Dlp投影機用小型化tir棱鏡系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及投影機領域，具體為一種DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統。
【背景技術】
[0002] 投影機光學系統的工作原理如圖1所示，光源燈泡1產生的白光經過色輪2分成 紅綠藍三基色光，通過集光棒3將能量分布形式為正態分布的光源的光均勻化，然后經過 中繼光學系統4、反射鏡5和TIR棱鏡系統6將均勻化后的光照射到顯示部件DMD芯片7 上，經過DMD芯片7的調制將成像光線反射進入投影鏡頭8,再通過投影鏡頭8投影到屏幕 上，而非成像光線經過DMD的調制反射到投影鏡頭8之外。
[0003] TIR棱鏡系統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] 根據光線的反射原理可知，非成像光線如果照射到⑶面上，一定會發生全反射， 非成像光線經過CD面全反射后就會部分或者是全部進入到投影鏡頭8中，如圖2所示。而 在光學設計時非成像光線不能進到投影鏡頭8里，否者將成為雜散光，影響投影鏡頭8的成 像質量，所以在設計TIR棱鏡時會根據非成像光線的區域將α角變大，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，這樣就會導致投影機的整體高度變 尚。
【發明內容】
[0005] 本發明針對以上問題的提出，而研究設計一種即不讓非成像光線進入投影鏡頭， 又減小了TIR棱鏡的尺寸的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統。
[0006] 本發明的技術手段如下：
[0007] -種DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，所述棱鏡系統包括靠近DMD芯片設置的 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 系統還包括楔形玻璃，所述楔形玻璃通過光學粘接膠粘貼在⑶面上，⑶面到楔形玻璃的斜 邊的角度為帶，其中Φ為正值；所述第二TIR棱鏡的折射率ηι<光學粘接膠的折射率n2<楔 形玻璃的折射率n3。
[0008] 進一步地，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ηι =1. 5168〇
[0009] 進一步地，所述光學粘接膠的折射率n2= 1. 53。
[0010] 進一步地，所述楔形玻璃采用H-ZF73玻璃，其折射率n3=L959。
[0011] 更進一步地，所述楔形玻璃設置在⑶面的左部，完全覆蓋非成像光線。
[0012] 與現有技術比較，本發明所述的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統具有以下有益 效果：由于光學粘接膠的折射率112大于第二TIR棱鏡的折射率ni，照射到CD面上的非成像 光線不會發生全發射，而是透射進入光學粘接膠，然后再透射進入楔形玻璃，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棱鏡系統小型化的要求。
【附圖說明】
[0013] 為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術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施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014] 圖1為現有技術投影機原理示意圖；
[0015] 圖2為現有技術第二TIR棱鏡變短后光線傳播不意圖；
[0016] 圖3為本發明實施例示意圖；
[0017] 圖4為圖3中K部放大圖。
[0018] 圖中：1、燈泡，2、色輪，3、集光棒，4、中繼光學系統，5、反射鏡，6、TIR棱鏡系統， 60、第一TIR棱鏡，61、第二TIR棱鏡，7、DMD芯片，8、投影鏡頭，9、光學粘接膠，10、楔形玻璃， 100、斜邊。
【具體實施方式】
[0019] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0020] 本發明所提到的方向用語，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，而非用來限制本發明。
[0021] 如圖3和圖4所示的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，包括靠近DMD芯片7設 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 CD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，棱鏡系統還包括 楔形玻璃10,楔形玻璃10通過光學粘接膠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。
[0022] 第二TIR棱鏡61的折射率ηι<光學粘接膠9的折射率η2<楔形玻璃10的折射 率叫。其中nJPn2應盡量接近，113的值應越大越好，以使112與11 3的差值最大，進而使γ盡 量大，使楔形玻璃10的楔角（即CD面到楔形玻璃10的斜邊100的角度Φ)最小。
