專利名稱：雙燈模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種投影系統(tǒng)的組件，更具體地說，涉及一種雙燈模塊。
背景技術(shù)：
對比度(contrast)與亮度(brightness)是衡量投影機成效的兩個重要標(biāo) 準(zhǔn)。 一般來說，高階家庭劇院投影機(Home Theater Projector)的主要需求為 對比度，因此往往被迫放棄亮度需求，必須在關(guān)燈的環(huán)境下觀賞影片；對于低 階教育市場和公司行號所使用的投影機而言，亮度則是它的主要需求，而往往 被迫降低對比度。在無法有效阻隔環(huán)境光的使用場合，提高亮度顯得尤為重要。
目前市場上的傳統(tǒng)單燈型投影機都不能兼具高亮度和高對比度。若要提高 亮度，除了更換高功率燈泡外，不外乎變更光學(xué)設(shè)計。更換高功率燈泡不僅成 效有限，且其壽命較短的特性也是一大困擾；變更光學(xué)設(shè)計不僅增加了光機研 發(fā)的時間和成本，且難以維持既有的成像品質(zhì)。
申請?zhí)枮?00610002543.2的中國發(fā)明專利申請公開了一種雙燈照明系統(tǒng)， 如圖1所示，該雙燈照明系統(tǒng)包括兩個照明模塊l、 2，光束折射單元3，以及 光線均化器4。第一照明模塊1包括光源11和橢圓形燈罩12,第二照明模塊 2包括光源21和橢圓形燈罩22。各光源11、 21發(fā)出的光線分別經(jīng)各自的橢圓 形燈罩12、 22內(nèi)壁反射，到達光束折射單元3表面，之后再經(jīng)過光束折射單 元3反射，并會聚于光線均化器4，最后，光線均化器4將光線勻化成平行光 線，輸入光學(xué)系統(tǒng)。這種雙燈照明系統(tǒng)雖然在一定程度上可提高投影影像的亮 度，但是存在以下缺陷為了輸出平行的光線，必須增設(shè)光線均化器，在一定 程度上增加了成本；此外該雙燈照明系統(tǒng)對光束折射單元3的形狀精度以及它 與光線均化器4之間的位置精度有較高的要求。
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的雙燈照明系統(tǒng)需要額 外采用光線均化器的缺陷，提供一種雙燈模塊，可提高投影機的亮度，同時可 減少額外的組件。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種雙燈模塊，包 括用于發(fā)出光線的第一燈芯和第二燈芯、用于反射對應(yīng)光線的第一燈罩和第 二燈罩、以及反射體，所述第一燈罩和第二燈罩均為拋物線形回轉(zhuǎn)體，所述第 一燈芯和第二燈芯分別設(shè)置在所述第一燈罩和第二燈罩的焦點處；在所述第一 燈罩和第二燈罩之間設(shè)置有用于使光線平行出射的所述反射體，其中所述反射
體沿著垂直于各燈罩的回轉(zhuǎn)軸方向的最大截面積不小于對應(yīng)燈罩的開口面積 的一半。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述反射體是反射直角棱鏡。 在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述反射直角棱鏡的高度至少為所述第 一和第二燈罩的開口直徑的1/2。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述反射體包括截面為等腰三角形的三 角柱，以及貼置于所述三角柱的兩個斜面上的反射鏡。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述三角柱是頂角為直角的等腰三角柱。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述第一燈罩和第二燈罩中的至少一個 上設(shè)置有反射鏡，所述反射鏡從該燈罩的最低點或最高點延伸，并垂直于此處 的光線行進方向。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述反射體的頂部設(shè)置有反射鏡，所述 反射鏡垂直于此處的光線行進方向。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述貼置于三角柱上的反射鏡為矩形、 半環(huán)形、或環(huán)形。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述第一燈罩和第二燈罩的開口半徑的 范圍為(2^-2)/ (2々+ 2)/，其中f是拋物線焦距。
