CN216145068U - 一种投影光机及投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种投影光机及投影仪，包括壳体以及安装于壳体的光学调整模块和DMD模块，光学调整模块包括复眼透镜、会聚透镜组件和棱镜组件，会聚透镜组件包括在复眼透镜和棱镜组件之间依次排列的第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜，每个球面切边透镜均为圆形球面玻璃镜片的一部分；复眼透镜的中心轴线、第一球面切边透镜的中心轴线、第二球面切边透镜的中心轴线、第三球面切边透镜的中心轴线彼此均不平行，使得从复眼透镜入射会聚透镜组件的入射光线在依次经过第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜出射之后，出射光线满足DMD模块要求的入射角度范围。本实用新型有效降低了会聚透镜的制作成本。

Description

一种投影光机及投影仪

技术领域

本实用新型涉及投影设备领域，尤其涉及一种投影光机及投影仪。

背景技术

在DLP(数字光处理)投影光机中，光路一般是经过光源、复眼透镜后入射会聚透镜，从会聚透镜出射后以适当的角度入射棱镜，而后经过DMD(数字微镜设备)后反射从镜头模块中出射，完成投影工作。

由于投影光机的特定光路需求，上述入射会聚透镜的光线，在经过会聚透镜出射之后，经常存在着出射光的主光轴和入射光的主光轴成一特定夹角(而非平行)、以保证该特定光路中DMD要求的入射角度范围的需求，现有技术中一般是通过一个非球面的异形透镜来完成，但非球面的异形透镜制作时候需要专门的模具，而且对于不同的投影光机机型，就要利用不同的模具制作不同外形的异形透镜，制作成本高昂。

实用新型内容

基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种投影光机及投影仪，利用常规的圆形球面透镜作为会聚透镜的制作材料，在保证DMD要求的入射角度范围的同时，有效降低会聚透镜的制作成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供了一种投影光机，包括壳体以及安装于所述壳体的光学调整模块和DMD模块，所述光学调整模块包括复眼透镜、会聚透镜组件和棱镜组件，所述会聚透镜组件包括第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜，每个球面切边透镜均为圆形球面玻璃镜片的一部分，所述第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜在所述复眼透镜和所述棱镜组件之间依次排列；其中，所述复眼透镜的中心轴线、所述第一球面切边透镜的中心轴线、所述第二球面切边透镜的中心轴线、所述第三球面切边透镜的中心轴线彼此均不平行，使得从所述复眼透镜入射所述会聚透镜组件的入射光线在依次经过第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜出射之后，出射光线满足所述DMD模块(200)要求的入射角度范围。

优选地，所述第一球面切边透镜的焦距为70～100mm。

优选地，所述第二球面切边透镜的焦距为40～70mm。

优选地，所述第三球面切边透镜的焦距为15～45mm。

优选地，所述投影光机还包括安装于所述壳体的镜头模块；与镜头模块的光轴平行的方向为第一方向，垂直于所述镜头模块的光轴的方向为第二方向；每个所述球面切边透镜具有侧边缘面和侧切面，还具有临近所述侧边缘面的第一端和临近所述侧切面的第二端；在第一方向上，所述第一球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述DMD模块；在第二方向上，所述第一球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述复眼透镜；在第一方向上，所述第二球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述DMD模块；在第二方向上，所述第二球面切边透镜的第二端与所述第一球面切边透镜的第二端之间的距离小于所述第二球面切边透镜的第一端与所述第一球面切边透镜的第一端之间的距离；在第一方向上，所述第三球面切边透镜的第二端相比第一端更接近所述DMD模块；在第二方向上，所述第三球面切边透镜的第二端与所述第二球面切边透镜的第一端之间的距离小于所述第三球面切边透镜的第一端与所述第二球面切边透镜的第二端之间的距离。

