使用激光光源的微型投影机用光学引擎制造技术

本实用新型专利技术涉及便携式微型投影机，公开了一种使用激光光源的微型投影机用光学引擎。本实用新型专利技术中，在光束整形器上使用了多个适合激光的直径为８０ｕｍ至５００ｕｍ的小透镜体，使光束更容易整形。光束整形器上组合了多种不同大小的小透镜体，使激光散斑得以减少。小透镜体形状最好与光调制器有效区域的形状一致。各小透镜体的大小最好是随机分布的，排列方式最好是不规则的。在光束整形器的前端有漫射体。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及便携式微型投影机，特别涉及将光源放射出的光整形为 面光源，通过光调制器的有效区域来形成图象，并通过投射透镜将其放大投 射的微型投影机。
技术介绍
为了让比手掌还要小的便携用小型投影机或是可以嵌入在笔记本电脑 中的投影机商用化，就要开发体积小低耗电的投影机。要实现投影机的小型 化，就要简化学光系统的构造。为了开发低耗电的投影机，就要选择相对低耗电的优质光源。对于这种低耗力投影机，最适合的光源为激光或是发光二级管(Low Emitting Diode,简称"LED")。其中，激光光源是相对低耗电量且有着高量度的高效率光 源。利用此类光源的投影机要把从光源射出的光射到转换成影象的光调制 器之前，先要变换成适合光调制器有效区域的光束形状。完成此项功能的元 件叫光束整形器。但现有的光束整形器是把光束放大后，只让和光调制器的 形状一致的部分通过，其余部分会阻断掉。因为现有光束整形器把超出区域 的部分阻断掉，所以光效率低，也很难获得均匀的光。此外，激光存在降低屏幕显示影象质量的激光散斑特性。现有的光束整 形器不能降低这种激光散斑。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种使用激光光源的微型投影机用光学引 擎，提高光束整形器的光效率。为解决上述技术问题，本技术的实施方式提供了 一种使用激光光源的微型投影机用光学引擎，包括至少一个激光光源，利用光源发出的光生 成图象的光调制器，对该光解调器所生成的图象进行放大投射的投射透镜， 和位置在光源和光调制器之间，用于将光源射出的光转换成光调制器有效区 域形状的光束整形器，光束整形器包括至少两个小透镜体，各小透镜体的直 径在80um至500um之间。本技术实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于在光束整形器上使用了多个适合激光的直径为80um至500um的小透镜体，使光束更容易整形。进一步地，光束整形器上组合了多种不同大小的小透镜体，使激光散斑 得以减少。进一步地，小透镜体的形状与光调制器有效区域的形状一致，使光损失 降到最低。进一步地，各小透镜体的大小最好是随机分布的，排列方式最好是不规 则的，这样可以最大限度地增加随机性，降低同一相位，同一振幅激光的连 贯性。进一步地，各小透镜体的直径均为其中最小的小透镜体的直径的整数 倍，这样可以在增加随机性的同时大大减少制造的困难。进一步地，对以矩阵形式规则布置的小透镜体在排列上加以随机性，可 以在增加随机性的同时大大减少制造的困难。进一步地，通过引入漫射体，可以使散斑扩散，防止因激光光源引起的5页紋路之间的干护C。进一步地，通过振动光束整形器可以削弱激光散斑。附图说明图1是本技术第一实施方式中构成微型投影机的光学引擎的构造简略图2是本技术第一实施方式中构成光束整形器的小透镜体的构造简 略图3是本技术第二实施方式中光束整形器中小透镜体的排列构造简 略图4是本技术第三实施方式中光束整形器的小透镜体的排列构造简 略图5是反射式光学引擎功能的简略示意图。具体实施方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细 节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于 以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对 本技术的实施方式作进一步地详细描述。本技术第一实施方式涉及一种使用激光光源的微型投影机用光学 引擎。图1是利用激光光源的投影机整体运作原理的示意图。