專利名稱：數(shù)字投影光學引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學器件技術(shù)領(lǐng)域，是一種適用于背投電視機或投影機上使用的數(shù)字投影光學引擎。
背景技術(shù)：
光學引擎是投影機和背投電視機的核心部件，隨著視頻影像產(chǎn)品市場的日益擴大，光學引擎有著極為可觀的前景。為促進影像產(chǎn)業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，普及視頻影像市場，各大生產(chǎn)廠家都希望能夠生產(chǎn)出產(chǎn)品成本最低，又能夠滿足成像質(zhì)量及工藝性要求的光學引擎。在光學引擎中，照明光學系統(tǒng)又是重要組成部分，它對投影機或電視機的成本及主要性能指標有很大影響。如要求全視場范圍內(nèi)的照度非常均勻，光能利用率盡可能大等。但要達到光照度的均勻性以及提高光能利用率的要求，在現(xiàn)有的光學引擎技術(shù)中，還存在工藝技術(shù)復雜、產(chǎn)品合格率低和成本高等難題。如照明系統(tǒng)中使用的分光棱鏡需要膠合，工藝難度大，成本高；也有的不裝棱鏡，但需要通過反光鏡來調(diào)整光線入射方向，相對機械調(diào)整要求較高，調(diào)整困難。因此，低成本、工藝性好、規(guī)?；a(chǎn)光學引擎是實現(xiàn)投影產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的先決條件。
實用新型目的本實用新型的目的是提供一種符合國內(nèi)當前的光學制造能力和水平的數(shù)字投影光學引擎，使之具有制造簡單，成本低廉和實用化特點。
實現(xiàn)本實用新型的目的所采取的技術(shù)方案是該引擎包括主體、投影物鏡、色輪組件、出光源、DMD數(shù)字芯片、照明光學系統(tǒng)組件，其中，照明光學系統(tǒng)組件置于主體內(nèi)出光源的入射端，是由排列在同一光軸上的勻光棒、透鏡組和棱鏡組構(gòu)成，透鏡組包括三片單正透鏡，并以間隔布置的方式位于勻光棒出射端，在第三透鏡處設(shè)置有楔形棱鏡與直角棱鏡組成的棱鏡組合體，該棱鏡組合體的前端裝有連接在主體端口的DMD數(shù)字芯片，側(cè)部與組裝的投影鏡頭連接。
所述勻光棒采用實心柱體勻光棒。
所述透鏡組與勻光棒以及各透鏡之間的空氣間隔為勻光棒與第一單正透鏡的間隔距離為5mm，第一單正透鏡與第二單正透鏡之間的間隔距離為8.28mm，第二單正透鏡與第三單正透鏡之間的間隔距離為32mm，第三單正透鏡與楔形棱鏡之間的間隔距離為5mm。
所述棱鏡組合體中直角棱鏡的斜面與楔形棱鏡之間設(shè)置有0.1mm～0.8mm的空氣間隔，直角棱鏡的兩個直角面分別對應(yīng)于DMD數(shù)字芯片和投影鏡頭。
所述DMD數(shù)字芯片的工作面與垂直于光軸，并平行于芯片長度方向的夾角為2～12°，平行于芯片寬度方向的夾角為3～13°。
按照上述方案制成的數(shù)字投影光學引擎，具有制造簡單、成本低廉和實用化的特點。而且采用實心柱體勻光棒實現(xiàn)照明光線的傳輸及勻光，不僅結(jié)構(gòu)簡單，其加工和裝校也大為簡化，有利于降低成本，并可提高光源利用率。此外，采用楔形與直角棱鏡的組合體，不僅能夠滿足DMD數(shù)字芯片對光線角度的要求，而且棱鏡之間不需要膠合，工藝性好，成本低。與現(xiàn)有技術(shù)相比該引擎能夠有效解決低成本與高成像質(zhì)量的技術(shù)要求，并具有光學性能好，像面照度均勻性高，分辨率高，成像清晰度高，外形尺寸小、重量輕的優(yōu)點。而且采用普通光學玻璃，即可滿足工藝性好，成本低，適合大批量生產(chǎn)的要求。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是芯片與光軸在長度方向的角位圖；圖3是芯片與光軸在寬度方向的角位圖。
具體實施方式
參看圖1，本實用新型的數(shù)字投影光學引擎，是由主體10、DMD數(shù)字芯片7、投影鏡頭8、色輪組件9和內(nèi)置在主體10中的出光源11以及由勻光棒1、透鏡組和棱鏡組合件構(gòu)成的照明光學系統(tǒng)組件組成，其中，DMD數(shù)字芯片7、投影鏡頭8、色輪組件9、照明光源11、均為市場直接購置的部件，其結(jié)構(gòu)不在贅述。DMD數(shù)字芯片7通過連接件安裝在主體10前端口處，投影鏡頭8安裝在主體10前端側(cè)部位，通過投影鏡頭可把DMD數(shù)字芯片7反射出的光線放大投影成像到屏幕上。在本案中，投影鏡頭8采用的是結(jié)構(gòu)簡單的定焦鏡頭，以替代變焦鏡頭，可降低光學引擎的成本。用于提供彩色圖像的色輪組件9被固定安裝在主體10上，色輪扇葉位于勻光棒1的入射端，與勻光棒1之間在水平方向有一定間隔，一般距離勻光棒出射光線端面距離為0.5mm～3mm。色輪扇葉是通過主體10上設(shè)置的透光孔來完成圖象色彩的提供。