专利名称：用于投影仪的led照明光路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于投影仪的LED照明光路。
背景技术：
随着实际需求的提高，对投影仪也提出了更高的要求，集中于亮度提升、环保、价 格降低等方面，而LED的出现，较好的适应了这个趋势。由于LED具有反应灵敏、发光效率 高、使用寿命更长、色彩饱和度更高、不含有毒物质等特点，被广泛应用于背光、显示、照明 等领域。目前，投影仪也已经开始尝试采用LED作为照明光源，但与传统的灯泡相比，在亮 度上仍有某种程度的差距，而且LED的光线分布角度较大，从而影响了投影仪的性能。因 此，开发一种适用于投影仪的LED照明光路，成为迫切需要解决的问题。为了获得更佳的色彩饱和度，目前常用的LED照明光路一般采用RGB合光系统，主 要有三种一种是直接合光，RGB LED芯片封装在同一块基板上，进行直接合光，但是此方案 的亮度不高，色彩均勻性差，且散热差；后两种方案均属于间接合光，单个LED光源通过透 镜组聚光后，再通过不同途径合光。第二种方案采用交叉合色镜合光，RGB三路光源的光路 长度一致，由于合光膜设计、制作的难度，通常采用透射绿光，反射红光、蓝光的方案，但实 际的平均透射率远远低于反射率，因此绿光的亮度降低，直接影响了照明系统的效率，进而 影响了投影仪的亮度；第三种方案也是最常用的方案，将两色光源进行合光后，再与另外一 色光源合光，此方案可以反射绿光，因此可以获得相对较高的效率。但在此方案中，由于其 中两色光源的光路长度一致，而另外一色光源的光路长度则偏短，最后三色光经过同一组 透镜组进行聚光，因此光学系统的匹配度较差，且单色光源各自的光斑不一致，导致合光后 最终照明光斑的颜色均勻性较差。因此设计一种颜色匹配度和均勻性较好的适用于投影仪的LED照明光路是一个 需要解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种颜色匹配度和均勻性较好的适用于投影仪的 LED照明光路。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是—种用于投影仪的LED照明光路，包括第一、第二、第三LED光源，用于分别将第 一、第二、第三LED光源会聚成近平行光的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，用于将 第一、第二透镜组的近平行光进行合光的第一二向色镜，用于将第一二向色镜得到的合光 与第三透镜组的近平行光进行合光的第二二向色镜，以及用于将第二二向色镜得到的合光 会聚成光斑的第四透镜组，其中所述第一透镜组和第二透镜组的光路长度相同且采用相 同的透镜组，所述第三透镜组的光路长度小于第一或第二透镜组的光路长度，且所述第一、 第二和第三透镜组出射的近平行光经第四透镜组会聚合成光斑。这里的第一透镜组和第二 透镜组采用相同的透镜组是指这两个透镜组的构造是相同的，并且可以互换。
作为改进之一所述第一透镜组的光轴为主光轴，所述第二和第三透镜组的光轴 与该主光轴垂直，所述第一二向色镜、第二二向色镜依次设置在该主光轴上。作为改进之二 所述第一和第二透镜组的焦距小于所述第三透镜组的焦距。作为改进之三所述第一、第二、第三LED光源分别为蓝、绿、红LED光源，所述第四 透镜组设置在所述第三透镜组的光轴上，且所述第一二向色镜为透蓝反绿二向色镜，所述 第二二向色镜为透红反蓝绿二向色镜。作为改进之四所述第一、第二、第三LED光源分别为蓝、绿、红LED光源，所述第四 透镜组设置在所述主光轴上，且所述第一二向色镜为透蓝反绿二向色镜，所述第二二向色 镜为透蓝绿反红二向色镜。