本實用新型公開了一種用于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組，能夠?qū)⒐庠窗l(fā)出的白光分成RGB三色光分別投射到對應(yīng)的紅綠藍(lán)DMD上，再將DMD反射的光束合成彩色圖像，通過投影鏡頭投射到大屏幕上。

背景技術(shù)：

數(shù)字化光處理技術(shù)(Digital Lighting Processing,DLP)是美國TI公司研究開發(fā)的，1995年底，第一批具有VGA分辨率的單芯片DLP投影機進入銷售，1997年開始全面進入消費市場。DMD(Digital Micro mirror Device，數(shù)字微鏡器件)由微鏡陣列組成，每個微鏡就是一個顯示像素?？赏ㄟ^用視頻信號來控制這些微反射面，以達(dá)到讓光線進入投影鏡頭光路并聚焦到投影屏上形成一個象素，或偏離投影透鏡光路，關(guān)閉像素的目的。DMD具有分辨率高，信號無需數(shù)模轉(zhuǎn)換等優(yōu)點，發(fā)展勢頭迅猛。

DLP投影顯示技術(shù)是當(dāng)今投影顯示領(lǐng)域的主流技術(shù)，主要分為單DLP投影顯示技術(shù)和3DLP投影顯示技術(shù)。單DLP投影機主要包括光源、色輪、中繼系統(tǒng)、DMD和投影鏡頭等部分，通過色輪能分光；3DLP投影機主要包括光源、分色合色棱鏡、中繼系統(tǒng)、3片DMD和投影鏡頭，通過分色合色棱鏡來分光。

3DLP投影顯示技術(shù)，既具有3LCD技術(shù)在分色方面的優(yōu)勢，又具備DLP芯片對光更高利用率方面的優(yōu)勢，是兩種技術(shù)的結(jié)合體。白光通過分色棱鏡分成紅綠藍(lán)三色，每個DMD芯片負(fù)責(zé)其中一種顏色，DMD上的微鏡陣列反射的彩色光經(jīng)過合光棱鏡合光，穿過投影鏡頭投射出彩色圖像。3DLP投影顯示技術(shù)具有高色彩還原度、高對比度等優(yōu)勢，還可以實現(xiàn)其他投影顯示技術(shù)無法達(dá)到的亮度水平。目前亮度最高的投影機可以達(dá)到30000流明以上，全部采用的是3DLP投影顯示技術(shù)。

但是現(xiàn)有技術(shù)中分色合色棱鏡組體積較大，增加了投影鏡頭的設(shè)計難度，也不能滿足減重的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中分色合色棱鏡組體積較大的缺陷，提供一種體積較小，可滿足減重要求的分色合色棱鏡組。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

本實用新型提供了一種基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組，將白光分成R、G、B三色光分別投影到對應(yīng)的紅綠藍(lán)數(shù)字微鏡器件上，該分色合色棱鏡組包括TIR棱鏡組和Phillips棱鏡組，TIR棱鏡組置于Phillips棱鏡組上方；

TIR棱鏡組上表面和Phillips棱鏡組下表面間的間距小于125mm。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，Phillips棱鏡組下表面的長度小于80mm，寬度小于28mm。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，TIR棱鏡組包括組合在一起的TIR棱鏡一和TIR棱鏡二；Phillips棱鏡組包括組合在一起的Phillips棱鏡一、Phillips棱鏡二和Phillips棱鏡三。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，所述TIR棱鏡一和TIR棱鏡二均為三棱鏡，TIR棱鏡一的三個角的角度分別為49.76°、97.74°和32.5°，TIR棱鏡二的三個角的角度分別為90°、32.5°和57.5°。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，所述TIR棱鏡一和TIR棱鏡二均為三棱鏡，TIR棱鏡一的三個角的角度分別為50.72°、95.28°和34°，TIR棱鏡二的三個角的角度分別為84.72°、34°和61.28°。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，Phillips棱鏡一和Phillips棱鏡二均為三棱鏡，所述Phillips棱鏡三為直角梯形體棱鏡；

所述Phillips棱鏡一的三個角的角度分別為58°、29°和98°；

所述Phillips棱鏡二的三個角的角度分別為37.5°、49°和93.5°；

所述Phillips棱鏡三的其中兩個角的角度分別為80.5°和99.5°。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，Phillips棱鏡一和Phillips棱鏡二均為三棱鏡，所述Phillips棱鏡三為直角梯形體棱鏡；

