内置式微型投影光学引擎制造技术

本实用新型专利技术公开了一种内置式微型投影光学引擎，包括：水平依次设置的光源、准直镜、聚光镜、复眼镜和反光镜，依次设于反光镜上方的场镜、全反射棱镜和数字微镜器件，全反射棱镜的出射面外侧设有投影镜头；光源发出的光经准直镜、聚光镜后，以接近平行的光通过复眼镜，经过反光镜反射后，并由场镜会聚光束，经全反射棱镜投射在数字微镜器件上，再由数字微镜显示芯片将带有图像信号的光折返入全反射棱镜、通过投影镜头投射出来。本实用新型专利技术基于最新的0.2英寸的数字微镜器件作为显示芯片，此显示芯片的开关转角增加后，其收光能力相比以前提升30%，采用小面积高密度的集成封装的发光二级管光源，以提升光学效率，降低功耗。

【技术实现步骤摘要】
内置式微型投影光学引擎
本技术涉及投影光学引擎，尤其是涉及内置式微型投影光学引擎。
技术介绍
我们知道手机及平板电脑是近些年来个人消费类最热门的产品，与手机及平板电脑配套及相关服务类的产品也随之风起云涌，技术及功能的更新飞快，市场营销手法门类众多，成为商家争想围猎的领域。 将手机以及平板电脑内置投影功能，从而虚拟放大显示屏幕，一直以来都是商家期待发展的一项技术，行业资源也一直在做这方面的尝试，尽管配置投影功能后的手机及平板电脑，给用户带来了为之一新的体验，但由于内置的投影光学引擎的在功耗相对高、体积相对大以及价格相对高等三方面因素的制约，手机以及平板电脑配置投影功能的应用也仅仅停留在少数品牌公司，在高端机种上做的尝试性应用，离大众普及型应用产品尚存一定的距离。 基于以上分析，将内置的投影光学引擎微型化且功耗降低是未来技术发展方向。 因此，如何设计一种结构紧凑、光学效率高的内置式微型投影光学引擎是业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提出一种结构紧凑、光学效率高的内置式微型投影光学引擎。 本技术采用的技术方案是，设计一种内置式微型投影光学引擎，包括:水平依次设置的光源、准直镜、聚光镜、复眼镜和反光镜，依次设于反光镜上方的场镜、全反射棱镜和数字微镜器件，所述全反射棱镜的出射面外侧设有投影镜头；光源发出的光经准直镜、聚光镜后，以接近平行的光通过复眼镜，经过反光镜反射后，并由场镜会聚光束，经全反射棱镜投射在数字微镜器件上，再由数字微镜显示芯片将带有图像信号的光折返入全反射棱镜、通过投影镜头投射出来；光源、准直镜、聚光镜及复眼镜形成的光轴与投影镜头的光轴平行。 关于照明元件分布的方位，第一种方位是，所述光源与投影镜头设置在全反射棱镜的相对侧。 第二种方位是，所述光源与投影镜头设置在全反射棱镜的同一侧。 所述投影镜头由依次水平设置的第一双凸透镜、第一弯月透镜、第一双凹透镜、第二双凸透镜、第三双凸透镜以及设于第一弯月透镜和第一双凹透镜之间的光栏构成，所述第三双凸透镜靠近全反射棱镜；所述第一双凸透镜、第一弯月透镜及第三双凸透镜均采用塑胶材料制作，所述第一双凹透镜、第二双凸透镜均采用玻璃材料制作；第一双凹透镜与第二双凸透镜构成双胶合透镜组。 关于全反射棱镜的结构，第一种结构是，全反射棱镜可为单个直角棱镜，所述全反射棱镜斜面的法线与场镜的中心轴夹角为22.5°。 第二种结构是，全反射棱镜也可由直角棱镜和楔角棱镜粘合而成，直角棱镜的斜面和楔角棱镜的斜面为粘接面，所述直角棱镜的斜面与楔角棱镜的斜面之间留有空气间隙。 