CN111435198A - 一种准直合色***和照明*** - Google Patents

一种准直合色***和照明*** Download PDF

Info

Publication number
CN111435198A
CN111435198A CN201910025868.XA CN201910025868A CN111435198A CN 111435198 A CN111435198 A CN 111435198A CN 201910025868 A CN201910025868 A CN 201910025868A CN 111435198 A CN111435198 A CN 111435198A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
color
primary
film layer
collimated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910025868.XA
Other languages
English (en)
Inventor
郝希应
陈杭
郑光
陈远
胡增新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd filed Critical Sunny Optical Zhejiang Research Institute Co Ltd
Priority to CN201910025868.XA priority Critical patent/CN111435198A/zh
Priority to PCT/CN2019/123464 priority patent/WO2020143371A1/zh
Publication of CN111435198A publication Critical patent/CN111435198A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

一种准直合色***和照明***。该准直合色***包括基色发光单元、准直单元以及合色单元。该合色单元包括第一膜层、第二膜层、第三膜层以及基体组件。该基体组件被设于该基色发光单元的发光路径，并沿着该发光路径依次设有与该发光路径之间的夹角依次变小的第一、第二以及第三功能面。该第一膜层被设于该第一功能面，用于透射来自该基色发光单元的第二和第三基色光，并反射来自该基色发光单元的第一基色光。该第二膜层被设于该第二功能面，用于透射该第三基色光，并反射该第二基色光。该第三膜层被设于该第三功能面，用于反射该第三基色光，使得被反射的该第一、第二以及第三基色光合成沿着预定光路传播的合色光。

Description

一种准直合色***和照明***
技术领域
本发明涉及光源照明技术领域，特别是涉及一种准直合色***和照明***。
背景技术
近年来，微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。随着投影显示技术的不断发展以及市场需求，大视场、高成像质量、小体积、可穿戴的微型投影光引擎越来越受到重视，尤其是在现如今发展火热的增强现实(Augmented reality,简称AR)、近眼显示(Near-eye display,简称NED)以及可穿戴等领域。
然而，为了实现微型投影光引擎的彩色显示，就需要通过照明***为其提供合色光。现有的照明***通常采用诸如X棱镜之类的合色棱镜将来自三条光路的三基色光合并到同一条光路中，例如，专利申请号为99104851.2、名称为“光选择棱镜，用该棱镜的投影显示仪及制造该棱镜的方法”的中国发明专利。具体地，该X棱镜通常由4块直角棱镜沿直角面胶合而成，并将直角棱镜的斜面作为光的输入面和输出面；红、绿、蓝三基色偏振光源分别对应于三个直角棱镜的斜面，其余的一个直角棱镜的斜面作为三基色光合成白光后的输出面。因此，现有的照明***虽然能够将三路基色偏振光合成一路白光，但是该照明***受限于自身结构(如三基色偏振光源分开布置、四个直角棱镜重量较大)的影响，导致该照明***的体积和重量均比较大，从而造成微型投影光引擎的尺寸和重量较大，很难满足市场对小体积、轻重量的需求。
另外，现有的照明***还存在采用三个平行设置的合色镜将来自三条光路的三基色光合并到同一条光路中，例如，专利申请号为201610613057.8、名称为“一种彩色投影显示的光学引擎”的中国发明专利。具体地，通过反射式平板显示器将平行光源发出的三基色光调制成三基色图像光，并将三基色图像光分别反射至三个平行设置的合色镜，以通过三个合色镜将三基色图像光在空间中混色以形成彩色图像。然而，为了避免某个合色镜遮挡其他合色镜，以确保三基色图像光分别被反射至相应的合色镜，该照明***中的三个合色镜之间需要预留足够的空间，这就导致该照明***的体积将被进一步放大，进而导致相应的微型投影光引擎的尺寸随之变大，更难满足市场对小体积的微型投影光引擎的需求。此外，由于该反射式平板显示器的不同区域用于调制和反射不同基色的光，且该合色镜直接对三基色图像光进行混色，因此该微型投影光引擎不得不特制反射式平板显示器，并且对该合色镜的质量和精度要求也就极其严苛，导致该微型投影光引擎的制造成本急剧变大，不利于在增强现实、近眼显示以及可穿戴等领域得到广泛应用和普及。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其能够减小照明***的尺寸和重量，有利于满足市场对小体积、轻重量的微型投影光引擎的需求。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，在本发明的一实施例中，所述准直合色***的结构紧凑，有助于减小所述照明***的尺寸，进而减小微型投影光引擎的体积。