一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實用新型涉及一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎，尤其涉及一種具有體積小、空間占有率低、提高光能利用率、提升系統(tǒng)的光輸出等優(yōu)勢的一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎。
【背景技術(shù)】
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[0002]近年來，隨著微電子、光學(xué)、加工工藝等諸多技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及現(xiàn)代商務(wù)移動辦公模式的普及和手持數(shù)碼產(chǎn)品的增多，微型化又成為投影顯示技術(shù)發(fā)展的新方向。微型投影機具有輕巧和使用方便等顯著優(yōu)點，可與各類消費電子產(chǎn)品相結(jié)合，這使得微型投影的應(yīng)用變得無限廣闊。
[0003]傳統(tǒng)的微型投影光引擎基本采用X-Cube棱鏡(US6018418)和雙二向分色鏡的方法來實現(xiàn)三基色LED三個光路合成一個照明光路。X-Cube結(jié)構(gòu)緊湊，光收集率較高，但其合色效率較低，且成本高昂。而雙二向色鏡(Dichroic Mirror，DM)結(jié)構(gòu)簡單，排布方式靈活，且成本低廉，因此在微投中雙二向色鏡應(yīng)用比較廣泛。但是雙二向色鏡會帶來體積偏大的問題，而且大角度光線入射造成的截至波長漂移會帶來較大的濾波損失。
[0004]本實用新型提出了一種新型的照明系統(tǒng)和投影光引擎，可以在減小體積的同時，顯著改善截至波長漂移造成的濾波損失。
【實用新型內(nèi)容】:
[0005]針對上述技術(shù)問題:本實用新型提供一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型具體提供一種技術(shù)方案:
[0007]—種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎包括照明系統(tǒng)(200)、勻光系統(tǒng)(300)、顯示芯片(400)和投影鏡頭(500)。所述照明系統(tǒng)(200)包括第一發(fā)光芯片(211)、第二發(fā)光芯片(212)、第三發(fā)光芯片(213)、第一準直器(221)、第二準直器(222)、第三準直器(223)、第一二向分色鏡(231)、第二二向分色鏡(232)和中繼透鏡(240)。所述勻光系統(tǒng)(300)包括積分器(310)、反射鏡(320)、聚光透鏡(330)和全反射棱鏡(340)。
[0008]其中第一發(fā)光芯片(211)發(fā)出的第一光束(251)被第一準直器(221)準直后，依次透過第一二向分色鏡(231)、中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第二發(fā)光芯片(212)發(fā)出的第二光束(252)被第二準直器(222)準直，然后以小于45度的入射角入射到第一二向分色鏡(231)，并被第一二向分色鏡(231)反射，與第一光束(251)合成第三光束(253)的補色光束后依次通過中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第三發(fā)光芯片(213)發(fā)出的第三光束(253)被第三準直器(223)準直，然后以小于45度入射角入射到第二二向分色鏡(232)，并被第二二向分色鏡(232)反射，與第一光束(251)、第二光束(252)合成白光照明光束。合成的照明光束沿光軸入射到積分器(310)上。被積分器(310)均勻化后的光束再被反射鏡(320)折疊光路，并經(jīng)過聚光透鏡(330)匯聚后透過全反射棱鏡(340)的一個直角邊到達顯示芯片(400)。照明光束在顯示芯片(400)上被加載了圖像信息后再度返回全反射棱鏡(340)并被全反射到另一個直角邊，然后經(jīng)由投影鏡頭(500)投影成像。
[0009]本實用新型的實施例的照明系統(tǒng)中，由于第一分色鏡和第二分色鏡由于與光軸成小于45度角，因此可以降低空間占有率，減小體積。另外三基色光束入射到分色鏡上的角度也小于45度，因此使得分色膜的濾波損失大大減少，提高了光能利用率，提升系統(tǒng)的光輸出。
