CN113641069A - 一种lcos芯片激光投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LCOS芯片激光投影系统，包括激光光源，所述激光光源的前方依次设有用于扩散光束的静态扩散组件、用于扩散光束的动态扩散组件、用于准直光束的准直组件、用于透射P光并向下方反射S光的分光组件，所述分光组件下方设有LCOS芯片，所述分光组件上方依次设有投影镜头、屏幕，且所述静态扩散组件和准直组件之间设有用于会聚光线的聚光组件和用于匀光的匀光组件。本发明具有结构简单、成本低、元件少、投影效果好、效率高的优点，激光光源和LCOS芯片的组合是非常理想的组合，无需进行P光的转换，光效率高。

Description

一种LCOS芯片激光投影系统
技术领域
本发明涉及激光投影技术领域，尤其涉及一种LCOS芯片激光投影系统。
背景技术
Lcos(Liquid crystal on Silicon,液晶附硅或硅基液晶)，Lcos显示装置是一种新型的反射式投影显示装置，其采用半导体硅晶技术控制液晶而投射彩色画面的液晶显示装置。与现在市面上常见的显示技术，穿透式LCD(Liquid Crystal Display)和DLP(Digital Light Procession)显示装置相比，Lcos显示装置具有光利用率高，体积小，开口率高等优点，可以很容易实现高分辨率和充分的色彩表现。随着未来技术的发展，Lcos显示装置将会是LCD与DLP技术的有利竞争者。
S光：光线的偏振矢量垂直于入射光与反射光平面。P光：光线的偏振矢量在入射光与反射光平面内。偏振分光棱镜(PBS)，偏振分光棱镜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，其中P光完全通过，而S光以45度角被反射，出射方向与P光成90度角。偏振分光棱镜(PBS)一般由两个直角棱镜的斜边胶合或者光胶而成，在斜面镀上偏振分光膜，入射光中的P-偏振光透射，而S-偏振光被反射。所有的光束入射出射表面一般均镀制了增透膜。
现有技术是应用普通光源产生的圆偏振光，利用棱镜的偏振性穿透与反射，穿透的P光进行P光转S光重新利用。所用光源为普通光源，其中P光需要进行转化，系统复杂且成本高，效率低。
本发明就是基于这种情况作出的。
发明内容
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低、元件少、投影效果好、效率高的LCOS激光投影仪。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种LCOS芯片激光投影系统，包括激光光源，所述激光光源的前方依次设有用于扩散光束的静态扩散组件、用于扩散光束的动态扩散组件、用于准直光束的准直组件、用于透射P光并向下方反射S光的分光组件，所述分光组件下方设有LCOS芯片，所述分光组件上方依次设有投影镜头、屏幕，且所述静态扩散组件和准直组件之间设有用于会聚光线的聚光组件和用于匀光的匀光组件。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述分光组件和LCOS芯片之间设有相位延迟片。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述静态扩散组件包括第一扩散片，所述动态扩散组件为扩散轮或动态扩散板。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述扩散轮包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有第二扩散片。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述动态扩散板包括有第三扩散片，所述第三扩散片上设有磁性元件，所述磁性元件电性连接有电路板；控制信号输入所述电路板时，所述电路板驱动磁性元件振动从而带动第三扩散片振动。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述准直组件为准直透镜。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述聚光组件为会聚透镜。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述分光组件为偏振分光棱镜。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述匀光组件为光导管或阵列透镜。
