CN107209448A - 激光二极管液晶投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光二极管液晶投影仪。在本发明中，光源由发射绿光的G激光二极管、发射蓝光的B激光二极管与发射红光的R激光二极管构成，R激光二极管的电源施加销被设置为垂直于所述G激光二极管或所述B激光二极管的电源施加销的设置方向。根据本发明，即便不使用复杂的光学元件也能有效地变更激光二极管的销的配置，从而能一致从由液晶形成的光调制器入射的R、G、G光源的偏振光的方向。

Description

激光二极管液晶投影仪

技术领域

本发明涉及一种激光二极管液晶投影仪，更详细而言，涉及在使用由液晶构成的光调制器来具备投影仪时，配置激光二极管及减少借助激光二极管显示的图像上显示的斑点的优化光学结构的激光二极管液晶投影仪。

背景技术

为了开发手掌大小的便携式小型投影仪或能配置于笔记本等嵌入式***的投影仪，需要开发一种大小轻巧且低电力的投影仪。为了实现大小轻巧且低电力的投影仪需要使用电力消耗小且轻巧的光源。最适合低电力投影仪的光源是激光光源或发光二极管(LED)。

LED光源与激光光源是以低电力放出高亮度的光。但分别具有缺点。LED光源作为高的光学扩展量的光源光效率低于激光。激光光源虽然比LED具有高的光效率，但具有显示斑点的缺点。因此，需要开发一种能减少激光的斑点现象的适合显微投影仪的光源。

图1是使用激光光源的反射式光调制器来体现的利用现有激光光源的投影仪的机构的图。利用现有激光光源的投影仪由具备R光源(10R)、G光源(10G)以及B光源(10B)构成的激光光源与具备50R、50G以及50B的双色镜50、反射镜51、53、扩散器20、波束成形器30、场透镜40、光调制器60、投影镜头70以及偏振分束器80构成。

激光光源优选地顺次照射R/G/B。顺次照射激光R/G/B光源(10R、10G、10B)是指将照射一个框架的全体时间定为T时，在T/3时间内照射R光源，连续在T/3时间内照射G光源，在照射G光源的时在连续的T/3时间内照射B光源。

显微投影仪的光源是需要大小轻巧且高功率的光源，因此，适合使用激光光源或发光二极管光源。在三个光源10R、10G、10B中包括至少一个激光光源，优选地，使用三个激光光源或根据所需构成混合激光与LED光源的桥接岔路型。分别从三个光源发出的光分别借助双色镜50R、50G、50B反射或投射后入射在扩散器20。双色镜50G具备反射G光源(从10G照射的绿光)后，投射剩余的光的功能，双色镜50G可以使用反射可视光线区域的通常的镜子。双色镜50R反射R光源(从10R照射的红光)，投射剩余的波长区域的光，双色镜50B反射B光源(从10B照射的蓝光)，投射剩余的波长区域的光。

从激光光源(10R、10G、10B)发射的激光光源被反射镜51、53反射后入射到扩散器20。扩散器在光轴上垂直振动，因此通过扩散器时光的随机性被增加。扩散器作为去除激光光源的斑点的装置减少激光的相干性特性来减少斑点。振动扩散器20时进一步减少斑点。

通过扩散器20的光借助波束成形器30变形为光束形状。变形光束形状是为了成型输入的光束形状来提高光效率以便适合光调制器60的入射面的形状。

光束成形器30的代表性的例有复眼透镜。复眼透镜体现为多个小型镜体。体现在复眼透镜的小型镜体可以具备多种形状。例如，可以体现为四角凸透镜形状、六角凸透镜形状及圆形等，但优选地，具备与光调制器形状(更加准确地光调制器的有效屏幕形状)相同的形状。例如，光调制器的有效屏幕形状为四角形状时，小型镜体的形状也是具备四角形状，从而最大限度地减少光损失。

