一种单片LCD投影仪的制作方法

一种单片lcd投影仪
技术领域
1.本实用新型涉及投影仪技术领域，尤其是涉及一种单片lcd投影仪。


背景技术：

2.投影仪是一种将画面投射到幕布上的设备，被广泛应用于学校、家庭以及公共娱乐场所。
3.lcd液晶投影仪由于成本低，技术门槛较dlp、lcos等较低，加工简单等优点，占据了投影仪的主要市场。目前，单片lcd投影仪的照明系统通常利用透镜对led的出射光进行角度二次配光，该方法有光线角分布易于透镜调制、体积小等特点。然而，led距离收集透镜的间隔会导致部分光无法进入收集透镜，导致使用收集透镜的光路往往光利用率不高；此外，由于收集透镜出射的光斑往往是椭圆形，而lcd显示屏的形状为矩形，这不仅会导致光能的损耗过高，还导致照射到lcd显示屏上的光线均匀性差。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单片lcd投影仪，以提高投射光线光照均匀性，提高光能的利用率。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种单片lcd投影仪，包括
6.光源以及沿所述光源的出射光传播方向依次设置的光锥、lcd屏，光锥具有朝向所述光源的入光面和朝向所述lcd屏的出光面，所述出光面与所述lcd屏平行，所述出光面面积大于所述lcd屏面积。
7.本实用新型的有益效果是：光锥为反射式聚光系统，具有更高的聚光效率，提高了光能的利用率，而且光锥出光面的面积大于lcd屏的面积，使光锥出射光中间区域的光线照射在lcd屏上，可有效的提高lcd屏上照度分布的均匀性。
8.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，所述出光面的面积大于所述入光面的面积。
10.采用上述进一步方案的有益效果是出光面的面积大于入光面的面积，利于提高出光面的照度分布。
11.进一步，所述出光面和所述lcd屏均呈矩形。
12.采用上述进一步方案的有益效果是光源为矩形led光源，则光锥小端的入光面的各边与led光源的各边相互平行，一方面便于装配，另一方面提高出光的均匀性。
13.进一步，所述出光面各边的边长比所述lcd屏对应的边长长1mm～15mm。
14.采用上述进一步方案的有益效果是出光面各边的边长比lcd屏对应的边长长1mm～15mm，一方面便于装配，另一方面提高出光的均匀性。
15.进一步，所述光源具有呈矩形的发光面，所述入光面呈矩形，且所述入光面的面积大于所述发光面的面积。
16.采用上述进一步方案的有益效果是入光面的面积大于发光面的面积，提高了光锥
的聚光效率，也能提高光锥出光的均匀性。
17.进一步，所述入光面各边的边长比所述发光面对应的边长长1mm～10mm。
18.采用上述进一步方案的有益效果是入光面各边的边长比所述发光面(101)对应的边长长1mm～10mm，不仅便于装配，而且提高了光锥的聚光效率，提高光锥出光的均匀性。
19.进一步，所述光锥的出光面出射光线的角度为0
°
～30
°
。
20.采用上述进一步方案的有益效果是光锥的出光面出射光线为小角度的照射光，可以有效的提高光线对lcd屏的透过率而且有利于镜头成像。
21.进一步，所述光锥与所述lcd屏之间设置有准直透镜，沿所述lcd屏照射方向还依次设置有聚焦透镜和投影镜头。
22.采用上述进一步方案的有益效果是准直透镜用于将孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱，保证光线准直且均匀，提高照射光线的对比度；聚焦透镜用于汇聚lcd屏出射的光线；投影镜头用于捕获投影光线并射出。
23.进一步，所述聚焦透镜和所述投影镜头之间还设置有反射镜。
24.采用上述进一步方案的有益效果是反射镜能够改变光路在传输方向，使光路折叠，能够减小投影仪的体积。
25.进一步，所述入光面的第一边的边长为a，所述出光面的与所述第一边对应的第二边的边长为b，所述光锥的连接所述入光面和所述出光面的侧面的边长为c,所述准直透镜的焦距为f,满足以下条件：
26.且
27.其中，
28.m＝(1-n)
1/2
。
29.采用上述进一步方案的有益效果是不管光锥的长边或短边，同一剖面均满足上述条件，进而利于镜头成像并有效的提高光线对lcd屏的透过率。
附图说明
30.图1为本实用新型一具体实施例结构示意图；
31.图2为本实用新型一具体实施例光锥剖面结构示意图。
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.1、光源；101、发光面；2、光锥；201、出光面；202、入光面；3、准直透镜；4、lcd屏；5、聚焦透镜；6、投影镜头。
具体实施方式
34.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
35.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关
系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，“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。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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实用新型中的具体含义。