关于光源的结构，第一种结构是，光源包括:红光二极管，依次设于红光二极管下方的红光准直镜、反绿色分色片、反黄色分色片，上下并排设于反绿色分色片、反黄色分色片同一侧的绿光二极管和蓝光二极管，设于所述反黄色分色片另一侧的聚光透镜，设于绿光二极管与反绿色分色片之间的绿光准直镜，设于蓝光二极管与反黄色分色片之间的蓝光准直镜；所述红光二极管和绿光二极管的光轴垂直，绿光二极管和蓝光二极管的光轴平行。 第二种结构是，光源包括:水平依次设置的绿光二极管、绿光准直镜、楔形分色片以及聚光透镜，设于楔形分色片上方的红蓝光准直镜，并排设于红蓝光准直镜上方的红光二极管和蓝光二极管；所述楔形分色片的薄边端设于红蓝光准直镜与绿光准直镜之间、厚边端靠近聚光透镜，楔形分色片与水平面呈45°斜角设置。 所述复眼镜的两面均匀排列布满单元球面，所述单元球面面型为球面、口径为长方形，长宽比值为1.5，复眼镜厚度与复眼镜长边通光口径的比值为1.57。 所述数字微镜器件采用0.2英寸、像素大小为0.0054毫米的数字微镜显示芯片。 本技术基于最新的0.2英寸的数字微镜器件作为显示芯片，此显示芯片的开关转角增加，其收光能力相比以前提升30%，采用小面积高密度的集成封装的发光二级管光源，以提升光学效率，降低功耗。 与现有技术相比，本技术具有以下优点: 1、光学设计空间紧密，光学元件薄小，结构小巧紧凑，通过设计较大通光孔径的照明系统和投影镜头，实现光学效率的最优化。 2、采用塑胶光学非球面透镜和玻璃光学透镜组合，提升设计指标，同时优化组装工艺，便于大量生产。 【附图说明】 下面结合实施例和附图对本技术进行详细说明，其中: 图1是光源与投影镜头设于全反射棱镜的同一侧； 图2是光源与投影镜头设于全反射棱镜的相对侧； 图3是投影镜头的透镜组合剖视图； 图4是全反射棱镜为带空气间隙的棱镜组合件图； 图5是光源为红、绿、蓝光二极管三路光合并的光路走向图； 图6是光源为绿光二极管和集合封装的红、蓝光二极管两路光路合并的光路走向图； 图7是复眼镜的外观示意图； 图8是实施例中投影镜头模拟计算得出调制传递函数的曲线图。 【具体实施方式】 如图1、2所示，本技术提出的内置式微型投影光学引擎，包括:水平依次设置的光源9、准直镜8、聚光镜7、复眼镜6和反光镜5,依次设于反光镜上方的场镜4、全反射棱镜3和数字微镜器件2 ;全反射棱镜为反射式全反射棱镜，全反射棱镜3的一垂直面水平设置且其斜面朝向反光镜5，场镜4倾斜设置且倾斜角度与全反射棱镜3的斜面配合，反光镜5底端靠近复眼镜6、顶端朝向全反射棱镜3的斜面倾斜设置，数字微镜器件2位于全反射棱镜3水平设置的垂直面上方，全反射棱镜3的另一垂直面外侧设有投影镜头1。光源9、准直镜8、聚光镜7及复眼镜6形成的光轴与投影镜头1的光轴平行。 关于照明元件分布的方位，如图1所示，第一种方位是，光源9与投影镜头1设置在全反射棱镜3的相对侧。光源9发出的光、经过准直镜8和聚光镜7后，以接近平行的光通过复眼镜6，经过反光镜5反射后，并由场镜4会聚，折射进全反射棱镜3，并以一定的角度投射在数字微镜器件2上，经过数字微镜器件2上处于亮状态的微镜反射后，垂直入射到全反射棱镜3的直角面，并经过全反射棱镜3的斜面全反射后，出射到投影镜头1，被放大投射出来。 如图2所示，第二种方位是，光源9与投影镜头1设置在全反射棱镜3的同一侧。