本发明专利技术提供了一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统，该光引擎由光源模块，光管理模块，图像信号模块和投影镜头组成，可以有效利用三基色光的两种偏振态，在不增加系统复杂度和成本的基础上大幅提高整机的光学效率和输出亮度。光源模块由三基色固体光源和匀光器件组成，为投影提供色彩饱和的三基色照明。光管理模块包括一个二向分色棱镜，用于整合来自不同方向的两种基色光；图像信号模块为单片反射式液晶光调制器件，根据各基色对应的图像信号，时序地调制三基色的偏振光成为携带信号的光束。投影镜头将携带图像信号的光经第二PBS投影于屏幕上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种投影显示系统，尤其涉及一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统。
技术介绍
投影显示已经成为大屏幕高清晰动态显示的主流方式，广泛应用于商务、教育、科研、娱乐以及家庭等重要环节。近些年，随着微电子、光学、加工工艺等诸多技术的迅猛发展，以及现代商务移动办公模式的普及和手持数码产品的增多，微型化又成为投影显示技术发展的新方向。微型投影机具有轻巧和使用方便等显著优点，可与各类消费电子产品相结合，这使得微型投影的应用变得无限广阔。微型投影机在体积、功耗和亮度方面都有一定的要求，且在某种程度上相互制约。微型投影的总体目标是缩小体积、降低功耗和提高亮度。要达到这三方面的要求，就必须在光源、光调制器件、光学系统和光学器件等多方面做很大的改进甚至革新。目前，微型投影主要以 DLP (Digital Lighting Processor)和 LCoS (Liquid Crystal on Silicon)技术为主。DLP和LCoS技术均为阵列反射式投影技术。DLP技术具有反射率高且无需偏振光等优点，但其芯片DMD (Digital Mirror Device)制程极其复杂， 为TI公司独家掌控，分辨率难以大幅提高，且价格昂贵。LCoS是LCD与CMOS集成电路有机结合的反射式新型显示技术，可以看作是取LCD和DLP两家之所长的改良型技术，具备两者之诸多优点。像素尺寸可以做小到约5 μ m左右，对于分辨率高达2048 X 2048的基板，其大小还不到一英寸。LCoS开口率可高达96%，色彩更加丰富逼真，图像无像素感，画面边缘更自然。LCoS的前道工艺为半导体CMOS制程，技术已经十分成熟，良品率的提高自然导致成本的降低。因此，LCoS技术非常适合微型投影对小体积，高分辨率和低成本的苛刻要求。微型投影均采用高亮度LED作为照明光源。LED以其体积小、寿命长、环保、光效高等诸多优点，已经成为微型投影的必然选择。采用三基色LED作为光源，可以大幅提升投影机的色域表现能力。其快速响应特性，可为时序式彩色投影显示提供脉冲照明。LED发光光谱中不含红外成分，属于冷光源。这些独特的优点，决定了 LED光源在微型显示中的重要地位。虽然，目前的LED光通量普遍不高，而且其单位光学扩展量上的光通量要低于传统投影光源，相信随着LED本身发光效率的提高和封装水平的改进，LED光源效率将更为高效。专利CN101713501A就提出对LED采用光学曲面封装，直接产生小角度的线偏振光，为微型液晶微投提供照明。随着LCoS和LED技术的不断提升，要进一步提高微型投影的性能，就需要一个高效的偏振光管理系统——光引擎，传统的光引擎已经成为微型投影发展的一个瓶颈。为了提高整机亮度和色彩饱和度，现在普遍采用三基色LED作为照明光源。利用LED本身所具有的快速响应特性，为单片式微型投影芯片提供脉冲照明。既然采用三基色LED，就必须将不同基色的光高效地以某一特定的信号顺序传递给光调制器件。传统的投影显示光引擎基本采用X-Cube棱镜(US6018418)和双二向分色棱镜的方法实现。对于X-Cube，三基色光源位于其三个边，由于三基色光在光谱上的不同，合成为共路光束，从X-Cube的第四边出射。采用双二向分色棱镜，则通过两次基色合成完成。首先其中两基色经过第一块二向分色(棱)镜后合成为第三种基色的补色，之后再经过第二块二向分色(棱)镜而合成为共路光束。无论采用哪种方式合成三基色共路光，都需要经过起偏器产生液晶显示所需的偏振光， 这意味着在光源部分就有一半的光能量损失掉，使得整机的光学效率大大降低。这对本身亮度就很低的微投光机来说，实不可取。虽然，目前也有一些技术来努力改善，比如采用反射式偏振片，以提高另一种偏振光的利用，但提升幅度有限，始终未能跳出传统光引擎结构的束缚。