專利名稱：Dlp微型攝影機及其投影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種DLP微型投影機及其投影方法。
背景技術(shù)：
DMD(Digital Micromirror Device)是美國TI公司開發(fā)的光線調(diào)制器件,其透過控制反射率極高的微型反射鏡陣列，配合投影光學(xué)系統(tǒng)能投射出由三原色(RGB)構(gòu)成的畫面，使用此器件的投影機一般稱為DLP (Digital Light Projector)投影機。該技術(shù)比傳統(tǒng)的IXD投影機在流明亮度、視頻影像顯示及對比度方面都顯示出很大的優(yōu)越性。一個DLP為基礎(chǔ)的投影系統(tǒng)包括信號接收及處理功能、DLP投影光機模組并支持全數(shù)字方法。DLP投影光機模組的兀素包括一個光源、一個冷卻系統(tǒng)、信號調(diào)制DMD器件及投影光學(xué)兀件。一個DMD可被簡單描述成為一個半導(dǎo)體光開關(guān)。成千上萬個微小的方形鏡片，被建造在靜態(tài)隨機存取內(nèi)存上方的鉸鏈結(jié)構(gòu)上而組成DMD。每一個鏡片可以通斷一個象素的光。鉸鏈結(jié)構(gòu)允許鏡片在兩個狀態(tài)之間傾斜，+10度為“開”。-10度為“關(guān)”，當(dāng)鏡片不工作時，它們處于O度“停泊”狀態(tài)。目前的DLP投影機模組要應(yīng)用在手持式電子設(shè)備中，就要在保持具有高的光輸出的條件下實現(xiàn)小尺寸，為了實現(xiàn)合適的尺寸除了對投影光路的設(shè)計要簡潔高效外，對于供光裝置中的光路和散熱結(jié)構(gòu)也需要進行詳細設(shè)計，同時也要考慮整體光機的生產(chǎn)成本，以滿足手提式電子設(shè)備的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為滿足投影機在手持式電子設(shè)備中的應(yīng)用，本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于DMD器件的DLP微型投影機，以便減小其尺寸大??；本發(fā)明另一目的在于提供一種投影方法，以解決因投影機尺寸減小所可能帶來的光傳導(dǎo)效率降低的問題。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的一種DLP微型投影機，包括供光裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置、DLP光調(diào)制器和投影鏡頭裝置，該供光裝置包括有依序設(shè)置的LED光源、準(zhǔn)直透鏡組和分光鏡片組；該LED光源為設(shè)置在同一平面呈直線排列的第一色LED芯片、第二色LED芯片和第三色LED芯片，該第一色LED芯片、第二色LED芯片和第三色LED芯片色光相異且依序排列；該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與第一色LED芯片、第二色LED芯片或第三色LED芯片的中心光軸重合，用以接收來自LED光源的自然光并將光線均勻化；該分光鏡片組包括依序設(shè)置的第一反射鏡、第一分色鏡和第二分色鏡,該第一反射鏡與LED光源所在平面的夾角為第一夾角，該第一分色鏡與LED光源所在平面的夾角為第二夾角，該第二分色鏡與LED光源所在平面的夾角為第三夾角，該第一夾角大于第二夾角大于第三夾角，該第一分色鏡和第二分色鏡均反射一種色光并透射另兩種色光,且第一分色鏡和第二分色鏡反射的色光顏色相異，用以實現(xiàn)將不同位置的第一色LED芯片、第二 色LED芯片和第三色LED芯片所發(fā)出的光都以相同的角度反射到光路轉(zhuǎn)換裝置中。
作為上述方案的進一步說明
優(yōu)選地，所述準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與第二色LED芯片的中心光軸重合。
優(yōu)選地，所述第二夾角為45°，該第一反射鏡與第一分色鏡以及第二分色鏡與第 一分色鏡的夾角小于45°，更優(yōu)選的是小于30°。
優(yōu)選地，所述準(zhǔn)直透鏡組接受LED光源發(fā)出的自然光后發(fā)出的光線為發(fā)散度小于 20°的近似平行光，更優(yōu)選的是發(fā)散度小于15°。
