CN101852387B

CN101852387B - Led照明光路装置及具有该光路装置的led光机照明系统

Info

Publication number: CN101852387B
Application number: CN2010101605836A
Authority: CN
Inventors: 黄永峰; 王鑫
Original assignee: Vtron Technologies Ltd
Current assignee: Vtron Technologies Ltd
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2030-04-23
Also published as: CN101852387A

Abstract

本发明涉及一种照明光路，其包括LED光源，其特征在于：该照明光路还包括与所述LED光源依次光路连接的具有正折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组包括，从LED光源起：具有正折射光焦度的第一透镜、具有正折射光焦度的第二透镜、具有正折射光焦度的第三透镜；所述第二透镜组包括：具有正折射光焦度的第四透镜、具有负折射光焦度的第五透镜、具有正折射光焦度的第六透镜。与现有的照明光路相比，本技术方案的照明光路能量利用率达70％、结构简单、易于安装和调试。另外，本发明还公开了一种具有上述照明光路的LED光机照明系统。

Description

LED照明光路装置及具有该光路装置的LED光机照明系统

技术领域

本发明涉及LED照明光路装置及具有该光路装置的LED光机照明系统。

背景技术

随着人们需求的增多，投影仪朝向短小轻薄的结构和多元化功效的目标迈进。整个投影仪产品的发展趋势，集中在功能提升、价格缩减和体积减小三个方向。为了达到价格缩减与体积减小的目的，许多投影仪都已舍弃了传统的灯泡改为采用体积小、色彩饱和度高、使用寿命长的LED作为光源。虽然采用LED作为光源具有前述优点，但是与现有技术中所使用的灯泡比较，使用LED作为光源在所能提供的亮度上仍显不足，目前世面上不断有更新型的高亮度的LED推出，不过其所产生的亮度与现有技术中投影仪所使用的灯泡相比较，仍有某种程度上的距离，进而直接影响到投影仪的性能。

因此，开发适用于投影仪具有较高亮度LED光机照明模组或系统成为需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的第一技术问题是提供一种具有较高亮度、结构简单、易于安装和调试的照明光路装置。

本发明解决的第二技术问题是提供一种具有较高亮度、结构简单、易于安装和调试的LED光机照明系统。

为解决上述第一技术问题，本发明采用的第一技术方案是：

一种LED照明光路装置，包括LED光源，其特征在于：该照明光路装置还包括与所述LED光源依次光路连接的具有正折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组包括，从LED光源起：具有正折射光焦度的第一透镜、具有正折射光焦度的第二透镜、具有正折射光焦度的第三透镜；所述第二透镜组包括：具有正折射光焦度的第四透镜、具有负折射光焦度的第五透镜、具有正折射光焦度的第六透镜。

所述第一透镜为弯月透镜；所述第二透镜为双凸透镜；所述第三透镜为双凸透镜；所述第四透镜为弯月透镜；所述第五透镜为弯月透镜；所述第六透镜为双凸透镜。

所述第一透镜具有凹的第一表面；所述第二透镜具有凸的第一表面；所述第三透镜具有凸的第一表面；所述第四透镜具有凸的第一表面；所述第五透镜具有凸的第一表面；所述第六透镜具有凸的第一表面。

所述第一透镜组和第二透镜组都含有一片非球面透镜。

所述第二透镜的第二表面和第六透镜的第一表面为非球面。

为解决上述第二技术问题，本发明采用的第二技术方案是：

一种LED光机照明系统，其特征在于包括：若干基色LED光源，以及分别将该若干基色LED光源会聚成平行光的若干如权利要求1所述的第一透镜组，其中一第一透镜组的光轴为主光轴；此外该系统还包括将其余第一透镜组的平行光分别反射至主光轴上的若干二向色镜和设置在主光轴上用于会聚所述若干第一透镜组的平行光的如权利要求1所述的第二透镜组；

