[發(fā)明專利]一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)和投影方法

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• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112180666A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭瀚文
• 申請（專利權(quán)）人: 南華智能精密機(jī)器（深圳）有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 雷艷輝

1.一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括按光線行進(jìn)方向依次設(shè)置的LED光源(1)、導(dǎo)光棒(2)、重疊透鏡模組(3)、聚焦透鏡(4)、LCD光閥(5)、場鏡(6)和投影鏡頭(7)；

所述LED光源(1)包括導(dǎo)熱基板(103)，所述導(dǎo)熱基板(103)上設(shè)有發(fā)光區(qū)域，所述發(fā)光區(qū)域內(nèi)安裝有多片發(fā)光晶片(102)；相鄰的發(fā)光晶片(102)之間設(shè)有間隙，所述發(fā)光區(qū)域內(nèi)對應(yīng)所述發(fā)光晶片(102)以外的區(qū)域設(shè)有用于對光線進(jìn)行反射的反射膜(101)；

所述LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)還包括按光線行進(jìn)方向依次設(shè)于所述重疊透鏡模組(3)和聚焦透鏡(4)之間的四分之一波片(8)和增亮型偏光片(9)；或者所述LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)還包括按光線行進(jìn)方向依次設(shè)于所述聚焦透鏡(4)和LCD光閥(5)之間的四分之一波片(8)和增亮型偏光片(9)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述四分之一波片(8)和增亮型偏光片(9)的基材采用有機(jī)材料制作而成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，相鄰所述發(fā)光晶片(102)之間的間隙的寬度為L，所述發(fā)光晶片(102)的厚度為H，且L≥1.666H。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述增亮型偏光片(9)采用線性起偏器，所述增亮型偏光片(9)的透過軸和所述LCD光閥(5)所需的入射偏振光的偏振面一致，所述增亮型偏光片(9)透射所述LCD光閥(5)所需的線偏振光；所述增亮型偏光片(9)的反射軸和透過軸正交，且所述增亮型偏光片(9)反射與其透過軸偏振面正交的線偏振光。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述四分之一波片(8)的快軸和所述增亮型偏光片(9)的透過軸成+45°、-45°、+135°和-135°中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述四分之一波片(8)采用兩片八分之一波片組合而成，兩片八分之一波片組合一起的等效快軸和所述增亮型偏光片(9)的透過軸成+45°、-45°、+135°和-135°中的任意一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述增亮型偏光片(9)安裝于所述重疊透鏡模組(3)和聚焦透鏡(4)之間的光闌上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述重疊透鏡模組(3)包括按光線行進(jìn)方向依次設(shè)置的入射透鏡(31)、中間透鏡(32)和轉(zhuǎn)向透鏡(33)。

9.一種如權(quán)利要求1-8任一項所述的LCD投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的投影方法，其特征在于，包括如下步驟：

所述LED光源(1)發(fā)出的光線依次經(jīng)所述導(dǎo)光棒(2)和重疊透鏡模組(3)后，穿過所述四分之一波片(8)而照射在所述增亮型偏光片(9)上，所述增亮型偏光片(9)對光線進(jìn)行偏振光分離，對LCD光閥(5)有用的一路偏振光被透射，對LCD光閥(5)無用的一路偏振光被反射，兩路偏振光為線偏振光且振幅相等、振動面正交；對LCD光閥(5)有用的一路偏振光穿過所述增亮型偏光片(9)后，經(jīng)所述聚焦透鏡(4)對LCD光閥(5)進(jìn)行均勻照明，并經(jīng)所述場鏡(6)和投影鏡頭(7)投射出去；對LCD光閥(5)無用的一路偏振光則被所述增亮型偏光片(9)反射回去，被反射的光線穿過所述四分之一波片(8)，并經(jīng)所述重疊透鏡模組(3)和導(dǎo)光棒(2)后，照射在所述LED光源(1)的發(fā)光區(qū)域上，一部分光線被所述發(fā)光區(qū)域內(nèi)的反射膜(101)反射回去，反射回去的光線再依次經(jīng)所述導(dǎo)光棒(2)和重疊透鏡模組(3)后穿過四分之一波片(8)到達(dá)所述增亮型偏光片(9)，被反射的光線兩次穿過所述四分之一波片(8)后偏振面旋轉(zhuǎn)90°變得和所述增亮型偏光片(9)的透過軸一致，從而對LCD光閥(5)無用的一路偏振光的一部分光線變得可用，完成偏振光變換的過程；

或者所述LED光源(1)發(fā)出的光線依次經(jīng)所述導(dǎo)光棒(2)、重疊透鏡模組(3)和聚焦透鏡(4)后，穿過所述四分之一波片(8)到達(dá)所述增亮型偏光片(9)，所述增亮型偏光片(9)對光線進(jìn)行偏振光分離，對LCD光閥(5)有用的一路偏振光被透射，對LCD光閥(5)無用的一路偏振光被反射，兩路偏振光為線偏振光且振幅相等、振動面正交；對LCD光閥(5)有用的一路偏振光穿過所述增亮型偏光片(9)后對LCD光閥(5)進(jìn)行均勻照明，并經(jīng)所述場鏡(6)和投影鏡頭(7)投射出去；對LCD光閥(5)無用的一路偏振光則被所述增亮型偏光片(9)反射回去，被反射的光線穿過所述四分之一波片(8)，并依次經(jīng)所述聚焦透鏡(4)、重疊透鏡模組(3)和導(dǎo)光棒(2)后，照射在所述LED光源(1)的發(fā)光區(qū)域上，一部分光線被所述發(fā)光區(qū)域內(nèi)的反射膜(101)反射回去，反射回去的光線再依次經(jīng)所述導(dǎo)光棒(2)、重疊透鏡模組(3)和聚焦透鏡(4)后穿過四分之一波片(8)到達(dá)所述增亮型偏光片(9)，被反射的光線兩次穿過所述四分之一波片(8)后偏振面旋轉(zhuǎn)90°變得和所述增亮型偏光片(9)的透過軸一致，從而對LCD光閥(5)無用的一路偏振光的一部分光線變得可用，完成偏振光變換的過程。