在图1的实施例的光束成形器30使用两面具备小型镜体的双面式复眼透镜但也可以使用两个截面式复眼透镜，形成在双面或两个的多个小型镜体分别一对一对应。

场透镜40作为将借助波束成形器30成形的光集束在光调制器60的透镜，通常由一至三个构成，调整透镜与波束成形器30之间的距离，从而正确地实现集束。

光调制器60选择性地透过或切断入射的光或变形光渠道来形成图像的元件。光调制器60的代表性的例有DMD(Digital Micromirror Device)、液晶显示元件(LCD)、LCOS等。利用DMD场顺序的驱动方法有利用以矩阵式排列的数码镜子(DIGITALMIRROR)来使用于DLP投影仪的元件。DLP将从光源照射的光借助数码镜子调整光渠道后用屏幕反射，从而体现灰度及图像。液晶显示元件LCD选择性地开闭液晶来形成图像的元件。利用液晶显示元件的投影仪有直观式与投射式。直观式投影仪直接观察从液晶显示元件的背光通过液晶面板时生成的图像的方式，投射式投影仪将通过液晶显示元件时生成的图像利用投影镜头放大后投射到屏幕上观察从屏幕反射的图像的方式。反射式与投射式是基本上相同的结构但在下部基板上形成反射膜，使得将反射的光放大投射在屏幕上的方式。LCoS(Liquid Crystal onSylicon)作为反射式液晶显示器的一种在现有的液晶显示元件的两面基板中将下部基板使用硅胶基板来代替玻璃基板，从而用反射式动作的光学元件。

图1是作为反射式光学系偏振分束器80将从光调制器60生成的图像传递至投影镜头70。偏振分束器(PBS，Polarized Beam Splitter)80是在玻璃材料的六面体内以对角线形成有偏振光分离膜，因此，在反射式光学引擎中必须的光学元件。

偏振分束器80将入射的光利用偏振光分离膜通过P偏振光，将S偏振光朝投影镜头相反的方向反射的光学元件。或偏振分束器根据所需通过S偏振光反射P偏振光。图1是通过P偏振光反射S偏振光。因此，从激光光源10发出的光在光渠道的任意地点转换成线偏振光状态才能保持光效率。

通过偏振分束器80的偏振光分离膜的P偏振光通过反射式光调制器60在形成图像的过程中转换成S偏振光，转换成S偏振光的图像光重新入射到偏振分束器80内与偏振光分离膜会合。由于图像光全是S偏振光，因此，全部反射到偏振光分离膜后入射到投影镜头70。投影镜头70是利用多个透镜形成的，将借助光调制器60形成的图像放大投射至屏幕(未图示)上。图1的利用现有激光光源的投影仪的光效率良好色区域宽，但在放大的投影上发生斑点的干涉纹，因此，无法使用于高品质的投影仪上。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明是鉴于所述诸多问题而提出的，其目的在于，提供一种将光调制器构成投射式液晶或反射式液晶时，提供用于一致入射到光调制器的光的偏振光方向的激光二极管的最佳排列，最大限度地减少斑点的激光二极管液晶投影仪。

(二)技术方案

为了实现所述目的，本发明将激光二极管使用为光源，将激光二极管作为光源来使用，将液晶元件使用为光调制器的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述光源包括：G激光二极管，用于发射沿第一方向延伸的椭圆形的绿光；B激光二极管，用于发射沿着所述第一方向延伸的椭圆形状的蓝光；R激光二极管，用于发射沿与第一方向垂直的方向延伸的椭圆形的红光，R激光二极管的电源施加销被设置为垂直于所述G激光二极管或所述B激光二极管的电源施加销的设置方向，所述激光二极管液晶投影仪包括：第一波束成形器，用于将从所述光源发射的垂直相交形态的光转换成均匀光；第二波束成形器，用于将从所述第一波束成形器发射的光成形为所述光调制器的有效面的形状；场透镜，用于聚光由所述第二波束成形器成形的光；偏振分束器，用于将从所述场透镜入射的光反射到所述光调制器，并从所述光调制器入射的图像透射通过；以及投影镜头，用于放大投影所述图像，所述G激光二极管、所述B激光二极管以及所述R激光二极管是制造成多模式的固有的激光二极管，分别从所述G激光二极管、所述B激光二极管以及所述R激光二极管发出的光形成垂直交叉形状的光线，分别的所述光具有相同的偏振轴。

