專利名稱：微型投影非成像照明光機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種投影顯示系統，特別是微型投影非成像照明光機結構。
背景技術：
投影顯示系統廣泛用于影片播放、文稿演示、圖表展示等播放場合，通過投影顯示方式 獲得大屏幕顯示效果，可以克服采用直接顯示方式所帶來的體積龐大，重量和成本增加等一 系列問題，并且隨著微電子、光學以及其它附屬技術的發展和強有力技術支持，將投影機進 一歩微型化已成為投影產品的發展趨勢，目前已有中國專利提出在移動數碼或通信設備上安 裝微型投影機的各種方案，比如申請號分別為200610011431.3、 200580006886. X 、 200410031715. X、 200710073725.3和200580027868. X的中國專利，均公開了在移動通信設 備卜.實現投影功能的技術方案，但這些技術方案中有的僅描述手機與投影機結合的概念，有 的是描述移動設備與投影機之間的連接方式或者電路控制方式，有的結構較復雜，有的缺乏 實質內容難以實現。總之，盡管上述中國專利給出了結構簡單的微型投影裝置，即主要由光 源、聚焦透鏡組、反射式微型顯示器和投影鏡頭組成，可以得到結構緊湊休積小重量輕的投
影裝置，但存在嚴重顯示缺陷顯示亮度不足、顯示圖像均勻性差以至出現中央亮四角暗的
現象，這些問題主要是由微型投影裝置的照明系統亮度不均勻的缺陷所致。
微型投影顯示系統主要由照明光機和投影鏡頭兩部分組成，其中照明光機作為微型投影 顯示系統的重要組成部分對丁投影圖像亮度和均勻性起到了決定性作用。本項實用新型提出 的照明光機以非成像光學為理論基礎，從能量傳遞的角度設計光機系統。
非成像光學是在研究太陽能的聚光器的基礎上發展起來的，非成像光學系統的目的在于 將某處光源輻射的能量轉移到其它某一特定區域，所以特定區域屮任意一點的照度，都是由 光源上許多點發出的光能通過非成像光學系統重新分配后疊加形成的，其關注的是系統對于 光能傳遞的效率。用非成像光學設計的集光器，不僅能夠聚集光輻射能量，使光強度產生增 益，從而提供光源亮度與均勻性，而且相對于成像集光器具有更緊湊的結構，非常適合于微 型投影裝置。
發明內容
本實用新型的目的在于克服現有技術的顯示亮度不足、顯示圖像均勻性差以至出現中央 亮四角暗的現象缺陷，提供一種能產生高亮度、均勻光場的微型投影非成像照明光機結構， 從而避免使用大型復雜的高壓滎燈及其散射裝置，可提高微型投影系統的亮度和光場均勻性， 明顯改善投影圖像質量，而且相對于成像集光器具有更緊湊的結構。
本實用新型所采用的技術方案是-
微型投影非成像照明光機，由位于同一中心線上、并固定在金屬鏡筒3上的光源、勻光裝置和分光裝置構成，其特征在于，所述光源為白光LED光源15，所述勻光裝置為非成像勻 光裝置16，所述分光裝置為P光-S光分光裝置17，非成像勻光裝置16位于白光LED光源15 與P光-S光分光裝置17之間；白光LED光源15設置在金屬鏡筒3的端部，金屬鏡筒3的端 部側面設置有由金屬螺釘14固定的白光LED金屬燈座1，金屬燈座1上設置有集成進LED白 光燈的白光LED陣列2和復合拋物面集光器4，復合拋物面集光器4的兩端分別設置有集光 器底部18和集光器開U 19;非成像勻光裝置16由左至右設置有雙排復眼透鏡裝置5、雙透 鏡組的第1透鏡6和雙透鏡組的第2透鏡7; P光-S光分光裝置17由左至右設置有P光啟偏 器8、 45度角棱鏡9、鏡筒照射孔12和反射式微型顯示器]3，所述45度角棱鏡9的棱鏡斜 面上設置有P光-S光分光膜10， P光-S光分光裝置17的頂部設置有鏡筒投影孔11。
所述白光LED陣列2至少集成進1只LED白光燈。
