一种亮度和颜色均匀的投影光学引擎的制作方法

专利名称：一种亮度和颜色均匀的投影光学引擎的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影显示技术，尤其涉及一种采用大发散角光源、亮度和颜色均勻的 投影光学引擎。
背景技术：
近年来，液晶投影技术已经广泛应用在电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方 面。而随着科技的发展以及人们生活水平的日益提高，液晶投影技术也朝着高画质方向发展。现有的液晶投影一般由照明装置、偏振分光器、反射式硅基液晶面板(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)和投影镜头等组成。其中，照明装置常采用具有发光效率高、 寿命长的LED光源，输出照明光，通过偏振分光器后，照明液晶面板，之后，由液晶面板调制 出携有图像信息的偏振光，再次进入偏振分光器，通过投影镜头投射，从投影镜头输出到外 部屏幕。然而，由于LED光源出射光束的发散角较大，当通过具有偏振分光面的偏振分光器 时，由于目前的偏振分光面具有角度效应，使入射光的透过率或者反射率随着角度和波长 的变化而变化，波动较大，显然会使照明光照射液晶面板时，出现不均勻的现象。对于同一 波长的光，由于入射角度的不同，其透射率或反射率的不同会引起照射到液晶面板上的亮 度的不均勻，影响投影显示质量。另外，不同波长的光的角度效应的规律也互不相同，导致 照射到同一液晶面板时，出现颜色不均勻，加剧整个液晶投影的不均勻性，恶化投影显示质 量。

发明内容
有鉴于此，须提供一种结构简单，亮度和颜色均勻的投影光学引擎，适用于采用大 发散角光源，使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻，投影显示效果好，能满足市场 高品质的需求。一种亮度和颜色均勻的投影光学引擎，包括光源模组，偏振转换器，偏振分光器， 微显示面板以及投影镜头。光源模组照射所述微显示面板。偏振转换器具有第一偏振分光 面。偏振分光器设置在所述偏振转换器的出射光路上，具有第二偏振分光面。微显示面板 对入射光进行调制，并调制出携有图像信息的图像光。投影镜头用于将所述微显示面板上 的图像信息投影成像到屏幕上。其中，若入射光至所述第一偏振分光面的入射角小于45°， 则至所述第二偏振分光面的入射角则大于45° ；若入射光至所述第一偏振分光面的入射角 大于45°，则至所述第二偏振分光面的入射角则小于45°。本发明的投影光学引擎，通过入射光至第一偏振分光面的入射角与至第二偏振分 光面的入射角分别位于45°的两侧的方式，部分补偿了由于入射角的不同而引起的均勻性 的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻，结构简单，投影显示效果好， 能满足市场高品质的需求，尤其适用于采用大发散角光源的液晶投影。


为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图Ia为本发明第一实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图Ib为图Ia中偏振转换器与偏振分光器间光路传输的示意图；图2为本发明第二实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图3为本发明第三实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图4为本发明第四实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图5为本发明第五实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图6为本发明第六实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图7为本发明第七实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图8为本发明第八实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图；图9为本发明第九实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构示意 图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。图Ia所示为本发明第一实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图，其包括光源模组10，偏振转换器20，偏振分光器30，微显示面板40以及投影镜头 (图中未示出)。光源模组10照射微显示面板40，其包括发光元件102，以及用于收集并整形所 接收到的光束的整形镜组103。本发明实施方式中，发光元件102为发光二极管(Light Emitting Diode, LED)芯片，用于发出180°的光。