微型lcos投影光學(xué)引擎的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微型LCOS投影光學(xué)引擎，包含光發(fā)射單元以及設(shè)置于光線傳播方向上的成像單元和投影單元，根據(jù)本發(fā)明提供的LCOS投影光學(xué)引擎，由于光發(fā)射單元包含用于發(fā)出光線的光源以及用于將光源發(fā)出的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為面光源的光導(dǎo)板，光源采用多個(gè)小功率白光LED以點(diǎn)陣列排列，導(dǎo)光板包括導(dǎo)光面、反射面以及帶有3D紋理結(jié)構(gòu)的出光面，只需一塊導(dǎo)光板即可實(shí)現(xiàn)光線的均勻出射，使得本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎結(jié)構(gòu)簡單、體積小，光能利用率高，進(jìn)而成本得以降低。
【專利說明】微型LCOS投影光學(xué)引擎

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)成像領(lǐng)域，具體涉及一種微型LCOS投影光學(xué)引擎。

【背景技術(shù)】
[0002]投影顯示技術(shù)是指利用光學(xué)系統(tǒng)和投影空間把圖像放大并顯示在投影屏幕上的方法。隨著智能手機(jī)及可穿戴設(shè)備的流行，對不同場景下的顯示提出更多要求。其中微型化的投影儀由于具有體積小重量輕且可以滿足投影的基本功能，非常適合在此類設(shè)備上集成，拓展了投影儀的使用范圍，具有廣闊的市場前景。
[0003]LCOS光學(xué)引擎作為基本微型投影技術(shù)之一，較于其它技術(shù)具有價(jià)格低廉，投影性能優(yōu)異的特點(diǎn)，是最有可能商業(yè)化的微型投影技術(shù)。LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)一般包括光源、顯示芯片和成像系統(tǒng)，傳統(tǒng)的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)采用復(fù)眼陣列完成光線在照明板上由不均勻分布到均勻分布的空間轉(zhuǎn)換，但復(fù)眼陣列實(shí)現(xiàn)均勻照明時(shí)，需要兩列光軸互相平行的復(fù)眼陣列，在第二列復(fù)眼陣列后還需要放置一個(gè)聚光鏡，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積較大，致使LCOS光學(xué)引擎的成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于通過提供一種采用導(dǎo)光板完成光線在照明板上由不均勻分布到均勻分布的空間轉(zhuǎn)換的微型LCOS投影光學(xué)引擎，進(jìn)一步簡化現(xiàn)有微型LCOS投影光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)，同時(shí)減小體積。
[0005]本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，具有這樣的特征，包括:光發(fā)射單元，用于發(fā)射光線，包括光源和設(shè)置于光線傳播方向上的導(dǎo)光板，光源用于發(fā)出光線，導(dǎo)光板用于將光源發(fā)出的線光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊婀庠?；成像單元，和光發(fā)射單元連接，用于光發(fā)射單元發(fā)射光線的成像；以及投影單元，和成像單元連接，用于將成像單元形成的圖像投射在屏幕上。
[0007]其中，導(dǎo)光板包括導(dǎo)光面、反射面以及出光面，導(dǎo)光面和光發(fā)射單兀出口相對，用于導(dǎo)入光源發(fā)出的光線，反射面用于將導(dǎo)光面導(dǎo)入的光線反射至出光面上，出光面和成像單元相對設(shè)置，用于將光線均勻地從導(dǎo)光板中出射，出光面帶有3D紋理結(jié)構(gòu)，3D紋理結(jié)構(gòu)用于對反射面反射出的光線進(jìn)行散射，使得光線均勻地從出光面出射。
[0008]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:成像單元包括順序連接的PBS棱鏡以及LCOS芯片，PBS棱鏡用于將光發(fā)射單元入射的非偏振光分成兩束互相垂直的P線偏振光和S線偏振光，LCOS芯片用于將PBS棱鏡的透過光，轉(zhuǎn)換為彩色圖像。
[0009]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:光發(fā)射單元還包括紫外吸收組件，用于吸收光發(fā)射單元發(fā)出光線中的紫外線。
[0010]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:光源由至少一個(gè)白光LED以及反光面組成，白光LED用于發(fā)出光線，反光面用于收集光線，并將光線注入導(dǎo)光板中。
[0011]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:成像單元還包括偏振組件，所述偏振組件位于所述PBS棱鏡和所述LCOS芯片之間，用于濾除所述彩色圖像中的雜光。
