採用rgb形式led照明的lcos微型投影機光學系統的製作方法

2023-06-13 23:51:41

專利名稱：採用rgb形式led照明的lcos微型投影機光學系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及LCOS微型投影機，特別涉及一種採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統。
背景技術：
當前投影機多採用氣體光源燈，能耗高，體積大，不適用於微型投影機，即或採用 LED照明的微投影機，有的採用DLP晶片，結構複雜、體積較大、成本較高；也有的採用LED 照明的LCOS微投影機，但要麼採用複眼透鏡勻光，要麼採用光學系統中部光棒或光錐勻光，都使得微投影機的體積不夠小；也有的採用光學系統前部光棒或光錐勻光而使用白光 LED照明，雖然體積小，但由於使用白光而使投影亮度低、色彩還原性差。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種成本相對較低而體積很小的採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統。本發明的目的通過以下技術方案來實現一種採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡和LCOS 晶片，光源由LEDa、LEDb、LEDc組成，勻光器件包括勻光器a、勻光器b和勻光器c，光源準直系統包括準直器a、準直器b、準直器c，分光器件包括分光鏡a、分光鏡b和分光鏡c，場鏡a 與場鏡b的光軸相互重合，場鏡a設在分光鏡a與分光鏡b之間，場鏡b設在分光鏡b與分光鏡c之間，從左至右依次排列的LEDa、勻光器a和準直器a的中心光軸相互重合，且準直器a的中心光軸與分光鏡a鏡面的夾角為45°，準直器a的中心光軸與場鏡a的中心光軸垂直相交於分光鏡a上，從左至右依次排列的LEDb、勻光器b和準直器b的中心光軸相互重合，且準直器b的中心光軸與分光鏡b鏡面的夾角為45°，準直器b的中心光軸與場鏡b 的中心光軸垂直相交於分光鏡b上，從左至右依次排列LEDc、勻光器c和準直器c的中心光軸相互重合，且準直器c的中心光軸與分光鏡c鏡面的夾角為45°，準直器c的中心光軸與場鏡b的中心光軸垂直相交於分光鏡c上，場鏡c位於分光鏡c與PBS稜鏡的入射面之間， 場鏡c的中心光軸與準直器c的中心光軸重合，且場鏡c以其中心光軸與PBS稜鏡的入射面垂直的方式與PBS稜鏡呈光學耦合，場鏡d位於PBS稜鏡出射面一側，且場鏡d的中心光軸與場鏡c的中心光軸垂直相交於PBS稜鏡上，LCOS晶片設在場鏡d之後，且LCOS晶片與場鏡d的中心光軸垂直，五根中心光軸LEDa、LEDb、LEDc、場鏡b以及場鏡d的中心光軸位於同一個平面。所述的勻光器件為實心長方體或錐體光棒，或者是由四面反光鏡圍成的中空長方體或錐體。所述的光源準直系統由三片球面玻璃鏡片組成或一片球面玻璃鏡片與一片塑料非球面鏡片組成或兩片塑料非球面鏡片組成。所述的場鏡a、場鏡b、場鏡d，根據光源準直系統的準直情況取消其中某個裝置或取消全部。本發明具有以下優點採用紅(R)綠(G)藍(B)三種LED燈照明，採用相應的分光器件進行分光，並運用PBS稜鏡合光，提高了微型投影機的亮度，改善了色彩的還原性；由於LED燈的照明均勻性很差，用於投影機照明必須勻光，為此採用先對LED光源勻光，結構緊湊，成本低，體積小。


圖1為本發明的一種結構示意2為本發明的另一種結構示意圖
圖中，1- LEDa, 2- LEDb, 3- LEDc，4-勻光器a，5-勻光器b，6-勻光器c，7-準直器a， 8-準直器b，9-準直器c，10-分光鏡a，11-分光鏡b，12-分光鏡c，13-場鏡a，14-場鏡b， 15-場鏡 c, 16-場鏡 d, 17-PBS 稜鏡，18- LCOS 晶片。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的描述