且，LED芯片连接有控制器(图中未示 出)，用于控制芯片的时序发光。芯片工作频率按微显示面板所需光照参数进行设定，以达 到显示最好的颜色视觉效果。又，该LED芯片的数量可以为一个，也可以为以阵列方式排列 的多个。采用多个LED芯片以阵列方式的排列，有利于提高整个照明装置的光通量，进而增 加投影光束的光亮度。此外，整形镜组103包括两个顺序排列的正透镜。本发明实施方式 中，为两个弯月形的正透镜，其材质为玻璃，顺序排列于发光元件102与偏振转换器20之 间。本发明其它实施方式中，也可以采用平凸透镜或双凸透镜组成整形镜组，而正透 镜的数量可以为一个，也可以为两个以上，这里不再赘述。偏振转换器20设置在光源模组10的出射光路上，用于把所接收到的自然光转换为单一偏振态的线偏振光，即，偏振转换器20可以把入射的光全部转换为s光或ρ光，提高 光效。因此，LED芯片所发出的180°的光经过整形镜组103及偏振转换器20后，输出单一 偏振态的线偏振光。本发明实施方式中，偏振转换器20的数量为一个，由胶合于一体的多个平行四边 形棱镜211和两个直角三角形棱镜212组成。其中，顺序排列的各平行四边形棱镜211均 设置在两个直角三角形棱镜212之间，第一偏振分光面221设置于各棱镜间的所有结合面 上。部分棱镜的出射面上分别设有二分之一波片231，该二分之一波片231用来将一种偏振 状态光转换为另一种偏振状态光，例如将P线偏振光转换为S线偏振光，或者是将S线偏振 光转换为P线偏振光。
具体实施方式
中，二分之一波片231设置在全部P线偏振光射出的 棱镜面上。偏振转换器20还包括遮光层241，设置在设置有二分之一波片231的棱镜的入 射面上，用于避免杂光进入。本发明其它实施方式中，偏振转换器还可以由其它棱镜胶合成其它形状。各棱镜 间的结合面上可以设置第一偏振分光面或者反射面，且，第一偏振分光面与反射面交替配置。偏振分光器30设置在偏振转换器20的出射光路上，具有第二偏振分光面301。本 发明实施方式中，第一偏振分光面221的角度效应的规律与第二偏振分光面301的角度效 应的规律相同。本发明实施方式中，偏振分光面221、301由偏振分光膜堆或者线栅阵列等 形成。又，偏振分光器30为棱镜式偏振分光器，由二个三角棱镜胶合成立方体形状，在其中 间接触面上设置有第二偏振分光面301，由该第二偏振分光面301将入射光中的S线偏振 光、P线偏振光分离开。当然，偏振分光器30也可以由其它棱镜胶合成其它形状，只要可以 将入射光中的S线偏振光、P线偏振光分离开来即可。本发明其它实施方式中，该偏振分光器30也可以由平板式偏振分光器(参阅图4) 来代替。本发明实施方式中，第一偏振分光面221的延长线与第二偏振分光面301的延长 线相交。若入射光至该第一偏振分光面221的入射角小于45°，则至该第二偏振分光面301 的入射角则大于45° ；反之，若入射光至该第一偏振分光面221的入射角大于45°，则至该 第二偏振分光面301的入射角则小于45°。参阅图lb，本发明实施方式中，第一偏振分光 面221的延长线与第二偏振分光面301的延长线成正交设置，而至第一偏振分光面221的 入射角与至第二偏振分光面301的入射角互为余角。本发明实施方式的偏振转换原理为若入射光分别以A1、B1的入射角入射到偏振 转换器20的第一偏振分光面221，由于偏振分光面221的作用，自然光分离为第一线偏振光 PpP2和第二线偏振光SpS2。分离出来的第一线偏振光PpP2直接穿过棱镜，入射至二分之 一波片231，转换为另一第二线偏振光si、s2，出射至偏振分光器30 ；而分离出来的第二线 偏振光S1A2则被反射至相邻的另一第一偏振分光面221，由另一第一偏振分光面221将第 二线偏振光S1反射至偏振分光器30。该第二线偏振光S”S2以及另一第二线偏振光sl、s2 均以相同入射角A2、B2进入偏振分光器30的第二偏振分光面301。本发明其它实施方式中，通过变换偏振转换器20中二分之一波片231的位置(参 阅图3)，还可以把入射光全部转换为P线偏振光，出射至偏振分光器30中。通常，在设计偏振分光面时，45°入射角的透射率是最高的。在0°至45°的角度范围内，入射角越小，透射率越低；在45°至90°的角度范围内，入射角越大，透射率越小。 本发明中，由于入射光至第一偏振分光面221的入射角与至第二偏振分光面301的入射角 分别位于45°的两侧，因此，通过抵消，部分补偿了由于入射角不同而导致透射率的不同所 引起的均勻性的变化，最终提高了照射到微显示面板40的照明光的均勻性。另外，以偏振 分光面221、301由偏振分光膜堆形成为例，在不考虑吸收、散射等其他形式的能量损耗，根 据能量守恒定律，反射率=1-透射率，因此，通过两入射角的抵消，同样能部分补偿由于入 射角不同而导致反射率的不同所引起的均勻性的变化，最终提高了照射到微显示面板40 的照明光的均勻性。本发明实施方式中，微显示面板40对入射光进行调制，并调制出携有图像信息的 图像光。即，用于对所接收到的线偏振光进行调制，转换为与该线偏振光垂直的另一线偏振 光，并使该另一线偏振光携有图像信息。本实施方式中，微显示面板40为单片反射式硅基 液晶面板(Liquid Crystal on Silicon, LCOS)。