CN110858050A - 照明准直系统及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种照明准直系统及其设计方法。该照明准直系统可包括三个准直部，用于分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光，其中，三个准直部中的至少一个可具有不同的配置，以及三色光分别经过对应的一个准直部，在出光口位置处可达到相同的准直。根据本申请的照明准直系统，可实现体积小、光效高、成本低、通用性好等有益效果中的至少一个。

Description

照明准直系统及其设计方法

技术领域

本申请涉及一种照明准直系统及其设计方法，更具体地，本申请涉及一种低成本高光效的照明准直系统及其设计方法。

背景技术

随着科技的不断进步，投影设备都趋向于小型化、易携带的方向发展。

现有常规投影机，通常采用三路色光进行合光后以供照明使用，由于三色光源距合光位置的距离不同，导致三色光之间存在光程差，这会使三色光的准直效果产生较大差异，出现三色光匀光效果不一致的现象。为消除这种现象的常规做法是在部分或全部色光准直透镜后使用中继补偿透镜来进行光束整形，但这会导致照明准直系统体积的增加和制造成本的上升，不利于设备小型化和大批量生产。且为了部件之间的通用性，常规三色光准直系统采用三套独立但相同的光学设计，这种方法不但无法降低成本反而会造成照明光效低、杂光严重、投影对比度低等诸多弊端。

发明内容

本申请提供了可至少克服或部分克服现有技术中的上述至少一个缺陷的照明准直系统。

本申请的一个方面提供了这样一种照明准直系统，该照明准直系统可包括三个准直部，用于分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光，其中，三个准直部中的至少一个可具有不同的配置，以及三色光分别经过对应的一个准直部，在出光口位置处可达到相同的准直。

在一个实施方式中，该照明准直系统还可包括至少两个分光镜，以使三色光从同一个出光口出射。

在一个实施方式中，三个准直部均可分别包括至少两个透镜，至少两个透镜中的一个为近光源透镜，一个为远光源透镜，并且该至少两个透镜相互配合，以对三色光中的对应一种进行准直。

在一个实施方式中，三个准直部中的一个的近光源透镜的光学面型可不同于其余至少一个准直部的近光源透镜的光学面型。

在一个实施方式中，三个准直部中的一个的远光源透镜的光学面型可不同于其余至少一个准直部的远光源透镜的光学面型。

在一个实施方式中，近光源透镜和远光源透镜均可为自由曲面透镜。

在一个实施方式中，近光源透镜的折射率可介于1.5至1.95之间。

在一个实施方式中，远光源透镜的折射率可介于1.4至1.85之间。

在一个实施方式中，该照明准直系统中的所有透镜可由玻璃、塑料或其他透光材料中的一种或多种形成。

在一个实施方式中，三个准直部中对应的三个近光源透镜可经一体成型整体形成。

在一个实施方式中，三个准直部中对应的三个远光源透镜可经一体成型整体形成。

在一个实施方式中，三色光的光源可为RGB三色LED光源。

在一个实施方式中，三色光的光源可为RGB三色激光光源。

在一个实施方式中，三个准直部中的两个的光轴平行，并分别与另外一个准直部的光轴垂直。在这种情况下，该照明准直系统可具有平行设置的两个分光镜。

在一个实施方式中，三个准直部的光轴互相平行。在这种情况下，该照明准直系统可具有平行设置的三个分光镜。

本申请的另一方面提供了这样一种照明准直系统，其包括：第一准直部，包括具有正光焦度的双凸第一透镜和具有正光焦度的双凸第二透镜；第二准直部，包括具有正光焦度的弯月第三透镜；和具有正光焦度的双凸第四透镜；第三准直部，包括具有正光焦度的双凸或弯月第五透镜和具有正光焦度的弯月第六透镜，其中，三个准直部分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光；以及至少两个分光镜，该分光镜为不具有光焦度的平面镜，用于使三色光合并，从同一个出光口出射。

