CN201965398U

CN201965398U - 反射型微型投影机用光学引擎

Info

Publication number: CN201965398U
Application number: CN 201120101756
Authority: CN
Inventors: 吴中雄; 刘治新; 朴尚荣; 王吉文
Original assignee: SHANGHAI SANXIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SANXIN TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2011-04-09
Filing date: 2011-04-09
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-04-09

Abstract

本实用新型提供一种反射型微型投影机用光学引擎。包括：多个激光光源；从各光源得到光束来生成图像的光调制器；将各光源发出的光转换为适合光调制器形状的照明光束的光束整形器；光源与光束整形器之间存在振动反射镜，该反射镜包括装有永久磁铁的支撑台和根据输入电流垂直振动的活动线圈，反射镜在入射角和出射角的夹角中线方向进行振动，从而有效地改善激光投影画面的散斑。

Description

反射型微型投影机用光学引擎

技术领域

本实用新型涉及一种光学引擎，尤其涉及一种反射型微型投影机用光学引擎。

背景技术

为了将相对于手掌面积还要小的便携式微型投影机或者对笔记本等设备进行嵌入式设计的投影仪进行实用化，必须要开发出小体积，低电耗、高亮度的投影机用光学引擎，要达到微型投影引擎的上述要求，必须采用比较合适的光源，目前适用于微型投影机的光源有激光二极管（Laser Diode，简称“LD”）和发光二级管（Light Emitting Diode，简称“LED”）,其中激光是比LED光效更高的光源。

LED发散角及发光面积都比较大，因而光源利用率相对比激光低；激光的光源利用率比LED高，但同时也存在投影画面中有散斑现象的缺点。散斑是激光的固有特性，是激光的高度相干性（Coherence）引起的一种干涉现象。散斑在屏幕上体现为斑状噪点，会损害影像画面质量，给观看者一种刺眼的感觉，容易造成眼花和视力疲劳。

因此，若能有效地消除散斑现象，激光是最适合微型投影机的光源。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种反射型微型投影机用光学引擎，通过设置一个反射镜在入射角和出射角的夹角中线方向进行振动，能够有效地减少激光光学引擎投影画面的散斑现象。

反射型微型投影机用光学引擎，包括：

多个激光光源；

从各光源得到光线束生成图像的光调制器；

将各光源发出的光转换为适合光调制器形状的照明光束的光束整形器；

光源与光束整形器之间存在振动反射镜，该振动反射镜包括：

装在支撑台上的永久磁铁，能够通电的活动线圈，与该活动线圈连接的反射镜，该活动线圈根据输入电流的大小产生不同强度的磁性，与该永久磁铁相互作用带动该反射镜进行垂直振动。

振动反射镜中还包括一块支撑板，该支撑板的一面粘有所述活动线圈，另一面粘有所述反射镜，支撑板为金属材质。振动反射镜振动方向为入射光形成的入射角和由反射镜出射光形成的反射角的夹角中线方向。

反射镜为胶片形式的反射膜。

光束整形器为将多个小透镜体以矩阵形式排列在表面的复眼透镜。

反射型光调制器为硅基液晶（LCOS）或数字微镜器件（DMD）。

本实用新型通过设置一个反射镜在入射角和出射角的夹角中心方向进行振动，可以有效地减少激光光学引擎投影画面的散斑现象。

附图说明

图1是传统的使用激光的反射型光学引擎的示意图；

图2是传统的反射型光学引擎的光路部分放大的示意图；

图3是本实用新型提供的光学引擎的振动反射镜光路部分示意图；

图4是根据本实用新型提供的振动反射镜截面示意图；

图5是根据本实用新型提供的振动反射镜的支撑板结构的俯瞰示意图。

具体实施方案

以下结合各个附图对本实用新型的内容进行详细描述。

图1为传统的反射型光学引擎的结构示意图，使用激光光源的投影机是由：红光光源（10R），绿光光源（10G），蓝光光源（10B），合色镜50R，50G，50B，漫射体（20），光束整形器（30），物镜（40），光调制器（60），投射透镜（70），偏振分光镜（80）等构成。

光源最好是依次R/G/B光照射。依次照射R/G/B光源(10R, 10G, 10B)是指，将照射一个帧的时间设为T时，T/3的时间照射R（红）光源，接着的T/3的时间照射 G（绿）光源，紧接着的T/3时间照射B（蓝）光源。

微型投影机用的光源，既要体积小也要光通量大，因此需要使用激光光源、LED光源、或是激光与LED光的混合模式的光源。

上述的三个光源（10R、10G、10B）发出的光由合色镜50R、50G、50B反射或者透过，合束后入射到漫射体（20）之中。

合色镜50G起到反射G光源（从10G照射出的绿色激光）的作用，合色镜50G也可以使用常规的可见光反射镜。合色镜50R起到反射R光源（从10R照射出的红色激光），透射其它波长的光束的作用。合色镜50B起到反射B光源（从10B照射出的蓝色激光），透射其它波长的光束的作用。

漫射体垂直振动于光轴，因此通过漫射体的时候，光的随机性会得到增加。这种漫射体，是为了消除激光特有的激光散斑而设置的装置，用以破坏激光光束的相干性来达到减少激光散斑的目的。

通过漫射体的光束通过光束整形器(Beam Shaper)（30）后，转变成截面形状与光调制器（60）匹配且能量分布均匀的光束。

物镜（40）是将经过光束整形器整形后的光束集束到光调制器（60）的透镜，物镜（40）可以是一片，也可以是多片。

光调制器(60)是指将照明光束根据图像信号调制成彩色图像的元件。光调制器(60)的典型实例有数字微镜器件（Digital Micromirror Device，简称“DMD”）、硅基液晶（Liquid Crystal On Silicon，简称“LCOS”）等等。 DMD是种利用场时序（field sequential）的驱动方式，将图像信号进行数字编码，驱动微反射镜阵列调制成像的元件。

