CN215954054U - 一种采用空间斜角棱镜组的dlp照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，包括用于三原色合光聚光的照明模组、棱镜模组、DMD光调制器和投影镜头，所述DMD光调制器位于所述照明模组的出射光路上，所述投影镜头位于所述DMD光调制器的出射光路上，所述棱镜模组位于照明模组与DMD光调制器之间的光路上，所述棱镜模组包括等腰直角棱镜和具有空间斜角的补偿棱镜，所述补偿棱镜的出射通光面靠近所述等腰直角棱镜的斜面且与所述等腰直角棱镜的斜面平行，所述补偿棱镜的入射通光面与补偿棱镜的出射通光面具有空间斜角，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间角度斜入射至DMD光调制器中。本实用新型可以适用于目前市场上最主流的、最稳定的采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架。

Description

一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统

技术领域

本实用新型涉及投影仪领域，尤其是涉及一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统。

背景技术

目前的微型投影光学引擎大多采用的是美国德州仪器(TI)公司的DLP(DigitalLight Projector)技术，其主要图像和光线控制器件一般称为DMD光调制器(DigitalMicro-mirror Device)。

美国德州仪器(TI)公司会根据DMD光调制器工作环境和市场需求的不同设置不同的像素点工作方式，因此不同型号的DMD光调制器的微结构和工作偏转方式也不相同。目前来说有三种形态：“Corner Manhattan方式”，“Side Diamond方式”和“Side Manhattan(TRP)方式”，因为DMD光调制器微结构和工作偏转方式不同，基于DLP技术的光学引擎的光学设计构架也会随着匹配和变更。

目前市面上根据不同的DMD光调制器微结构和工作偏转方式采用的光学设计构架也大致有如下几种：

1.对于“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，基于DLP技术的光学引擎的光学设计构架一般采用带有场镜，或者不带场镜的非远心式设计框架；

2.对于“Side Diamond方式”的DMD光调制器，基于DLP技术的光学引擎的光学设计构架一般采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架；

3.对于“Side Manhattan(TRP)方式”的DMD光调制器，基于DLP技术的光学引擎的光学设计构架一般采用TIR棱镜合光的远心式设计框架。

以上三种方式的共同特点是光学零部件基本都在同一个平面内，而且通过光学设计者的不断努力，一般用于“Side Diamond方式”DMD光调制器的采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架和一般用于“Side Manhattan(TRP)方式”DMD光调制器的采用TIR棱镜合光的远心式设计框架已经可以做到相互兼容，但是上述两种采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架和采用TIR棱镜合光的远心式设计框架还难以做到兼容到“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器中，其照明光路难以符合“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器空间45度方向光线入射的要求。这种每个光学设计框架难以相互兼容不同微结构和工作偏转方式的DMD光调制器的情况，导致基于DLP技术平台的微型投影光学引起设计成本增加，产品差异化增大。

即使是强制性采用“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器嵌入远心式设计框架，照明系统和投影成像系统往往会分布在两个平面内，导致整个光学引擎的体积过大、厚度过高，对于部分追求轻薄化的投影终端产品制造商来说是不可以接受的。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，能够适用于采用空间角度入射的DMD光调制器。

为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：

本实用新型提供了一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，包括用于三原色合光聚光的照明模组、棱镜模组、DMD光调制器和投影镜头，所述DMD光调制器位于所述照明模组的出射光路上，所述投影镜头位于所述DMD光调制器的出射光路上，所述棱镜模组位于照明模组与DMD光调制器之间的光路上，所述棱镜模组包括等腰直角棱镜和具有空间斜角的补偿棱镜，所述补偿棱镜的出射通光面靠近所述等腰直角棱镜的斜面且与所述等腰直角棱镜的斜面平行，所述补偿棱镜的入射通光面与补偿棱镜的出射通光面具有空间斜角，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间角度斜入射至DMD光调制器中。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述补偿棱镜的出射通光面与所述等腰直角棱镜的斜面之间具有空气间隙。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述空气间隙为1-100um。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述等腰直角棱镜为RTIR等腰直角棱镜。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述投影镜头为远心式镜头。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述DMD光调制器为具有空间入射角度要求的DMD光调制器。

进一步的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述DMD光调制器为基于“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间45度角斜入射至DMD光调制器中。

具体的，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述照明模组包括合光组件和聚光组件，所述聚光组件位于所述合光组件的出射光路上。

在一较佳实施例中，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述聚光组件包括复眼透镜、第一中继镜和第二中继镜，所述复眼透镜位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜位于所述复眼透镜的出光侧，所述第二中继镜位于所述第一中继镜的出光侧。

在另一较佳实施例中，所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述聚光组件包括复眼透镜、反光镜、第一中继镜和第二中继镜，所述复眼透镜位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜位于所述复眼透镜的出光侧，所述反光镜位于所述第一中继镜的出光侧，所述第二中继镜位于所述反光镜的出光侧。