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，在本发明的一实施例中，所述准直合色***能够在较小的空间内将三路基色光合成一路合色光，有助于减小所述照明***所需的空间。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，在本发明的一实施例中，所述照明***的三基色发光单元采用三合一封装技术，有助于进一步减小所述照明***的体积。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，在本发明的一实施例中，所述准直合色***重量较轻，有助于减轻所照明***的重量。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，在本发明的一实施例中，所述照明***体积较小，便于在传统的投射领域得到广泛应用。
本发明的另一目的在于提供一种准直合色***和照明***，其中，为了达到上述目的，在本发明中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本发明成功和有效地提供一解决方案，不只提供简单的准直合色***和照明***，同时还增加了所述准直合色***和照明***的实用性和可靠性。
为了实现上述至少一发明目的或其他目的和优点，本发明提供了一种准直合色***，包括：
一基色发光单元，其中所述基色发光单元具有一发光路径，用于沿着该发光路径发出一第一基色光、一第二基色光以及一第三基色光；
一准直单元，其中所述准直单元被设置于所述基色发光单元的该发光路径，用于准直来自所述基色发光单元的该第一、第二以及第三基色光；以及
一合色单元，其中所述合色单元被设置于所述基色发光单元的该发光路径，并且所述合色单元包括：
一基体组件，其中所述基体组件被设于所述基色发光单元的该发光路径，并沿着该发光路径依次设有一第一功能面、一第二功能面以及一第三功能面，其中所述基体组件的所述第一、第二以及第三功能面与该发光路径之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角，并且所述第一、第二以及第三预定夹角依次变小；
一第一膜层，其中所述第一膜层被设于所述基体组件的所述第一功能面，用于透射通过所述基色发光单元发出的第二和第三基色光，并反射通过所述基色发光单元发出的第一基色光，以使该第一基色光沿着一预定光路传播；
一第二膜层，其中所述第二膜层被设于所述基体组件的所述第二功能面，用于透射经由所述第一膜层透射的第三基色光，并反射经由所述第一膜层透射的第二基色光，以使该第二基色光在透过所述第一膜层之后沿着该预定光路传播；以及
一第三膜层，其中所述第三膜层被设于所述基体组件的所述第三功能面，用于反射经由所述第二膜层透射的第三基色光，以使该第三基色光在透过所述第二和第一膜层之后沿着该预定光路传播，从而使得通过所述第一、第二以及第三膜层分别反射的该第一、第二以及第三基色光合成一沿着该预定光路传播的合色光。
在本发明的一实施例中，所述基体组件包括一楔形棱镜和一基板，其中所述楔形棱镜的顶面为所述第一功能面，并且所述楔形棱镜的底面为所述第二功能面，其中所述基板位于所述楔形棱镜的底侧，并且所述基板的邻近所述楔形棱镜的侧面为所述第三功能面。
在本发明的一实施例中，所述基体组件包括一楔形棱镜和一基板，其中所述基板位于所述楔形棱镜的顶侧，并且所述基板的远离所述楔形棱镜的侧面为所述第一功能面，其中所述楔形棱镜的顶面为所述第二功能面，并且所述楔形棱镜的底面为所述第三功能面，其中所述基板由透明材料制成。
在本发明的一实施例中，通过所述基色发光单元发出的该第一、第二以及第三基色光依次为红光、绿光以及蓝光。
在本发明的一实施例中，所述第一膜层为红光反射膜，用于反射红光，并透射绿光和蓝光。
在本发明的一实施例中，所述第二膜层为绿光反射膜，用于反射绿光，并透射红光和蓝光。
在本发明的一实施例中，所述第二膜层为蓝光透射膜，用于透射蓝光，并反射红光和绿光。
在本发明的一实施例中，所述第三膜层为蓝光反射膜，用于反射蓝光，并透射红光和绿光。
在本发明的一实施例中，所述第三膜层为全反射膜，用于全反射红光、绿光以及蓝光。
在本发明的一实施例中，所述第一预定夹角的范围为47°～57°；其中所述第二预定夹角的范围为43°～53°；其中所述第三预定夹角的范围为36°～46°。
在本发明的一实施例中，所述基色发光单元包括至少一红光发光模块、至少一绿光发光模块以及至少一蓝光发光模块，其中所述红光发光模块、所述绿光发光模块以及所述蓝光发光模块通过三合一封装方式被封装成所述基色发光单元，用于朝向所述合色单元的所述第一膜层分别发出红光、绿光以及蓝光。
根据本发明的另一方面，本发明进一步提供了一种照明***，用于为一显示单元提供照明，包括：
上述任一所述的准直合色***，用于提供沿所述准直合色***的预定光路传播的合色光；和
一中继***，其中所述中继***被设置于所述准直合色***的该预定光路，用于将来自所述准直合色***的该合色光传输至该显示单元，以通过该显示单元将该合色光调制成携带图像信息的光。
在本发明的一实施例中，所述的照明***，还包括一匀光***，其中所述匀光***被设于所述准直合色***和所述中继***之间，并位于所述准直合色***的该预定光路，用于均匀化处理来自所述准直合色***的该合色光。
在本发明的一实施例中，所述的照明***，还包括一偏光复用***，其中所述偏光复用***被设于所述匀光***和所述中继***之间，用于将通过所述匀光***均匀化处理后的该合色光转换成具有同一偏振态的偏振光，其中所述中继***还用于将该偏振光传输至该显示单元，以通过该显示单元将该偏振光调制成携带图像信息的偏振光。
通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。
本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的一种准直合色***的结构示意图。