包括激光光源的投影机由R光源(10R)、 G光源(10G)、 B光源(10B)、分色镜(Dichroic Mirror )50R、 40G、 50B、漫射体(20)、光束整形器(30)、两张物镜(40)、 光调制器(60)、投射透镜(70)等构成。三个光源(10R、 10G、 10B)都是激光光源，由各自的分色镜50R、 50G、 50B反射或者透过，入射到漫射体(20)之中。分色镜50G起到反射 G光源(从10G照射出的绿色激光)并让剩余光线透过的作用，分色镜50G 也可以使用能够将普通可视光线全部予以反射的一般镜子。分色镜50R起到 反射R光源(从10R照射出的红色激光)、通过剩余波长范围的光线的作 用，分色镜50B起到反射R光源(从10B照射出的蓝色激光)通过剩余波 长范围光线的作用。光源的照射方式有多种，本实施方式中光源依次照射R (红)/G (绿) /B (蓝)光。依次照射R/G/B光源(10R, 10G, 10B)是指，将照射一 个帧的时间设为T时，T/3的时间照射R光源，接着的T/3的时间照射G光 源，紧接着的T/3时间照射B光源的意思。可以理解，在本技术的其它 一些实施方式中，光源也可以按照其它顺序依次照射，如B/G/R等。虽然本实施方式中使用了三个激光光源，但本技术中光源的数目并 不限于三个。激光光源也可以是一个，或者其它的数目。漫射体(Diffuser) (20)垂直于光轴震动，从而通过漫射体(20)的 光会增加随机性(Randomness)。此漫射体(20)是消除激光特有散斑 (Speckle)的装置，用来降低激光的连贯性(Coherence),达到减少散斑 的作用。通过漫射体(20)的光会通过光束整形器(BeamShaper)来变换光束 形状。转变光束形状的原因是要将光束的模样进行整形，以适应光调制器(60)的入射面形状，从而提高光效率。从激光光源射出的光是椭圆形状，其短轴角度大概是± 20度至± 30度之间，其长轴角度大概是± 7至± 10度之间。 在显示装置中使用激光光源的时候，最好把激光光源射出的椭圆形状、转换 成平行光。在本技术实施方式中为实现了这些变换在光源(10)和光调 制器(30)之间可使用复眼透镜。如图2所示复眼透镜是由透明基板上的多个小透镜体(80)形成，小透 镜体的直径(D)在80um至500um的范围为好。激光是非常笔直的光，所 以很适合用来构成小型光学引擎。所以对应这样笔直的光、光束整形器的小 透镜的直径要小，才能实现光束整形器的机能。这时小型透镜体的直径是指 小型透镜体的长度，四角凸镜形状、六角凸镜形状等多边型的小型透镜的直 径是指对应透镜体中最长的一个对角线的长度。但是，如果这些小型透镜的 直径小于80um的话，会因为激光的连贯性在光束里产生格子紋路，此外在 现有技术下很难制做出比80um还小的光滑面的透镜构造。直径变大的话光 束整形器的效果会减弱，得不到超小型光学引擎所需的均匀光源，所以用 500um以下为好。包含在复眼透镜内的小型透镜体可以是多种形状。比如四角凸透镜形 状，六角凸透镜形状及圆形等。不过最好是和光调制器形状(准确的说是和 光调制器的有效区域画面形状) 一致。比如说光调制器的有效画面形状是四 角形的时候，小型透镜体的形状也做成四角形能把光损失将到最低。图1中的实例中使用了两面由小型透镜体构成的复眼透镜，此外，使用 2枚单面透镜也可以。2枚物镜(Field lens) (40)是把光束整形器形成的光集束到光调制器 (60)的透镜， 一般由2枚构成，并可以调整2枚透镜之间距离来达到准确 的集束。光调制器(60)是指将入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用激光光源的微型投影机用光学引擎，包括：至少一个激光光源，利用所述光源发出的光生成图象的光调制器，对该光解调器所生成的图象进行放大投射的投射透镜，和位置在所述光源和光调制器之间，用于将所述光源射出的光转换成光调制器有效区域形状的光束整形器，其特征在于，所述光束整形器包括至少两个小透镜体，各小透镜体的直径在８０ｕｍ至５００ｕｍ之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李东珍，林伦辰，权赫烈，金城守，
申请(专利权)人：上海三鑫科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]