【附圖說明】
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[0010]圖1【具體實施方式】(I)光路圖
[0011]圖2【具體實施方式】(2)光路圖
[0012]圖3【具體實施方式】(3)光路圖
[0013]圖4本實用新型的實施例中二向分色鏡在不同入射角度下的光譜示意圖【具體實施方式】:
[0014]以下通過三個【具體實施方式】來闡述一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)的設(shè)計優(yōu)勢。
[0015]圖1是【具體實施方式】(I)光路圖。如圖1所示，所述一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)包括照明系統(tǒng)(200)、勻光系統(tǒng)(300)、顯示芯片(400)和投影鏡頭(500)o
[0016]所述照明系統(tǒng)(200)包括第一發(fā)光芯片(211)、第二發(fā)光芯片(212)、第三發(fā)光芯片(213)、第一準直器(221)、第二準直器(222)、第三準直器(223)、第一二向分色鏡(231)、第二二向分色鏡(232)和中繼透鏡(240)。
[0017]所述勻光系統(tǒng)(300)包括積分器(310)、反射鏡(320)、聚光透鏡(330)和全反射棱鏡(340)。
[0018]在【具體實施方式】(I)中第一發(fā)光芯片(211)發(fā)出的第一光束(251)被第一準直器(221)準直后，依次透過第一二向分色鏡(231)、中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第二發(fā)光芯片(212)發(fā)出的第二光束(252)被第二準直器(222)準直，然后以小于45度的入射角入射到第一二向分色鏡(231)，并被第一二向分色鏡(231)反射，與第一光束(251)合成第三光束(253)的補色光束后依次通過中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第三發(fā)光芯片(213)發(fā)出的第三光束(253)被第三準直器(223)準直，然后以小于45度入射角入射到第二二向分色鏡(232)，并被第二二向分色鏡(232)反射，與第一光束(251)、第二光束(252)合成白光照明光束。合成的照明光束沿光軸入射到積分器(310)上。被積分器(310)均勻化后的光束再被反射鏡(320)折疊光路，并經(jīng)過聚光透鏡(330)匯聚后透過全反射棱鏡(340)的一個直角邊到達顯示芯片(400)。照明光束在顯示芯片(400)上被加載了圖像信息后再度返回全反射棱鏡(340)并被全反射到另一個直角邊，然后經(jīng)由投影鏡頭(500)投影成像。
[0019]另外值得注意的是，對于本實用新型的投影光引擎(100)可以做各種修改以滿足各種需求。例如，第一發(fā)光芯片(211)、第二發(fā)光芯片(212)、第三發(fā)光芯片(213)可以是發(fā)光二極光，也可以是激光二極管(Laser D1de，LD);可以改變?nèi)l(fā)光芯片的相對位置，采用不同性能的二向分色鏡來實現(xiàn)各色光路整合;第一準直器(221)、第二準直器(222)、第三準直器(2 23 )可以是透鏡或透鏡組或復(fù)合拋物面聚光器(Compound ParabolicConcetratohCPC)等可以用來收集光能，準直光線的光學(xué)器件;積分器(310)可以采用透鏡陣列也可以采用方棒來均勻化光束；顯示芯片(400)可以采用數(shù)字微鏡(DigitalMicromirror Device,DMD)也可以使用娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS) ο
[0020]圖2是【具體實施方式】(2)光路圖，由圖2可知本實用新型的第一光束(251)與第二光束(252)經(jīng)過第一二向分色鏡(231)合成第三光束(253)的補色光束后在第二分色鏡232上反射后，與第三光束(253)合成白色照明光束。
[0021]圖3是【具體實施方式】(3)光路圖，由圖3可知本實用新型的照明光束通過積分器(310)后直接入射到聚光透鏡(330)上，省略了反射鏡(320)。