(三)有益效果

根据本发明的激光二极管液晶投影仪即便不使用复杂的光学元件也能有效地变更激光二极管的销的配置，从而可以一致由液晶形成的入射到光调制器的R、G、B光源的偏振光方向。

并且，能有效地振动第二波束成形器，从而比现有的用于减少斑点的技术结构简单且有效地减少斑点，优化投影镜头的结构将鲜明的图像投射在屏幕上。

附图说明

图1是示出将激光光源利用于反射式光调制器的现有投影仪结构图。

图2是镜筒上设置G激光二极管的状态下的照射到屏幕上的光源的图。

图3是镜筒上设置B激光二极管的状态下的照射到屏幕上的光源的图。

图4是在镜筒上将R激光二极管相对其他光源旋转90度后设置，使得电源施加销旋转90°后在设置的状态下照射到屏幕上的光源的图。

图5是根据本发明的一实施例的将激光光源利用于反射式光调制器体现的投影仪的结构图。

图6是从图5的上部方向看的根据本发明的具备PBS的激光二极管投影仪俯视图。

图7是根据本发明的一实施例的第一波束成形器的一示例图。

图8是示出根据本发明的一实施例的第二波束成形器的一示例图。

图9是用于说明扩散器的作用的高斯分布与振动扩散器时变化的效果的图。

图10是本发明的一实施例的利用投射式液晶光调制器体现液晶投影仪的结构图。

图11是本发明的一实施例的利用投射式液晶光调制器体现液晶投影仪的结构图。

图中

10：激光光源，10R：R光源

10G：G光源，10B：B光源

11：冷却销，13：镜筒

10RJ：R激光二极管电源施加销

10GJ：G激光二极管电源施加销

10BJ：B激光二极管电源施加销

20：扩散器，30：波束成形器

31：第一波束成形器，33：第二波束成形器

35：孔隙间隔，37：小型镜体

40：场透镜，41：第一场透镜

43：第二场透镜，50，50R，50G，50B：双色镜

51，53：反射镜，57：钳子

55：振动器，60：光调制器

60a：投射式液晶光调制器，70：投影镜头

80：偏振分束器，85：X-Cube

具体实施方式

本发明可以进行多种变更可以具备多种实施例，以下参照附图详细说明特定实施例。

本发明并不被特定实施形态而限定，可理解为包括本发明的思想及技术范围内的所有变更及均等物至代替物。

利用激光二极管制造投影仪时，在显示的问题点中虽未公知但首先说明本申请的发明人发现的问题点。本发明在现有技术中用时分割方式顺次照射R激光、G激光、B激光。因此，对比不使用时分割照射方式的投影仪时，每光源照射的时间会减少，因此，需要使用高功率的激光光源。更加准确地，为了提供具备充分的亮度的投影仪，需要使用每秒消费的峰值功率超过1W的激光二极管(通常二极管叫做瓦特二极管)。但现有技术的瓦特二极管只能使用多模式生产的固有激光二极管。即，单模式的激光二极管或泵浦二极管都不能制造瓦特二极管。

激光共振器具备无数的谐振频率。在通常的增益介质可以发振包括在增益幅度内的所有模式。为了制造具备高功率的激光二极管，利用超过增益门槛的多种模式的发振来制造多模式。

由多模式生产的固有二极管从属于体现对应颜色的材料性质。G激光二极管与B激光二极管具备类似的特性，但R激光二极管具备完全不同的特性。具备最多差距的特性是从分别的颜色的激光二极管输出的光源以仅对电磁波的任一侧波形垂直的光源形态输出。由单模式生产的激光二极管的TEM(Transverse to Electirc and Magnetic)特性是可以调整成垂直在电波与磁波上的理想的波长形态输出。相对于此，为了将功率超过瓦特以上，将激光二极管制造成多模式时，用TM(Transverse to Magnetic)或TE(Transverse toElectric)来制造，此时，仅在磁波上垂直的波形或在电波上垂直的波形是不理想，更加准确地，由具备瓦特功率的多模式生产的固有R激光二极管具备TE特性，因此，偏振光形态具备S偏振光波形态，具备瓦特功率的多模式的固有G激光二极管与固有B激光二极管具备TM特性，因此，偏振光形态具备P偏振光波形态。

