应用于投影装置的光学系统及其投影装置的制作方法

本发明涉及投影成像领域，尤其涉及一种应用于投影装置的光学系统及其投影装置。
背景技术：
：合色棱镜是投影装置中的核心光学组件，主要应用于进行多种光源的耦合，从而为投影装置提供色彩显示。增强现实(augmentedreality，ar)设备通常使用投影成像的方式实现将虚拟世界的影像呈现屏幕中现实世界的对应位置，现有的增强显示设备采用平面应用于投影装置的光学系统器件，为了实现多色光源的耦合功能，还需要额外增加成像透镜或光源调节器来实现增强现实的功能。额外的成像透镜或光源调节器会导致投影装置内部的光学系统复杂，从而导致投影装置尺寸较大，影响用户对增强现实设备的穿戴效果。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种应用于投影装置的光学系统及其投影装置，旨在解决现有技术中投影装置的光学系统体积过大，导致投影装置体积过大的问题。为实现上述目的，本发明提出一种应用于投影装置的光学系统及其投影装置，所述应用于投影装置的光学系统包括透镜组件以及光源组件，所述透镜组件包括第一透镜以及第二透镜；所述第一透镜包括第一工作表面、第二工作表面以及第三工作表面，所述第二透镜包括第四工作表面以及第六工作表面；所述第一工作表面以及所述第四工作表面为凸面结构；所述第二工作表面以及所述第六工作表面为平面结构且两者平行面对设置；所述光源包括第一光源以及第二光源，所述第一光源发出的光线经由所述第一工作表面进入所述第一透镜并在所述第二工作表面的反射下经由所述第三工作表面射出所述第一透镜，所述第二光源发出的光线经由所述第四工作表面进入所述第二透镜，所述第二光源光线透射经过所述第六工作表面进入所述第一透镜，并经由所述第三工作表面射出所述第一透镜。可选地，所述第二工作表面与所述第六工作表面贴合连接。可选地，所述第二工作表面和/或所述第六工作表面镀有滤光膜。可选地，所述应用于投影装置的光学系统还包括第五工作表面，其中，所述第一工作表面与所述第三工作表面相接，所述第三工作表面与所述第二工作表面相接，所述第二工作表面与所述第一工作表面相接；所述第四工作表面与所述第五工作表面相接，所述第五工作表面与所述第六工作表面相接，所述第六工作表面与所述第四工作表面相接。可选地，所述透镜组件还包括第三透镜，所述光源组件还包括第三光源；所述第三透镜包括第七工作表面、第八工作表面以及第九工作表面；所述第七工作表面为凸面结构；所述第八工作表面与所述第九工作表面为平面结构；所述第五工作表面与所述第九工作表面平行面对设置；所述第三光源发出的光线经由所述第七工作表面进入第三透镜，并在第九工作表面的反射下经由第八工作表面射出所述第三透镜。可选地，所述第五工作表面与所述第九工作表面贴合连接。可选地，所述第五工作表面和/或所述第九工作表面镀有滤光膜。可选地，所述第八工作表面为凸面结构。可选地，所述透镜组件还包括第四透镜；所述第四透镜包括第十工作表面，第十一工作表面以及第十二工作表面；所述第十一工作表面与所述第十二工作表面为平面结构；所述第十一工作表面与所述第三工作表面平行面对设置；所述第十二工作表面与所述第八工作表面平行面对设置；所述第一光源发出的光线、所述第二光源发出的光线以及所述第三光源发出的光线经由所述第十工作表面射出所述第四透镜。可选地，所述第三工作表面与所述第十一工作表面贴合连接；所述第八工作表面与所述十二工作表面贴合连接。可选地，所述第八工作表面和/或所述第十二工作表面镀有滤光膜；所述第三工作表面和/或所述第十一工作表面镀有滤光膜。可选地，所述第十工作表面为凸面结构。可选地，所述第一工作表面、所述第四工作表面、所述第七工作表面以及所述第十工作表面为球面结构或非球面结构或菲涅尔表面结构或自由曲面结构或光栅结构。可选地，所述透镜组件为玻璃材料或树脂材料或固化胶。可选地，所述光源组件为发光二极管或激光或数字光处理光源或微型有机发光二极管或微型发光二极管或小型单色显示器。为实现上述目的，本发明提出一种投影装置，所述投影装置包括如上述任一种实施方式所述的应用于投影装置的光学系统。本发明提出的技术方案中，所述应用于投影装置的光学系统包括透镜组件以及光源组件，所述透镜组件包括第一透镜以及第二透镜，所述光源组件包括第一光源以及第二光源。所述第一透镜包括第一工作表面、第二工作表面以及第三工作表面，所述第二透镜包括第四工作表面以及第六工作表面。所述第一光源发出的光线从所述第一工作表面进入所述第一透镜，光线在所述第二工作表面发生反射，并从所述第三工作表面射出所述第一透镜；所述第二光源发出的光线从所述第四工作表面进入所述第二透镜，光线从所述第六工作表面进入所述第一透镜，并从所述第三工作表面射出所述第一透镜。