三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎

摘要

一种三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎，属光电显示的技术领域。在背景技术的基础上，所述的光学引擎采用：红、绿和蓝三色LED光源代替背景技术中的UHP光源；红、绿和蓝三色光的三个结构相同的照明系统代替背景技术中的分色照明系统；所述的三个照明系统以各自的光轴互相平行的方式排列在X形合色棱镜的一侧；红、绿和蓝三色LED的三个发光芯片安装在同一块散热板上。以上四个技术特征使所述的光学引擎具有寿命长，显示图像色域宽广，饱和度高，系统中没有紫外和红外光，散热简单，工作稳定可靠，不需要对光源进行分色，系统结构简单，有利于降低成本的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎，属光电显示的技术领域。

背景技术

背景技术中有一种三片式LCOS投影机光学引擎，含UHP光源、光棒、中继透镜、分色镜、反射镜、预起偏器、偏振分光棱镜(PBS)、LCOS芯片、X形合色棱镜和投影镜头。见图1。从UHP光源发出的光经过光棒匀光后，经过中继透镜，分色镜，反射镜后，形成红、绿和蓝三色光，三色光经过各自的预起偏器后，其偏振态相对与各自的偏振分光棱镜而言是S光，通过各自的偏振分光棱镜时被各自的偏振分光棱镜反射到各自的LCOS芯片上，LCOS芯片在驱动电路控制下，改变或不改变入射光的偏振态，也就通过P光或者S光控制反射光，如果是S光，则经过偏振分光棱镜时被反射回照明光路，屏幕显示为暗态，如果是P光，则反射光将通过偏振分光棱镜入射到X形合色棱镜上，X形合色棱镜将红，绿，蓝三色光合成白光后通过投影镜头将图像投影到屏幕上，实现图像的彩色显示。

该光学引擎有UHP光源的工作寿命短，显示图像色域较窄，系统散热复杂，可靠性和稳定性较差的缺点。

发明内容

本发明的目的是推出一种三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案。在背景技术的基础上，所述的光学引擎采用：红、绿和蓝三色LED光源代替背景技术中的UHP光源；红、绿和蓝三色光的三个结构相同的照明系统代替背景技术中的分色照明系统；所述的三个照明系统以各自的光轴互相平行的方式排列在X形合色棱镜的一側；红、绿和蓝三色LED的三个发光芯片安装在同一块散热板上。以上四个技术特征使所述的光学引擎具有寿命长，显示图像色域宽广，饱和度高，系统中没有紫外和红外光，散热简单，工作稳定可靠，不需要对光源进行分色，系统结构简单，有利于降低成本的优点。

现详细说明本发明的技术方案。

一种三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎，含红光偏振分光棱镜、绿光偏振分光棱镜、蓝光偏振分光棱镜、X形合色棱镜，红光对比度补偿片、绿光对比度补偿片、蓝光对比度补偿片，红光LCOS、绿光LCOS、蓝光LCOS，投影镜头，红光偏振分光棱镜、绿光偏振分光棱镜、蓝光偏振分光棱镜和X形合色棱镜光学耦合成传统的合色组件，红光对比度补偿片、绿光对比度补偿片、蓝光对比度补偿片，红光LCOS、绿光LCOS、蓝光LCOS，投影镜头，和合色组件一起光学耦合成传统的LCOS图像投影光学系统，其特征在于，它还含红光LED、绿光LED、蓝光LED、红光照明系统、绿光照明系统和蓝光照明系统，红光LED、绿光LED和蓝光LED分别安装在散热板上，红光照明系统由红光复合抛物面聚光器，红光偏振转换回收组件，红光匀光光棒，红光预起偏偏振分光棱镜和红光中继透镜组组成，红光复合抛物面聚光器，红光偏振转换回收组件，红光匀光光棒，红光预起偏偏振分光棱镜和红光中继透镜组以它们的光轴重合的方式依次排列成行，红光照明系统以其光轴与红光偏振分光棱镜的入射面垂直的方式与红光偏振分光棱镜呈光学耦合，红光LED以其光轴与红光复合抛物面聚光器的入射面垂直的方式与红光复合抛物面聚光器呈光学耦合，绿光照明系统由绿光复合抛物面聚光器，绿光偏振转换回收组件，绿光匀光光棒，绿光预起偏偏振分光棱镜和绿光中继透镜组组成，绿光复合抛物面聚光器，绿光偏振转换回收组件，绿光匀光光棒，绿光预起偏偏振分光棱镜和绿光中继透镜组以它们的光轴重合的方式依次排列成行，绿光照明系统以其光轴与绿光偏振分光棱镜的入射面垂直的方式与绿光偏振分光棱镜呈光学耦合，绿光LED以其光轴与绿光复合抛物面聚光器的入射面垂直的方式与绿光复合抛物面聚光器呈光学耦合，蓝光照明系统由蓝光复合抛物面聚光器，蓝光偏振转换回收组件，蓝光匀光光棒，蓝光预起偏偏振分光棱镜和蓝光中继透镜组组成，蓝光复合抛物面聚光器，蓝光偏振转换回收组件，蓝光匀光光棒，蓝光预起偏偏振分光棱镜和蓝光中继透镜组以它们的光轴重合的方式依次排列成行，蓝光照明系统以其光轴与蓝光偏振分光棱镜的入射面垂直的方式与蓝光偏振分光棱镜呈光学耦合，蓝光LED以其光轴与蓝光复合抛物面聚光器的入射面垂直的方式与蓝光复合抛物面聚光器呈光学耦合，红、绿和蓝光照明系统光轴相互平行并且与投影镜头的光轴垂直。