實施例1 如圖1所示，採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡17和LCOS晶片18，光源由LEDal、 LEDb2、LEDc3組成，其中，LEDal為紅光光源，LED132為綠光光源，LEDc3為藍光光源，勻光器件包括勻光器a4、勻光器沾和勻光器c6，光源準直系統包括準直器a7、準直器b8、準直器 c9，分光器件包括分光鏡alO、分光鏡bll和分光鏡cl2，其中，分光鏡alO反射紅光，分光鏡 bll反射綠光，透射紅光，分光鏡cl2反射綠光和紅光，透射藍光，場鏡al3與場鏡bl4的中心光軸相互重合，場鏡al3設在分光鏡alO與分光鏡bll之間，場鏡bl4設在分光鏡bll與分光鏡cl2之間，從左至右依次排列的LEDal、勻光器a4和準直器a7的中心光軸相互重合， 且準直器a7的中心光軸與分光鏡alO鏡面的夾角為45°，準直器a7的中心光軸與場鏡al3 的中心光軸垂直相交於分光鏡alO上，從左至右依次排列的LEDb2、勻光器沾和準直器b8 的中心光軸相互重合，且準直器b8的中心光軸與分光鏡bll鏡面的夾角為45°，準直器b8 的中心光軸與場鏡bl4的中心光軸垂直相交於分光鏡bll上，從左至右依次排列的LEDc3、 勻光器c6和準直器c9的中心光軸相互重合，且準直器c9的中心光軸與分光鏡cl2鏡面的夾角為45°，準直器c9的中心光軸與場鏡bl4的中心光軸垂直相交於分光鏡cl2上，場鏡 cl5位於分光鏡cl2與PBS稜鏡17的入射面之間，場鏡cl5的中心光軸與準直器c9的中心光軸重合，且場鏡cl5以其中心光軸與PBS稜鏡17的入射面垂直的方式與PBS稜鏡17 呈光學耦合，場鏡dl6位於PBS稜鏡17出射面一側，且場鏡dl6的中心光軸與場鏡cl5的中心光軸垂直相交於PBS稜鏡17上，LCOS晶片18設在場鏡dl6之後，且LCOS晶片18與場鏡dl6的中心光軸垂直，PBS稜鏡17的分光面為反射P偏振光透射S偏振光或反射S偏振光透射P偏振光，五根中心光軸LEDal、LEDb2、LEDc3、bl4以及場鏡dl6的中心光軸位於同一個平面，勻光器件為實心長方體或錐體光棒，或者是由四面反光鏡圍成的中空長方體或錐體，光源準直系統由三片球面玻璃鏡片組成或一片球面玻璃鏡片與一片塑料非球面鏡片組成或兩片塑料非球面鏡片組成，根據光源準直系統的準直情況可取消場鏡al3、場鏡 bl4、場鏡dl6中的某個裝置或取消全部。
實施例2 如圖1所示，採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡17和LCOS晶片18，光源由 LEDal、LEDb2、LEDc3組成，其中LEDal為綠光光源，LEDb2為藍光光源，LEDc3為紅光光源， 勻光器件包括勻光器a4、勻光器沾和勻光器c6，光源準直系統包括準直器a7、準直器b8、 準直器c9，分光器件包括分光鏡alO、分光鏡bll和分光鏡cl2，其中，分光鏡alO反射綠光，分光鏡bll反射藍光，透射綠光，分光鏡cl2反射綠光和藍光，透射紅光，場鏡al3與場鏡bl4的中心光軸相互重合，場鏡al3設在分光鏡alO與分光鏡bll之間，場鏡bl4設在分光鏡bll與分光鏡cl2之間，從左至右依次排列的LEDal、勻光器a4和準直器a7的中心光軸相互重合，且準直器a7的中心光軸與分光鏡alO鏡面的夾角為45°，準直器a7的中心光軸與場鏡al3的中心光軸垂直相交於分光鏡alO上，從左至右依次排列的LEDb2、勻光器 b5和準直器b8的中心光軸相互重合，且準直器b8的中心光軸與分光鏡bll鏡面的夾角為 