CN113721415B - 投影光机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影光机，包括光源、反射式偏振片、成像透镜组、第一反射件和第二反射件，光源用于发射出自然光或圆偏振光至反射式偏振片，第一线偏振光经反射式偏振片反射后投射至成像透镜组，第二线偏振光透射过反射式偏振片；第一反射件用于将从反射式偏振片透射过的第二线偏振光调节偏振方向后形成第三线偏振光，第三线偏振光经反射式偏振片反射至第二反射件，第二反射件用于将反射式偏振片反射的第三线偏振光调节偏振方向后形成第四线偏振光；其中，第一线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向相同，第一线偏振光与第四线偏振光形成有预设夹角。该投影光机具有能够获得更高分辨率和更清晰的图像的优点。

Description

投影光机

技术领域

本发明涉及光机技术领域，尤其涉及一种投影光机。

背景技术

光机，又叫做光学引擎，能够将微显示器发出的光线成像在一定空间位置，被广泛应用于投影显示领域。随着人们对感官追求的提高，人们对于图像高分辨率高清晰度的要求越来越高。而对于光机来说，其所成的图像的分辨率与光源(微显示器)的分辨率有关，由于微显示器上的像素点不会全部参与成像，所以通常情况下光机的图像分辨率会小于微显示器的像素分辨率，造成图像分辨率低，不能满足顾客需求。

鉴于此，有必要提供一种新型的投影光机，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种投影光机，旨在解决现有技术中投影光机图像分辨率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种投影光机，包括：

光源、反射式偏振片和成像透镜组，所述光源用于发射出自然光或圆偏振光至所述反射式偏振片，所述反射式偏振片用于反射第一偏振方向的第一线偏振光，并透射第二偏振方向的第二线偏振光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直，所述第一线偏振光经所述反射式偏振片反射后投射至所述成像透镜组，所述第二线偏振光透射过所述反射式偏振片；

第一反射件和第二反射件，所述第一反射件用于将从所述反射式偏振片透射过的第二线偏振光调节偏振方向后形成第三线偏振光，所述第三线偏振光经所述反射式偏振片反射至所述第二反射件，所述第二反射件用于将所述反射式偏振片反射的所述第三线偏振光调节偏振方向后形成第四线偏振光，所述第四线偏振光透过所述反射式偏振片后投影至所述成像透镜组；其中，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相同，所述第一线偏振光与所述第四线偏振光形成有预设夹角。

可选地，所述第一反射件包括第一波片和第一反射片，所述第一波片面向所述反射式偏振片设置，从所述反射式偏振片透射过的第二线偏振光依次经过所述第一波片、第一反射片、第一波片后形成所述第三线偏振光；所述第二反射件包括第二波片和第二反射片，所述第二波片面向所述反射式偏振片设置，从所述反射式偏振片反射出的第三线偏振光依次经过所述第二波片、第二反射片、第二波片后形成所述第四线偏振光。

可选地，所述第一反射片和所述第二反射片为反射镜或者偏振片。

可选地，所述第一波片和所述第二波片均为半波片，或所述第一波片和所述第二波片均由两片四分之一波片制成。

可选地，所述第二线偏振光的偏振方向与所述第三线偏振光的偏振方向相差90度，所述第三线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相差90度，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相同。

可选地，所述光源包括微显示器，所述微显示器和所述第一反射件设置于所述反射式偏振片相对的两侧，所述第二反射件和所述成像透镜组设置于所述反射式偏振片相对的另外两侧。

可选地，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为45度，所述第一反射件与所述微显示器平行设置，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为(90±Δ)度，其中0＜Δ＜2.5。

可选地，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为(45±α)度，所述第一反射件与所述微显示器平行设置，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为90度，其中0＜α＜5。

可选地，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为45度，所述第一反射件与所述微显示器之间的夹角为±β度，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为90度，其中0＜β＜5。

