一种光学系统的制作方法

本技术涉及照明，尤其涉及一种光学系统。

背景技术：

1、单片lcd投影中常见的照明系统有rod方案和透镜方案，光源通常采用cob封装形式组成白光led芯片，光源出光效率约80～100lm/w，而投影出光效率普遍低于4lm/w。整机光效低的主要原因在于，单片lcd采用滤光片进行滤色和液晶偏振技术，白光通过滤光片时会损失约70％的能量，光经过偏振系统时还会损失至少50％的能，从而lcd投影系统的整体透过率仅6％左右。现有技术中通常采用偏振复用系统来转换光的偏振态以提升光的利用率，但结构复杂，占用空间大，系统光效提升有限。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种光学系统，解决目前技术中的光学系统结构复杂，占用空间大的问题。

2、为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

3、一种光学系统，包括光源单元、分光器件、匀光器件和lcd，所述光源单元发出光至分光器件，所述分光器件包括至少两个分光界面，不同分光界面具有不同的反射率，入射至前一个分光界面的光被分光成透射光和反射光，所述透射光和反射光的其中一者从所述分光器件出射以构成一路出射光，另一者射向下一个分光界面，所述分光器件的出射光路上设置有所述匀光器件和lcd。本实用新型所述的光学系统采用分光器件对光进行分光处理，将光源单元发出的光分光成若干路出射光，然后出射光再通过匀光器件进行匀光处理，使得原本从分光器件出射的呈间隔分布状态的出射光进行匀光混合，对原本光源单元所发射出的小光斑光束有效进行扩束，然后光再照射至lcd以进行显示，结构简单、紧凑，占用空间小。

4、进一步的，所述光源单元为偏振光源，偏振光源发出的光为线偏振光，线偏振光经过分光器件、匀光器件的处理后扩束为大尺寸的光束，所述起偏元件能通过的线偏振光的方向与所述偏振光源发出的线偏振光的方向相同，起偏元件是确保最终出射的光为单一偏振方向的线偏振光，通过起偏元件后的光损失小，有效的提高光效，在相同光源发光功率下，能提高出光亮度，并且避免照射到液晶屏的光还混杂有其他偏振方向的光，有利于提高显示对比度。

5、进一步的，所述光源单元仅发出单种颜色的光或者包含有若干种不同颜色的子光源，现有技术中通常是在液晶屏的出光面上在各像素点上集成有多种颜色的滤光片，背光穿过液晶屏照射在滤光片上而过滤显示出颜色，通过控制通过各颜色滤光片的光亮度以显示出不同颜色，现有技术采用的是空间混色的方式，本实用新型采用时序混色的方式，通过控制子光源分时工作以使不同颜色的子光源在预设时间点亮，并且配合液晶屏的控制，从而显示出彩色的图像，采用时序混色的方式不存在光通过滤光片导致的损失，有效提高光效，提高出光亮度、提高显示亮度。

6、进一步的，所述光学系统设置有若干组，不同光学系统的光源单元发出不同颜色的光，各光学系统的出光通过合光器件合光出射。不同的光学系统分别产生不同颜色的均匀扩束的线偏振光，然后再进行空间混色以最终得到彩色图像，能够更精确的控制每一帧画面颜色，成像效果更好，颜色更加明亮、鲜艳。

7、进一步的，所述lcd为黑白液晶屏。本实用新型所述的lcd没有在液晶屏的出光面上集成多种颜色的滤光片，入射lcd的光和从lcd出射的光颜色相同，有效减小光损失，提高系统光效，在相同光源发光功率下，能有效提高出光亮度。

8、进一步的，所述匀光器件包括扩散片、匀光棒以及复眼透镜其中一种或组合，结构简单，易于实施，能够满足各种应用需求，利用匀光器件将原本从分光器件出射的呈间隔分布状态的出射光进行匀光混合，从而均匀的进行出光。