当微显示面板40接收到的线偏振光为S 线偏振光时，经过微显示面板40的调制后，则反射出携有图像信息的另一线偏振光P线偏 振光，经由偏振分光器30折叠光路后，将该P线偏振光透射至投影镜头上。本发明的实施 方式中的投影镜头与微显示面板40相对平行设置，用于将微显示面板40上的图像信息投 影成像到屏幕上。本发明其它实施方式中，通过变换偏振转换器中二分之一波片的位置，还可以把 入射光全部转换为P线偏振光，此时，微显示面板所接收到的线偏振光为P线偏振光，经过 微显示面板的调制后，反射出携有图像信息的另一线偏振光S线偏振光，经由偏振分光器 将该S线偏振光反射至投影镜头上，通过两入射角抵消的方式，同样能部分补偿由于透射 率的不同而引起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻。因此，本发明实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，通过至第一偏振分光 面的入射角与至第二偏振分光面的入射角分别位于45°的两侧的方式，部分补偿了由于入 射角的不同而引起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻， 结构简单，投影显示效果好，能满足市场高品质的需求，尤其适用于采用大发散角光源的液 晶投影。图2所示为本发明第二实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第一实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图2 的光源模组为三色光源模组，其包括红光光源模组10r、蓝光光源模组10b、绿光光源模组 IOg以及合色镜。其中，合色镜为交叉形合色镜50。红光光源模组IOr包括红光发光元件102r，以及用于收集并整形所接收到的红 光光束的第一整形镜组103r。蓝光光源模组IOb包括蓝光发光元件102b，以及用于收集 并整形所接收到的蓝光光束的第二整形镜组103b。绿光光源模组IOg包括绿光发光元件 102g，以及用于收集并整形所接收到的绿光光束的第三整形镜组103g。本发明实施方式中， 红光发光元件102r、蓝光发光元件102b以及绿光发光元件102g均为发光二极管(Light Emitting Diode, LED)芯片，用于发出180°的光。而第一整形镜组103r、第二整形镜组 103b以及第三整形镜组103g均同样包括两个顺序排列的正透镜，顺序排列于发光元件 102r、102b、103g与交叉形合色镜50之间。交叉形合色镜50设置于红光光源模组10r、蓝光光源模组IOb以及绿光光源模组IOg的出射光路的交汇处，用于合并红光光束、蓝光光束以及绿光光束为一束光。本发明实 施方式中，交叉形合色镜50为平板状交叉形合色镜(X-mirror)，其包括配置成叉状的第一 平板501，第二平板502以及第三平板503。且，第一平板501，第二平板502以及第三平板 503表面均镀有薄膜(图中未标示)。本发明实施方式中，第一整形镜组103r、第二整形镜 组103b以及第三整形镜组103g中正透镜的数量可以根据交叉形合色镜50的尺寸来设计。 通常来说，交叉形合色镜50的尺寸越小，其所需的入射光束的发散角也越小，从LED芯片发 出的光束就需要经过更多的正透镜的会聚来逐步减小入射到交叉形合色镜50的发散角， 以提高光能的利用率。本发明其它实施方式中，交叉形合色镜50也可以采用四块平板组合成交叉形状， 当然，交叉形合色镜50也可以使用棱镜状交叉形合色镜(X-cube)来代替，而红光光源模组 10r、蓝光光源模组IOb以及绿光光源模组IOg则环绕于该棱镜状交叉形合色镜，这里不再 赘述。又，光源模组与偏振转换器20之间还设置有复眼透镜组70，用于对所接收到的光 进行均勻化处理，其包括沿光路顺序平行排列的第一微透镜阵列701以及第二微透镜阵列 702。其中，每个微透镜阵列均是多个相同或不同的微透镜的阵列组合。第一微透镜阵列 701用于将光束分成多个子光束，聚焦在第二微透镜阵列702上。第二微透镜阵列702以及 积分透镜60 —起把对应的第一微透镜阵列601的微透镜成像在微显示面板40，不同子光束 在微显示面板40上相互重叠，从而提供均勻的照明。又，该第一微透镜阵列701与第二微 透镜阵列702可以通过透明实体(如平板玻璃)整合于一体，也可以分立。本发明实施方式中，复眼透镜组70还具有光束整形功能，即，将入射的异形光斑 转化为状如微显示面板40有效区(通常为4 3或16 9)的矩形光斑。
具体实施方式
中，微透镜的纵横比尺寸与微显示面板40的纵横比尺寸一致。例如纵向尺寸横向尺寸为 3 4或者9 16。采用具有与微显示面板40相同长宽比的微透镜，有利于获得能量利用 率与均勻性都比较好的照明光斑。又，该微透镜为球面透镜或者非球面透镜。微透镜为矩 形微透镜。本发明其它实施方式中，复眼透镜组70上的微透镜还可以是圆形微透镜。第一微 透镜阵列701中的微透镜的曲率半径与第二微透镜阵列702中的微透镜的曲率半径可以相 同，也可以不同。当然，复眼透镜组70还可以是仅由多个相同或不同的微透镜粘合而成的 一列微透镜阵列构成。如果投影光学引擎对均勻性的要求不高，该复眼透镜组还可以省略。
