CN2896319Y - 数字投影光学引擎 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字投影光学引擎。其主要特点是：该引擎中的照明光学系统组件置于主体内出光源的入射端，是由排列在同一光轴上的匀光棒、透镜组和棱镜组构成，透镜组包括三片单正透镜，并以间隔布置的方式位于匀光棒出射端，在第三透镜处设置有楔形棱镜与直角棱镜组成的棱镜组合体，该棱镜组合体的前端装有连接在主体端口的DMD数字芯片，侧部与组装的投影镜头连接。该引擎具有制造简单、成本低廉和实用化的特点。能够有效解决低成本与高成像质量的技术要求，而且采用常用光学玻璃，即可满足工艺性好，成本低，适合大批量生产的要求。

Description

数字投影光学引擎

技术领域

本实用新型属于光学器件技术领域，是一种适用于背投电视机或投影机上使用的数字投影光学引擎。

背景技术

光学引擎是投影机和背投电视机的核心部件，随着视频影像产品市场的日益扩大，光学引擎有着极为可观的前景。为促进影像产业的持续快速发展，普及视频影像市场，各大生产厂家都希望能够生产出产品成本最低，又能够满足成像质量及工艺性要求的光学引擎。在光学引擎中，照明光学系统又是重要组成部分，它对投影机或电视机的成本及主要性能指标有很大影响。如：要求全视场范围内的照度非常均匀，光能利用率尽可能大等。但要达到光照度的均匀性以及提高光能利用率的要求，在现有的光学引擎技术中，还存在工艺技术复杂、产品合格率低和成本高等难题。如：照明系统中使用的分光棱镜需要胶合，工艺难度大，成本高；也有的不装棱镜，但需要通过反光镜来调整光线入射方向，相对机械调整要求较高，调整困难。因此，低成本、工艺性好、规模化生产光学引擎是实现投影产品产业化的先决条件。

实用新型目的

本实用新型的目的是提供一种符合国内当前的光学制造能力和水平的数字投影光学引擎，使之具有制造简单，成本低廉和实用化特点。

实现本实用新型的目的所采取的技术方案是：该引擎包括主体、投影物镜、色轮组件、出光源、DMD数字芯片、照明光学系统组件，其中，照明光学系统组件置于主体内出光源的入射端，是由排列在同一光轴上的匀光棒、透镜组和棱镜组构成，透镜组包括三片单正透镜，并以间隔布置的方式位于匀光棒出射端，在第三透镜处设置有楔形棱镜与直角棱镜组成的棱镜组合体，该棱镜组合体的前端装有连接在主体端口的DMD数字芯片，侧部与组装的投影镜头连接。

所述匀光棒采用实心柱体匀光棒。

所述透镜组与匀光棒以及各透镜之间的空气间隔为：匀光棒与第一单正透镜的间隔距离为5mm，第一单正透镜与第二单正透镜之间的间隔距离为8.28mm，第二单正透镜与第三单正透镜之间的间隔距离为32mm，第三单正透镜与楔形棱镜之间的间隔距离为5mm。

所述棱镜组合体中直角棱镜的斜面与楔形棱镜之间设置有0.1mm～0.8mm的空气间隔，直角棱镜的两个直角面分别对应于DMD数字芯片和投影镜头。

所述DMD数字芯片的工作面与垂直于光轴，并平行于芯片长度方向的夹角为2～12°，平行于芯片宽度方向的夹角为3～13°。

按照上述方案制成的数字投影光学引擎，具有制造简单、成本低廉和实用化的特点。而且采用实心柱体匀光棒实现照明光线的传输及匀光，不仅结构简单，其加工和装校也大为简化，有利于降低成本，并可提高光源利用率。此外，采用楔形与直角棱镜的组合体，不仅能够满足DMD数字芯片对光线角度的要求，而且棱镜之间不需要胶合，工艺性好，成本低。与现有技术相比：该引擎能够有效解决低成本与高成像质量的技术要求，并具有光学性能好，像面照度均匀性高，分辨率高，成像清晰度高，外形尺寸小、重量轻的优点。而且采用普通光学玻璃，即可满足工艺性好，成本低，适合大批量生产的要求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是芯片与光轴在长度方向的角位图；

