专利名称:微型投影光学模组及移动设备的制作方法
【专利摘要】为克服现有技术中DLP投影机结构不够紧凑的问题，本实用新型提供了一种微型投影光学模组及使用该光学模组的移动设备。一种微型投影光学模组，包括光源系统、光路折返组件、匀光组件、汇聚组件、DMD光调制器及投影系统；其中，所述光路折返组件设置在所述光源系统与DMD光调制器之间的光路上。采用本实用新型实施例提供的微型投影光学模组，在其光路中设置光路折返组件、匀光组件和汇聚组件，可有效精简其光学模组的体积，使其结构更加紧凑。
【专利说明】微型投影光学模组及移动设备
【技术领域】
[0001]本实用新型投影显示领域，尤其指微型投影光学模组及使用该光学模组的移动设备。
【背景技术】
[0002]DMD (英文全称:Digital Micromirror Device，中文全称:数字微镜装置)是美国德州仪器公司开发的光线调制器件，其通过控制反射率极高的微型反射镜阵列，配合光源系统和投影系统能投射出由三原色(RGB)构成的画面，使用此器件的投影机一般称为DLP(英文全称:Digital Light Processing，中文全称:数字光处理技术)投影机。该技术比使用液晶技术的投影机在流明亮度，视频影像显示及对比度方面都显示出很大的优越性。
[0003]一般DLP投影机的光源系统一般采用三光源合光形成三色光，比如如图1所示公开的一种现有光源系统，其包括绿光源组件lg、红光源组件Ir和蓝光源组件lb，三者呈L形分布，蓝光源组件Ib出射的蓝光光路分别垂直于红光源组件Ir出射的红光光路以及绿光源组件Ig发出的绿光光路。并通过两片滤光片a来实现合光的功能，同时，由于三路光的光程不同，存在光程较长的光路光能利用效率较低的问题，因此一般在绿光和蓝光光束之前的中继透镜b，被用来保持绿光和蓝光的光效率在远距离传输时不降低。也有三色光源呈品字形分布的方式。
[0004]现有的DLP投影机相对于液晶型投影机来说，其尺寸已经显著减小，然而，相对而言，现有DLP投影机结构仍然不够紧凑，还可以进一步精简。
实用新型内容
[0005]为克服现有技术中DLP投影机结构仍然不够紧凑的问题，本实用新型提供了一种微型投影光学模组及使用该光学模组的移动设备。
[0006]本实用新型一方面提供了一种微型投影光学模组，包括光源系统、光路折返组件、匀光组件、汇聚组件、DMD光调制器及投影系统；
[0007]所述匀光组件设置在所述光源系统的出射光路上；
[0008]所述汇聚组件设置在所述匀光组件的出射光路上；
[0009]所述DMD光调制器设置在所述汇聚组件的出射光路上；
[0010]所述投影系统设置在所述DMD光调制器的出射光路上，将经所述DMD光调制器调制后的图像信号放大出射；
[0011]其中，所述光路折返组件设置在所述光源系统与DMD光调制器之间的光路上。
[0012]采用本实用新型提供的微型投影光学模组，在其光路中设置光路折返组件、匀光组件和汇聚组件，可有效精简其光学模组的体积，使其结构更加紧凑。
[0013]优选地，所述光源系统包括绿光源组件、红光源组件、蓝光源组件及合光组件；
[0014]所述绿光源组件、所述红光源组件及所述蓝光源组件呈品字形分布在所述合光组件外侧；所述绿光源组件发出的绿光、所述红光源组件发出的红光及所述蓝光源组件发出的蓝光经合光组件合成为三色光出射。其绿光源组件、红光源组件和蓝光源组件至合光组件的光路光程相同，无需再增加中继透镜，其结构更加紧凑，可以实现较高光通量的输出，提高了微型投影光学模组光能利用效率。
[0015]优选地，所述绿光源组件、所述红光源组件及所述蓝光源组件各自均包含发光芯片及准直镜组；所述发光芯片安装在PCB板上；所述准直镜组设置在所述发光芯片的出射光路上。
[0016]优选地，所述合光组件为呈“X”形交叉设置的二片二向色滤光片。
[0017]优选地，所述光路折返组件为一个以上的反射镜或者反射棱镜。
[0018]优选地，所述匀光组件为复眼透镜系统。
[0019]优选地，所述汇聚系统包括若干汇聚透镜。
[0020]优选地，所述DMD光调制器包括微显示面板及TIR棱镜。
[0021]优选地，所述光源系统安装于金属散热框中。其散热效果更好。
[0022]本实用新型实施例第二方面提供了一种移动设备，其上包括有所述的微型投影光学模组。
[0023]采用本实用新型实施例提供的移动设备，其上设置有所述的微型投影光学模组，由于微型投影光学模组在其光路中设置光路折返组件、匀光组件和汇聚组件，可有效精简其光学模组的体积，使其结构更加紧凑。
【附图说明】
[0024]图1是现有技术提供的光源组件；
[0025]图2是本实用新型【具体实施方式】中提供的微型投影光学模组原理框图；