另外，偏振转换器20与偏振分光器30之间还设置有积分透镜60，用于整形并把复 眼透镜组70的像成像在微显示面板40上。本发明实施方式中，偏振转换器20是设置在复眼透镜组70的焦平面处，使复眼透 镜组70出射的光聚焦在偏振转换器20的有效光接受区域(非遮光层处)，充分利用入射 光，有效提高光效，此时，遮光层也可以省略。本发明其它实施方式中，偏振转换器20还可以设置在光源模组与复眼透镜组70 之间，或者分别设置在在红光光源模组、蓝光光源模组、绿光光源模组与交叉形合色镜之间 (参阅图7)，这里不再赘述。因此，本实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，同样通过入射光至第一偏 振分光面的入射角与至第二偏振分光面的入射角分别位于45°的两侧的方式，部分补偿了由于入射角的不同而引起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色 均勻，整过光学系统的设计结构简单，投影显示效果好，能满足市场高品质的需求；另外，通 过其中的复眼透镜组，均勻照明微显示面板，提高投影显示质量。图3所示为本发明第三实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第二实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图3 的偏振转换器20’中，二分之一波片231’设置在全部S线偏振光射出的棱镜面上。参阅图 3，二分之一波片231’与遮光层分别设置在不同棱镜面上。该偏振转换器20’把入射光全 部转换为P线偏振光，出射至偏振分光器30中。此时，微显示面板40’所接收到的线偏振光为P线偏振光，经过微显示面板40’的 调制后，反射出携有图像信息的另一线偏振光S线偏振光，经由偏振分光器30将该S线偏 振光反射至投影镜头(图中未示出)上。因此，本发明实施方式中，投影镜头与微显示面板 40’相邻设置。此时，投影镜头是将微显示面板40’上携有图像信息的S光进行投影成像。通过两入射角抵消的方式，同样能部分补偿由于入射角的不同而导致透射率的不 同所引起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻。图4所示为本发明第四实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第二实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图4 的偏振分光器30是平板式偏振分光器。该平板式偏振分光器是一块表面具有偏振分光膜 面的平板状透明基体(如玻璃、塑胶等)，或者由经过工艺处理产生偏振分光效应的平板状 晶体制作而成，这种结构的偏振分光器具有光接收角宽，体积小重量轻等优点，有利于光学 引擎的微型化。图5所示为本发明第五实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第二实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图5 的偏振转换器为扩束型偏振转换器21，由胶合于一体的一个平行四边形棱镜和一个直角三 角形棱镜组成。其中，第一偏振分光面设置于平行四边形棱镜和直角三角形棱镜的结合面 上，与该第一偏振分光面相对的面，即外侧面，为反射面。二分之一波片设置在P线偏振光 射出的棱镜面上，即直角三角形棱镜端面上。该偏振转换器21把入射光全部转换为S线偏 振光，出射至偏振分光器30中。在本发明其它实施方式中，该平行四边形棱镜还可以由两个直角等腰三角形棱镜 胶合而成。图6所示为本发明第六实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第五实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图6 的扩束型偏振转换器22由一个平行四边形棱镜和两个直角三角形棱镜胶合组成，第一偏 振分光面设置于平行四边形棱镜和直角三角形棱镜的结合面上。二分之一波片设置在S线 偏振光射出的棱镜面上，即平行四边形棱镜出射端面上。该偏振转换器22把入射光全部转 换为P线偏振光，出射至偏振分光器30中。此时，微显示面板40’所接收到的线偏振光为P线偏振光。而微显示面板40’与投 影镜头相邻设置。该投影镜头是将微显示面板40’上携有图像信息的S光进行投影成像。本发明其它实施方式中，平行四边形棱镜还可以由两个直角等腰三角形棱镜胶合 而成。换句话说，扩束型偏振转换器22由2个棱镜式偏振分光器胶合而成。
图7所示为本发明第七实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第二实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图7 的交叉形合色镜50’为棱镜状交叉形合色镜(X-cube)，而红光光源模组10r’、蓝光光源模 组10b’以及绿光光源模组10g’则环绕于该棱镜状交叉形合色镜。本发明实施方式中，偏振转换器的数量为多个，分别设置在红光光源模组10r’、蓝 光光源模组10b’、绿光光源模组10g’与合色镜50’之间。本发明中，偏振转换器的结构可 以是前述的任意一种方式，具体实施方式