所述白光LED金屬燈座i至少通過2枚金屬螺釘14固定。
所述雙排復眼透鏡裝置5的左右兩面分別設置有第1排透鏡陣列21 、第2排透鏡陣列22， 且第1排透鏡陣列21與第2排透鏡陣列22相互平行，第1排透鏡陣列21與第2排透鏡陣列 22分別由多個第1排透鏡陣列的透鏡單元26和第2排透鏡陣列的透鏡單元27組成，并且第 1排透鏡陣列21的各個第1排透鏡陣列的透鏡單元26的焦距與第2排透鏡陣列22中的對應 第2排透鏡陣列的透鏡單元27的焦距重合在雙排透鏡焦距重合點20。
所述第1排透鏡陣列的透鏡單元26通過入射光線23進入形成的折射光線25，經過雙排 透鏡焦距重合點20，并通過所述第2排透鏡陣列的透鏡單元27形成出射光線24。
6.根據權利要求1所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述雙透鏡組的第1 透鏡6與雙透鏡組的第2透鏡7材質相同、形狀相同、焦距相同，且雙透鏡組的第1透鏡6 與雙透鏡組的第2透鏡7相距距離為雙透鏡組的第1透鏡6的二倍焦距。
所述45度角棱鏡9的水平位置的底部設置有棱鏡底面32，垂直位置設置有棱鏡垂面30 和棱鏡側面31 ，與水平面呈45度夾角的的斜面位置設置有棱鏡斜面33。
所述P光-S光分光膜10緊貼在所述棱鏡斜面33上。
所述P光啟偏器8緊貼在棱鏡垂面30上，且面對雙透鏡組的第2透鏡7。
所述反射式微型顯示器13緊貼在鏡筒照射孔12 .匕fi反射式微型顯示器13把鏡筒照射 孔12照射出的均勻、高亮度P光反射成具備圖像信息的S光，該S光將被P光-S光分光膜 IO折射通過鏡筒投影孔11投射出微型投影非成像照明光機。
本實用新型的有益效果是，提供了一種能產生高亮度、均勻光場的微型投影非成像照明 光機，避免了使用大型復雜的高壓汞燈及其散射裝置，提高了微型投影系統的亮度和光場均 勻性，明顯改善了投影圖像質量，而且相對于成像集光器具有更緊湊的結構。
圖1是本實用新型的微型非成像光機結構截面結構示意圖； 圖2是本實用新型所述雙排復眼透鏡裝置截面結構示意圖； 圖3是本實用新型所述45度角棱鏡的立體結構示意圖。 圖中附圖標記如下1:白光LED金屬燈座.2:白光LED陣列
3:金屬鏡筒4:復合拋物面集光器
5:雙排復眼透鏡裝置6:雙透鏡組的第1透鏡
7:雙透鏡組的第2透鏡8:P光啟偏器
9:45度角棱鏡10:P光-s光分光膜
丄l::鏡筒投影孔12:鏡筒照射孔
13:反射式微型顯示器14:金屬螺釘
15:白光LED光源16:非成像勻光裝置
17:p光-s光分光裝置18:集光器底部
19:集光器開口20:雙排透鏡焦距重合點
21:第1排透鏡陣列22:第2排透鏡陣列
23:入射光線24:出射光線
25:折射光線26:第1排透鏡陣列的透鏡單元
27:第2排透鏡陣列的透鏡單元30:棱鏡垂面
31:棱鏡側面32:棱鏡底面
33:棱鏡斜面
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的微型非成像光機結構做出詳細說明。 本實用新型微型投影非成像照明光機的制備過程采用常規的生產設備和生產工藝。
該結構由白光LED(I」ght-Emitting Diode，發光二極管)陣列、復合拋物面集光器、雙 排復眼透鏡裝置、雙透鏡組、P光-S光分光裝置及其反射式微型顯示器構成。
如圖1所示，微型投影非成像光機結構包括有位于同一中心線上、并固定在金屬鏡筒 3上的白光LED光源15、非成像勻光裝置16、 P光-S光分光裝置17，且非成像勻光裝置16 位于白光LED光源15與P光-S光分光裝置17之間。