[0012]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:LCOS芯片為彩色濾光型。
[0013]本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎，還可以具有這樣的特征:LCOS芯片內(nèi)具有信號控制光閥組件，信號控制光閥組件用于將PBS棱鏡的透過的白光轉(zhuǎn)換為彩色圖像，同時(shí)將彩色圖像轉(zhuǎn)換為P線偏振光。
[0014]發(fā)明作用與效果
[0015]本發(fā)明提供了一種微型LCOS投影光學(xué)引擎，包含光發(fā)射單元以及設(shè)置于光線傳播方向上的成像單元和投影單元，根據(jù)本發(fā)明提供的LCOS投影光學(xué)引擎，由于光發(fā)射單元包含用于發(fā)出光線的光源以及用于將光源發(fā)出的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為面光源的光導(dǎo)板，光源采用多個(gè)小功率白光LED以點(diǎn)陣列排列，導(dǎo)光板包括導(dǎo)光面、反射面以及帶有3D紋理結(jié)構(gòu)的出光面，只需一塊導(dǎo)光板即可實(shí)現(xiàn)光線的均勻出射，使得本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎結(jié)構(gòu)簡單、體積小，光能利用率高，進(jìn)而成本得以降低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的微型LCOS投影光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的光源的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是本發(fā)明中上面的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0021]本實(shí)施例以白光LED、楔形導(dǎo)光板、PBS棱鏡、彩色濾光型LCOS芯片對本發(fā)明的微型LCOS投影光學(xué)引擎進(jìn)行系統(tǒng)說明，但本實(shí)施例的范圍并不限定本發(fā)明的范圍。
[0022]圖1為本實(shí)施例的微型LCOS投影光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]如圖1所示，微型LCOS投影光學(xué)引擎100包括光發(fā)射單元1、成像單元2、投影單元3以及屏幕4，光發(fā)射單元I包括光源11、導(dǎo)光板12以及紫外吸收組件13，成像單元2包括PBS棱鏡21、LC0S芯片22以及位于PBS棱鏡21與LCOS芯片22之間的偏振片23，LCOS芯片22中還帶有信號控制光閥組件221。
[0024]光源11用于發(fā)射光線，導(dǎo)光板12用于將光源發(fā)出的線光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊婀庠?，紫外吸收組件13用于吸收導(dǎo)光板射出光線中的紫外線，避免紫外線對LCOS芯片22的損害；成像單兀2中,PBS棱鏡21用于將光發(fā)射單兀I入射的非偏振光分成兩束互相垂直的P線偏振光和S線偏振光，LCOS芯片22用于將PBS棱鏡的透過光，轉(zhuǎn)換為彩色圖像，偏振片23用于濾除彩色圖像中的雜光。
[0025]圖2為本實(shí)施例中的光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]如圖2所示，光源11包括截面為拋物線的拋物反射面111以及置于反射面底部的多個(gè)白光LED陣列112，拋物反射面111內(nèi)部鍍有冷反光膜，多個(gè)白光LED陣列112以點(diǎn)陣排列方式進(jìn)行排列。
[0027]圖3為本實(shí)施例中的導(dǎo)光板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4為本實(shí)施例中的上面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]如圖3和圖4所示，導(dǎo)光板12包括:側(cè)面121、底面122、斜面123以及上面124，上面124包括帶有3D紋理結(jié)構(gòu)的3D紋理面1241以及未被3D紋理結(jié)構(gòu)占據(jù)的、位于上面124左側(cè)的左上面1242，底面122和左上面1242互為相對面，3D紋理面1241和斜面123互為相對面。
[0030]側(cè)面121為導(dǎo)光面，正對光源11出口，用于導(dǎo)入光源11出射的光線，底面122、斜面123以及左上面1242均鍍有反射膜，為反射面，用于將光源11發(fā)出的光線反射至作為出光面的3D紋理面1241。
[0031]光源11出射的光線由側(cè)面121導(dǎo)入后，光線通過底面122、斜面123或左上面1242上的反光膜反射至3D紋理面1241，經(jīng)3D紋理結(jié)構(gòu)散射后，均勻的從導(dǎo)光板12出射；由于光線射入位置不同，有的光線經(jīng)一次反射既可到達(dá)3D紋理面1241 (如圖3中光線a)，有的光線則需經(jīng)過多個(gè)面的多次反射才能被反射至3D紋理面1241中(如圖3中的光線b)。