中是如图5所示的扩束型偏振转换器，把入射光 全部转换为S线偏振光。参阅图7，与偏振分光器30间隔合色镜50’平行设置的偏振转换 器23的第一偏振分光面的延长线与第二偏振分光面的延长线相交。而另外2个偏振转换 器23’、23”的第一偏振分光面的延长线也与第二偏振分光面的延长线相交。通过两入射角抵消的方式，同样能部分补偿由于入射角的不同而导致透射率的不 同所引起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻。本发明其它实施方式中，该偏振转换器的数量还可以为1个，设置于合色镜的出 射光路上。参阅图8，通过变换二分之一波片的位置，还可以把入射光全部转换为P线偏振 光。此时，微显示面板40’所接收到的线偏振光为P线偏振光。而微显示面板40’与投影 镜头相邻设置。该投影镜头是将微显示面板40’上携有图像信息的S光进行投影成像。图9所示为本发明第九实施方式的亮度和颜色均勻的投影光学引擎的平面结构 示意图。该投影光学引擎与第二实施方式的投影光学引擎的结构基本相同，区别在于图9 所示的合色镜包括两个二向色镜501”，502”，分别倾斜设置于各光源模组的光出射光路的 交汇处。详细说，第一二向色镜501”倾斜设置于红光光源模组10r、绿光光源模组IOg的光 出射光路的交汇处，用于透射红光光束，反射绿光光束。第二二向色镜502”倾斜设置于蓝 光光源模组IOb与复眼透镜组70之间，且平行于第一二向色镜501”，用于透射蓝光束，反射 红光光束、绿光光束。本发明其它实施方式中，各光源模组的位置也可以互换。另外，第一二向色镜501”与第二二向色镜502”之间，以及第二二向色镜502”与 复眼透镜组70之间分别设置有整形透镜80，用于减小出射光的发散角。因此，本发明实施方式中，各光源模组出射的光束通过两二向色镜，合并成一束 光，射入复眼透镜组，通过两入射角抵消的方式，同样能部分补偿由于入射角的不同所引起 的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻。综上所述，本发明的投影光学引擎，通过入射光至第一偏振分光面的入射角与至 第二偏振分光面的入射角分别位于45°的两侧的方式，部分补偿了由于入射角的不同而引 起的均勻性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均勻，结构简单，投影显 示效果好，能满足市场高品质的需求，尤其适用于采用大发散角光源的液晶投影。以上所述之具体实施方式
为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体 实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式
，例如，红光发光元件、蓝光发光元 件以及绿光发光元件为一个或者以阵列方式排列的多个激光芯片，或者白炽灯，或者弧光 灯等。另外，偏振转换器与偏振分光器之间、临近偏振分光器处还设置有偏振片，以提高投影出来的图像的对比度等。凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均包含本发明的保 护范围内。
权利要求
一种亮度和颜色均匀的投影光学引擎，包括微显示面板，对入射光进行调制，并调制出携有图像信息的图像光；投影镜头，用于将所述微显示面板上的图像信息投影成像到屏幕上；光源模组，照射所述微显示面板；偏振转换器，具有第一偏振分光面；偏振分光器，设置在所述偏振转换器的出射光路上，具有第二偏振分光面；其特征在于，若入射光至所述第一偏振分光面的入射角小于45°，则至所述第二偏振分光面的入射角则大于45°；若入射光至所述第一偏振分光面的入射角大于45°，则至所述第二偏振分光面的入射角则小于45°。
2.根据权利要求1所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述入射光 至所述第一偏振分光面的入射角与至所述第二偏振分光面的入射角互为余角。
3.根据权利要求1所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述第一偏 振分光面的角度效应的规律与所述第二偏振分光面的角度效应的规律相同。
4.根据权利要求1所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述亮度和 颜色均勻的投影光学引擎还包括复眼透镜组，设置于所述偏振分光器的入射光路上，用于对所接收到的光进行均勻化 及整形处理；以及积分透镜，设置于所述复眼透镜组与偏振分光器之间。
5.根据权利要求4所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述复眼透 镜组是多个相同或不同的微透镜的阵列组合，所述微透镜的纵横比尺寸与所述微显示面板 的纵横比尺寸一致。
