单片式LCOS小型投影机光学引擎制造技术

一种单片式ＬＣＯＳ小型投影机光学引擎，属光电照明和显示的技术领域，包含连在一起的单片式ＬＥＤ红光发光芯片、ＬＥＤ绿光发光芯片、ＬＥＤ蓝光发光芯片和收光棱柱棒、中继透镜及透反式三色合色棱镜组，安放在同一侧的三个通道的红、绿、蓝光经中继透镜和透反式三色合色棱镜组透射、反射后合色为白光出射，再经会聚透镜、反射镜偏转９０°后通过偏振片、偏振棱镜反射到１／４波片和ＬＣＯＳ液晶板，并把ＬＣＯＳ液晶板的图像信号反射回偏振棱镜，经偏振棱镜和投影物镜投射到屏幕上。该系统有结构紧凑、便于制作、制造成本低、系统出射的白光合色均匀和光能量的利用率高的优点，特别适于用在小型ＬＣＯＳ投影机中作为光学引擎。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种单片式LC0S小型投影机光学引擎，属光电照明和显示的

技术介绍
现有的单片式LC0S投影机光学引擎的光学系统如图1所示，该系统包含LED阵列红光芯片R、红光收集器001、红光积分透镜004、LED阵列绿光芯片G、绿光收集器002、绿光积分透镜005， LED阵列蓝光芯片B、蓝光收集器003、蓝光积分透镜006、 X-合色棱镜007，偏振片008、偏振棱镜009、 1/4波片010、 LCOS液晶板011和投影镜头012， LED阵列芯片发出的红、绿、蓝三色光通过各自的收集器和积分透镜从三个方向投射到X-合色棱镜007并通过X-合色棱镜007的滤光膜fl、 f2合成为白光，再经偏振片008、偏振棱镜009和1/4波片010照亮LCOS液晶板Oll，由LCOS液晶板011反射并经偏振转换的偏振光图像信号，再经偏振棱镜009的分光面和投影物镜投射到屏幕上。(详见"现代显示"杂志2006年12月总第70期的"用LED光源的单片式LCOS彩色投影机" 一飞利浦美国研究中心。)上述光学引擎存在以下缺点1、 LED阵列芯片体积较大，收集器和积分透镜制作工艺复杂，要求高、体积大。2、 LED红、绿、蓝三色光从三个方向分别射入X-棱镜，所以结构分散，体积大。3、 在X-棱镜中，LED红、绿、蓝三色光都是以45。角分别射入各自对应的滤光膜fl、 f2，这样大的入射角对滤光膜的制作带来很大的难度，滤光膜可应用相对孔径较小，尤其是对LED光源，更限制了大角度光线的光能量利用率。4、 X-棱镜由四个直角棱镜胶合而成，制作工艺要求高，成本高。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种单片式LC0S小型投影机光学引擎，该系统有便于制作、制造成本低、系统出射的白光合色均匀和光能量的利用率高的优点。为实现上述目的，本技术采用以下的技术方案。该系统包含连在一起的单片式LED红光发光芯片、LED绿光发光芯片、LED蓝光发光芯片和收光棱柱棒、中继透镜及透反式三色合色棱镜组，安放在同一侧的三个通道的红、绿、蓝光经中继透镜和透反式三色合色棱镜组透射、反射后合色为白光出射，再经会聚透镜、反射镜偏转90°后通过偏振片、偏振棱镜反射到1/4波片和LCOS液晶板，并把LCOS液晶板的图像信号反射回偏振棱镜，经偏振棱镜和投影物镜投射到屏幕上。现详细说明本技术的技术方案。