由于所述第一工作表面以及所述第四工作表面为凸面结构，相比于所述第一工作表面以及所述第四工作表面为平面结构，所述凸面结构能够调整光路及减小光学系统的像差，经过反射的所述第一光源发出的光线和经过透射的所述第二光源发出的光线沿同一方向进行传输，从而实现了多个光源的光线耦合功能，避免了多个光源耦合过程中，需要额外增加成像透镜或光源调节器，从而导致光学系统的体积增大，投影装置尺寸较大的问题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明第一实施例的结构示意图；图2为本发明第一实施例的光线及结构示意图；图3为本发明第二实施例的结构示意图；图4为本发明第二实施例的光线及结构示意图；图5为本发明第三实施例的结构示意图；图6为本发明第三实施例的光线及结构示意图；图7为本发明第四实施例的结构示意图；图8为本发明第四实施例的光线及结构示意图；图9为本发明第五实施例的光线及结构示意图；图10为本发明第六实施例的光线及结构示意图；图11为本发明第七实施例的光线及结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100透镜组件133第九工作表面110第一透镜140第四透镜111第一工作表面141第十工作表面112第二工作表面142第十一工作表面113第三工作表面143第十二工作表面120第二透镜200光源组件121第四工作表面210第一光源122第五工作表面220第二光源123第六工作表面230第三光源130第三透镜300可振反射镜131第七工作表面400成像镜组132第八工作表面具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提供一种应用于投影装置的光学系统及其投影装置。请参照图1与图2，所述应用于投影装置的光学系统包括透镜组件100以及光源组件200，所述透镜组件100包括第一透镜110以及第二透镜120；所述第一透镜110包括第一工作表面111、第二工作表面112以及第三工作表面113，所述第二透镜120包括第四工作表面121、以及第六工作表面123；所述第一工作表面111以及所述第四工作表面121为凸面结构；所述第二工作表面112以及所述第六工作表面123为平面结构且两者平行面对设置；所述光源包括第一光源210以及第二光源220，所述第一光源210发出的光线经由所述第一工作表面111进入第一透镜110并在第二工作表面112的反射下经由第三工作表面113射出第一透镜110，所述第二光源220光线经由所述第四工作表面121进入第二透镜120，所述第二光源220光线透射经过所述第六工作表面123进入所述第一透镜110，并经由所述第三工作表面112射出所述第一透镜110。本发明提出的技术方案中，所述应用于投影装置的光学系统包括透镜组件100以及光源组件200，所述透镜组件100包括第一透镜110以及第二透镜120，所述光源组件200包括第一光源210以及第二光源220。所述第一透镜110包括第一工作表面111、第二工作表面112以及第三工作表面113，所述第二透镜120包括第四工作表面121以及第六工作表面123。所述第一光源210发出的光线从所述第一工作表面111进入所述第一透镜110，光线在所述第二工作表面112发生反射，并从所述第三工作表面113射出所述第一透镜110；所述第二光源220发出的光线从所述第四工作表面121进入所述第二透镜120，光线从所述第六工作表面123进入所述第一透镜110，并从所述第三工作表面113射出所述第一透镜110。由于所述第一工作表面111以及所述第四工作表面121为凸面结构，相比于所述第一工作表面111以及所述第四工作表面121为平面结构，所述凸面结构能够用于调整光路及减小光学系统的像差，经过反射的所述第一光源210发出的光线和经过透射的所述第二光源220发出的光线沿同一方向进行传输，从而实现了多个光源的光线耦合功能，避免了多个光源耦合过程中，需要额外增加成像透镜或光源调节器，从而导致光学系统的体积增大，投影设备的尺寸较大的问题。优选的，所述第二工作表面112与所述第六工作表面123贴合连接，具体实施方式中，相比于所述第二工作表面112与所述第六工作表面123之间存在间隔，所述第二工作表面112与所述第六工作表面123贴合连接能够减小所述光学系统的光程，避免光线在不同介质中出现较多的界面损耗，影响光线的光强。优选实施方式中，所述第二工作表面112与所述第六工作表面123为胶合连接，具体的，胶合连接使用的胶水的折射率与所述第一透镜110和/或所述第二透镜120折射率相等或相近，减小所述光学系统的光路变化。优选的，所述第二工作表面112和/或所述第六工作表面123镀有滤光膜，具体实施方式中，所述滤光膜为截止滤光膜或分光滤光膜。