图2是根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的光路示意图。
图3示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的合色单元的第一膜层的反射光谱示意图。
图4示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的所述合色单元的第二膜层的反射光谱示意图。
图5示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的第一变形实施方式。
图6示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的第二变形实施方式。
图7示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的第三变形实施方式。
图8示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***的第四变形实施方式。
图9是根据本发明的一实施例的一种照明***的***示意图。
图10示出了根据本发明的上述实施例的所述照明***的一个结构示意图。
图11示出了根据本发明的上述实施例的所述照明***的另一个结构示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”，即在一个实施例，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。除非在本发明的揭露中明确示意该元件的数量只有一个，否则术语“一”并不能理解为唯一或单一，术语“一”不能理解为对数量的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，属于“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过媒介间接连结。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
近年来，随着微型显示芯片技术的出现，使得小型化和高分辨率的投影显示成为可能。然而，为了实现彩色显示，微型投影光引擎的照明***不得不将三路基色光合成一路合色光，以照射至相应的显示单元。但现有的照明***的准直合色***的体积较大且重量较重，这就导致微型投影光引擎因自身体积和重量的限制而无法满足目前的增强现实、近眼显示以及可穿戴产品对体积和重量的严苛要求。因此，目前急需一种足够小体积、轻重量的准直合色***，以获得体积小且重量轻的照明***才能满足市场需求。
参考附图之图1至图4所示，根据本发明的一实施例的一种准直合色***被阐明。如图1和图2所示，所述准直合色***10包括一基色发光单元11、一合色单元12以及一准直单元13。所述基色发光单元11具有一发光路径110，用于沿所述发光路径110发出一第一基色光1101、一第二基色光1102以及一第三基色光1103。所述准直单元13被设置于所述基色发光单元11的所述发光路径110，用于准直经由所述基色发光单元11发出的所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103。所述合色单元12被设置于所述基色发光单元11的所述发光路径110，并且所述准直单元13位于所述基色发光单元11和所述合色单元12之间，其中所述合色单元12用于将通过所述准直单元13准直后的所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103合成一合色光1104，从而保证配备有所述准直合色***10的照明***能够发射合色光，使得相应的投影光引擎能够投射出彩色图像。
具体地，如图1所示，所述合色单元12包括一第一膜层121、一第二膜层122、一第三膜层123以及一基体组件124。所述基体组件124被设于所述基色发光单元11的所述发光路径110，并且沿着所述基色发光单元11的所述发光路径110依次设有一第一功能面12401、一第二功能面12402以及一第三功能面12403，其中所述基体组件124的所述第一、第二以及第三功能面12401、12402、12403分别与所述基色发光单元11的所述发光路径110之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角θ1、θ2、θ3，并且所述第一、第二以及第三预定夹角θ1、θ2、θ3依次变小。
相应地，所述第一膜层121被设于所述基体组件124的所述第一功能面12401，用于透射通过所述基色发光单元11发出的所述第二和第三基色光1102、1103，并反射通过所述基色发光单元11发出的所述第一基色光1101，以使所述第一基色光1101沿着一预定光路100传播。所述第二膜层122被设于所述基体组件124的所述第二功能面12402，用于透射经由所述第一膜层121透射的所述第三基色光1103，并反射经由所述第一膜层121透射的所述第二基色光1102，以使所述第二基色光1102在透过所述第一膜层121之后沿着所述预定光路100传播。所述第三膜层123被设于所述基体组件124的所述第三功能面12403，用于反射经由所述第二膜层122透射的所述第三基色光1103，以使所述第三基色光1103在透过所述第二和第一膜层122、121之后沿着所述预定光路100传播，从而使得通过所述第一、第二以及第三膜层121、122、123分别反射的所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103合成沿着所述预定光路100传播的所述合色光1104。可以理解的是，所述预定光路100根据所述准直合色***10的结构进行设计，并且所述预定光路100不平行于所述的基色发光单元11的所述发光路径110，本发明对此不再赘述。
