一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎的制作方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎，尤其涉及一种具有体积小、空间占有率低、提高光能利用率、提升系统的光输出等优势的一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎。
【背景技术】
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[0002]近年来，随着微电子、光学、加工工艺等诸多技术的迅猛发展，以及现代商务移动办公模式的普及和手持数码产品的增多，微型化又成为投影显示技术发展的新方向。微型投影机具有轻巧和使用方便等显著优点，可与各类消费电子产品相结合，这使得微型投影的应用变得无限广阔。
[0003]传统的微型投影光引擎基本采用X-Cube棱镜(US6018418)和双二向分色镜的方法来实现三基色LED三个光路合成一个照明光路。X-Cube结构紧凑，光收集率较高，但其合色效率较低，且成本高昂。而双二向色镜(Dichroic Mirror，DM)结构简单，排布方式灵活，且成本低廉，因此在微投中双二向色镜应用比较广泛。但是双二向色镜会带来体积偏大的问题，而且大角度光线入射造成的截至波长漂移会带来较大的滤波损失。
[0004]本发明提出了一种新型的照明系统和投影光引擎，可以在减小体积的同时，显著改善截至波长漂移造成的滤波损失。
【附图说明】
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[0005]图1【具体实施方式】⑴光路图
[0006]图2【具体实施方式】⑵光路图
[0007]图3【具体实施方式】(3)光路图
[0008]图4本发明的实施例中二向分色镜在不同入射角度下的光谱示意图【具体实施方式】:
[0009]以下通过三个【具体实施方式】来阐述一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)的设计优势。
[0010]图1是【具体实施方式】⑴光路图。如图1所示，所述一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)包括照明系统(200)、匀光系统(300)、显示芯片(400)和投影镜头(500)ο
[0011]所述照明系统(200)包括第一发光芯片(211)、第二发光芯片(212)、第三发光芯片(213)、第一准直器(221)、第二准直器(222)、第三准直器(223)、第一二向分色镜(231)、第二二向分色镜(232)和中继透镜(240)。
[0012]所述匀光系统(300)包括积分器(310)、反射镜(320)、聚光透镜(330)和全反射棱镜(340) ο
[0013]在【具体实施方式】(I)中第一发光芯片(211)发出的第一光束(251)被第一准直器(221)准直后，依次透过第一二向分色镜(231)、中继透镜(240)、第二二向分色镜(232);第二发光芯片(212)发出的第二光束(252)被第二准直器(222)准直，然后以小于45度的入射角入射到第一二向分色镜(231)，并被第一二向分色镜(231)反射，与第一光束(251)合成第三光束(253)的补色光束后依次通过中继透镜(240)、第二二向分色镜(232);第三发光芯片(213)发出的第三光束(253)被第三准直器(223)准直，然后以小于45度入射角入射到第二二向分色镜(232)，并被第二二向分色镜(232)反射，与第一光束(251)、第二光束(252)合成白光照明光束。合成的照明光束沿光轴入射到积分器(310)上。被积分器(310)均匀化后的光束再被反射镜(320)折叠光路，并经过聚光透镜(330)汇聚后透过全反射棱镜(340)的一个直角边到达显示芯片(400)。照明光束在显示芯片(400)上被加载了图像信息后再度返回全反射棱镜(340)并被全反射到另一个直角边，然后经由投影镜头(500)投影成像。
[0014]另外值得注意的是，对于本发明的投影光引擎(100)可以做各种修改以满足各种需求。例如，第一发光芯片(211)、第二发光芯片(212)、第三发光芯片(213)可以是发光二极光，也可以是激光二极管(Laser D1de, LD);可以改变三基色发光芯片的相对位置，采用不同性能的二向分色镜来实现各色光路整合；第一准直器(221)、第二准直器
(222)、第三准直器(223)可以是透镜或透镜组或复合抛物面聚光器(CompoundParabolicConcetrator, CPC)等可以用来收集光能，准直光线的光学器件；积分器(310)可以采用透镜阵列也可以采用方棒来均匀化光束；显示芯片(400)可以采用数字微镜(DigitalMicromirror Device, DMD)也可以使用娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS) ο
