一种非远心DLP微型投影模组的制作方法

本发明涉及数字投影显示技术领域，特别涉及一种非远心DLP微型投影模组。

背景技术：

随着半导体技术的发展，便携式电子产品日趋多样化，使得微型投影机的需求越来越大。而DLP微型投影机要得到广泛应用，就要进一步提高照明系统性能和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。

现有DLP微型投影机中，采用光学元件——照明棱镜(TIR棱镜或者RTIR棱镜)对DMD照明光源进行补偿，形成远心光路，用以匹配DMD芯片所需要的入射光线和反射光线。为了使光路转换装置透射光能够顺利入射到照明棱镜，需要单独设置平面反射镜或者其他的光学元件来改变光束的方向，由于照明棱镜本身体积较大，再加上平面反射镜的设置，在增加光学元件的基础上又增大了现有DLP微型投影机的体积，给现有DLP微型投影机进一步减小体积以便于携带带来了障碍。因此，设计简洁高效，尺寸小、重量轻、低的光损耗的DLP投影模组是投影行业的研究方向与重点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种无需采用照明棱镜，设计简洁、尺寸小、重量轻、光损耗低且为非远心设计的DLP微型投影模组。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种非远心DLP微型投影模组，包括：产生三基色光束的照明光源；将来自照明光源的三基色光束进行合光形成白光照明光束的分色镜片组；将白光照明光束转换为均匀的面光束的复眼透镜；非对称自由曲面透镜；DMD显示芯片；以及投影镜头；所述非对称自由曲面透镜，用于汇聚引导来自复眼透镜的照明光束入射至DMD显示芯片，且用于接收汇聚从DMD显示芯片反射出射的投影光束并将投影光束引导至投影镜头；所述投影光束为不平行光束，所述投影光束中的投影主光束与投影镜头中心光轴不共轴；投影主光束从投影镜头中心光轴的一侧面入射，然后从投影镜头中心光轴的另一侧面出射；所述DMD显示芯片的短边和投影镜头的中心光轴垂直。

根据优选实施例，所述来自复眼透镜的照明光束先经非对称自由曲面透镜内侧面反射后，再经非对称自由曲面透镜透射进入DMD显示芯片；从DMD显示芯片出射的投影光束经非对称自由曲面透镜入射至投影镜头。

根据优选实施例，所述非远心DLP微型投影模组还包括：第一中继透镜，设置于复眼透镜正前方，用于汇聚出自复眼透镜的照明光束。

根据优选实施例，所述照明光源包括第一色光源组、第二色光源组以及第三色光源组，这些光源组均包括LED光源和设置在LED光源出光方向上的准直透镜组；所述分色镜片组包括第一分色镜和第二分色镜，用于对来自第一色光源组、第二色光源组以及第三色光源组的三基色光束进行合光形成白光照明光束；所述非远心DLP微型投影模组还包括：第二中继透镜，设置于第一分色镜和第二分色镜之间，用于汇聚出自部分光源组的光束。

根据优选实施例，所述非对称自由曲面透镜的曲面由下式描述：

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。

根据优选实施例，所述第二色光源组和第三色光源组平行设置；所述第一色光源组的中心光轴与第二色光源组的中心光轴垂直。

根据优选实施例，所述第一色光源组和第二色光源组平行设置；所述第一色光源组的中心光轴和第三色光源组的中心光轴垂直。

根据优选实施例，所述三基色光束为红蓝绿LED光束。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：提供一种非远心DLP微型投影模组，包括：产生三基色光束的照明光源；将来自照明光源的三基色光束进行合光形成白光照明光束的分色镜片组；将白光照明光束转换为均匀的面光束的复眼透镜；非对称自由曲面透镜；DMD显示芯片；以及投影镜头；而本发明使用非对称自由曲面透镜来汇聚和引导照明光束和投影光束，代替了常规设计的照明棱镜和反射镜，设计简洁、尺寸小、重量轻、光损耗低且为非远心设计的DLP微型投影模组。

附图说明

图1为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例一的立体结构示意图；

图2为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例二的立体结构示意图；

图3为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例三的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明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。

