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CN107085348A - 一种便携式投影机及其准直系统 - Google Patents

一种便携式投影机及其准直系统 Download PDF

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CN107085348A
CN107085348A CN201710501632.XA CN201710501632A CN107085348A CN 107085348 A CN107085348 A CN 107085348A CN 201710501632 A CN201710501632 A CN 201710501632A CN 107085348 A CN107085348 A CN 107085348A
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CN
China
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collimation
colimated light
length
led
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贺银波
蒋诚成
陆巍
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Shenzhen Dianjingchuangshi Technology Co Ltd
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Shenzhen Dianjingchuangshi Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种准直系统，包括用于使LED的光束准直的第一准直透镜组和用于对所述第一准直透镜组导出的平行光束进行汇聚的中继镜片，有且仅有一个所述中继镜片为柱面透镜，且所述柱面透镜对应的成像的长宽比与显示芯片对应的成像的长宽比相同。上述准直系统，通过将柱面透镜对应的成像的长宽比设置成与显示芯片对应的成像的长宽比相同，使得当1比1的LED发光面经过准直系统时，LED的像面完全覆盖显示芯片时，如图2所示，能够使得LED的像面的大部分面积覆盖在显示芯片上，阴影部分的面积变小，光能量的利用得到提升。此外本发明还公开了一种便携式投影机。