可选地，所述预设夹角的大小为0°＜预设夹角＜5°。

本发明的上述技术方案中，通过反射式偏振片将光源发出的光线均分为两部分能量相同的第一线偏振光和第二线偏振光，第一线偏振光经反射式偏振片反射至成像透镜组，第二线偏振光透射过反射式偏振片后，再经过第一反射件和第二反射件的调节作用，形成与第一线偏振光偏振方向相同的第四线偏振光，第四线偏振光同样投射至成像透镜组，并且第一线偏振光与第四线偏振光之间有一个微小的预设夹角，相当于同一像素点的光线被均分为夹角较小的两束光线投射至成像面上，而不同像素点发出的光线经过分光后的两束光线夹角相同，使得在成像后两幅图像之间有一个微小位移，最终两幅图像相互叠加，使光机发出的图像分辨率加倍。该发明具有能够获得更高分辨率和更清晰的图像的优点，并且制作工艺简单，非常适用于量产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例投影光机的结构示意图；

图2为本发明实施例投影光机两条光线A和B的光路走向示意图；

图3为本发明实施例第一线偏振光和第四线偏振光图像叠加的示意图。附图标号说明：

1、微显示器；2、反射式偏振片；3、第一反射件；31、第一波片；32、第一反射片；4、第二反射件；41、第二波片；42、第二反射片；5、成像透镜组；6、四分之一波片。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1-图3，图1中只显示单条光线A在投影光机中的光路走向图，图2中表示光线A和光线B在投影光机中的光路走向图，第一线偏振光在图1和图2中用L1表示，第二线偏振光在图1和图2中用L2表示，第三线偏振光在图1和图2中用L3表示，第四线偏振光在图1和图2中用L4表示，本发明提供一种投影光机，包括：

光源、反射式偏振片2和成像透镜组5，光源用于发射出自然光或圆偏振光至反射式偏振片2，反射式偏振片2用于反射第一偏振方向的第一线偏振光，并透射第二偏振方向的第二线偏振光，第一偏振方向与第二偏振方向垂直，第一线偏振光经反射式偏振片2反射后投射至成像透镜组5，第二线偏振光透射过反射式偏振片2；

第一反射件3和第二反射件4，第一反射件3用于将从反射式偏振片2透射过的第二线偏振光调节偏振方向后形成第三线偏振光，第三线偏振光经反射式偏振片2反射至第二反射件4，第二反射件4用于将反射式偏振片2反射的第三线偏振光调节偏振方向后形成第四线偏振光，第四线偏振光透过反射式偏振片2后投影至成像透镜组5；其中，第一线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向相同，第一线偏振光与第四线偏振光形成有预设夹角。

分辨率，又称解析度、解像度。通常情况下，图像的分辨率越高，所包含的像素就越多，图像就越清晰，因此高分辨率是保证彩色显示器清晰度的重要前提。分辨率可表示成每一个方向上的像素数量。对于光机来说，其所成的图像的分辨率与微显示器1的分辨率有关。由于微显示器1上的像素点不会全部参与成像，所以通常情况下光机的图像分辨率会小于微显示器1的像素分辨率，造成光机的图像分辨率难以提高。

该实施例通过反射式偏振片2将光源发出的光线均分为两部分能量相同的第一线偏振光和第二线偏振光，第一线偏振光经反射式偏振片2反射至成像透镜组5，第二线偏振光透射过反射式偏振片2后，再经过第一反射件3和第二反射件4的调节作用，形成与第一线偏振光偏振方向相同的第四线偏振光，第四线偏振光同样投射至成像透镜组5，并且第一线偏振光与第四线偏振光之间有一个微小的预设夹角。这样，相当于同一像素点的光线被均分为夹角较小的两束光线投射至成像面上，而不同像素点发出的光线经过分光后的两束光线夹角相同，使得在成像后两幅图像之间有一个微小位移(如可以是所有像素平移一个像素大小，当位移较小时，人眼看上去是完全重叠的)，最终两幅图像相互叠加，使光机发出的图像分辨率加倍。具体地，请参照图3，图3中图像a为图1中第一线偏振光形成的图像，图3中图像b为图1中第四线偏振光形成的图像，由于两者具有微小的位移，叠加后形成的图像s在叠加部分像素是翻倍的，因此分辨率更高，图像更清晰。该实施例具有能够获得更高分辨率和更清晰的图像的优点，并且制作工艺简单，非常适用于量产。

