一種dlp投影機(jī)用小型化tir棱鏡系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及投影機(jī)領(lǐng)域，具體為一種DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的工作原理如圖1所示，光源燈泡1產(chǎn)生的白光經(jīng)過色輪2分成紅 綠藍(lán)三基色光，通過集光棒3將能量分布形式為正態(tài)分布的光源的光均勻化，然后經(jīng)過中繼 光學(xué)系統(tǒng)4、反射鏡5和TIR棱鏡系統(tǒng)6將均勻化后的光照射到顯示部件DMD芯片7上，經(jīng)過DMD 芯片7的調(diào)制將成像光線反射進(jìn)入投影鏡頭8，再通過投影鏡頭8投影到屏幕上，而非成像光 線經(jīng)過DMD的調(diào)制反射到投影鏡頭8之外。
[0003] TIR棱鏡系統(tǒng)6包括兩個相互貼合的第一 TIR棱鏡60和第二TIR棱鏡61，其中第二 TIR棱鏡61包括⑶面、DE面和CE面，其中CE面與所述第一 TIR棱鏡60貼合，DE面為出射面，CD 面與CE面的夾角為α。
[0004] 根據(jù)光線的反射原理可知，非成像光線如果照射到CD面上，一定會發(fā)生全反射，非 成像光線經(jīng)過CD面全反射后就會部分或者是全部進(jìn)入到投影鏡頭8中，如圖2所示。而在光 學(xué)設(shè)計時非成像光線不能進(jìn)到鏡頭里，否者將成為雜散光，影響投影鏡頭8的成像質(zhì)量，所 以在設(shè)計TIR棱鏡時會根據(jù)非成像光線的區(qū)域?qū)ⅵ两亲兇?，同時DE面增高，使非成像光線照 射不到CD面上，這樣光線在傳播出第二TIR棱鏡61時就一定不會進(jìn)入到投影鏡頭8中。但是 如果通過增大α角的方式使非成像光線不照射到CD面上，那么第二TIR棱鏡61的豎向尺寸就 會加大，如圖2中虛線部分所示，這樣就會導(dǎo)致投影機(jī)的整體高度變高。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型針對以上問題的提出，而研究設(shè)計一種即不讓非成像光線進(jìn)入投影鏡 頭，又減小了 TIR棱鏡的尺寸的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)手段如下：
[0007] 一種DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，所述棱鏡系統(tǒng)包括靠近DMD芯片設(shè)置的第 一 TIR棱鏡和與所述第一 TIR棱鏡貼合的第二TIR棱鏡，所述第二TIR棱鏡包括⑶面、DE面和 CE面，其中CE面與所述第一 TIR棱鏡貼合，DE面為出射面，其特征在于，所述棱鏡系統(tǒng)還包括 楔形玻璃，所述楔形玻璃通過光學(xué)粘接膠粘貼在CD面上，CD面到楔形玻璃的斜邊的角度為 Φ，其中Φ為正值;所述第二TIR棱鏡的折射率m<光學(xué)粘接膠的折射率n2<楔形玻璃的折 射率 Π 3,其中，Π 3/η2>1.2。
[0008] 進(jìn)一步地，1<η2/ηι<1·02。
[0009] 進(jìn)一步地，所述第一 TIR棱鏡和第二TIR棱鏡采用的材料為Κ9玻璃，其折射率m = 1.5168ο
[0010] 進(jìn)一步地，所述光學(xué)粘接膠的折射率η2=1.53。
[0011] 進(jìn)一步地，所述楔形玻璃采用H-ZF73玻璃，其折射率η3 = 1.959。
[0012] 更進(jìn)一步地，所述楔形玻璃設(shè)置在⑶面的左部，完全覆蓋非成像光線。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)具有以下有 益效果：由于光學(xué)粘接膠的折射率仍大于第二TIR棱鏡的折射率m，照射到CD面上的非成像 光線不會發(fā)生全發(fā)射，而是透射進(jìn)入光學(xué)粘接膠，然后再透射進(jìn)入楔形玻璃，從楔形玻璃的 斜面透射出去，使非成像光線不會進(jìn)入投影鏡頭，同時，可以減小第二TIR棱鏡豎直方向上 的尺寸，滿足TIR棱鏡系統(tǒng)小型化的要求。
【附圖說明】
[0014] 為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)投影機(jī)原理示意圖；
