一种光偏振转换镜组及带有该镜组的投影光引擎光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种光偏振转换镜组及带有该镜组的投影光引擎光学系统。包括柱面缩束镜头以及偏振扩束棱镜，偏振扩束棱镜由直角棱镜、斜方棱镜和波片组成，直角棱镜包括相互垂直设置的第一直角面和第二直角面、以及连接于第一直角面和第二直角面另一侧边之间的斜面；斜方棱镜包括相互平行的第一短面和第二短面，分别连接在第一短面和第二短面的两个对应侧边之间并且相互平行的第一长面和第二长面，直角棱镜的斜面与斜方棱镜的第一长面相胶合并且胶合面上镀有偏振分光膜，波片固定设置在第一直角面或第一短面上，并且波片为半波片,第二直角面或第二短面为入射面。本发明专利技术用于解决现有投影光引擎光学系统中光损失和制造成本高的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光偏振转换镜组及带有该镜组的投影光引擎光学系统


[0001]本专利技术涉及投影仪光引擎的光学系统，特别为一种光偏振转换镜组及带有该镜组的投影光引擎光学系统。

技术介绍

[0002]传统的光引擎多采用DLP芯片，照明光源采用灯泡，随着新技术的不断更新出现，现在有用LCOS或LCD芯片的，照明光源也开始采用激光或是LED。对于采用LCOS和LCD芯片的方案，入射芯片的光必须是偏振光。如果采用激光做光源，激光本身是偏振光，不需要做起偏处理，光源三基的单色性好，但成本高，功耗大，激光器易损坏。因此，采用亮度大、功耗低、相对成本低的三基色LED是一个较好的选择。但LED的发光是非偏振光，目前通常的做法是3色LED经准直镜头将LED的发散光准直成准平行光，然后经过两片合光滤光片，将3色光合成到一个光路上，然后经过一个偏振分光棱镜和波片组成的阵列结构(PCS)。
[0003]如图1所示，该阵列结构方案两端采用两个直角棱镜a1，两个直角棱镜a1之间设置多个斜方棱镜a2，直角棱镜a1和斜方棱镜a2之间的胶合面、及相邻两个斜方棱镜a2之间的胶合面均镀有偏振分光膜a3，在阵列的斜方棱镜a2的入射面间隔地设置有拦光片a4，在斜方棱镜a2的出射面间隔地设置有二分之一波片a5，二分之一波片与拦光片a4交错地设置。这种方案有两个缺点：
[0004]1、在阵列的斜方棱镜a2的入射面需要间隔地贴有拦光片a4，这样会损失一半的光，无法透过棱镜。
[0005]2、这种阵列光学器件加工精度要求高，加工成品率低、效率低、成本高。<br/>
技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：提供一种光偏振转换镜组及带有该镜组的投影光引擎光学系统，用于解决现有投影光引擎光学系统中光损失和制造成本高的问题。
[0007]本专利技术通过如下技术方案实现：一种光偏振转换镜组，其特征在于：包括用于将准直光在一个方向上压缩到原来光束大小的50％的柱面缩束镜头以及偏振扩束棱镜，经所述柱面缩束镜头出射的在一个方向被压缩的光束能垂直入射到偏振扩束棱镜的入射面；所述偏振扩束棱镜由直角棱镜、斜方棱镜和波片组成，所述直角棱镜包括相互垂直设置的第一直角面和第二直角面、以及连接于第一直角面和第二直角面另一侧边之间的斜面；所述斜方棱镜包括相互平行的第一短面和第二短面，分别连接在第一短面和第二短面的两个对应侧边之间并且相互平行的第一长面和第二长面，所述直角棱镜的斜面与斜方棱镜的第一长面相胶合并且胶合面上镀有偏振分光膜，所述直角棱镜的第一直角面与斜方棱镜的第一短面平齐等大并均为出射面，所述波片固定设置在第一直角面或第一短面上，并且波片为其光轴与边成度的半波片,所述直角棱镜的第二直角面或所述斜方棱镜的第二短面为入射面。
[0008]上述本专利技术一种光偏振转换镜组，其中准直光线先经过柱面缩束镜头后，在一个
方向上压缩到原来光束大小的50％，再经过偏振分光扩束棱镜后，扩束后的两边的出色光，其中一束经波片偏振态旋转度与另一束为相同偏振态，该棱镜一是把入射光都转化成符合芯片要求的偏振光，二是也把柱面缩束镜头一个方向压缩50％的光经偏振分光又恢复到原来的大小。该方案光路中没有用到拦光片，没有光的损失，可以减小LED灯珠的功率的要求以降低成本，同时也减小使用中电能的损耗，并且零部件简单，制造成本低。
[0009]优选的，所述柱面缩束镜头由平凸柱面镜和平凹柱面镜组成。
[0010]作为进一步的改进，所述偏振扩束棱镜的入射面和出射面均镀有增透模。用于增加镜片的透光性能。
[0011]优选的，所述波片为能覆盖基色LED光波长的宽带波片。
[0012]本专利技术还提供一种投影光引擎光学系统，带有上述的光偏振转换镜组，还包括蓝光LED光源、绿光LED光源和红光LED光源，三个LED光源均设有LED光准直镜头，其中两个LED光准直镜头光轴上均设有合光片，用于将三色光整合到同一光路上，整合光路送入光偏振转换镜组的柱面缩束镜头光线输入端，在偏振扩束棱镜的输出端沿光线出射方向依次设有复眼透镜、偏振分光棱镜和投影镜头；所述投影光引擎光学系统还包括芯片，所述投影镜头和芯片分设于偏振分光棱镜的两相对侧且三者位于同一光轴上，所述偏振扩束棱镜、复眼透镜和芯片依次位于同一光轴上且该光轴与投影镜头、芯片、偏振分光棱镜所在的光轴相垂直。