45°，準直器b8的中心光軸與場鏡bl4的中心光軸垂直相交於分光鏡bll上，從左至右依次排列的LEDc3、勻光器c6和準直器c9的中心光軸相互重合，且準直器c9的中心光軸與分光鏡cl2鏡面的夾角為45°，準直器c9的中心光軸與場鏡bl4的中心光軸垂直相交於分光鏡cl2上，場鏡cl5位於分光鏡cl2與PBS稜鏡17的入射面之間，且場鏡cl5的中心光軸與準直器c9的中心光軸重合，且場鏡cl5以其中心光軸與PBS稜鏡17的入射面垂直的方式與PBS稜鏡17呈光學耦合，場鏡dl6位於PBS稜鏡17出射面一側，且場鏡dl6的中心光軸與場鏡cl5的中心光軸垂直相交於PBS稜鏡17上，LCOS晶片18設在場鏡dl6之後，且 LCOS晶片18與場鏡dl6的中心光軸垂直，PBS稜鏡17的分光面為反射P偏振光透射S偏振光或反射S偏振光透射P偏振光，五根中心光軸LEDal、LEDb2、LEDc3、場鏡bl4以及場鏡 dl6的中心光軸位於同一個平面，勻光器件為實心長方體或錐體光棒，或者是由四面反光鏡圍成的中空長方體或錐體，光源準直系統由三片球面玻璃鏡片組成或一片球面玻璃鏡片與一片塑料非球面鏡片組成或兩片塑料非球面鏡片組成，根據光源準直系統的準直情況可取消場鏡al3、場鏡bl4、場鏡dl6中的某個裝置或取消全部。實施例3 如圖2所示，採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡17和LCOS晶片18，光源由 LEDal、LEDb2、LEDc3組成，其中LEDal為紅光光源，LED132為綠光光源，LEDc3為藍光光源，勻光器件包括勻光器a4、勻光器沾和勻光器c6，光源準直系統包括準直器a7、準直器b8、準直器c9，分光器件包括分光鏡alO和分光鏡cl2，其中，分光鏡alO透射紅光，反射綠光，分光鏡cl2反射綠光和紅光，透射藍光，從上至下依次排列的LEDal、勻光器a4和準直器a7的中心光軸相互重合，且準直器a7的中心光軸與分光鏡alO鏡面的夾角為45°，準直器a7的中心光軸與場鏡al3的中心光軸重合，從左至右依次排列的LEDb2、勻光器沾和準直器b8 的中心光軸相互重合，且準直器b8的中心光軸與分光鏡alO鏡面的夾角為45°，準直器b8 的中心光軸與場鏡al3的中心光軸垂直相交於分光鏡alO上，從左至右依次排列的LEDc3、 勻光器c6和準直器c9的中心光軸相互重合，且準直器c9的中心光軸與分光鏡cl2鏡面的夾角為45°，準直器c9的中心光軸與場鏡al3的中心光軸垂直相交於分光鏡cl2上，場鏡 cl5位於分光鏡cl2與PBS稜鏡17的入射面之間，且場鏡cl5的中心光軸與準直器c9的中心光軸重合，且場鏡cl5以其中心光軸與PBS稜鏡17的入射面垂直的方式與PBS稜鏡17 呈光學耦合，場鏡dl6位於PBS稜鏡17出射面一側，且場鏡dl6的中心光軸與場鏡cl5的中心光軸垂直相交於PBS稜鏡17上，LCOS晶片18設在場鏡dl6之後，且LCOS晶片18與場鏡dl6的中心光軸垂直，PBS稜鏡17的分光面為反射P偏振光透射S偏振光或反射S偏振光透射P偏振光，四根中心光軸LEDal、LEDb2、LEDc3以及場鏡dl6的中心光軸位於同一個平面，勻光器件為實心長方體或錐體光棒，或者是由四面反光鏡圍成的中空長方體或錐體，光源準直系統由三片球面玻璃鏡片組成或一片球面玻璃鏡片與一片塑料非球面鏡片組成或兩片塑料非球面鏡片組成，根據光源準直系統的準直情況可取消場鏡al3、場鏡dl6中的某個裝置或取消全部。工作原理
現以實施例1的紅光投射光路為例，說明本發明的工作原理=LEDal發出的紅光先通過勻光器a4，紅光經勻光器a4均勻化後進入準直器a7，由準直器a7將光轉變成準直光，再由分光器分離出紅色光，然後紅色光經過場鏡會聚進入PBS稜鏡17，稜鏡17將光分成P偏振光和S偏振光兩部分，S (或P)偏振光將直接透過PBS稜鏡17不予利用，而另一部分P (或 S)偏振光將由PBS稜鏡反射後通過場鏡8會聚後入射到LCOS晶片18上，入射到LCOS晶片 18的P (或S)偏振光，經LCOS晶片18表面反射，變成S (或P)偏振光，再經PBS稜鏡透射進入投影鏡頭。同理，綠光和藍光以相同的工作方式入射到LCOS晶片18上，經LCOS晶片18表面反射，再經PBS稜鏡透射進入投影鏡頭。
權利要求
