LED 照明光路及具有该光路的 LED 光机照明系统 【技术领域】
本发明涉及 LED 照明光路及具有该光路的 LED 光机照明系统。背景技术 随着人们需求的增多， 投影仪朝向短小轻薄的结构和多元化功效的目标迈进。整 个投影仪产品的发展趋势， 集中在功能提升、 价格缩减和体积减小三个方向。 为了达到价格 缩减与体积减小的目的， 许多投影仪都已舍弃了传统的灯泡改为采用体积小、 色彩饱和度 高、 使用寿命长的 LED 作为光源。虽然采用 LED 作为光源具有前述优点， 但是与现有技术中 所使用的灯泡比较， 使用 LED 作为光源在所能提供的亮度上仍显不足， 目前世面上不断有 更新型的高亮度的 LED 推出， 不过其所产生的亮度与现有技术中投影仪所使用的灯泡相比 较， 仍有某种程度上的距离， 进而直接影响到投影仪的性能。
因此， 开发适用于投影仪具有较高亮度 LED 光机照明模组或系统成为需要解决的 问题。
发明内容 本发明解决的第一技术问题是提供一种具有较高亮度、 结构简单、 易于安装和调 试的照明光路。
本发明解决的第二技术问题是提供一种具有较高亮度、 结构简单、 易于安装和调 试的 LED 光机照明系统。
为解决上述第一技术问题， 本发明采用的第一技术方案是 ：
一种 LED 照明光路， 包括 LED 光源， 其特征在于 ： 该照明光路还包括与所述 LED 光 源依次光路连接的具有正折射光焦度的第一透镜组和具有正折射光焦度的第二透镜组， 所 述第一透镜组包括， 从 LED 光源起 ： 具有正折射光焦度的第一透镜、 具有正折射光焦度的第 二透镜、 具有正折射光焦度的第三透镜 ； 所述第二透镜组包括 ： 具有正折射光焦度的第四 透镜、 具有负折射光焦度的第五透镜、 具有正折射光焦度的第六透镜。
所述第一透镜为弯月透镜 ； 所述第二透镜为双凸透镜 ； 所述第三透镜为双凸透 镜； 所述第四透镜为弯月透镜 ； 所述第五透镜为弯月透镜 ； 所述第六透镜为双凸透镜。
所述第一透镜具有凹的第一表面 ； 所述第二透镜具有凸的第一表面 ； 所述第三透 镜具有凸的第一表面 ； 所述第四透镜具有凸的第一表面 ； 所述第五透镜具有凸的第一表 面； 所述第六透镜具有凸的第一表面。
所述第一透镜组和第二透镜组都含有一片非球面透镜。
所述第二透镜的第二表面和第六透镜的第一表面为非球面。
为解决上述第二技术问题， 本发明采用的第二技术方案是 ：
一种 LED 光机照明系统， 其特征在于包括 ： 若干基色 LED 光源， 以及分别将该若干 基色 LED 光源会聚成平行光的若干如权利要求 1 所述的第一透镜组， 其中一第一透镜组的 光轴为主光轴 ； 此外该系统还包括将其余第一透镜组的平行光分别反射至主光轴上的若干
二向色镜和设置在主光轴上用于会聚所述若干第一透镜组的平行光的如权利要求 1 所述 的第二透镜组 ；
所述若干基色 LED 光源为三基色 LED 光源， 所述若干二向色镜为两二向色镜。
所述三基色 LED 光源各自对应不同的第一透镜组， 共用第二透镜组。
所述第一透镜组内的三片透镜曲率半径不同、 厚度不同、 镜片之间距离不同或者 镜片材料不同。
与现有技术相比， 本发明第一技术方案的有益效果是 ： 本技术方案通过具有正折 射光焦度的第一透镜组将发散的 LED 光源会聚成近平行光， 然后再利用具有正折射光焦度 的第二透镜组将该近平行光进一步会聚成光斑， 以供照明。 与现有的照明光路相比， 本技术 方案的照明光路能量利用率达 70％、 结构简单、 易于安装和调试。
与现有技术相比， 本发明第二技术方案的有益效果是 ： 采用上述技术方案， 使得所 述 LED 光机照明系统的能量利用率达 70％、 结构简单、 易于安装和调试、 三种颜色光线的亮 度匹配性好等优点。 附图说明
图 1 是本发明实施方式一的原理示意图 ； 图 2 是本发明实施方式二的原理示意图 ； 图 3 是本发明实施方式二的第一透镜组和第二透镜组的结构示意图 ； 图 4 是本发明实施方式二的光线会聚效果的示意图。具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施方式一
本实施方式是本发明第一技术方案的具体实施方式。
本实施方式的 LED 照明光路， 包括 ： LED 光源 ( 图未示 )， 以及与 LED 光源依次光路 连接的且具有正折射光焦度的第一透镜组 80 和具有正折射光焦度的第二透镜组 90。
如图 1 所示， 其中， 所述第一透镜组包括， 从 LED 光源起 ： 具有正折射光焦度的第一 透镜 L1、 具有正折射光焦度的第二透镜 L2、 具有正折射光焦度的第三透镜 L3。所述第二透 镜组包括 ： 具有正折射光焦度的第四透镜 L4、 具有负折射光焦度的第五透镜 L5、 具有正折 射光焦度的第六透镜 L6。