根据本发明的激光二极管液晶投影仪用光调制器使用液晶，从所有颜色的激光二极管输出的光源到达液晶光调制器前需要偏振轴一致。以下，将用液晶元件体现光调制器称作“液晶光调制器”，将使用液晶光调制器的投影仪成为“液晶投影仪”。为了解决所述问题，在R激光二极管的前面使用将S偏振轴转换成P偏振轴的光学元件的相位差板。但，由于瓦特激光二极管的功率过强相位差板被烧制失去特性，因此，用现有技术无法体现能使用的相位差板。本发明为了解决所述问题，在镜筒设置R激光二极管时，与G激光二极管与B激光二极管不同将R激光二极管相对其他光源旋转90°来设置，从而，相对不同的电源施加销的光源以垂直转动来设置。

利用附图说明变更电源施加销时显示的新的现象。具备超过瓦特功率的多模式固有激光二极管的输出光具备朝一侧方向延伸的形态。图2，图3及图4是示出在镜筒设置激光二极管时，为了一致偏振轴R激光二极管相对G激光与B激光旋转90°来设置后，剩余的G激光二极管及B激光二极管朝相同的方向配置时，分别从G激光二极管、B激光二极管及R激光二极管光源照射的光形态的图。如图2及图3所示，G激光二极管与B激光二极管以朝水平方向延伸的波形照射，R激光二极管朝垂直方向延伸的波形照射。图2至图4的坐标是示出屏幕的设置方向，x轴是示出屏幕的横方向，y方向是显示屏幕的竖方向。

因此，利用瓦特以上的功率的多模式固有激光二极管制造投影仪时，将对应任一颜色的激光二极管相对其他光源旋转90°来安装时，最终电源施加销被旋转90°的状态安装，使得投射在屏幕上的波束以十字形状交叉显示，因此，需要一致的单独的光学元件。

图5是示出根据本发明的一是实施例的激光二极管液晶投影仪的框图。根据本发明的利用激光光源的投影仪由具备R光源10R、G光源10G及B光源10B的瓦特多模式固有激光二极管、具备50R、50G以及50B的双色镜、反射镜51、第一波束成形器31、第二波束成形器33、第一场透镜41、扩散器20、第二场透镜43、光调制器60、投影镜头70以及偏振分束器80构成。激光二极管10R、10G、10B产生相当的热，因此，为了顺畅的冷却设置散热销11，分别的电源施加销10RJ、10GJ、10BJ通过柔性印刷电路板接收驱动电源。

图6是图5的从上部方向看的根据本发明的激光二极管投影仪的俯视图。如图6所示，R激光二极管10R的电源施加销10RJ相对G激光二极管10G的电源施加销10GJ及B激光二极管10B的电源施加销10BJ的设置方向朝90°旋转的方向设置，通过分别的激光二极管FPCB19接收电源。

瓦特多模式固有激光二极管将R/G/B光顺次照射。顺次照射激光二极管R/G/B光源10R、10G、10B的意思是将照射一个框架的整体时间为T时在T/3时间内照射R光源，连续在T/3时间内照射G光源，在照射G光源时在T/3时间内连续照射B光源的意思。实际上，分别的光源比T/3短时间内照射。

显微投影仪光源需要大小小且高功率，因此，体现为瓦特多模式固有激光二极管，如上所述，在三个光源中将R激光二极管相对其他光源旋转90°来设置使得与S偏振光的方向一致，因此，电源施加销也会旋转90°。从三个光源发出的光分别被双色镜50R、50G、50B反射或投射后入射到第一波束成形器31。双色镜50B反射B光源(从10B照射的蓝光)后投射剩余的光，但也可以使用双色镜50B全部反射可视光源区域的通常的镜子。双色镜50G反射G光源(从10G照射的绿光)后投射剩余的波长区域的光，双色镜50R投射R光源(从10R照射的红光)后反射剩余的波长区域的光。

从激光二极管10R、10G、10B发出的激光被双色镜反射后入射到第一波束成形器31。如图2至图4所示，第一波束成形器31将以交叉形态照射到屏幕上的光成形为圆形光。第一波束成形器31有复眼透镜，图7是根据本发明的使用第一波束成形器时，构成复眼透镜的小型镜体的多种形态的示例图。构成第一波束成形器31的复眼透镜的最优选的小型镜体37是如图7c所示的正八角形(蜂窝形态)。

