CN207198542U - 一种dlp投影机用小型化光学引擎系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及投影机技术领域，尤其涉及一种DLP投影机用小型化光学引擎系统。该系统通过设置一块两面夹角为45°角的棱镜，对由DMD光阀工作状态ON反射来的光束进行反射，达到折转光路，压缩光学引擎高度的目的。本实用新型利用棱镜的全反射原理改变光束传播方向，并未对原有光路产生任何影响，却可以有效改善DLP投影机光学引擎高度限制整机小型化的难题，对产品的外观美观和市场竞争力都有很大提升。

Description

一种DLP投影机用小型化光学引擎系统

技术领域

本实用新型涉及投影机技术领域，尤其涉及一种DLP投影机用小型化光学引擎系统。

背景技术

目前DLP投影机的照明与成像方案主要有两种，第一种是不采用棱镜的非远心镜头方案，此种方案的优点是结构简单，所需元件少，并且对比度高，但是投射出的画面亮度分布不均匀，光能利用率低，并且投影镜头与光学引擎之间的装配精度要求严格,目前此种方案大多数只应用于低端廉价投影机。第二种方案是使用TIR棱镜和物方远心镜头组成投影机照明与成像系统，此种方案必须搭配TIR棱镜使用，系统的成本和体积相应的增加，但是画面均匀性高，光能利用率高，光学引擎和投影镜头之间的位置匹配要求宽松，二者可以单独设计，简化了系统设计难度并提高了部品选择的自由度。

在中高端DLP投影机中，主要应用第二种照明与成像方案，这种方案的DLP投影机光学原理如图1所示：

光源1发出的光束经过光学引擎壳体2中的匀光棒3，匀光后依次通过第一透镜4和第二透镜5，到达平面反射镜6，被平面反射镜6反射后透过第一TIR棱镜7的表面a，之后到达第一TIR棱镜7的表明b，第一TIR棱镜7结构如图2所示，第二TIR棱镜8结构如图3所示，由于第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d之间存在很薄的空气层，而且从第一TIR棱镜7表面a入射到第一TIR棱镜7表面b的光束角度大于全反射临界角，第一TIR棱镜7的玻璃材料折射率大于空气，因此经过第一TIR棱镜7表面a的光束在第一TIR棱镜7表面b上发生全反射,后透过第一TIR棱镜7表面c到达DMD光阀9，DMD光阀9上的微反射镜有ON和OFF两种工作状态，对于ON的工作状态，DMD光阀9上的微反射镜将透过第一TIR棱镜7表面c的光束反射，由于入射角度小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7表面c、第一TIR棱镜7表面b、第二TIR棱镜8表面d、第二TIR棱镜8表面e后到达物方远心投影镜头10，后将光束投射到屏幕上；对于OFF的工作状态，DMD光阀9的微反射镜通过另一个角度将透过第一TIR棱镜7表面c的光束反射，由于入射角度也小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7表面c、第一TIR棱镜7表面b、第二TIR棱镜8表面d、第二TIR棱镜8表面e后到达光学引擎壳体2的表面，被壳体表面所吸收。

DLP投影机现在在人们的工作与娱乐生活中越来越普及，但是现有的中高端DLP投影机大多体积笨重，重量较大，不仅运输与移动性能较差，更重要的是庞大的机身使整个产品的美观性大打折扣。

实用新型内容

由于某些中高端DMD光阀的照明光束只能以斜下方一个固定的角度入射，因此对棱镜和平面反射镜的位置有特殊的要求，造成了现有DLP投影机光学引擎高度过高，从而导致体积过大的问题。