[0022]圖4是本實用新型的實施例中二向分色鏡在不同入射角度下的光譜示意圖，由圖4可知，對于常規(guī)的分色膜系來說，入射光的角度越大，其50%截止波長越往短波方向移動，且角度變化5度通常會帶來5nm以上的漂移，特別是超過45度后，每增加5度入射角甚至?xí)?nm以上的短波漂移，形成濾波損失。降低光束入射到分色鏡上的角度小于45度可以使得分色膜的濾波損失大大減少，提高了光能利用率，提升系統(tǒng)的光輸出。
[0023]綜上所述，本實用新型的實施例的照明系統(tǒng)中，由于第一分色鏡和第二分色鏡由于與光軸成小于45度角，因此可以降低空間占有率，減小體積。另外三基色光束入射到分色鏡上的角度也小于45度，因此使得分色膜的濾波損失大大減少，提高了光能利用率，提升系統(tǒng)的光輸出。
[0024]以上所述僅為本實用新型的較佳實施方式，但，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)，包括照明系統(tǒng)(200)、勻光系統(tǒng)(300)、顯示芯片(400)和投影鏡頭(500)，其特征在于:所述照明系統(tǒng)(200)包括:第一發(fā)光芯片(211)、第二發(fā)光芯片(212)、第三發(fā)光芯片(213)、第一準直器(221)、第二準直器(222)、第三準直器(223)、第一二向分色鏡(231)、第二二向分色鏡(232)和中繼透鏡(240);所述勻光系統(tǒng)(300)包括:積分器(310)、反射鏡(320)、聚光透鏡(330)和全反射棱鏡(340)。2.如權(quán)利要求1所述的一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)，其特征在于:第一發(fā)光芯片(211)發(fā)出的第一光束(251)被第一準直器(221)準直后，依次透過第一二向分色鏡(231)、中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第二發(fā)光芯片(212)發(fā)出的第二光束(252)被第二準直器(222)準直，然后以小于45度的入射角入射到第一二向分色鏡(231)，并被第一二向分色鏡(231)反射，與第一光束(251)合成第三光束(253)的補色光束后依次通過中繼透鏡(240)、第二二向分色鏡(232);第三發(fā)光芯片(213)發(fā)出的第三光束(253)被第三準直器(223)準直，然后以小于45度入射角入射到第二二向分色鏡(232)，并被第二二向分色鏡(232)反射，與第一光束(251)、第二光束(252)合成白光照明光束。3.如權(quán)利要求1所述的一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)，其特征在于:第一光束(251)、第二光束(252)和第三光束(253)合成的照明光束沿光軸入射到積分器(310)上，被積分器(310)均勻化后的光束再被反射鏡(320)折疊光路，并經(jīng)過聚光透鏡(330)匯聚后透過全反射棱鏡(340)的一個直角邊到達顯示芯片(400)，照明光束在顯示芯片(400)上被加載了圖像信息后再度返回全反射棱鏡(340)并被全反射到另一個直角邊，然后經(jīng)由投影鏡頭(500)投影成像。
【專利摘要】本實用新型涉及一種新型照明系統(tǒng)及運用該系統(tǒng)的投影光引擎(100)，包括照明系統(tǒng)(200)、勻光系統(tǒng)(300)、顯示芯片(400)和投影鏡頭(500)。其中所述照明系統(tǒng)(200)包括：第一發(fā)光芯片(211)、第二發(fā)光芯片(212)、第三發(fā)光芯片(213)、第一準直器(221)、第二準直器(222)、第三準直器(223)、第一二向分色鏡(231)、第二二向分色鏡(232)和中繼透鏡(240)；所述勻光系統(tǒng)(300)包括：積分器(310)、反射鏡(320)、聚光透鏡(330)和全反射棱鏡(340)。本實用新型的優(yōu)勢在于：體積小，空間占有率低，大大減少分色膜的濾波損失，提高了光能利用率，提升系統(tǒng)的光輸出。
【IPC分類】G03B21/20
【公開號】CN205121146
【申請?zhí)枴緾N201520697567
【發(fā)明人】張敬飛, 陸巍, 羅香石, 賀銀波
【申請人】深圳市點睛創(chuàng)視技術(shù)有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年9月10日