一种高光效的微型投影光学引擎制造技术

一种高光效的微型投影光学引擎，包括第一光源模组，第二光源模组，第三光源模组，交叉形合色镜，复眼透镜，聚光透镜，偏振转换器，偏振分光器，单片微显示面板及投影透镜。交叉形合色镜用于合并第一光束、第二光束及第三光束为一束光。其中，第一光束、第二光束、第三光束中的至少两束光束分别以不大于４５°的入射角入射到交叉形合色镜。复眼透镜用于对所接收到的光做均匀化处理。聚光透镜用于对均匀化处理后的光束进行会聚。偏振转换器设置在复眼透镜与聚光透镜之间，用于把所接收的光转换为单一偏振状态的偏振光。本实用新型专利技术的光学引擎，光束以不大于４５°的入射角入射到交叉形合色镜，并通过偏振转换器及复眼透镜，提高光效和光束的均匀性。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及投影显示技术，尤其涉及一种使用三基色照明装置的高光效的微型投影光学引擎。
技术介绍
近年来，液晶投影技术已经广泛应用在电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方 面。而随着科技的发展以及人们生活水平的日益提高，液晶投影技术也朝着微型化、轻量化 以及高画质方向发展。目前，传统的液晶投影机常使用对一部分光束进行反射、而对另一部 分光束进行透射的光学元件作为分合光系统的主要元件，然而，当光源出射的自然光倾斜 入射到这些光学元件时，由于这些光学元件中薄膜的偏振效应，往往使反射光束中P偏振 光不反射或者仅有部分P偏振光反射，大部分P偏振光将损失掉，即使在这些光学元件的后 续传输中设置提高光效的偏振转换器件，往往也会由于入射的大部分偏振光已损失掉，而 失去效果，因此，传输到微显示芯片上的光效较低，严重影响投影显示质量。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种结构简单，光能利用率高，投影显示质 量好，成本低的高光效的微型投影光学引擎。 本技术的专利技术目的是通过以下技术方案来实现的 —种高光效的微型投影光学引擎，包括三基色半导体照明装置、偏振分光器、单片 微显示面板以及投影透镜。三基色半导体照明装置包括出射第一光束的第一光源模组，出 射第二光束的第二光源模组，出射第三光束的第三光源模组，设置在所述第一光源模组、第 二光源模组以及第三光源模组的输出光路的交汇处、用于合并所述第一光束、第二光束以 及第三光束为一束光的交叉形合色镜，设置在所述交叉形合色镜的输出光路上、用于对所 接收到的光做均匀化处理的复眼透镜，用于对均匀化处理后的光束进行会聚的聚光透镜， 以及设置在所述复眼透镜与聚光透镜之间、用于把所接收到的光转换为单一偏振状态的偏 振光的偏振转换器。其中，所述第一光束、第二光束、第三光束中的至少两束光束分别以不 大于45°的入射角入射到所述交叉形合色镜。偏振分光器设置于所述三基色半导体照明装 置的输出光路上。单片微显示面板设置于所述偏振分光器与三基色半导体照明装置的非相 邻的一侧，用于对所接收到的偏振光进行调制，转换为与该偏振光垂直的另一偏振光，并使 该另一偏振光携有图像信息。投影透镜用于接收并投射携有图像信息的另一偏振光。 本技术的高光效的微型投影光学引擎中，光束以不大于45。的入射角入射 到交叉形合色镜，使光源模组出射的S偏振光、P偏振光均传输到偏振转换器，通过偏振转 换器转为单一偏振状态的偏振光，减小光能损失，提高光能利用率，其次，通过设置复眼透 镜，提高光束的均匀性。该三基色半导体照明装置输出的光经偏振分光器后，提供给单片微 显示面板，之后，单片微显示面板调制出图像光再次通过偏振分光器进入投影镜头，从投影 镜头输出到外部屏幕，其光学系统设计过程仅涉及照明装置，一个偏振分光器、单片微显示面板以及投影透镜，不涉及其他光学器件，所使用的光学元件较少，结构简单、紧凑，均匀性 好，光能利用率高，投影显示质量好，且，光路较短，尺寸较小，生产成本较低，满足市场微型 化、轻量化的需求。附图说明为了易于说明，本技术由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。 图la为本技术第一实施方式的高光效的微型投影光学引擎的平面结构示意图。 图lb为图la的反射率随入射角的变化示意图。 图2为本技术第二实施方式的高光效的微型投影光学引擎的平面结构示意 图。具体实施方式图la所示为本技术第一实施方式的高光效的微型投影光学引擎的平面结构 示意图。同时参阅图lb，为图la的反射率随入射角的变化示意图。高光效的微型投影光学 引擎包括第一光源模组10、第二光源模组20、第三光源模组30、交叉形合色镜40、偏振转换 器50、平行化透镜801、复眼透镜802、聚光透镜803、偏振分光器60、单片微显示面板70以 及投影透镜(图中未示出)。