[發明專利]一種LCD投影機光學系統和投影方法

在審

• 申請號: 202011220121.9
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112180666A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 郭瀚文
• 申請（專利權）人: 南華智能精密機器（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

本發明公開了一種LCD投影機光學系統，包括按光線行進方向依次設置的LED光源、導光棒、重疊透鏡模組、聚焦透鏡、LCD光閥、場鏡和投影鏡頭；所述LCD投影機光學系統還包括按光線行進方向依次設于重疊透鏡模組和聚焦透鏡之間的四分之一波片和增亮型偏光片。本發明增亮型偏光片對光線進行偏振光分離，對LCD光閥有用的一路偏振光被透射，無用的一路偏振光被反射；被反射的光線進入導光棒并照射在LED光源上，一部分光線經反射膜反射回來，期間兩次穿過四分之一波片后，偏振面旋轉90°而被LCD光閥所利用，且光展未溢出，故顯著提高了照明效率，節約電源功耗。

技術領域

本發明涉及投影機領域，尤其涉及一種LCD投影機光學系統和投影方法。

背景技術

長期以來，由于透射式的單LCD投影機是建立在線偏振光對其液晶分子進行照射，通過檢偏產生明暗圖像，而來自光源的照明光線幾乎都可認為是自然光，所以在自然光到線偏振光極化的過程中，有約≥50％的光線被LCD光閥的起偏器過濾掉，考慮LCD光閥對起偏器消光比的要求，起偏器總的起偏效率往往≤38％-45％。僅此一項照明損失，就讓單LCD投影機始終會有55％-62％的能量在做無用功，這從根本上影響了單LCD投影機光學系統的效率，同時從根本上增加了投影機光學系統的散熱負擔，從而根本上局限了單LCD投影機的性能和應用。

而一直以來單LCD投影機都習慣于采用簡單的科勒照明方式，這不僅照明效率低，而且圖像的均勻度也非常低，從而在光閥的中央區域堆積了更多的熱量而導致光閥的局部溫升很高，再加上LCD光閥散熱技術的固有局限，更加影響產品的輸出亮度，用戶滿意度低。因此研發更加高效率的LCD投影機照明方案，如價廉物關、制作簡單的偏振光變換實現更高的照明效率、臨界照明技術獲得更好的均勻照明和進一步提高照明效率，就是本發明要解決的問題。

發明內容

本發明的目的就在于克服現有技術的不足，提供了一種LCD投影機光學系統，有效提升了單LCD投影機的照明效率和照明均勻度，且制作簡單、價廉物關。

為了實現上述目的，本發明提供了一種LCD投影機光學系統，包括按光線行進方向依次設置的LED光源、導光棒、重疊透鏡模組、聚焦透鏡、LCD光閥、場鏡和投影鏡頭。

所述LED光源包括導熱基板，所述導熱基板上設有發光區域，所述發光區域內安裝有多片發光晶片；相鄰的發光晶片之間設有間隙，所述發光區域內對應所述發光晶片以外的區域設有用于對光線進行反射的反射膜。

所述LCD投影機光學系統還包括按光線行進方向依次設于所述重疊透鏡模組和聚焦透鏡之間的四分之一波片和增亮型偏光片；或者所述LCD投影機光學系統還包括按光線行進方向依次設于所述聚焦透鏡和LCD光閥之間的四分之一波片和增亮型偏光片。

進一步地，所述四分之一波片和增亮型偏光片的基材采用有機材料制作而成。

進一步地，相鄰所述發光晶片之間的間隙的寬度為L，所述發光晶片的厚度為H，且L≥1.666H。

進一步地，所述增亮型偏光片采用線性起偏器，所述增亮型偏光片的透過軸和所述LCD光閥所需的入射偏振光的偏振面一致，所述增亮型偏光片透射所述LCD光閥所需的線偏振光；所述增亮型偏光片的反射軸和透過軸正交，且所述增亮型偏光片反射與其透過軸偏振面正交的線偏振光。

進一步地，所述四分之一波片的快軸和所述增亮型偏光片的透過軸成+45°、-45°、+135°和-135°中的任意一種。

可選地，所述四分之一波片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的透過軸成+45°、-45°、+135°和-135°中的任意一種。

可選地，所述增亮型偏光片安裝于所述重疊透鏡模組和聚焦透鏡之間的光闌上。

進一步地，所述重疊透鏡模組包括按光線行進方向依次設置的入射透鏡、中間透鏡和轉向透鏡。