如上所述的一种LCOS芯片激光投影系统，所述激光光源为RGB三色激光。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1.本发明中，所述激光光源产生的激光具有很好的偏光性，产生的光是S偏振光，而LCOS芯片的特性是S偏振光入射、P光出射，所以激光光源和LCOS芯片的组合是非常理想的组合，无需进行P光的转换，光效率最高；同时也无需P光转S光的元件，从而降低成本，提高光效。
2.再者，本发明只需要单片的LCOS芯片，而目前的大多数投影系统需要两到三片LCOS芯片，显然本实施例能够降低成本。
3.此外，由于激光具有高度的准直性，会导致散斑的出现，因而需要对光线进行扩散。而使用静态扩散组件、动态扩散组件进行双重扩散能更好地消除光斑，其中动态扩散组件能够对光线进行动态扩散，消除光斑效果很好。
4.所述扩散轮包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设有第二扩散片。即驱动电机驱动第二扩散片进行旋转，此时光线穿过旋转中的第二扩散片就有动态扩散的效果。
5.所述动态扩散板包括有第三扩散片，所述第三扩散片上设有磁性元件，所述磁性元件电性连接有电路板；通过控制信号的输入电路板，电路板驱动磁性元件振动，带动第三扩散片振动，此时光线通过第三扩散片就会有动态扩散的效果。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1是本发明实施例一示意图；
图2是扩散轮的示意图；
图3是本发明实施例二示意图；
图4是动态扩散板的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一：
如图1至图2所示的一种LCOS芯片激光投影系统，是本发明的实施例一，包括激光光源1，所述激光光源1的前方设有用于扩散光束的静态扩散组件2，所述静态扩散组件2为第一扩散片201。所述静态扩散组件2前方设有用于会聚光线的聚光组件9，所述聚光组件9为会聚透镜。所述聚光组件9前方设有能转动或振动并用于扩散光束的动态扩散组件3，所述动态扩散组件3为扩散轮301。所述动态扩散组件3前方设有用于匀光的匀光组件10，所述匀光组件10为光导管1001。所述匀光组件10前方设有用于准直光束的准直组件4，所述准直组件4为准直透镜。所述准直组件4前方设有用于透射P光并向下方反射S光的分光组件5，所述分光组件5为偏振分光棱镜(PBS)。所述分光组件5下方设有LCOS芯片6，所述分光组件5上方依次设有投影镜头7、屏幕8。
其中，所述LCOS芯片6的内部液晶会有开和关两种状态，开的状态使S光变成P光反射出来并穿透PBS棱镜进入镜头，而关的状态时，反射出来的光仍然是S光并将会通过PBS棱镜斜面，原路返回。
如图1所示，本实施例中，工作过程是这样的：激光光源1发出的光以S光的状态，经第一扩散片201进行第一次扩散；然后经过会聚透镜(聚光组件9)的汇聚；之后光线会进入扩散轮301进行第二次扩散；此后光线就会以小光斑的状态进入光导管1001，光导管1001会对光线进行匀光；接着光线通过准直透镜(准直组件4)进行准直；之后光线进入偏振分光棱镜(分光组件5)，S光在偏振分光棱镜的斜面处反射到下方进入LCOS芯片6；LCOS芯片6的内部液晶打开时，会将S光转换为P光出射；P光穿透过偏振分光棱镜到达投影镜头7处，并投影到屏幕8上。
如图1所示，本实施例中，所述激光光源1产生的激光具有很好的偏光性，产生的光是S偏振光，而LCOS芯片6的特性是S偏振光入射、P光出射，所以激光光源1和LCOS芯片6的组合是非常理想的组合，无需进行P光的转换，光效率最高；同时也无需P光转S光的元件，从而降低成本提高光效。
再者，本实施例只需要单片的LCOS芯片6，而目前的大多数投影系统需要2-3片LCOS芯片6，显然本实施例能够降低成本。
此外，由于激光具有高度的准直性，会导致散斑的出现，因而需要对光线进行扩散。而使用静态扩散组件2、动态扩散组件3进行双重扩散能更好地消除光斑，其中动态扩散组件3能够对光线进行动态扩散，消除光斑效果很好。
更具体的，如图1所示，所述分光组件5和LCOS芯片6之间设有相位延迟片11。相位延迟片11用于补偿投影过程中液晶旋转时候的相位差，以改善视角特性(消除各向异性，扩大范围)。
更具体的，如图2所示，所述扩散轮301包括驱动电机3011，所述驱动电机3011的输出轴上设有第二扩散片3012。即驱动电机3011驱动第二扩散片3012进行旋转，此时光线穿过旋转中的第二扩散片3012就有动态扩散的效果。
更具体的，所述激光光源1为RGB三色激光。这样可以实现彩色投影。
实施例二：