其中，第一光源模组10、第二光源模组20、第三光源模组30、 交叉形合色镜40、平行化透镜801、复眼透镜802、聚光透镜803以及偏振转换器50构成三 基色半导体照明装置。 第一光源模组10出射第一光束。第二光源模组20出射第二光束。第三光源模组 30出射第三光束。本技术实施方式中，第一光源模组10为绿光光源模组，第一光束为 绿光光束。第二光源模组20为蓝光光源模组，第二光束为蓝光光束。第三光源模组30为 红光光源模组，第三光束为红光光束。又，第一光源模组10包括第一半导体发光元件102， 以及用于收集并整形所接收到的第一光束的第一整形镜组103。第二光源模组20包括第二 半导体发光元件202，以及用于收集并整形所接收到的第二光束的第二整形镜组203。第三 光源模组30包括第三半导体发光元件302，以及用于收集并整形所接收到的第三光束的第 三整形镜组303。 本技术实施方式中，第一半导体发光元件102、第二半导体发光元件202以 及第三半导体发光元件302均为发光二极管(Light EmittingDiode， LED)芯片，用于发出 180°的光。且，LED芯片连接有控制器(图中未示出)，用于控制芯片的时序发光。各个芯 片工作频率按微显示面板所需光照参数进行设定，以达到显示最好的颜色视觉效果。又，该 LED芯片的数量可以为一个，也可以为以阵列方式排列的多个。采用多个LED芯片以阵列方 式的排列，有利于提高整个照明装置的流明数量，进而增加投影光束的光亮度。此外，第一 整形镜组103、第二整形镜组203以及第三整形镜组303均包括两个顺序排列的正透镜。本 技术实施方式中，为两个弯月形的正透镜，其材质为玻璃，顺序排列于半导体发光元件 102、202、302与交叉形合色镜40之间。第一整形镜组103、第二整形镜组203以及第三整形 镜组303中正透镜的数量可以根据交叉形合色镜40的尺寸来设计。通常来说，交叉形合色 镜40的尺寸越小，其所需的入射光束的发散角也越小，从LED芯片发出的光束就需要经过更多的正透镜的会聚来逐步减小入射到交叉形合色镜40的发散角，以提高光能的利用率。 本技术其它实施方式中，也可以采用平凸透镜或者双凸透镜组成整形透镜 组，而正透镜的数量可以为一个，也可以为两个以上，这里不再赘述。 交叉形合色镜40设置于第一光源模组10、第二光源模组20以及第三光源模组30 的输出光路的交汇处，用于合并第一光束、第二光束以及第三光束为一束光。本专利技术实施方 式中，交叉形合色镜40为平板状交叉形合色镜，其包括配置成叉状的第一平板401 ，第二平 板402以及第三平板403。且，第一平板401，第二平板402以及第三平板403表面均镀有薄 膜(图中未标示)。第一光源模组10、第二光源模组20以及第三光源模组30分别设置于 交叉形合色镜40与偏振转换器50的非相邻的三个侧面上。详细说，第一整形镜组103设 置于第一半导体发光元件102与交叉形合色镜40之间，收集第一光束并把第一光束会聚为 适合交叉形合色镜40所需的大小。第二整形镜组203设置于第二半导体发光元件202与 交叉形合色镜40之间，收集第二光束并把第二光束会聚为适合交叉形合色镜40所需的大 小。第三整形镜组303设置于第三半导体发光元件302与交叉形合色镜40之间，收集第三 光束并把第三光束会聚为适合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光效的微型投影光学引擎，包括：　　三基色半导体照明装置，包括：　　第一光源模组，其出射第一光束；　　第二光源模组，其出射第二光束；　　第三光源模组，其出射第三光束；　　交叉形合色镜，设置于所述第一光源模组、第二光源模组以及第三光源模组的输出光路的交汇处，用于合并所述第一光束、第二光束以及第三光束为一束光；　　其特征在于，所述第一光束、第二光束、第三光束中的至少两束光束分别以不大于４５°的入射角入射到所述交叉形合色镜；　　复眼透镜，设置在所述交叉形合色镜的输出光路上，用于对所接收到的光做均匀化处理；　　聚光透镜，用于对均匀化处理后的光束进行会聚；　　偏振转换器，设置在所述复眼透镜与聚光透镜之间，用于把所接收到的光转换为单一偏振状态的偏振光；　　偏振分光器，设置于所述三基色半导体照明装置的输出光路上；　　单片微显示面板，设置于所述偏振分光器与三基色半导体照明装置的非相邻的一侧，用于对所接收到的偏振光进行调制，转换为与该偏振光垂直的另一偏振光，并使该另一偏振光携有图像信息；以及　　投影透镜，用于接收并投射携有图像信息的另一偏振光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲鲁杰，左国梁，高国欣，林晶，和建航，王鑫，
申请(专利权)人：红蝶科技深圳有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]