一种提高LCD投影机照明效果的光学结构的制作方法

一种提高lcd投影机照明效果的光学结构
技术领域
1.本发明涉及投影机领域，具体涉及一种提高lcd投影机照明效果的光学结构，利用两个自由曲面透镜和一个自由曲面反射镜对led光源进行配光，从而提高光效，均匀度和准直度的对lcd进行照明，并能够显著缩短照明部分的长度。


背景技术：

2.现在常用的lcd投影机，照明部分一般是光源发出的光线通过光锥后由菲涅尔透镜进行准直后对lcd进行照明。具有结构简单，成本低廉的优点，但是也具有光效底，均匀度差和准直性不好的特点。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是一种提高lcd投影机照明效果的光学结构，采用第一自由曲面透镜、自由曲面反射镜第二自由曲面透镜的结构对led光源进行配光，能大幅度的提高了光效，均匀度和准直性，并能够显著缩短照明部分的长度，从而提高lcd投影机的性能。
4.本发明是通过以下技术方案来实现的：一种提高lcd投影机照明效果的光学结构，包括led光源、第一自由曲面透镜、自由曲面反射镜、第二自由曲面透镜、偏光片、液晶面板，led光源、第一自由曲面透镜、自由曲面反射镜、第二自由曲面透镜、偏光片、液晶面板按照光轴依次排列。
5.作为优选的技术方案，第一自由曲面透镜在led光源旁边，自由曲面反射镜位于第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜之间，光轴在自由曲面反射镜处发生折射，偏光片位于第二自由曲面透镜后，液晶屏位于偏光片后。
6.作为优选的技术方案，所述偏光片采用反射式偏光片。
7.作为优选的技术方案，第二自由曲面透镜采用菲涅尔透镜，也可以以其他形式的透镜结构。
8.作为优选的技术方案，第一自由曲面透镜为两面不同的自由曲面构成，使到达该透镜的不同光程的光线形成一个近似矩形和近似准直的照明光斑，再照射到自由曲面反射镜上。
9.本发明的有益效果是：本发明在led光源之后设有第一自由曲面透镜，该透镜为两面不同的自由曲面构成，使到达该透镜的不同光程的光线形成一个近似矩形和近似准直的照明光斑，再照射到自由曲面反射镜上，经自由曲面反射镜对光斑进行配光，进一步提高光线的利用率，准直度和均匀度，然后再通过第二自由曲面透镜进一步优化均匀度和准直度，最后经反射式偏光膜后照射到lcd上；相比常见lcd投影仪led光源的照明结构，虽然在结构上有所复杂，但能大幅度的提高照明效果，并能够显著缩短照明部分的长度，具有一定的经济价值。
附图说明
10.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为本发明的立体结构示意图；
12.图2为本发明的另一视角的结构示意图；
13.图中：1-led光源；2-第一自由曲面透镜；3-自由曲面反射镜；4-第二自由曲面透镜；5-反射式偏光片；6-液晶面板。
具体实施方式
14.本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
15.本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
16.如图1和图2所示，本发明的一种提高lcd投影机照明效果的光学结构，包括led光源1、第一自由曲面透镜2、自由曲面反射镜3、第二自由曲面透镜4、偏光片5以及液晶面板6，led光源1、第一自由曲面透镜2、自由曲面反射镜3、第二自由曲面透镜4、偏光片5、液晶面板6按照光轴依次排列。
17.第一自由曲面透镜2在led光源1旁边，自由曲面反射镜3位于第一自由曲面透镜2和第二自由曲面透镜4之间，光轴在自由曲面反射镜3处发生折射，偏光片位于第二自由曲面透镜4后，液晶面板6位于偏光片后。
18.本实施例中，偏光片5采用反射式偏光片，当然，也可以以其他形式的偏光结构替代或者省略。
19.其中，第二自由曲面透镜4采用菲涅尔透镜，当然，也可以以其他形式的透镜结构替代。
20.球面、非球面、双锥曲面等结构，是自由曲面的一种特定形式，且光学部件位于同一光轴上具有最佳效果。
21.第一自由曲面透镜2为两面不同的自由曲面构成，使到达该透镜的不同光程的光线形成一个近似矩形和近似准直的照明光斑，再照射到自由曲面反射镜3上。再照射到自由曲面反射镜上，经自由曲面反射镜对光斑进行配光，进一步提高光线的利用率，准直度和均匀度。然后再通过第二自由曲面透镜进一步优化均匀度和准直度，最后经反射式偏光膜后照射到lcd上。相比常见lcd投影仪led光源的照明结构，虽然在结构上有所复杂，但能大幅度的提高照明效果，并能够显著缩短照明部分的长度，具有一定的经济价值。
22.光学原理如下：
23.led光源发出的光线，经过第一自由曲面透镜，第一自由曲面透镜为xy不同曲率的自由曲面结构，能够收集整理光线，led光源发出不同角度的光线通过第一自由曲面透镜后形成一个近似矩形近似准直的照明光斑，光斑经自由曲面反射镜进行二次配光，进一步提
高了光斑的均匀度和准直度后，再被反射到第二自由曲面透镜上，进一步提高均匀度和准直度，再穿过反射式偏光片到达液晶面板。
24.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。


技术特征：
1.一种提高lcd投影机照明效果的光学结构，其特征在于：包括led光源(1)、第一自由曲面透镜(2)、自由曲面反射镜(3)、第二自由曲面透镜(4)、偏光片(5)以及液晶面板(6)，led光源(1)、第一自由曲面透镜(2)、自由曲面反射镜(3)、第二自由曲面透镜(4)、偏光片(5)、液晶面板(6)按照光轴依次排列。2.根据权利要求1所述的提高lcd投影机照明效果的光学结构，其特征在于：第一自由曲面透镜(2)在led光源(1)旁边，自由曲面反射镜(3)位于第一自由曲面透镜(2)和第二自由曲面透镜(4)之间，光轴在自由曲面反射镜(3)处发生折射，偏光片位于第二自由曲面透镜(4)后，液晶面板(6)位于偏光片后。3.根据权利要求1或2所述的提高lcd投影机照明效果的光学结构，其特征在于：所述偏光片(5)采用反射式偏光片。4.根据权利要求1所述的提高lcd投影机照明效果的光学结构，其特征在于：第二自由曲面透镜(4)采用菲涅尔透镜。5.根据权利要求1所述的提高lcd投影机照明效果的光学结构，其特征在于：第一自由曲面透镜(2)为两面不同的自由曲面构成，使到达该透镜的不同光程的光线形成一个近似矩形和近似准直的照明光斑，再照射到自由曲面反射镜(3)上。

技术总结
本发明公开了一种提高LCD投影机照明效果的光学结构，包括LED光源(1)、第一自由曲面透镜(2)、自由曲面反射镜(3)、第二自由曲面透镜(4)、偏光片(5)以及液晶面板(6)，LED光源(1)、第一自由曲面透镜(2)、自由曲面反射镜(3)、第二自由曲面透镜(4)、偏光片(5)、液晶面板(6)按照光轴依次排列。本发明采用第一自由曲面透镜、自由曲面反射镜、第二自由曲面透镜对光源进行多次配光和准直，能够最大限度的提高光源的利用率，提高照明的均匀度和光线的准直度。并能够显著缩短照明部分的长度，用较为简单的结构实现了对LCD液晶屏的高效，均匀和准直的照明，并使照明部分小型化。并使照明部分小型化。


技术研发人员：徐逸
受保护的技术使用者：兴光谱科技成都有限公司
技术研发日：2022.10.17
技术公布日：2023/1/2