示例性地，如图2所示，所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103可以但不限于依次被实施为红光、绿光以及蓝光；相应地，所述第一膜层121被实施为红光反射膜1211，其中所述红光反射膜1211用于反射红光，并透射绿光和蓝光，例如所述红光反射膜1211的反射光谱可以如图3所示的粗实线部分；所述第二膜层122被实施为蓝光透射膜1221，其中所述蓝光透射膜1221用于透射蓝光，并反射红光和绿光，例如所述蓝光透射膜1221的反射光谱可以如图4所示的粗实线部分；所述第三膜层123被实施为全反射膜1231，用于全反射红光、绿光以及蓝光。
特别地，所述第一和第二膜层121、122还可以具有消偏振作用，以减小P光和S光的分离程度，有助于提高整个***的光能利用率。换句话说，在本发明的这个实施例中，所述红光反射膜1221除了具有反射红光，并透射绿光和蓝光的作用之外，还具有消偏振的作用，例如所述红光反射膜1221对P光和S光的反射光谱如图3所示的虚线部分和点划线部分；所述蓝光透射膜1221除了具有透射蓝光，并反射红光和绿光的作用之外，还具有消偏振的作用，例如所述蓝光透射膜1221对P光和S光的反射光谱如图4所示的虚线部分和点划线部分。
值得注意的是，在本发明的其他示例中，所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103也可以依次被实施为蓝光、绿光以及红光；或者还可以依次被实施为红光、蓝光以及绿光等等。换句话说，所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103分别选自红光、蓝光以及绿光中的一种，并且所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103互不相同。可以理解的是，当与所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103相对应的红光、蓝光以及绿光的次序发生改变时，所述第一、第二以及第三膜层121、122、123的相应反光特性也将随之发生变化，只要满足本发明的目的即可，本发明对此不再赘述。
优选地，如图1所示，在本发明这个实施例中，所述基体组件124的所述第一功能面12401与所述基色发光单元11的所述发光路径110之间的所述第一预定夹角θ1满足47°≤θ1≤57°；所述第二功能面12402与所述准直合色***10的所述预定光路100之间的所述第二预定夹角夹角θ2满足43°≤θ2≤53°；所述第三功能面12403与所述准直合色***10的所述预定光路100之间的所述第三预定夹角θ3满足36°≤θ3≤46°。换句话说，所述第一膜层121与所述准直合色***10的所述预定光路100之间的夹角范围可以但不限于被实施为47°～57°；所述第二膜层122与所述准直合色***10的所述预定光路100之间的夹角范围可以但不限于被实施为43°～53°；所述第三膜层123与所述准直合色***10的所述预定光路100的夹角范围可以但不限于被实施为36°～46°。
更优选地，在本发明的这个实施例中，所述第一、第二以及第三膜层121、122、123依次被镀于所述基体组件124的所述第一、第二以及第三功能面12401、12402、12403。当然，在本发明的其他示例中，所述第一、第二以及第三膜层121、122、123也可以采用诸如胶合、贴附等等安装方式依次被安装于所述基体组件124的所述第一、第二以及第三功能面12401、12402、12403，本发明在此不在赘述。
进一步地，在本发明的这个实施例中，如图1和图2所示，所述合色单元12的所述基体组件124可以包括一楔形棱镜1241和一基板1242，其中所述楔形棱镜1241位于所述基板1242和所述基色发光单元11之间，也就是说，所述基板1242位于所述楔形棱镜1241的远离所述基色发光单元11的一侧，即所述基板1242位于所述楔形棱镜1241的底侧。所述楔形棱镜1241的顶面被实施为所述第一功能面12401，并且所述楔形棱镜1242的底面被实施为所述第二功能面12402；所述基板1242的邻近所述楔形棱镜1241的侧面被实施为所述第三功能面12403。此外，由于所述第二和第三基色光1102、1103需要透过所述楔形棱镜1241，而不需要透过所述基板1242，因此所述楔形棱镜1241可以通过透明材料制成，而所述基板1242则可以通过透明、半透明或不透明的材料制成。另外，所述基板1242也不限于被实施为板状材料，还可以被实施为能够提供所述一功能面12401的其他任何形状的材料，本发明对此不再赘述。
值得注意的是，正是由于所述合色单元12的所述基体组件124所包括的所述楔形棱镜1241和所述基板1242相比于现有的X棱镜和合色镜来讲，重量较轻、体积较小，使得所述准直合色***10的重量和体积均得以减小，因此本发明的所述准直合色***10能够有效地减小相应的照明***的重量和体积，便于满足增强现实、近眼显示以及可穿戴产品对体积和重量的严苛要求。
在本发明的这个实施例中，如图1所示，所述准直合色***10的所述基色发光单元11包括至少一红光发光模块111、至少一绿光发光模块112以及至少一蓝光发光模块113，其中所述红光、绿光以及蓝光发光模块111、112、113位于所述合色单元12的同一侧，用于沿着所述基色发光单元11的所述发光路径110发出红光、绿光以及蓝光，使得所发出的红光、绿光以及蓝光先通过所述准直单元13的准直之后，再通过所述合色单元12将被准直后的红光、绿光以及蓝光合成沿着所述预定光路100传播的所述合色光1104。
值得注意的是，在本发明的这个实施例中，所述红光、绿光以及蓝光发光模块111、112、113可以但不限于被实施为相应颜色的LED光源。当然，在本发明的其他示例中，所述发光模块还可以被实施为其他类型的光源。