在一个实施方式中，第一透镜、第三透镜和第五透镜可经一体成型整体形成。

在一个实施方式中，第二透镜、第四透镜和第六透镜可经一体成型整体形成。

在一个实施方式中，三个准直部中的两个的光轴平行，并与另外一个准直部的光轴垂直。在这种情况下，该照明准直系统可具有平行设置的两个分光镜。

在一个实施方式中，三个准直部的光轴互相平行。在这种情况下，该照明准直系统可具有平行设置的三个分光镜。

本申请的另一方面提供了一种照明准直系统的设计方法，该方法包括：提供分别对三色光中的一种进行准直的三个准直部，三个准直部中的至少一个具有不同的配置；提供不具有光焦度的至少两个分光镜；其中，三色光分别通过对应的准直部，再穿过分光镜，从同一个出光口出射。

在一个实施方式中，三个准直部中的两个的光轴可设置成平行，并与另外一个准直部的光轴垂直。在这种情况下，提供不具有光焦度的至少两个分光镜的步骤可包括提供平行设置的两个分光镜。

在一个实施方式中，三个准直部的光轴可设置成互相平行。在这种情况下，提供不具有光焦度的至少两个分光镜的步骤可包括提供平行设置的三个分光镜。

在一个实施方式中，三个准直部分别均可包括至少两个具有正光焦度的透镜。

根据上述实施方式的照明准直系统，省略了常规准直系统中的中继补偿透镜，有利于实现设备小型化并降低生产成本，有利于实现大批量生产。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本申请的其他特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1为示出根据本申请实施例1的照明准直系统的结构示意图；

图2为示出根据本申请实施例2的照明准直系统的结构示意图；以及

图3为示出根据本申请实施例3的照明准直系统的结构示意图；

图4为示出根据本申请实施例4的照明准直系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。因此，在不背离本申请的教导的情况下，下文中讨论的第一准直部也可被称作第二准直部或第三准直部，第一透镜也可被称作第二透镜或第三透镜。

在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

除非另有限定，否则本文中所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属技术领域的普通技术人员所通常理解的相同的含义。除非在本文中明确地如此限定，否则术语(诸如在常用词典中限定的术语)应该被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过度形式化的含义进行解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

以下对本申请的特征、原理和其他方面进行详细描述。

根据本申请示例性实施方式的照明准直系统包括三个准直部，用于分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光，其中，三个准直部中的至少一个可具有不同的配置，以及三色光分别经过对应的一个准直部，在出光口位置处可达到相同的准直。根据本申请的照明准直系统省略了常规准直系统中的中继补偿透镜，使三色光在出光口位置的准直效果相同，有利于实现系统的小型化。三色光的光源可为RGB三色LED光源，或RGB三色激光光源，或任何其他适合的三色光源。

在示例性实施方式中，该照明准直系统还可包括至少两个分光镜，使三色光从同一个出光口出射。分光镜可根据三色光源的不同排布方式具有不同通光特性的镀膜，即分光镜根据色光的排列方式选择通过某种颜色的光。例如，第一分光镜可透射R光，反射G光；第二分光镜可透射B光，反射R光和G光。

在示例性实施方式中，三个准直部均可分别包括至少两个透镜，至少两个透镜中的一个为近光源透镜，一个为远光源透镜，并且至少两个透镜相互配合，以对三色光中的对应一种进行准直。

在示例性实施方式中，三个准直部中的至少一个可具有不同的配置。可选地，三个准直部中的一个的近光源透镜的光学面型不同于其余至少一个准直部的近光源透镜的光学面型。可选地或可替代地，三个准直部中的一个的远光源透镜的光学面型不同于其余至少一个准直部的远光源透镜的光学面型。本领域技术人员应理解，上述光学面型为广义的描述，即不同的光学面型包含透镜的焦距不同的情况。

在示例性实施方式中，近光源透镜和远光源透镜均为自由曲面透镜。理想地，近光源透镜可采用球面镜片，远光源透镜可采用非球面镜片，以提高准直效果。可选地，近光源透镜的折射率介于1.5至1.95之间，远光源透镜的折射率介于1.4至1.85之间。另外，该照明准直系统中的所有透镜可由玻璃、塑料或其他透光材料中的一种或多种形成。