Description

一种便携式投影机及其准直系统
技术领域
本发明涉及投影机技术领域，尤其涉及一种便携式投影机及其准直系统。
背景技术
随着投影设备在生活中扮演的角色越来越多，应用到的领域也会越来越多。更多的设备需要嵌入微型投影设备，这对投影光机的要求也越来越高，尺寸更小，结构更加紧凑，成像效果更好，成本更加低。
市面上现有的便携式投影光机，在照明光路上为追求体积小的特点，会采用比较小的显示芯片，而大多采用LED作为光机的光源。在照明光路中，LED发出的光束经准直系统后成像到显示芯片表面，达到照明的目的。如图1所示，LED的发光面的长宽比一般为1:1，而显示芯片2的长宽比大多为16：9，当LED的光束通过准直系统准直后，再成像到显示芯片2上时，为保证投影，LED的像面1必须完全覆盖显示芯片，而现有的准直系统均采用球面透镜进行光路传输，因此LED的像面1的长宽比仍为1:1，进而当LED的像面完全覆盖显示芯片时，阴影部分3的光能量无法利用而直接损失，导致便携式投影光机的亮度提升受到限制。
综上所述，如何解决便携式投影光机的亮度提升受到限制的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式投影机及其准直系统，以提升便携式投影光机的亮度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种准直系统，包括用于使LED的光束准直的第一准直透镜组和用于对所述第一准直透镜组导出的平行光束进行汇聚的中继镜片，有且仅有一个所述中继镜片为柱面透镜，且所述柱面透镜对应的成像的长宽比与显示芯片对应的成像的长宽比相同。
优选地，所述柱面透镜的光束进入面为柱面，所述柱面透镜的光束导出面为非球面。
优选地，所述非球面为塑胶非球面。
优选地，所述第一准直透镜组包括第一子准直透镜组和与所述第一子准直透镜组垂直设置的第二子准直透镜组，所述第一子准直透镜组用于将其对应的LED的光束准直后经第一平面镜折射导入所述中继镜片，所述第二子准直透镜组用于将其对应的LED的光束准直后经所述第一平面镜反射导入所述中继镜片。
优选地，所述LED的发光面的长宽比为1:1，所述柱面透镜对应的像面的长宽比为16:9。
优选地，所述准直系统还包括在靠近复眼设置的第二准直透镜组，所述第二准直透镜组用于将其对应的LED的光束准直后经第二平面镜反射直接导入所述复眼。
优选地，所述显示芯片为DMD显示芯片。
相比于背景技术介绍内容，上述准直系统，包括用于使LED的光束准直的第一准直透镜组和用于对第一准直透镜组导出的平行光束进行汇聚的中继镜片，有且仅有一个中继镜片为柱面透镜，且柱面透镜对应的成像的长宽比与显示芯片对应的成像的长宽比相同。通过将柱面透镜对应的成像的长宽比设置成与显示芯片对应的成像的长宽比相同，使得当1比1的LED发光面经过准直系统后，LED的像面完全覆盖显示芯片时，如图2所示，能够使得LED的像面的大部分面积覆盖在显示芯片上，阴影部分的面积变小，光能量的利用得到提升。
此外，本发明还提供了一种便携式投影机，包括准直系统，其中，该准直系统为上述任一方案所描述的准直系统。由于上述准直系统具有上述技术效果，具有上述准直系统的便携式投影机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
图1为传统的便携式投影机的准直系统成像示意图；
图2为本发明实施例提供的便携式投影机的准直系统成像示意图；
图3为本发明实施例提供的便携式投影机的准直系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的中继镜片沿Y方向传导的光束的截面示意图；
图5为本发明实施例提供的中继镜片沿X方向传导的光束的截面示意图。
上图1-5中，
LED的像面1、显示芯片2、阴影部分3、中继镜片4、第二准直透镜组5、LED6、第一子准直透镜组7、第二子准直透镜组8、第一平面镜9、第二平面镜10、复眼11、场镜12、成像镜头13。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种便携式投影机及其准直系统，以提升便携式投影光机的亮度。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图2-3所示，本发明实施例提供的一种准直系统，包括用于使LED6的光束准直的第一准直透镜组和用于对第一准直透镜组导出的平行光束进行汇聚的中继镜片4，有且仅有一个中继镜片4为柱面透镜，且柱面透镜对应的成像的长宽比与显示芯片2对应的成像的长宽比相同。这里需要说明的是，中继镜片可以是一个也可以是多个：当中继镜片为一个时，该中继镜片为柱面透镜；当中继镜片为多个时，中继镜片中有且只有一个为柱面透镜。此外需要说明的是，上述显示芯片可以是DMD显示芯片，也可是本领域技术人员常用的其他种类的显示芯片，比如液晶显示芯片、硅基液晶显示芯片等。
相比于背景技术介绍内容，上述准直系统，通过将中继镜片设计成柱面透镜，且柱面透镜对应的成像的长宽比设置成与显示芯片2对应的成像的长宽比相同，使得当1比1的LED发光面经过准直系统时，LED的像面1完全覆盖显示芯片2时，如图2所示，能够使得LED的像面的大部分面积覆盖在显示芯片上，阴影部分3的面积变小，光能量的利用得到提升。
在一些更具体的实施方案中，上述柱面透镜的光束进入面为柱面，柱面透镜的光束导出面为非球面。通过上述布置的方式，使得经柱面透镜的成像更加规则。当然可以理解的是也可以是本领域技术人员常用的其他能够改变成像比例的透镜，比如采用平凸柱面透镜。并且上述非球面可以是塑胶非球面，也可以是本领域技术人员常用的其他材质制作的非球面，比如玻璃非球面等。
在一些更具体的实施方案中，上述第一准直透镜组包括第一子准直透镜组7和与第一子准直透镜组7垂直设置的第二子准直透镜组8，第一子准直透镜组7用于将其对应的LED6的光束准直后经第一平面镜9折射导入中继镜片4，第二子准直透镜组8用于将其对应的LED6的光束准直后经第一平面镜9反射导入中继镜片4。当然可以理解的是，上述第一准直透镜组布置成上述结构仅仅是本发明实施例的优选举例，还可以是第一准直透镜组仅包括第一子准直透镜组，只不过存在光能损失，所以本发明优选采用第一子准直透镜组和第二子准直透镜组合的方式，当然还可以包括有第三子准直透镜组，该第三子准直透镜组也是用于将其对应的LED的光束准直后经第一平面镜折射进入中继镜片，布置位置可以是第三子准直透镜组与第二子准直透镜组关于第一子准直透镜组对称设置。
更具体的实施方案中，由于常规的LED的发光面的长宽比采用的大多为1:1，而显示芯片目前大都采用长宽比为16比9，因此优选将上述柱面透镜对应的像面的长宽比为16:9。当然可以理解的是，上述将柱面透镜对应的像面的长宽比为16:9仅仅是本发明实施例的优选地举例，还可以根据具体的显示芯片的比例情况，选择对应的柱面镜的成像的长宽比例。
此外，准直系统还包括在靠近复眼11设置的第二准直透镜组5，第二准直透镜组5用于将其对应的LED6的光束准直后经第二平面镜10反射直接导入复眼11。通过设置第二准直透镜组，使得准直系统整体的照明效果更好。从复眼11导出的光束经过场镜12，最终导入成像镜头13。
此外，本发明还提供了一种便携式投影机，包括准直系统，其中，该准直系统为上述任一方案所描述的准直系统。由于上述准直系统具有上述技术效果，具有上述准直系统的便携式投影机也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明提供的技术方案，下面结合柱面透镜对平行光柱的传导原理进行简单的举例说明：
如图4-5所示，以柱面透镜的柱面所在的中心线为Y轴建立直角坐标系，经第一准直透镜组准直得到的平行光束进入中继镜片时，经中继镜片汇聚后，形成的光斑的Y方向的长度为A(如图4所示)；形成的光斑的X方向的长度为B，由于光束经过中继镜片的柱面时，对光束的X方向有汇聚作用，因此能够使得A＞B，进而通过将中继镜片设置成柱面透镜，通过调节中继镜片的光束导入面(柱面)与光束导出面的位置关系能够的到对应长宽比的照明光束。
以上对本发明所提供的便携式投影机及其准直系统进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种准直系统，包括用于使LED(6)的光束准直的第一准直透镜组和用于对所述第一准直透镜组导出的平行光束进行汇聚的中继镜片(4)，其特征在于，有且仅有一个所述中继镜片(4)为柱面透镜，且所述柱面透镜对应的成像的长宽比与显示芯片(2)对应的成像的长宽比相同。
2.如权利要求1所述的准直系统，其特征在于，所述柱面透镜的光束进入面为柱面，所述柱面透镜的光束导出面为非球面。
3.如权利要求2所述的准直系统，其特征在于，所述非球面为塑胶非球面。
4.如权利要求1所述的准直系统，其特征在于，所述第一准直透镜组包括第一子准直透镜组(7)和与所述第一子准直透镜组(7)垂直设置的第二子准直透镜组(8)，所述第一子准直透镜组(7)用于将其对应的LED(6)的光束准直后经第一平面镜(9)折射导入所述中继镜片(4)，所述第二子准直透镜组(8)用于将其对应的LED(6)的光束准直后经所述第一平面镜(9)反射导入所述中继镜片(4)。
5.如权利要求1所述的准直系统，其特征在于，所述LED(6)的发光面的长宽比为1:1，所述柱面透镜对应的像面的长宽比为16:9。
6.如权利要求1所述的准直系统，其特征在于，所述准直系统还包括在靠近复眼(11)设置的第二准直透镜组(5)，所述第二准直透镜组(5)用于将其对应的LED(6)的光束准直后经第二平面镜(10)反射直接导入所述复眼(11)。
7.如权利要求1所述的准直系统，其特征在于，所述显示芯片为DMD显示芯片。
8.一种便携式投影机，包括准直系统，其特征在于，所述准直系统为如权利要求1-7任一项所述的准直系统。
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