将小型透镜形成为圆形光时最容易地将波束形状成形至圆形光。如图7b所示，将小型镜体37形成为圆形时，在分别的小型透镜37之间不能形成透镜的同时发生剩余的孔隙间隔35，因此会降低波束成形效率。将小型透镜形成为正八角形时，如图7c所示，可以成形所有入射的光。但实际上加工小型透镜时，不容易加工成图7c所示的蜂窝形状，因此，实际上加工成7c所示的正四角形。

不使用第一波束成形器31用图5的剩余的结构形成投影仪后，在屏幕照射白色时朝竖方向展现具有洋红色的白色，朝横方向具有青色的白色。

从第一波束成形器31成形的光被反射镜51折射后，入射到第二波束成形器33。第二波束成形器33的代表性的例有复眼透镜。如上所述，复眼透镜体现为多个小型镜体。将第二波束成形器31体现为复眼透镜时，小型镜体与光调制器的形状(光调制器的入射侧有效屏幕形状)相同的形状具备。例如，光调制器的有效屏幕形状为16:9纵横比四角形状时，小型镜体形状也具备16:9纵横比的四角形状，从而，最大限度地减少光损失。图8是根据本发明的一实施例的第二波束成形器33的一例的图。第二波束成形器33由具备16:9纵横比的多个四方形形状的小型镜体构成。

根据本发明的第二波束成形器33为了去除斑点，以图5为基准朝上下方向(实际上16:9纵横比基准的长边方向)振动。在第二波束成形器33的一面设置钳子57，在钳子57的另一侧具备振动器55。振动器55体现为超小型电机，体现例是改造音箱。音箱具备固定的永久磁铁与根据施加的电流频率动作的线圈与在动作的线圈上付着振动板的结构，在振动板付着固定钳子57的另一侧。当在线圈施加电源时，振动板振动的同时钳子57及第二波束成形器33一起振动。

向第二波束成形器33施加振动的信号有R激光二极管10R的开启信号。虽未图示，在从外部传送的控制信号包括开闭R激光二极管10R的信号，因此，可以利用为振动第二波束成形器33的控制信号。也可以利用其它颜色的激光二极管的开启控制信号。

根据实验，振动第二波束成形器33的频率是在110Hz～240Hz范围内，超过400Hz时，发生噪音难以使用。

场透镜是将借助第二波束成形器33成形的光与偏振分束器80连接的透镜。通常由1至3个构成，在图5由第一场透镜41与第二场透镜42构成。通过调整透镜与第二波束成形器33的距离准确地连接。

光调制器60选择性地投射及切断入射的光或变更光渠道，从而形成图像的元件。光调制器60的代表性的例有DMD(Digital Micromirror Device)、液晶显示元件(LCD)、LCOS等。在本发明局限在利用液晶显示元件LCD及LCOS的液晶光调制器。液晶显示元件LCD将选择性地开闭液晶来形成图像。利用液晶显示元件的投影仪有直观式与投射式。直观式投影仪从液晶显示元件后面的背光通过液晶面板的同时直接观察生成的图像的方式，投射式投影仪是将通过液晶显示元件的同时生成的图像利用投影镜头放大后投射在屏幕上观察反射在屏幕上的图像的方式。反射式与投射式是基本上是相同的结构，但在下部基板上形成反射膜，使得将反射的光放大投射在屏幕上的方式。LCoS(Liquid Crystal onSylicon)是作为反射式液晶显示器的一种在现有的液晶显示器元件的两面基板中将下部基板使用硅胶基板来替换玻璃基板后以反射式动作的光学元件。