所述白光LED光源15包括至少集成進1只LED白光燈的白光LED陣列2、白光LED金屬 燈座1、復合拋物面集光器4和金屬螺釘14;其中安裝在白光LED金屬燈座1上的白光LED 陣列2設置在所述復合拋物面集光器4的底部，并且白光LED金屬燈座1通過至少2枚金屬 螺釘14固定在金屬鏡筒3上；白光LED金屬燈座與所述金屬鏡筒通過所述金屬螺釘直接緊 固，有利于快速擴散LED工作時產生的熱量，既能保持白光LED陣列良好的發光工作狀態， 又無需使用專門的散熱裝置，從而減小微型投影的體積，并降低其重量。
非成像勻光裝置16由雙排復眼透鏡裝置5、雙透鏡組的第1透鏡6、雙透鏡組的第2透 鏡7構成，且雙排復眼透鏡陣列5鄰近集光器開口 19、雙透鏡組的第2透鏡7鄰近P光-S光 分光裝置。
如圖2所示，所述雙排復眼透鏡裝置5的左右兩面分別設置有第1排透鏡陣列21、第2 排透鏡陣列22，且第1排透鏡陣列21與所述第2排透鏡陣列22相互平行，第1排透鏡陣列 21與第2排透鏡陣列22分別由多個第1排透鏡陣列的透鏡單元26和第2排透鏡陣列的透鏡
5單元27組成，并且第1排透鏡陣列21的各個第i排透鏡陣列的透鏡單元26的焦距與所述第 2排透鏡陣列22中的對應所述第2排透鏡陣列的透鏡單元27的焦距重合在所述雙排透鏡焦 距重合點20， g卩，入射光線23進入第1排透鏡陣列的透鏡單元26形成的折射光線25經過 雙排透鏡焦距重合點20，并通過第2排透鏡陣列的透鏡單元27形成所述出射光線24。
所述雙透鏡組的第1透鏡6與所述雙透鏡組的第2透鏡7材質相同、形狀相同、焦距相 同，且雙透鏡組的第1透鏡6與所述雙透鏡組的第2透鏡相距距離為所述雙透鏡組的第1透 鏡6的二倍焦距。
所述P光-S光分光裝置17包括P光啟偏器8、 45度角棱鏡9、 P光-S光分光膜10和反 射式微型顯示器13。
如圖3所示，45度角棱鏡9擁有一個平行于水平面的棱鏡底面32、 一個與所述棱鏡底面 垂直的棱鏡垂面30、兩個相互平行且同時垂直于所述棱鏡底面30和所述棱鏡垂面30的棱鏡 側面31、 一個與水平面呈45度夾角的棱鏡斜面33。
P光啟偏器8緊貼在棱鏡垂面30上，且面對雙透鏡組的第2透鏡7。
P光-S光分光膜10緊貼在棱鏡斜面33上。
反射式微型顯示器13緊貼在鏡筒照射孔12上，且反射式微型顯示器13把鏡筒照射孔 12照射出的均勻、高亮度P光反射成具備圖像信息的S光，該S光將被P光-S光分光膜10 折射通過鏡筒投影孔11投射出本實用新型的微型投影非成像照明光機結構。
權利要求1.一種微型投影非成像照明光機，由位于同一中心線上、并固定在金屬鏡筒(3)上的光源、勻光裝置和分光裝置構成，其特征在于，所述光源為白光LED光源(15)，所述勻光裝置為非成像勻光裝置(16)，所述分光裝置為P光-S光分光裝置(17)，非成像勻光裝置(16)位于白光LED光源(15)與P光-S光分光裝置(17)之間；白光LED光源(15)設置在金屬鏡筒(3)的端部，金屬鏡筒(3)的端部側面設置有由金屬螺釘(14)固定的白光LED金屬燈座(1)，金屬燈座(1)上設置有集成進LED白光燈的白光LED陣列(2)和復合拋物面集光器(4)，復合拋物面集光器(4)的兩端分別設置有集光器底部(18)和集光器開口(19)；非成像勻光裝置(16)由左至右設置有雙排復眼透鏡裝置(5)、雙透鏡組的第1透鏡(6)和雙透鏡組的第2透鏡(7)；P光-S光分光裝置(17)由左至右設置有P光啟偏器(8)、45度角棱鏡(9)、鏡筒照射孔(12)和反射式微型顯示器(13)，所述45度角棱鏡(9)的棱鏡斜面上設置有P光-S光分光膜(10)，P光-S光分光裝置(17)的頂部設置有鏡筒投影孔(11)。
2. 根據權利要求1所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述白光LED陣列(2) 至少集成進1只LED白光燈。