第二方面，本实用新型提供了一种投影仪，包括如上所述的投影光机。

本实用新型提供的投影光机中，利用常规的圆形球面玻璃透镜切边得到球面切边透镜，采用三个球面切边透镜替代异形透镜，通过使得三个球面切边透镜的中心轴线不平行，保证了入射会聚透镜组件的入射光线的主光轴和出射会聚透镜组件的出射光线的主光轴不平行、保证了该特定光路中DMD要求的入射角度范围，同时由于球面切边透镜是利用了常规的圆形球面玻璃透镜制作得到，无需特别的模具，大大降低了会聚透镜的生产成本。

本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本实用新型提供的球面切边透镜的一种优选实施方式的立体结构示意图之一；

图2为本实用新型提供的球面切边透镜的一种优选实施方式的立体结构示意图之二；

图3为本实用新型提供的球面切边透镜的一种优选实施方式的制作过程示意图；

图4为本实用新型提供的投影光机的一种优选实施方式的主视结构示意图；

图5为本实用新型提供的投影光机去掉部分光机壳体后的一种优选实施方式的主视示意图；

图6为图5在球面切边透镜所在区域的局部结构放大图；

图7为本实用新型提供的球面切边透镜的一种优选实施方式的光路示意图；

图8为本实用新型提供的第一球面切边透镜的一种优选实施方式的剖视图。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

第一方面，参见附图4-7，本实用新型提供了一种投影光机，包括壳体以及安装于所述壳体的光学调整模块100和DMD模块200，所述光学调整模块100包括复眼透镜110、会聚透镜组件120和棱镜组件130，

所述会聚透镜组件120包括第一球面切边透镜121、第二球面切边透镜122和第三球面切边透镜123，每个球面切边透镜均为圆形球面玻璃镜片的一部分，所述第一球面切边透镜121、第二球面切边透镜122和第三球面切边透镜123在所述复眼透镜110和所述棱镜组件130之间依次排列；其中，所述复眼透镜110的中心轴线、所述第一球面切边透镜121的中心轴线、所述第二球面切边透镜122的中心轴线、所述第三球面切边透镜123的中心轴线彼此均不平行，使得从所述复眼透镜110入射所述会聚透镜组件120的入射光线在依次经过第一球面切边透镜121、第二球面切边透镜122和第三球面切边透镜123出射之后，出射光线满足DMD模块200要求的入射角度范围。

说明：球面切边透镜的中心轴线，指的是该球面切边透镜所来源的、常规的圆形球面玻璃镜片的中心轴线。

本实用新型提供的投影光机中，对常规的圆形球面玻璃镜片切边得到球面切边透镜，采用三个球面切边透镜替代异形透镜，来制作会聚透镜组件；在会聚透镜组件中，通过使得三个球面切边透镜的中心轴线不平行，保证了入射会聚透镜组件的入射光线的主光轴和出射会聚透镜组件的出射光线的主光轴不平行、保证了该特定光路中DMD要求的入射角度范围，同时由于每一个球面切边透镜都是利用了常规的圆形球面玻璃透镜制作得到，无需特别的模具，大大降低了会聚透镜的生产成本。更进一步地，采用本实用新型的技术方案可以使得复眼透镜垂直于DMD设计，便于投影光机及后期对包括投影光机在内的投影设备整机的结构设计。

进一步地，所述第一球面切边透镜121、第二球面切边透镜122和第三球面切边透镜123均可由球面玻璃镜片分割形成，且均小于相应的球面玻璃镜片的二分之一，使得一个球面玻璃镜片可分割形成两个所述第一球面切边透镜或两个所述第二球面切边透镜或两个所述第三球面切边透镜。

具体地，两个所述第一球面切边透镜121可由一个球面玻璃镜片分割形成，两个所述第二球面切边透镜122可由一个球面玻璃镜片分割形成，两个所述第三球面切边透镜123可由一个球面玻璃镜片分割形成，也就是说，对于一个完整的球面玻璃镜片，可以分割形成两片球面切边透镜，如此，三个完整的球面玻璃镜片可加工形成两台光机的两套球面切边透镜，从而进一步降低光机的生产成本，尤其适于小批量光机的开发和生产。

