一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域。一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，包括一短焦投影鏡頭主體，短焦投影鏡頭主體包括一激光光源模塊、一掃描模塊、一自由曲面反射鏡；激光光源模塊發(fā)出的光線依次途徑掃描模塊、自由曲面反射鏡。本發(fā)明具有足夠的光強(qiáng)度，分辨率高、色域廣。激光光源模塊的出射光入射至激光掃描模塊，然后經(jīng)掃描模塊出射后入射至自由曲面反射鏡上，經(jīng)自由曲面反射鏡反射至屏幕上，實(shí)現(xiàn)投影。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光學(xué)領(lǐng)域，具體設(shè)及超短焦投影裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，短焦投影機(jī)逐漸成為國(guó)內(nèi)投影機(jī)視場(chǎng)的熱點(diǎn)。短焦投影機(jī)對(duì)距離要求小， 往往只需要幾十厘米的投影距離，便能投影出大的畫(huà)面。相比常規(guī)投影機(jī)具有更加節(jié)省空 間、安裝方便等優(yōu)勢(shì)。但短焦投影機(jī)的設(shè)計(jì)難度不僅來(lái)自于如何實(shí)現(xiàn)更短的焦距更大的畫(huà) 面，同時(shí)還要求分辨率高，色域廣，光強(qiáng)度足夠等?，F(xiàn)有的短焦投影機(jī)無(wú)法同時(shí)滿足上述需 求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，W解決上述 技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可W采用W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，包括一短焦投影鏡頭主體，其特征 在于，所述短焦投影鏡頭主體包括一激光光源模塊、一掃描模塊、一自由曲面反射鏡；
[0006] 所述激光光源模塊發(fā)出的光線依次途徑掃描模塊、自由曲面反射鏡。
[0007] 本發(fā)明具有足夠的光強(qiáng)度，分辨率高、色域廣。激光光源模塊的出射光入射至激光 掃描模塊，然后經(jīng)掃描模塊出射后入射至自由曲面反射鏡上，經(jīng)自由曲面反射鏡反射至屏 幕上，實(shí)現(xiàn)投影。
[000引所述激光光源模塊包括紅光發(fā)光元件、藍(lán)光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件，所述激光光 源模塊還包括Ξ色合光裝置，所述紅光發(fā)光元件、所述藍(lán)光發(fā)光元件、所述綠光發(fā)光元件的 發(fā)光方向朝向所述Ξ色合光裝置，W所述Ξ色合光裝置的出射光為所述激光光源模塊的出 射光。
[0009] 實(shí)現(xiàn)光合成的效果。
[0010] 所述Ξ色合光裝置是Ξ色合光鏡片。本發(fā)明通過(guò)選取Ξ色合光鏡片實(shí)現(xiàn)光合成的 效果，節(jié)約了裝置的面積。
[0011] 所述掃描模塊是一反射式偏轉(zhuǎn)的掃描模塊；
[0012] 所述激光光源模塊的發(fā)光方向垂直向上，所述掃描模塊的出射光朝向所述自由曲 面反射鏡的反射面，所述自由曲面反射鏡位于所述掃描模塊的后方。
[OOK]節(jié)約裝置的大小。
[0014] 所述掃描模塊包括一微機(jī)電系統(tǒng)、反射裝置，所述微機(jī)電系統(tǒng)包括兩個(gè)互相垂直 的轉(zhuǎn)軸，兩個(gè)所述轉(zhuǎn)軸均與一反射裝置相連；
[0015] 所述激光光源模塊發(fā)出的光線投射至兩個(gè)所述轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，且所述激光光源模塊 發(fā)出的光線朝向所述反射裝置的反射面。
[0016] 便于實(shí)現(xiàn)激光光源模塊經(jīng)反射裝置反射出。
[0017] 兩個(gè)相互垂直的轉(zhuǎn)軸固定連接構(gòu)成十字型基體，所述反射裝置與所述十字型基體 可拆卸連接。便于更換反射裝置。
[0018] 所述掃描模塊還包括偏轉(zhuǎn)線圈和磁鐵系統(tǒng)，所述偏轉(zhuǎn)線圈與磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生磁力驅(qū) 動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019] 實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相互垂直的轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反射裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的不同的偏轉(zhuǎn)。