作为改进之五所述第一、第二、第三LED光源分别为绿、蓝、红LED光源，所述第四 透镜组设置在所述第三透镜组的光轴上，且所述第一二向色镜为透绿反蓝二向色镜，所述 第二二向色镜为透红反蓝绿二向色镜。与现有技术相比，本发明的有益效果是第一、第二 LED光源各自采用的是构造相 同的透镜组，而且光路长度相同，因此第一、第二 LED光源的光经过第四透镜组会聚后，得 到的光斑具有较好的一致性，可以获得较好的颜色匹配度。此时，由于第三透镜组的光路长 度较短，因此第三透镜组采用与第一或第二透镜组构造不同的透镜组，从而使得经过第四 透镜组后，可以获得与第一 LED光和第二 LED光匹配较好的光斑。因此最终合光后光斑的 颜色均勻性较好，使得投影仪的颜色均勻性得到一定程度的提高。
图1是实施方式一的光路示意图；图2是实施方式二的光路示意图；图3是实施方式三的光路示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的用于投影仪的LED照明光路包括第一、第二、第三LED光源 91、92、93，用于分别将第一、第二、第三LED光源91、92、93会聚成近平行光的第一透镜组1、 第二透镜组2和第三透镜组3，用于将第一、第二透镜组2的近平行光进行合光的第一二向 色镜5，用于将第一二向色镜5得到的合光与第三透镜组3的近平行光进行合光的第二二向 色镜6，以及用于将第二二向色镜6得到的合光会聚成光斑的第四透镜组4。其中，第一透镜组1和第二透镜组2的光路长度相同且采用相同的透镜组。此外第 三透镜组3的光路长度小于第一或第二透镜组2的光路长度，采用不同的透镜组，且第一、 第二和第三透镜组3出射的近平行光经第四透镜组4会聚得到的光斑具有较好的一致性。其中，第一透镜组1的光轴为主光轴，第二和第三透镜组3的光轴与主光轴垂直， 第一二向色镜5、第二二向色镜6依次设置在主光轴上。且第一和第二透镜组2的焦距小于 第三透镜组3的焦距。在本实施方式，第一、第二、第三LED光源91、92、93分别为蓝、绿、红LED光源，第 四透镜组4设置在第三透镜组3的光轴上，且第一二向色镜5为透蓝反绿二向色镜，第二二 向色镜6为透红反蓝绿二向色镜。
本实施方式的工作原理是第一透镜组1和第二透镜组2分别将蓝光LED光源和 绿光LED光源所发出的光束进行整形，会聚成近似平行光。接着第一透镜组1出射的蓝色 近平行光透过第一二向色镜5，而第二透镜组2出射的绿色近平行光则被第一二向色镜5反 射，使得蓝色光和绿色光汇合。然后蓝绿合光经被第二二向色镜6反射，入射到第四透镜组 4。由于红光的光路长度较短，为了更好的满足系统设计要求，因此采用焦距大于第 一、第二透镜组2的第三透镜组3进行聚光，从而确保各色光经过第四透镜组4形成的光斑 一致性较好。在本实施方式中，蓝光和绿光的光路长度相同，采用构造相同的透镜组进行聚光， 设计简单，安装方便，降低成本，而红光光路长度较短，设计采用第三透镜组3，可以更好的 适应不同光路长度的系统需要，获得与蓝光、绿光匹配度更高的红色光斑，系统的照明效率 也得到提升。此外，由于蓝光LED和绿光LED采用构造相同的透镜组聚光，且光路长度一致，因 此蓝光光束和绿光光束经过第四透镜组4后得到的光斑基本一致，可以获得较好的颜色匹 配度。另外，红光透镜组的光路长度较短，红光LED采用专门设计的第三透镜组3聚光，红 光光束经过第四透镜组4后可以获得与蓝光、绿光匹配较好的光斑。因此最终合光后光斑 的颜色均勻性较好，从而投影仪的颜色均勻性较好。此外，本实施方式的绿光光束被两片二向色镜反射了两次，与透射绿光相比，平均 反射效率较高，因此绿光的亮度更高，从而获得较高的投影仪亮度。实施方式二本实施方式与实施方式一的不同之处是如图2所示，第四透镜组4设置在主光轴 上，且第二二向色镜6’为透蓝绿反红二向色镜。在本实施方式中，绿光只被透射一次，因此 可以获得较高的投影亮度。