所述第二工作表面112和/或所述第六工作表面123镀有滤光膜，能够提高所述第一光源210发出的光线在所述第二工作表面112的反射率，优选实施方式中，所述第二工作表面112镀有滤光膜相比于所述第六工作表面123镀有滤光膜，能够减少光线的界面损耗，从而提高光线的反射率。在一些可选的实施方式中，请参照图3与图4，所述应用于投影装置的光学系统还包括第五工作表面122，具体实施方式中，所述第一透镜110的所述第一工作表面111、所述第二工作表面112以及所述第三工作表面113依次相接，所述第二透镜120的所述第四工作表面121、所述第五工作表面122以及所述第六工作表面123依次相接。所述第一透镜110与所述第二透镜120为扇形结构且无非工作表面，从而提高所述第一透镜110以及所述第二透镜120的利用率，减小所述光学系统的体积。在一些可选的实施方式中，所述透镜组件100还包括第三透镜130，所述光源组件200还包括第三光源230；所述第三透镜130包括第七工作表面131、第八工作表面132以及第九工作表面133。具体实施方式中，所述第三光源230发出的光线经由所述第七工作表面131进入第三透镜130，并在第九工作表面133的反射下经由第八工作表面132射出所述第三透镜130。优选实施方式中，所述第一光源210发出的光线射出所述第一透镜110后经由所述第九工作表面133进入所述第三透镜130，并从所述第八工作表面132射出所述第三透镜130；所述第二光源220发出的光线射出所述第二透镜120后经由所述第九工作表面133进入所述第三透镜130，并从所述第八工作表面132射出所述第三透镜130。所述第一光源210、所述第二光源220以及所述第三光源230发出的光线均从所述第八工作表面132射出所述第三工作表面113，从而实现了多个光源的光线耦合功能，避免了多个光源耦合过程中，需要额外增加成像透镜或光源调节器，从而导致光学系统的体积增大，投影设备的尺寸较大的问题。优选的，所述第五工作表面122与所述第九工作表面133贴合连接，具体实施方式中，相比于所述第五工作表面122与所述第九工作表面133之间存在间隔，所述第五工作表面122与所述第九工作表面133贴合连接能够减小所述光学系统的光程，避免光线在不同介质中出现较多的界面损耗，影响光线的光强。优选实施方式中，所述第五工作表面122与所述第九工作表面133为胶合连接，具体的，胶合连接使用的胶水的折射率与所述第二透镜120和/或所述第三透镜130折射率相等或相近，减小所述光学系统的光路变化。优选的，所述第五工作表面122和/或所述第九工作表面133镀有滤光膜，具体实施方式中，所述滤光膜为截止滤光膜或分光滤光膜。所述第五工作表面122和/或所述第九工作表面133镀有滤光膜，能够提高所述第三光源230发出的光线在所述第五工作表面122的反射率，优选实施方式中，所述第五工作表面122镀有滤光膜相比于所述第九工作表面133镀有滤光膜，能够减少光线的界面损耗，从而提高光线的反射率。优选的，所述第八工作表面132为凸面结构。具体实施方式中，当所述第一光源210发出的光线、所述第二光源220发出的光线以及所述第三光源230发出的光线均从所述第八工作表面132射出所述第三透镜130时，将所述第八工作表面132设置为凸面结构，能够进一步的提高所述光学系统的光线耦合功能，减小所述光学系统的像差，避免额外增加成像透镜或光源调节器，从而导致光学系统的体积增大，投影设备的尺寸较大的问题。在一些可选的实施方式中，请参照图5至图8，所述透镜组件100还包括第四透镜140，所述第四透镜140包括第十工作表面141，第十一工作表面142以及第十二工作表面143。具体实施方式中，所述第一光源210发出的光线从所述第三工作表面113射出后，经由所述第十一工作表面142进入所述第四透镜140，所述第二光源220发出的光线从所述第六工作表面123射出后，经由所述第十一工作表面142进入所述第四透镜140，所述第三光源230发出的光线从所述第八工作表面132射出后，经由所述第十二工作表面143进入所述第四透镜140。所述第一光源210发出的光线、所述第二光源220发出的光线以及所述第三光源230发出的光线从所述第十工作表面141射出所述第四透镜140。优选的，所述第三工作表面113与所述第十一工作表面142面对设置，所述第八工作表面132与所述第十二工作表面143面对设置，从而光线在不同透镜的界面之间传输时，减小光程，避免出现较多的损耗。优选的，所述第三工作表面113与所述第十一工作表面142贴合连接；所述第八工作表面132与所述第十二工作表面143贴合连接。具体实施方式中，相比于所述第三工作表面113与所述第十一工作表面142之间存在间隔，所述第八工作表面132与所述第十二工作表面143之间存在间隔，工作表面之间相互贴合连接不仅能降低透镜之间的安装难度，同时能够减小所述光学系统的光程，避免光线在不同介质中出现较多的界面损耗，影响光线的光强。