[實用新型]基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020271446.5
• 申請日: 2010-07-26
• 公開（公告）號: CN201796189U
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文字;劉欽曉;余飛鴻;周建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州晶景光電有限公司
• 主分類號: G02B27/18
• 分類號: G02B27/18;G02B27/09;G03B21/00;F21V5/02;F21V5/04;F21V17/00;H04N9/31
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所 33213
• 代理人: 吳秉中

1.基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，包括照明光源(1)、全內(nèi)反射透鏡(2)、PBS偏振棱鏡(3)、微顯示芯片(4)和投影成像物鏡(5)，其特征在于所述的全內(nèi)反射透鏡(2)、PBS偏振棱鏡(3)、微顯示芯片(4)和投影成像物鏡(5)依次設(shè)置在沿照明光源(1)光線傳播的方向，照明光源(1)發(fā)出的光束直接進(jìn)入全內(nèi)反射透鏡(2)，小角度中心光束直接由全內(nèi)反射透鏡(2)的中心部分折射出射，大角度的邊緣光束在全內(nèi)反射透鏡(2)內(nèi)經(jīng)過折反射混光后在其出射端面形成均勻分布的照明，兩路出射光線經(jīng)過PBS偏振棱鏡(3)后直接照明在微顯示芯片(4)上，并在微顯示芯片(4)上形成均勻的小角度的高效的圓形照明分布，微顯示芯片(4)上的圖像經(jīng)過PBS偏振棱鏡(3)解調(diào)以后再經(jīng)過投影物鏡(5)后投影成像在屏幕上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的照明光源(1)為LED、UHP燈、鹵素?zé)艋蛘呒す夤庠础?/p>

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的全內(nèi)反射透鏡(2)的剖面為扇形結(jié)構(gòu)，其中心透射面一(21)、中心透射面二(25)分別為球面、非球面或其他自由曲面構(gòu)成的光學(xué)表面，其外圍輪廓面一(22)、外圍輪廓面二(23)、外圍輪廓面三(24)分別是經(jīng)過優(yōu)化計算得到的自由曲面，其中外圍輪廓面一(22)用于將中心透射面一(21)以外的光束全部導(dǎo)入全內(nèi)反射透鏡(2)內(nèi)，外圍輪廓面二(23)為全內(nèi)反射面，用于將導(dǎo)入的光線全內(nèi)反射并通過外圍輪廓面三(24)導(dǎo)出，外圍輪廓面三(24)出射的光線發(fā)散角度和中心透射區(qū)出射的光線角度一致，外圍輪廓面三(24)出射的光線和中心透射區(qū)的光束形成的光斑互相交疊形成微顯示芯片(4)上的均勻照明光場。?

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的中心透射面一(21)、中心透射面二(25)調(diào)整一定角度內(nèi)的光線，外圍輪廓面一(22)、外圍輪廓面二(23)、外圍輪廓面三(24)調(diào)整較大角度的光線，將照明光源(1)發(fā)出的正負(fù)90度范圍以內(nèi)的光線調(diào)整為全內(nèi)反射透鏡(2)出射端正負(fù)15度范圍之內(nèi)的出射光線，使得微顯示芯片(4)上的入射光束與投影成像物鏡(5)相匹配。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的全內(nèi)反射透鏡(2)的材料為玻璃或者塑料，除了與空氣接觸面直接產(chǎn)生全反射之外，其外圍輪廓面二(23)可以通過電鍍或鍍膜來實現(xiàn)全內(nèi)反射透鏡(2)內(nèi)的全反射。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的微顯示芯片(4)為透射式或者反射式，微顯示芯片(4)采用LCoS、LCD、TFT或DLP，當(dāng)采用不需偏振光的DLP微顯示芯片(4)時，可以將PBS偏振棱鏡(3)去掉更換成TIR棱鏡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的微顯示芯片(4)為彩色型，即微顯示芯片(4)上的顯示單元中包含了紅、綠、藍(lán)多種像素，當(dāng)彩色型微顯示芯片(4)被白光光束照明時，通過電路控制微顯示芯片(4)各個顯示單元的顏色，微顯示芯片(4)上的彩色圖像經(jīng)過投影成像物鏡(5)在屏幕上投影出彩色圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的微顯示芯片(4)為非彩色型，白光經(jīng)色輪后照射在微顯示芯片(4)上，通過色輪以及微顯示芯片(4)的時序切換，不同時刻微顯示芯片(4)顯示的不同顏色圖像經(jīng)過投影成像物鏡(5)在屏幕上投影形成不同的顏色圖像。?

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的白光經(jīng)分光系統(tǒng)分為紅、綠、藍(lán)三色光分別照射三片非彩色型微顯示芯片(4)，再經(jīng)合色系統(tǒng)合成彩色圖像投影到屏幕上。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全內(nèi)反射透鏡均勻照明的光學(xué)投影系統(tǒng)，其特征在于所述的全內(nèi)反射透鏡(2)和PBS偏振棱鏡(3)之間插入偏振元件或者濾光片來改善液晶類微型投影儀的對比度和顏色顯示范圍，所述的偏振元件或者濾光片由偏振片或1/4波片和反射偏振片組合而成。?