其中， 第一透镜 L1 为弯月透镜， 有一个曲率半径为 r1 的凹的第一表面和一个曲率 半径为 r2 的凸的像方表面。第二透镜 L2 为双凸透镜， 有个曲率半径为 r3 的凸的第一表面 和曲率半径为 r4 的凸的像方表面。第三透镜 L3 为双凸透镜， 有个曲率半径为 r5 的凸的第 一表面和曲率半径为 r6 的凸的像方表面。第四透镜 L4 为弯月透镜， 有个曲率半径为 r7 的 凸的第一表面和曲率半径为 r8 的凹的像方表面。第五透镜 L5 为弯月透镜， 有个曲率半径 为 r9 的凸的第一表面和曲率半径为 r10 的凹的像方表面。第六透镜 L6 为双凸透镜， 有个 曲率半径为 r11 的凸的第一表面和曲率半径为 r12 的凸的像方表面。
其中， 第一透镜 L1 的厚度为 d1， 第一透镜 L1 像方表面与第二透镜 L2 第一表面之 间的距离为 d2， 第二透镜 L2 的厚度为 d3， 第二透镜 L2 像方表面与第三透镜 L3 第一表面之间的距离为 d4， 第三透镜 L3 的厚度为 d5， 第三透镜 L3 像方表面与第四透镜 L4 第一表面之 间的距离为 d6， 第四透镜 L4 的厚度为 d7， 第四透镜 L4 像方表面与第五透镜 L5 第一表面之 间的距离为 d8， 第五透镜 L5 的厚度为 d9， 第五透镜 L5 像方表面与第六透镜 L6 第一表面之 间的距离为 d10， 第六透镜 L6 的厚度为 d11。
此外， 为校正系统球差， 所述第一透镜组 80 和第二透镜组 90 都含有一片非球面透 镜。具体是第二透镜 L2 的第二表面和第六透镜 L6 的第一表面为非球面。
实施方式二
本实施方式是本发明第二技术方案的具体实施方式。
如图 2 所示， 本实施方式的 LED 光机照明系统包括 ： 绿色 LED1、 蓝色 LED2、 红色 LED3 等三基色 LED， 以及分别与该三基色 LED 光路连接的三组第一透镜组 80’ 。各基色 LED 经对应的第一透镜组 80’ 分别会聚成近平行光。其中如图 2 所示， 与绿色 LED 光路连接的 第一透镜组 80’ 的光路轴线设置为主光轴， 主光轴上还设置有第二透镜组 90’ 。
此外， 该系统还包括将其余第一透镜组 80’ 的基色平行光分别反射至主光轴上的 第 1 二向色镜 4、 第 2 二向色镜 5， 该第 1 二向色镜 4、 第 2 二向色镜 5 中心位于主光轴上。 第 1 二向色镜 4 为蓝绿二向色镜， 其对于蓝色光反射， 对于绿光和红光透射， 用于将蓝色 LED 经第一透镜组 80’ 会聚而成的蓝色平行光反射至主光轴上。第 2 二向色镜 5 为红绿二向色 镜， 其对于红光反射， 对于绿光和蓝光透射， 用于将红色 LED 经第一透镜组 80’ 会聚而成的 红色平行光反射至主光轴上。
如图 3 所示， 第一透镜组 80’ 包括具有正光焦度的第一透镜 L1’ 、 具有正光焦度的 第二透镜 L2’ 和具有正光焦度的第三透镜 L3’ 。第二透镜组 90’ 包括具有正光焦度的第四 透镜 L4’ 、 具有负光焦度的第五透镜 L5’ 、 具有正光焦度的第六透镜 L6’ 。
为了校正系统球差， 第二透镜 L2’ 的像方表面和第六透镜 L6’ 的第一表面为非球 面。为了校正系统色差， 系统共采用了三种材料 ： BK7、 PMMA 和 SF1。第一透镜组 80’ 和第二 透镜组 90’ 的六片透镜采用的材料依次为 ： BK7、 PMMA、 BK7、 BK7、 SF1、 PMMA。
如图 2 和图 4 所示， 绿色 LED1 与其对应的第一透镜组 80’ 位于主光轴上， 由绿色 LED1 发出的光线先经由第一透镜组 80’ 会聚成近平行光， 然后再经由第二透镜组 90’ 进一 步被会聚成一个小的光斑。蓝色 LED2 经第一透镜组 80’ 会聚成的近平行光， 然后经过第 1 二向色镜 4 的反射至主光轴并经过第二透镜组 90’ 会聚成蓝色光斑。红色 LED3 经第一透 镜组 80’ 会聚成的近平行光， 然后经过第 2 二向色镜 5 反射反射至主光轴并经过第二透镜 组 90’ 会聚成红色光斑。
本发明的三个 LED 光源发出的光线， 经过一系列光路器件后能够较好的会聚在接 收面上， 红、 绿、 蓝三个光斑较好的重合在一起， 满足后续光学系统要求的光线能量利用率 达到了 70％， 可用于高亮度 LED 投影机。
整个系统结构简单， 易于加工， 并且第一透镜 L1’ 和各基色 LED 之间留有一定的安 装距离， 易于安装和调试。三基色 LED 各自对应不同的第一透镜组， 使三种颜色光线的亮度 匹配性更好。
应该指出， 上述实施例仅为本发明的较佳实施方式， 本领域技术人员还可在本发 明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化， 都应包含在本发明所要求保护的 范围之内。