在本實用新型所述的雙燈模塊中，所述反射體為等腰三角柱，設(shè)定頂角為A，另兩個角為B，且反射體的兩個反射面與兩個拋物線燈罩焦點連線方向之 間的夾角為C，則A、 B和C之間滿足以下關(guān)系A(chǔ)+2B=180° ; B+C=90° 。
實施本實用新型的雙燈模塊，具有以下有益效果利用了拋物線燈罩的焦 點上發(fā)出的光線可被該燈罩反射并平行輸出的原理，在光源經(jīng)過透鏡陣列之前 就匯整成單一光源；可維持照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的設(shè)計，同時所輸出的光亮度 是兩個燈芯所提供的加總亮度，維持對比度與成像品質(zhì)，且因為輸出光線的行 進方向皆保持平行，所以輸出的光源可以不經(jīng)過額外的組件就可得到均勻的光 源，而減少光機的研發(fā)成本與時間。


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是現(xiàn)有技術(shù)中的一種雙燈照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實用新型中雙燈模塊的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實用新型中雙燈模塊的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖4是本實用新型中雙燈模塊的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖5是本實用新型中雙燈模塊的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖6是本實用新型中雙燈模塊的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖7是本實用新型中雙燈模塊的另一種反射體的結(jié)構(gòu)示意圖8是本實用新型中反射體的替換結(jié)構(gòu)的示意圖9是圖8中與三角柱配合形成替換結(jié)構(gòu)的反射鏡的主視圖10是圖8中與三角柱配合形成替換結(jié)構(gòu)的另一種反射鏡的主視圖11是本實用新型的拋物線燈罩所在的圓錐曲線圖12是本實用新型的拋物線燈罩的截面圖13是圖10中的反射鏡與三角柱配合、應(yīng)用于第五實施例的示意圖； 圖14是圖10中的反射鏡與三角柱配合、應(yīng)用于第五實施例的另一示意圖; 圖15是另一種反射鏡與三角柱配合、應(yīng)用于第二實施例的示意圖。
具體實施方式
圖2是本實用新型中雙燈模塊的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示， 該雙燈模塊100應(yīng)用于投影系統(tǒng)中，例如，可用作穿透式或反射式液晶投影機 的光源，并在光線通過其透鏡陣列(Lens Array) 110之前，將光線匯整成單 一的平行光，使光線最終能夠聚焦。
該雙燈模塊100包括彼此相對設(shè)置的兩個燈罩，各燈罩均為拋物線回轉(zhuǎn) 體，且內(nèi)表面均鍍有反射涂覆層，可使入射光全部反射。在第一拋物線燈罩 101的焦點上設(shè)置有第一燈芯103，在第二拋物線燈罩102的焦點上設(shè)置有第 二燈芯104，這樣兩個燈芯103、 104發(fā)出的光線經(jīng)兩個拋物線燈罩101、 102 反射后，沿著與拋物線燈罩的軸平行的方向折回。
圖11是是本實用新型的拋物線燈罩101、 102所在的圓錐曲線圖。參照圖 11，該圓錐曲線上的點p到兩個焦點fl、 f2的距離分別為r、 r' ， p點與fl 之間的連線與坐標(biāo)軸的夾角為oc ，焦點f 1處的焦距為f ，且兩個焦點f 1、 f2 之間的距離為s。根據(jù)三角函數(shù)-
(r 〕2 = r2 + — 2" c。s(冗一 a)
根據(jù)圓錐曲線的定義
將等式(2)代入等式(1)，得到:
2/
1 +1 + s / / cos or
等式(1)
等式(2)
等式(3)
當(dāng)圓錐曲線為圓時，s=0， r=f;
當(dāng)圓錐曲線為拋物線時，s二w，^^7^"等式(4)
1 + cos a
圖12是本實用新型的拋物線燈罩的截面圖。參照圖12，本實用新型將拋 物線燈罩101、 102的開口半徑的范圍限定在R^ R,之間，在一個較佳實施例 中，拋物線上的點到焦點的連線與X軸的夾角cc為45。時，得到R^;拋物線 上的點到焦點的連線與X軸的夾角a為135°時，得到R,。