扩散器20是用于增加光的随机性的光学元件。扩散器作为去除激光特有的斑点的装置减少激光的相干性特性来减少斑点。另一方面，扩散器20坏掉由光源、波束成形器以及场透镜等透镜群设计的光学数值(例如，F#)。即，打乱由其他透镜群定的光学特性。扩散器20的去除斑点的效果随着越接近偏振分束器80增加。并且，构成扩散器20的扩散板自身具备光吸收率，使得可以吸收相当量的光。通常，构成扩散器的扩散板具备80～90％左右的透过率。制造扩散板时将板朝规定方向膨胀后制造，因此具备规定方向的方向性，因此，对局部的偏振光方向给予影响。将液晶显示器作为光调制器来使用时对光效率具有非常不好的影响。

偏振分束器80是将入射的光利用偏振光分离膜来反射P偏振光投射S偏振光的光学元件。或偏振分束器根据所需反射P偏振光投射S偏振光。在本发明中反射P偏振光投射S偏振光。

入射到偏振分束器80的S偏振光朝光调制器60方向反射后，转换成P偏振光的光重新入射到偏振分束器80内后与偏振光分离膜会合。由于图像光全是S偏振光，因此，投射到偏振光分离膜后入射到投影镜头70。投影镜头70利用多个透镜来形成，因此，可以将借助光调制器60形成的图像放大投射在屏幕(未图示)上。

为了去除斑点在专利文献1中将振动扩散器形成在反射镜的反射面倾斜地形成。在不振动的状态下，向扩散器入射光时，发出的光集中在中央部位发亮，周围部分变暗，从而具备高斯分布。图9是用于说明扩散器的作用的高斯分布与用于说明振动扩散器时变化的效果的图。在图9a横轴x示出光进行方向与垂直方向的距离，竖轴L显示亮度。如图9a所示，光朝扩散器的中央部逐渐集中，使得亮度变高。图9b是用于说明振动扩散器时的效果的示例图。内侧圆不振动扩散器时示出规定亮度以上的区域，外侧圆振动扩散器时，放大规定亮度以上的区域。即，振动扩散器时入射的光朝***更加展开，并可以保持光集中在中央的现象。因此，可以减少振动扩散器时通过中央部位的光产生的斑点，但由于具备高斯分布给予通过***区域的光的影响变小，使得不能大大影响***区域发生的斑点。

当振动第二波束成形器33时，第二波束成形器33的多个小型镜体37均匀地配置于第二波束成形器上33，因此，向通过整体区域的光给予均衡的影响，因此，能减少斑点。

以上说明了由反射式液晶元件形成的液晶光调制器的实施例，本发明可以适用于利用投射式液晶元件的液晶光调制器。使用投射式液晶光调制器时使用X-Cube光学元件，使得光学元件的结构简单。

图10是根据本发明的一实施例的利用投射式液晶光调制器体现液晶投影仪的结构图。参照符号是图5的参照符号相同。图10的液晶投影仪是不使用波束成形器，因此，光学元件的结构简单。图10的第二波束成形器33也能振动，但省略图示。图5的液晶光调制器60使用反射式，图10的液晶投影仪使用投射式液晶光调制器60a。

图11是本发明的一实施例的利用投射式液晶光调制器体现液晶投影仪的结构图。在中央配置X-Cube85后，将从左侧、下侧及右侧照射的R、B、G激光二极管朝上部方向反射。图11是在分别的颜色的激光二极管10R、10B、10G与X-Cube85之间分别具备第一波束成形器31a、31b、31c、第二波束成形器33a、33b、33c及扩散器20a、20b、20c。

图10及图11的液晶投影仪相对图5的液晶投影仪小型化光学元件，但投射式液晶光调制器的光透过率比反射式液晶光调制器光透过率的效率低。

尤其，图11的液晶投影仪可以不用时分割方式启动激光二极管，但为了体现具备高亮度特性的小型投影仪，优选地构成具备瓦特功率特性并由多模式制造的固有激光二极管。

以下说明投影镜头。表1示出本发明的投影镜头的设计数据。

【表1】

所述投影镜头F值是4.0，整体焦点距离是11.628mm，整体长度(TTL,Total TractLength)是24mm，视角是58°。透镜号是从外气设置于偏振分束器的顺序。因此，与外气最接近的透镜是第一透镜，与偏振分束器最接近的透镜是第五透镜。