[0023] 作為本發明的一個優選實施方式，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ηι= 1.5168。
[0024] 作為本發明的一個優選實施方式，光學粘接膠9的折射率n2= 1. 53。
[0025] 楔形玻璃可采用H-ZF73和H_ZLaF90等折射率較高的玻璃。作為本發明的又一優 選實施方式，楔形玻璃10采用H-ZF73玻璃，其折射率n3= 1. 959。
[0026] 作為本發明的另一優選實施方式，楔形玻璃10設置在CD面的左部，應能夠完全覆 蓋非成像光線。
[0027] 光學粘接膠9的涂抹范圍以及楔形玻璃10的覆蓋區域應大于非成像光線在CD面 上的區域。
[0028] 光線從光密（高折射率）介質向光疏（低折射率）介質傳播時，當入射角C為： sin(C)多n/n'時，在入射面上發生全反射，其中η為光疏介質折射率，η'為光密介質折射 率。
[0029] 下面以一個具體的實施例說明本發明的設計方法：
[0030] 1)DMD芯片7的偏轉角度為17°。
[0031] 2)第一TIR棱鏡60和第二TIR棱鏡61采用K9玻璃，其折射率叫=1.5168。
[0032] 3)光學粘接膠9的折射率n2= 1. 53。
[0033] 4)楔形玻璃10材質采用H-ZF73玻璃，折射率n3= 1. 959。
[0034] 根據以上條件了得出：5)非成像光線入射到⑶面的角度β= 141. 7°。
[0035] 6)非成像光線射出光學粘接膠9的角度γ= 52. 2°
[0036] 7)由于和楔形玻璃10相鄰的介質是空氣，則楔形玻璃10的全反射角為30. 7Γ。
[0037] 根據以上條件可得出，當α多64.03°時，就會在⑶面上發生全反射，就會產生雜 散光進入投影鏡頭8。常規的對策是使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。
[0038] 本發明采用在⑶面上通過光學粘接膠9粘貼楔形玻璃10,使在⑶面上發生全 發射的非成像光線折射而不發生全反射，因為光學粘接膠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入光學粘接膠9,然后光線入射到比 光學粘接膠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η= 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. 7Γ，這樣才會使光線直接射出出楔形玻璃10而不發生全反射而形成雜散 光，則這時的Θ角必須小于120. 7Γ，根據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° 〇
[0039] 以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，所述棱鏡系統包括靠近DMD忍片設置的第 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 統還包括模形玻璃，所述模形玻璃通過光學粘接膠粘貼在CD面上，CD面到模形玻璃的斜邊 的角度為取，其中Ψ為正值；所述第二TIR棱鏡的折射率ni<光學粘接膠的折射率η2<模 形玻璃的折射率Π3。2. 根據權利要求1所述的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，其特征在于，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ηι= 1. 5168。3. 根據權利要求2所述的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，其特征在于，所述光學粘 接化的折射率叫二1. 53。4. 根據權利要求3所述的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，其特征在于，所述模形玻 璃采用H-ZF73玻璃，其折射率叫二1. 959。5. 根據權利要求1-4任一項所述的DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，其特征在于，所 述模形玻璃設置在CD面的左部，完全覆蓋非成像光線。
【專利摘要】本發明公開了一種DLP投影機用小型化TIR棱鏡系統，所述棱鏡系統包括靠近DMD芯片設置的第一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，所述棱鏡系統還包括楔形玻璃，所述楔形玻璃通過光學粘接膠粘貼在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＜光學粘接膠的折射率n2＜楔形玻璃的折射率n3。本發明即不讓非成像光線進入投影鏡頭而影響成像質量，又減小了TIR棱鏡的尺寸。
【IPC分類】G03B21/20, G02B17/08
【公開號】CN105403985
【申請號】CN201511024601
【發明人】孔維成, 楊思文, 杜健, 付瑤, 孫陽, 陳易
【申請人】中國華錄集團有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月30日