在一实施例中，预设夹角指第一线偏振光和第四线偏振光之间的夹角，预设夹角的大小为0°＜预设夹角＜5°。当预设夹角较小时，图像的位移较小，人眼无法分辨图像的微小差别，两幅图像叠加部分像素翻倍，使得叠加后的图像分辨率高，图像清晰。但当第一线偏振光和第四线偏振光的夹角大于预设夹角时，图像的位移较大，人眼看上去会有两幅图像，会有重影的感觉，反而会造成图像不清楚。因此，要为预设夹角设置一个范围，具体地，预设角度范围可以设为0°＜预设夹角＜5°。

在一实施例中，第一反射件3包括第一波片31和第一反射片32，第一波片31面向反射式偏振片2设置，从反射式偏振片2透射过的第二线偏振光依次经过第一波片31、第一反射片32、第一波片31后形成第三线偏振光；第二反射件4包括第二波片41和第二反射片42，第二波片41面向反射式偏振片2设置，从反射式偏振片2反射出的第三线偏振光依次经过第二波片41、第二反射片42、第二波片41后形成第四线偏振光。第二线偏振光经过第一波片31调整偏振方向后射出至第一反射片32，并且经第一反射片32反射后再次经过第一波片31调整偏振方向后形成第三线偏振光，射出至反射式偏振片2。具体地，第二线偏振光的偏振方向与第三线偏振光的偏振方向可以相差90度，即第二线偏振光的偏振方向与第三线偏振光的偏振方向垂直，这样使得第三线偏振光可以完全通过反射式偏振片2反射至第二反射件4，第三线偏振光经过第二波片41调整偏振方向后射出至第二反射片42，并且经第二反射片42反射后再次经过第二波片41调整偏振方向后形成第四线偏振光射出至反射式偏振片2，具体地，第三线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向相差90度，即第三线偏振光的偏振方向与第四线偏振光的偏振方向垂直，这样使得第四线偏振光可以完全透过反射式偏振片2透射至成像透镜组5，并且经过第一反射件3和第二反射件4两次调整偏振方向后使得第四线偏振光的偏振方向与第一线偏振光的偏振方向相同，这样有利于两者图像叠加，形成分辨率加倍的图像。

在一实施例中，第一反射片32和第二反射片42为反射镜或者偏振片。第一反射片32和第二反射片42主要起反射光线的作用，用于将从第一波片31或第二波片41射入的光线再次反射至第一波片31或第二波片41。现以第一反射片32为第一偏振片，第二反射片42为第二偏振片为例，说明各反射片和波片的布置角度。请参照图1，为方便描述，图1中给出了xyz的三维坐标系，在一具体实施例中，反射式偏振片2的偏振透光轴在xoz平面上的正投影与x轴夹角为0°，第一偏振片的偏振反光轴在xoz平面上的正投影与x轴夹角为45°，第一波片31的快轴(或慢轴)在xoz平面上的正投影与x轴夹角为45°，这样使得第二线偏振光第一次经过第一波片31时偏振方向改变45度，然后被第一偏振片完全反射第二次经过第一波片31时偏振方向再次改变45度，因此第二线偏振光经过第一反射件3后线偏振光改变90°形成了第三线偏振光。同理，第二偏振片的偏振透光轴在yoz平面上的正投影与y轴夹角为45°，第二波片41的快轴(或慢轴)在yoz平面上的正投影与y轴夹角为45°，使得第三线偏振光经过第二反射件4后线偏振光改变90°形成了第四线偏振光。

在一实施例中，第一波片31和第二波片41均为半波片，或第一波片31和第二波片41均由两片四分之一波片6制成。采用半波片可以改变线偏振光的偏振方向，而不改变其偏振态。当然，也可以采用两个四分之一波片6叠加起到半波片的作用。

在一实施例中，光源包括微显示器1，微显示器1和第一反射件3设置于反射式偏振片2相对的两侧，第二反射件4和成像透镜组5设置于反射式偏振片2相对的另外两侧。具体地，请参照图1或图2，微显示器1、第一反射件3、第二反射件4和成像透镜组5形成方框的四个边，将反射式偏振片2围绕在内，成像透镜组5用于将微显示器1发出的光线成像。此外，当微显示器1发出自然光或者圆偏振光，直接采用微显示器1即可；当微显示器1发出线偏振光时，可在微显示器1上附加一层四分之一波片6，线偏振光的偏振方向与四分之一波片6的快慢轴夹角为45°，这样使通过四分之一波片6之后的光线成为圆偏振光。

