[實用新型]基于偏振光復用的微型光學引擎系統

有效

• 申請號: 201420127344.4
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN203799125U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 張文字;張麗;周建軍
• 申請（專利權）人: 浙江晶景光電有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G03B21/14
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型屬于投影顯示技術領域，具體為一種基于偏振光復用的微型光學引擎系統。

背景技術

投影技術發源于19世紀早期，是在19世紀末20世紀初電影的實用新型和流行的基礎上推廣開來的。目前，微顯示芯片的投影顯示技術的出現，使得小型化和高分辨率的投影顯示成為可能。基于微顯示芯片的投影顯示技術是將對角線尺寸為0.20-0.60英寸的微顯示芯片所產生的圖像放大后投影在屏幕上。它結合了光學和成熟的半導體技術，是一種性價比高的實現大尺寸高分辨率顯示的途徑。

對于當前的微型投影光引擎而言，要保持較低成本，液晶類型（LCoS及LCD）的微型投影光引擎是很好的選擇，但在這類型光引擎中有一半左右的偏振光無法被利用，光引擎的亮度是制約其應用范圍的最大障礙。因此，如何解決液晶類型微型投影光引擎的光效率問題就顯得至關重要。

目前，提高微型投影光引擎效率的方法是應用復眼PCS（偏振轉換系統）、偏振干涉濾光片及高分子偏振光轉換膜等。具體專利：專利1：CN?101782688?A；專利2：CN?102141723?A；專利3：CN?103293843?A；專利4：CN?102998884?A；專利5：CN?202583680?U；專利6：CN?102314066?A。但應用偏振干涉濾光片及高分子偏振光轉換膜等方法的微型光引擎往往存在光效率不夠高問題，而在照明系統中應用復眼偏振轉換系統方法的微型光引擎，系統結構復雜的同時增大了加工制作難度。尤其是復眼和偏振轉換系統，它們的單元尺寸會隨著微顯示芯片尺寸的減小而減少至1mm以下，這就大幅度增加了光學元件的加工及制作難度和成本，極不利于微型光學引擎的小型化設計、批量及規模化生產。

針對現有技術存在的上述缺陷，本實用新型的目的是提出一種高亮度、高均勻度、高對比度，高清晰度，照明光路結構簡單，制造成本較低，可適合規模化生產的基于偏振光復用的微型光學引擎系統。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種基于偏振光復用的微型光學引擎系統的技術方案。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于：沿光線傳播方向依次設置照明光源、錐形光棒、準直透鏡組、偏振光轉換器、中繼透鏡組、PBS棱鏡、微顯示芯片、以及投影物鏡，照明光源發出的光束經過錐形光棒的勻光和預準直后被準直透鏡組再準直，勻光準直后的光束經偏振光轉換器后從非偏振光轉換成一種偏振態的偏振光，經后續的中繼透鏡組和PBS棱鏡被收集傳遞至微顯示芯片表面并形成均勻的準直照明，微顯示芯片上的圖像再經過投影物鏡放大成像在屏幕上。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于所述的錐形光棒為錐形，其截面為矩形或五邊形，且錐形光棒出射端端面面積大于等于入射端端面面積，錐形光棒為實心或空心，實心錐形光棒材料為玻璃或塑料，空心錐形光棒內表面鍍膜來實現光棒內的全反射，膜層采用電子束蒸發的方法進行鍍制并利用光控與石英晶體震蕩相結合的方法進行膜層厚度控制或采用電鍍方法鍍制；所述的照明光源與錐形光棒的入射端端面緊貼或分開，或照明光源埋入錐形光棒入射端端面內一定深度。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于所述的錐形光棒出射端端面與準直透鏡組的第一片透鏡分開一定的距離，準直透鏡組的第一片透鏡靠近錐形光棒的光學面是平面；或者錐形光棒的出射端端面與準直透鏡組的第一片透鏡膠合在一起，準直透鏡組的第一片透鏡的膠合光學面為平面；或者錐形光棒與準直透鏡組的第一片透鏡都采用光學塑料材質，二者合為一個零件注塑制成。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于所述的照明光源發出的光束直接進入錐形光棒，能夠在4mm內在錐形光棒的出射端端面形成均勻的發光面，該發光面依次經準直透鏡組和中繼透鏡組放大成像在微顯示芯片上，放大倍率為中繼透鏡組與準直透鏡組的焦距之比平方。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于偏振光轉換器由一個次PBS棱鏡、一片反射鏡和一片半波片構成；所述的中繼透鏡組的光軸與偏振光轉換器的中心軸重合。

所述的基于偏振光復用的微型光學引擎系統，其特征在于所述的半波片設置在次PBS棱鏡右側，非偏振的準直光束入射到偏振光轉換器的次PBS棱鏡上，被分成兩束偏振光，即P偏振態光和S偏振態光，其中S偏振態光被反射鏡反射后出射，仍然是S偏振態光，P偏振態光直接穿過半波片被轉換成S偏振態光，即非偏振的入射光束經過偏振光轉換器后的偏振態被轉換成同一S偏振態。