相较于现有技术，本实用新型提供了一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，包括用于三原色合光聚光的照明模组、棱镜模组、DMD光调制器和投影镜头，所述DMD光调制器位于所述照明模组的出射光路上，所述投影镜头位于所述DMD光调制器的出射光路上，所述棱镜模组位于照明模组与DMD光调制器之间的光路上，所述棱镜模组包括等腰直角棱镜和具有空间斜角的补偿棱镜，所述补偿棱镜的出射通光面靠近所述等腰直角棱镜的斜面且与所述等腰直角棱镜的斜面平行，所述补偿棱镜的入射通光面与补偿棱镜的出射通光面具有空间斜角，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间角度斜入射至DMD光调制器中。本实用新型可以适用于目前市场上最主流的、最稳定的采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架，不需要使用场镜，适用于要求空间角度入射的DMD光调制器的产品，比如“CornerManhattan方式”DMD光调制器，有利于降低使用“Corner Manhattan方式”DMD光调制器的DLP微投影产品在生产制造中的困难和良率问题，有利于DLP微投影产品的快速设计和投产、能够迅速响应市场。本实用新型结构简单，体积较小，其设计快捷，结构稳定，装配工艺成熟，生产制造合格率高，兼容性强，生产成本较低。

附图说明

图1为本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统的第一较佳实施例的结构示意图。

图2为本实用新型提供的棱镜模组的一角度结构示意图。

图3为本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统的第二较佳实施例的结构示意图。

图4为本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统的中心光线示意图一。

图5为本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统的中心光线示意图二。

图6为本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统的中心光线示意图三。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1、图2所示，本实用新型提供了一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，包括用于三原色合光聚光的照明模组10、棱镜模组20、DMD光调制器30和投影镜头40，所述DMD光调制器30位于所述照明模组10的出射光路上，所述投影镜头40位于所述DMD光调制器30的出射光路上，所述棱镜模组20位于照明模组10与DMD光调制器30之间的光路上，所述棱镜模组20包括等腰直角棱镜21和具有空间斜角的补偿棱镜22，所述补偿棱镜22的出射通光面(图中未标号)靠近所述等腰直角棱镜21的斜面且与所述等腰直角棱镜21的斜面平行，所述补偿棱镜22的入射通光面221与补偿棱镜22的出射通光面具有空间斜角，出射通光面和入射通关面的法线不在同一个平面，且与整个照明模组10法线、投影镜头40法线、DMD光调制器30法线具有空间夹角，所述照明模组10投射出的光线经由棱镜模组20以空间角度斜入射至DMD光调制器30中。本实用新型可以适用于目前市场上最主流的、最稳定的采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架，不需要使用场镜，适用于要求空间角度入射的DMD光调制器的产品，比如“Corner Manhattan方式”DMD光调制器，有利于降低使用“Corner Manhattan方式”DMD光调制器的DLP微投影产品在生产制造中的困难和良率问题，有利于DLP微投影产品的快速设计和投产、能够迅速响应市场。本实用新型结构简单，体积较小，其设计快捷，结构稳定，装配工艺成熟，生产制造合格率高，兼容性强，生产成本较低。

进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述补偿棱镜22的出射通光面221与所述等腰直角棱镜21的斜面之间具有空气间隙。进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述空气间隙为1-100um。

进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述等腰直角棱镜21为RTIR等腰直角棱镜。进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述投影镜头40为远心式镜头。即本实施例采用RTIR棱镜合光的远心式光学设计框架。

本实用新型的棱镜模组20是照明系统和成像系统的共用部分，在照明端起到调整光斑的作用，也在成像端起到成像光斑转向作用。

进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述DMD光调制器30为具有空间入射角度要求的DMD光调制器。进一步的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述DMD光调制器30为基于“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间45度角斜入射至DMD光调制器中。本实用新型特别适用于“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器。

本实用新型可以改变照明光线的空间光线角度，如图4-6所示的中心光线示意图，可以看出照明光线经过本实用新型的RTIR棱镜模组后会改变角度，使光线从DMD光调制器的斜向45度方向入射，光线照明系统的光轴已经不在同一个平面。而传统的RTIR棱镜组不会改变光线的空间角度，光线仍然与照明系统的光轴在同一个平面，光线是从DMD光调制器的正后方入射。本实用新型适合“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，光线可以从空间45度方向斜入射。而传统的RTIR棱镜组的照明光学设计构架不适合“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，光线仍然与照明系统的光轴在同一个平面，光线仍然从该平面的正后方入射到DMD光调制器上，无法从空间45度方向斜入射到DMD光调制器。

本实用新型给基于“Corner Manhattan方式”DMD光调制器开发DLP微投影光学引擎做光学设计提供了一种新的形式，极大地丰富了光学设计内容，扩展了DLP微投影光学引擎的成品形态。本实用新型摒弃了传统的带有场镜，或者不带场镜的非远心式设计框架固有的稳定性差，装配工艺难，生产良率低的问题。而且，本实用新型很好地解决了目前市面上主流采用的RTIR棱镜合光的远心式光学设计框架与“Corner Manhattan方式”DMD光调制器的兼容问题，这样，采用了目前市面上主流采用的RTIR棱镜合光的远心式光学设计框架，完美保留了其固有的结构稳定，设计可靠，装配工艺简单，生产良率高的特点。不仅如此，本实用新型使光学引擎仍然具有小体积、厚度薄的优点，极大地方便了终端投影制造商整机的ID设计，体积优化等问题。