为解决上述问题，本实用新型的技术方案是：

一种DLP投影机用小型化光学引擎系统，该系统包括光学引擎壳体2，以及其内部依次顺次排列设置的匀光棒3、第一透镜4、第二透镜5、平面反射镜6、第一TIR棱镜7、第二TIR棱镜8和DMD光阀9，其中第一TIR棱镜包括表面a、表面b和表面c，第二TIR棱镜包括表面d、表面e和表面f，第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d的四边贴合在一起，且设置于DMD光阀9上方，其特征在于，第一棱镜7的表面c和DMD光阀9二者保持水平方向平行放置，第二TIR棱镜8的表面f垂直于第一TIR棱镜7的表面c，并且第二TIR棱镜的表面f与表面e之间的夹角为45°。

所述的第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d的四边贴合，釆用光学胶将第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d的四边粘合在一起，两个表面中间有很薄的一层空气层。

本实用新型的原理是：光源1发出的光束经过光学引擎壳体2中的匀光棒3匀光后依次通过第一透镜4和第二透镜5，到达平面反射镜6，被平面反射镜6反射后透过第一TIR棱镜7的表面a，之后到达第一TIR棱镜7的表面b，由于第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d之间存在很薄的空气层，而且从第一TIR棱镜7的表面a入射到第一TIR棱镜7的表面b的光束角度大于全反射临界角，第一TIR棱镜7的玻璃材料折射率大于空气，因此经过第一TIR棱镜7的表面a的光束在第一TIR棱镜7的表面b上发生全反射，然后透过第一TIR棱镜7的表面c到达DMD光阀9，DMD光阀9上的微反射镜有ON和OFF两种工作状态，对于ON的工作状态，DMD光阀9上的微反射镜将透过第一TIR棱镜7的表面c的光束反射，由于入射角度小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7的表面c、第一TIR棱镜7的表面b、第二TIR棱镜8的表面d，然后到达第二棱镜8的表面e，由于光束在第二棱镜8的表面e的入射角度大于临界角，所以在第二棱镜8的表面e发生全反射后垂直透过第二棱镜8的表面f后将光束传播到物方远心投影镜头10，然后将光束投射到屏幕上。

对于OFF的工作状态，DMD光阀9的微反射镜通过另一个角度将透过第一TIR棱镜7的表面c的光束反射，由于入射角度也小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7的表面c、第一TIR棱镜7的表面b、第二TIR棱镜8的表面d、第二TIR棱镜8的表面f，光束在第二TIR棱镜8的表面f的入射角大于临界角，发生全反射，然后经第二TIR棱镜8的表面e后到达光学引擎壳体2的表面，被壳体表面所吸收。

系统通过设置一块两面夹角为45°角的棱镜，对由DMD光阀9工作状态ON反射来的光束进行反射，达到折转光路，压缩光学引擎高度的目的。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用45°夹角的TIR棱镜，对由DMD光阀9工作状态ON反射来的光束在棱镜表面上发生一次全反射，使光路折转，降低了光学引擎的高度。本实用新型利用棱镜的全反射原理改变光束传播方向，并未对原有光路产生任何影响，却可以有效改善DLP投影机光学引擎高度限制整机小型化的难题，对产品的外观美观和市场竞争力都有很大提升。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1、为背景技术DLP投影机照明与成像系统光学原理的示意图；

图2为图1中第一TIR棱镜结构示意图；

图3为图1中第二TIR棱镜结构示意图；

图4为本实用新型实施例DLP投影机小型化光学引擎的结构示意图；

图5为图4中第一TIR棱镜结构示意图；

图6为图4中第二TIR棱镜结构示意图；

图7为背景技术和本实用新型中光学引擎高度对比示意图。

图中：1、光源，2、光学引擎壳体，3、匀光棒，4第一透镜，5、第二透镜，6、第一平面反射镜，7、第一TIR棱镜，8、第二TIR棱镜，9、DMD光阀，10、物方远心投影镜头。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例1

如图4所示，一种DLP投影机用小型化光学引擎系统，该系统包括光学引擎壳体2，以及其内部依次顺次排列设置的匀光棒3、第一透镜4、第二透镜5、平面反射镜6、第一TIR棱镜7、第二TIR棱镜8和DMD光阀9。