实施方式三本实施方式与实施方式一的不同之处是如图3所示，第一、第二、第三LED光源 91’、92’、93分别为绿、蓝、红LED光源，且第一二向色镜5’为透绿反蓝二向色镜。在本实 施方式中绿光也只被透射一次，因此也可以获得较高的投影亮度。本发明还可以将蓝光、绿光、红光的位置进行调换，同时改变相应的二色向镜以及 第四透镜组的放置位置，就可以达到同样类似的效果。例如蓝光和红光LED光源采用光路 长度和构造均相同的第一、第二透镜组，而绿光LED光源采用光路长度较短的第三透镜组。 并将二向色镜和第四透镜组作相应的调整。最后也可以得到与上述实施方式类似的效果。
权利要求
一种用于投影仪的LED照明光路，包括第一、第二、第三LED光源，用于分别将第一、第二、第三LED光源会聚成近平行光的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，用于将第一、第二透镜组的近平行光进行合光的第一二向色镜，用于将第一二向色镜得到的合光与第三透镜组的近平行光进行合光的第二二向色镜，以及用于将第二二向色镜得到的合光会聚成光斑的第四透镜组，其特征在于所述第一透镜组和第二透镜组的光路长度相同且采用相同的透镜组，所述第三透镜组的光路长度小于第一或第二透镜组的光路长度，且所述第一、第二和第三透镜组出射的近平行光经第四透镜组会聚合成光斑。
2.根据权利要求1所述的用于投影仪的LED照明光路，其特征在于所述第一透镜组 的光轴为主光轴，所述第二和第三透镜组的光轴与该主光轴垂直，所述第一二向色镜、第 二二向色镜依次设置在该主光轴上。
3.根据权利要求2所述的用于投影仪的LED照明光路，其特征在于所述第一和第二 透镜组的材料、曲率、曲面性质或厚度与第三透镜组不同，焦距小于所述第三透镜组的焦 距。
4.根据权利要求3所述的用于投影仪的LED照明光路，其特征在于所述第一、第二、 第三LED光源分别为蓝、绿、红LED光源，所述第四透镜组设置在所述第三透镜组的光轴上， 且所述第一二向色镜为透蓝反绿二向色镜，所述第二二向色镜为透红反蓝绿二向色镜。
5.根据权利要求3所述的用于投影仪的LED照明光路，其特征在于所述第一、第二、 第三LED光源分别为蓝、绿、红LED光源，所述第四透镜组设置在所述主光轴上，且所述第 一二向色镜为透蓝反绿二向色镜，所述第二二向色镜为透蓝绿反红二向色镜。
6.根据权利要求3所述的用于投影仪的LED照明光路，其特征在于所述第一、第二、 第三LED光源分别为绿、蓝、红LED光源，所述第四透镜组设置在所述第三透镜组的光轴上， 且所述第一二向色镜为透绿反蓝二向色镜，所述第二二向色镜为透红反蓝绿二向色镜。
全文摘要
本发明涉及用于投影仪的LED照明光路。该照明光路包括包括第一、第二、第三LED光源，用于分别将第一、第二、第三LED光源会聚成近平行光的第一透镜组、第二透镜组和第三透镜组，用于将第一、第二透镜组的近平行光进行合光的第一二向色镜，用于将第一二向色镜得到的合光与第三透镜组的平行光进行合光的第二二向色镜，以及用于将第二二向色镜的到的合光会聚成光斑的第四透镜组，此外所述第一透镜组和第二透镜组的光路长度相同且采用相同的透镜组，所述第三透镜组的光路长度小于第一或第二透镜组的光路长度，且所述第一、第二和第三透镜组出射的平行光经第四透镜组会聚得到的光斑一致性较好。本发明合光后光斑的颜色均匀性较好，使得投影仪的颜色均匀性得到一定程度的提高。
文档编号G02B27/18GK101950083SQ201010242659
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者王鑫 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司