38.如图1所示，为本实用新型一实施例提供的单片lcd投影仪，该单片lcd投影仪包括光源1以及沿光源1的出射光传播方向依次设置的光锥2、lcd屏4，光锥2位于光源1和lcd屏4之间，光锥2具有朝向光源1的入光面202和朝向lcd屏4的出光面201，光源1出射的光线经光锥2的入光面202进入光锥2内部，光线在光锥2内部传播时被光锥2的侧面反射，并最终从光锥2的出光面201出射。出光面201与lcd屏4平行，出光面201面积大于lcd屏4面积。
39.本实用新型提供的单片lcd投影仪采用光锥2作为聚光系统，光锥2为反射式聚光系统，具有更高的聚光效率，提高了光能的利用率，而且光锥2出光面201的面积大于lcd屏4的面积，使光锥2出射光中间区域的光线照射在lcd屏上，可有效的提高lcd屏上照度分布的均匀性。
40.光锥2可以为实心的光锥，由玻璃制作的实心的玻璃棒；光锥2也可以为空心的光锥，有多个反射面依次连接围合而成。光锥2的侧面在光学上的全反射效应，能够对光线进行匀光。光锥2的出光面201的面积大于入光面202的面积，即沿着光线的传输方向，光锥2的截面逐渐增大。如图1、图2所示，光锥2的连接入光面202和出光面201的侧面为平面。在其他实施例中，连接入光面202和出光面201的侧面也可以曲面，其中，从入光面202朝向出光面201的方向，光锥2的截面逐渐增大且曲面的曲率逐渐减小。
41.lcd屏4的形状呈矩形，lcd屏4的长边与短边常见的比值为“4:3”、“16:9”、“16:10”、“2：1”等。相应地，光锥2包括四个依次连接的侧面，并且入光面202和出光面201均呈矩形。优选地，lcd屏4的长边与短边的比值与出光面201的长边与短边的比值相同，使lcd屏4的形状与出光面201的形状相匹配，且使lcd屏4的中心与出光面201中心对应，能够有效地提高光锥2出射光的光利用率，而且能够保证照射在lcd屏4上的光线的均匀性。
42.进一步地，在出光面201和lcd屏4均呈矩形的基础上，使出光面201各边的边长比lcd屏4对应的边长长1mm～15mm。基于该技术方案，可以使光锥2出射光的中间区域均匀性较好的光线照射在lcd屏4上，出射光中的边缘区域的均匀性较差的光线不照射在lcd屏4上，而且由于出光面201各边的边长比lcd屏4对应的边长长1mm～15mm，该范围确保了光锥2的出射光中边缘区域的未照射在lcd屏4上的光线占比较少，即未被lcd屏4利用的光线较少，实现了照射在lcd屏4上的光线的均匀性和光利用率的平衡。
43.光源1具体为led光源，led光源包括多个led芯片，多个led芯片呈矩形排布，从而使光源1具有呈矩形的发光面101。对于led光源而言，光源1的发光面101出射光的扩散角度范围较大，例如扩散角度范围为120
°‑
180
°
。光锥2的入光面202呈矩形，入光面202的面积大
于发光面101的面积，使光锥2的入光面202能够完全覆盖光源1的发光面101，以提高光源1出射光偶入光锥2的光利用率。入光面202的面积大于发光面101的面积，也使得在装配光源1和光锥2时，易于光源1和光锥2的对位。具体地，入光面202各边的边长比所述发光面101对应的边长长1mm～10mm。此外，光源1的入光面101和光锥2的入光面202之间具有间隙，该间隙的范围为0.02-1mm，具体范围可以根据实际情况而定。
44.光锥2的出光面201出射光线的角度为0
°
～30
°
。光源1出射的光线经光锥2的入光面202进入光锥2后，大角度的光线经光锥2侧面的一次或多次反射，变成小角度的光线。通过合理设置光锥2的光学参数，使光锥2的出光面201出射光线的角度约束在0
°
～30
°
，小角度的照射光线可以提高lcd屏4的光线透过率，也利于投影镜头6的成像。
45.进一步地，光锥2与lcd屏4之间设置有准直透镜3，准直透镜3用于将孔径栏中每一点的光线变成一束准直光柱，保证光线准直且均匀，提高了照射照在lcd屏4上的光线的均匀性，也提高了lcd屏4的光线透过率。
46.沿lcd屏4照射方向还依次设置有聚焦透镜5和投影镜头6。聚焦透镜5用于汇聚lcd屏4出射的光线；投影镜头6用于捕获投影光线并射出，最终成像到屏幕上。聚焦透镜5和投影镜头6之间还设置有反射镜，反射镜能够改变光路在传输方向，使光路折叠，能够减小投影仪的体积。
47.光源1以180
°
出射角的led光源为例，led光源出射的光线经光锥2的入光面202进入光锥2后，一部分光线直接照射到准直透镜3的前表面上，另一部分光线经过光锥2的侧面的一次或多次反射间接照射到准直透镜3前表面上。在这一过程中，光展量扩大，光线角度分布得以再分配，因此照射到准直透镜3时光线具有一定的扩散角。具有该扩散角度的光线经过准直透镜3准直后照射到lcd屏4上，lcd屏4将光线调制成包括图像信息的投影光线，并经过聚焦透镜5与镜头成像到屏幕上。
48.光锥2的入光面202的第一边的边长为a，出光面201的与第一边对应第二边的边长为b，即第一边和第二边位于光锥2的同一侧面上，光锥2的连接入光面202和出光面201侧边的边长为c,准直透镜3的焦距为f,上述参数满足以下条件：
49.且
50.其中，
51.m＝(1-n)
1/2
。
52.不管光锥2的长边或短边，光锥2两端的位于同一侧面的边长均满足上述条件，上述条件约束了光锥2的出光面201的出光角度，使光锥2的出光面201出射光线的角度为0
°
～30
°
，从而提高lcd屏4的光线透过率，也利于投影镜头6的成像。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进
行结合和组合。
54.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。