投影装置的制作方法

本申请涉及显示，特别是涉及一种投影装置。

背景技术：

1、随着投影显示技术的发展，投影系统体积小型化与成本优化的要求越来越高。为了实现系统的小型化，最有效的方式是精简光路中的器件数，使光路达到最简。但目前的投影光路在架构上已经达到极简，光源模块、匀光模块、偏振转换及分光模块、光路中继模块、空间光调制器及投影物镜等模组共同形成了完备的投影显示系统，且经过多年发展，每个单独的模组基本都已经达到了较优的器件数量与体积水平，在设计上优化的空间相对较小。

2、另一方面，在光机小型化的过程中，投影物镜的体积限制也是主要的瓶颈点之一。现阶段的投影物镜通常采用模块化的封装，具有独立的光路与外部结构。为防止机械干涉，投影光路的设计过程中需要与镜头保持一定的距离，进一步提升了光机系统的体积。

3、因此，如何克服各种限制条件来对投影系统进行小型化设计，是目前投影行业亟待解决的问题之一。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本申请提供一种投影设备，其包括照明光源、偏振分光器件、成像镜头后群、空间光调制器以及成像镜头前群，其中：所述偏振分光器件位于所述成像镜头前群与所述成像镜头后群之间；所述成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述空间光调制器之间；所述照明光源出射的照明光依次经由所述偏振分光器件、成像镜头后群入射至所述空间光调制器，并经由所述空间光调制器调制为图像光出射；所述图像光依次经由所述成像镜头后群、偏振分光器件以及成像镜头前群出射至投影面。

2、在一些实施例中，在所述照明光入射至所述偏振分光器件的光路上，依次设置有复眼匀光器件以及偏振转换器件，所述照明光依次经由所述复眼匀光器件以及偏振转换器件入射至所述偏振分光器件。

3、在一些实施例中，在所述偏振分光器件与所述成像镜头前群之间设置有镜头光阑，自所述偏振风光器件出射的图像光经由所述镜头光阑入射至所述成像镜头前群。

4、在一些实施例中，所述照明光经由所述偏振分光器件反射至所述空间光调制器，所述图像光经由所述偏振分光器件透射至所述镜头光阑。

5、在一些实施例中，所述照明光经由所述偏振分光器件透射至所述空间光调制器，所述图像光经由所述偏振分光器件反射至所述镜头光阑，所述偏振转换器件为起偏器件，在所述偏振分光器件与所述镜头光阑之间进一步设置有检偏器件，自所述偏振分光器件出射的图像光经由所述检偏器件入射至所述镜头光阑。

6、在一些实施例中，在所述照明光入射至所述偏振分光器件的光路上，依次设置有偏振转换器件以及方棒匀光器件，所述照明光依次经由所述偏振转换器件以及方棒匀光器件入射至所述偏振分光器件。

7、在一些实施例中，所述空间光调制器包括第一空间光调制器以及第二空间光调制器，所述第一空间光调制器以及第二空间光调制器分别对应所述偏振分光器件的两个光轴设置，所述成像镜头后群包括第一成像镜头后群以及第二成像镜头后群，其中，所述第一成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述第一空间光调制器之间，所述第二成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述第二空间光调制器之间，所述照明光经由所述偏振分光器件分为射向所述第一空间光调制器的第一照明光以及射向所述第二空间光调制器的第二照明光，所述第一照明光经由所述第一空间光调制器调制为第一图像光，所述第二照明光经由所述第二空间光调制器调制为第二图像光，所述第一图像光及第二图像光在所述偏振分光器件处合光并向所述成像镜头前群出射。

8、在一些实施例中，在所述偏振分光器件与所述成像镜头前群之间设置有镜头光阑，自所述偏振转换器件出射的图像光经由所述镜头光阑入射至所述成像镜头前群。

9、在一些实施例中，所述第一成像镜头后群与第一空间光调制器之间的焦距为可调，所述第二成像镜头后群与第二空间光调制器之间的焦距为可调。

10、在一些实施例中，所述空间光调制器选自lcos、lcd以及dmd中的任意一种。

11、与现有技术相比，通过将所述偏振分光器件置于所述成像镜头前群与镜头光阑之间，匀光器件的光出口与所述偏振分光器件相连，使所述投影设备的光机中继模块与镜头后群模块相复用，因此减少了一组光学镜片，并进而实现了光路器件成本与体积的减小。同时，由于所述偏振分光器件不在投影镜头的后焦组成中，对于投影镜头后焦设计的限制可以放开，有利于提高系统的透射比与像质。

12、进一步的，在本申请所提供的投影设备的光路架构上，当成像镜头后群出射的图像光通过所述偏振分光器件的反射后进入所述成像镜头前群时，可以大大减小镜头的总长度，进一步减小了光机最大尺寸，同时，通过在所述偏振分光器件的入光面与出光面设置厚度接近的所述起偏器与检偏器，使得从所述空间光调制器到所述镜头光阑与从所述空间光调制器到所述匀光器件的出口完全等效，受益于镜头的高规格性能，照明光从所述匀光器件到所述空间光调制器的成像质量相对较高。