[0026]图3是本实用新型【具体实施方式】中提供的光源系统原理框图；
[0027]图4是本实用新型【具体实施方式】中提供的微型投影光学模组示意图；
[0028]图5是本实用新型【具体实施方式】中提供的微型投影光学模组结构安装于金属散热框架中结构示意图。
[0029]其中，1、光源系统；2、光路折返组件；3、匀光组件；4、汇聚组件；5、DMD光调制器；6、投影系统；7、框架；10、合光组件；11、发光芯片；12、PCB板；13、准直镜组；21、第一反射镜；22、第二反射镜；lb、蓝光源组件；lg、绿光源组件；lr、红光源组件；41、第一汇聚透镜；42、第二汇聚透镜；50、TIR棱镜(或全反射棱镜)；51、微显不面板；a、滤光片；b、中继透镜；61、正光焦度透镜组；62、负光焦度透镜组。
【具体实施方式】
[0030]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0031]实施例1
[0032]本例提供了一种微型投影光学模组，如图2所示，包括光源系统1、光路折返组件2、匀光组件3、汇聚组件4、DMD光调制器5及投影系统6 ;
[0033]所述匀光组件3设置在所述光学系统的出射光路上；
[0034]所述汇聚组件4设置在所述匀光组件3的出射光路上；
[0035]所述DMD光调制器5设置在所述汇聚组件4的出射光路上；
[0036]所述投影系统6设置在所述DMD光调制器5的出射光路上，将经所述DMD光调制器5调制后的图像信号放大出射；
[0037]其中，所述光路折返组件2设置在所述光源系统I与DMD光调制器5之间的光路上。
[0038]具体地，如图3、图4所示，本例所说的光源系统I包括绿光源组件lg、红光源组件Ir、蓝光源组件Ib及合光组件10 ；
[0039]所述绿光源组件lg、所述红光源组件Ir及所述蓝光源组件Ib呈品字形分布在所述合光组件10外侧；所述绿光源组件Ig发出的绿光、所述红光源组件Ir发出的红光及所述蓝光源组件Ib发出的蓝光经合光组件10合成为三色光出射。其绿光源组件lg、红光源组件Ir和蓝光源组件Ib至合光组件10的光路光程相同，无需再增加中继透镜，其结构更加紧凑，可以实现较高光通量的输出，提高了微型投影光学模组光能利用效率。
[0040]具体的，如图4所示，所述绿光源组件lg、所述红光源组件Ir及所述蓝光源组件Ib各自均包含发光芯片11及准直镜组13 ;只是不同的发光芯片11设有不同颜色的发光二极管(英文简称:LED)上发出的光颜色不同。所述发光芯片11安装在PCB板12上；所述准直镜组13设置在所述发光芯片11的出射光路上，用于来接收LED光源近朗伯体光源并将光线均匀化，使得光线被准直为发散角小于15度以下近似平行光。本例中的准直镜组13可以为两个弯月形的正透镜，也可以采用平凸透镜或者双凸透镜组成。其数量也可以为两个以上。
[0041]其中，如图4所示，所述合光组件10为呈“X”形交叉设置的二片二向色滤光片a。优选其中一片反射红光，通过蓝绿光，另一片反射蓝光，通过红绿光，其中一片需要分成两个部分进行粘接。这样，可以将红、绿、蓝合成为一束光。
[0042]关于其所述光路折返组件2，其所起作用是将光路反射，可以通过光路多次折返，起到将光路缩小在较小体积内的作用，其可以为一个以上的反射镜或者反射棱镜。关于反射镜或者反射棱镜的具体位置，并不特别限定，只要设置在光源系统I和DMD光调制器5之间的光路上即可，所述光路折返组件2反射的反射面与光源系统I的主光轴的角度，并不特另幌定，优选的选择45度，比如可以为图4中所示的第一反射镜21，还可以进一步设置第二反射镜22。当然，并不局限于上述反射镜或反射棱镜的具体位置和个数，可以根据需要进行设置。
[0043]其中，所述匀光组件3为复眼透镜系统。用来对光路进行均匀化处理，其一般可以包括一个以上的微透镜阵列，比如两块在光路上顺序平行防止的微透镜阵列，两微透镜阵列之间可以通过透明实体(如平板玻璃)整合为一体，也可以分立。
[0044]其中，所述汇聚系统包括所述汇聚系统包括若干汇聚透镜。具体的，本例中包括两片汇聚透镜:第一汇聚透镜41和第二汇聚透镜42。其中，图中所示的，第二反射镜22设置在该两片汇聚透镜之间。作为另一种理解方式，也可以将该第二反射镜22理解成汇聚系统的一部分。其中，该第二反射镜22介于2片聚光透镜中间，摆放角度(指反射镜与入射光光轴之间的夹角)介于45度?60度之间，优选的在50度?55度之间。
[0045]其中，所述DMD光调制器5包括微显示面板51及TIR棱镜50 (又称全反射棱镜)。本例中的TIR棱镜50包括梯形棱镜和三角形棱镜，其中梯形棱镜的斜边和三角形棱镜的斜边相贴合。微显示面板51设置于该三角形棱镜的出射光路上，将该TIR棱镜50的出射光路的光调制出携带图像信号的图像光，然后输出给投影系统6，其为本领域技术人员所公知，不再赘述。
