CN103186027A - 一种微投影仪的匀光装置 - Google Patents

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祁康成
毛剑
林祖伦
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Abstract

本发明公开了一种微投影仪的匀光装置，包括：光棒和复眼匀光透镜***，其中，光棒包括聚光器、匀光棒和出光喇叭，聚光器的光入射端口作为所述光棒的光入射端口，出光喇叭的光出射端口作为光棒的光出射端口；复眼匀光透镜***包括第一列复眼透镜、第二列复眼透镜、凸透镜和显示单元，第一列复眼透镜的前焦面光棒的光出射端口，第二列复眼透镜的前焦面与第一列复眼透镜的后焦面重合，第二列复眼透镜通过凸透镜与显示单元之间形成物象关系。本发明的匀光装置将从出光喇叭出射的光经过复眼匀光透镜***再次匀光并把光线投射到显示单元上，能将光束匀光并直接整形为各种形状，方便显示芯片及后部光学***使用。

Description

一种微投影仪的匀光装置
技术领域
本发明属于照明技术领域，具体涉及一种微投影及微显示的匀光装置的设计。
背景技术
近年来，新型技术的发展使得投影技术有了突飞猛进的进步和应用，也为微投影和微显示技术的实际应用提供了前提条件。均匀光源作为微投影和微显示的关键技术，使之成为研究的热点。关于微投影和微显示的照明***和光学引擎已有很多发明。主要有：1.采用二次型反射聚光器和匀光棒进行匀光；2.采用反射型复眼或透射型蝇眼进行匀光。
以上两类技术方案都存在一些缺陷：1.光源输出面的形状不是矩形，而现实芯片面板需要矩形，这样造成光能的大量损失，导致光能利用率很低。2.单管LED不足以提供显示亮度，造成显示亮度不够，从而限制了微投影和微显示的使用范围。3.光棒长度不够时，匀光效果不好。4.装置的原件较多，结构较复杂，防震性能较差，精细度要求较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有微投影及微显示***中的照明***中，存在照明***过大、原件过多、结构较复杂、光效过低而较难设计和使用的问题，提出了一种微投影仪的匀光装置。
本发明的技术方案为：一种微投影仪的匀光装置，具体包括：光棒和复眼匀光透镜***，其中，
所述光棒包括聚光器、匀光棒和出光喇叭，所述聚光器、匀光棒和出光喇叭依次连接作为一个整体，所述聚光器的光入射端口作为所述光棒的光入射端口，所述出光喇叭的光出射端口作为所述光棒的光出射端口；
所述复眼匀光透镜***包括第一列复眼透镜、第二列复眼透镜、凸透镜和显示单元，所述第一列复眼透镜的前焦面与所述光棒的光出射端面重合，所述第二列复眼透镜的前焦面与第一列复眼透镜的后焦面重合，所述第二列复眼透镜通过凸透镜与显示单元之间形成物象关系。
进一步的，所述光棒的外表面镀有反射膜。
本发明的有益效果：本发明的微投影仪的匀光装置将从出光喇叭出射的光经过复眼匀光透镜***再次匀光并把光线投射到显示单元上，能将光束匀光并直接整形为各种形状，方便显示芯片及后部光学***使用，并具有照射面的光均匀度好、色彩鲜艳、寿命长、结构简单、容易设计制造及抗震性能好的优点，能对微投影及微显示***中的DLP、LCD、LCOS显示芯片提供照明。
附图说明
图1是本发明的微投影仪的匀光装置的结构示意图。
图2是图1中聚光器(1)的右视图。
图3是匀光棒的右视图和卷曲状匀光棒示意图。
图4是出光喇叭的主视图和右视图。
图5是LED光源的分布俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
本发明提供的微投影仪的匀光装置的结构示意图如图1所示，具体包括：光棒和复眼匀光透镜***，其中，光棒包括聚光器1、匀光棒2和出光喇叭3，所述聚光器1、匀光棒2和出光喇叭3依次连接作为一个整体，所述聚光器1的光入射端口作为所述光棒的光入射端口，所述出光喇叭3的光出射端口作为所述光棒的光出射端口；所述复眼匀光透镜***4包括第一列复眼透镜、第二列复眼透镜、凸透镜和显示单元5，所述第一列复眼透镜的前焦面与所述光棒的光出射端面重合，第二列复眼透镜的前焦面与第一列复眼透镜的后焦面重合，所述第二列复眼透镜通过凸透镜与显示单元之间形成物象关系。
这里，第一部分的光棒和第二部分的复眼匀光透镜***中的各光学元件的光轴中心线都重合。