13、进一步的，在本申请所提供的投影设备的光路架构上，当采用方棒作为匀光器件，从方棒出口出射的照明光经由中继透镜所成的中间像与镜头的孔径光阑在光路上相对应等效，由于孔径光阑是虚拟的，因此其位置不受到偏振分光器件的影响，有利于解除镜头设计中棱镜厚度与位置对于孔径光阑位置、前后模组间距的限制，因此可以在镜头设计上实现更紧凑、成像质量更优的结构。

14、进一步的，在本申请所提供的投影设备的光路架构上，当使用双通道空间光调制器来对照明光进行调制时，有利于改善空间光调制器的热稳定性，并提高整体亮度。同时，由于采用了两组空间光调制器的光路架构设计，使得复眼匀光器件至两个空间光调制器的成像镜头后组光路是分开的，这样就增加了镜头后组的设计自由度，可以允许对同一个复眼匀光器件出射的照明光，采用不同的成像镜头后组设计来进行光学处理，具体的，可以通过分别调整所述第一成像镜头后群、第二成像镜头后群与其各自对应的空间光调制器之间的焦距，来使用具有不同尺寸的空间光调制器。这样，能够允许针对不同空间光调制器的热承载能力来进行不同尺寸的空间光调制器进行选型，大大增加了空间光调制器的选型自由度，提高了器件的利用效率，进而起到控制成本的作用。

技术特征：

1.一种投影设备，其包括照明光源、偏振分光器件、成像镜头后群、空间光调制器以及成像镜头前群，其中：

2.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，在所述照明光入射至所述偏振分光器件的光路上，依次设置有复眼匀光器件以及偏振转换器件，所述照明光依次经由所述复眼匀光器件以及偏振转换器件入射至所述偏振分光器件。

3.如权利要求2所述的投影设备，其特征在于，在所述偏振分光器件与所述成像镜头前群之间设置有镜头光阑，自所述偏振风光器件出射的图像光经由所述镜头光阑入射至所述成像镜头前群。

4.如权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述照明光经由所述偏振分光器件反射至所述空间光调制器，所述图像光经由所述偏振分光器件透射至所述镜头光阑。

5.如权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述照明光经由所述偏振分光器件透射至所述空间光调制器，所述图像光经由所述偏振分光器件反射至所述镜头光阑，所述偏振转换器件为起偏器件，在所述偏振分光器件与所述镜头光阑之间进一步设置有检偏器件，自所述偏振分光器件出射的图像光经由所述检偏器件入射至所述镜头光阑。

6.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，在所述照明光入射至所述偏振分光器件的光路上，依次设置有偏振转换器件以及方棒匀光器件，所述照明光依次经由所述偏振转换器件以及方棒匀光器件入射至所述偏振分光器件。

7.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述空间光调制器包括第一空间光调制器以及第二空间光调制器，所述第一空间光调制器以及第二空间光调制器分别对应所述偏振分光器件的两个光轴设置，所述成像镜头后群包括第一成像镜头后群以及第二成像镜头后群，其中，所述第一成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述第一空间光调制器之间，所述第二成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述第二空间光调制器之间，所述照明光经由所述偏振分光器件分为射向所述第一空间光调制器的第一照明光以及射向所述第二空间光调制器的第二照明光，所述第一照明光经由所述第一空间光调制器调制为第一图像光，所述第二照明光经由所述第二空间光调制器调制为第二图像光，所述第一图像光及第二图像光在所述偏振分光器件处合光并向所述成像镜头前群出射。

8.如权利要求7所述的投影设备，其特征在于，在所述偏振分光器件与所述成像镜头前群之间设置有镜头光阑，自所述偏振转换器件出射的图像光经由所述镜头光阑入射至所述成像镜头前群。

9.如权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述第一成像镜头后群与第一空间光调制器之间的焦距为可调，所述第二成像镜头后群与第二空间光调制器之间的焦距为可调。

10.如权利要求1～9任一项所述的投影设备，其特征在于，所述空间光调制器选自lcos、lcd以及dmd中的任意一种。

技术总结
本申请保护一种投影装置，其包括照明光源、偏振分光器件、成像镜头后群、空间光调制器以及成像镜头前群，其中：所述偏振分光器件位于所述成像镜头前群与所述成像镜头后群之间；所述成像镜头后群位于所述偏振分光器件与所述空间光调制器之间；所述照明光源出射的照明光依次经由所述偏振分光器件、成像镜头后群入射至所述空间光调制器，并经由所述空间光调制器调制为图像光出射；所述图像光依次经由所述成像镜头后群、偏振分光器件以及成像镜头前群出射至投影面。上述投影设备架构，对光机中继光路与投影镜头前组进行了复用，相比传统投影显示技术而言，光机的体积与器件成本均得到大幅减小。

技术研发人员：余新,郭祖强,杜鹏,李均,周彦辰,李屹
受保护的技术使用者：深圳光峰科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15