[0016] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)第二TIR棱鏡變短后光線傳播示意圖；
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例不意圖；
[0018] 圖4為圖3中K部放大圖。
[0019] 圖中：1、燈泡，2、色輪，3、集光棒，4、中繼光學(xué)系統(tǒng)，5、反射鏡，6、TIR棱鏡系統(tǒng)，60、 第一 TIR棱鏡，61、第二TIR棱鏡，7、DMD芯片，8、投影鏡頭，9、光學(xué)粘接膠，10、楔形玻璃，100、 斜邊。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新 型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描 述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于 本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021] 本實(shí)用新型所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參 考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本實(shí)用新型。
[0022]如圖3和圖4所示的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，包括靠近DMD芯片7設(shè)置的第 一 TIR棱鏡60和與第一 TIR棱鏡60貼合的第二TIR棱鏡61，第二TIR棱鏡61包括⑶面、DE面和 CE面，其中CE面與第一 TIR棱鏡60貼合，DE面為出射面，棱鏡系統(tǒng)還包括楔形玻璃10,楔形玻 璃10通過光學(xué)粘接膠9粘貼在⑶面上。楔形玻璃10具有傾斜向上的斜邊100,⑶面到楔形玻 璃10的斜邊100的角度為Φ，其中Φ為正值。
[0023] 第二TIR棱鏡61的折射率m <光學(xué)粘接膠9的折射率n2 <楔形玻璃10的折射率m。 其中，μ的值應(yīng)越大越好，n3/n2 > 1.2。m和n2應(yīng)盡量接近，1 <n2/m < 1.02。
[0024] 作為本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施方式，第一 TIR棱鏡60和第二TIR棱鏡61采用的材 料為K9玻璃，其折射率m = 1.5168。
[0025] 作為本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施方式，光學(xué)粘接膠9的折射率n2=l .53。
[0026] 楔形玻璃可采用H-ZF73和H-ZLaF90等折射率較高的玻璃。作為本實(shí)用新型的又一 優(yōu)選實(shí)施方式，楔形玻璃10采用H-ZF73玻璃，其折射率n 3= 1.959。
[0027] 作為本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施方式，楔形玻璃10設(shè)置在CD面的左部，應(yīng)能夠完 全覆蓋非成像光線。
[0028] 光學(xué)粘接膠9的涂抹范圍以及楔形玻璃10的覆蓋區(qū)域應(yīng)大于非成像光線在CD面上 的區(qū)域。
[0029] 光線從光密(高折射率)介質(zhì)向光疏(低折射率)介質(zhì)傳播時，當(dāng)入射角C為:sin(C) 2 n/n '時，在入射面上發(fā)生全反射，其中η為光疏介質(zhì)折射率，η '為光密介質(zhì)折射率。
[0030] 下面以一個具體的實(shí)施例說明本實(shí)用新型的設(shè)計方法：
[0031] 1 )DMD芯片7的偏轉(zhuǎn)角度為17。。
[0032] 2)第一 TIR棱鏡60和第二TIR棱鏡61采用K9玻璃，其折射率m = 1.5168。
[0033] 3)光學(xué)粘接膠9的折射率n2 = 1.53。
[0034] 4)楔形玻璃10材質(zhì)采用H-ZF73玻璃，折射率n3=1.959。
[0035]根據(jù)以上條件了得出：5)非成像光線入射到⑶面的角度β=141.7°。