根據(jù)得到的拋物線函數(shù)^^， 2/，當(dāng)a為45°時，r = 2(2-W)/，
1 + cos aiU="coS45°，得到^ _=(2^ + 2)/ ;當(dāng)。為135 °時，r = 2(2 + ^)/， &n="a)S45°，得到i^-(2V^-2)/。這樣，可確定拋物線燈罩101、 102的開
口半徑的范圍為(2^ — 2)/ (2^ + 2)/ 。
再回到圖2，在兩個拋物線燈罩101、 102之間的光路上，設(shè)置有反射體， 用于使光線垂直反射到透鏡陣列110。該反射體可以是例如反射直角棱鏡105， 該反射直角棱鏡105是直角等腰三角柱，其截面的頂角A為90。，另兩個角B 為45° ，且面向拋物線燈罩IOI、 102的兩個面上涂覆有反射層，可使入射光 線100%反射。為了使反射直角棱鏡105反射后的光線垂直入射到透鏡陣列110， 第一、第二拋物線燈罩101、 102相對設(shè)置，且兩者的焦點連線與反射直角棱 鏡105的底面平行。反射直角棱鏡105沿著垂直于各燈罩101、 102的回轉(zhuǎn)軸 方向的最大截面積不小于對應(yīng)燈罩的開口面積的一半。并且，反射直角棱鏡 105的高度至少為拋物線燈罩的開口直徑的1/2，其底面可以與兩個拋物線燈 罩101、 102的最下端平齊，頂部的高度至少與兩個拋物線燈罩101、 102的焦 點連線平齊，以保證第一、第二燈芯103、 104發(fā)出的至少一半光線能夠被直 接被反射到反射直角棱鏡105上。具體而言，其中一個拋物線燈罩的至少一半 光線平行入射到反射直角棱鏡105上，并被反射到透鏡陣列110;而另一部分 光線由于反射直角棱鏡105的高度不夠，直接入射到相對的另一個拋物線燈罩 內(nèi)，另一個拋物線燈罩將光線反射到其下部，并再次反射，到達反射直角棱鏡 105，這樣同樣可以到達透鏡陣列110。
由于被第一、第二拋物線燈罩101、 102反射到反射直角棱鏡105上的光 線均是彼此平行的，被反射直角棱鏡105反射后，即可平行入射到透鏡陣列 110。
圖3是本實用新型中雙燈模塊的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與第一實施例 相同的部分不再贅述。參照圖3，該實施例中，反射直角棱鏡105的體積較大， 其高度與拋物線燈罩101、102的開口直徑相同，且底面與兩個拋物線燈罩101、 102的最下端平齊，頂部的高度與拋物線燈罩101、 102的最上端平齊，這樣， 第一、第二燈芯103、 104發(fā)出的光線分別經(jīng)第一、第二拋物線燈罩101、 102反射后直接到達反射直角棱鏡105;再經(jīng)反射直角棱鏡105反射后平行入射到 透鏡陣列110。不需要經(jīng)過拋物線燈罩的多次反射。
圖4是本實用新型中雙燈模塊的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與第一實施例 相同的部分不再贅述。參照圖4，在第一實施例的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一個反射鏡 106。反射鏡106設(shè)置在其中一個拋物線燈罩上，從該拋物線燈罩的最高點向 下延伸并垂直于兩個拋物線燈罩101、 102的焦點連線方向。圖4中示出了將 反射鏡106設(shè)置在第一拋物線燈罩101上的例子，它也可設(shè)置在第二拋物線燈 罩102上。這樣，燈芯103、 104發(fā)出的一部分光線分別經(jīng)對應(yīng)的拋物線燈罩 101、 102反射后，入射到反射直角棱鏡105上，并被反射到透鏡陣列110;另 一部分光線經(jīng)對應(yīng)的拋物線燈罩101、 102反射后，入射到反射鏡106，并被 反射鏡106反射，返回對應(yīng)的拋物線燈罩，再經(jīng)過拋物線燈罩的兩次反射，入 射到反射直角棱鏡105上，并最終被反射到透鏡陣列110。反射鏡106也可從
該拋物線燈罩的最低點向上延伸并垂直于此處光線的行進方向，即兩個拋物線 燈罩IOI、 102的焦點連線方向。
圖5是本實用新型中雙燈模塊的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與第一實施例 相同的部分不再贅述。該實施例在圖4的基礎(chǔ)上增設(shè)了反射鏡107。即兩個反 射鏡106、 107分別設(shè)置在第一、第二拋物線燈罩IOI、 102上，從各自的拋物 線燈罩的最高點垂直向下延伸，并垂直于此處光線的行進方向，即兩個拋物線 燈罩IOI、 102的焦點連線方向。第一燈芯103發(fā)出的一部分光線經(jīng)第一拋物 線燈罩101反射后，入射到反射直角棱鏡105上，并被反射到透鏡陣列110; 另一部分光線經(jīng)第一拋物線燈罩101反射后，入射到反射鏡106，并被反射鏡 106反射，返回第一拋物線燈罩101，再經(jīng)過第一拋物線燈罩101的兩次反射， 入射到反射直角棱鏡105上，并最終被反射到透鏡陣列110。