標號12是風扇連接架，通過連接架將風扇安裝在出光源11的尾部和側(cè)部，便于照明光源的散熱。出光源11采用鹵素燈，通過鹵素燈的反射罩匯聚光點直接入射勻光棒1。勻光棒1采用實心柱體勻光棒，主要用于光的傳輸和均勻光線。光學透鏡組是由組裝在鏡筒中的三片單正透鏡2、3、4構(gòu)成，并以間隔布置的方式位于勻光棒1出射端，其作用是將勻光棒入射的光束會聚放大成像。透鏡與勻光棒以及各透鏡之間的空氣間隔為勻光棒與第一單正透鏡的間隔距離為5mm，第一單正透鏡與第二單正透鏡之間的間隔距離為8.28mm，第二單正透鏡與第三單正透鏡之間的間隔距離為32mm，第三單正透鏡與楔形棱鏡之間的間隔距離為5mm。在第三透鏡處通過棱鏡座裝有楔形棱鏡5與直角棱鏡6的組合體，其中，直角棱鏡6的一個直角面對應(yīng)于DMD數(shù)字芯片7，另一個直角面對應(yīng)于投影鏡頭8，斜面與楔形棱鏡5之間有0.1mm～0.8mm的空氣間隔。在本案中，采用棱鏡組合體是為了改變光線方向，楔形棱鏡5的作用是使到達芯片的光線與芯片成一定角度，以滿足DMD數(shù)字芯片7的工作要求，直角棱鏡6的作用是將從芯片反射回的光線入射到投影鏡頭8，使投影鏡頭投影成像。
參見圖2、圖3，分別是芯片與光軸在長度方向和寬度方向的角位圖；標號8a是投影鏡頭8中的一個透鏡。所述DMD數(shù)字芯片7的工作面與垂直于光軸，并平行于芯片長度方向的夾角為2～12°，平行于芯片寬度方向的夾角為3～13°。
該引擎的工作原理為出光源采用鹵素燈，鹵素燈出射光強的空間不均勻性，經(jīng)球面反射罩聚焦入射勻光棒后，將光場空間的不均勻分布又轉(zhuǎn)化為光軸方向上的入射位置變化，使出射位置得到均勻的出射光場。該引擎通過勻光棒的勻光作用，使從光源過來的不均勻光線均勻出射，經(jīng)過透鏡組的放大作用均勻照射到DMD數(shù)字芯片上，再經(jīng)過DMD數(shù)字芯片上每個微反射鏡的偏轉(zhuǎn)，把光線反射到投影鏡頭，再經(jīng)投影鏡頭投射到屏幕上。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字投影光學引擎，該引擎包括主體[10]、DMD數(shù)字芯片[7]、投影物鏡[8]、色輪組件[9]、出光源[11]、照明光學系統(tǒng)組件，其特征在于照明光學系統(tǒng)組件置于主體[10]內(nèi)出光源[11]的入射端，是由排列在同一光軸上的勻光棒[1]、透鏡組和棱鏡組構(gòu)成，透鏡組包括三片單正透鏡[2、3、4]，并以間隔布置的方式位于勻光棒[1]出射端，在第三透鏡[4]處設(shè)置有楔形棱鏡[5]與直角棱鏡[6]組成的棱鏡組合體，該棱鏡組合體的前端裝有連接在主體[10]端口的DMD數(shù)字芯片[7]，側(cè)部與組裝的投影鏡頭[8]連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影光學引擎，其特征在于所述勻光棒[1]采用實心柱體勻光棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影光學引擎，其特征在于所述透鏡組與勻光棒[1]以及各透鏡之間的空氣間隔為勻光棒[1]與第一單正透鏡[2]的間隔距離為5mm，第一單正透鏡[2]與第二單正透鏡[3]之間的間隔距離為8.28mm，第二單正透鏡[3]與第三單正透鏡[4]之間的間隔距離為32mm，第三單正透鏡[4]與楔形棱鏡之間的間隔距離為5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影光學引擎，其特征在于所述棱鏡組合體中直角棱鏡[6]的斜面與楔形棱鏡[5]之間設(shè)置有0.1mm～0.8mm的空氣間隔，直角棱鏡[6]的兩個直角面分別對應(yīng)于DMD數(shù)字芯片[7]和投影鏡頭[8]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字投影光學引擎，其特征在于所述DMD數(shù)字芯片[7]的工作面與垂直于光軸，并平行于芯片長度方向的夾角為2～12°，平行于芯片寬度方向的夾角為3～13°。
專利摘要本實用新型涉及一種數(shù)字投影光學引擎。其主要特點是該引擎中的照明光學系統(tǒng)組件置于主體內(nèi)出光源的入射端，是由排列在同一光軸上的勻光棒、透鏡組和棱鏡組構(gòu)成，透鏡組包括三片單正透鏡，并以間隔布置的方式位于勻光棒出射端，在第三透鏡處設(shè)置有楔形棱鏡與直角棱鏡組成的棱鏡組合體，該棱鏡組合體的前端裝有連接在主體端口的DMD數(shù)字芯片，側(cè)部與組裝的投影鏡頭連接。該引擎具有制造簡單、成本低廉和實用化的特點。能夠有效解決低成本與高成像質(zhì)量的技術(shù)要求，而且采用常用光學玻璃，即可滿足工藝性好，成本低，適合大批量生產(chǎn)的要求。
文檔編號G03B21/14GK2896319SQ20052003248
公開日2007年5月2日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者馬永珍, 王海湘 申請人:南陽利達光電有限公司