优选地，所述基色发光单元11可以通过将所述红光、绿光以及蓝光发光模块111、112、113进行三合一封装而制成，以减小所述基色反光单元11的体积，进而减小所述准直合色***10的体积。
示例性地，如图2所示，所述基色发光单元11中的三种发光模块沿着所述预定光路100的方向依次为所述红光、绿光以及蓝光发光模块111、112、113，通过所述红光、绿光以及蓝光发光模块111、112、113发出的红光、绿光以及蓝光在通过所述准直单元13准直之后，在到达所述合色单元12的所述第一膜层121之前相互交叉，使得照射至所述第一膜层121上的三种基色光沿着所述预定光路100的方向依次为蓝光、绿光以及红光。可以理解的是，在本发明的这个实施例中，所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103依次被实施为红光、绿光以及蓝光。
值得注意的是，正是由于所述准直单元13的存在，虽然通过所述基色发光单元11发出的所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103相互平行，但所述第一和第三基色光1101、1103在通过所述准直单元13的准直之后将偏向通过所述第二基色光1102，以在到达所述第一膜层121之前相互交叉，有助于缩小所述第一、第二以及第三基色光1101、1102、1103这三路基色光之间的间隙，进而减小所述准直合色***10的所需体积，从而进一步减小照明***的体积。本领域技术人员可以理解的是，所述准直单元13可以但不限于被实施为准直透镜。
附图5示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***10的第一变形实施方式，其中所述准直合色***10的所述合色单元12的所述基体组件124的所述基板1242位于所述楔形棱镜1241和所述基色发光单元11之间，也就是说，所述基板1242位于所述楔形棱镜1241的邻近所述基色反光单元11的一侧，即所述基板1242位于所述楔形棱镜1241的顶侧。
具体地，如图5所示，所述基体组件124的所述基板1242的远离所述楔形棱镜1241的侧面被实施为所述第一功能面12401；而所述基体组件124的所述楔形棱镜1241的顶面被实施为所述第二功能面12402，并且所述楔形棱镜1242的底面被实施为所述第三功能面12403。这样当所述第一、第二以及第三膜层121、122、123依次被设置于所述基体组件124的所述第一、第二以及第三功能面12401、12402、12403时，所述合色单元12同样能够实现所需的合色效果。
值得注意的是，在本发明的所述第一变形实施方式中，由于所述第二和第三基色光1102、1103需要透过所述基板1242，且所述第三基色光1103需要透过所述楔形棱镜1241，因此所述楔形棱镜1241和所述基板1242均需要通过透明材料制成。
当然，在本发明的另一示例中，所述合色单元12的所述基体组件124也可以将所述基板1242的邻近所述楔形棱镜1241的侧面实施为所述第一功能面12401，并且所述第一膜层121被设于所述第一功能面12401，以使所述第一基色光1101在透过所述基板1242之后再被所述第一膜层121反射。可以理解的是，所述基体组件124也可以被实施为其他类型的组件，只要能够提供满足需要的所述第一、第二以及第三功能面12401、12402、12403即可，本发明对此不再赘述。
附图6示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***10的第二变形实施方式，其中所述准直合色***10的所述合色单元12的所述第一膜层121被实施为红光反射膜1211，其中所述红光反射膜1211用于反射红光，并透射绿光和蓝光；所述第二膜层122被实施为绿光反射膜1222，其中所述绿光反射膜1222用于反射绿光，并透射红光和蓝光；所述第三膜层123被实施为全反射膜1231，用于全反射红光、绿光以及蓝光，使得所述合色单元12同样能够实现所需的合色效果。
附图7示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***10的第三变形实施方式，其中所述准直合色***10的所述合色单元12的所述第一膜层121被实施为红光反射膜1211，其中所述红光反射膜1211用于反射红光，并透射绿光和蓝光；所述第二膜层122被实施为蓝光透射膜1221，其中所述蓝光透射膜1221用于透射蓝光，并反射红光和绿光；所述第三膜层123被实施为蓝光反射膜1232，用于反射蓝光，并透射红光和绿光，使得所述合色单元12同样能够实现所需的合色效果。
附图8示出了根据本发明的上述实施例的所述准直合色***10的第四变形实施方式，其中所述准直合色***10的所述合色单元12的所述第一膜层121被实施为红光反射膜1211，用于反射红光，并透射绿光和蓝光；所述第二膜层122被实施为所述绿光反射膜1222，用于反射绿光，并透射红光和蓝光；所述第三膜层123被实施为所述蓝光反射膜1232，用于反射蓝光，并透射红光和绿光，使得所述合色单元12同样能够实现所需的合色效果。
根据本发明的另一方面，如图9所示，本发明的一实施例进一步提供了一种配置有上述准直合色***10的照明***1，用于为显示单元2提供照明光，以通过所述显示单元2将照明光调制成相应的图像光。具体地，如图9所示，所述照明***1包括上述准直合色***10和一中继***20。所述准直合色***10用于提供沿所述准直合色***10的预定光路传播的合色光。所述中继***20被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，用于将来自所述准直合色***10的所述合色光传输至显示单元2，以通过所述显示单元2将所述合色光调制成携带图像信息的光。可以理解的是，所述中继***20可以被实施为任意类型的中继***，只要能够确保所述中继***20能够将来自所述照明***1的合色光传输至所述显示单元2而被所述显示单元2调制成携带图像信息的光即可，本发明对此不作进一步限制。
