CN204270006U - 直线型dlp微型投影机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直线型DLP微型投影机。该微型投影机包括：供光装置，包括：第一LED光源及与其对应的竖直准直透镜组、第二LED光源及与其对应的水平准直透镜组和分光镜片组；照明光学系统，包括：光束整形部件和光束导引部件；其中，光束整形部件包括：复眼透镜与自由曲面光学部件或中继透镜；光束导引部件包括：第一棱镜和第二直角棱镜；DLP光调制器；以及投影透镜组。该微型投影机简化了光学元件且各元件基本呈直线型设置，使得布局紧凑合理，进一步减小DLP微型投影机尺寸，提高了投影性能，且大大降低生产成本。

Description

直线型DLP微型投影机

技术领域

本实用新型涉及数字投影显示技术领域，特别涉及一种直线型DLP微型投影机。

背景技术

DLP(Digital Light Procession)投影机与LCD(Liquid Crystal Display)投影机相比，在流明亮度、视频影像显示及对比度方面都显示出很大的优越性。DLP投影机的核心器件是DMD(Digital Micromirror Device)。DMD是美国TI公司开发的光线调制器件，其通过控制反射率极高的微型反射镜阵列，配合照明光学系统和投影光学系统能投射出由三原色(RGB)构成的画面。

目前，常规DLP微型投影机包括：供光装置、光路转换装置、照明光学系统、DLP光调制器和投影镜头装置。如图1所示，该DLP微型投影机在照明光学系统中采用的光学元件包括：用于改变光路至需要方向的反射镜11、用于将光束的方向调整至DMD芯片14工作需要的方向的会聚透镜12和胶合棱镜13。

上述DLP微型投影机照明光学系统包括反射镜11、会聚透镜12和胶合棱镜13等众多元件，并且该众多元件的光路必须布设成类似“U”字型走向，使得该现有DLP微型投影机的照明光学系统重量较重和体积较大，不能满足大众对DLP微型投影机(尤其是手持式DLP微型投影机)重量轻、尺寸小的要求。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理，布局紧凑，提高投影性能，且大大降低生产成本的直线型DLP微型投影机。

为实现上述目的，本实用新型提供了直线型DLP微型投影机，包括：供光装置，包括：第一LED光源及与其对应的竖直准直透镜组、第二LED光源及与其对应的水平准直透镜组和分光镜片组；所述竖直准直透镜组包括：第一准直透镜和第二准直透镜，均设置在第一LED光源前方；所述水平准直透镜组包括：第三准直透镜和第四准直透镜，均设置在第二LED光源的前方；所述分光镜片组包括：第一分色镜和第二分色镜；照明光学系统，包括：光束整形部件和光束导引部件；其中，光束整形部件包括：复眼透镜与自由曲面光学部件或中继透镜；光束导引部件包括：第一棱镜和第二直角棱镜；其中，第一棱镜的第一面为可对入射光束进行全反射的光学平面，第二面为镀有反射膜的自由曲面或平面，第三面为光学平面或者自由曲面；DLP光调制器，该DLP光调制器的DMD芯片平面与所述第二直角棱镜的一个直角边平行；以及投影透镜组，该投影透镜组的光轴与所述第二直角棱镜的另一个直角边垂直。

优选地，上述技术方案中，光束整形部件中的自由曲面光学部件和复眼透镜分开设置在相邻位置上，复眼透镜的两面为一系列小透镜组合而成。

优选地，上述技术方案中，光束整形部件中的自由曲面光学部件可以设置在复眼透镜的第二平面，复眼透镜的第二平面设置成自由曲面；复眼透镜第一平面由一系列小透镜组合而成，形成单排复眼透镜，复眼透镜包括一对单排复眼透镜。利用一对单排复眼透镜既可对光束进行均匀化也可对光束进行整合。

优选地，上述技术方案中，当所述第一棱镜的第三面为自由曲面时，所述光束整形部件中的自由曲面光学部件或中继透镜即为所述第一棱镜的第三面，复眼透镜的两面为一系列小透镜组合而成。所述第一棱镜的第三面可代替光束整形部件中的自由曲面光学部件或中继透镜对光束进行整形。

优选地，上述技术方案中，所述第一棱镜的材质为玻璃或塑胶。

优选地，上述技术方案中，水平准直透镜组的透射光与竖直准直透镜组的投射光垂直相交。

优选地，上述技术方案中，第二直角棱镜设置在DLP光调制器的DMD芯片的正前方。

优选地，上述技术方案中，第二LED光源及与其对应的水平准直透镜组的中心光轴重合。

优选地，上述技术方案中，第一LED光源为双色LED光源，由红色LED光源和蓝色LED光源组成，第二LED光源为绿色LED光源组成；第一分色镜反射蓝色LED光源的光并透射红色LED光源和绿色LED光源的光，所述第二分色镜反射红色LED光源的光并透射蓝色LED光源和绿色LED光源的光，第一分色镜和第二分色镜按照一定的角度设置，使得三色LED光源所发出的光平行排列沿水平方向透射到光束整形部件。