3. 根據權利要求l所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述白光LED金屬燈 座(l)至少通過2枚金屬螺釘(14)固定。
4. 根據權利要求1所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述雙排復眼透鏡裝 置(5)的左右兩面分別設置有第1排透鏡陣列(21)、第2排透鏡陣列(22)，且第1排透鏡陣列 (21)與第2排透鏡陣列(22)相互平行，第1排透鏡陣列(21)與第2排透鏡陣列(22)分別由多 個第1排透鏡陣列的透鏡單元(26)和第2排透鏡陣列的透鏡單兀(27)組成，并且第1排透鏡 陣列(21)的各個第1排透鏡陣列的透鏡單元(26)的焦距與第2排透鏡陣列(22)中的對應第2 排透鏡陣列的透鏡單元(27)的焦距重合在雙排透鏡焦距重合點(20)。
5. 根據權利要求4所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述第l排透鏡陣列 的透鏡單元(26)通過入射光線(23)進入形成的折射光線(25)，經過雙排透鏡焦距重合點(20)， 并通過所述第2排透鏡陣列的透鏡單元(27)形成出射光線(24)。
6. 根據權利要求1所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述雙透鏡組的第1 透鏡(6)與雙透鏡組的第2透鏡(7)材質相同、形狀相同、焦距相問，且雙透鏡組的第l透鏡 (6)與雙透鏡組的第2透鏡(7)相距距離為雙透鏡組的第1透鏡(6)的二倍焦距。
7. 根據權利要求1所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述45度角棱鏡(9) 的水平位置的底部設置有棱鏡底面(32)，垂直位置設置有棱鏡垂面(30)和棱鏡側面(31)，與 水平面呈45度夾角的的斜面位置設置有棱鏡斜面(33)。
8. 根據權利要求1或5所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述P光-S光 分光膜(10)緊貼在所述棱鏡斜面(33)上。
9. 根據權利要求1或5所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述P光啟偏器 (8)緊貼在棱鏡垂面(30)上，且面對雙透鏡組的第2透鏡(7)。
10. 根據權利要求I所述的微型投影非成像照明光機，其特征在于，所述反射式微型顯示 器(13)緊貼在鏡筒照射孔(12)上，且反射式微型顯示器(13)把鏡筒照射孔(12)照射出的均勻、 高亮度P光反射成具備圖像信息的S光，該S光將被P光-S光分光膜(10)折射通過鏡筒投影 孔(ll)投射出微型投影非成像照明光機。
專利摘要本實用新型公開了一種微型投影非成像照明光機，由白光LED光源15，非成像勻光裝置16和P光-S光分光裝置17構成，非成像勻光裝置16位于白光LED光源15與P光-S光分光裝置17之間，其由左至右設置有雙排復眼透鏡裝置5、雙透鏡組的第1透鏡6和雙透鏡組的第2透鏡7；本實用新型提供了一種能產生高亮度、均勻光場的微型投影非成像照明光機，避免了使用大型復雜的高壓汞燈及其散射裝置，提高了微型投影系統的亮度和光場均勻性，明顯改善了投影圖像質量，而且相對于成像集光器具有更緊湊的結構。
文檔編號G03B21/20GK201293911SQ20082014332
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月20日 優先權日2008年11月20日
發明者代永平, 義 范, 偉 范 申請人:天津力偉創科技有限公司