具体地，参见附图3，作为一种可选的制造方式，在制造本实用新型的球面切边透镜时，取符合尺寸要求的一横截面为圆形的球面玻璃镜片，沿该镜片的一条直径的两端方向对镜片进行夹持，然后，如图3所示，沿与前述的直径垂直的直径方向两侧对称磨削(参考图3中的箭头所指方向)，达到预定的磨削量后，将磨削后的镜片切割从而分为至少两部分(例如，可将一圆形的球面玻璃镜片切割两刀，形成两片均小于球面玻璃镜片二分之一的球面切边透镜、以及中部的废弃部分)，参见附图1和2，对于一个球面切边透镜而言，磨削形成的上下两面分别为所形成的球面切边透镜的上切面13和下切面14，切割形成的则是球面切边透镜的侧切面16，侧边缘面15为圆形球面玻璃镜片自身固有的边缘面的一部分，而入光面和出光面(根据前路光线入射该球面切边透镜的方向不同，11和12其中之一构成出光面，另一为入光面)直接利用了圆形的球面玻璃镜片的入光/出光面。以下的第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜的上切面、下切面、侧切面、侧边缘面、入光面和出光面均如前文所述，不再重复介绍。

另外，在此说明，本实用新型中所述的“棱镜组件”不要求一定有多个棱镜，也包括只有单个棱镜的情况。

优选地，所述第一球面切边透镜121的焦距为70～100mm。

优选地，所述第二球面切边透镜122的焦距为40～70mm。

优选地，所述第三球面切边透镜123的焦距为15～45mm。

为了恰当地起到对光线的会聚作用，保证该特定光路中DMD要求的入射角度范围，将所述第一球面切边透镜、第二球面切边透镜和第三球面切边透镜的焦距选取为如上区间内的参数，以进一步调节光路以使得其沿着预定的特定方向传播。

作为一种优选的实施方式，所述第一球面切边透镜包括第一入光面、第一出光面和第一侧面组，所述第一入光面为球面的一部分，该球面的半径为20-35mm，所述第一出光面为平面或球面的一部分，该球面的半径不小于70mm；

所述第一侧面组包括第一上切面、第一下切面、第一侧边缘面以及与所述第一侧边缘面相背的第一侧切面，所述第一侧边缘面为所述球面玻璃镜片的边缘面的一部分，参见附图8，所述第一侧边缘面的最大厚度H2为1.5-2.0mm，所述第一侧切面的最大厚度H1为4.5-5.5mm。

如上文所述，第一球面切边透镜是由圆形球面透镜切边得到，其入光面和出光面直接利用了圆形的球面玻璃镜片的入光/出光面，因此，第一球面切边透镜的入光面和出光面中的至少一个面为球面的一部分(圆形的球面玻璃镜片，前后两个面可以均为球面，也可以只有其中一个面为球面、另一个面为平面)，球面半径如上所述。

因为球面切边透镜是圆形球面透镜的一部分，其侧边缘面直接利用了圆形球面透镜的一个边缘面，所以第一球面切边透镜的第一侧边缘面的最大厚度为1.5-2.0mm，指的即是圆形球面透镜的一个侧边缘面的最大厚度为1.5-2.0mm。

参见图8，图8示出了第一球面切边透镜的剖视图，基于该剖视图可以直观看出其第一侧边缘面的最大厚度H2、第一侧切面的最大厚度H1的含义，与之相类似地，第二球面切边透镜和第三球面切边透镜的相关概念的含义也可以参照图8来进行理解。

作为一种优选的实施方式，所述第二球面切边透镜包括第二入光面、第二出光面和第二侧面组，所述第二入光面为平面或球面的一部分，该球面的半径为不小于40mm，所述第二出光面为球面的一部分，该球面的半径为20-30mm；

