CN104238250A - 微型lcos投影光学引擎 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微型LCOS投影光学引擎，包含光发射单元以及设置于光线传播方向上的成像单元和投影单元，根据本发明提供的LCOS投影光学引擎，由于光发射单元包含用于发出光线的光源以及用于将光源发出的点光源转换为面光源的光导板，光源采用多个小功率白光LED以点阵列排列，导光板包括导光面、反射面以及带有3D纹理结构的出光面，只需一块导光板即可实现光线的均匀出射，使得本发明提供的微型LCOS投影光学引擎结构简单、体积小，光能利用率高，进而成本得以降低。

Description

微型LCOS投影光学引擎
技术领域
本发明属于光学成像领域，具体涉及一种微型LCOS投影光学引擎。
背景技术
投影显示技术是指利用光学***和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法。随着智能手机及可穿戴设备的流行，对不同场景下的显示提出更多要求。其中微型化的投影仪由于具有体积小重量轻且可以满足投影的基本功能，非常适合在此类设备上集成，拓展了投影仪的使用范围，具有广阔的市场前景。
LCOS光学引擎作为基本微型投影技术之一，较于其它技术具有价格低廉，投影性能优异的特点，是最有可能商业化的微型投影技术。LCOS光学引擎***一般包括光源、显示芯片和成像***，传统的LCOS光学引擎***采用复眼阵列完成光线在照明板上由不均匀分布到均匀分布的空间转换，但复眼阵列实现均匀照明时，需要两列光轴互相平行的复眼阵列，在第二列复眼阵列后还需要放置一个聚光镜，其结构较复杂、体积较大，致使LCOS光学引擎的成本较高。
发明内容
本发明是为解决上述问题而进行的，目的在于通过提供一种采用导光板完成光线在照明板上由不均匀分布到均匀分布的空间转换的微型LCOS投影光学引擎，进一步简化现有微型LCOS投影光学引擎的结构，同时减小体积。
本发明采用了如下技术方案：
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，具有这样的特征，包括：光发射单元，用于发射光线，包括光源和设置于光线传播方向上的导光板，光源用于发出光线，导光板用于将光源发出的线光源转变为面光源；成像单元，和光发射单元连接，用于光发射单元发射光线的成像；以及投影单元，和成像单元连接，用于将成像单元形成的图像投射在屏幕上。
其中，导光板包括导光面、反射面以及出光面，导光面和光发射单元出口相对，用于导入光源发出的光线，反射面用于将导光面导入的光线反射至出光面上，出光面和成像单元相对设置，用于将光线均匀地从导光板中出射，出光面带有3D纹理结构，3D纹理结构用于对反射面反射出的光线进行散射，使得光线均匀地从出光面出射。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：成像单元包括顺序连接的PBS棱镜以及LCOS芯片，PBS棱镜用于将光发射单元入射的非偏振光分成两束互相垂直的P线偏振光和S线偏振光，LCOS芯片用于将PBS棱镜的透过光，转换为彩色图像。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：光发射单元还包括紫外吸收组件，用于吸收光发射单元发出光线中的紫外线。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：光源由至少一个白光LED以及反光面组成，白光LED用于发出光线，反光面用于收集光线，并将光线注入导光板中。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：成像单元还包括偏振组件，所述偏振组件位于所述PBS棱镜和所述LCOS芯片之间，用于滤除所述彩色图像中的杂光。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：LCOS芯片为彩色滤光型。
本发明提供的微型LCOS投影光学引擎，还可以具有这样的特征：LCOS芯片内具有信号控制光阀组件，信号控制光阀组件用于将PBS棱镜的透过的白光转换为彩色图像，同时将彩色图像转换为P线偏振光。
发明作用与效果
本发明提供了一种微型LCOS投影光学引擎，包含光发射单元以及设置于光线传播方向上的成像单元和投影单元，根据本发明提供的LCOS投影光学引擎，由于光发射单元包含用于发出光线的光源以及用于将光源发出的点光源转换为面光源的光导板，光源采用多个小功率白光LED以点阵列排列，导光板包括导光面、反射面以及带有3D纹理结构的出光面，只需一块导光板即可实现光线的均匀出射，使得本发明提供的微型LCOS投影光学引擎结构简单、体积小，光能利用率高，进而成本得以降低。
附图说明
图1是本发明的微型LCOS投影光学引擎的结构示意图；
图2是本发明的光源的结构示意图；
图3是本发明的导光板的结构示意图；
图4是本发明中上面的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
本实施例以白光LED、楔形导光板、PBS棱镜、彩色滤光型LCOS芯片对本发明的微型LCOS投影光学引擎进行***说明，但本实施例的范围并不限定本发明的范围。
图1为本实施例的微型LCOS投影光学引擎的结构示意图。
如图1所示，微型LCOS投影光学引擎100包括光发射单元1、成像单元2、投影单元3以及屏幕4，光发射单元1包括光源11、导光板12以及紫外吸收组件13，成像单元2包括PBS棱镜21、LCOS芯片22以及位于PBS棱镜21与LCOS芯片22之间的偏振片23，LCOS芯片22中还带有信号控制光阀组件221。
光源11用于发射光线，导光板12用于将光源发出的线光源转变为面光源，紫外吸收组件13用于吸收导光板射出光线中的紫外线，避免紫外线对LCOS芯片22的损害；成像单元2中，PBS棱镜21用于将光发射单元1入射的非偏振光分成两束互相垂直的P线偏振光和S线偏振光，LCOS芯片22用于将PBS棱镜的透过光，转换为彩色图像，偏振片23用于滤除彩色图像中的杂光。
图2为本实施例中的光源的结构示意图。
如图2所示，光源11包括截面为抛物线的抛物反射面111以及置于反射面底部的多个白光LED阵列112，抛物反射面111内部镀有冷反光膜，多个白光LED阵列112以点阵排列方式进行排列。
图3为本实施例中的导光板的结构示意图。
图4为本实施例中的上面的结构示意图。
如图3和图4所示，导光板12包括：侧面121、底面122、斜面123以及上面124，上面124包括带有3D纹理结构的3D纹理面1241以及未被3D纹理结构占据的、位于上面124左侧的左上面1242，底面122和左上面1242互为相对面，3D纹理面1241和斜面123互为相对面。
侧面121为导光面，正对光源11出口，用于导入光源11出射的光线，底面122、斜面123以及左上面1242均镀有反射膜，为反射面，用于将光源11发出的光线反射至作为出光面的3D纹理面1241。
光源11出射的光线由侧面121导入后，光线通过底面122、斜面123或左上面1242上的反光膜反射至3D纹理面1241，经3D纹理结构散射后，均匀的从导光板12出射；由于光线射入位置不同，有的光线经一次反射既可到达3D纹理面1241(如图3中光线a)，有的光线则需经过多个面的多次反射才能被反射至3D纹理面1241中(如图3中的光线b)。
如图1至图4所示，微型LCOS投影光学引擎100中，光源11中的抛物反射面111横向放置，出口正对导光板12的侧面121，作为出光面的3D纹理面1241正对PBS棱镜21，紫外吸组件13置于3D纹理面1241和PBS棱镜21之间，偏振片23置于LCOS芯片22和PBS棱镜21之间。
微型LCOS投影光学引擎100的实现过程为：白光LED112发出光线，由抛物反光面111收集，并通过其内的冷反光膜反射注入到导光板12中的侧面121中，光线在导光板12内经多次反射以及3D纹理面1241的散射后，均匀的从导光板12出射，通过紫外吸收组件13对光线中的紫外线进行二次吸收、过滤，然后进入PBS棱镜21；PBS棱镜21将光发射单元1出射的非偏振光分成两束互相垂直的P线偏振光和S线偏振光，S线偏振光透过PBS棱镜21，P线偏振光则被反射，透过的S线偏振光进入LCOS芯片22，LCOS芯片22中的信号控制光阀组件221，将白光形成RGB组合的彩色图像，并在内部将以彩色图像呈现的S线偏振光转换成P线偏振光，经过偏振片23滤除杂光后，被PBS棱镜21反射，反射光线经过投影单元3，投射在屏幕4上，得到理想的新型、清晰的图像。
本实施例中，3D纹理结构由多个小的凸起结构构成，小凸起的形状为圆形或多角形。
实施例作用与效果
本实施例提供了一种微型LCOS投影光学引擎，包含光发射单元以及设置于光线传播方向上的成像单元和投影单元，根据本发明提供的LCOS投影光学引擎，由于光发射单元包含用于发出光线的光源以及用于将光源发出的点光源转换为面光源的导光板，光源采用多个小功率白光LED以点阵列排列，导光板包括导光面、反射面以及带有3D纹理结构的出光面，只需一块导光板即可实现光线的均匀出射，使得本发明提供的微型LCOS投影光学引擎结构简单、体积小，LED的发光效率提高，进而成本得以降低。

