CN203811978U

CN203811978U - Dlp 微型投影机

Info

Publication number: CN203811978U
Application number: CN201420248249.XU
Authority: CN
Inventors: 高志强; 赵远; 杨伟樑; 林清云
Original assignee: IVIEW Ltd
Current assignee: Guangjing Shirui Technology Hong Kong Co ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2014-05-15
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2024-05-15
Also published as: HK1199604A2; US20160295182A1; JP2016540264A; WO2015172537A1

Abstract

本实用新型公开了一种DLP微型投影机。该DLP微型投影机包括：供光装置，包括：LED光源、光源准直系统和分光镜片组；光路转换装置，包括：复眼透镜或光棒；照明光学系统，包括：自由曲面透镜或自由曲面反射镜，以及直角棱镜；DMD光调制器，该DMD光调制器与直角棱镜的一直角边平行；以及投影透镜组。该DLP微型投影机结构简单合理，通过采用自由曲面光学部件替代现有技术中的平面反射镜和中继透镜来改变光束方向和会聚光束，并对DMD光调制器照明光源进行补偿，省略了中继透镜的使用，简化光学元件，减小了DLP微型投影机的尺寸和重量，提高了投影性能，且大大降低生产成本，实现高亮度、微型化的市场要求。

Description

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DLP微型投影机。

背景技术

近年来，由于各种手持式电子设备的开发和应用，投影显示系统微型化、高质量成为投影技术的发展方向。随着LED光源和DLP技术的成熟，DLP微型投影机得到了快速发展，成为一种极受欢迎的投影显示方式。

1987年，TI公司发明了DMD器件，使DLP数字光处理技术在世界上得以应用，更推动了DLP微型投影机的崛起。DMD器件是一种二进制脉宽调制的数字光开关，是目前世界上最复杂的光开关器件。成千上万微小的方形镜片，被建造在静态随机存取内存上方的铰链结构上而组成DMD。每一个镜片可以通断一个象素的光。铰链结构允许镜片在两个状态之间倾斜，+10度为“开”。-10度为“关”，当镜片不工作时，它们处于0度“停泊”状态。

DLP微型投影机要得到广泛应用，就要进一步减小投影系统尺寸和重量，保证其具有高投影品质的同时更便于携带。如图1所示，现有DLP微型投影机的照明光学系统需要设置平面反射镜101及其前后的两片中继透镜102、103，分别用来改变光束方向和会聚光束，平面反射镜和中继透镜的设置使现有DLP微型投影机的结构复杂，给现有DLP微型投影机进一步减小体积和重量带来了障碍。

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

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理，通过采用自由曲面光学部件替代现有技术中的平面反射镜和中继透镜来改变光束方向和会聚光束，并对DMD光调制器照明光源进行补偿，省略了中继透镜的使用，简化光学元件，减小了DLP微型投影机的尺寸和重量，提高了投影性能，且大大降低生产成本，实现高亮度、微型化的市场要求的DLP微型投影机。

为实现上述目的，本实用新型提供了DLP微型投影机，包括：供光装置，包括：LED光源、光源准直系统和分光镜片组；光路转换装置，包括：复眼透镜或光棒；照明光学系统，包括：自由曲面透镜或自由曲面反射镜、以及直角棱镜；DMD光调制器，该DMD光调制器与直角棱镜的一直角边平行；以及投影透镜组。

优选地，上述技术方案中，LED光源包括：蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源，其中，红色LED光源发出的红光光路与绿色LED光源发出的绿光光路平行设置，蓝色LED光源发出的蓝光光路垂直于红色LED光源发出的红光光路和绿色LED光源发出的绿光光路。

优选地，上述技术方案中，光源准直系统包括：第一准直透镜组、第二准直透镜组和第三准直透镜组，分别设置在蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源的光路上。

优选地，上述技术方案中，第一准直透镜组、第二准直透镜组和第三准直透镜组的中心光轴分别与蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源的中心光轴重合。

优选地，上述技术方案中，分光镜片组包括：平行设置的第一分色镜和第二分色镜，第一分色镜反射绿色LED光源的光并透射蓝色LED光源的光，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。

优选地，上述技术方案中，LED光源包括：双色LED光源和单色LED光源，双色LED光源包括：红光LED芯片和蓝光LED芯片；该单色LED光源为绿光LED芯片，且中心光轴与光路装换装置的中心光轴重合。

优选地，上述技术方案中，光源准直系统包括：第四准直透镜组和第五准直透镜组，第四准直透镜组位于双色LED光源的光线方向，中心光轴与红光LED芯片及蓝光LED芯片连线的中点处的垂直光轴重合；第五准直透镜组位于单色LED光源的光线方向，中心光轴与绿光LED芯片的光轴重合。

优选地，上述技术方案中，分光镜片组包括：第三分色镜和第四分色镜；其中，第三分色镜反射蓝光LED芯片的光并透射红光LED芯片和绿光LED芯片的光，第四分色镜反射红光LED芯片的光并透射蓝光LED芯片和绿光LED芯片的光。

