用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统技术方案

本发明专利技术属于投影显示技术领域，具体为一种用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统。其特征在于：照明光源与PBS棱镜之间配合设置双片面光源整形镜组，照明光源发出的光束通过双片面光源整形镜组整形后，照明光源每一点发出的正负90度的光线都均匀的照射在同一个圆形区域内，形成一个均匀分布的照明面，设置在该照明面上的微显示芯片上的图像经过投影成像物镜后投影成像在屏幕上。与现有技术相比，本发明专利技术利用双片整形透镜实现在微显示芯片平面上形成一个均匀的圆形照明光斑（均匀度达到90%以上），微显示芯片利用均匀圆形光斑的部分区域实现照明，其上的图像再通过投影成像系统投影显示到屏幕上以形成均匀高效的投影显示效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于投影显示
，具体为一种用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统。
技术介绍
随着LED和微显示芯片技术的发展，微型投影开始成为一种可能，研究发现，微型投影技术的出现并不是简单的在传统大投影系统的基础上等比例缩放就能够实现，而是需要针对专门的投影用平面封装LED和微显示芯片进行专门的设计才能得到好的结果。目前的光学投影系统，包括了有光源，反光碗，勻光棒，中继透镜组，合光系统，投影物镜甚至复眼等元件。专利200720310464. 8中提到了一种LCOS投影实现方案，从方案中可以发现，其中包含了反光碗，积分光棒，分色镜片，合色组件，整个系统相当复杂，且尺寸较大，无法实现简单性。专利200620033580. 5中提到了一种大面积光源合成技术，从方案可以发现，对于每一个LED光源，需要配合一组镜组，并且需要反射装置对光线进行导向，整个系统复杂， 成本较高，装调困难。专利200720196523. 3中提到了一种微型投影机模块，整个系统需要用到三路LED 光源，每一路都需要引入整形系统，合色系统，整个结构复杂，无法真正做到简并化，小型化。
技术实现思路
针对现有系统中存在的体积大、结构复杂的缺点，本专利技术的目的在于提供一种结构紧凑、加工制作简单、均勻性好、效率高的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统的技术方案。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，沿光线传播方向依次设照明光源、PBS棱镜、微显示芯片以及投影成像物镜，其特征在于照明光源与PBS棱镜之间配合设置双片面光源整形镜组，照明光源发出的光束通过双片面光源整形镜组整形后，照明光源每一点发出的正负90度的光线都均勻的照射在同一个圆形区域内，形成一个均勻分布的照明面，设置在该照明面上的微显示芯片上的图像经过投影成像物镜后投影成像在屏眷上ο所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的照明光源与双片面光源整形镜组之间设置一个均光光棒，均光光棒出射端作为入射双片面光源整形镜组的发光面。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的双片面光源整形镜组与PBS棱镜之间配合设置光斑变换镜组，在微显示芯片上形成均勻的椭圆照明光斑。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的照明光源是平面封装的LED光源。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的照明光源是平面封装的LED光源，该平面封装的LED光源是点光源或者面光源。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的照明光源为平面封装的LED面光源，该面光源放置在系统的轴上或者离轴放置，其经双片面光源整形镜组整形后均能够在轴上形成均勻的照明区域。所述的用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，其特征在于所述的照明光源为平面封装的LED面光源，该面光源设置为多个，且放置在系统的不同离轴位置，经双片面光源整形镜组整形后在轴上分别形成均勻的照明区域并且合成均勻的照明区域。