为了获取具有预设夹角的第一线偏振光和第四线偏振光，可以控制第一反射件3或第二反射件4或者反射式偏振片2相对于正常状态偏离预设角度。如：

在一实施例中，反射式偏振片2与微显示器1的夹角为45度，第一反射件3与微显示器1平行设置，第二反射件4与微显示器1的夹角为(90±Δ)度。因为，如第二反射件4按常规设置与微显示器1的夹角为90度，那么入射到第二反射件4的第三线偏振光经过第二反射件4后形成的第四线偏振光将沿原光路逆向返回，那么第四线偏振光透过反射式偏振片2后会与第一线偏振光完全重合(夹角为0度)，则起不到分辨率加倍的作用。因此，需要将第二反射件4与微显示器1的夹角调整为与正常状态的垂直设置偏离第一预设角度Δ设置，当然，第一预设角度的值不宜过大，否则后造成两幅图像叠加不清晰，具体地，第一预设角度可以设置为0＜Δ＜2.5。

在另一实施例中，反射式偏振片2与微显示器1的夹角为(45±α)度，第一反射件3与微显示器1平行设置，第二反射件4与微显示器1的夹角为90度，其中0＜α＜5。在又一实施例中，反射式偏振片2与微显示器1的夹角为45度，第一反射件3与微显示器1之间的夹角为±β度，第二反射件4与微显示器1的夹角为90度，其中0＜β＜5。这里设置反射式偏振片2相对于正常状态偏离α和设置第一反射件3相对于正常状态偏离β度的原理与上述相似，都是为了确保第一线偏振光和第四线偏振光形成有夹角，使得两幅图像能够叠加，提高图像的分辨率，同时通过范围的限定，防止预设夹角过大造成图像不清晰，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种投影光机，其特征在于，包括：

光源、反射式偏振片和成像透镜组，所述光源用于发射出自然光或圆偏振光至所述反射式偏振片，所述反射式偏振片用于反射第一偏振方向的第一线偏振光，并透射第二偏振方向的第二线偏振光，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直，所述第一线偏振光经所述反射式偏振片反射后投射至所述成像透镜组，所述第二线偏振光透射过所述反射式偏振片；

第一反射件和第二反射件，所述第一反射件用于将从所述反射式偏振片透射过的第二线偏振光调节偏振方向后形成第三线偏振光，所述第三线偏振光经所述反射式偏振片反射至所述第二反射件，所述第二反射件用于将所述反射式偏振片反射的所述第三线偏振光调节偏振方向后形成第四线偏振光，所述第四线偏振光透过所述反射式偏振片后投影至所述成像透镜组；其中，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相同，所述第一线偏振光与所述第四线偏振光形成有预设夹角；所述预设夹角的大小为0°＜预设夹角＜5°；

所述光源包括微显示器，所述微显示器和所述第一反射件设置于所述反射式偏振片相对的两侧，所述第二反射件和所述成像透镜组设置于所述反射式偏振片相对的另外两侧。

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第一反射件包括第一波片和第一反射片，所述第一波片面向所述反射式偏振片设置，从所述反射式偏振片透射过的第二线偏振光依次经过所述第一波片、第一反射片、第一波片后形成所述第三线偏振光；所述第二反射件包括第二波片和第二反射片，所述第二波片面向所述反射式偏振片设置，从所述反射式偏振片反射出的第三线偏振光依次经过所述第二波片、第二反射片、第二波片后形成所述第四线偏振光。

3.根据权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一反射片和所述第二反射片为反射镜或者偏振片。

4.根据权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述第一波片和所述第二波片均为半波片，或所述第一波片和所述第二波片均由两片四分之一波片制成。

5.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述第二线偏振光的偏振方向与所述第三线偏振光的偏振方向相差90度，所述第三线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相差90度，所述第一线偏振光的偏振方向与所述第四线偏振光的偏振方向相同。

6.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为45度，所述第一反射件与所述微显示器平行设置，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为(90±Δ)度，其中0＜Δ＜2.5。

7.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为(45±α)度，所述第一反射件与所述微显示器平行设置，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为90度，其中0＜α＜5。

8.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述反射式偏振片与所述微显示器的夹角为45度，所述第一反射件与所述微显示器之间的夹角为±β度，所述第二反射件与所述微显示器的夹角为90度，其中0＜β＜5。

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