具体的，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，所述照明模组包括合光组件(图中未标号)和聚光组件(图中未标号)，所述聚光组件位于所述合光组件的出射光路上。其中，所述合光组件用于对R、G、B三原色LED准直并合成白光，可以为单通道、双通道、三通道、四通道等，此为现有技术，本实用新型中不再过多赘述。为了更好地理解本实用新型，本实用新型提供两种较佳实施例。

请继续参阅图1，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，在本实用新型的第一较佳实施例中，所述聚光组件包括复眼透镜11、第一中继镜12、第二中继镜13和反光镜14，所述复眼透镜11位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜12位于所述复眼透镜11的出光侧，所述反光镜14位于所述第一中继镜12的出光侧，所述第二中继镜13位于所述反光镜14的出光侧，该实施例结构紧凑，体积小，厚度薄，市场竞争力较强。

请参阅图3，本实用新型提供的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，在本实用新型的第二较佳实施例中，所述聚光组件包括复眼透镜11、第一中继镜12和第二中继镜13，所述复眼透镜11位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜12位于所述复眼透镜11的出光侧，所述第二中继镜13位于所述第一中继镜12的出光侧，以便于将合成的白光整形，并均匀照射到DMD光调制器上。

综上所述，本实用新型可以适用于目前市场上最主流的、最稳定的采用RTIR棱镜合光的远心式设计框架，不需要使用场镜，适用于要求空间角度入射的DMD光调制器的产品，比如“Corner Manhattan方式”DMD光调制器，有利于降低使用“Corner Manhattan方式”DMD光调制器的DLP微投影产品在生产制造中的困难和良率问题，有利于DLP微投影产品的快速设计和投产、能够迅速响应市场。本实用新型结构简单，体积较小，其设计快捷，结构稳定，装配工艺成熟，生产制造合格率高，兼容性强，生产成本较低。

本实用新型给基于“Corner Manhattan方式”DMD光调制器开发DLP微投影光学引擎做光学设计提供了一种新的形式，极大地丰富了光学设计内容，扩展了DLP微投影光学引擎的成品形态。本实用新型摒弃了传统的带有场镜，或者不带场镜的非远心式设计框架固有的稳定性差，装配工艺难，生产良率低的问题。而且，本实用新型很好地解决了目前市面上主流采用的RTIR棱镜合光的远心式光学设计框架与“Corner Manhattan方式”DMD光调制器的兼容问题，这样，采用了目前市面上主流采用的RTIR棱镜合光的远心式光学设计框架，完美保留了其固有的结构稳定，设计可靠，装配工艺简单，生产良率高的特点。不仅如此，本实用新型使光学引擎仍然具有小体积、厚度薄的优点，极大地方便了终端投影制造商整机的ID设计，体积优化等问题。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以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，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，包括用于三原色合光聚光的照明模组、棱镜模组、DMD光调制器和投影镜头，所述DMD光调制器位于所述照明模组的出射光路上，所述投影镜头位于所述DMD光调制器的出射光路上，所述棱镜模组位于照明模组与DMD光调制器之间的光路上，其特征在于，所述棱镜模组包括等腰直角棱镜和具有空间斜角的补偿棱镜，所述补偿棱镜的出射通光面靠近所述等腰直角棱镜的斜面且与所述等腰直角棱镜的斜面平行，所述补偿棱镜的入射通光面与补偿棱镜的出射通光面具有空间斜角，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间角度斜入射至DMD光调制器中。

2.根据权利要求1所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述补偿棱镜的出射通光面与所述等腰直角棱镜的斜面之间具有空气间隙。

3.根据权利要求2所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述空气间隙为1-100um。

4.根据权利要求3所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述等腰直角棱镜为RTIR等腰直角棱镜。

5.根据权利要求4所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述投影镜头为远心式镜头。

6.根据权利要求5所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述DMD光调制器为具有空间入射角度要求的DMD光调制器。

7.根据权利要求6所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述DMD光调制器为基于“Corner Manhattan方式”的DMD光调制器，所述照明模组投射出的光线经由棱镜模组以空间45度角斜入射至DMD光调制器中。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述照明模组包括合光组件和聚光组件，所述聚光组件位于所述合光组件的出射光路上。

9.根据权利要求8所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述聚光组件包括复眼透镜、第一中继镜和第二中继镜，所述复眼透镜位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜位于所述复眼透镜的出光侧，所述第二中继镜位于所述第一中继镜的出光侧。

10.根据权利要求8所述的采用空间斜角棱镜组的DLP照明系统，其特征在于，所述聚光组件包括复眼透镜、反光镜、第一中继镜和第二中继镜，所述复眼透镜位于所述合光组件的出光侧，所述第一中继镜位于所述复眼透镜的出光侧，所述反光镜位于所述第一中继镜的出光侧，所述第二中继镜位于所述反光镜的出光侧。

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