CN201293911Y - 微型投影非成像照明光机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微型投影非成像照明光机，由白光LED光源15，非成像匀光装置16和P光－S光分光装置17构成，非成像匀光装置16位于白光LED光源15与P光－S光分光装置17之间，其由左至右设置有双排复眼透镜装置5、双透镜组的第1透镜6和双透镜组的第2透镜7；本实用新型提供了一种能产生高亮度、均匀光场的微型投影非成像照明光机，避免了使用大型复杂的高压汞灯及其散射装置，提高了微型投影***的亮度和光场均匀性，明显改善了投影图像质量，而且相对于成像集光器具有更紧凑的结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种投影显示***，特别是微型投影非成像照明光机结构。
背景技术
投影显示***广泛用于影片播放、文稿演示、图表展示等播放场合，通过投影显示方式获得大屏幕显示效果，可以克服采用直接显示方式所带来的体积庞大，重量和成本增加等一系列问题，并且随着微电子、光学以及其它附属技术的发展和强有力技术支持，将投影机进一步微型化已成为投影产品的发展趋势，目前已有中国专利提出在移动数码或通信设备上安装微型投影机的各种方案，比如申请号分别为：200610011431.3、200580006886.X、200410031715.X、200710073725.3和200580027868.X的中国专利，均公开了在移动通信设备上实现投影功能的技术方案，但这些技术方案中有的仅描述手机与投影机结合的概念，有的是描述移动设备与投影机之间的连接方式或者电路控制方式，有的结构较复杂，有的缺乏实质内容难以实现。总之，尽管上述中国专利给出了结构简单的微型投影装置，即主要由光源、聚焦透镜组、反射式微型显示器和投影镜头组成，可以得到结构紧凑体积小重量轻的投影装置，但存在严重显示缺陷：显示亮度不足、显示图像均匀性差以至出现中央亮四角暗的现象，这些问题主要是由微型投影装置的照明***亮度不均匀的缺陷所致。
微型投影显示***主要由照明光机和投影镜头两部分组成，其中照明光机作为微型投影显示***的重要组成部分对于投影图像亮度和均匀性起到了决定性作用。本项实用新型提出的照明光机以非成像光学为理论基础，从能量传递的角度设计光机***。
非成像光学是在研究太阳能的聚光器的基础上发展起来的，非成像光学***的目的在于将某处光源辐射的能量转移到其它某一特定区域，所以特定区域中任意一点的照度，都是由光源上许多点发出的光能通过非成像光学***重新分配后叠加形成的，其关注的是***对于光能传递的效率。用非成像光学设计的集光器，不仅能够聚集光辐射能量，使光强度产生增益，从而提供光源亮度与均匀性，而且相对于成像集光器具有更紧凑的结构，非常适合于微型投影装置。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的显示亮度不足、显示图像均匀性差以至出现中央亮四角暗的现象缺陷，提供一种能产生高亮度、均匀光场的微型投影非成像照明光机结构，从而避免使用大型复杂的高压汞灯及其散射装置，可提高微型投影***的亮度和光场均匀性，明显改善投影图像质量，而且相对于成像集光器具有更紧凑的结构。
本实用新型所采用的技术方案是：
微型投影非成像照明光机，由位于同一中心线上、并固定在金属镜筒3上的光源、匀光装置和分光装置构成，其特征在于，所述光源为白光LED光源15，所述匀光装置为非成像匀光装置16，所述分光装置为P光-S光分光装置17，非成像匀光装置16位于白光LED光源15与P光-S光分光装置17之间；白光LED光源15设置在金属镜筒3的端部，金属镜筒3的端部侧面设置有由金属螺钉14固定的白光LED金属灯座1，金属灯座1上设置有集成进LED白光灯的白光LED阵列2和复合抛物面集光器4，复合抛物面集光器4的两端分别设置有集光器底部18和集光器开口19；非成像匀光装置16由左至右设置有双排复眼透镜装置5、双透镜组的第1透镜6和双透镜组的第2透镜7；P光-S光分光装置17由左至右设置有P光启偏器8、45度角棱镜9、镜筒照射孔12和反射式微型显示器13，所述45度角棱镜9的棱镜斜面上设置有P光-S光分光膜10，P光-S光分光装置17的顶部设置有镜筒投影孔11。
所述白光LED阵列2至少集成进1只LED白光灯。
所述白光LED金属灯座1至少通过2枚金属螺钉14固定。
所述双排复眼透镜装置5的左右两面分别设置有第1排透镜阵列21、第2排透镜阵列22，且第1排透镜阵列21与第2排透镜阵列22相互平行，第1排透镜阵列21与第2排透镜阵列22分别由多个第1排透镜阵列的透镜单元26和第2排透镜阵列的透镜单元27组成，并且第1排透镜阵列21的各个第1排透镜阵列的透镜单元26的焦距与第2排透镜阵列22中的对应第2排透镜阵列的透镜单元27的焦距重合在双排透镜焦距重合点20。