如图3至图4所示的一种LCOS芯片激光投影系统，是本发明的实施例二，与实施例一不同之处在于：动态扩散组件3由扩散轮301换成了动态扩散板302；所述匀光组件10由光导管1001换成了阵列透镜1002；聚光组件9和匀光组件10的位置有所不同，即本实施例中，聚光组件9在动态扩散组件3和准直组件4之间，匀光组件10在静态扩散组件2和动态扩散组件3之间。
如图3所示，本实施例中，工作过程是这样的：激光光源1发出的光以S光的状态，经第一扩散片201进行第一次扩散；此后光线进入阵列透镜1002，阵列透镜1002会对光线进行匀光；之后光线会进入动态扩散板302进行第二次扩散；然后经过会聚透镜(聚光组件9)的汇聚；接着光线通过准直透镜(准直组件4)进行准直；之后光线进入偏振分光棱镜(分光组件5)，S光在偏振分光棱镜的斜面处反射到下方先穿过相位延迟片11，后进入LCOS芯片6；LCOS芯片6的内部液晶打开时，会将S光转换为P光出射；P光先穿过相位延迟片11，再穿透过偏振分光棱镜到达投影镜头7处，并投影到屏幕8上。
本实施例中，利用阵列透镜1002代替实施例一中的光导管1001，同样可以起到匀光的作用。阵列透镜1002匀光需要平行光入射，然后以小角度出射，而激光本身具有非常好的平行性，二者搭配也是非常好的方案。对于散斑的消除仍然使用静态扩散(第一扩散片201)和动态扩散(动态扩散板302)结合的方式，但本实施例中，由于需要阵列透镜1002，平行入射光斑很大，不适合使用扩散轮301的形式，因此采用了动态扩散板302。
更具体的，如图4所示，所述动态扩散板302包括有第三扩散片3021，所述第三扩散片3021上设有磁性元件3022，所述磁性元件3022电性连接有电路板3023；控制信号输入所述电路板3023时，所述电路板3023驱动磁性元件3022振动从而带动第三扩散片3021振动。通过控制信号的输入电路板3023，电路板3023驱动磁性元件3022振动，带动第三扩散片3021振动，此时光线通过第三扩散片3021就会有动态扩散的效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：包括激光光源(1)，所述激光光源(1)的前方依次设有用于扩散光束的静态扩散组件(2)、用于扩散光束的动态扩散组件(3)、用于准直光束的准直组件(4)、用于透射P光并向下方反射S光的分光组件(5)，所述分光组件(5)下方设有LCOS芯片(6)，所述分光组件(5)上方依次设有投影镜头(7)、屏幕(8)，且所述静态扩散组件(2)和准直组件(4)之间设有用于会聚光线的聚光组件(9)和用于匀光的匀光组件(10)。
2.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述分光组件(5)和LCOS芯片(6)之间设有相位延迟片(11)。
3.根据权利要求1或2所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述静态扩散组件(2)包括第一扩散片(201)，所述动态扩散组件(3)为扩散轮(301)或动态扩散板(302)。
4.根据权利要求3所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述扩散轮(301)包括驱动电机(3011)，所述驱动电机(3011)的输出轴上设有第二扩散片(3012)。
5.根据权利要求3所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述动态扩散板(302)包括有第三扩散片(3021)，所述第三扩散片(3021)上设有磁性元件(3022)，所述磁性元件(3022)电性连接有电路板(3023)；控制信号输入所述电路板(3023)时，所述电路板(3023)驱动磁性元件(3022)振动从而带动第三扩散片(3021)振动。
6.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述准直组件(4)为准直透镜。
7.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述聚光组件(9)为会聚透镜。
8.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述分光组件(5)为偏振分光棱镜。
9.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述匀光组件(10)为光导管(1001)或阵列透镜(1002)。
10.根据权利要求1所述的一种LCOS芯片激光投影系统，其特征在于：所述激光光源(1)为RGB三色激光。
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