图3是芯片与光轴在宽度方向的角位图。

具体实施方式

参看图1，本实用新型的数字投影光学引擎，是由主体10、DMD数字芯片7、投影镜头8、色轮组件9和内置在主体10中的出光源11以及由匀光棒1、透镜组和棱镜组合件构成的照明光学系统组件组成，其中，DMD数字芯片7、投影镜头8、色轮组件9、照明光源11、均为市场直接购置的部件，其结构不在赘述。DMD数字芯片7通过连接件安装在主体10前端口处，投影镜头8安装在主体10前端侧部位，通过投影镜头可把DMD数字芯片7反射出的光线放大投影成像到屏幕上。在本案中，投影镜头8采用的是结构简单的定焦镜头，以替代变焦镜头，可降低光学引擎的成本。用于提供彩色图像的色轮组件9被固定安装在主体10上，色轮扇叶位于匀光棒1的入射端，与匀光棒1之间在水平方向有一定间隔，一般距离匀光棒出射光线端面距离为0.5mm～3mm。色轮扇叶是通过主体10上设置的透光孔来完成图象色彩的提供。标号12是风扇连接架，通过连接架将风扇安装在出光源11的尾部和侧部，便于照明光源的散热。出光源11采用卤素灯，通过卤素灯的反射罩汇聚光点直接入射匀光棒1。匀光棒1采用实心柱体匀光棒，主要用于光的传输和均匀光线。光学透镜组是由组装在镜筒中的三片单正透镜2、3、4构成，并以间隔布置的方式位于匀光棒1出射端，其作用是将匀光棒入射的光束会聚放大成像。透镜与匀光棒以及各透镜之间的空气间隔为：匀光棒与第一单正透镜的间隔距离为5mm，第一单正透镜与第二单正透镜之间的间隔距离为8.28mm，第二单正透镜与第三单正透镜之间的间隔距离为32mm，第三单正透镜与楔形棱镜之间的间隔距离为5mm。在第三透镜处通过棱镜座装有楔形棱镜5与直角棱镜6的组合体，其中，直角棱镜6的一个直角面对应于DMD数字芯片7，另一个直角面对应于投影镜头8，斜面与楔形棱镜5之间有0.1mm～0.8mm的空气间隔。在本案中，采用棱镜组合体是为了改变光线方向，楔形棱镜5的作用是使到达芯片的光线与芯片成一定角度，以满足DMD数字芯片7的工作要求，直角棱镜6的作用是：将从芯片反射回的光线入射到投影镜头8，使投影镜头投影成像。

参见图2、图3，分别是芯片与光轴在长度方向和宽度方向的角位图；标号8a是投影镜头8中的一个透镜。所述DMD数字芯片7的工作面与垂直于光轴，并平行于芯片长度方向的夹角为2～12°，平行于芯片宽度方向的夹角为3～13°。

该引擎的工作原理为：出光源采用卤素灯，卤素灯出射光强的空间不均匀性，经球面反射罩聚焦入射匀光棒后，将光场空间的不均匀分布又转化为光轴方向上的入射位置变化，使出射位置得到均匀的出射光场。该引擎通过匀光棒的匀光作用，使从光源过来的不均匀光线均匀出射，经过透镜组的放大作用均匀照射到DMD数字芯片上，再经过DMD数字芯片上每个微反射镜的偏转，把光线反射到投影镜头，再经投影镜头投射到屏幕上。

Claims (5)

1、一种数字投影光学引擎，该引擎包括主体[10]、DMD数字芯片[7]、投影物镜[8]、色轮组件[9]、出光源[11]、照明光学系统组件，其特征在于：照明光学系统组件置于主体[10]内出光源[11]的入射端，是由排列在同一光轴上的匀光棒[1]、透镜组和棱镜组构成，透镜组包括三片单正透镜[2、3、4]，并以间隔布置的方式位于匀光棒[1]出射端，在第三透镜[4]处设置有楔形棱镜[5]与直角棱镜[6]组成的棱镜组合体，该棱镜组合体的前端装有连接在主体[10]端口的DMD数字芯片[7]，侧部与组装的投影镜头[8]连接。

2、根据权利要求1所述的数字投影光学引擎，其特征在于：所述匀光棒[1]采用实心柱体匀光棒。

3、根据权利要求1所述的数字投影光学引擎，其特征在于：所述透镜组与匀光棒[1]以及各透镜之间的空气间隔为：匀光棒[1]与第一单正透镜[2]的间隔距离为5mm，第一单正透镜[2]与第二单正透镜[3]之间的间隔距离为8.28mm，第二单正透镜[3]与第三单正透镜[4]之间的间隔距离为32mm，第三单正透镜[4]与楔形棱镜之间的间隔距离为5mm。

4、根据权利要求1所述的数字投影光学引擎，其特征在于：所述棱镜组合体中直角棱镜[6]的斜面与楔形棱镜[5]之间设置有0.1mm～0.8mm的空气间隔，直角棱镜[6]的两个直角面分别对应于DMD数字芯片[7]和投影镜头[8]。

5、根据权利要求1所述的数字投影光学引擎，其特征在于：所述DMD数字芯片[7]的工作面与垂直于光轴，并平行于芯片长度方向的夹角为2～12°，平行于芯片宽度方向的夹角为3～13°。

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