在示例性实施方式中，进一步地，三个准直部中对应的三个近光源透镜可经一体成型整体形成。另外地或可替代地，三个准直部中对应的三个远光源透镜可经一体成型整体形成。这样设置可降低生产成本，实现设备的小型化，同时便于准直系统的安装和调试，有利于实现大批量生产。应理解，准直部中的近光源透镜和远光源透镜的一体成型设置仅为示例性可选实施方式，因此并不排除三个准直部中的近光源透镜和远光源透镜各自分离的实施方式。

在示例性实施方式中，三个准直部中的两个的光轴平行，并分别与另外一个准直部的光轴垂直。在这种情况下，该照明准直系统具有平行设置的两个分光镜。可替代地，三个准直部的光轴可互相平行。在这种情况下，该照明准直系统具有平行设置的三个分光镜。

本申请通过将三套不同的准直系统分别用于三基色光源的准直设计，省略了常规准直系统中的中继补偿透镜，有利于实现设备小型化并降低生产成本。且三色准直系统中透镜的一体化设计方式能够在降低生产成本和实现设备小型化的同时，便于准直系统的安装和调试。在此基础上设计的照明准直系统具有合理的系统布局和较低的生产成本，能够适用于狭小的安装空间，并有利于实现大批量生产。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的照明准直系统的具体实施例。

实施例1

以下参照图1描述根据本申请实施例1的照明准直系统。图1示出了根据本申请实施例1的照明准直系统的结构示意图。

如图1所示，该照明准直系统包括三个准直部和两个分光镜。三个准直部分别为R光准直部，G光准直部和B光准直部。两个分光镜分别为不具有光焦度的平面分光镜M1和平面分光镜M2。应理解，上述R光是指RGB三色光中的红光，G光是指RGB三色光中的绿光，以及B光是指RGB三色光中的蓝光。

其中，R光准直部包括第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜L2也为具有正光焦度的双凸透镜。G光准直部包括第三透镜L3和第四透镜L4，第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。B光准直部包括第五透镜L5和第六透镜L6，第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜，第六透镜L6为具有正光焦度的弯月透镜。即，R光准直部，G光准直部和B光准直部具有不完全相同的配置(例如，透镜的面型不同)。

三个准直部中的近光源透镜，即第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5，具有介于1.5至1.95之间的折射率。三个准直部中的远光源透镜，即第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6，具有介于1.4至1.85之间的折射率。上述近光源透镜和远光源透镜均为自由曲面透镜。理想地，近光源透镜(第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5)采用球面镜片，远光源透镜(第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6)采用非球面镜片。另外，系统中的所有透镜(第一透镜L1至第六透镜L6)可由玻璃，塑料或其他透光材料形成。

R光准直部，G光准直部和B光准直部均分别对应于RGB三色光中的R光、G光和B光，分别对R光、G光和B光进行准直。每个准直部中的透镜相互配合，可汇聚光束，控制光线发散角，起到光束整形的作用。G光准直部和B光准直部的光轴相互平行，并分别与R光准直部的光轴垂直。

分光镜M1相对于R光准直部和G光准直部设置(例如，与R光准直部和G光准直部的光轴成45度)，分光镜M1可透射R光，反射G光。分光镜M2相对于R光准直部和B光准直部设置(例如，与R光准直部和B光准直部的光轴成45度)，分光镜M2可透射B光，反射R光和G光。其中，分光镜M1和分光镜M2呈平行排列。

参照图1，来自RGB三色LED光源或激光光源或其他任意适合光源的三色光分别通过对应的R光准直部，G光准直部和B光准直部进行准直。准直后的R光在分光镜M1处发生透射，准直后的G光在分光镜M1处发生反射，即，分光镜M1可使准直后的R光和G光汇合。随后，准直后的R光和G光在分光镜M2处发生反射，以及准直后的B光在分光镜M2处发生透射，即，分光镜M2可使准直后的R光、G光和B光汇合。准直后的R光、G光和B光从同一个出光口K出射。

应理解，该实施例中和图1中示出的GRB三色光源的排布方式及对应描述仅为示例，而不应理解为限制，在其他实施例中，GRB三色光源可具有不同的排布方式。还应理解，分光镜M1和分光镜M2可根据RGB三色光源的不同排布方式相应地具有不同通光特性的镀膜，即分光镜可根据色光的排列方式选择通过某种颜色的光。