Claims (7)

1.一种微型LCOS投影光学引擎，其特征在于，包括：
光发射单元，用于发射光线，包括光源和设置于光线传播方向上的导光板，所述光源用于发出光线，所述导光板用于将所述光源发出的线光源转变为面光源；
成像单元，和所述光发射单元连接，用于所述光发射单元发射光线的成像；以及
投影单元，和所述成像单元连接，用于将所述成像单元形成的图像投射在屏幕上，
其中，所述导光板包括导光面、反射面以及出光面，所述导光面和所述光发射单元出口相对，用于导入所述光源发出的光线，所述反射面用于将所述导光面导入的所述光线反射至所述出光面上，所述出光面和所述成像单元相对设置，用于将所述光线均匀地从所述导光板中出射，
所述出光面带有3D纹理结构，所述3D纹理结构用于对所述反射面反射出的光线进行散射，使得光线均匀地从所述出光面出射。
2.根据权利要求1所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述成像单元包括顺序连接的PBS棱镜以及LCOS芯片，所述PBS棱镜用于将所述光发射单元入射的非偏振光分成两束互相垂直的P线偏振光和S线偏振光，所述LCOS芯片用于将所述PBS棱镜的透过光，转换为彩色图像。
3.根据权利要求1所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述光发射单元还包括紫外吸收组件，用于吸收所述光发射单元发出光线中的紫外线。
4.根据权利要求1所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述光源由至少一个白光LED以及反光面组成，所述白光LED用于发出光线，所述反光面用于收集所述光线，并将所述光线注入所述导光板中。
5.根据权利要求2所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述成像单元还包括偏振组件，所述偏振组件位于所述PBS棱镜和所述LCOS芯片之间，用于滤除所述彩色图像中的杂光。
6.根据权利要求2所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述LCOS芯片为彩色滤光型。
7.根据权利要求7所述的微型LCOS投影光学引擎，其特征在于：
其中，所述LCOS芯片内具有信号控制光阀组件，所述信号控制光阀组件用于将所述PBS棱镜的透过的白光转换为彩色图像，同时将所述彩色图像转换为P线偏振光。
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