所述第1排透镜阵列的透镜单元26通过入射光线23进入形成的折射光线25，经过双排透镜焦距重合点20，并通过所述第2排透镜阵列的透镜单元27形成出射光线24。
6.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述双透镜组的第1透镜6与双透镜组的第2透镜7材质相同、形状相同、焦距相同，且双透镜组的第1透镜6与双透镜组的第2透镜7相距距离为双透镜组的第1透镜6的二倍焦距。
所述45度角棱镜9的水平位置的底部设置有棱镜底面32，垂直位置设置有棱镜垂面30和棱镜侧面31，与水平面呈45度夹角的的斜面位置设置有棱镜斜面33。
所述P光-S光分光膜10紧贴在所述棱镜斜面33上。
所述P光启偏器8紧贴在棱镜垂面30上，且面对双透镜组的第2透镜7。
所述反射式微型显示器13紧贴在镜筒照射孔12上，且反射式微型显示器13把镜筒照射孔12照射出的均匀、高亮度P光反射成具备图像信息的S光，该S光将被P光-S光分光膜10折射通过镜筒投影孔11投射出微型投影非成像照明光机。
本实用新型的有益效果是，提供了一种能产生高亮度、均匀光场的微型投影非成像照明光机，避免了使用大型复杂的高压汞灯及其散射装置，提高了微型投影***的亮度和光场均匀性，明显改善了投影图像质量，而且相对于成像集光器具有更紧凑的结构。
附图说明
图1是本实用新型的微型非成像光机结构截面结构示意图；
图2是本实用新型所述双排复眼透镜装置截面结构示意图；
图3是本实用新型所述45度角棱镜的立体结构示意图。
图中附图标记如下：
1：白光LED金属灯座 2：白光LED阵列
3：金属镜筒 4：复合抛物面集光器
5：双排复眼透镜装置 6：双透镜组的第1透镜
7：双透镜组的第2透镜 8：P光启偏器
9：45度角棱镜 10：P光-S光分光膜
11：镜筒投影孔 12：镜筒照射孔
13：反射式微型显示器 14：金属螺钉
15：白光LED光源 16：非成像匀光装置
17：P光-S光分光装置 18：集光器底部
19：集光器开口 20：双排透镜焦距重合点
21：第1排透镜阵列 22：第2排透镜阵列
23：入射光线 24：出射光线
25：折射光线 26：第1排透镜阵列的透镜单元
27：第2排透镜阵列的透镜单元 30：棱镜垂面
31：棱镜侧面 32：棱镜底面
33：棱镜斜面
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的微型非成像光机结构做出详细说明。
本实用新型微型投影非成像照明光机的制备过程采用常规的生产设备和生产工艺。
该结构由白光LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)阵列、复合抛物面集光器、双排复眼透镜装置、双透镜组、P光-S光分光装置及其反射式微型显示器构成。
如图1所示，微型投影非成像光机结构包括有：位于同一中心线上、并固定在金属镜筒3上的白光LED光源15、非成像匀光装置16、P光-S光分光装置17，且非成像匀光装置16位于白光LED光源15与P光-S光分光装置17之间。
所述白光LED光源15包括至少集成进1只LED白光灯的白光LED阵列2、白光LED金属灯座1、复合抛物面集光器4和金属螺钉14；其中安装在白光LED金属灯座1上的白光LED阵列2设置在所述复合抛物面集光器4的底部，并且白光LED金属灯座1通过至少2枚金属螺钉14固定在金属镜筒3上；白光LED金属灯座与所述金属镜筒通过所述金属螺钉直接紧固，有利于快速扩散LED工作时产生的热量，既能保持白光LED阵列良好的发光工作状态，又无需使用专门的散热装置，从而减小微型投影的体积，并降低其重量。
非成像匀光装置16由双排复眼透镜装置5、双透镜组的第1透镜6、双透镜组的第2透镜7构成，且双排复眼透镜阵列5邻近集光器开口19、双透镜组的第2透镜7邻近P光-S光分光装置。
如图2所示，所述双排复眼透镜装置5的左右两面分别设置有第1排透镜阵列21、第2排透镜阵列22，且第1排透镜阵列21与所述第2排透镜阵列22相互平行，第1排透镜阵列21与第2排透镜阵列22分别由多个第1排透镜阵列的透镜单元26和第2排透镜阵列的透镜单元27组成，并且第1排透镜阵列21的各个第1排透镜阵列的透镜单元26的焦距与所述第2排透镜阵列22中的对应所述第2排透镜阵列的透镜单元27的焦距重合在所述双排透镜焦距重合点20，即，入射光线23进入第1排透镜阵列的透镜单元26形成的折射光线25经过双排透镜焦距重合点20，并通过第2排透镜阵列的透镜单元27形成所述出射光线24。
所述双透镜组的第1透镜6与所述双透镜组的第2透镜7材质相同、形状相同、焦距相同，且双透镜组的第1透镜6与所述双透镜组的第2透镜相距距离为所述双透镜组的第1透镜6的二倍焦距。
所述P光-S光分光装置17包括P光启偏器8、45度角棱镜9、P光-S光分光膜10和反射式微型显示器13。