DOF(depth offield)是示出在图像中可接受的清晰度的在正面距离最近且最远的物体之间的距离(DOF is the distance between the nearest and farthest objectsin a scene that appear acceptably sharp in an image)。大的DOF是称为深焦透镜，小的DOF称为浅焦点(A large DOF is often called deep focus,and a small DOF isoften called shallow focus)。

F值越大DOF也会变大，因此，即便不调整投影镜头的聚焦也能保持干净的清晰度。增加F值时减少效率，并且，也会发生增加激光的斑点噪声的现象，因此，不能无限增加。在本专利将F值制造在3.2～5.0之间。优选地，F值是4.0。

焦点距离是第一玻璃透镜L1最长，第二塑料透镜最短。因此，第一玻璃透镜的屈光力最低，第二塑料透镜的屈光力最高。屈光力是焦点距离的反数。

|Kn/Kt|是将分别透镜的屈光力除以整体透镜的屈光力后取得的绝对值，示出整体透镜的屈光力和分别的透镜的屈光力的比值。

第一玻璃透镜是在投影镜头的最***与外气直接接触的透镜，因此，与人的手的有机物接触，切断外部温度变化的影响，因此，由FC5_HOYA玻璃制造，屈光力并不高。

第一玻璃透镜的屈光力是满足数学式1。

【数学式1】

0.5<|K1/Kt|<0.9

投影镜头由五个透镜构成，其中三个是塑料透镜的非球面透镜制造，两个由玻璃透镜制造。第四透镜由BACD16_HOYA玻璃制造，具备高屈光力的投影镜头的主透镜。第二透镜、第三透镜、第五透镜作为非球面透镜保持投影镜头的性能的同时能减少整体大小。

将第二透镜、第三透镜及第五透镜的双面形成为非球面。透镜的非球面形状是用圆锥常数与非球面系数显示，表2示出第二透镜、第三透镜以及第五透镜的圆锥常数与非球面系数。

在以下式非球面形状是相对Y值的变化的Z值，通常用电脑处理。用表来显示对于Y值变化的Z值时画出非球面形状。在相关业界只要是定义圆锥常数与非球面系数就可以制造非球面的透镜的曲面。

在本发明的实施例中使用的对于非球面的事项是用数学式2来定义。

【数学式2】

此时，Z：从透镜的顶点至光轴方向的距离

Y：相对光轴垂直方向的距离

C：从透镜的顶点曲率半径是r的反数

K：圆锥常数

A，B，C，D，E，F：非球面系数

光学引擎可以分为照明***与成像***。

照明***将从光源发出的光束与光调制器的显示区域一致地成形后，为了制造图像照明图像的显示区域，成像***是放大投射从光调制器做成的图像，并在屏幕上成形的引擎。

成像***的最核心部分是投影镜头。最终实现投影仪起着重要的作用。根据本发明的投影镜头具备1280x720的分辨率与适用于6.4um像素尺寸的分辨率(ModulationTransfer Function)，并具备80％以上的均衡度，具备1％以下的光学变形，具备58°的视角的同时保持高的F值。

若将此功能的投影镜头仅制造成球面透镜时需要八个以上的球面透镜，大小是24mm的两倍左右。为了减少大小与透镜数需要使用非球面透镜，因此，使用两张玻璃球面透镜使用三张非球面塑料透镜来达成所述规格。将投影镜头实现小型化且具备所述分辨率及均匀性的同时增加视角角度是不容易的。

在本发明中，具备所述条件的同时能获得的最大限度的视角角度是约60°，考虑到大量生产设计成58°。这样的投影镜头的F值越大具备越大的DOF。投影镜头在1M距离(屏幕尺寸约33")具备最佳聚焦。实际上在20"～80"即便没有调整焦点也能确认清晰图像。

在说明本发明时，若判断为对相关公知技术的具体说明会导致本发明的要旨不明确时，则省略详细说明。

第一、第二等序数的用语可以用于说明各种构成要素，但所述构成要素并不限定于所述用语。所述用语仅用来区别一个构成要素与另一个构成要素。例如，在不脱离本发明的权利要求范围的情况下，第一构成要素可以命名为第二构成要素，同样的，第二构成要素也可以命名为第一构成要素。以及/或之用语包含多个相关记载项目的组合或者多个相关记载项目中的任一项目。