实施例2

以下参照图2描述了根据本申请实施例2的照明准直系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图2示出了根据本申请实施例2的照明准直系统的结构示意图。

如图2所示，照明准直系统包括三个准直部和三个分光镜。三个准直部分别为R光准直部，G光准直部和B光准直部。三个分光镜分别为不具有光焦度的平面分光镜M1、平面分光镜M2和平面分光镜M3。应理解，上述R光是指RGB三色光中的红光，G光是指RGB三色光中的绿光，以及B光是指RGB三色光中的蓝光。

其中，R光准直部包括第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜L2也为具有正光焦度的双凸透镜。G光准直部包括第三透镜L3和第四透镜L4，第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。B光准直部包括第五透镜L5和第六透镜L6，第五透镜L5为具有正光焦度的弯月透镜，第六透镜L6也为具有正光焦度的弯月透镜。即，R光准直部，G光准直部和B光准直部具有不完全相同的配置(例如，透镜的面型不同)。

三个准直部中的近光源透镜，即第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5，具有介于1.5至1.95之间的折射率。三个准直部中的远光源透镜，即第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6，具有介于1.4至1.85之间的折射率。上述近光源透镜和远光源透镜均为自由曲面透镜。理想地，近光源透镜(第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5)采用球面镜片，远光源透镜(第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6)采用非球面镜片。另外，系统中的所有透镜(第一透镜L1至第六透镜L6)可由玻璃，塑料或其他透光材料形成。

R光准直部，G光准直部和B光准直部均分别对应于RGB三色光中的R光、G光和B光，分别对R光、G光和B光进行准直。每个准直部中的透镜相互配合，可汇聚光束，控制光线发散角，起到光束整形的作用。G光准直部、B光准直部和R光准直部的光轴互相平行。

分光镜M1相对于R光准直部设置(例如，与R光准直部的光轴成45度)，分光镜M1可反射R光。分光镜M2相对于G光准直部设置(例如，与G光准直部的光轴成45度)，分光镜M2可透射R光，反射G光。分光镜M3相对于B光准直部设置(例如，与B光准直部的光轴成45度)，分光镜M3可透射R光和G光，反射B光。另外，分光镜M1、分光镜M2和分光镜3呈平行排列。

参照图2，来自RGB三色LED光源或激光光源或其他任意适合光源的三色光分别通过对应的R光准直部，G光准直部和B光准直部进行准直。准直后的R光在分光镜M1处发生反射；随后，准直后的R光在分光镜M2处发生透射，准直后的G光在分光镜M2处发生反射，即，分光镜M2可使准直后的R光和G光汇合。然后，准直后的R光和G光在分光镜M3处发生透射，以及准直后的B光在分光镜M3处发生反射，即，分光镜M3可使准直后的R光、G光和B光汇合。准直后的R光、G光和B光从同一个出光口K出射。

应理解，该实施例中和图2中示出的GRB三色光源的排布方式及对应描述仅为示例，而不应理解为限制，在其他实施例中，GRB三色光源可具有不同的排布方式。还应理解，分光镜M1至分光镜M3可根据RGB三色光源的不同排布方式相应地具有不同通光特性的镀膜，即分光镜可根据色光的排列方式选择通过某种颜色的光。

实施例3

以下参照图3描述了根据本申请实施例3的照明准直系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图3示出了根据本申请实施例3的照明准直系统的结构示意图。

如图3所示，照明准直系统包括三个准直部和两个分光镜。三个准直部分别为R光准直部，G光准直部和B光准直部。两个分光镜分别为不具有光焦度的平面分光镜M1和平面分光镜M2。应理解，上述R光是指RGB三色光中的红光，G光是指RGB三色光中的绿光，以及B光是指RGB三色光中的蓝光。

其中，R光准直部包括第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜L2也为具有正光焦度的双凸透镜。G光准直部包括第三透镜L3和第四透镜L4，第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。B光准直部包括第五透镜L5和第六透镜L6，第五透镜L5为具有正光焦度的弯月透镜，第六透镜L6也为具有正光焦度的弯月透镜。即，R光准直部，G光准直部和B光准直部具有不完全相同的配置(例如，透镜的面型不同)。