其中，如图5所示，第一TIR棱镜包括表面a、表面b和表面c，如图6所示，第二TIR棱镜包括表面d、表面e和表面f；

第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d的四边用光学胶粘合在一起，且设置于DMD光阀9上方，两个表面中间有很薄的一层空气层；第一棱镜7的表面c和DMD光阀9二者保持水平方向平行放置，第二TIR棱镜8的表面f垂直于第一TIR棱镜7的表面c，并且第二TIR棱镜的表面f与表面e之间的夹角为45°。

光源1发出的光束经过光学引擎壳体2中的匀光棒3匀光后依次通过第一透镜4和第二透镜5，到达平面反射镜6，被平面反射镜6反射后透过第一TIR棱镜7的表面a，之后到达第一TIR棱镜7的表面b，由于第一TIR棱镜7的表面b与第二TIR棱镜8的表面d之间存在很薄的空气层，而且从第一TIR棱镜7的表面a入射到第一TIR棱镜7的表面b的光束角度大于全反射临界角，第一TIR棱镜7的玻璃材料折射率大于空气，因此经过第一TIR棱镜7的表面a的光束在第一TIR棱镜7的表面b上发生全反射，然后透过第一TIR棱镜7的表面c到达DMD光阀9，DMD光阀9上的微反射镜有ON和OFF两种工作状态。

对于ON的工作状态，DMD光阀9上的微反射镜将透过第一TIR棱镜7的表面c的光束反射，由于入射角度小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7的表面c、第一TIR棱镜7的表面b、第二TIR棱镜8的表面d，然后到达第二棱镜8的表面e，由于光束在第二棱镜8的表面e的入射角度大于临界角，所以在第二棱镜8的表面e发生全反射后垂直透过第二棱镜8的表面f后将光束传播到物方远心投影镜头10，然后将光束投射到屏幕上。

对于OFF的工作状态，DMD光阀9的微反射镜通过另一个角度将透过第一TIR棱镜7的表面c的光束反射，由于入射角度也小于全反射临界角，光束依次透过第一TIR棱镜7的表面c、第一TIR棱镜7的表面b、第二TIR棱镜8的表面d、第二TIR棱镜8的表面f，光束在第二TIR棱镜8的表面f的入射角大于临界角，发生全反射，然后经第二TIR棱镜8的表面e后到达光学引擎壳体2的表面，被壳体表面所吸收。

如图7所示，图7(a)是本公司原有的DLP投影机用光学引擎高度示意图，(a)中的光学引擎高度H为113mm，图7(b)是使用本实用新型DLP投影机用小型化光学引擎系统，(b)中的光学引擎高度H′为52mm，相比于图7(a)，本实用新型(b)中光学引擎的高度下降了54％。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种DLP投影机用小型化光学引擎系统，该系统包括光学引擎壳体，以及其内部依次顺次排列设置的匀光棒、第一透镜、第二透镜、平面反射镜、第一TIR棱镜、第二TIR棱镜和DMD光阀，其中第一TIR棱镜包括表面a、表面b和表面c，第二TIR棱镜包括表面d、表面e和表面f，第一TIR棱镜的表面b与第二TIR棱镜的表面d的四边贴合在一起，且设置于DMD光阀上方，其特征在于，第一棱镜的表面c和DMD光阀二者保持水平方向平行放置，第二TIR棱镜的表面f垂直于第一TIR棱镜的表面c，并且第二TIR棱镜的表面f与表面e之间的夹角为45°。

2.根据权利要求1所述的一种DLP投影机用小型化光学引擎系统，其特征在于，所述的第一TIR棱镜的表面b与第二TIR棱镜的表面d的四边贴合，釆用光学胶将第一TIR棱镜的表面b与第二TIR棱镜的表面d的四边粘合在一起，两个表面中间有很薄的一层空气层。