[0020] 兩個(gè)所述轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有角度傳感器，所述角度傳感器是一無(wú)線傳感器，所述無(wú)線 傳感器與一微型處理器系統(tǒng)無(wú)線連接，所述微型處理器系統(tǒng)連接所述偏轉(zhuǎn)線圈。
[0021 ]便于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況的檢測(cè)與實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0022] 所述掃描模塊出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為內(nèi)凹的 凹面反射鏡。所述凹面反射鏡的中屯、位于所述水平線上。
[0023] 所述掃描模塊出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為外凸的 凸面反射鏡。所述凸面反射鏡的中屯、位于所述水平線上。
[0024] 所述掃描模塊出射的每一帖光束均位于水平線的上方，所述自由曲面反射鏡為內(nèi) 凹的凹面反射鏡。所述凹面反射鏡也位于所述水平線的上方。
[0025] 所述掃描模塊出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為外凸的 凸面反射鏡。所述凸面反射鏡也位于所述水平線的上方。
[0026] 所述掃描模塊采用逐行同向掃描方式，所述掃描模塊每一帖圖像結(jié)束后，下一帖 圖像的初始投射點(diǎn)與上一帖圖像的初始投射點(diǎn)相同。
[0027] 便于保證投射畫(huà)面的質(zhì)量。
[0028] 所述自由曲面反射鏡的反射面可W是一 XY多項(xiàng)式面。XY多項(xiàng)式面是基于圓錐曲面 常數(shù)的一系列多項(xiàng)式組成的，多項(xiàng)式可W展開(kāi)成其中(m+n) < 10，
[0029]
[0030] 其中C為曲率半徑，k為二次曲面系數(shù)，Cj為Xmyn的系數(shù)。
[0031] 所述自由曲面反射鏡包括一基體，所述基體是亞克力或者玻璃制成，所述基體的 一側(cè)設(shè)有一反光膜；
[0032] 所述基體上設(shè)有一冷卻介質(zhì)，所述冷卻介質(zhì)位于所述基體與所述反光膜的連接 處。
[0033] 本發(fā)明通過(guò)在自由曲面反射鏡上設(shè)有冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降溫的效果，保證自由曲面 反射鏡的反射面的溫度，保證反射光線的質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為本發(fā)明的一種光路示意圖；
[0035] 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施1的部分光路示意圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施2的部分光路示意圖；
[0037] 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施3的部分光路示意圖；
[0038] 圖5為本發(fā)明具體實(shí)施4的部分光路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0040] 參見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5, 一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，包括一 短焦投影鏡頭主體，短焦投影鏡頭主體包括一激光光源模塊1、一掃描模塊2、一自由曲面反 射鏡3;激光光源模塊1發(fā)出的光線依次途徑掃描模塊2、自由曲面反射鏡3。本發(fā)明具有足夠 的光強(qiáng)度，分辨率高、色域廣。激光光源模塊1的出射光入射至激光掃描模塊2，然后經(jīng)掃描 模塊2出射后入射至自由曲面反射鏡3上，經(jīng)自由曲面反射鏡3反射至屏幕4上，實(shí)現(xiàn)投影。
[0041] 激光光源模塊1包括紅光發(fā)光元件11、藍(lán)光發(fā)光元件12、綠光發(fā)光元件13,激光光 源模塊1還包括Ξ色合光裝置14,紅光發(fā)光元件11、藍(lán)光發(fā)光元件12、綠光發(fā)光元件13的發(fā) 光方向朝向Ξ色合光裝置14, ΚΞ色合光裝置14的出射光為激光光源模塊1的出射光。實(shí)現(xiàn) 光合成的效果。
[0042] Ξ色合光裝置是Ξ色合光鏡片。本發(fā)明通過(guò)選取Ξ色合光鏡片實(shí)現(xiàn)光合成的效 果，節(jié)約了裝置的面積。
[0043] 掃描模塊2是一反射式偏轉(zhuǎn)的掃描模塊2;激光光源模塊1的發(fā)光方向垂直向上，掃 描模塊2的出射光朝向自由曲面反射鏡3的反射面，自由曲面反射鏡3位于掃描模塊2的后 方。節(jié)約裝置的大小。