与实施例1相比，实施例3中的三个准直部中的远光源透镜，即第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6，通过一体加工成型为透镜阵列G20。这样的设置可降低生产成本，实现设备的小型化，同时便于准直系统的安装和调试，有利于实现大批量生产。

三个准直部中的近光源透镜，即第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3，具有介于1.5至1.95之间的折射率。三个准直部中的远光源透镜，即第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6，具有介于1.4至1.85之间的折射率。上述近光源透镜和远光源透镜均为自由曲面透镜。理想地，近光源透镜(第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5)采用球面镜片，远光源透镜(第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6)采用非球面镜片。另外，系统中的所有透镜(第一透镜L1至第六透镜L6)可由玻璃，塑料或其他透光材料形成。

R光准直部，G光准直部和B光准直部均分别对应于RGB三色光中的R光、G光和B光，分别对R光、G光和B光进行准直。每个准直部中的透镜相互配合，可汇聚光束，控制光线发散角，起到光束整形的作用。G光准直部和B光准直部的光轴相互平行，并分别与R光准直部的光轴垂直。

分光镜M1相对于R光准直部和G光准直部设置(例如，与R光准直部和G光准直部的光轴成45度)，分光镜M1可透射R光，反射G光。分光镜M2相对于R光准直部和B光准直部设置(例如，与R光准直部和B光准直部的光轴成45度)，分光镜M2可透射B光，反射R光和G光。其中，分光镜M1和分光镜M2呈平行排列。

参照图3，来自RGB三色LED光源或激光光源或其他任意适合光源的三色光分别通过对应的R光准直部，G光准直部和B光准直部进行准直。准直后的R光在分光镜M1处发生透射，准直后的G光在分光镜M1处发生反射，即，分光镜M1可使准直后的R光和G光汇合。随后，准直后的R光和G光在分光镜M2处发生反射，以及准直后的B光在分光镜M2处发生透射，即，分光镜M2可使准直后的R光、G光和B光汇合。准直后的R光、G光和B光从同一个出光口K出射。

应理解，该实施例中和图3中示出的GRB三色光源的排布方式及对应描述仅为示例，而不应理解为限制，在其他实施例中，GRB三色光源可具有不同的排布方式。还应理解，分光镜M1和分光镜M2可根据RGB三色光源的不同排布方式相应地具有不同通光特性的镀膜，即分光镜可根据色光的排列方式选择通过某种颜色的光。

实施例4

以下参照图4描述了根据本申请实施例4的照明准直系统。在本实施例及以下实施例中，为简洁起见，将省略部分与实施例1相似的描述。图4示出了根据本申请实施例4的照明准直系统的结构示意图。

如图4所示，照明准直系统包括三个准直部和三个分光镜。三个准直部分别为R光准直部，G光准直部和B光准直部。三个分光镜分别为不具有光焦度的平面分光镜M1、平面分光镜M2和平面分光镜M3。应理解，上述R光是指RGB三色光中的红光，G光是指RGB三色光中的绿光，以及B光是指RGB三色光中的蓝光。

其中，R光准直部包括第一透镜L1和第二透镜L2，第一透镜L1为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜L2也为具有正光焦度的双凸透镜。G光准直部包括第三透镜L3和第四透镜L4，第三透镜L3为具有正光焦度的弯月透镜，第四透镜L4为具有正光焦度的双凸透镜。B光准直部包括第五透镜L5和第六透镜L6，第五透镜L5为具有正光焦度的双凸透镜，第六透镜L6为具有正光焦度的弯月透镜。即，R光准直部，G光准直部和B光准直部具有不完全相同的配置(例如，透镜的面型不同)。

与实施例2相比，实施例4中的三个准直部中的近光源透镜(即，第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5)通过一体加工成型为透镜阵列G10，以及三个准直部中的远光源透镜(即，第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6)通过一体加工成型为透镜阵列G20。这样的设置可降低生产成本，实现设备的小型化，同时便于准直系统的安装和调试，有利于实现大批量生产。