優(yōu)選地，所述光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依序設(shè)置的復(fù)眼透鏡組、第二反射鏡、會聚 透鏡及棱鏡，用于接受來自供光裝置的光并將其均勻引導(dǎo)到DLP光調(diào)制器上。
優(yōu)選地，所述投影鏡頭裝置包括沿光路依序設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透 鏡，該第二透鏡和第三透鏡為非球面塑料透鏡，該第一透鏡為塑料透鏡。
優(yōu)選地，所述光路轉(zhuǎn)換裝置中復(fù)眼透鏡組的中心光軸與投影鏡頭組的中心光軸的 夾角小于60°，更優(yōu)選的是小于45°。
優(yōu)選地，所述DLP光調(diào)制器為DMD。
優(yōu)選地，所述第二反射鏡設(shè)有角度調(diào)節(jié)裝置。
一種投影方法，將投影機供光裝置的光源設(shè)為在同一平面呈直線排列的三種色光 的LED芯片，再設(shè)置一個準(zhǔn)直透鏡組，使該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與位于中部的LED芯片的 中心光軸重合，然后沿準(zhǔn)直鏡頭組的光路依序設(shè)置兩個反射不同色光的分光鏡片和一個反 射鏡片，使由光源發(fā)出的三種色光可以相互平行的入射到后續(xù)的光學(xué)部件中，其中分光鏡 和反射鏡的安置角度可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)準(zhǔn)直鏡頭參數(shù)計算獲得。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案所能達到的有益效果是
1.本發(fā)明所述的DLP微型投影機，因其供光裝置的特有結(jié)構(gòu)，可大大減小供光裝 置的尺寸，若再將復(fù)眼透鏡組的中心光軸與投影鏡頭組的中心光軸設(shè)置成平行狀態(tài)，則可 大大減小DLP微型投影機的整體尺寸。
2.本發(fā)明所述DLP微型投影機的投影鏡頭組因采用塑料鏡片，且其中兩個透鏡為 非球面鏡片，不僅減小了投影鏡頭的長度，大大降低了鏡頭的成本，也減輕了投影鏡頭的重量。
3.本發(fā)明所述的投影方法，有效解決了因投影機尺寸減小多可能帶來的光傳導(dǎo)效 率降低的問題。


圖1是本發(fā)明所述的DLP微型投影機的結(jié)構(gòu)簡圖。
附圖標(biāo)記說明
1-LED光源，2-第一準(zhǔn)直透鏡，3_第二準(zhǔn)直透鏡，4_第二分色鏡，5_第一分色鏡， 6-第一反射鏡，7-復(fù)眼陣列透鏡，8-第四透鏡，9-會聚透鏡，10-第三透鏡，11-第二透鏡， 12-第一透鏡，13-棱鏡，14-DMD，15-第二反射鏡。
具體實施方式
為進一步闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能，以下結(jié)合附圖和優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作詳 細說明，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護范圍并不受具體實施方式
的限制。
本發(fā)明所述的投影方法，是將投影機供光裝置的光源設(shè)為在同一平面呈直線排列 的三種色光的LED芯片，再設(shè)置一個準(zhǔn)直透鏡組，使該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與位于中部 的LED芯片的中心光軸重合，然后沿準(zhǔn)直鏡頭組的光路依序設(shè)置兩個反射不同色光的分光 鏡片和一個反射鏡片，使由光源發(fā)出的三種色光可以相互平行的入射到后續(xù)的光學(xué)部件 中，這樣既可以縮小投影機的尺寸，又有效解決了因投影機尺寸減小多可能帶來的光傳導(dǎo) 效率降低的問題。
以下結(jié)合投影機的結(jié)構(gòu)作進一步說明，圖1是本發(fā)明所述的DLP微型投影機的結(jié) 構(gòu)簡圖，如圖中所示，該DLP微型投影機包括供光裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置、DMD14和投影鏡頭裝置。