類似地，第二燈芯104發(fā)出的一部分光線經(jīng)第二拋物線燈罩102反射后， 入射到反射直角棱鏡105上，并被反射到透鏡陣列110;另一部分光線經(jīng)第二 拋物線燈罩102反射后，入射到反射鏡107，并被反射鏡107反射，返回第二 拋物線燈罩102，再經(jīng)過第二拋物線燈罩102的兩次反射，入射到反射直角棱 鏡105上，并最終被反射到透鏡陣列110。圖6是本實用新型中雙燈模塊的第五實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，與第一實施例 相同的部分不再贅述。與圖4所示的第三實施例不同的是，該實施例中，將反 射鏡106設(shè)置在反射直角棱鏡105的頂部，向上延伸并垂直于此處光線的行進 方向。這樣，燈芯103、 104發(fā)出的一部分光線分別經(jīng)對應(yīng)的拋物線燈罩101、 102反射后，入射到反射直角棱鏡105上，并被反射到透鏡陣列110;另一部 分光線經(jīng)對應(yīng)的拋物線燈罩101、 102反射后，入射到反射鏡106，并被反射 鏡106反射，返回對應(yīng)的拋物線燈罩，再經(jīng)過拋物線燈罩的兩次反射，入射到 反射直角棱鏡105上，并最終被反射到透鏡陣列110。
在以上的第一實施例中，反射直角棱鏡105的頂角A為90° ，另兩個角B 為45° ，因此可保證光線水平入射、垂直出射。實際上反射體也可以有其它 的角度參數(shù)，只要能夠?qū)⑷肷涞墓饩€垂直反射到透鏡陣列110即可。圖7是本 實用新型中雙燈模塊的另一種反射體的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖7，該反射體lll 為等腰三角柱，其截面的頂角為A，另兩個角為B，這些參數(shù)滿足以下關(guān)系
A+2B=180° 等式(5)
若反射體111的兩個反射面與垂直于透鏡陣列110的方向之間的夾角為 C， B和C之間滿足以下關(guān)系
B+C=90° 等式(6)
根據(jù)反射定律，拋物線燈罩IOI、 102反射后的光線入射到反射體111的 反射面上時，與反射面之間的夾角也必須為C。如此可確定第一、第二拋物線 燈罩IOI、 102與反射體111之間的相對位置關(guān)系。在這種情況下，兩個拋物 線燈罩101、 102的焦點連線與各自的對稱軸之間有一定的夾角。
圖8是本實用新型中反射體的替換結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖8所示，圖2中的 反射體可以由三角柱108和兩個設(shè)置在其斜面上的反射鏡109組合而成。例如， 三角柱108可以為等腰直角三角柱，其頂角A為90。，另兩個角B為45。。 兩個反射鏡109可使入射光線100%反射。如此可以實現(xiàn)與各實施例中的反射 直角棱鏡105相同的作用。
圖9和圖10是圖8中與三角柱配合形成替換結(jié)構(gòu)的反射鏡的兩個實施例 的主視圖。參照圖9，反射鏡109可以是矩形，其背面貼置于三角柱上。參照圖10，反射鏡109也可以是半環(huán)形。由于從拋物線燈罩的焦點處發(fā)出即直接 平行入射到反射鏡的光束相對較少，因此反射鏡109中心可以設(shè)置同心圓孑L。
圖13和14是圖10中的反射鏡與三角柱配合、應(yīng)用于第五實施例的示意 圖。如圖13所示，該反射鏡109貼置于三角柱108上，并在三角柱108的頂 部設(shè)置矩形的反射鏡106。如圖14所示，三角柱108頂面上的反射鏡106也 可以是半環(huán)形，與反射鏡109類似。
與三角柱108配合的反射鏡106也可以是其他形狀，如圓形、環(huán)形等。圖 15是另一種反射鏡與三角柱配合、應(yīng)用于第二實施例的示意圖。在該圖中， 反射鏡106為環(huán)形。由于拋物線燈罩為回轉(zhuǎn)體，且從拋物線燈罩的焦點處發(fā)出 即直接平行入射到反射鏡的光束相對較少，因此這種環(huán)形的反射鏡106可以使 近100%的光線反射，并到達透鏡陣列IIO。