所述第二侧面组包括第二上切面、第二下切面、第二侧边缘面以及与所述第二侧边缘面相背的第二侧切面，所述第二侧边缘面为所述球面玻璃镜片的边缘面的一部分，所述第二侧边缘面的最大厚度为1.5-2.0mm，所述第二侧切面的最大厚度为4.5-5.0mm。

作为一种优选的实施方式，所述第三球面切边透镜包括第三入光面、第三出光面和第三侧面组，所述第三入光面为球面的一部分，该球面的半径为20-30mm，所述第三出光面为平面或球面的一部分，该球面的半径不小于230mm；

所述第三侧面组包括第三上切面、第三下切面、第三侧边缘面以及与所述第三侧边缘面相背的第三侧切面，所述第三侧边缘面为所述球面玻璃镜片的边缘面的一部分，所述第三侧边缘面的最大厚度为1.5-2.0mm，所述第三侧切面的最大厚度为5.5-6.0mm。

优选地，参见附图4和5，所述投影光机还包括安装于所述壳体的镜头模块300；与镜头模块300的光轴平行的方向为第一方向，垂直于所述镜头模块300的光轴的方向为第二方向；

参见附图1，每个所述球面切边透镜包括临近所述侧边缘面的第一端17和临近所述侧切面的第二端18；

参见附图5和6，在第一方向上，所述第一球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述DMD模块；在第二方向上，所述第一球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述复眼透镜110；

在第一方向上，所述第二球面切边透镜的第一端相比第二端更接近所述DMD模块200；在第二方向上，所述第二球面切边透镜的第二端与所述第一球面切边透镜的第二端之间的距离小于所述第二球面切边透镜的第一端与所述第一球面切边透镜的第一端之间的距离；

在第一方向上，所述第三球面切边透镜的第二端相比第一端更接近所述DMD模块200；在第二方向上，所述第三球面切边透镜的第二端与所述第二球面切边透镜的第一端之间的距离小于所述第三球面切边透镜的第一端与所述第二球面切边透镜的第二端之间的距离。

具体地，结合说明书附图7所展示的本实用新型的投影光机仅保留光路参与元件后的光路示意图，本实用新型提供的投影光机，采用三个球面切边透镜组成会聚透镜组件120，三个球面切边透镜在复眼透镜110和棱镜组件130之间依次排列，且在第一和第二方向上，三个球面切边透镜的排布和具体尺寸符合本实用新型的特定设置要求。由此，由光源模块发出的光线，沿着第二方向入射光学调整模块100中的复眼透镜110后出射，前述出射光线先经过第一球面切边透镜121后入射第二球面切边透镜122，此时，第一球面切边透镜121由于设置在复眼透镜110后的主光路上，经过复眼透镜110的光线基本都能透过第一球面切边透镜1211出射，而由于在第一方向上，所述第一球面切边透镜121和第二球面切边透镜122的第一端17相比第二端18更接近所述DMD模块200且在第二方向上，所述第一球面切边透镜121的第一端17相比第二端18更接近所述复眼透镜110、所述第二球面切边透镜122的第二端18与所述第一球面切边透镜121的第二端18之间的距离小于所述第二球面切边透镜122的第一端17与所述第一球面切边透镜121的第一端17之间的距离，经过第一球面切边透镜121后的出射的光线，基本上都可以进入第二球面切边透镜122后沿既定方向出射到第三球面切边透镜123，而第三球面切边透镜123的第二端18相比第一端17更接近所述DMD模块200且所述第三球面切边透镜123的第二端18与所述第二球面切边透镜122的第一端17之间的距离小于所述第三球面切边透镜123的第一端17与所述第二球面切边透镜122的第二端18之间的距离,前述出射第二球面切边透镜122的光线基本都能入射第三球面切边透镜123。通过以上三个球面切边透镜的特定形状和位置关系设置，一方面能够使得光源模块发出的光线，尽可能多地通过会聚透镜组件120后进入棱镜组件130、继而入射DMD模块200，使得DMD反射形成入射镜头模块完成投影工作的有效光线，减少传播过程中的光线损失；另一方面，使得各球面切边透镜之间可以紧凑设置，间距无需过大、也能得到理想的传播光路充分保障了光机的小型化。

