尺寸紧凑的多通道光学引擎投影设备制造技术

本发明专利技术公开了一种尺寸紧凑的光学引擎设备，包括组合多个R/G/B LED的至少一个楔形二向色镜或二向色X板/二向色合光棱镜、以及用于小型化光学引擎系统的折叠镜或直角棱镜的折叠光路组件。此外，该设备可包括至少一个峰值波长超过630nm的长波长红光光源。还公开了一种2通道/3通道/4通道尺寸紧凑的光学引擎设备，该设备包括至少一个红色光源、蓝色光源和绿色光源，所述光源由楔形二向色镜或二向色X板/二向色合光棱镜组合到同轴光路中而不增加光学扩展量，并且照射DMD微显示器，随后通过投影透镜将来自微显示器的图像投影到屏幕上。影透镜将来自微显示器的图像投影到屏幕上。影透镜将来自微显示器的图像投影到屏幕上。

【技术实现步骤摘要】
尺寸紧凑的多通道光学引擎投影设备


[0001]本专利技术涉及一种光学引擎设备，具体地，涉及一种用于投影光学引擎系统的尺寸紧凑的多通道光学引擎设备，该尺寸紧凑的多通道光学引擎设备可以包括性能卓越的光束组合器，如楔形二向色板、X板二向色镜或二向色合光棱镜。