6.根据权利要求5所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述微透镜 为球面透镜或者非球面透镜。
7.根据权利要求1所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述光源模 组为三色光源模组，其包括红光光源模组，其出射红光光束，包括红光发光元件以及用于收集并整形所接收到的 红光光束的第一整形镜组；蓝光光源模组，其出射蓝光光束，包括蓝光发光元件以及用于收集并整形所接收到的 蓝光光束的第二整形镜组；绿光光源模组，其出射绿光光束，包括绿光发光元件以及用于收集并整形所接收到的 绿光光束的第三整形镜组；以及合色镜，用于合并所述红光光束、蓝光光束以及绿光光束为一束光。
8.根据权利要求7所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述合色镜 为交叉形合色镜，设置于所述红光光源模组、蓝光光源模组以及绿光光源模组的出射光路 的交汇处。
9.根据权利要求8所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述交叉形 合色镜为平板状交叉形合色镜或者棱镜状交叉形合色镜。
10.根据权利要求7所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述合色镜 包括两个二向色镜，分别倾斜设置于各光源模组的光出射光路的交汇处。
11.根据权利要求7所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述红光发光元件、蓝光发光元件以及绿光发光元件为一个或者以阵列方式排列的多个发光二极管芯 片，或者激光芯片，或者白炽灯，或者弧光灯。
12.根据权利要求4所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述偏振转换器设置在所述复眼透镜组的出射光路上。
13.根据权利要求12所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述偏振转换器设置在所述复眼透镜组的焦平面处。
14.根据权利要求12所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述第一 偏振分光面的延长线与第二偏振分光面的延长线成正交设置。
15.根据权利要求4所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述偏振转 换器的数量为1个，设置于所述复眼透镜组的入射光路上。
16.根据权利要求7所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述偏振转 换器的数量为多个，分别设置于所述红光光源模组、蓝光光源模组、绿光光源模组的出射光 路上。
17.根据权利要求1至16任意一项所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在 于，所述偏振转换器包括至少两个棱镜，胶合于一体，各棱镜间的结合面上均设置所述第一偏振分光面，或者交 替设置第一偏振分光面和反射面；以及二分之一波片，设置在全部P线偏振光或者全部S线偏振光射出的棱镜面上。
18.根据权利要求17所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在于，所述偏振 转换器还包括遮光层，设置在部分棱镜的入射面上。
19.根据权利要求1至16任意一项所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在 于，所述偏振分光器为平板式偏振分光器或者棱镜式偏振分光器。
20.根据权利要求1至16任意一项所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在 于，临近所述偏振分光器处还设置有偏振片。
21.根据权利要求1至16任意一项所述的亮度和颜色均勻的投影光学引擎，其特征在 于，所述微显示面板为LC0S。
全文摘要
一种亮度和颜色均匀的投影光学引擎，包括光源模组，偏振转换器，偏振分光器，微显示面板及投影镜头。偏振转换器具有第一偏振分光面。偏振分光器设置在偏振转换器的出射光路上，具有第二偏振分光面。若入射光至第一偏振分光面的入射角小于45°，则至第二偏振分光面的入射角则大于45°；若入射光至第一偏振分光面的入射角大于45°，则至第二偏振分光面的入射角则小于45°。本发明的光学引擎，通过两入射角相抵消，部分补偿了由于入射角的不同而引起的均匀性的变化，进而使照射到微显示面板的照明光亮度和颜色均匀，结构简单，投影显示效果好，尤其适用于采用大发散角光源的液晶投影。
文档编号G03B21/20GK101995743SQ20091010948
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者曲鲁杰, 林晶, 王仁贵 申请人:红蝶科技(深圳)有限公司