进一步地，对该透镜组件而言，其对于光源模块出射复眼透镜110后进入会聚透镜组件120的光线，可使得该光线不会大角度偏离第二方向传播，在透过三个球面切边透镜后，可以沿着第二方向进入棱镜组件130继而传播到DMD模块200、经DMD模块200反射后沿着第一方向再次经过棱镜组件130后进入镜头模块300完成投影工作，这样，在光学调整模块100上不必设置反射镜来对传播光线进行大角度折射使其沿有效传播方向进入后续模块。免除反射镜的设置，一方面，简化了投影光机内部的结构，另一方面，还能够避免使用反射镜时需要对反射镜进行调整带来的额外工作量以及反射镜不能精确校正来带光路传播误差的问题。

第二方面，本实用新型提供了一种投影仪，包括如上所述的投影光机。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种投影光机，包括壳体以及安装于所述壳体的光学调整模块(100)和DMD模块(200)，所述光学调整模块(100)包括复眼透镜(110)、会聚透镜组件(120)和棱镜组件(130)，其特征在于：

所述会聚透镜组件(120)包括第一球面切边透镜(121)、第二球面切边透镜(122)和第三球面切边透镜(123)，每个球面切边透镜均为圆形球面玻璃镜片的一部分，所述第一球面切边透镜(121)、第二球面切边透镜(122)和第三球面切边透镜(123)在所述复眼透镜(110)和所述棱镜组件(130)之间依次排列；其中，所述复眼透镜(110)的中心轴线、所述第一球面切边透镜(121)的中心轴线、所述第二球面切边透镜(122)的中心轴线、所述第三球面切边透镜(123)的中心轴线彼此均不平行，使得从所述复眼透镜(110)入射所述会聚透镜组件(120)的入射光线在依次经过第一球面切边透镜(121)、第二球面切边透镜(122)和第三球面切边透镜(123)出射之后，出射光线满足所述DMD模块(200)要求的入射角度范围。

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于：所述第一球面切边透镜(121)的焦距为70～100mm。

3.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于：所述第二球面切边透镜(122)的焦距为40～70mm。

4.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于：所述第三球面切边透镜(123)的焦距为15～45mm。

5.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于：所述投影光机还包括安装于所述壳体的镜头模块(300)；与镜头模块(300)的光轴平行的方向为第一方向，垂直于所述镜头模块(300)的光轴的方向为第二方向；

每个所述球面切边透镜具有侧边缘面和侧切面，还具有临近所述侧边缘面的第一端(17)和临近所述侧切面的第二端(18)；

在第一方向上，所述第一球面切边透镜(121)的第一端相比第二端更接近所述DMD模块(200)；在第二方向上，所述第一球面切边透镜(121)的第一端相比第二端更接近所述复眼透镜(110)；

在第一方向上，所述第二球面切边透镜(122)的第一端相比第二端更接近所述DMD模块(200)；在第二方向上，所述第二球面切边透镜(122)的第二端与所述第一球面切边透镜(121)的第二端之间的距离小于所述第二球面切边透镜(122)的第一端与所述第一球面切边透镜(121)的第一端之间的距离；

在第一方向上，所述第三球面切边透镜(123)的第二端相比第一端更接近所述DMD模块(200)；在第二方向上，所述第三球面切边透镜(123)的第二端与所述第二球面切边透镜(122)的第一端之间的距离小于所述第三球面切边透镜(123)的第一端与所述第二球面切边透镜(122)的第二端之间的距离。

6.一种投影仪，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的投影光机。

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