其光线投射过程与第一种方位相同。 如图3所示，投影镜头1由依次水平设置的第一双凸透镜la、第一弯月透镜lb、第一双凹透镜lc、第二双凸透镜Id、第三双凸透镜le以及设于第一弯月透镜lb和第一双凹透镜lc之间的光栏If构成,第三双凸透镜le靠近全反射棱镜3 ;第一双凸透镜la、第一弯月透镜lb及第三双凸透镜le均采用塑胶材料制作，第一双凹透镜lc、第二双凸透镜Id均采用玻璃材料制作，第一双凹透镜lc与第二双凸透镜Id构成双胶合透镜组。 其中，第一双凸透镜la的光焦度为0.033，阿贝数为29.9，两凸面均为非球面。第一弯月透镜lb的光焦度为-0.039，阿贝数为29.9，两凸面均为非球面。第一双凹透镜lc的光焦度为-0.27，阿贝数为25.7，两面均为球面。第二双凸透镜Id的光焦度为0.16，阿贝数为53.8,两面均为球面。第三双凸透镜le的光焦度为0.16,阿贝数为56.1,两凸面均为非球面。 关于全反射棱镜的结构，第一种结构是，全反射棱镜3可为单个直角棱镜，全反射棱镜3斜面的法线本文档来自技高网...

【技术保护点】
内置式微型投影光学引擎，其特征在于包括：水平依次设置的光源、准直镜、聚光镜、复眼镜和反光镜，依次设于反光镜上方的场镜、全反射棱镜和数字微镜器件，所述全反射棱镜的出射面外侧设有投影镜头；光源发出的光经准直镜、聚光镜会聚后，通过复眼镜将光束整形，再经过反光镜反射后，由场镜会聚光束，经全反射棱镜投射在数字微镜器件上，再由数字微镜显示芯片将带有图像信号的光折返入全反射棱镜、通过投影镜头投射出来；光源、准直镜、聚光镜及复眼镜形成的光轴与投影镜头的光轴平行。

【技术特征摘要】
1.内置式微型投影光学引擎，其特征在于包括:水平依次设置的光源、准直镜、聚光镜、复眼镜和反光镜，依次设于反光镜上方的场镜、全反射棱镜和数字微镜器件，所述全反射棱镜的出射面外侧设有投影镜头； 光源发出的光经准直镜、聚光镜会聚后，通过复眼镜将光束整形，再经过反光镜反射后，由场镜会聚光束，经全反射棱镜投射在数字微镜器件上，再由数字微镜显示芯片将带有图像信号的光折返入全反射棱镜、通过投影镜头投射出来； 光源、准直镜、聚光镜及复眼镜形成的光轴与投影镜头的光轴平行。2.如权利要求1所述的内置式微型投影光学引擎，其特征在于，所述光源与投影镜头设置在全反射棱镜的相对侧。3.如权利要求1所述的内置式微型投影光学引擎，其特征在于，所述光源与投影镜头设置在全反射棱镜的同一侧。4.如权利要求1所述的内置式微型投影光学引擎，其特征在于，所述投影镜头由依次水平设置的第一双凸透镜、第一弯月透镜、第一双凹透镜、第二双凸透镜、第三双凸透镜以及设于第一弯月透镜和第一双凹透镜之间的光栏构成，所述第三双凸透镜靠近全反射棱镜; 所述第一双凸透镜、第一弯月透镜及第三双凸透镜均采用塑胶材料制作，所述第一双凹透镜、第二双凸透镜均采用玻璃材料制作； 第一双凹透镜与第二双凸透镜构成双胶合透镜组。5.如权利要求1所述的内置式微型投影光学引擎，其特征在于，所述全反射棱镜为单个直角棱镜，所述全反射棱镜斜面的法线与场镜的中心轴夹角为22.5°。6.如权利要求1所述的内置式微型投影光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建平，
申请(专利权)人：张建平，
类型：新型
国别省市：广东;44