所述Phillips棱鏡一的三個角的角度分別為60°、30°和90°；

所述Phillips棱鏡二的三個角的角度分別為38.5°、47°和94.5°；

所述Phillips棱鏡三的其中兩個角的角度分別為81.5°和98.5°。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，所述Phillips棱鏡一的下表面鍍反藍(lán)光透紅綠光的分色膜，Phillips棱鏡二的下表面鍍反紅光透綠光的分色膜，TIR棱鏡和Phillips棱鏡的剩余工作面鍍可見光增透膜。

本實用新型所述的基于3DLP高亮度工程投影機和數(shù)字電影放映機的分色合色棱鏡組中，所述TIR棱鏡和Phillips棱鏡的材料均為K9玻璃。

本實用新型產(chǎn)生的有益效果是：本實用新型的分色合色棱鏡組包括TIR棱鏡組和Phillips棱鏡組，TIR棱鏡組置于Phillips棱鏡組上方；TIR棱鏡組上表面和Phillips棱鏡組下表面間的間距小于125mm。因此本實用新型既能滿足分色合色條件又進行了小型化設(shè)計。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：

圖1本實用新型實施例TIR棱鏡組示意圖；

圖2本實用新型實施例Phillips棱鏡組示意圖；

圖3本實用新型實施例分色合色棱鏡組三維示意圖；

圖4本實用新型實施例分色合色棱鏡組及紅綠藍(lán)DMD的相對位置示意圖；

圖5本實用新型實施例分色合色棱鏡組光線追跡圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

分色合色棱鏡組是3DLP投影機光學(xué)引擎中的核心部件，將光源發(fā)出的白光分成R、G、B三色光并投射到對應(yīng)的紅綠藍(lán)DMD上，三種單色光經(jīng)過三片DMD反射并攜帶DMD上的視頻信號經(jīng)過棱鏡組合色，再經(jīng)過投影鏡頭，最終將彩色圖像投射到大屏幕上。其中R、G、B三色光在Phillips棱鏡中傳播時光程相同，并且R、G、B三色光入射到DMD上的角度均為24°。

本實用新型的分色合色棱鏡組包括TIR棱鏡組和Phillips棱鏡組，TIR棱鏡組上表面和Phillips棱鏡組下表面間的間距小于125mm。進一步地，本實用新型的一個實施例中Phillips棱鏡三的下表面的長度小于80mm，寬度小于28mm。TIR棱鏡組的上表面到Phillips棱鏡組的下表面的間距在滿足分色合色條件下盡量減小，從而減小投影鏡頭設(shè)計時后工作距離長，設(shè)計難度大的問題。

其中，TIR棱鏡組利用全反射原理改變光的入射角度，并保證出射光的透射；Phillips棱鏡組主要用來將白光分成R、G、B三色光并分別投射到三片DMD上，并且三色光的入射角度滿足DMD的要求，三片DMD將三種單色光反射到Phillips棱鏡組中重新合成彩色，經(jīng)過TIR棱鏡組、投影鏡頭投射到大屏幕上。

Phillips棱鏡組下表面的長度小于80mm，寬度小于28mm，既滿足了分色合色條件又進行了小型化設(shè)計。

如圖1所示，本實用新型實施例的分色合色棱鏡組中，TIR棱鏡組包括組合在一起的TIR棱鏡一和TIR棱鏡二；Phillips棱鏡組包括組合在一起的Phillips棱鏡一、Phillips棱鏡二和Phillips棱鏡三。

Phillips棱鏡一的上表面和Phillips棱鏡二的上表面分別要滿足藍(lán)光和紅光的全反射條件，Phillips棱鏡一、二、三的各個角度經(jīng)過精密計算得到，滿足全反射、等光程、分色、合色及DMD微鏡陣列對24°入射角的要求。

本實用新型的一個實施例中，如圖1所示，TIR棱鏡一和TIR棱鏡二均為三棱鏡，TIR棱鏡一的角11為49.76°、角12為97.74°、角13為32.5°。

TIR棱鏡二的角14為90°、角15為32.5°、角16為57.5°。

Phillips棱鏡一和Phillips棱鏡二均為三棱鏡，所述Phillips棱鏡三為直角梯形體棱鏡；面A、面B和面C處放置相應(yīng)的數(shù)字微鏡器件DMD。