[0044] 掃描模塊2包括一微機(jī)電系統(tǒng)、反射裝置，微機(jī)電系統(tǒng)包括兩個(gè)互相垂直的轉(zhuǎn)軸， 兩個(gè)轉(zhuǎn)軸均與一反射裝置相連;激光光源模塊1發(fā)出的光線投射至兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，且激光 光源模塊1發(fā)出的光線朝向反射裝置的反射面。便于實(shí)現(xiàn)激光光源模塊1經(jīng)反射裝置反射 出。
[0045] 掃描模塊2還包括偏轉(zhuǎn)線圈和磁鐵系統(tǒng)，偏轉(zhuǎn)線圈與磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生磁力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸 發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相互垂直的轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反射裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的不同的偏轉(zhuǎn)。磁 鐵系統(tǒng)包括至少兩個(gè)磁鐵，磁鐵上均纏繞有偏轉(zhuǎn)線圈。
[0046] 微機(jī)電系統(tǒng)包括微馬達(dá)，微馬達(dá)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)軸。通過(guò)微機(jī)電系統(tǒng)與磁力的結(jié)合，實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)情況的調(diào)整，
[0047] 兩個(gè)相互垂直的轉(zhuǎn)軸固定連接構(gòu)成十字型基體，反射裝置與十字型基體連接。兩 個(gè)轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有磁性物質(zhì)。磁性物質(zhì)W轉(zhuǎn)軸的中屯、軸線為中屯、線呈環(huán)狀等角度排布于轉(zhuǎn)軸 的外壁上。便于實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)線圈與磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生磁力，分別作用于兩個(gè)轉(zhuǎn)軸，對(duì)兩個(gè)轉(zhuǎn)軸的實(shí) 現(xiàn)不同的旋轉(zhuǎn)。
[004引兩個(gè)轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有角度傳感器，角度傳感器是一無(wú)線傳感器，無(wú)線傳感器與一微 型處理器系統(tǒng)無(wú)線連接，微型處理器系統(tǒng)連接偏轉(zhuǎn)線圈。便于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)情況的檢測(cè)與 實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0049] 自由曲面反射鏡3有4種方式：
[0050] 參見(jiàn)圖2,具體實(shí)施1，掃描模塊2出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，自由曲面反 射鏡3為內(nèi)凹的凹面反射鏡。凹面反射鏡的中屯、位于水平線上。
[0051 ]參見(jiàn)圖3，具體實(shí)施2，掃描模塊2出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，自由曲面反 射鏡3為外凸的凸面反射鏡。凸面反射鏡的中屯、位于水平線上。
[0052] 參見(jiàn)圖4,具體實(shí)施3,掃描模塊2出射的每一帖光束均位于水平線的上方，自由曲 面反射鏡3為內(nèi)凹的凹面反射鏡。凹面反射鏡也位于水平線的上方。
[0053] 參見(jiàn)圖5,具體實(shí)施4,掃描模塊2出射的每一帖光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，自由曲面反 射鏡3為外凸的凸面反射鏡。凸面反射鏡也位于水平線的上方。
[0054] 掃描模塊采用逐行同向掃描方式，掃描模塊每一帖圖像結(jié)束后，下一帖圖像的初 始投射點(diǎn)與上一帖圖像的初始投射點(diǎn)相同。便于保證投射畫(huà)面的質(zhì)量。
[0055] 自由曲面反射鏡的反射面可W是XY多項(xiàng)式面。XY多項(xiàng)式面是基于圓錐曲面常數(shù)的 一系列多項(xiàng)式組成的，多項(xiàng)式可W展開(kāi)成其中(m+n) < 10，
[0化6]
[0057]其中C為曲率半徑，k為二次曲面系數(shù)，Cj為Χ"γη的系數(shù)。
