一种光学系统及投影设备的制作方法

本申请涉及投影显示，尤其涉及一种光学系统及投影设备。

背景技术：

1、投影显示技术目前已经广泛于近眼显示(ar-glass)，如家用投影设备和商用投影设备等方面，目前已有的投影显示技术包括dlp、lcos、lcd和lbs等。而lcd又分为单片式lcd投影和三片式lcd投影，其中单片式lcd投影由于其亮度低、体积大等缺点一直具有发展瓶颈，而三片式lcd投影的成本极高。

2、对于单片式lcd投影光机，lcd屏的分辨率决定了投影画面的分辨率，一般通过直接提高lcd屏的分辨率来提高投影设备的分辨率，从而提升投影画面的显示效果；市场上常用的是720*960和1080*1920分辨率的屏幕，但是高分辨率的lcd屏对应的投射透镜组件系统异常复杂。因此如何提升lcd的分辨率是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、在本申请提供一种光学系统，可以用于投影设备，可以实现投影画面像素的增加，即提高投影设备的分辨率，从而提升投影设备的显示效果。

2、第一方面，本申请提供一种光学系统，包括光源装置、液晶显示元件、位移元件、菲涅耳透镜和投射透镜组件，其中：

3、光源装置产生的光束，经液晶显示元件进行光调制后射入位移元件、菲涅耳透镜和投射透镜组件，经位移元件、菲涅耳透镜和投射透镜组件后形成像素增加的投影画面；

4、其中，通过控制位移元件的振动来使光调制后的光束的光路发生偏转从而增加投影画面的像素。

5、在一些实施例中，位移元件为透射式位移元件，位移元件设置在液晶显示元件与菲涅耳透镜之间；或位移元件设置在投射透镜组件的入光侧；或位移元件设置在投射透镜组件的出光侧；或投射透镜组件中包括光阑，位移元件设置在投射透镜组件内光阑的出光侧或入光侧。

6、在一些实施例中，光调制后的光束的光路发生偏转导致投影画面上的像素偏移，位移元件偏转的角度是根据位移元件的厚度和折射率、位移元件所处的位置、投影画面的像素偏移量以及投射透镜组件的光学参数确定。

7、在一些实施例中，当位移元件设置在液晶显示元件与菲涅耳透镜之间，位移元件的尺寸是根据液晶显示元件的尺寸和投射透镜组件的光学参数确定的；

8、当位移元件设置在投射透镜组件的入光侧，或位移元件设置在投射透镜组件的出光侧，或投射透镜组件中包括光阑，位移元件设置在投射透镜组件内光阑的出光侧或入光侧时，位移元件的尺寸是根据位移元件所处的位置以及投射透镜组件的光学参数确定的。

9、在一些实施例中，位移元件为反射式位移元件，位移元件设置在投射透镜组件的出光侧；或位移元件设置在菲涅耳透镜和投射透镜组件之间。

10、在一些实施例中，反射式位移元件为设置在液晶显示元件出光侧的光路引导元件。

11、在一些实施例中，光调制后的光束的光路发生偏转导致投影画面上的像素偏移，位移元件偏转的角度是根据位移元件所处的位置、投影画面的像素偏移量和投射透镜组件的光学参数确定。

12、在一些实施例中，控制位移元件进行多次偏转从而与投射透镜组件的光轴成多个目标角度，目标角度在预设角度范围内。

13、在一些实施例中，目标角度包括第一角度和第二角度，控制位移元件根据偏转轴从第一角度偏转到第二角度或从第二角度偏转到第一角度。

14、在一些实施例中，目标角度包括第一角度、第二角度、第三角度和第四角度，控制位移元件根据第一偏转轴从第一角度偏转到第二角度或从第二角度偏转到第一角度，或控制位移元件根据第二偏转轴从第三角度偏转到第四角度或从第四角度偏转到第三角度。

15、第二方面，本申请提供一种投影设备，包括第一方面及第一方面可能的实现方式中任一项所述的光学系统。

16、本申请提供的光学系统，当光源装置产生的光束经过透射式液晶板调制后穿过位移元件，位移元件的位置、振动引起的角度变化等，使形成的投影画面的像素产生偏移；再结合在时域上对图像显示的控制，可以实现投影画面像素的增加，即提高投影设备的分辨率，从而提升投影设备的显示效果。

技术特征：

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统中包括光源装置、液晶显示元件、位移元件、菲涅耳透镜和投射透镜组件，其中：

2.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，所述位移元件为透射式位移元件，所述位移元件设置在所述液晶显示元件与所述菲涅耳透镜之间；或所述位移元件设置在所述投射透镜组件的入光侧；或所述位移元件设置在所述投射透镜组件的出光侧；或所述投射透镜组件中包括光阑，所述位移元件设置在所述投射透镜组件内所述光阑的出光侧或入光侧。

3.根据权利要求2所述的一种光学系统，其特征在于，光调制后的光束的光路发生偏转导致所述投影画面上的像素偏移，所述位移元件偏转的角度是根据所述位移元件的厚度和折射率、所述位移元件所处的位置、所述投影画面的像素偏移量以及所述投射透镜组件的光学参数确定。

4.根据权利要求2所述的一种光学系统，其特征在于，当所述位移元件设置在所述液晶显示元件与所述菲涅耳透镜之间，所述位移元件的尺寸是根据所述液晶显示元件的尺寸和所述投射透镜组件的光学参数确定的；

5.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，所述位移元件为反射式位移元件，所述位移元件设置在所述投射透镜组件的出光侧；或所述位移元件设置在所述菲涅耳透镜和所述投射透镜组件之间。

6.根据权利要求5所述的一种光学系统，其特征在于，所述反射式位移元件为设置在所述液晶显示元件出光侧的光路引导元件。

7.根据权利要求5所述的一种光学系统，其特征在于，光调制后的光束的光路发生偏转导致所述投影画面上的像素偏移，所述位移元件偏转的角度是根据所述位移元件所处的位置、所述投影画面的像素偏移量和所述投射透镜组件的光学参数确定。

8.根据权利要求2或5所述的一种光学系统，其特征在于，控制所述位移元件进行多次偏转从而与所述投射透镜组件的光轴成多个目标角度，所述目标角度在预设角度范围内。

9.根据权利要求8所述的一种光学系统，其特征在于，所述目标角度包括第一角度和第二角度，控制所述位移元件根据偏转轴从所述第一角度偏转到所述第二角度或从所述第二角度偏转到第一角度。

10.根据权利要求8所述的一种光学系统，其特征在于，所述目标角度包括第一角度、第二角度、第三角度和第四角度，控制所述位移元件根据第一偏转轴从所述第一角度偏转到所述第二角度或从所述第二角度偏转到第一角度，或控制所述位移元件根据第二偏转轴从所述第三角度偏转到所述第四角度或从所述第四角度偏转到第三角度。

11.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的光学系统。

技术总结
本申请涉及显示技术领域，公开了一种光学系统及投影设备。本申请提供的光学系统，当光源装置产生的光束经过透射式液晶板调制后穿过位移元件，位移元件的位置、振动引起的角度变化等，使形成的投影画面的像素产生偏移；再结合在时域上对图像显示的控制，可以实现投影画面像素的增加，即提高投影设备的分辨率，从而提升投影设备的显示效果。

技术研发人员：虞涛
受保护的技术使用者：宜宾市极米光电有限公司
技术研发日：20230317
技术公布日：2024/1/15