9、进一步的，所述光源单元包括呈阵列排布的若干个，各光源单元发出的光入射分光器件后分别被分光成若干路的出射光，能够实现所述分光器件的出射光呈面阵列分布，然后分光器件的出射光在匀光器件的作用下进行匀光处理，从而能得到均匀发光的面光源，满足投影照明的需求，通过控制光源单元的数量以及排布能灵活满足亮度、照明区域尺寸等各种需求。

10、进一步的，所述光源单元在垂直于光路所在截面的方向上排布有若干个，线性排列的光源单元在分光器件的作用得到呈面阵列分布的出射光，进而得到均匀发光的面光源。

11、进一步的，还包括在lcd的入光侧设置的起偏元件，在起偏元件的作用下确保光变为单一偏振方向的线偏振光后再入射lcd，更好的满足液晶屏成像照明的需求。

12、进一步的，所述起偏元件为偏振片，结构简单、紧凑，占用空间小。

13、进一步的，所述偏振片上还设置有增亮膜片，可采用各种类型的增亮膜片，提高出光亮度，提升光效。

14、进一步的，还包括扩散元件，至少在所述分光器件的入光侧、所述分光器件的出光侧其中一个位置设置有所述扩散元件，利用扩散元件对光进行扩散处理，可增加光线角度多样性，能使得光斑能量密度下降分散，能够更好的提高匀光效果，并且有效实现消散斑，提高照明质量，进而能提高投影画面效果。

15、进一步的，所述分光器件包括相互胶合连接的若干棱镜单元，相邻棱镜单元之间的胶合面构成所述分光界面。结构简单、紧凑，占用空间小，易于加工装配，并且结构稳定性好，各分光界面之间的相对位置关系稳定精确，从而确保能可靠而准确的进行分光，能在有限的空间内实现高密度的分光，光线倍增数量多并且光束间隙小、均匀性好，能有效提高匀光效果。

16、进一步的，所述棱镜单元在其胶合面上镀有用于控制反射率的膜层，通过镀膜来控制各分光界面的反射率，便于实现所述分光器件的出射光能量分布均匀，镀膜不会额外增加体积，提高结构紧凑性，所述棱镜单元的其余表面镀有增透膜，减小光损失，提高出光量。

17、进一步的，所述分光器件的入光侧设置有光纤，光源单元发出的光通过光纤耦合进入所述分光器件，光源单元发出的光沿着光纤传导入分光器件中，利用光纤便于进行空间结构设计和散热设计，有利于保证光学系统长效稳定工作。

18、进一步的，所述分光器件包括有两组，光源单元发出的光经第一组分光器件沿第一维度方向分光，第一组分光器件的出射光入射至第二组分光器件进行第二维度方向的分光，所述第二组分光器件的出射光路上设置有所述匀光器件和起偏元件，通过两组分光器件的配合来实现多维度的分光，能够减少光源数量，降低成本，提高结构紧凑性，减小占用体积。

19、进一步的，所述分光器件的各路出射光的能量均相同，保证出射到匀光器件的光具有良好均匀性，提高匀光效果。

20、进一步的，所述分光器件的出射光呈线阵列分布或面阵列分布，即所述分光组件的各路出射光沿着线性排列，或者是所述分光组件的各路出射光在一个面上呈矩阵分布，具有良好均匀性，能够满足不同的需求。

21、与现有技术相比，本实用新型优点在于：

22、本实用新型所述的光学系统采用分光器件对光进行分光处理，将光源单元发出的光分光成若干路出射光，然后出射光再通过匀光器件进行匀光处理，使得原本从分光器件出射的呈间隔分布状态的出射光进行匀光混合，对原本光源单元所发射出的小光斑的光束有效进行扩束，然后在起偏元件的作用下确保光变为单一偏振方向的线偏振光，从而满足液晶屏照明的需求，结构简单、紧凑，占用空间小，有效减小光损失，提升光效，在相同发光功率下提高出光亮度。