如图3所示，45度角棱镜9拥有一个平行于水平面的棱镜底面32、一个与所述棱镜底面垂直的棱镜垂面30、两个相互平行且同时垂直于所述棱镜底面30和所述棱镜垂面30的棱镜侧面31、一个与水平面呈45度夹角的棱镜斜面33。
P光启偏器8紧贴在棱镜垂面30上，且面对双透镜组的第2透镜7。
P光-S光分光膜10紧贴在棱镜斜面33上。
反射式微型显示器13紧贴在镜筒照射孔12上，且反射式微型显示器13把镜筒照射孔12照射出的均匀、高亮度P光反射成具备图像信息的S光，该S光将被P光-S光分光膜10折射通过镜筒投影孔11投射出本实用新型的微型投影非成像照明光机结构。
Claims (10)
1.一种微型投影非成像照明光机，由位于同一中心线上、并固定在金属镜筒(3)上的光源、匀光装置和分光装置构成，其特征在于，所述光源为白光LED光源(15)，所述匀光装置为非成像匀光装置(16)，所述分光装置为P光-S光分光装置(17)，非成像匀光装置(16)位于白光LED光源(15)与P光-S光分光装置(17)之间；白光LED光源(15)设置在金属镜筒(3)的端部，金属镜筒(3)的端部侧面设置有由金属螺钉(14)固定的白光LED金属灯座(1)，金属灯座(1)上设置有集成进LED白光灯的白光LED阵列(2)和复合抛物面集光器(4)，复合抛物面集光器(4)的两端分别设置有集光器底部(18)和集光器开口(19)；非成像匀光装置(16)由左至右设置有双排复眼透镜装置(5)、双透镜组的第1透镜(6)和双透镜组的第2透镜(7)；P光-S光分光装置(17)由左至右设置有P光启偏器(8)、45度角棱镜(9)、镜筒照射孔(12)和反射式微型显示器(13)，所述45度角棱镜(9)的棱镜斜面上设置有P光-S光分光膜(10)，P光-S光分光装置(17)的顶部设置有镜筒投影孔(11)。
2.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述白光LED阵列(2)至少集成进1只LED白光灯。
3.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述白光LED金属灯座(1)至少通过2枚金属螺钉(14)固定。
4.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述双排复眼透镜装置(5)的左右两面分别设置有第1排透镜阵列(21)、第2排透镜阵列(22)，且第1排透镜阵列(21)与第2排透镜阵列(22)相互平行，第1排透镜阵列(21)与第2排透镜阵列(22)分别由多个第1排透镜阵列的透镜单元(26)和第2排透镜阵列的透镜单元(27)组成，并且第1排透镜阵列(21)的各个第1排透镜阵列的透镜单元(26)的焦距与第2排透镜阵列(22)中的对应第2排透镜阵列的透镜单元(27)的焦距重合在双排透镜焦距重合点(20)。
5.根据权利要求4所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述第1排透镜阵列的透镜单元(26)通过入射光线(23)进入形成的折射光线(25)，经过双排透镜焦距重合点(20)，并通过所述第2排透镜阵列的透镜单元(27)形成出射光线(24)。
6.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述双透镜组的第1透镜(6)与双透镜组的第2透镜(7)材质相同、形状相同、焦距相同，且双透镜组的第1透镜(6)与双透镜组的第2透镜(7)相距距离为双透镜组的第1透镜(6)的二倍焦距。
7.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述45度角棱镜(9)的水平位置的底部设置有棱镜底面(32)，垂直位置设置有棱镜垂面(30)和棱镜侧面(31)，与水平面呈45度夹角的的斜面位置设置有棱镜斜面(33)。
8.根据权利要求1或5所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述P光-S光分光膜(10)紧贴在所述棱镜斜面(33)上。
9.根据权利要求1或5所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述P光启偏器(8)紧贴在棱镜垂面(30)上，且面对双透镜组的第2透镜(7)。
10.根据权利要求1所述的微型投影非成像照明光机，其特征在于，所述反射式微型显示器(13)紧贴在镜筒照射孔(12)上，且反射式微型显示器(13)把镜筒照射孔(12)照射出的均匀、高亮度P光反射成具备图像信息的S光，该S光将被P光-S光分光膜(10)折射通过镜筒投影孔(11)投射出微型投影非成像照明光机。
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