三个准直部中的近光源透镜，即第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5，具有介于1.5至1.95之间的折射率。三个准直部中的远光源透镜，即第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6，具有介于1.4至1.85之间的折射率。上述近光源透镜和远光源透镜均为自由曲面透镜。理想地，近光源透镜(第一透镜L1、第三透镜L3和第五透镜L5)采用球面镜片，远光源透镜(第二透镜L2、第四透镜L4和第六透镜L6)采用非球面镜片。另外，系统中的所有透镜(第一透镜L1至第六透镜L6)可由玻璃，塑料或其他透光材料形成。

R光准直部，G光准直部和B光准直部均分别对应于RGB三色光中的R光、G光和B光，分别对R光、G光和B光进行准直。每个准直部中的透镜相互配合，可汇聚光束，控制光线发散角，起到光束整形的作用。G光准直部、B光准直部和R光准直部的光轴互相平行。

分光镜M1相对于R光准直部设置(例如，与R光准直部的光轴成45度)，分光镜M1可反射R光。分光镜M2相对于G光准直部设置(例如，与G光准直部的光轴成45度)，分光镜M2可透射R光，反射G光。分光镜M3相对于B光准直部设置(例如，与B光准直部的光轴成45度)，分光镜M3可透射R光和G光，反射B光。另外，分光镜M1、分光镜M2和分光镜3呈平行排列。

参照图4，来自RGB三色LED光源或激光光源或其他任意适合光源的三色光分别通过对应的R光准直部，G光准直部和B光准直部进行准直。准直后的R光在分光镜M1处发生反射；随后，准直后的R光在分光镜M2处发生透射，准直后的G光在分光镜M2处发生反射，即，分光镜M2可使准直后的R光和G光汇合。然后，准直后的R光和G光在分光镜M3处发生透射，以及准直后的B光在分光镜M3处发生反射，即，分光镜M3可使准直后的R光、G光和B光汇合。准直后的R光、G光和B光从同一个出光口K出射。

应理解，该实施例中和图4中示出的GRB三色光源的排布方式及对应描述仅为示例，而不应理解为限制，在其他实施例中，GRB三色光源可具有不同的排布方式。还应理解，分光镜M1至分光镜M3可根据RGB三色光源的不同排布方式相应地具有不同通光特性的镀膜，即分光镜可根据色光的排列方式选择通过某种颜色的光。

应理解，实施例1至实施例4以投影照明系统举例说明根据本申请实施方式的照明准直系统，但不应理解为限制，根据本申请实施方式的照明准直系统不局限于投影应用，其它非创造性的改进亦应落入所附权利要求的保护范围内。

本申请的另一方面提供了一种照明准直系统的设计方法，该方法包括以下步骤：

提供分别对三色光中的一种进行准直的三个准直部，三个准直部中的至少一个具有不同的配置；

提供不具有光焦度的至少两个分光镜；

其中，三色光分别通过对应的准直部，再穿过分光镜，从同一个出光口出射。

在示例性实施方式中，三个准直部中的两个的光轴设置成平行，并与另外一个准直部的光轴垂直。在这种情况下，提供不具有光焦度的至少两个分光镜的步骤可包括提供平行设置的两个分光镜。

在示例性实施方式中，三个准直部的光轴设置成互相平行。在这种情况下，提供不具有光焦度的至少两个分光镜的步骤可包括提供平行设置的三个分光镜。

在示例性实施方式中，三个准直部分别均可包括至少两个具有正光焦度的透镜。

根据以上方式设置的照明准直系统，省略了常规准直系统中的中继补偿透镜，有利于实现设备小型化并降低生产成本，有利于实现大批量生产。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (30)

1.照明准直系统，包括：

三个准直部，用于分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光，

其中，所述三个准直部中的至少一个具有不同的配置，以及

所述三色光分别经过对应的一个准直部，在出光口位置处达到相同的准直。

2.根据权利要求1所述的照明准直系统，还包括：

至少两个分光镜，以使所述三色光从同一个出光口出射。

3.根据权利要求1所述的照明准直系统，其中，

所述三个准直部均分别包括至少两个透镜，所述至少两个透镜中的一个为近光源透镜，一个为远光源透镜，以及

所述至少两个透镜相互配合，以对所述三色光中的对应一种进行准直。

4.根据权利要求3所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中的一个的所述近光源透镜的光学面型不同于其余至少一个准直部的所述近光源透镜的光学面型。