供光裝置包括有由下至上依序設(shè)置的LED光源1、準(zhǔn)直透鏡組和分光鏡片組，該 LED光源I為設(shè)置在水平面上呈直線排列的紅光LED芯片、綠光LED芯片和藍光LED芯片， 該紅光LED芯片和藍光LED芯片對稱設(shè)置在該綠光LED芯片的兩側(cè)。
準(zhǔn)直透鏡組包括由下至上排列且中心光軸重合的第一準(zhǔn)直透鏡2和第二準(zhǔn)直透 鏡3，該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與綠光LED芯片的中心光軸重合，且要求該準(zhǔn)直透鏡組透 射光的發(fā)散度小于15°，用以接收來自LED光源I的自然光并將光線均勻化為近似平行光， 該準(zhǔn)直透鏡組的具體參數(shù)可由本領(lǐng)域技術(shù)人員更具設(shè)計要求計算得出。
分光鏡片組包括由上至下依序設(shè)置的第一反射鏡6、第一分色鏡5和第二分色鏡 4，其中，第二分色鏡4反射紅光而透射綠光和藍光,第一分色鏡5反射綠光而透射紅光和藍 光。該第一反射鏡6與LED光源I所在平面的夾角為第一夾角，該第一分色鏡5與LED光 源I所在平面的夾角為第二夾角，該第二分色鏡4與LED光源I所在平面的夾角為第三夾 角，為使投影機整體尺寸最小，可將第二夾角設(shè)為45°，而第一夾角和第三夾角的大小可由 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)準(zhǔn)直透鏡組的參數(shù)計算得到，用以實現(xiàn)將綠光LED芯片以及對稱設(shè)置 在它兩側(cè)的紅光LED芯片、藍光LED芯片所發(fā)出的光都以相同的角度反射到光路轉(zhuǎn)換裝置 中。
光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依序設(shè)置的復(fù)眼透鏡組、第二反射鏡15、會聚透鏡9及 棱鏡13，用于接受來自供光裝置的光并將其均勻引導(dǎo)到DLP光調(diào)制器上，該復(fù)眼透鏡組包 括中心光軸重合的復(fù)眼陣列透鏡7和第四透鏡8，且該復(fù)眼透鏡組的中心光軸與分光鏡片 組的反射光平行，該第二反射鏡15設(shè)有角度調(diào)節(jié)裝置，用以微調(diào)反射光的角度，該會聚透 鏡9和棱鏡13接受第二反射鏡15的反射光并將其引導(dǎo)到DMD14上。本發(fā)明所述的光路轉(zhuǎn) 換裝置替換了常用的光棒設(shè)計，減小了光路轉(zhuǎn)換裝置的尺寸。
投影鏡頭裝置用以接受經(jīng)過DMD14調(diào)制的光并投影成像，它使用遠心光路設(shè)計以 增大投影鏡頭裝置的光學(xué)孔徑。該投影鏡頭裝置包括沿光路依序設(shè)置的第一透鏡12、第二 透鏡11和第三透鏡10，其中該第二透鏡11和第三透鏡10為非球面塑料透鏡，這樣可以減 小鏡頭長度，而且該第一透鏡12、第二透鏡11和第三透鏡10均為塑料材質(zhì)的透鏡，采用注 塑工藝成型，這樣既能大大降低成本也能減輕鏡頭重量。為進一步減小投影機的尺寸，可將 投影鏡頭裝置的中心光軸設(shè)為與復(fù)眼透鏡組的中心光軸平行。
本發(fā)明上述實施例和附圖所示僅為本發(fā)明較佳實施例之一，并不能以此局限本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精髓的條件下 ，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做的任何變動，都屬本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種DLP微型投影機，包括供光裝置、光路轉(zhuǎn)換裝置、DLP光調(diào)制器和投影鏡頭裝置，其特征在于，該供光裝置包括有依序設(shè)置的LED光源、準(zhǔn)直透鏡組和分光鏡片組； 該LED光源為設(shè)置在同一平面呈直線排列的第一色LED芯片、第二色LED芯片和第三色LED芯片，該第一色LED芯片、第二色LED芯片和第三色LED芯片色光相異且依序排列； 