优选实施方式中，所述第三工作表面113与所述第十一工作表面142为胶合连接，所述第八工作表面132与所述第十二工作表面143为胶合连接，具体的，胶合连接使用的胶水的折射率与所述第二透镜120和/或所述第三透镜130折射率相等或相近，减小所述光学系统的光路变化。优选的，所述第三工作表面113和/或所述第十一工作表面142镀有滤光膜，所述第八工作表面132与所述第十一工作表面142镀有滤光膜，具体实施方式中，所述滤光膜为截止滤光膜或分光滤光膜。所述滤光膜能够提高所述第三光源230发出的光线在所述第五工作表面122的反射率，优选实施方式中，所述第五工作表面122镀有滤光膜相比于所述第九工作表面133镀有滤光膜，能够减少光线的界面损耗，从而提高光线的反射率。优选的，所述第十工作表面141为凸面结构。具体实施方式中，当所述第一光源210发出的光线、所述第二光源220发出的光线以及所述第三光源230发出的光线均从所述第十工作表面141射出所述第四透镜140时，将所述第十工作表面141设置为凸面结构，能够进一步的提高所述光学系统的光线耦合功能，减小所述光学系统的像差，避免额外增加成像透镜或光源调节器，从而导致光学系统的体积增大，投影设备的尺寸较大的问题。在一些可选的实施方式中，所述第一工作表面111、所述第四工作表面121、所述第七工作表面131以及所述第十工作表面141为球面结构或非球面结构或菲涅尔表面结构或自由曲面结构或光栅结构。可以理解的是，所述第一工作表面111、所述第四工作表面121以及所述第七工作表面131的结构不限于此，于另一实施方式中，所述第一工作表面111、所述第四工作表面121以及所述第七工作表面131为微列阵透镜或者衍射光学结构，从而实现光源均匀化、多焦面分布或者可调制点阵分布。在一些可选的实施方式中，所述透镜组件100为玻璃或树脂或固化胶。具体实施方式中，所述第一透镜110、所述第二透镜120、所述第三透镜130以及所述第四透镜140可以使用玻璃或树脂或固化胶中的任意一种材料，并且不同透镜的材料完全相同或部分相同或完全不同。可以理解的是，所述透镜组件100的材料不限于此，于另一实施例中，所述透镜组件100可以为其他具有光学透过性能的光学材料。在一些可选的实施方式中，所述光源组件200为发光二极管或激光或数字光处理光源或微型有机发光二极管或微型发光二极管或小型单色显示器。具体实施方式中，当所述光学系统应用于不同的环境时，所述光源组件200使用不用的发光元件，当所述光学系统应用于多分区布光独立控制发光二极管(ultralight-emittingdiode，uled)电视时，所述光源组件200为uled光源。当所述光学系统应用于数字光处理(digitallightprocessing。dlp)电视时，所述光源组件200为led光源。当所述光学系统应用于激光束扫描(laserbeamscanning，lbs)显示器时，所述光源组件200为激光器。在一些可选的实施方式中，请参照图9，当所述光学系统应用于uled电视时，所述第一光源210、所述第二光源220以及所述第三光源230分别为红色uled，蓝光uled以及绿光uled，所述第一光源210与所述第一透镜110之间，所述第二光源220与所述第二透镜120之间以及所述第三光源230与所述第三透镜130之间设有四分之一波片(未标示)，所述光源组件200发出的光经过四分之一波片后射入所述透镜组件100，所述四分之一波片能够使所述光源发出的光从圆偏振光变更为线偏振光，从而提高所述透镜组件100对光线的反射作用。所述光源组件200发出的光线经过所述透镜组件100后实现了光源的耦合功能以及聚焦或发散功能，方便光线进入后续光学系统时能够具有更好的成像效果。请参照图10，在一些可选的实施方式中，当所述光学系统应用于dlp电视时，所述第一光源210、所述第二光源220以及所述第三光源230分别为红色led，蓝光led以及绿光led。所述光源组件200发出的光线经过所述透镜组件100后实现了光源的耦合功能以及聚焦或发散功能，从所述透镜组件100发出的光线在经过可振反射镜300与成像镜组400，实现dlp电视的光源耦合与成像。请参照图11，在一些可选的实施方式中，当所述光学系统应用于lbs显示器时，所述第一光源210、所述第二光源220以及所述第三光源230分别为红光激光器，蓝光激光器，绿光激光器。所述光源组件200发出的激光经过所述透镜组件100后实现耦合与准直功能，完成耦合与准直的激光从所述第四透镜140射出，并进入后续的光学系统。本发明还提出一种投影装置，所述投影装置包括如上述任一实施方式所述的应用于投影装置的光学系统，该应用于投影装置的光学系统的具体结构参照上述实施例，由于该应用于投影装置的光学系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12