优选地，上述技术方案中，自由曲面透镜或自由曲面反射镜的自由曲面由下式描述：

Z = \frac{{cr}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} r^{2}}} + A_{1} X + A_{2} Y + A_{3} X^{2} + A_{4} XY + A_{5} Y^{2} + A_{6} X^{3} + A_{7} X^{2} Y + A_{8} X Y^{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DLP微型投影机结构简单合理，通过采用自由曲面光学部件替代现有技术中的平面反射镜和中继透镜来改变光束方向和会聚光束，并对DMD光调制器照明光源进行补偿，省略了中继透镜的使用，简化光学元件，减小了DLP微型投影机的尺寸和重量，提高了投影性能，且大大降低生产成本，实现高亮度、微型化的市场要求。

附图说明

图1是现有DLP微型投影机的结构示意图。

图2是本实用新型的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DLP微型投影机实施例三的结构示意图。

图5是本实用新型的DLP微型投影机实施例四的结构示意图。

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。

实施例一：

如图2所示，根据本实用新型具体实施方式的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、光路转换装置、照明光学系统、DMD光调制器12和投影透镜组。

其中，供光装置，其包括：LED光源、光源准直系统、以及分光镜片组；该LED光源包括：蓝色LED光源1、绿色LED光源2和红色LED光源3，该三色LED芯片分别封装在三颗LED中；其中，红色LED光源3发出的红光光路与绿色LED光源2发出的绿光光路平行设置，蓝色LED光源1发出的蓝光光路垂直于红色LED光源3发出的红光光路和绿色LED光源2发出的绿光光路。

该光源准直系统包括：第一准直透镜组4、第二准直透镜组5和第三准直透镜组6，分别设置在蓝色LED光源1、绿色LED光源2和红色LED光源3的光路上，用来接收来自蓝色、绿色和红色LED光源的自然光并将光线均匀化；优选地，第一准直透镜组4、第二准直透镜组5和第三准直透镜组6的中心光轴分别与蓝色LED光源1、绿色LED光源2和红色LED光源3的中心光轴重合。

该分光镜片组包括：平行设置的第一分色镜7和第二分色镜8，第一分色镜7反射绿色LED光源2的光并透射蓝色LED光源1的光，第二分色镜8反射红色LED光源3的光并透射蓝色LED光源1和绿色LED光源2的光，实现将蓝色、红色和绿色三色LED光源所发出的光平行透射到光路转换装置中。

光路转换装置包括：复眼透镜9或光棒。

该照明光学系统包括：自由曲面透镜10和直角棱镜11，自由曲面透镜10对来自复眼透镜(或光棒)9与DMD光调制器12的有效区域形状相似的光束进行整形，光束经自由曲面透镜10全反射后进入直角棱镜11入射到DMD光调制器12；DMD光调制器12与直角棱镜11的一直角边平行；当DMD光调制器镜片为开时，从DMD光调制器反射的投影光束照射到直角棱镜11的斜边处产生全反射后，进入投影透镜组实现亮点显示；当DMD光调制器镜片为关时，光线不能进入投影透镜组，实现暗点显示。通过DMD光调制器的调制就会在投影屏幕上产生图像。

自由曲面透镜的自由曲面由下式描述：

Z = \frac{{cr}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} r^{2}}} + A_{1} X + A_{2} Y + A_{3} X^{2} + A_{4} XY + A_{5} Y^{2} + A_{6} X^{3} + A_{7} X^{2} Y + A_{8} X Y^{2} + A_{9} Y^{3}

实施例二：

图3所示的为本实用新型的实施例二结构示意图，实施例二中的DLP微型投影机采用自由曲面反射镜替换实施例一照明光学系统中的自由曲面透镜，供光装置部分与实施例一相同。

该照明光学系统包括：自由曲面反射镜20和直角棱镜21，自由曲面反射镜20对来自复眼透镜29与DMD光调制器22的有效区域形状相似的光束进行整形，光束经自由曲面反射镜20反射后进入直角棱镜21入射到DMD光调制器22；DMD光调制器22与直角棱镜21的一直角边平行；当DMD光调制器镜片为开时，从DMD光调制器反射的投影光束照射到直角棱镜21的斜边处产生全反射后，进入投影透镜组实现亮点显示；当DMD光调制器镜片为关时，光线不能进入投影透镜组，实现暗点显示。

自由曲面反射镜的自由曲面由下式描述：

Z = \frac{{cr}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} r^{2}}} + A_{1} X + A_{2} Y + A_{3} X^{2} + A_{4} XY + A_{5} Y^{2} + A_{6} X^{3} + A_{7} X^{2} Y + A_{8} X Y^{2} + A_{9} Y^{3}

实施例三：

图4所示的为本实用新型的实施例三的结构示意图，与实施例一相比，仅供光装置部分有所不同。

该供光装置包括：双色LED光源31及与其对应的第四准直透镜组33、单色LED光源32及与其对应的第五准直透镜组34、以及分光镜片组。其中，该双色LED光源31包括：红光LED芯片和蓝光LED芯片；该单色LED光源32为绿光LED芯片，且中心光轴与光路装换装置的中心光轴重合。