本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的红、绿和蓝光照明系统的结构完全相同。

本发明的技术方案的进一步特征在于，所述的红、绿和蓝光照明系统排列在所述的LCOS图像投影光学系统的同一侧。

本发明的技术方案的进一步特征在于，红光LED、绿光LED和蓝光LED安装在同一块散热板上。

与背景技术相比，本发明具有的优点：

1、采用LED光源，光学引擎的寿命长，显示图像色域广，饱和度高，系统中没有紫外和红外光，散热简单，工作更稳定可靠。

2、不需要对光源进行分色，系统结构简单，有利于降低成本。

附图说明

图1是背景技术的三片式LCOS投影机光学引擎的光学结构示意图。

图2是三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎的光学结构示意图。图中未示出安装红光LED、绿光LED、蓝光LED的散热板。

图3是合色组件7的的光学结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案和工作原理。

实施例1

一种三色LED照明的三片式LCOS投影机光学引擎，含红光偏振分光棱镜71、绿光偏振分光棱镜72、蓝光偏振分光棱镜73、X形合色棱镜74，红光对比度补偿片81、绿光对比度补偿片82、蓝光对比度补偿片83，红光LCOS 91、绿光LCOS 92、蓝光LCOS 93，投影镜头10，红光偏振分光棱镜71、绿光偏振分光棱镜72、蓝光偏振分光棱镜73和X形合色棱镜74光学耦合成传统的合色组件7，红光对比度补偿片81、绿光对比度补偿片82、蓝光对比度补偿片83，红光LCOS 91、绿光LCOS 92、蓝光LCOS 93，投影镜头10，和合色组件7一起光学耦合成传统的LCOS图像投影光学系统，其特征在于，它还含红光LED11、绿光LED12、蓝光LED13、红光照明系统、绿光照明系统和蓝光照明系统，红光LED11、绿光LED12和蓝光LED13分别安装在散热板上，红光照明系统、绿光照明系统和蓝光照明系统的光学结构完全相同，红光照明系统由红光复合抛物面聚光器21，红光偏振转换回收组件31，红光匀光光棒41，红光预起偏偏振分光棱镜51和红光中继透镜组61组成，红光复合抛物面聚光器21，红光偏振转换回收组件31，红光匀光光棒41，红光预起偏偏振分光棱镜51和红光中继透镜组61以它们的光轴重合的方式依次排列成行，红光照明系统以其光轴与红光偏振分光棱镜71的入射面垂直的方式与红光偏振分光棱镜71呈光学耦合，红光LED11以其光轴与红光复合抛物面聚光器21的入射面垂直的方式与红光复合抛物面聚光器21呈光学耦合，绿光照明系统由绿光复合抛物面聚光器22，绿光偏振转换回收组件32，绿光匀光光棒42，绿光预起偏偏振分光棱镜52和绿光中继透镜组62组成，绿光复合抛物面聚光器22，绿光偏振转换回收组件32，绿光匀光光棒42，绿光预起偏偏振分光棱镜52和绿光中继透镜组62以它们的光轴重合的方式依次排列成行，绿光照明系统以其光轴与绿光偏振分光棱镜72的入射面垂直的方式与绿光偏振分光棱镜72呈光学耦合，绿光LED12以其光轴与绿光复合抛物面聚光器22的入射面垂直的方式与绿光复合抛物面聚光器22呈光学耦合，蓝光照明系统由蓝光复合抛物面聚光器23，蓝光偏振转换回收组件33，蓝光匀光光棒43，蓝光预起偏偏振分光棱镜53和蓝光中继透镜组63组成，蓝光复合抛物面聚光器23，蓝光偏振转换回收组件33，蓝光匀光光棒43，蓝光预起偏偏振分光棱镜53和蓝光中继透镜组63以它们的光轴重合的方式依次排列成行，蓝光照明系统以其光轴与蓝光偏振分光棱镜73的入射面垂直的方式与蓝光偏振分光棱镜73呈光学耦合，蓝光LED13以其光轴与蓝光复合抛物面聚光器23的入射面垂直的方式与蓝光复合抛物面聚光器23呈光学耦合，红、绿和蓝光照明系统光轴相互平行并且与投影镜头10的光轴垂直。

实施例2

除以下不同外，其余部分与实施例1完全相同。本实施例的特征在于，所述的红、绿和蓝光照明系统的结构完全相同。

实施例3

除以下不同外，其余部分与实施例1和实施例2完全相同。本实施例的特征在于，所述的红、绿和蓝光照明系统排列在所述的LCOS图像投影光学系统的同一侧。

实施例4

除以下不同外，其余部分与实施例1、实施例2和实施例3完全相同。本实施例的特征在于，红光LED11、绿光LED12和蓝光LED13安装在同一块散热板上。

工作原理

现以实施例4的红光投射光路为例，说明本发明的技术方案的工作原理：红光LED11发出的红光被红光复合抛物面聚光器21收集并将发散角压缩，从红光复合抛物面聚光器21射出的红光进入红光偏振转换回收组件31，红光偏振转换回收组件31将入射的红光大部分转换为P光射出，进入红光匀光光棒41，红光匀光光棒41将红光均匀化后从红光匀光光棒41的出射面出射进入红光预起偏器51，从红光预起偏器51出射面出射的红光进入红光中继透镜组61，从中继透镜组61的出射面出射的红光入射到LCOS图像投影系统。

同理，绿光和蓝光以相同的工作方式入射到LCOS图像投影系统。

红，绿和蓝三色光一起经过LCOS图像投影系统后，将LCOS所显示的图像合成为彩色图像投影到屏幕上。