与现有技术相比，本专利技术利用双片整形透镜实现在微显示芯片平面上形成一个均勻的圆形照明光斑(均勻度达到90%以上)，微显示芯片利用均勻圆形光斑的部分区域实现照明，其上的图像再通过投影成像系统投影显示到屏幕上以形成均勻高效的投影显示效果；具有结构简单，尺寸紧凑，照明光斑均勻，照明角度小，集光效率高，并且可以单一系统通配不同发光尺寸的LED，能够使得较大区域内放置的任一 LED在照明面上形成均勻一致的照明光斑；不仅可以适用于单颗单色光源，还适用于多颗多色光源，可以在不改变系统的前提下，做到通过改变LED来改变系统的性能，得到更亮，色彩更加丰富的投影显示效果。附图说明图1为宽尺寸面光源整形透镜原理图2为基于双片面光源整形镜组的微型光引擎结构图； 图3为双片面光源整形镜组通配不同大小面光源示意图； 图4为双片面光源整形镜组通配轴上、离轴位置的面光源示意图； 图5为基于双片面光源整形镜组及光斑变换镜组的微型光引擎结构图； 图6为光斑变换镜组工作原理图7为基于双片面光源整形镜组及勻光光棒的微型光引擎结构图； 图8为基于双片面光源整形镜组、勻光光棒及光斑变换镜组的微型光引擎结构图。具体实施例方式下面结合说明书附图对本专利技术做进一步说明本专利技术利用经典的柯勒照明原理，针对平面封装的LED面光源，利用双片面光源整形镜组实现在微显示芯片平面上形成一个均勻的圆形照明光斑(均勻度达到90%以上)，微显示芯片利用均勻圆形光斑的部分区域实现照明，其上的图像再通过投影成像物镜投影显示到屏幕上以形成均勻高效的投影显示效果；圆形区域的均勻性和平面光源的大小无关，不同尺寸的平面光源都可以利用双片面光源整形镜组形成均勻的照明区域；圆形区域的均勻性和平面光源的位置无关，轴上和离轴平面光源都可以利用双片面光源整形镜组形成均勻的照明区域，这是本专利技术的核心思想。一般人做照明的话，只负责看照明面，不考虑光源的结构，本专利技术是从光源入手，将面光源等效为相同的无数点光源的叠加，每个点光源都认为它向各个角度发出的光强度是一致的，实际上也是如些，LED的原理是半导上掺杂型形成Pn结，每个pn结的发光特性可以认为是相同的，只要我们能将每点发出的光通过光学系统，尽可能的叠加到一个需要的区域，那么这个区域就是均勻的，而这种方法由于对光源做了假设，所以最终是和光源的面积不相关的，不管光源是大是小，是偏还是正，通过这个光学系统，都可以在目标面上形成均勻的光斑。本专利技术是采用成像光学的思路来设计，抛弃了传统的非成像光学只考虑光线，而不对光线结构进行分类，调配的缺点，这样的系统，容差性更强，均勻性更好，利用这种思想设计的光学系统，可是两片、一片，也可以更多，两片的结构从系统复杂性，易加工性，成本各个方面考虑都是最好的，对于不同的照明面积，两片镜片的具体参数是不同的。本专利技术在沿光线传播方向依次设有照明光源1、PBS棱镜4、微显示芯片5以及投影成像物镜3，照明光源1与PBS棱镜4之间配合设置双片面光源整形镜组2，照明光源1发出的光束通过双片面光源整形镜组2整形后，照明光源每一点发出的正负90度的光线都均勻的照射在同一个圆形区域内，这样就形成一个均勻分布的照明面，设置在该照明面上的微显示芯片上的图像经过投影成像物镜后投影成像在屏幕上。照明光源1与双片面光源整形镜组2之间可以设置一个均光光棒7，均光光棒7出射端作为入射双片面光源整形镜组2的发光面，以提高系统的均勻性。双片面光源整形镜组2与PBS棱镜4之间配合设置光斑变换镜组6，在微显示芯片 5上形成均勻的椭圆照明光斑，提高有效利用区的比例。照明光源1是平面封装的LED光源，可以是点光源也可以是一定尺寸的面光源，并且在此范围内任意尺寸的面光源放置于系统的轴上，都可以在轴上形成均勻的照明区域； 较小尺寸的面光源，可以放置于系统的离轴位置，但是也可以在轴上形均勻的照明区域；多个较小尺寸的面光源，可以分别放置于系统的不同离轴位置，但是可以在轴上分别形成均勻的照明区域并且合成均勻的照明区域。图1为宽尺寸面光源整形透镜原理图，从图上可以看到，利用透镜折光特性，可以将平面封装LED光源上的每一点发出的光都均勻的打在一个圆形的区域上，并且光源上不同点发出的光线在目标面上都打在同一个圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于微型投影光引擎的宽尺寸面光源整形系统，沿光线传播方向依次设照明光源、ＰＢＳ棱镜、微显示芯片以及投影成像物镜，其特征在于：照明光源与ＰＢＳ棱镜之间配合设置双片面光源整形镜组，照明光源发出的光束通过双片面光源整形镜组整形后，照明光源每一点发出的正负９０度的光线都均匀的照射在同一个圆形区域内，形成一个均匀分布的照明面，设置在该照明面上的微显示芯片上的图像经过投影成像物镜后投影成像在屏幕上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钦晓，余飞鸿，周建军，
申请(专利权)人：杭州晶景光电有限公司，
类型：发明
国别省市：86