5.根据权利要求3所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中的一个的所述远光源透镜的光学面型不同于其余至少一个准直部的所述远光源透镜的光学面型。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的照明准直系统，其中，所述近光源透镜和所述远光源透镜均为自由曲面透镜。

7.根据权利要求6所述的照明准直系统，其中，所述近光源透镜的折射率介于1.5至1.95之间。

8.根据权利要求6所述的照明准直系统，其中，所述远光源透镜的折射率介于1.4至1.85之间。

9.根据权利要求3-5中任一项所述的照明准直系统，其中，所述照明准直系统中的所有透镜由玻璃、塑料或其他透光材料中的一种或多种形成。

10.根据权利要求3-5中任一项所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中对应的三个所述近光源透镜经一体成型整体形成。

11.根据权利要求3-5中任一项所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中对应的三个所述远光源透镜经一体成型整体形成。

12.根据权利要求1或2所述的照明准直系统，其中，所述三色光的光源为RGB三色LED光源。

13.根据权利要求1或2所述的照明准直系统，其中，所述三色光的光源为RGB三色激光光源。

14.根据权利要求1或2所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中的两个的光轴平行，并分别与另外一个准直部的光轴垂直。

15.根据权利要求14所述的照明准直系统，其中，所述照明准直系统具有平行设置的两个分光镜。

16.根据权利要求1或2所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部的光轴互相平行。

17.根据权利要求16所述的照明准直系统，其中，所述照明准直系统具有平行设置的三个分光镜。

18.照明准直系统，包括：

第一准直部，包括：

第一透镜，具有正光焦度的双凸透镜；

第二透镜，具有正光焦度的双凸透镜；

第二准直部，包括：

第三透镜，具有正光焦度的弯月透镜；

第四透镜，具有正光焦度的双凸透镜；

第三准直部，包括：

第五透镜，具有正光焦度的双凸透镜或弯月透镜；

第六透镜，具有正光焦度的弯月透镜；

其中，三个准直部分别准直三色光中的一种，每个准直部均对应一种色光，以及

至少两个分光镜，不具有光焦度的平面镜，用于使所述三色光合并，从同一个出光口出射。

19.根据权利要求18所述的照明准直系统，其中，所述第一透镜、所述第三透镜和所述第五透镜经一体成型整体形成。

20.根据权利要求18所述的照明准直系统，其中，所述第二透镜、所述第四透镜和所述第六透镜经一体成型整体形成。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部中的两个的光轴平行，并与另外一个准直部的光轴垂直。

22.根据权利要求21所述的照明准直系统，其中，所述照明准直系统具有平行设置的两个分光镜。

23.根据权利要求18-20中任一项所述的照明准直系统，其中，所述三个准直部的光轴互相平行。

24.根据权利要求23所述的照明准直系统，其中，所述照明准直系统具有平行设置的三个分光镜。

25.一种照明准直系统的设计方法，包括：

提供分别对三色光中的一种进行准直的三个准直部，所述三个准直部中的至少一个具有不同的配置；

提供不具有光焦度的至少两个分光镜；

其中，所述三色光分别通过对应的准直部，再穿过分光镜，从同一个出光口出射。

26.根据权利要求25所述的设计方法，其中，所述三个准直部中的两个的光轴设置成平行，并与另外一个准直部的光轴垂直。

27.根据权利要求26所述的设计方法，其中，提供不具有光焦度的至少两个分光镜包括提供平行设置的两个分光镜。

28.根据权利要求25所述的设计方法，其中，所述三个准直部的光轴设置成互相平行。

29.根据权利要求28所述的设计方法，其中，提供不具有光焦度的至少两个分光镜包括提供平行设置的三个分光镜。

30.根据权利要求25-29中任一项所述的设计方法，其中，所述三个准直部分别均包括至少两个具有正光焦度的透镜。

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