本实施例中的显示单元具体采用的是显示芯片，在这里显示芯片选用DLP（Digital LightProcession），由于DLP要求光斑为矩形，所以前面各个元件的光入射端口和出射端口都为矩形。
聚光器1采用矩形反射聚光器，如图2中的1-1所示，四个曲面的组成规则为：将抛物线沿着对称轴或者平行于对称轴的直线切开，其中较短的那段沿着垂直于抛物线所在的平面进行拉伸，形成曲面，这样形成四个曲面，组成矩形的透明腔体，两个端面都是矩形。
聚光器1的入射端口和出射端口可以为正方形、矩形、椭圆、圆形，曲面可以是各种二次曲面或者任意曲面，当入射端口和出射端口为矩形或者正方形时，由四个曲面构成聚光器的外形。
匀光棒2采用长方体，其的右视图和卷曲状匀光棒示意图如图3所示，底面是与聚光器1的出射端面相同，匀光棒2入射端口根据聚光器的出射端口形状可以是正方形、矩形、椭圆、圆形的条形棒，出射端口形状相应的是正方形、矩形、椭圆、圆形的卷曲状光导。
出光喇叭3的两个端面也都是矩形，其主视图和右视图如图4所示，它的入射端面与聚光器1的出射端面和长方体匀光棒的底面都相同，它的出射端面比入射端面扩大了一些。出光喇叭3入射端口根据匀光棒的出射端口形状可以是正方形、矩形、椭圆、圆形，出射端口也相应地是正方形、矩形、椭圆、圆形；曲面可以是锥面，也可以是由二次曲线或者任意曲线旋转而成。
聚光器1、匀光棒2和出光喇叭3为一个整体部件，采用光学级PMMA（俗称有机玻璃）一体化成型，成型后表面镀反射膜，除去光入射端口和光出射端口，外表面都镀有反射膜，反射膜的部件材质可以为光学玻璃、光学树脂或光学塑料。
复眼匀光透镜***4中的两列复眼透镜采用矩形透镜紧密排列成一个矩形端面，矩形端面与出光喇叭3的出射端面相同。
光源6可以采用一个白光LED或者RGB三个LED或者RGBW四个LED或者其他光源提供光源，在本实施例中光源6采用四管LED照明，一只红色，一只蓝色和两只绿色，如图5中的6-2所示。
聚光器1、匀光棒2、出光喇叭3、复眼匀光透镜***4的光轴中心线都相互重合，光源6的光通过后，由复眼透镜4进行匀光，然后均匀地投射到显示芯片5上，即通过透镜出射的光斑恰好成像在DLP显示芯片DMD（Digital Micromirror Device）上。
本发明的匀光装置能将光束匀光并直接整形为各种形状，方便显示芯片及后部光学***使用，通过将聚光器1、匀光棒2和出光喇叭3做成一个整体，使得结构简单、容易设计制造。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种微投影仪的匀光装置，具体包括：光棒和复眼匀光透镜***，其中，
所述光棒包括聚光器、匀光棒和出光喇叭，所述聚光器、匀光棒和出光喇叭依次连接作为一个整体，所述聚光器的光入射端口作为所述光棒的光入射端口，所述出光喇叭的光出射端口作为所述光棒的光出射端口；
所述复眼匀光透镜***包括第一列复眼透镜、第二列复眼透镜、凸透镜和显示单元，所述第一列复眼透镜的前焦面与所述光棒的光出射端面重合，所述第二列复眼透镜的前焦面与第一列复眼透镜的后焦面重合，所述第二列复眼透镜通过凸透镜与显示单元之间形成物象关系。
2.根据权利要求1所述的微投影仪的匀光装置，其特征在于，所述光棒的外表面镀有反射膜。
3.根据权利要求1所述的微投影仪的匀光装置，其特征在于，所述反射膜的部件材质具体为光学玻璃、光学树脂或光学塑料。
4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的微投影仪的匀光装置，其特征在于，所述的聚光器具体为矩形反射聚光器。
5.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的微投影仪的匀光装置，其特征在于，所述的聚光器的四个曲面的组成规则为：将抛物线沿着对称轴或者平行于对称轴的直线切开，其中较短的那段沿着垂直于抛物线所在的平面进行拉伸，形成曲面，这样形成四个曲面，组成矩形的透明腔体，两个端面都是矩形。
6.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的微投影仪的匀光装置，其特征在于，所述复眼匀光透镜***中的两列复眼透镜采用矩形透镜排列成一个矩形端面，所述矩形端面与出光喇叭的出射端面相同。
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