[实用新型]前投影非远心光学引擎

说明书

技术领域

本实用新型涉及图像信息技术领域的视频投影显示系统，具体涉及一种适应于数字投影机上使用的前投影非远心光学引擎。

背景技术

随着影像信息技术、数字技术、网络技术的发展提升和市场的变化，数字影像产品技术步入一个转型升级的新阶段，为促进影像产业持续快速发展，普及视频影像产品市场，生产低成本、高成像质量的视频影像产品(如投影机、家庭影院等)成了影像产业发展的方向和趋势。作为视频影像产品投影机的核心部件一光学引擎，成为生产低成本、高成像质量视频影像产品的关键因素。目前市场上的一种非远心光学引擎，如图1所示，其光路系统由光源、滤镜、色轮、匀光棒、中继透镜一、中继透镜二、反光镜一、反光镜二、中继透镜三、芯片和投影物镜组成。该系统不仅透镜和反光镜数量多，反光镜为曲面反光镜制造成本高，质量不易控制，而且空间位置复杂，装配调试困难，受其结构影响，投影物镜后组外径只能做得很小，影响了成像质量，不能适合大批量生产的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低成本、高成像质量、适合于大批量生产的前投影非远心光学引擎。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：该前投影非远心光学引擎具有主体，在主体内设有光源、滤镜、色轮、照明系统组件和投影物镜，其特征在于：所述照明系统组件按光路的走向依次由空心匀光棒、前单正透镜、反光镜、后单正透镜、DMD芯片构成，所述反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的长方向上的夹角为67°～75°，反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的宽方向上的夹角为60°～67°。

所述反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的长方向上的夹角为70°，反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的宽方向上的夹角为64°。

所述反光镜为平面反光镜。

所述前单正透镜和后单正透镜采用玻璃非球面，其中前单正透镜一的半径R1＝14.33mm、R2＝-11.95mm，后单正透镜的半径R1＝26.67mm、R2＝-38.74mm。

所述投影物镜为定焦投影物镜或变焦投影物镜。

采用上述技术方案的有益效果是：该前投影非远心光学引擎的照明系统组件由一个空心匀光棒、两片单正透镜和一个反光镜组成，反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的长方向上的夹角为67°～75°，反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的宽方向上的夹角为60°～67°，采用这种非远心光路设计，投影范围为0.5m—10m，分辨率为DMD芯片固有分辨率，使照明系统的出瞳距离等于投影机物镜的入瞳距离，光能利用率高，像质优良，其结构简洁、紧凑，重量轻，成本低。投影物镜采用常用环保光学玻璃，工艺性好，成本低，装配调试方便。反光镜为平面反光镜，制作成本低。与现有技术相比，该前投影非远心光学引擎能够解决低成本、高成像质量的技术要求，从而使数字投影机的核心部件一光学引擎具有光能利用率高，像质优良，结构简洁、紧凑，重量轻，成本低，符合环保要求等优点，适合大批量生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。

图1为现有非远心光学引擎的光学系统图。

图2是本实用新型前投影非远心光学引擎的结构示意图。

图3是前投影非远心光学引擎的光学系统图。

图4是图3的俯视图。

具体实施方式

如图2、3、4所示的前投影非远心光学引擎，具有主体10，在主体10内设有光源1、UV/IR镜2、色轮3、照明系统组件和投影物镜6，照明系统组件按光路的走向依次由空心匀光棒4、前单正透镜5、反光镜7、后单正透镜8、DMD芯片9构成，其中反光镜7的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的长方向上的夹角为67°～75°，反光镜的入射光线与反光镜的反射光线在DMD芯片的宽方向上的夹角为60°～67°。反光镜7为平面反光镜，投影物镜6为定焦投影物镜或者变焦投影物镜，可以根据使用要求选择，前单正透镜5和后单正透镜8采用玻璃非球面。

本实用新型前投影非远心光学引擎所要达到的性能参数是：DMD芯片尺寸0.55”(H/V＝4:3)、兼容0.62”(H/V＝16：9)，投影范围0.9m—10m，光能利用率≥23％，照度均匀性≥80％，出瞳距离为43mm的非远心光路。

为满足上述性能参数的要求，对前投影非远心光学引擎中照明系统组件的结构参数作进一步的描述。按光路的走向依次为：空心匀光棒4尺寸为30mm×7.9mm×6.4mm；前单正透镜5的半径R₁＝14.33mm、R₂＝-11.95mm、厚度d＝10.92mm、材料nd＝1.52308、Vd＝58.57、空气间隔d＝43.5mm；反光镜7的尺寸为32mm×28mm×3mm、材料nd＝1.5168、Vd＝64.17、空气间隔d＝20mm；后单正透镜8的半径R₁＝26.67mm、R₂＝-38.74mm、厚度d＝13.05mm、材料nd＝1.52308、Vd＝58.57、空气间隔d＝26.3mm；DMD芯片5DLP0.55”(H/V＝4:3)、兼容0.62”(H/V＝16：9)。空心匀光棒4和前单正透镜5在同一水平面上与后单正透镜8构成离轴光学系统，经过空心匀光棒4和前单正透镜5中心入射到反光镜7上的主光线与反射光线在DMD芯片5长方向的夹角为70°，反光镜7上的入射光线与反射光线在DMD芯片5宽方向的夹角为64°，通过这种方法，使出射到DMD芯片像面上的光线与垂直于像面方向呈24°，与像面上微反射镜对角线成45°，从而使出射到DMD芯片像面上的光线经过微反射镜绕对角线铰链的±12°的旋转，把光线反射到投影镜头，经过投影镜头投射到屏幕成像。