CN201804203U - 一种投影显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学投影显示领域，尤其涉及一种采用方棒照明的光学投影显示系统。本实用新型的投影显示照明系统包括光源、聚光透镜、方棒、中继透镜、微显示器件。所述的方棒是由光学材料制成实心棒，且两通光端面粘结光学元件后，再将该方棒处于架空的装配方式设置于光路上。光源输出的光束，经过聚光透镜聚焦之后，投射到方棒上，光束经方棒多次反射后从另一端面射出。由于采用了方棒照明系统，光源输出的圆形光斑转化为微显器件所需的矩形照明光斑，同时满足系统光能利用率以及照明均匀性的要求。此方棒照明系统中方棒采用架空结构，这种结构避免装配时，在方棒侧面镀金属或介质等高反射膜，加工方便，并且降低了成本。

Description

一种投影显示系统

技术领域

本实用新型涉及光学投影显示领域，尤其涉及一种采用方棒照明的光学投影显示系统。

背景技术

投影显示照明系统通常采用复眼照明系统或者方棒照明系统，将光源发出的圆形光斑整形成显示器件所需的矩形光斑，同时还可以有效地提高系统的照明均匀性。

复眼照明系统中，需要选择合适的复眼透镜结构参数，包括透镜口径、小透镜的焦距、数值孔径以及复眼的行列数。透镜口径和数值孔径由微显示器件和光源共同决定，直接影响系统的光能利用率。小透镜的行列数对系统均匀性也有很大影响。如果小透镜的数量太少，不能将照明光束分为足够细的光束，无法满足系统对均匀性的要求，透镜阵列的行列数过多，不但会增加加工难度，也会限制部分光束的通过，使得系统光能利用率降低。

采用方棒的照明系统，结构简单，加工方便，成本低，亦可以实现光束的整形和均匀化。方棒均匀的工作原理是，进入方棒的光线由于空间角度不同，在方棒内发生不同次数的反射。光线每发生一次反射，就可以将光源关于反射面对称为一个新的虚拟光源，经多次反射后，就可以将实际光源展开为二维光源阵列，从而实现方棒的出射端面光强的均匀分布。

方棒通常分为空心方棒和实心方棒两类：空心方棒需要在侧面镀金属或介质等高反射膜，而且一般四个侧面需用胶合方式组装，既增加成本又降低可靠性。已有技术中的投影照明系统中所用的实心方棒在装配过程中需采用胶粘，焊接或机械装夹等侧面有接触的方式进行固定，会破坏方棒内光线的全反射条件，因此，需要在方棒的侧面镀金属或介质等高反射膜，由此将增加方棒的加工难度和成本。

实用新型内容

因此，针对上述的不足，本实用新型提出一种采用架空装配的方棒结构，不仅避免了在方棒侧面镀金属或介质膜，而且可将聚光透镜及中继透镜设置在方棒的两端，从而减小照明系统的体积。其是一种结构简单、易于实现的方棒照明的光学投影显示系统。

本实用新型的技术方案是：

一种投影显示照明系统，包括依次设置于光路中的一光源、一聚光透镜、一方棒、一中继透镜组和微显示器件，中继透镜组包括第一中继透镜和第二中继透镜构成，其中：

光源，产生投影所需的光束，可以是激光光源，LED光源，或其它类型的单色和多色光源；进一步的，所述的光源包括一红光光源、绿光光源及蓝光光源，并分别通过分色镜分色合成三色光光束输出。

聚光透镜，设置在所述光源模块与方棒之间，用于将光路中的光束聚焦。

方棒对所述的光源进行多次反射，使照明光束均匀并且将光斑整形为微显器件所需的矩形照明光斑。

中继透镜将方棒出射端成像在微显示器件上。

微显示器件，对以上入射光束分别调制显像，此微显示器件是LCD(液晶显示)，或LCOS(硅基液晶显示)，或DLP(数字光处理器)。

其中主要的改进之处在于：所述的方棒是由光学材料制成实心棒，且两通光端面粘结光学元件后，再将该方棒处于架空的装配方式设置于光路中。而该方棒非通光的四个侧面无需镀高反射的金属膜或介质膜。

进一步的，所述的方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式是：其两通光端面均粘结透光平板；或者，其一通光端面粘结所述的聚光透镜，另一端粘结一透光平板；或者，其一通光端面粘结一透光平板，另一端粘结所述的第一中继透镜；或者，其一通光端面粘结所述的聚光透镜，另一端粘结所述的第一中继透镜。

更进一步的，上述的粘结方式是胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化方式粘结。

进一步的，所述的方棒是长条形的方形棒体。或者，所述的方棒是锥形的方形棒体。

进一步的，所述的光学材料是玻璃或透明晶体或透明塑料。

进一步的，所述的方棒的通光端面具有与所述的微显示器件相同或接近的长宽比。

本实用新型采用如上技术方案，其优点在于：采用架空结构的方棒，利于装配，相比传统的胶粘，焊接或机械装夹固定的方式，不需要在方棒侧面镀金属或介质等高反射膜，降低了加工难度和成本。另外，本实用新型采用光学元件和方棒胶合的架空结构，使得光路更加紧凑，有效地减小的投影照明系统的光学总长。