优选地，上述技术方案中，自由曲面光学部件的自由曲面由下式描述： $Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_{1}X+A_{2}Y+A_3{X}^2+A_4\mathrm{XY}+A_5{Y}^2+A_6{X}^3+A_7{X}^{2}Y+A_8{\mathrm{XY}}^2+A_9{Y}^3$

其中，Z为曲面高度，X、Y分别为曲面高度在光轴的投影坐标，A1到A9为位置参数，C和k为曲率参数。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该直线型DLP微型投影机结构简单合理，通过在照明光学系统中采用自由曲面光学部件与棱镜组结合的方式取代现有技术中的反射镜和胶合棱镜，来改变光束方向的同时对DMD照明光源进行补偿，简化了光学元件且各元件基本呈直线型设置，使得布局紧凑合理，进一步减小DLP微型投影机尺寸，提高了投影性能，且大大降低生产成本。

附图说明

图1是现有直线型DLP微型投影机的结构示意图。

图2是本实用新型的直线型DLP微型投影机实施例一的结构示意图。

图3是本实用新型的直线型DLP微型投影机实施例二的结构示意图。

图4是本实用新型的直线型DLP微型投影机实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图2所示，根据本实用新型具体实施方式的直线型DLP微型投影机的具体结构包括沿光路顺次设置的：供光装置、照明光学系统、DLP光调制器和投影透镜组。其中，照明光学系统，包括：光束整形部件和光束导引部件。其中，供光装置包括：第一LED光源101及与其对应的竖直准直透镜组102、第二LED光源103及与其对应的水平准直透镜组104和分光镜片组；其中，第一LED光源101为双色LED光源，由红色LED光源和蓝色LED光源组成，第二LED光源由绿色LED光源组成；第二LED光源103及与其对应的水平准直透镜组104的中心光轴重合。竖直准直透镜组102设置在第一LED光源101前方，用以接收来自第一LED光源101的光并将光线近平行化；水平准直透镜组104设置在第二LED光源103的前方，用以接收来自第二LED光源103的光并将光线近平行化；该水平准直透镜组104的透射光与该竖直准直透镜组102的投射光垂直相交。分光镜片组包括：第一分色镜105和第二分色镜106，第一分色镜105反射蓝色LED光源的光并透射红色LED光源和绿色LED光源的光，第二分色镜106反射红色LED光源的光并透射蓝色LED光源和绿色LED光源的光；第一分色镜105和第二分色镜106按照一定的角度设置，使得分光镜片组实现将蓝色LED光源、红色LED光源和绿色LED光源所发出的光平行排列沿水平方向透射到光束整形部件的作用。

照明光学系统，包括：光束整形部件和光束导引部件；其中，光束整形部件包括：复眼透镜107与自由曲面光学部件108(自由曲面光学部件108也可由中继透镜(图中未示出)代替，对光束进行整形)，复眼透镜107的两面为一系列小透镜组合而成，可对光束进行均匀化，且复眼透镜107与自由曲面光学部件108的中心光轴重合；光束导引部件包括：第一棱镜109和第二直角棱镜110；其中，第一棱镜109的第一面S1为对入射光束进行全反射的光学平面，第一面S1与水平方向的夹角为25度到45度，第二面S2为镀有反射膜的平面(也可设计为自由曲面),第三面S3为光学平面，透射来自光束整形部件的光束；第二直角棱镜110设置在DLP光调制器的DMD芯片111的正前方，一直角边与DMD芯片111的平面平行，另一个直角边与投影镜头组的光轴垂直。自由曲面光学部件108的自由曲面可以由下式描述：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_{1}X+A_{2}Y+A_3{X}^2+A_4\mathrm{XY}+A_5{Y}^2+A_6{X}^3+A_7{X}^{2}Y+A_8{\mathrm{XY}}^2+A_9{Y}^3$

其中，Z为曲面高度，X、Y分别为曲面高度在光轴的投影坐标，A1到A9为位置参数，C和k为曲率参数。

来自复眼透镜107的光束透射到第一棱镜109实现两次全反射后入射到第二直角棱镜110后进入DLP光调制器的DMD芯片111；当DMD芯片111的镜片为开时，经DMD芯片111调制后的光束透射到第二直角棱镜110的斜边产生全反射后，水平入射到投影镜头组112。

该直线型DLP微型投影机采用自由曲面光学部件与直角棱镜组合的方式取代现有技术中的反射镜和胶合棱镜的方法，来改变光束方向，同时光线在棱镜组上能实现全反射，大大补偿了DMD的照明光源，解决了进一步减小DLP微型投影机尺寸与提高投影性能的问题，布局紧凑合理，轻便易携，且降低了生产成本。