进一步地，如图9所示，所述照明***1还可以包括一匀光***30，其中所述匀光***30被设置于所述准直合色***10和所述中继***20之间，用于均匀化处理来自所述准直合色***10的所述合色光。本领域技术人员可以理解的是，所述匀光***30可以但不限于被实施为复眼或微透镜阵列组(Micro-lens array，简称MLA)。
值得注意的是，所述显示单元2可以但不限于被实施为诸如LCOS芯片、DMD芯片等等之类的显示芯片。然而，由于不同的显示芯片对照明光的偏振状态要求不同，例如LCOS芯片只能调制具有同一偏振态的偏振光，DMD芯片则能直接调制非偏振光，因此对于不同的显示芯片，就需要相应的照明***来提供相应的照明光。
如图10所示，示出了根据本发明的上述准直合色***10被应用于所述照明***1A的一个示例，其中所述照明***1A能够为LCOS芯片2A提供具有同一偏振态的偏振光(例如S偏振光)。具体地，如图10所示，所述照明***1A包括一准直合色***10、一中继***20A、一匀光***30以及一偏光复用***40。所述准直合色***10用于提供沿着一预定光路传播的合色光1104。所述匀光***30被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，并且所述匀光***30位于所述准直合色***10和所述中继***20A之间，用于均匀化处理来自所述准直合色***10的所述合色光1104。所述偏光复用***40被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，所述偏光复用***40位于所述匀光***30和所述中继***20A之间，用于将经由所述匀光***30均匀化处理后的所述合色光1104转换成S偏振光。所述中继***20被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，用于将来自所述偏光复用***40的所述S偏振光传输至所述LCOS芯片2A，以通过所述LCOS芯片2A将所述S偏振光调制成携带图像信息的P偏振光。可以理解的是，为了便于清晰地表达出在所述照明***1A的光路中光的各种偏振态的变化，在本发明的附图10中：用S表示S偏振光；用表示该携带图像信息的P偏振光；以及用S+P表示非偏振光(该非偏振光可以是基色光或合色光等等)。
当然，在本发明的其他示例中，所述偏光复用***40也可以将被均匀化处理后的所述合色光1104转换成P偏振光，相应地，所述LCOS芯片2A能够将所述P偏振光调制成携带图像信息的S偏振光，本发明对此不再赘述。
如图11所示，示出了根据本发明的上述准直合色***10被应用于所述照明***1B的另一个示例，其中所述照明***1B能够为DMD芯片2B提供非偏振光。具体地，如图11所示，所述照明***1B包括一准直合色***10、一中继***20B以及一匀光***30。所述准直合色***10用于提供沿着一预定光路传播的合色光1104。所述匀光***30被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，并且所述匀光***30位于所述准直合色***10和所述中继***20B之间，用于均匀化处理来自所述准直合色***10的所述合色光1104。所述中继***20B被设置于所述准直合色***10的所述预定光路，用于将来自所述匀光***30的所述合色光1104传输至所述DMD芯片2B，以通过所述DMD芯片2B将所述合色光1104调制成携带图像信息的非偏振光。
值得注意的是，尽管附图10和图11以及相应的描述以所述照明***1A、1B的具体结构为例，阐明本发明的所述准直合色***10的特征和优势，但本领域技术人员可以理解的是，附图10和图11以及相应的描述揭露了所述照明***1A、1B仅为举例，其并不构成对本发明的内容和范围的限制，例如，在本发明的其他示例中，除了所述准直合色***10之外，所述照明***的其他部分的结构也可以被实施为其他任意现有的结构，只要满足相应的照明目的即可，本发明在此不再赘述。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (16)

1.一种准直合色***，其特征在于，包括：
一基色发光单元，其中所述基色发光单元具有一发光路径，用于沿着该发光路径发出一第一基色光、一第二基色光以及一第三基色光；
一准直单元，其中所述准直单元被设置于所述基色发光单元的该发光路径，用于准直来自所述基色发光单元的该第一、第二以及第三基色光；以及
一合色单元，其中所述合色单元被设置于所述基色发光单元的该发光路径，并且所述合色单元包括：
一基体组件，其中所述基体组件被设于所述基色发光单元的该发光路径，并沿着该发光路径依次设有一第一功能面、一第二功能面以及一第三功能面，其中所述基体组件的所述第一、第二以及第三功能面与该发光路径之间分别具有一第一、第二以及第三预定夹角，并且所述第一、第二以及第三预定夹角依次变小；
一第一膜层，其中所述第一膜层被设于所述基体组件的所述第一功能面，用于透射通过所述基色发光单元发出的第二和第三基色光，并反射通过所述基色发光单元发出的第一基色光，以使该第一基色光沿着一预定光路传播；
一第二膜层，其中所述第二膜层被设于所述基体组件的所述第二功能面，用于透射经由所述第一膜层透射的第三基色光，并反射经由所述第一膜层透射的第二基色光，以使该第二基色光在透过所述第一膜层之后沿着该预定光路传播；以及