所述若干基色LED光源为三基色LED光源，所述若干二向色镜为两二向色镜。

所述三基色LED光源各自对应不同的第一透镜组，共用第二透镜组。

所述第一透镜组内的三片透镜曲率半径不同、厚度不同、镜片之间距离不同或者镜片材料不同。

与现有技术相比，本发明第一技术方案的有益效果是：本技术方案通过具有正折射光焦度的第一透镜组将发散的LED光源会聚成近平行光，然后再利用具有正折射光焦度的第二透镜组将该近平行光进一步会聚成光斑，以供照明。与现有的照明光路装置相比，本技术方案的照明光路装置能量利用率达70％、结构简单、易于安装和调试。

与现有技术相比，本发明第二技术方案的有益效果是：采用上述技术方案，使得所述LED光机照明系统的能量利用率达70％、结构简单、易于安装和调试、三种颜色光线的亮度匹配性好等优点。

附图说明

图1是本发明实施方式一的原理示意图；

图2是本发明实施方式二的原理示意图；

图3是本发明实施方式二的第一透镜组和第二透镜组的结构示意图；

图4是本发明实施方式二的光线会聚效果的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施方式一

本实施方式是本发明第一技术方案的具体实施方式。

本实施方式的LED照明光路装置，包括：LED光源(图未示)，以及与LED光源依次光路连接的且具有正折射光焦度的第一透镜组80和具有正折射光焦度的第二透镜组90。

如图1所示，其中，所述第一透镜组包括，从LED光源起：具有正折射光焦度的第一透镜L1、具有正折射光焦度的第二透镜L2、具有正折射光焦度的第三透镜L3。所述第二透镜组包括：具有正折射光焦度的第四透镜L4、具有负折射光焦度的第五透镜L5、具有正折射光焦度的第六透镜L6。

其中，第一透镜L1为弯月透镜，有一个曲率半径为r1的凹的第一表面和一个曲率半径为r2的凸的像方表面。第二透镜L2为双凸透镜，有个曲率半径为r3的凸的第一表面和曲率半径为r4的凸的像方表面。第三透镜L3为双凸透镜，有个曲率半径为r5的凸的第一表面和曲率半径为r6的凸的像方表面。第四透镜L4为弯月透镜，有个曲率半径为r7的凸的第一表面和曲率半径为r8的凹的像方表面。第五透镜L5为弯月透镜，有个曲率半径为r9的凸的第一表面和曲率半径为r10的凹的像方表面。第六透镜L6为双凸透镜，有个曲率半径为r11的凸的第一表面和曲率半径为r12的凸的像方表面。

其中，第一透镜L1的厚度为d1，第一透镜L1像方表面与第二透镜L2第一表面之间的距离为d2，第二透镜L2的厚度为d3，第二透镜L2像方表面与第三透镜L3第一表面之间的距离为d4，第三透镜L3的厚度为d5，第三透镜L3像方表面与第四透镜L4第一表面之间的距离为d6，第四透镜L4的厚度为d7，第四透镜L4像方表面与第五透镜L5第一表面之间的距离为d8，第五透镜L5的厚度为d9，第五透镜L5像方表面与第六透镜L6第一表面之间的距离为d10，第六透镜L6的厚度为d11。

此外，为校正系统球差，所述第一透镜组80和第二透镜组90都含有一片非球面透镜。具体是第二透镜L2的第二表面和第六透镜L6的第一表面为非球面。

实施方式二

本实施方式是本发明第二技术方案的具体实施方式。

如图2所示，本实施方式的LED光机照明系统包括：绿色LED1、蓝色LED2、红色LED3等三基色LED，以及分别与该三基色LED光路连接的三组第一透镜组80’。各基色LED经对应的第一透镜组80’分别会聚成近平行光。其中如图2所示，与绿色LED光路连接的第一透镜组80’的光路轴线设置为主光轴，主光轴上还设置有第二透镜组90’。

此外，该系统还包括将其余第一透镜组80’的基色平行光分别反射至主光轴上的第1二向色镜4、第2二向色镜5，该第1二向色镜4、第2二向色镜5中心位于主光轴上。第1二向色镜4为蓝绿二向色镜，其对于蓝色光反射，对于绿光和红光透射，用于将蓝色LED经第一透镜组80’会聚而成的蓝色平行光反射至主光轴上。第2二向色镜5为红绿二向色镜，其对于红光反射，对于绿光和蓝光透射，用于将红色LED经第一透镜组80’会聚而成的红色平行光反射至主光轴上。