技术介绍

[0002]近来，由于投影显示器的便携性和移动性，尤其是随着如激光器和发光二极管(LED)的半导体光源的技术进步，微显示投影获得了很大的吸引力。微显示投影已经广泛地用于微型投影仪(pico-projector)、智能移动投影仪、智能扬声器投影、智能TV以及其他投影显示应用。其中，重要的是：需要具有尺寸紧凑的光学引擎、应用于如小型电器嵌入式投影模块和袖珍微型投影仪所需的良好的热管理解决方案以及高亮度。
[0003]使用多个R/G/B LED的多通道光学引擎设备的现有技术可以实现高亮度，但具有多个R/G/B LED的光学引擎的体积通常具有庞大的尺寸，这限制了其作为嵌入式投影模块在智能消费电子装置中的应用。在当前市场上，高亮度微型投影仪通常具有大尺寸，而小型紧凑投影仪通常只能实现低亮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学引擎投影设备，该光学引擎投影设备包括：第一光源，该第一光源包括被配置为发射绿色光束的第一绿光装置；第二光源，该第二光源包括被配置为发射蓝色光束的第一蓝光装置；第三光源，该第三光源包括被配置为发射红色光束的第一红光装置；其中，至少两个光源被封装在同一个基板上；第一光束组合器，该第一光束组合器被配置为组合来自同一光准直通道的所述至少两个光源的至少两个光束，以便形成同轴光路；以及折叠光路组件，该折叠光路组件被配置为使所述光学引擎投影设备的围合空间小型化，其中，所述第一光束组合器包括至少一个楔形二向色镜或衍射光栅板，可选地，所述楔形二向色镜是两个按楔形角放置的二向色镜的组合，并且其中，所述折叠光路组件至少包括光路转折棱镜，所述光路转折棱镜被配置为折叠所述同轴光路，以便实现尺寸紧凑的投影光学引擎系统。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一红光装置是红色LED，所述第一绿光装置是荧光转换绿色LED，并且所述第一蓝光装置是蓝色LED；其中，所述LED中的至少两个LED芯片封装在所述同一个基板上并进入同一光准直通道中；并且其中，当荧光转换绿色LED与红色LED的红色LED芯片或蓝色LED的蓝色LED芯片一起封装在所述同一个基板上时，发射平面移位板被配置为放置在所述红色LED芯片或蓝色LED芯片的顶部上，以提升所述红色LED或所述蓝色LED的发光平面，并且与处于荧光粉转换板的顶部上的所述荧光转换绿色LED的发光平面对齐。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述折叠光路组件还包括非球面平凸透镜，并且所述光路转折棱镜是RTIR棱镜，所述RTIR棱镜包括楔形棱镜和直角棱镜，并且其中，所述楔形棱镜被配置为与所述非球面平凸透镜粘合，以作为用于将组合的R/G/B光束聚焦到微显示面板上的胶合中继透镜，并且其中，所述胶合中继透镜的光轴与所述同轴光路的轴线具有一倾斜角，以确保所述组合的R/G/B光束的主轴以预定角度入射到微显示面板的平面上。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光路转折棱镜是PBS偏振分光棱镜，所述PBS偏振分光棱镜反射一种偏振态的光，而透射另一种偏振态的光，从而实现光路折叠。5.根据权利要求1所述的设备，还包括：第二光束组合器，该第二光束组合器被配置为辅助所述第一光束组合器形成所述同轴光路，其中，所述第二光束组合器包括至少一个二向色镜、X板二向色镜或合光棱镜二向色镜，其中，所述第一光束组合器和第二光束组合器的所述二向色镜具有用作低通二向色镜、高通二向色镜或单带通二向色镜的多层电解质镀膜；其中，所述绿色光束、所述蓝色光束以及所述红色光束将由所述第一光束组合器和第二光束组合器组合到所述同轴光路中，而不增加光学扩展量。6.根据权利要求2所述的设备，其中，所述红色LED被配置为发射峰值波长在640nm至660nm之间的第一波长红色光束，其中，所述第三光源还包括第二红色LED，该第二红色LED发射峰值波长短于630nm的第二波长红色光束，以便增强所述红色光束的亮度，并且所述第一波长红色光束与所述第二波长红色光束之间的波长差需要至少25nm，以减少二向色镜切割损失。
7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二光源还包括峰值波长在430nm至450nm之间的第二蓝色LED，其中，所述第二蓝色LED用于从顶侧泵浦所述荧光转换绿色LED上的所述荧光粉转换板。8.根据权利要求2所述的设备，其中，对于单通道光学引擎投影设备，所述红色LED、所述荧光转换绿色LED以及所述蓝色LED的三个LED芯片封装在同一个基板上，并且进入到同一光准直通道中；并且所述发射平面移位板被配置为放置在红色LED芯片和蓝色LED芯片的顶部上，以将所述发射平面提升为与所述荧光转换绿色LED的发射平面对齐。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一光束组合器包括两个楔形二向色镜，其中，所述两个楔形二向色镜被胶合且在所述两个楔形二向色镜之间的粘合表面上具有气隙，使得来自所述同一光准直通道的R/G/B光束将以不同角度进入胶合的两个楔形二向色镜中，并且在所述胶合的两个楔形二向色镜的三个表面处反射，以便在离开所述胶合的两个楔形二向色镜之后组合到所述同轴光路中，而不增加光学扩展量。10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第一光束组合器包括一个楔形二向色镜，并且还包括二向色镜，其中，所述二向色镜和所述楔形二向色镜以一定角度布置，使得来自所述同一光准直通道的组合的R/G/B光束以不同角度进入所述二向色镜和所述楔形二向色镜中，并且在所述二向色镜和所述楔形二向色镜的三个表面处反射，以便叠加到所述同轴光路中，而不增加光学扩展量。11.根据权利要求3所述的设备，其中，所述折叠光路组件还包括折叠镜，该折叠镜与所述RTIR棱镜一起使用，以便将所述光路折叠两次，从而将所述光学引擎投影设备的围合空间小型化，以便实现所述尺寸紧凑的投影光学引擎系统。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一红光装置是具有直接沉积在蓝色LED芯片的顶部上的红色荧光粉转换板的荧光转换红色LED、或是具有沉积在高反射且导热基板上的红色荧光粉且蓝色光束从顶侧泵浦所述红色荧光粉的远程荧光转换红光装置，并且其中，所述第二光源还包括具有在430nm至450nm之间的峰值波长的第二蓝色LED，以便从所述红色荧光粉转换板的顶部泵浦所述红色荧光粉转换板。13.根据权利要求1的设备，其中，所述第一绿光装置是具有直接沉积在蓝色LED芯片的顶部上的绿色荧光粉板的荧光转换绿色LED、或者是具有沉积在高反射且导热基板上的绿色荧光粉并且蓝色光束从顶侧泵浦所述绿色荧光粉的远程荧光转换绿光装置、或者是具有附接到棒/管的多个蓝色LED芯片的荧光转换绿色棒/管，所述多个蓝色LED芯片具有镀膜在所述棒/管的表面上的绿色荧光粉，并且其中，所述第二光源还包括具有430nm-450nm的峰值波长的第二蓝色LED，该第二蓝色LED由从所述第二蓝色LED发射的蓝色光束顶部泵浦所述绿色荧光粉板或所述棒/管的所述表面。14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述折叠光路组件还包括复眼透镜阵列、聚光透镜以及投影透镜，其中，来自所述同轴光路的组合的R/G/B光束撞击所述复眼透镜阵列，以便均匀化，并且由所述聚光透镜会聚，以便按一定所需的角度照射微显示面板，然后所述投影透镜将从所述微显示面板反射的图像投影到屏幕上。15.根据权利要求2所述的设备，其中，来自所述第一光源、第二光源以及第三光源的封装有两个LED芯片的所述LED和另一个LED位于同一平坦表面中，以便利用单个热沉或热管进行简单的热管理，以使光学引擎投影设备的所述围合空间小型化。
16.根据权利要求2所述的设备，其中，所述发射平面移位板是透明玻璃板、顶部具有微结构的玻璃板或与纤维束熔接的光纤面板。17.一种折叠光路投影光学引擎系统，该折叠光路投影光学引擎系统包括：多个RGB光学引擎设备，该多个RGB光学引擎设备包括至少三个LED，其中，该至少三个LED中的至少两个LED芯片被封装在同一个基板上，并且由至少一个楔形二向色镜或衍射光栅组合到同轴光路中，而不增加光学扩展量，可选地，所述楔形二向色镜是两个按楔形角放置的二向色镜的组合；复眼透镜阵列，该复眼透镜阵列...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟金会，
申请(专利权)人：迪擎有限责任公司，
类型：发明
国别省市：