其中，第四准直透镜组33位于双色LED光源31的光线方向，中心光轴与红光LED芯片及蓝光LED芯片连线的中点处的垂直光轴重合，用以接收来自双色LED光源31的光并将光线均匀化为近似平行光；第五准直透镜组34位于单色LED光源32的光线方向，该第五准直透镜组的中心光轴与绿光LED芯片的光轴重合，用以接收来自单色LED光源32的光并将光线均匀化为近似平行光；该第五准直透镜组34的透射光与上述第四准直透镜组33的透射光垂直相交。

该分光镜片组设置在第四准直透镜组33和第五准直透镜组34的透射光相交处，其包括：第三分色镜35和第四分色镜36。其中，第三分色镜35反射蓝光LED芯片的光并透射红光LED芯片和绿光LED芯片的光，第四分色镜36反射红光LED芯片的光并透射蓝光LED芯片和绿光LED芯片的光，进而实现将双色LED光源31和单色LED光源32所发出的光平行排列透射到光路转换装置。

实施例四：

图5所示的为本实用新型的实施例四的结构示意图，其照明光学系统与实施例二相同，供光装置与实施例三相同。

该照明光学系统包括：自由曲面反射镜48和直角棱镜49，自由曲面反射镜48对来自复眼透镜47与DMD光调制器40的有效区域形状相似的光束进行整形，光束经自由曲面反射镜48反射后进入直角棱镜49入射到DMD光调制器40；DMD光调制器40与直角棱镜49的一直角边平行；当DMD光调制器镜片为开时，从DMD光调制器反射的投影光束照射到直角棱镜49的斜边处产生全反射后，进入投影透镜组实现亮点显示；当DMD光调制器镜片为关时，光线不能进入投影透镜组，实现暗点显示。

综上，该DLP微型投影机结构简单合理，通过采用自由曲面光学部件替代现有技术中的平面反射镜和中继透镜来改变光束方向和会聚光束，并对DMD光调制器照明光源进行补偿，省略了中继透镜的使用，简化光学元件，减小了DLP微型投影机的尺寸和重量，提高了投影性能，且大大降低生产成本，实现高亮度、微型化的市场要求。

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

1.一种DLP微型投影机，其特征在于，包括：

供光装置，包括LED光源、光源准直系统和分光镜片组；

光路转换装置，其包括复眼透镜或光棒；

照明光学系统，其包括自由曲面透镜或自由曲面反射镜、以及直角棱镜；

DMD光调制器，该DMD光调制器与直角棱镜的一直角边平行；以及投影透镜组。

2.根据权利要求1所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述LED光源包括：蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源，其中，红色LED光源发出的红光光路与绿色LED光源发出的绿光光路平行设置，蓝色LED光源发出的蓝光光路垂直于红色LED光源发出的红光光路和绿色LED光源发出的绿光光路。

3.根据权利要求2所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光源准直系统包括：第一准直透镜组、第二准直透镜组和第三准直透镜组，分别设置在蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源的光路上。

4.根据权利要求3所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述第一准直透镜组、第二准直透镜组和第三准直透镜组的中心光轴分别与蓝色LED光源、绿色LED光源和红色LED光源的中心光轴重合。

5.根据权利要求4所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述分光镜片组包括：平行设置的第一分色镜和第二分色镜，第一分色镜反射绿色LED光源的光并透射蓝色LED光源的光，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。

6.根据权利要求1所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述LED光源包括双色LED光源和单色LED光源，双色LED光源包括：红光LED芯片和蓝光LED芯片；该单色LED光源为绿光LED芯片，且中心光轴与光路装换装置的中心光轴重合。

7.根据权利要求6所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述光源准直系统包括：第四准直透镜组和第五准直透镜组，第四准直透镜组位于双色LED光源的光线方向，该第四准直透镜组的中心光轴与红光LED芯片及蓝光LED芯片连线的中点处的垂直光轴重合；第五准直透镜组位于单色LED光源的光线方向，该第五准直透镜组的中心光轴与绿光LED芯片的光轴重合。

8.根据权利要求6所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述分光镜片组包括：第三分色镜和第四分色镜；其中，第三分色镜反射蓝光LED芯片的光并透射红光LED芯片和绿光LED芯片的光，第四分色镜反射红光LED芯片的光并透射蓝光LED芯片和绿光LED芯片的光。

9.根据权利要求1所述的DLP微型投影机，其特征在于，所述自由曲面透镜或自由曲面反射镜的自由曲面由下式描述：

Z = \frac{{cr}^{2}}{1 + \sqrt{1 - (1 + k) c^{2} r^{2}}} + A_{1} X + A_{2} Y + A_{3} X^{2} + A_{4} XY + A_{5} Y^{2} + A_{6} X^{3} + A_{7} X^{2} Y + A_{8} X Y^{2} + A_{9} Y^{3}