言及到某一构成要素“连接或接续”于另一构成要素时，应理解为可以直接连接或接续于该另一构成要素，但是，也可以理解为中间具有其他构成要素。相反，当言及到某一构成要素“直接连接或直接接续”于另一构成要素时，应理解为中间没有其他构成要素。

在本发明中所使用的术语是仅用来说明特定实施例的，并不能限定本发明。说明书中，单数的表达方式应理解为包含复数的表达方式。在本发明中，“包含”或者“具有”等用语用来指定本说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者该些组合，其并不排除一个或一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、构件或者该些组合的存在或者其附加功能。

本发明的实施例的结构部为了显示不同特征的功能而独立示出的，分别的结构部并不会构成分离的硬件或一个软件构成单位。即，分别结构部为了方便说明排列分别的结构部来包括，在分别的结构部中至少两个结构部结合构成一个结构部或一个结构部分别多个结构部执行功能，也可以分别的结构部的结合的实施例及分离的实施例在本发明的范围内包括在本发明的权利要求范围内。

在没有特别定义时，包括技术或科学用语在内的本说明书中所使用的所有用语对属于本发明的技术领域的技术人员来说是自明的。通常所使用的、词典上所定义的用语应解释为其含义与相关技术的含义一致，在本说明书中未明确地定义者，不得以理想化或者过渡形式性的意思进行解释。

Claims (10)

1.一种激光二极管液晶投影仪，将激光二极管作为光源来使用，将液晶元件使用为光调制器的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述光源包括：G激光二极管，用于发射沿第一方向延伸的椭圆形的绿光；B激光二极管，用于发射沿着所述第一方向延伸的椭圆形状的蓝光；R激光二极管，用于发射沿与第一方向垂直的方向延伸的椭圆形的红光，R激光二极管的电源施加销被设置为垂直于所述G激光二极管或所述B激光二极管的电源施加销的设置方向，

所述激光二极管液晶投影仪包括：

第一波束成形器，用于将从所述光源发射的垂直相交形态的光转换成均匀光；

第二波束成形器，用于将从所述第一波束成形器发射的光成形为所述光调制器的有效面的形状；

场透镜，用于聚光由所述第二波束成形器成形的光；

偏振分束器，用于将从所述场透镜入射的光反射到所述光调制器，并从所述光调制器入射的图像透射通过；以及

投影镜头，用于放大投影所述图像，

所述G激光二极管、所述B激光二极管以及所述R激光二极管是制造成多模式的固有的激光二极管，

分别从所述G激光二极管、所述B激光二极管以及所述R激光二极管发出的光形成垂直交叉形状的光线，分别的所述光具有相同的偏振轴。

2.根据权利要求1所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，包括设置在所述第二波束成形器与所述偏振分束器之间的扩散器，扩散器用于增加入射光的随机性。

3.根据权利要求1所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，在所述第一波束成形器设置有包括多个小型镜体的复眼透镜，所述小型镜体具备四方形，圆形，正八角形中选择的任一个形状。

4.根据权利要求1所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述G激光二极管、B激光二极管以及R激光二极管具备每秒钟输出1瓦特以上功率的光的瓦特功率特性。

5.根据权利要求4所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，包括：

钳子，与所述第二波束成形器的一侧结合；

振动器，与所述钳子的另一侧结合。

6.根据权利要求5所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述振动器根据从所述R激光二极管、所述G激光二极管及所述B激光二极管中选择的一个激光二极管的开启控制信号而振动。

7.根据权利要求1所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述投影镜头由三个非球面透镜与两个球面透镜构成，所述透镜从与外部空气接触的顺序依次定义为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五个透镜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，构成投影镜头的透镜中的第一透镜由玻璃构成，满足以下数学式，在以下数学式1中Kl表示所述第一透镜的折射率，Kt是所述投影镜头的屈光力，

数学式1

0.5<|K1/KT|<0.9。

9.根据权利要求7所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述第二透镜、所述第三透镜及所述第五透镜是由塑料构成的双面非球面透镜。

10.根据权利要求1所述的激光二极管液晶投影仪，其特征在于，所述投影镜头的F值具备3.2～5.0之间的值。