附图说明

图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图；

图2是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例1的结构示意图；

图3是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例2的结构示意图；

图4是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例3的结构示意图；

图5是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例4的结构示意图；

图6是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例5的结构示意图；

图7是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例6的结构示意图；

图8是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例7的结构示意图；

图9是方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式的实施例8的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1所示，其是本实用新型的优选实施例的结构。本实用新型的架空结构的方棒投影显示照明系统包括一光源模块101、一聚光透镜102、一透光平板片103A和103B(优选采用玻璃平板)、一方棒104、中继透镜组，由第一中继透镜105A及第二中继透镜105B组成、一微显示器件106。光源模块101、聚光透镜102、方棒104、中继透镜105A和105B、微显示器件106在光路中依次排列，聚光透镜102设置在光源模块101与方棒104之间，方棒104设置在聚光透镜102与中继透镜105A与105B之间，并且通过透光平板片103A和103B将方棒103架空装配。在本实施例中的方棒104采用长条形的方形棒体，LCD液晶显示器件作为微显示器件106。

光源模块101包括一红光光源、绿光光源及蓝光光源，并分别通过分色镜合成三色光光束输出，发出的红、绿、蓝三色光，经聚光透镜102聚焦，射入到方棒104的入射端面，经方棒104多次反射，整形匀光后入射到中继透镜105A与105B上，并且由中继透镜将方棒出射端的像成像到微显示器件106上。

所述的方棒的两通光端面与光学元件可以采用如下的粘结方式：

实施例1：

参阅图2所示，所述的方棒104是长条形的方形棒体，其两通光端面粘结透光平板片103A和103B。方棒104与透光平板片103A与透光平板片103B采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例2：

参阅图3所示，所述的方棒104是锥形的方形棒体，其两通光端面粘结透光平板片103A和103B。方棒104与透光平板片103A与透光平板片103B采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例3：

参阅图4所示，所述的方棒104是长条形的方形棒体，其一通光端面粘结所述的聚光透镜102，另一端粘结一透光平板片103B。方棒104与聚光透镜102与透光平板片103B采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例4：

参阅图5所示，所述的方棒104是锥形的方形棒体，其一通光端面粘结所述的聚光透镜102，另一端粘结一透光平板片103B。方棒104与聚光透镜102与透光平板片103B采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例5：

参阅图6所示，所述的方棒104是长条形的方形棒体，其一通光端面粘结一透光平板片103A，另一端粘结所述的第一中继透镜105A。方棒104与透光平板片103A与第一中继透镜105A采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例6：

参阅图7所示，所述的方棒104是锥形的方形棒体，其一通光端面粘结一透光平板片103A，另一端粘结所述的第一中继透镜105A。方棒104与透光平板片103A与第一中继透镜105A采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例7：

参阅图8所示，所述的方棒104是长条形的方形棒体，其一通光端面粘结所述的聚光透镜102，另一端粘结所述的第一中继透镜105A。方棒104与聚光透镜102与第一中继透镜105A采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

实施例8：

参阅图9所示，所述的方棒104是锥形的方形棒体，其一通光端面粘结所述的聚光透镜102，另一端粘结所述的第一中继透镜105A。方棒104与聚光透镜102与第一中继透镜105A采用胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化等方式粘结实现。

本实用新型提供的架空结构的方棒更容易装配，也不存在装配中在方棒侧面用胶粘，焊接或机械装夹等方式固定方棒，进而需要在方棒侧面镀金属或介质等高反射膜的问题。此外，如本实用新型的多种方棒的架空结构使得光路更加紧凑，容易装配；并且极大缩短了投影照明光路的光学总长。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种投影显示照明系统，包括依次设置于光路中的一光源、一聚光透镜、一方棒、一中继透镜组和微显示器件，其中，中继透镜组包括第一中继透镜和第二中继透镜构成，其特征在于：所述的方棒是由光学材料制成实心棒，且两通光端面粘结光学元件后，再将该方棒处于架空的装配方式设置于光路中。

2.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式是：其两通光端面均粘结透光平板片。

3.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式是：其一通光端面粘结所述的聚光透镜，另一端粘结一透光平板。

4.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式是：其一通光端面粘结一透光平板片，另一端粘结所述的第一中继透镜。

5.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒的两通光端面与光学元件的粘结方式是：其一通光端面粘结所述的聚光透镜，另一端粘结所述的第一中继透镜。

6.根据1至5任一权利要求所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的粘结方式是胶水胶合或光胶胶合或者深化光胶胶合或一体化粘结。

7.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒是长条形的方形棒体。

8.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒是锥形的方形棒体。

9.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的光学材料是玻璃或透明晶体或透明塑料。

10.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的方棒的通光端面具有与所述的微显示器件相同或接近的长宽比。

11.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的光源包括一红光光源、绿光光源及蓝光光源，并分别通过分色镜分色合成三色光光束输出。

12.根据权利要求1所述的投影显示照明系统，其特征在于：所述的微显示器件是液晶显示的微显示器件，或硅基液晶显示的微显示器件，或数字光处理器的微显示器件。

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