[0036] 6)非成像光線射出光學(xué)粘接膠9的角度γ =52.2°
[0037] 7)由于和楔形玻璃10相鄰的介質(zhì)是空氣，則楔形玻璃10的全反射角為30.71°。 [0038]根據(jù)以上條件可得出，當(dāng)α 2 64.03°時，就會在⑶面上發(fā)生全反射，就會產(chǎn)生雜散 光進(jìn)入投影鏡頭8。常規(guī)的對策是使α角變得很大，從而使非成像光線與CD面不接觸或者少 接觸，隨著α角的增大TIR棱鏡的體積也隨之增大。
[0039] 本實(shí)用新型采用在⑶面上通過光學(xué)粘接膠9粘貼楔形玻璃10,使在⑶面上發(fā)生全 發(fā)射的非成像光線折射而不發(fā)生全反射，因?yàn)楣鈱W(xué)粘接膠9的折射率大于第二TIR棱鏡61的 折射率，所以在CD面上不會全反射而是折射進(jìn)入光學(xué)粘接膠9,然后光線入射到比光學(xué)粘接 膠9折射率更大的楔形玻璃10中，楔形玻璃10外面就是空氣，折射率n=1.0,楔形玻璃10的 全反射角為30.71°，必須保證非成像光線入射到楔形玻璃10出射面的角度小于30.71°，這 樣才會使光線直接射出出楔形玻璃10而不發(fā)生全反射而形成雜散光，則這時的Θ角必須小 于120.71°，根據(jù)此條件可以計算出楔形玻璃10的楔角要大于180°-120.71°-52.2° = 7.11。。
[0040] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用 新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，所述棱鏡系統(tǒng)包括靠近DMD芯片設(shè)置的第一 TIR棱鏡和與所述第一TIR棱鏡貼合的第二TIR棱鏡，所述第二TIR棱鏡包括⑶面、DE面和CE 面，其中CE面與所述第一TIR棱鏡貼合，DE面為出射面，其特征在于，所述棱鏡系統(tǒng)還包括楔 形玻璃，所述楔形玻璃通過光學(xué)粘接膠粘貼在⑶面上，CD面到楔形玻璃的斜邊的角度為9， 其中9為正值;所述第二TIR棱鏡的折射率m<光學(xué)粘接膠的折射率n2 <楔形玻璃的折射率 M，其中，n3/n2>l.2。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，其特征在于，其中，1 <n2/m <1.02〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述第一TIR 棱鏡和第二TIR棱鏡采用的材料為K9玻璃，其折射率m= 1.5168。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)粘接 膠的折射率n2= 1.53。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述楔形玻璃 采用H-ZF73玻璃，其折射率n3 = 1.959。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，其特征在于，所述 楔形玻璃設(shè)置在CD面的左部，完全覆蓋非成像光線。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種DLP投影機(jī)用小型化TIR棱鏡系統(tǒng)，所述棱鏡系統(tǒng)包括靠近DMD芯片設(shè)置的第一TIR棱鏡和與所述第一TIR棱鏡貼合的第二TIR棱鏡，所述第二TIR棱鏡包括CD面、DE面和CE面，其中CE面與所述第一TIR棱鏡貼合，DE面為出射面，其特征在于，所述棱鏡系統(tǒng)還包括楔形玻璃，所述楔形玻璃通過光學(xué)粘接膠粘貼在CD面上，CD面到楔形玻璃的斜邊的角度為其中為正值；所述第二TIR棱鏡的折射率n1＜光學(xué)粘接膠的折射率n2＜楔形玻璃的折射率n3，其中，n3/n2＞1.2。本實(shí)用新型即不讓非成像光線進(jìn)入投影鏡頭而影響成像質(zhì)量，又減小了TIR棱鏡的尺寸。
【IPC分類】G02B17/08, G03B21/20
【公開號】CN205374859
【申請?zhí)枴緾N201521132165
【發(fā)明人】孔維成, 楊思文, 杜健, 付瑤, 孫陽, 陳易
【申請人】中國華錄集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年12月30日