[0032]如圖1至圖4所示，微型LCOS投影光學(xué)引擎100中，光源11中的拋物反射面111橫向放置，出口正對導(dǎo)光板12的側(cè)面121，作為出光面的3D紋理面1241正對PBS棱鏡21，紫外吸組件13置于3D紋理面1241和PBS棱鏡21之間，偏振片23置于LCOS芯片22和PBS棱鏡21之間。
[0033]微型LCOS投影光學(xué)引擎100的實(shí)現(xiàn)過程為:白光LED112發(fā)出光線，由拋物反光面111收集，并通過其內(nèi)的冷反光膜反射注入到導(dǎo)光板12中的側(cè)面121中，光線在導(dǎo)光板12內(nèi)經(jīng)多次反射以及3D紋理面1241的散射后，均勻的從導(dǎo)光板12出射，通過紫外吸收組件13對光線中的紫外線進(jìn)行二次吸收、過濾，然后進(jìn)入PBS棱鏡21 ；PBS棱鏡21將光發(fā)射單元I出射的非偏振光分成兩束互相垂直的P線偏振光和S線偏振光,S線偏振光透過PBS棱鏡21，P線偏振光則被反射，透過的S線偏振光進(jìn)入LCOS芯片22，LCOS芯片22中的信號控制光閥組件221，將白光形成RGB組合的彩色圖像，并在內(nèi)部將以彩色圖像呈現(xiàn)的S線偏振光轉(zhuǎn)換成P線偏振光，經(jīng)過偏振片23濾除雜光后，被PBS棱鏡21反射，反射光線經(jīng)過投影單元3，投射在屏幕4上，得到理想的新型、清晰的圖像。
[0034]本實(shí)施例中，3D紋理結(jié)構(gòu)由多個(gè)小的凸起結(jié)構(gòu)構(gòu)成，小凸起的形狀為圓形或多角形。
[0035]實(shí)施例作用與效果
[0036]本實(shí)施例提供了一種微型LCOS投影光學(xué)引擎，包含光發(fā)射單元以及設(shè)置于光線傳播方向上的成像單元和投影單元，根據(jù)本發(fā)明提供的LCOS投影光學(xué)引擎，由于光發(fā)射單元包含用于發(fā)出光線的光源以及用于將光源發(fā)出的點(diǎn)光源轉(zhuǎn)換為面光源的導(dǎo)光板，光源采用多個(gè)小功率白光LED以點(diǎn)陣列排列，導(dǎo)光板包括導(dǎo)光面、反射面以及帶有3D紋理結(jié)構(gòu)的出光面，只需一塊導(dǎo)光板即可實(shí)現(xiàn)光線的均勻出射，使得本發(fā)明提供的微型LCOS投影光學(xué)引擎結(jié)構(gòu)簡單、體積小，LED的發(fā)光效率提高，進(jìn)而成本得以降低。
【權(quán)利要求】
1.一種微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于，包括: 光發(fā)射單元，用于發(fā)射光線，包括光源和設(shè)置于光線傳播方向上的導(dǎo)光板，所述光源用于發(fā)出光線，所述導(dǎo)光板用于將所述光源發(fā)出的線光源轉(zhuǎn)變?yōu)槊婀庠矗? 成像單元，和所述光發(fā)射單元連接，用于所述光發(fā)射單元發(fā)射光線的成像；以及 投影單元，和所述成像單元連接，用于將所述成像單元形成的圖像投射在屏幕上， 其中，所述導(dǎo)光板包括導(dǎo)光面、反射面以及出光面，所述導(dǎo)光面和所述光發(fā)射單元出口相對，用于導(dǎo)入所述光源發(fā)出的光線，所述反射面用于將所述導(dǎo)光面導(dǎo)入的所述光線反射至所述出光面上，所述出光面和所述成像單元相對設(shè)置，用于將所述光線均勻地從所述導(dǎo)光板中出射， 所述出光面帶有3D紋理結(jié)構(gòu)，所述3D紋理結(jié)構(gòu)用于對所述反射面反射出的光線進(jìn)行散射，使得光線均勻地從所述出光面出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述成像單元包括順序連接的PBS棱鏡以及LCOS芯片，所述PBS棱鏡用于將所述光發(fā)射單兀入射的非偏振光分成兩束互相垂直的P線偏振光和S線偏振光,所述LCOS芯片用于將所述PBS棱鏡的透過光，轉(zhuǎn)換為彩色圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述光發(fā)射單元還包括紫外吸收組件，用于吸收所述光發(fā)射單元發(fā)出光線中的紫外線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述光源由至少一個(gè)白光LED以及反光面組成，所述白光LED用于發(fā)出光線，所述反光面用于收集所述光線，并將所述光線注入所述導(dǎo)光板中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述成像單元還包括偏振組件，所述偏振組件位于所述PBS棱鏡和所述LCOS芯片之間，用于濾除所述彩色圖像中的雜光。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述LCOS芯片為彩色濾光型。
7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微型LCOS投影光學(xué)引擎，其特征在于: 其中，所述LCOS芯片內(nèi)具有信號控制光閥組件，所述信號控制光閥組件用于將所述PBS棱鏡的透過的白光轉(zhuǎn)換為彩色圖像，同時(shí)將所述彩色圖像轉(zhuǎn)換為P線偏振光。
【文檔編號】G02B6/00GK104238250SQ201410487487
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】鄒兵, 許健 申請人:上海理工大學(xué)