1.一種採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，其特徵在於它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡(17)和LCOS晶片(18)，光源由LEDa(1)、LEDb(2),LEDc (3)組成，勻光器件包括勻光器a (4)、勻光器b (5)和勻光器c (6)， 光源準直系統包括準直器a (7)、準直器b (8)、準直器c (9)，分光器件包括分光鏡a (10)、 分光鏡b (11)和分光鏡c (12)，場鏡a (13)和場鏡b (14)的中心光軸相互重合，場鏡a (13)設在分光鏡a (10)與分光鏡b (11)之間，場鏡b (14)設在分光鏡b (11)與分光鏡 c (12)之間，從左至右依次排列的LEDa (1)、勻光器a (4)和準直器a (7)的中心光軸相互重合，且準直器a (7)的中心光軸與分光鏡a (10)鏡面的夾角為45°，準直器a (7)的中心光軸與場鏡a (13)的中心光軸垂直相交於分光鏡a (10)上，從左至右依次排列的LEDb(2)、勻光器b(5)和準直器b (8)的中心光軸相互重合，且準直器b (8)的中心光軸與分光鏡b (11)鏡面的夾角為45°，準直器b (8)的中心光軸與場鏡b (14)的中心光軸垂直相交於分光鏡b (11)上，從左至右依次排列的LEDc (3)、勻光器c (6)和準直器c (9)的中心光軸相互重合，且準直器c (9)的中心光軸與分光鏡c (12)鏡面的夾角為45°，準直器 c (9)的中心光軸與場鏡b (14)的中心光軸垂直相交於分光鏡c (12)上，場鏡c (15)位於分光鏡c (12)與PBS稜鏡(17)的入射面之間，場鏡c (15)的中心光軸與準直器c (9) 的中心光軸重合，且場鏡c (15)以其中心光軸與PBS稜鏡(17)的入射面垂直的方式與PBS 稜鏡(17)呈光學耦合，場鏡d (16)位於PBS稜鏡(17)出射面一側，且場鏡d (16)的中心光軸與場鏡c (15)的中心光軸垂直相交於PBS稜鏡(17)上，LCOS晶片(18)設在場鏡d (16)之後，且LCOS晶片(18)與場鏡d (16)的中心光軸垂直，五根中心光軸即LEDa (1)、 LEDb (2), LEDc (3)、場鏡b (14)以及場鏡d (16)的中心光軸位於同一個平面。
2.根據權利要求1所述的採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，其特徵在於所述的勻光器件為實心長方體或錐體光棒，或者是由四面反光鏡圍成的中空長方體或錐體。
3.根據權利要求1所述的採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，其特徵在於所述的光源準直系統由三片球面玻璃鏡片組成或一片球面玻璃鏡片與一片塑料非球面鏡片組成或兩片塑料非球面鏡片組成。
4.根據權利要求1所述的採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，其特徵在於所述的場鏡a (13)、場鏡b (14)、場鏡d (16)，根據光源準直系統的準直情況取消其中某個裝置或取消全部。
全文摘要
本發明公開了一種採用RGB形式LED照明的LCOS微型投影機光學系統，它包括光源、勻光器件、光源準直系統、分光器件、場鏡、PBS稜鏡(17)和LCOS晶片(18)，光源採用紅、綠、藍三色LED光源，紅、綠、藍三色光通過勻光、準直、會聚、偏振分光後入射到LCOS晶片上。本發明有益效果在於提高了LCOS微型投影機的亮度，改善了色彩的還原性，同時又減小了投影機的體積，降低了成本。
文檔編號G03B21/20GK102169234SQ20111011109
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月30日 優先權日2011年4月30日
發明者付成, 劉勇, 李德秋 申請人:成都光升科技有限公司