一种单片式LC0S小型投影机光学引擎，含LED红光通道、LED绿光通道、LED蓝光通道、三色合色棱镜组、会聚透镜、反射镜、偏振片、偏振棱镜、1/4波片、LCOS液晶板和投影物镜，LED红光通道含LED红光发光芯片、红光棱柱棒、红光中继透镜，LED绿光通道含LED绿光发光芯片、绿光棱柱棒、绿光中继透镜，LED蓝光通道含LED蓝光发光芯片、蓝光棱柱棒、蓝光中继透镜，投影物镜、偏振棱镜、1/4波片和LCOS液晶板以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴与下述的三色合色棱镜组的中心光轴相互平行，第二会聚透镜、偏振片和偏振棱镜以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴与投影物镜的中心光轴垂直，其特征在于，LED红光发光芯片、红光棱柱棒、红光中继透镜以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第一直角棱镜的直角面A的中心处与第一直角棱镜的直角面A垂直，LED绿光发光芯片、绿光棱柱棒、绿光中继透镜以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第三直角棱镜的直角面B的中心处与第三直角棱镜的直角面B垂直，LED蓝光发光芯片、蓝光棱柱棒、蓝光中继透镜以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第五直角棱镜的直角面C的中心处与第五直角棱镜的直角面C垂直，三色合色棱镜组由五个大小相同的45°直角棱镜构成，其中第一直角棱镜的斜面上镀有第一分光膜，第三直角棱镜的斜面上镀有第二分光膜，第一分光膜是反射蓝光、透过绿光、红光的膜，第二分光膜是反射绿光、透过红光的膜，第二直角棱镜、第四直角棱镜、第五直角棱镜都不镀膜，第一直角棱镜和第二直角棱镜的斜面胶合，第三直角棱镜和第四直角棱镜的斜面胶合，第二直角棱镜和第三直角棱镜的直角面胶合，第四直角棱镜和第五直角棱镜的直角面胶合，第五直角棱镜、第四直角棱镜、第三直角棱镜、第二直角棱镜、第一直角棱镜以它们的中心光轴重合的方式依次排列，第一直角棱镜的A面、第三直角棱镜的B面和第五直角棱镜的C面位于同一平面，第五直角棱镜、第四直角棱镜、第三直角棱镜、第二直角棱镜和第一直角棱镜的中心光轴与第一会聚透镜的中心光轴重合，且与反射镜的反光面的夹角为45° ，第二会聚透镜的中心光轴与反射镜的反光面的夹角为45° ，第二会聚透镜的中心光轴与三色合色棱镜组的中心光轴垂直相交于反射镜的中心，六根中心光轴LED红光、LED绿光和LED蓝光发光芯片的中心光轴，三色合色棱镜组的中心光轴，第二会聚透镜的中心光轴和投影物镜的中心光轴位于同一个平面。本技术的进一步特征是用平面反射镜代替三色合色棱镜组中的第五直角棱镜，平面反射镜和三色合色棱镜的光轴交角为45° 。本技术的进一步特征是用第一分光片代替三色合色棱镜组中的第一直角棱镜、第二直角棱镜，用第二分光片代替三色合色棱镜组中的第三直角棱镜、第四直角棱镜，第一分光片和第二分光片与它们的中心光轴的交角均为45° 。与
技术介绍
相比，本技术的优点是1、安置在同一侧的LED红光通道、绿光通道、蓝光通道的光轴相互平行且和三色合色棱镜组的光轴、投影物镜的光轴相垂直，结构紧凑。62、 LED红、蓝、绿三色光都能以小于45°的角度分别入射到三 色合色棱镜组，有助于降低分光膜制作难度，提高分光膜的相对孔径， 合光效率高。3、 LED红光发光芯片、绿光发光芯片、蓝光发光芯片排列在一 起可以共用一组散热片，散热效果好，有利于性能稳定。4、 三色合色棱镜组的镀膜和生产工艺较简单，同时装配调试较 方便。5、 整个投影机光学引擎系统的体积小，有利于产品小型化。附图说明图1是用LED光源的单片式LCOS彩色投影机光学引擎的结构 示意图。图2是单片式LCOS小型投影机光学引擎的光学系统实体图。 图中1是蓝光LED发光芯片，2是绿光LED发光芯片，3是红光 LED发光芯片，4是蓝光棱柱棒，5是绿光棱柱棒，6是红光棱柱棒， 7是蓝光中继透镜，8是绿光中继透镜，9是红光中继透镜，IO是三 色合色棱镜组，101是第一直角棱镜，102是第二直角棱镜，103是 第三直角棱镜，104是第四直角棱镜，105是第五直角棱镜，ll是 会聚透镜，12是反射镜，13是偏振片，14是偏振棱镜，15是1/4波 片，16是LC0S液晶板，17是投影物镜。