LCOS是反射型液晶显示的一种，是将液晶显示面板前后两面中的一面植上反射层和硅基板，通过液晶选择性地开/关液晶阵列中的像素点来形成图像的元件。采用LCOS面板的投影系统，照明光束直接穿透液晶面板调制成像，调制好的图像再经投射系统放大后投射到屏幕上。

图1中的实例是传统的反射型光学系统，偏振分光镜（80）起到将光调制器形成的图像的入射光和反射光分离的作用。

投射透镜(70)由多个透镜组成，其作用是将由光调制器(60)形成的图像放大投射到屏幕上。

使用上述激光光源的光学引擎，具有光效高、色域广的优点，但同时也存在着激光散斑的缺点。

激光因其有着很强的相干性，投射在屏幕上的画面会因屏幕对激光的漫反射以及散射，在某些区域形成干涉的斑点，叫做散斑。

散斑表现为一种明暗相间的干扰纹，是一种干涉现象，改善散斑的常用方法为破坏激光的相干性，或是快速随机改变散斑的位置，动态的散斑不会形成稳定的明暗相间的刺眼的亮点。

图1的漫射体（20）即是采用了垂直于光轴的方向振动或是转动以动态改变光束的角度，从而动态改变屏上散斑的位置。但这种漫射体通常透光率不高，一般在80%左右，同时带有一定的指向性，因此对偏振光方向产生影响。若使用液晶显示面板作为光调制器，将大幅度降低光路效率。

本实用新型实施方式中为此提供了一种随机改变光束位置且不会降低光效率的技术方案。

图2是将图1中从合色镜到光束整形器之间的部分的放大图。图2中描述了通过合色镜的光束合束到同一光轴后，反射镜将光路折转到后续光路。为了使图1中的光学系统更紧凑，本实用新型的实施方式中将光路用反射镜进行了折转。本实用新型为了改善散斑的同时，不降低光路的效率，改变了图2中所使用的反射镜的结构。

图3是将本实用新型实施方式中的反射镜结构进行详细描述的示意图。反射镜位于与光轴相交叉的位置，在光轴上向入射到反射镜的入射角和反射出的出射角的中线方向进行振动。

本实用新型的实施方式中，构思了一种根据输入电流发生振动运动的振动反射镜。图4是振动反射镜（90）的截面示意图。在支撑体(140)下端装有永久磁铁(130)，在支撑体上端连接有支撑板(100)，支撑板下有活动线圈围绕着永久磁铁(130)形成电路，同时物理上也相互接触并支撑。支撑板(100)的上端粘贴着平面反射镜。根据输入电流的方向会在线圈周围形成变化的磁场，活动线圈(120)会向箭头方向振动，粘贴于支撑板(100)上的反射镜(110)同时也会随之振动。输入到线圈的电流可通过支撑板下方固定的阴极和阳极端子输入。这样，就能够将电流按照任意所需的波形输入到上述振动反射镜(90)中，反射镜(110)也就可以根据输入电流的特性，按照一定的频率和振幅进行振动。

为了上述振动镜中使用的反射镜的机械稳定性，其材质最好不要使用玻璃，而是使用在薄膜状胶片上黏贴金属层的反射胶片。

图5是上述支撑板(100)结构的俯视图。支撑板不仅起到支撑活动线圈的作用，还需在反射镜(110)的快速振动中维持与支撑体(140)的固定状态，因此需要具备足够的耐久度，需要用合适的金属材料延展成薄片使用。

通过设置反射镜在入射角和出射角的夹角中心方向进行振动，可有效地减少激光光学引擎的散斑现象。

此外，本实用新型实施方式中，光束整形器是使用了多个小透镜体以矩阵形式排列在表面的复眼透镜。包含在复眼透镜的小型透镜体可以体现为多种形状：比如四角凸透镜形状，六角凸透镜形状或者圆形等。

本实用新型实施方式中使用的复眼透镜的前后两个面都由小型透镜体陈列构成，也可以使用2枚单面为小型透镜体阵列的复眼透镜。这样的两个复眼透镜阵列面之间的小透镜是一一对应的。

虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims

1.反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，包括：

多个激光光源；

从所述各光源得到光束来生成图像的光调制器；

将所述各光源发出的光束转换为适合光调制器形状的照明光束的光束整形器；

所述光源与光束整形器之间存在振动反射镜，该振动反射镜包括：

装在支撑台上的永久磁铁，能够通电的活动线圈，与该活动线圈连接的反射镜，该活动线圈根据输入电流的大小产生不同强度的磁性，与该永久磁铁相互作用驱动该反射镜进行垂直振动。

2.根据权利要求1所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，所述振动反射镜中还包括一块支撑板，该支撑板的一面粘有所述活动线圈，另一面粘有所述反射镜。

3. 根据权利要求2所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，所述支撑板为金属材质。

4.根据权利要求1所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，所述光束整形器是将多个小透镜体以矩阵形式排列在表面的复眼透镜。

5.根据权利要求1所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，所述反射镜的振动方向为入射光形成的入射角和由反射镜出射光形成的反射角的夹角中线方向。

6.根据权利要求1所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于，所述反射型光调制器为硅基液晶或数字微镜器件。

7.根据权利要求1所述的反射型微型投影机用光学引擎，其特征在于所述反射镜为胶片形式的反射膜。