一第三膜层，其中所述第三膜层被设于所述基体组件的所述第三功能面，用于反射经由所述第二膜层透射的第三基色光，以使该第三基色光在透过所述第二和第一膜层之后沿着该预定光路传播，从而使得通过所述第一、第二以及第三膜层分别反射的该第一、第二以及第三基色光合成一沿着该预定光路传播的合色光。
2.如权利要求1所述的准直合色***，其中，所述基体组件包括一楔形棱镜和一基板，其中所述楔形棱镜的顶面为所述第一功能面，并且所述楔形棱镜的底面为所述第二功能面，其中所述基板位于所述楔形棱镜的底侧，并且所述基板的邻近所述楔形棱镜的侧面为所述第三功能面。
3.如权利要求1所述的准直合色***，其中，所述基体组件包括一楔形棱镜和一基板，其中所述基板位于所述楔形棱镜的顶侧，并且所述基板的远离所述楔形棱镜的侧面为所述第一功能面，其中所述楔形棱镜的顶面为所述第二功能面，并且所述楔形棱镜的底面为所述第三功能面，其中所述基板由透明材料制成。
4.如权利要求1至3中任一所述的准直合色***，其中，通过所述基色发光单元发出的该第一、第二以及第三基色光依次为红光、绿光以及蓝光。
5.如权利要求4所述的准直合色***，其中，所述第一膜层为红光反射膜，用于反射红光，并透射绿光和蓝光。
6.如权利要求5所述的准直合色***，其中，所述第二膜层为绿光反射膜，用于反射绿光，并透射红光和蓝光。
7.如权利要求5所述的准直合色***，其中，所述第二膜层为蓝光透射膜，用于透射蓝光，并反射红光和绿光。
8.如权利要求6所述的准直合色***，其中，所述第三膜层为蓝光反射膜，用于反射蓝光，并透射红光和绿光。
9.如权利要求7所述的准直合色***，其中，所述第三膜层为蓝光反射膜，用于反射蓝光，并透射红光和绿光。
10.如权利要求6所述的准直合色***，其中，所述第三膜层为全反射膜，用于全反射红光、绿光以及蓝光。
11.如权利要求7所述的准直合色***，其中，所述第三膜层为全反射膜，用于全反射红光、绿光以及蓝光。
12.如权利要求1至3中任一所述的准直合色***，其中，所述第一预定夹角的范围为47°～57°；其中所述第二预定夹角的范围为43°～53°；其中所述第三预定夹角的范围为36°～46°。
13.如权利要求1至3中任一所述的准直合色***，其中，所述基色发光单元包括至少一红光发光模块、至少一绿光发光模块以及至少一蓝光发光模块，其中所述红光发光模块、所述绿光发光模块以及所述蓝光发光模块通过三合一封装方式被封装成所述基色发光单元，用于朝向所述合色单元的所述第一膜层分别发出红光、绿光以及蓝光。
14.一种照明***，用于为一显示单元提供照明，其特征在于，包括：
如权利要求1至13中任一所述的准直合色***，用于提供沿所述准直合色***的预定光路传播的合色光；和
一中继***，其中所述中继***被设置于所述准直合色***的该预定光路，用于将来自所述准直合色***的该合色光传输至该显示单元，以通过该显示单元将该合色光调制成携带图像信息的光。
15.如权利要求14所述的照明***，还包括一匀光***，其中所述匀光***被设于所述准直合色***和所述中继***之间，并位于所述准直合色***的该预定光路，用于均匀化处理来自所述准直合色***的该合色光。
16.如权利要求15所述的照明***，还包括一偏光复用***，其中所述偏光复用***被设于所述匀光***和所述中继***之间，用于将通过所述匀光***均匀化处理后的该合色光转换成具有同一偏振态的偏振光，其中所述中继***还用于将该偏振光传输至该显示单元，以通过该显示单元将该偏振光调制成携带图像信息的偏振光。
CN201910025868.XA 2019-01-11 2019-01-11 一种准直合色***和照明*** Pending CN111435198A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910025868.XA CN111435198A (zh) 2019-01-11 2019-01-11 一种准直合色***和照明***
PCT/CN2019/123464 WO2020143371A1 (zh) 2019-01-11 2019-12-06 准直合色***、照明***以及微型投影光引擎

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910025868.XA CN111435198A (zh) 2019-01-11 2019-01-11 一种准直合色***和照明***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111435198A true CN111435198A (zh) 2020-07-21

Family

ID=71580252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910025868.XA Pending CN111435198A (zh) 2019-01-11 2019-01-11 一种准直合色***和照明***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111435198A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237446A (en) * 1987-04-30 1993-08-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical low-pass filter
US20100091247A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Chikara Yamamoto Single projection display device
US7944612B2 (en) * 2004-07-06 2011-05-17 Reald Inc. Illumination systems