該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與第一色LED芯片、第二色LED芯片或第三色LED芯片的中心光軸重合，用以接收來自LED光源的自然光并將光線均勻化； 該分光鏡片組包括依序設(shè)置的第一反射鏡、第一分色鏡和第二分色鏡，該第一反射鏡與LED光源所在平面的夾角為第一夾角，該第一分色鏡與LED光源所在平面的夾角為第二夾角，該第二分色鏡與LED光源所在平面的夾角為第三夾角，該第一夾角大于第二夾角大于第三夾角，該第一分色鏡和第二分色鏡均反射一種色光并透射另兩種色光，且第一分色鏡和第二分色鏡反射的色光顏色相異，用以實現(xiàn)將不同位置的第一色LED芯片、第二色LED芯片和第三色LED芯片所發(fā)出的光都以相同的角度反射到光路轉(zhuǎn)換裝置中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與第二色LED芯片的中心光軸重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述第二夾角為45°，該第一反射鏡與第一分色鏡以及第二分色鏡與第一分色鏡的夾角小于45°，更優(yōu)選的是小于30。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述準(zhǔn)直透鏡組接受LED光源發(fā)出的自然光后發(fā)出的光線為發(fā)散度小于20°的近似平行光，更優(yōu)選的是發(fā)散度小于15。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述光路轉(zhuǎn)換裝置包括沿光路依序設(shè)置的復(fù)眼透鏡組、第二反射鏡、會聚透鏡及棱鏡，用于接受來自供光裝置的光并將其均勻引導(dǎo)到DLP光調(diào)制器上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述投影鏡頭裝置包括沿光路依序設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡，該第二透鏡和第三透鏡為非球面塑料透鏡，該第一透鏡為塑料透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述光路轉(zhuǎn)換裝置中復(fù)眼透鏡組的中心光軸與投影鏡頭組的中心光軸的夾角小于60°，更優(yōu)選的是小于45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述DLP光調(diào)制器為DMD。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DLP微型投影機，其特征在于，所述第二反射鏡設(shè)有角度調(diào)節(jié) 裝直。
10.一種投影方法，其特征在于，將投影機供光裝置的光源設(shè)為在同一平面呈直線排列的三種色光的LED芯片，再設(shè)置一個準(zhǔn)直透鏡組，使該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與位于中部的LED芯片的中心光軸重合，然后沿準(zhǔn)直鏡頭組的光路依序設(shè)置兩個反射不同色光的分光鏡片和一個反射鏡片，使由光源發(fā)出的三種色光可以相互平行的入射到后續(xù)的光學(xué)部件中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種DLP微型投影機和投影方法，將投影機供光裝置的光源設(shè)為在同一平面呈直線排列的三種色光的LED芯片，再設(shè)置一個準(zhǔn)直透鏡組，使該準(zhǔn)直透鏡組的中心光軸與位于中部的LED芯片的中心光軸重合，然后沿準(zhǔn)直鏡頭組的光路依序設(shè)置兩個反射不同色光的分光鏡片和一個反射鏡片，使由光源發(fā)出的三種色光可以相互平行的入射到后續(xù)的光學(xué)部件中。本發(fā)明所述的DLP微型投影機和投影方法不僅可以減小投影機的尺寸，還能解決解決因投影機尺寸減小所可能帶來的光傳導(dǎo)效率降低的問題。
文檔編號G03B21/14GK103048862SQ20111031277
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者楊偉梁, 趙遠, 高志強 申請人:廣景科技有限公司