图1为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例一的立体结构示意图；如图1所示，一种非远心DLP微型投影模组，包括：第一色光源组101；第二色光源组102；第三色光源组103；分色镜片组；复眼透镜106；非对称自由曲面透镜108；DMD显示芯片109；投影镜头110。所述第一色光源组101、第二色光源组102以及第三色光源组103均包括LED光源和设置在LED光源出光方向上的准直透镜组。所述分色镜片组对来自产生三基色光束的照明光源即第一色光源组101；第二色光源组102；第三色光源组103的三基色光束进行合光形成白光照明光束。所述复眼透镜106将白光照明光束转换为均匀的面光束。所述非对称自由曲面透镜108，用于汇聚引导来自复眼透镜106的照明光束a1入射至DMD显示芯片109，且用于接收汇聚从DMD显示芯片109反射出射的投影光束a2并将投影光束a2引导至投影镜头；所述投影光束a2为不平行光束，这样形成非远心结构，使得DMD显示芯片的入射主光束和出射主光束不重叠，且减少了照明棱镜和反射镜的使用，从而使投影模组的结构紧凑且从投影镜头出射的光束口径较大。投影光束a2的主光束与投影镜头110中心光轴L不共轴；投影光束a2从投影镜头110中心光轴L的一侧面入射，然后从投影镜头110中心光轴L的另一侧面出射；所述DMD显示芯片109的短边和投影镜头110的中心光轴L垂直。由于投影光束a2的主光束与投影镜头110中心光轴L不共轴，所以投影模组在使用时不会局限于投影镜头的中心一定要和投影画面的中心在同一水平线上的情况，使得投影模组的工作位置范围更广阔(可高可低)。

在本实施例中，所述第二色光源组102和第三色光源组103平行设置；所述第一色光源组101的中心光轴与第二色光源组102的中心光轴垂直；所述分色镜片组，其包括：第一分色镜104和第二分色镜105，用于对来自第一色光源组101、第二色光源组102以及第三色光源组103的三基色光束进行合光形成白光照明光束a1；所述第一分色镜104和第二分色镜105均透射来自第一色光源组101的第一色光束，来自第二色光源组102的第二色光束先经第一分色镜104反射后经第二分色镜105透射；第二分色镜105反射来自第三色光源组103的第三色光束；所述三基色光束为红蓝绿LED光束。

在本实施例中，所述非远心DLP微型投影模组还包括：第一中继透镜107，设置于复眼透镜106出光侧，用于汇聚出自复眼透镜106的照明光束a1；所述非远心DLP微型投影模组还可以包括：第二中继透镜(图中无标示)，设置于第一分色镜104和第二分色镜105之间，用于汇聚出自部分光源组的光束。

在本实施例中，所述非对称自由曲面透镜的曲面由下式描述：

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。

在本实施例中，所述投影光束a2为不平行光束，从投影镜头110中心光轴L的一侧面入射，然后从投影镜头110中心光轴L的另一侧面出射，投影光束a2的主光束和中心光轴L具有夹角，所述夹角范围为0°至30°。

图2为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例二的立体结构示意图。如图2所示，与实施例一不同的是，所述第一色光源组201和第二色光源组202平行设置；所述第一色光源组201的中心光轴和第三色光源组203的中心光轴垂直；第一分色镜204和第二分色镜205，用于对来自第一色光源组201、第二色光源组202以及第三色光源组203的三基色光束进行合光形成白光照明光束；来自第三色光源组的第三色光束透射所述第一分色镜204并在第二分色镜205反射后进入下一光学部件；来自第二色光源组202的第二色光束先经第一分色镜204反射再经第二分色镜205反射进入下一光学部件；来自第一色光源组201的第一色光束由第二分色镜205透射进入下一光学部件。

图3为本发明一种非远心DLP微型投影模组的实施例三的立体结构示意图；如图3所示,与实施例一不同的是，所述照明光束b1先经非对称自由曲面透镜308内侧面反射最好全反射后照明光束b1’再经非对称自由曲面透镜308透射进入DMD显示芯片309；从DMD显示芯片309出射的投影光束b2经非对称自由曲面透镜308入射至投影镜头310。

综上所述，本发明使用非对称自由曲面透镜来汇聚和引导照明光束和投影光束，代替了常规设计的照明棱镜和反射镜，设计简洁、尺寸小、重量轻、光损耗低且为非远心设计的DLP微型投影模组。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围。