如图3所示，第一透镜组80’包括具有正光焦度的第一透镜L1’、具有正光焦度的第二透镜L2’和具有正光焦度的第三透镜L3’。第二透镜组90’包括具有正光焦度的第四透镜L4’、具有负光焦度的第五透镜L5’、具有正光焦度的第六透镜L6’。

为了校正系统球差，第二透镜L2’的像方表面和第六透镜L6’的第一表面为非球面。为了校正系统色差，系统共采用了三种材料：BK7、PMMA和SF1。第一透镜组80’和第二透镜组90’的六片透镜采用的材料依次为：BK7、PMMA、BK7、BK7、SF1、PMMA。

如图2和图4所示，绿色LED1与其对应的第一透镜组80’位于主光轴上，由绿色LED1发出的光线先经由第一透镜组80’会聚成近平行光，然后再经由第二透镜组90’进一步被会聚成一个小的光斑。蓝色LED2经第一透镜组80’会聚成的近平行光，然后经过第1二向色镜4的反射至主光轴并经过第二透镜组90’会聚成蓝色光斑。红色LED3经第一透镜组80’会聚成的近平行光，然后经过第2二向色镜5反射反射至主光轴并经过第二透镜组90’会聚成红色光斑。

本发明的三个LED光源发出的光线，经过一系列光路器件后能够较好的会聚在接收面上，红、绿、蓝三个光斑较好的重合在一起，满足后续光学系统要求的光线能量利用率达到了70％，可用于高亮度LED投影机。

整个系统结构简单，易于加工，并且第一透镜L1’和各基色LED之间留有一定的安装距离，易于安装和调试。三基色LED各自对应不同的第一透镜组，使三种颜色光线的亮度匹配性更好。

应该指出，上述实施例仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种LED照明光路装置，包括LED光源，其特征在于：该照明光路装置还包括与所述LED光源依次光路连接的具有正折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组包括，从LED光源起：具有正折射光焦度的第一透镜、具有正折射光焦度的第二透镜、具有正折射光焦度的第三透镜；所述第二透镜组包括：具有正折射光焦度的第四透镜、具有负折射光焦度的第五透镜、具有正折射光焦度的第六透镜。

2.根据权利要求1所述的一种LED照明光路装置，其特征在于：

所述第一透镜为弯月透镜；

所述第二透镜为双凸透镜；

所述第三透镜为双凸透镜；

所述第四透镜为弯月透镜；

所述第五透镜为弯月透镜；

所述第六透镜为双凸透镜。

3.根据权利要求1所述的一种LED照明光路装置，其特征在于：

所述第一透镜具有凹的第一表面；

所述第二透镜具有凸的第一表面；

所述第三透镜具有凸的第一表面；

所述第四透镜具有凸的第一表面；

所述第五透镜具有凸的第一表面；

所述第六透镜具有凸的第一表面。

4.根据权利要求1所述的一种LED照明光路装置，其特征在于：所述第一透镜组和第二透镜组都含有一片非球面透镜。

5.根据权利要求3所述的一种LED照明光路装置，其特征在于：第二透镜的第二表面和第六透镜的第一表面为非球面。

6.一种LED光机照明系统，其特征在于包括：

若干基色LED光源，以及分别将该若干基色LED光源会聚成平行光的若干如权利要求1所述的第一透镜组，其中一第一透镜组的光轴为主光轴；此外该系统还包括将其余第一透镜组的平行光分别反射至主光轴上的若干二向色镜和设置在主光轴上用于会聚所述若干第一透镜组的平行光的如权利要求1所述的第二透镜组。

7.根据权利要求6所述的LED光机照明系统，其特征在于：所述若干基色LED光源为三基色LED光源，所述若干二向色镜为两二向色镜。

8.根据权利要求7所述的LED光机照明系统，其特征在于：所述三基色LED光源各自对应不同的第一透镜组，共用第二透镜组。

9.根据权利要求8所述的LED光机照明系统，其特征在于：所述第一透镜组内的三片透镜曲率半径不同、厚度不同、镜片之间距离不同或者镜片材料不同。