[0013]优选的，所述芯片是LCOS或LCD芯片。
[0014]较之前技术而言，本专利技术的有益效果为：
[0015]1.本专利技术中准直光线先经过柱面缩束镜头后，在一个方向上压缩到原来光束大小的50％，再经过偏振分光扩束棱镜后，扩束后的两边的出色光，其中一束经波片偏振态旋转90度与另一束为相同偏振态，该棱镜一是把入射光都转化成符合芯片要求的偏振光，二是也把柱面缩束镜头一个方向压缩50％的光经偏振分光又恢复到原来的大小。该方案光路中没有用到拦光片，没有光的损失，可以减小LED灯珠的功率的要求以降低成本，同时也减小使用中电能的损耗，并且零部件简单，制造成本低。
[0016]2.本专利技术对已有的光引擎系统改变不大，对投影成像镜头没有影响，只是在照明光源光路系统中将偏振分光棱镜阵列(PCS)改成一个柱面缩束镜头和一个偏振扩束棱镜。可广泛应用于现有的光引擎，该种光引擎可广泛应用于投影仪、车载平视显示系统(HUD)等。
附图说明
[0017]图1为现有偏振分光棱镜和波片的阵列结构示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例一的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例一中偏振扩束棱镜的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术实施例一中柱面缩束镜头一个方向的光路图；
[0021]图5为本专利技术实施例一中柱面缩束镜头另一个方向的光路图；
[0022]图6为本专利技术实施例一中柱面缩束镜头的参数图；
[0023]图7为本专利技术实施例二的结构示意图；
[0024]图8为本专利技术实施例二中偏振扩束棱镜的结构示意图。
[0025]标号说明：1、柱面缩束镜头；11、平凸柱面镜；12、平凹柱面镜；2、偏振扩束棱镜；21、直角棱镜；211、第一直角面；212、第二直角面；213、斜面；22、斜方棱镜；221、第一短面；222、第二短面；223、第一长面；224、第二长面；23、波片；24、偏振分光膜；31、蓝光LED光源；32、绿光LED光源；33、红光LED光源；41、LED光准直镜头；42、LED光准直镜头、43、LED光准直镜头；51、合光片；52、合光片；6、复眼透镜；7、偏振分光棱镜；8、芯片；9、投影镜头。
具体实施方式
[0026]下面结合附图说明对本专利技术作详细说明：
[0027]本实施例涉及一种投影光引擎光学系统，如图2
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6所示，包括蓝光LED光源31，绿光LED光源32和红光LED光源33，三个LED光源均设有LED光准直镜头43，42，41，其中两个LED光准直镜头的光轴上均设有合光片52，51，用于将三色光整合到同一光路上，整合光路送入光偏振转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光偏振转换镜组，其特征在于：包括用于将准直光在一个方向上压缩到原来光束大小的50％的柱面缩束镜头(1)以及偏振扩束棱镜(2)，经所述柱面缩束镜头(1)出射的在一个方向被压缩的光束能垂直入射到偏振扩束棱镜(2)的入射面；所述偏振扩束棱镜(2)由直角棱镜(21)、斜方棱镜(22)和波片(23)组成，所述直角棱镜(21)包括相互垂直设置的第一直角面(211)和第二直角面(212)、以及连接于第一直角面(211)和第二直角面(212)另一侧边之间的斜面(213)；所述斜方棱镜(22)包括相互平行的第一短面(221)和第二短面(222)，分别连接在第一短面(221)和第二短面(222)的两个对应侧边之间并且相互平行的第一长面(223)和第二长面(224)，所述直角棱镜(21)的斜面(213)与斜方棱镜(22)的第一长面(223)相胶合并且胶合面上镀有偏振分光膜(24)，所述直角棱镜(21)的第一直角面(211)与斜方棱镜(22)的第一短面(221)平齐等大并均为出射面，所述波片(23)固定设置在第一直角面(211)或第一短面(221)上，并且波片(23)为其光轴与边成45度的半波片(23),所述直角棱镜(21)的第二直角面(212)或所述斜方棱镜(22)的第二短面(222)为入射面。2.根据权利要求1所述的一种光偏振转换镜组，其特征在于：所述柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄心铭，
申请(专利权)人：黄心铭，
类型：发明
国别省市：