US7986463B2 (en) * 2006-12-19 2011-07-26 Ellex Medical Pty Ltd Beam blocking and combining optic
CN102193294A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 华新丽华股份有限公司 照明***
CN202904203U (zh) * 2012-10-12 2013-04-24 广景科技有限公司 微型投影机用光源合光装置
CN104903774A (zh) * 2013-01-02 2015-09-09 谷歌公司 用于近眼显示器的光组合器
CN105892067A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 芜湖安瑞激光科技有限公司 一种多波长激光合束***
CN206348537U (zh) * 2016-12-27 2017-07-21 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 面向纸海图作业的双色光源光路合束装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237446A (en) * 1987-04-30 1993-08-17 Olympus Optical Co., Ltd. Optical low-pass filter
US7944612B2 (en) * 2004-07-06 2011-05-17 Reald Inc. Illumination systems
US7986463B2 (en) * 2006-12-19 2011-07-26 Ellex Medical Pty Ltd Beam blocking and combining optic
US20100091247A1 (en) * 2008-10-10 2010-04-15 Chikara Yamamoto Single projection display device
CN102193294A (zh) * 2010-03-15 2011-09-21 华新丽华股份有限公司 照明***
CN202904203U (zh) * 2012-10-12 2013-04-24 广景科技有限公司 微型投影机用光源合光装置
CN104903774A (zh) * 2013-01-02 2015-09-09 谷歌公司 用于近眼显示器的光组合器
CN105892067A (zh) * 2016-05-10 2016-08-24 芜湖安瑞激光科技有限公司 一种多波长激光合束***
CN206348537U (zh) * 2016-12-27 2017-07-21 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 面向纸海图作业的双色光源光路合束装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7576313B2 (en) Light source device and image display device
CN210403049U (zh) 基于Mirco LED的微投影光引擎和近眼显示设备
EP3276248B1 (en) Light source device, illumination device, and projector
JP2007288169A (ja) 光学素子、照明装置および画像表示装置
US10564531B2 (en) Light source device and projector
JP2009058594A (ja) 照明装置および画像表示装置
EP2132592A1 (en) Color combiner for solid-state light sources
CN111487837A (zh) 一种基于dlp技术的微型投影光引擎
US11327392B2 (en) Light source device and projector in which wave plates are downsized
CN112802403A (zh) 基于Micro LED的微投影光引擎及其方法和近眼显示设备
JP2002162520A (ja) 色分離合成素子及びそれを用いた液晶プロジェクタ
JP4520943B2 (ja) 複合プリズムおよび光源ユニット
CN111435215A (zh) 一种紧凑的微型投影光引擎
WO2011103807A1 (zh) 图像投影***及其光路合成器
CN112799234A (zh) 合色装置及其方法和照明***
US20190317392A1 (en) Projection device and illumination system
JP4815301B2 (ja) 光源モジュール及び投影型表示装置
CN114265272B (zh) 光源装置以及投影仪
CN111435198A (zh) 一种准直合色***和照明***
CN210666222U (zh) 合色装置
CN112147835B (zh) 光学引擎***及显示设备
CN114200752A (zh) 合光模组及应用该合光模组的投影机
JP2007010972A (ja) 照明装置及び投写型映像表示装置
US20060066814A1 (en) Image display apparatus
US11543743B2 (en) Light source apparatus and projector

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200721

RJ01 Rejection of invention patent application after publication