在本實用新型中，利用了反射直角棱鏡等光學(xué)元件可以使光線100%反射 的特性，以及拋物線燈罩的焦點上發(fā)出的光線可被該燈罩反射并平行輸出的原 理，在光源經(jīng)過透鏡陣列之前就匯整成單一光源；可維持照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng) 的設(shè)計，僅對燈芯模塊進行延伸設(shè)計就可以提高投影機的亮度并延長燈泡的更 換時間，同時維持對比度與成像品質(zhì)，減少光機的研發(fā)成本與時間。同時使用 者也可依據(jù)使用需求與條件，控帶妙丁芯開/關(guān)的數(shù)量，以配合外界環(huán)境光的變 化。
權(quán)利要求1、一種雙燈模塊，包括用于發(fā)出光線的第一燈芯和第二燈芯、用于反射對應(yīng)光線的第一燈罩和第二燈罩、以及反射體，其特征在于，所述第一燈罩和第二燈罩均為拋物線形回轉(zhuǎn)體，所述第一燈芯和第二燈芯分別設(shè)置在所述第一燈罩和第二燈罩的焦點處；在所述第一燈罩和第二燈罩之間設(shè)置有用于使光線平行出射的所述反射體，其中所述反射體沿著垂直于各燈罩的回轉(zhuǎn)軸方向的最大截面積不小于對應(yīng)燈罩的開口面積的一半。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燈模塊，其特征在于，所述反射體是反射直 角棱鏡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙燈模塊，其特征在于，所述反射直角棱鏡的 高度至少為所述第一和第二燈罩的開口直徑的1/2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燈模塊，其特征在于，所述反射體包括截面為等腰三角形的三角柱，以及貼置于所述三角柱的兩個斜面上的反射鏡。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙燈模塊，其特征在于，所述三角柱是頂角為 直角的等腰三角柱。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燈模塊，其特征在于，所述第一燈罩和第二 燈罩中的至少一個上設(shè)置有反射鏡，所述反射鏡從該燈罩的最低點或最高點延 伸，并垂直于此處的光線行進方向。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙燈模塊，其特征在于，所述反射體的頂部設(shè) 置有反射鏡，所述反射鏡垂直于此處的光線行進方向。
8、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙燈模塊，其特征在于，所述貼置于三角柱上 的反射鏡為矩形、半環(huán)形、或環(huán)形。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燈模塊，其特征在于，所述第一燈罩和第二 燈罩的開口半徑的范圍為(2^-2)/，^ + 2)/，其中f是拋物線焦距。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的雙燈模塊，其特征在于，所述反射體為等 腰三角柱，設(shè)定頂角為A，另兩個角為B，且反射體的兩個反射面與兩個拋物 線燈罩焦點連線方向之間的夾角為C，則A、B和C之間滿足以下關(guān)系:A+2B=180<formula>formula see original document page 3</formula>
專利摘要本實用新型涉及一種雙燈模塊，包括用于發(fā)出光線的第一燈芯和第二燈芯、用于反射對應(yīng)光線的第一燈罩和第二燈罩、以及反射體，所述第一燈罩和第二燈罩均為拋物線形回轉(zhuǎn)體，所述第一燈芯和第二燈芯分別設(shè)置在所述第一燈罩和第二燈罩的焦點處；在所述第一燈罩和第二燈罩之間設(shè)置有用于使光線平行出射的所述反射體，其中所述反射體沿著垂直于各燈罩的回轉(zhuǎn)軸方向的最大截面積不小于對應(yīng)燈罩的開口面積的一半。該雙燈模塊利用了拋物線燈罩的焦點上發(fā)出的光線可被該燈罩反射并平行輸出的原理，在光源經(jīng)過透鏡陣列之前就匯整成單一光源；可維持照明系統(tǒng)與成像系統(tǒng)的設(shè)計，同時維持對比度與成像品質(zhì)，減少光機的研發(fā)成本與時間。
文檔編號G03B21/28GK201232946SQ200820125448
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者彭威翔, 林耿暉, 柯兆陽, 洪一中, 洪文郎, 熊堅智 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司