[0046]其中，如图5所示，上述光源系统1、光路折返组件2、匀光组件3、汇聚组件4、DMD光调制器5及投影系统6均被安装于框架7中，上述框架7可以为一体式，也可以为分体式，其优选为金属框架，金属框架的散热性更好，具体地，本例采用分体式的框架7，包括一金属散热框和一塑胶框，所述光源系统I安装于该金属散热框中，而其余部分则安装在塑胶框中，通过具有高导热性能的金属散热框将红绿蓝三色光源组件连接起来，形成方形的外形，金属散热框中内表面和安装发光芯片11的PCB板12可采用导热硅脂材料连接。如此，一方面可以起到理想的散热效果，同时，其成本也相对较低。
[0047]其中，如图4所示，所述投影系统6为反远距结构形式的物镜；其包括正光焦度透镜组61和负光焦度透镜组62，前后两组分开，可以实现长的后工作距离和大视场角的特征。该投影系统6可采用本领域技术人员所公知的技术，不再赘述。
[0048]采用本例提供的微型投影光学模组，在其光路中设置光路折返组件2、匀光组件3和汇聚组件4，可有效精简其光学模组的体积，使其结构更加紧凑。
[0049]实施例2
[0050]本提供了一种移动设备，其上包括有实施例1中所述的微型投影光学模组。由于微型投影光学模组在实施例1中已经做了具体解释说明，而移动设备的其余部分，本申请并不对其做出改进，只是利用本领域技术人员所公知的技术。因此不再赘述。关于该移动设备，可以是笔记本电脑、平板电脑、手机、播放器、游戏机、移动硬盘等。
[0051]采用本例提供的移动设备，其上设置有所述的微型投影光学模组，由于微型投影光学模组在其光路中设置光路折返组件2、匀光组件3和汇聚组件4，可有效精简其光学模组的体积，使其结构更加紧凑。
[0052]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种微型投影光学模组，其特征在于，包括光源系统、光路折返组件、匀光组件、汇聚组件、DMD光调制器及投影系统； 所述匀光组件设置在所述光源系统的出射光路上； 所述汇聚组件设置在所述匀光组件的出射光路上； 所述DMD光调制器设置在所述汇聚组件的出射光路上； 所述投影系统设置在所述DMD光调制器的出射光路上，将经所述DMD光调制器调制后的图像信号放大出射； 其中，所述光路折返组件设置在所述光源系统与DMD光调制器之间的光路上。2.根据权利要求1所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述光源系统包括绿光源组件、红光源组件、蓝光源组件及合光组件； 所述绿光源组件、所述红光源组件及所述蓝光源组件呈品字形分布在所述合光组件外侧；所述绿光源组件发出的绿光、所述红光源组件发出的红光及所述蓝光源组件发出的蓝光经合光组件合成为三色光出射。3.根据权利要求2所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述绿光源组件、所述红光源组件及所述蓝光源组件各自均包含发光芯片及准直镜组；所述发光芯片安装在PCB板上；所述准直镜组设置在所述发光芯片的出射光路上。4.根据权利要求3所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述合光组件为呈“X”形交叉设置的二片二向色滤光片。5.根据权利要求3所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述光路折返组件为一个以上反射镜或者反射棱镜。6.根据权利要求5所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述匀光组件为复眼透镜系统。7.根据权利要求6所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述汇聚系统包括若干汇聚透镜。8.根据权利要求7所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述DMD光调制器包括微显示面板及TIR棱镜。9.根据权利要求8所述的微型投影光学模组，其特征在于，所述光源系统被安装于金属散热框中。10.一种移动设备，其特征在于，其上包括有如权利要求1-9中任意一项所述的微型投影光学模组。
【文档编号】G02B17-08GK204287715SQ201420706883
【发明者】宋新新, 程东海, 孙亚轩, 吴波 [申请人]比亚迪股份有限公司