Phillips棱鏡一的角21為58°、角22為29°、角23為98°。

Phillips棱鏡二的角24為37.5°、角25為49°、角26為93.5°。

Phillips棱鏡三的角27為80.5°、角28為99.5°。

Phillips棱鏡一的下表面鍍反藍(lán)光透紅綠光的分色膜，Phillips棱鏡二的下表面鍍反紅光透綠光的分色膜，TIR棱鏡和Phillips棱鏡的剩余工作面鍍可見光增透膜。

TIR棱鏡二的上表面到Phillips棱鏡三的下表面(即垂直方向的間距)的距離小于125mm。Phillips棱鏡三的下表面的長度小于80mm，寬度小于28mm。

三塊Phillips棱鏡之間通過膠粘而成，本實用新型的一個實施例中，三塊棱鏡之間的空隙只有0.025mm，采用的膠耐高溫。

TIR棱鏡和Phillips棱鏡均是常見光學(xué)玻璃材料K9，材料成本較低。

本實用新型的一個實施例中，如圖1所示，TIR棱鏡一和TIR棱鏡二均為三棱鏡，TIR棱鏡一的角11為50.72°、角12為95.28°、角13為34°。

TIR棱鏡二的角14為84.72°、角15為34°、角16為61.28°。

Phillips棱鏡一和Phillips棱鏡二均為三棱鏡，所述Phillips棱鏡三為直角梯形體棱鏡；

Phillips棱鏡一的角21為60°、角22為30°、角23為90°。

Phillips棱鏡二的角24為38.5°、角25為47°、角26為94.5°。

Phillips棱鏡三的角27為81.5°、角28為98.5°。

圖1和圖2所示的TIR棱鏡和Phillips棱鏡為兩個垂直方向的切面圖。光源發(fā)出的白光經(jīng)過TIR棱鏡的入射面進入TIR棱鏡，在TIR棱鏡一得上表面發(fā)生全反射，并從TIR棱鏡一的下表面透射出去，進入Phillips棱鏡一，在Phillips棱鏡一的下表面(鍍有反藍(lán)光透紅綠光的分色膜)處分成藍(lán)光和黃光，藍(lán)光發(fā)生反射，并在Phillips棱鏡一的上表面發(fā)生全反射，在Phillips棱鏡一側(cè)面出射并投射到藍(lán)光DMD30上；黃光光束經(jīng)過Phillips棱鏡一的下表面透射到Phillips棱鏡二中，在Phillips棱鏡二下表面(鍍有反紅光透綠光的分色膜)處分成紅光和綠光，紅光發(fā)生反射，并在Phillips棱鏡二上表面發(fā)生全反射，在Phillips棱鏡二側(cè)面出射并投射到紅光DMD40上；綠光光束經(jīng)過Phillips棱鏡二的下表面透射到Phillips棱鏡三中，并透過Phillips棱鏡三的下表面投射到綠光DMD50上，從而完成白光的分色。

藍(lán)光DMD30將藍(lán)光反射到Phillips棱鏡一中，在Phillips棱鏡一的上表面發(fā)生全反射并在Phillips棱鏡一的下表面發(fā)生反射，從Phillips棱鏡一出射，并進入TIR棱鏡；紅光DMD40將紅光反射到Phillips棱鏡二中，在Phillips棱鏡二的上表面發(fā)生全反射并在Phillips棱鏡二的下表面發(fā)生反射，從Phillips棱鏡二的上表面出射進入Phillips棱鏡一、TIR棱鏡；綠光DMD50將綠光反射到Phillips棱鏡三中，并依次穿過Phillips棱鏡二和Phillips棱鏡一，進入TIR棱鏡，從而紅綠藍(lán)三束光完成合色，形成彩色圖像。彩色圖像經(jīng)過TIR棱鏡透射進入投影鏡頭，進而投射到大屏幕上。

TIR棱鏡一的上表面、Phillips棱鏡一的上表面和Phillips棱鏡二的上表面要滿足全反射條件，TIR棱鏡一、二和Phillips棱鏡一、二、三的各個角度經(jīng)過精密計算得到，滿足分色、合色及DMD微鏡陣列的要求。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。