[005引自由曲面反射鏡包括一基體，基體是亞克力或者玻璃制成，基體的一側(cè)設(shè)有一反 光膜;基體上設(shè)有一冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)位于基體與反光膜的連接處。本發(fā)明通過(guò)在自由曲 面反射鏡上設(shè)有冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降溫的效果，保證自由曲面反射鏡的反射面的溫度，保證反 射光線的質(zhì)量。
[0059] W上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征W及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些 變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及 其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，包括一短焦投影鏡頭主體，其特征在 于，所述短焦投影鏡頭主體包括一激光光源模塊、一掃描模塊、一自由曲面反射鏡； 所述激光光源模塊發(fā)出的光線依次途徑掃描模塊、自由曲面反射鏡。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述激光光源模塊包括紅光發(fā)光元件、藍(lán)光發(fā)光元件、綠光發(fā)光元件，所述激光光源模塊還包 括三色合光裝置，所述紅光發(fā)光元件、所述藍(lán)光發(fā)光元件、所述綠光發(fā)光元件的發(fā)光方向朝 向所述三色合光裝置，以所述三色合光裝置的出射光為所述激光光源模塊的出射光。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述激光光源模塊的發(fā)光方向垂直向上，所述掃描模塊的出射光朝向所述自由曲面反射鏡的 反射面，所述自由曲面反射鏡位于所述掃描模塊的后方。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述掃描模塊包括一微機(jī)電系統(tǒng)、反射裝置，所述微機(jī)電系統(tǒng)包括兩個(gè)互相垂直的轉(zhuǎn)軸，兩個(gè) 所述轉(zhuǎn)軸均與一反射裝置相連； 所述激光光源模塊發(fā)出的光線投射至兩個(gè)所述轉(zhuǎn)軸的交點(diǎn)，且所述激光光源模塊發(fā)出 的光線朝向所述反射裝置的反射面。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述掃描模塊還包括偏轉(zhuǎn)線圈和磁鐵系統(tǒng)，所述偏轉(zhuǎn)線圈與磁鐵系統(tǒng)產(chǎn)生磁力驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)軸 發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:兩 個(gè)所述轉(zhuǎn)軸上均設(shè)有角度傳感器，所述角度傳感器是一無(wú)線傳感器，所述無(wú)線傳感器與一 微型處理器系統(tǒng)無(wú)線連接，所述微型處理器系統(tǒng)連接所述偏轉(zhuǎn)線圈。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述掃描模塊出射的每一幀光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為內(nèi)凹的凹面反射 鏡，所述凹面反射鏡的中心位于所述水平線上。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述掃描模塊出射的每一幀光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為外凸的凸面反射 鏡，所述凸面反射鏡的中心位于所述水平線上。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于:所 述掃描模塊出射的每一幀光束均位于水平線的上方，所述自由曲面反射鏡為內(nèi)凹的凹面反 射鏡，所述凹面反射鏡也位于所述水平線的上方。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于mems的曲面反射式超短焦投影鏡頭，其特征在于： 所述掃描模塊出射的每一幀光束關(guān)于水平線對(duì)稱(chēng)，所述自由曲面反射鏡為外凸的凸面反射 鏡，所述凸面反射鏡也位于所述水平線的上方。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK105824176SQ201610119047
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日
【發(fā)明人】楊軍, 張婧京, 李道萍, 潘政行
【申請(qǐng)人】上海理鑫光學(xué)科技有限公司