图3是实施例2的LED红、绿、蓝三色光合色系统的结构示意 图。图中1051是平面反射镜，其上镀有对红光全反射的高反膜， 平面反射镜1051和第四直角棱镜104、第三直角棱镜103、第二直角 棱镜102、第一直角棱镜101的的光轴交角为45° 。图4是实施例3的LED红、绿、蓝三色光合色系统的结构示意 图。图中1011是第一分光片，其上镀有反射蓝光、透过绿光、红 光的分光膜，1031是第二分光片，其上镀有反射绿光、透过红光的 分光膜，第一分光片1011和第二分光片1031与第五直角棱镜1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片式ＬＣＯＳ小型投影机光学引擎，含ＬＥＤ红光通道、ＬＥＤ绿光通道、ＬＥＤ蓝光通道、三色合色棱镜组（１０）、会聚透镜（１１）、反射镜（１２）、偏振片（１３）、偏振棱镜（１４）、１／４波片（１５）、ＬＣＯＳ液晶板（１６）和投影物镜（１７），ＬＥＤ红光通道含ＬＥＤ红光发光芯片（３）、红光棱柱棒（６）、红光中继透镜（９），ＬＥＤ绿光通道含ＬＥＤ绿光发光芯片（２）、绿光棱柱棒（５）、绿光中继透镜（８），ＬＥＤ蓝光通道含ＬＥＤ蓝光发光芯片（１）、蓝光棱柱棒（４）、蓝光中继透镜（７），投影物镜（１７）、偏振棱镜（１４）、１／４波片（１５）和ＬＣＯＳ液晶板（１６）以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴与下述的三色合色棱镜组的中心光轴相互平行，第二会聚透镜（１１ｂ）、偏振片（１３）和偏振棱镜（１４）以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴与投影物镜（１７）的中心光轴垂直，其特征在于，ＬＥＤ红光发光芯片（３）、红光棱柱棒（６）、红光中继透镜（９）以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第五直角棱镜（１０５）的直角面（Ｃ）的中心处与第五直角棱镜（１０５）的直角面（Ｃ）垂直，ＬＥＤ绿光发光芯片（２）、绿光棱柱棒（５）、绿光中继透镜（８）以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第三直角棱镜（１０３）的直角面（Ｂ）的中心处与第三直角棱镜（１０３）的直角面（Ｂ）垂直，ＬＥＤ蓝光发光芯片（１）、蓝光棱柱棒（４）、蓝光中继透镜（７）以它们的中心光轴重合的方式依次排列，它们的中心光轴在第一直角棱镜（１０１）的直角面（Ａ）的中心处与第一直角棱镜（１０１）的直角面（Ａ）垂直，三色合色棱镜组（１０）由五个大小相同的４５°直角棱镜构成，其中第一直角棱镜（１０１）的斜面上镀有第一分光膜，第三直角棱镜（１０３）的斜面上镀有第二分光膜，第一分光膜是反射蓝光、透过绿光、红光的膜，第二分光膜是反射绿光、透过红光的膜，第二直角棱镜（１０２）、第四直角棱镜（１０４）、第五直角棱镜（１０５）都不镀膜，第一直角棱镜（１０１）和第二直角棱镜（１０２）的斜面胶合，第三直角棱镜（１０３）和第四直角棱镜（１０４）的斜面胶合，第二直角棱镜（１０２）和第三直角棱镜（１０３）的直角面胶合，第四直角棱镜（１０４）和第五直角棱镜（１０５）的直角面（Ｃ）胶合，第五直角棱镜（１０５）、第四直角棱镜（１０４）、第三直角棱镜（１０３）、第二直角棱...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：辜长明，刘啸虎，毛荣壮，熊飞，郑耀，
申请(专利权)人：上海飞锐光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]