鉴于现有的微投光引擎都不能从根本上提高整机效率，以增加亮度输出，因此一种能有效控制和利用两种偏振态的光引擎结构对投影显示是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统，本专利技术将LED光经过偏振器件后的两种正交偏振光重复利用，以提高整机的光学利用率和整机效率。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统，它包括光源模块，偏振光管理模块，图像信息模块和投影镜头。其中，所述光源模块包括红光LED、绿光LED、蓝光LED、红光勻光器件、绿光勻光器件和蓝光勻光器件，红光LED和红光勻光器件相连，绿光LED和绿光勻光器件相连，蓝光LED和蓝光勻光器件相连。光管理模块由偏振合色单元、聚光透镜、偏振干涉滤光片、第二 PBS依次同轴排列组成。图像信息模块位于第二 PBS的一个直角边，投影镜头位于第二 PBS的出射边。进一步地，所述偏振合色单元由二向分色棱镜、第一 PBS、反射镜、红光四分之一波片、绿光四分之一波片、蓝光四分之一波片组成。其中，第一 PBS与聚光透镜同轴，二向分色棱镜和第一 PBS胶合。红光LED、绿光LED和蓝光LED中，任意两个LED发出的光入射二向分色棱镜，最后一个LED发出的光入射第一 PBS，红光四分之一波片、绿光四分之一波片和蓝光四分之一波片分别胶合在二向分色棱镜和第一 PBS相应的入射面上；反射镜位于第一 PBS上，最后一个LED发出的光的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。进一步地，所述偏振合色单元由平行四边形棱镜、两个第一直角棱镜、反射镜、红光四分之一波片、绿光四分之一波片、蓝光四分之一波片组成，其中，平行四边形棱镜的一个合色面上镀上二向分色膜后胶合一个第一直角棱镜，平行四边形棱镜的另一个合色面上镀上偏振分束膜后胶合一个第一直角棱镜。红光LED、绿光LED和蓝光LED中，任意两个LED 发出的光分别入射两个第一直角棱镜，最后一个LED发出的光入射平行四边形棱镜，红光四分之一波片、绿光四分之一波片和蓝光四分之一波片分别胶合在平行四边形棱镜和两个第一直角棱镜相应的入射面上；反射镜位于最后一个LED发出的光的P光的出射面。进一步地，所述偏振合色单元由二向分色棱镜、第一 PBS、反射镜、两块宽波段四分之一波片组成。其中，二向分色棱镜和第一 PBS分别胶合在一块宽波段四分之一波片的两面。红光LED、绿光LED和蓝光LED中，任意两个LED发出的光入射二向分色棱镜，最后一个 LED发出的光入射第一 PBS，另一块宽波段四分之一波片胶合在第一 PBS的入射面上；反射镜位于第一 PBS上，最后一个LED发出的光的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。进一步地，所述偏振合色单元由二向分色镜、第一 PBS、反射镜、两块宽波段四分之一波片组成。其中，两块宽波段四分之一波片分别胶合在第一 PBS 32的两面。红光LED、绿光LED和蓝光LED中，任意两个LED发出的光通过二向分色镜和一块宽波段四分之一波片入射二向分色棱镜，最后一个LED发出的光通过另一块宽波段四分之一波片入射第一 PBS; 反 射镜位于第一 PBS上，最后一个LED发出的光的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。进一步地，所述偏振合色单元由第二直角棱镜、两个第一直角棱镜、反射镜、红光四分之一本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于反射式液晶投影显示的光引擎系统，其特征在于，它包括光源模块（２），偏振光管理模块（３），图像信息模块（４）和投影镜头（５）等；其中，所述光源模块（２）包括红光ＬＥＤ（２１）、绿光ＬＥＤ（２２）、蓝光ＬＥＤ（２３）、红光匀光器件（２１１）、绿光匀光器件（２２１）和蓝光匀光器件（２３１），红光ＬＥＤ（２１）和红光匀光器件（２１１）相连，绿光ＬＥＤ（２２）和绿光匀光器件（２２１）相连，蓝光ＬＥＤ（２３）和蓝光匀光器件（２３１）相连；光管理模块（３）由偏振合色单元、聚光透镜（３４）、偏振干涉滤光片（３５）、第二ＰＢＳ （３６）依次同轴排列组成；图像信息模块（４）位于第二ＰＢＳ（３６）的一个直角边，投影镜头（５）位于第二ＰＢＳ（３６）的出射边。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贺银波，陆巍，
申请(专利权)人：贺银波，陆巍，
类型：发明
国别省市：86
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。