[0015]图2是【具体实施方式】(2)光路图，由图2可知本发明的第一光束(251)与第二光束(252)经过第一二向分色镜(231)合成第三光束(253)的补色光束后在第二分色镜232上反射后，与第三光束(253)合成白色照明光束。
[0016]图3是【具体实施方式】(3)光路图，由图3可知本发明的照明光束通过积分器(310)后直接入射到聚光透镜(330)上，省略了反射镜(320)。
[0017]图4是本发明的实施例中二向分色镜在不同入射角度下的光谱示意图，由图4可知，对于常规的分色膜系来说，入射光的角度越大，其50%截止波长越往短波方向移动，且角度变化5度通常会带来5nm以上的漂移，特别是超过45度后，每增加5度入射角甚至会带来1nm以上的短波漂移，形成滤波损失。降低光束入射到分色镜上的角度小于45度可以使得分色膜的滤波损失大大减少，提高了光能利用率，提升系统的光输出。
[0018]综上所述，本发明的实施例的照明系统中，由于第一分色镜和第二分色镜由于与光轴成小于45度角，因此可以降低空间占有率，减小体积。另外三基色光束入射到分色镜上的角度也小于45度，因此使得分色膜的滤波损失大大减少，提高了光能利用率，提升系统的光输出。
[0019]以上所述仅为本发明的较佳实施方式，但，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)，包括照明系统(200)、匀光系统(300)、显示芯片(400)和投影镜头(500) ο2.如权利要求1所述的新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)，其特征在于:所述照明系统(200)包括:第一发光芯片(211)、第二发光芯片(212)、第三发光芯片(213)、第一准直器(221)、第二准直器(222)、第三准直器(223)、第一二向分色镜(231)、第二二向分色镜(232)和中继透镜(240)。3.如权利要求1所述的新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)，其特征在于:所述匀光系统(300)包括:积分器(310)、反射镜(320)、聚光透镜(330)和全反射棱镜(340)ο4.如权利要求2所述的照明系统(200)，其特征在于:第一发光芯片(211)发出的第一光束(251)被第一准直器(221)准直后，依次透过第一二向分色镜(231)、中继透镜(240)、第二二向分色镜(232);第二发光芯片(212)发出的第二光束(252)被第二准直器(222)准直，然后以小于45度的入射角入射到第一二向分色镜(231)，并被第一二向分色镜(231)反射，与第一光束(251)合成第三光束(253)的补色光束后依次通过中继透镜(240)、第二二向分色镜(232);第三发光芯片(213)发出的第三光束(253)被第三准直器(223)准直，然后以小于45度入射角入射到第二二向分色镜(232)，并被第二二向分色镜(232)反射，与第一光束(251)、第二光束(252)合成白光照明光束。5.如权利要求3所述的匀光系统(300)，其特征在于:第一光束(251)、第二光束(252)和第三光束(253)合成的照明光束沿光轴入射到积分器(310)上。被积分器(310)均匀化后的光束再被反射镜(320)折叠光路，并经过聚光透镜(330)汇聚后透过全反射棱镜(340)的一个直角边到达显示芯片(400)。照明光束在显示芯片(400)上被加载了图像信息后再度返回全反射棱镜(340)并被全反射到另一个直角边，然后经由投影镜头(500)投影成像。
【专利摘要】本发明涉及一种新型照明系统及运用该系统的投影光引擎(100)，包括照明系统(200)、匀光系统(300)、显示芯片(400)和投影镜头(500)。其中所述照明系统(200)包括：第一发光芯片(211)、第二发光芯片(212)、第三发光芯片(213)、第一准直器(221)、第二准直器(222)、第三准直器(223)、第一二向分色镜(231)、第二二向分色镜(232)和中继透镜(240)；所述匀光系统(300)包括：积分器(310)、反射镜(320)、聚光透镜(330)和全反射棱镜(340)。本发明的优势在于：体积小，空间占有率低，大大减少分色膜的滤波损失，提高了光能利用率，提升系统的光输出。
【IPC分类】G03B21/20
【公开号】CN105137704
【申请号】CN201510571463
【发明人】张敬飞, 罗香石, 陆巍, 贺银波
【申请人】深圳市点睛创视技术有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月10日