实施例二：

与实施例一相比，实施例二的直线型DLP微型投影机只是照明光学系统部分有所调整，其中自由曲面光学部件可与复眼透镜结合一体，设置于复眼透镜的第二平面，复眼透镜第一平面由一系列小透镜组合而成，形成单排复眼透镜，复眼透镜包括一对单排复眼透镜。利用一对单排复眼透镜既可对光束进行均匀化也可对光束进行整合。如图3所示为本实用新型的第二实施例结构示意图，照明系统中的光束整形部件用单排复眼透镜组207和208代替实施例一中的复眼透镜107和自由曲面光学部件108。其中，单排复眼透镜207(208)的第一面P1(P3)为一系列小透镜组合而成，可对光束进行均匀化，单排复眼透镜207(208)的第二面P2(P4)为自由曲面，可对光束进行整形。单排复眼透镜207(208)的自由曲面可以由下式描述：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_{1}X+A_{2}Y+A_3{X}^2+A_4\mathrm{XY}+A_5{Y}^2+A_6{X}^3+A_7{X}^{2}Y+A_8{\mathrm{XY}}^2+A_9{Y}^3$

其中，Z为曲面高度，X、Y分别为曲面高度在光轴的投影坐标，A1到A9为位置参数，C和k为曲率参数。

实施例三：

与实施例一或实施例二相比，实施例三的直线型DLP微型投影机只是照明光学系统部分有所调整。如图4所示为本实用新型的第三实施例结构示意图，与实施例一和实施例二不同，照明系统由复眼透镜307，第一棱镜308和第二直角棱镜309组成，第一棱镜308的第三面S3为自由曲面，光束整形部件中的自由曲面光学部件或中继透镜即为第一棱镜的第三面S3，第一棱镜的第三面S3代替自由曲面光学部件108对光学进行整形。复眼透镜307的两面为一系列小透镜组合而成。第一棱镜308的第三面S3的自由曲面可以由下式描述：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_{1}X+A_{2}Y+A_3{X}^2+A_4\mathrm{XY}+A_5{Y}^2+A_6{X}^3+A_7{X}^{2}Y+A_8{\mathrm{XY}}^2+A_9{Y}^3,$

其中，Z为曲面高度，X、Y分别为曲面高度在光轴的投影坐标，A1到A9为位置参数，C和k为曲率参数。

上述实施例中，所述第一棱镜材质为玻璃、塑胶或其他的透光材料。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种直线型DLP微型投影机，其特征在于，包括：

供光装置，包括：第一LED光源及与其对应的竖直准直透镜组、第二LED光源及与其对应的水平准直透镜组和分光镜片组；所述竖直准直透镜组包括：第一准直透镜和第二准直透镜，均设置在第一LED光源前方；所述水平准直透镜组包括：第三准直透镜和第四准直透镜，均设置在第二LED光源的前方；所述分光镜片组包括：第一分色镜和第二分色镜；

照明光学系统，包括：光束整形部件和光束导引部件；其中，光束整形部件包括：复眼透镜与自由曲面光学部件或中继透镜；光束导引部件包括：第一棱镜和第二直角棱镜；其中，第一棱镜的第一面为可对入射光束进行全反射的光学平面，第二面为镀有反射膜的自由曲面或平面，第三面为光学平面或者自由曲面；

DLP光调制器，该DLP光调制器的DMD芯片平面与所述第二直角棱镜的一个直角边平行；以及

投影透镜组，该投影透镜组的光轴与所述第二直角棱镜的另一个直角边垂直。

2.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述光束整形部件中的自由曲面光学部件和复眼透镜分开设置在相邻位置上，复眼透镜的两面为一系列小透镜组合而成。

3.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述光束整形部件中的自由曲面光学部件可以设置于复眼透镜的第二平面，复眼透镜的第二平面设置成自由曲面；复眼透镜第一平面由一系列小透镜组合而成，形成单排复眼透镜，所述复眼透镜包括一对单排复眼透镜。

4.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，当所述第一棱镜的第三面为自由曲面时，所述光束整形部件中的自由曲面光学部件或中继透镜即为所述第一棱镜的第三面，复眼透镜的两面为一系列小透镜组合而成。

5.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述第一棱镜材质为玻璃或塑胶。

6.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述水平准直透镜组的透射光与竖直准直透镜组的投射光垂直相交。

7.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述第二LED光源及与其对应的水平准直透镜组的中心光轴重合。

8.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述第二直角棱镜设置在DLP光调制器的DMD芯片的正前方。

9.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述第一LED光源为双色LED光源，由红色LED光源和蓝色LED光源组成，第二LED光源为绿色LED光源组成；所述第一分色镜反射蓝色LED光源的光并透射红色LED光源和绿色LED光源的光，所述第二分色镜反射红色LED光源的光并透射蓝色LED光源和绿色LED光源的光。

10.根据权利要求1所述的直线型DLP微型投影机，其特征在于，所述自由曲面光学部件的自由曲面由下式描述：

$Z=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2}}+A_{1}X+A_{2}Y+A_3{X}^2+A_4\mathrm{XY}+A_5{Y}^2+A_6{X}^3+A_7{X}^{2}Y+A_8{\mathrm{XY}}^2+A_9{Y}^3$

其中，Z为曲面高度，X、Y分别为曲面高度在光轴的投影坐标，A1到A9为位置参数，C和k为曲率参数。