CN206400247U - 一种cf‑lcos照明光学系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了微投影显示技术领域的一种CF‑LCOS照明光学系统,包括光源、准直透镜、散射膜、偏振片、PBS棱镜、1/4波片、反射镜、以及CF‑LCOS投影成像透镜,其中反射镜的特殊结构设计能够解决传统LCOS照明系统光照不均匀、能量利用率低的问题,本专利的CF‑LCOS照明系统显示亮度高,结构小巧,制造成本低,适合规模化生产。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及一种光学成像系统,具体指一种CF-LCOS照明光学系统,属于透镜线束领域。
背景技术
CF-LCOS光学照明系统是高清投影显示的核心部分,其结构小巧,重量轻,制造成本低,可用于AR智能眼镜,其品质的优劣决定了眼镜的显示效果,因此,提高CF-LCOS光学照明系统的成像品质对提升智能眼镜的显示效果具有重要意义。
目前用于眼镜的CF-LCOS光学系统,要求紧凑小巧,光学效率高,故采用二次反射式照明。LED光源出来的光经照明透镜组汇聚准直,由于聚光透镜会把LED芯片结构显示出来,如果该会聚光不经处理直接进入到LCOS面,会在图像上产生不良影响。因此,往往在聚光透镜后加入散射膜,对光束进行模糊化处理,消除LED芯片结构。然而,散射膜会增大光束的扩散角度,进入LCOS中的光会减少,光学效率将降低。传统LCOS照明系统使用平面反射镜,不能改善光束的强度分布,光束中心亮度高,边缘亮度低,影响了成像质量,降低了用户体验。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷,本实用新型提出了一种高效率的均匀照明光学系统。
为实现这一目的,本发明所采用的技术方案是:
一种LCOS照明光学系统,沿光线传播方向依次设有光源、准直透镜、散射膜、偏振片、PBS棱镜、1/4波片,反射镜、CF-LCOS投影成像透镜。
所述光学系统中的准直透镜为双准直透镜组,透镜为非球面透镜。
所述照明光学系统中的反射镜采用轮胎面微结构反射镜,并在反射面上采用微结构对光束进行匀光处理。
采用上述技术方案的有益效果是:照明光学系统中的反射镜采用带微结构的轮胎面反射镜,该反射镜将因散射膜而产生的大角度光线汇聚到LCOS面上,并将圆形光斑塑形成为长椭圆形光斑,恰好包裹住长方形的LCOS面,反射镜上的微结构则可以对汇聚到LCOS面上的光束进行匀光处理,使长椭圆形的光斑光强分布均匀,这样可以在不增加光学系统结构复杂性和结构尺寸的情况下,大大提高光学效率,并实现LCOS照明面亮度的均匀化。
附图说明
图1为平面反射镜;
图2为轮胎面微结构反射镜;
图3为本实用新型LCOS照明光学系统的光学原理示意;
附图标记说明:
1、光源;2、照明透镜;3、照明透镜;4、散射膜;5、偏振片;6、PBS棱镜;7、1/4波片;8、轮胎面微结构反射镜;9、LCOS芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施作进一步详细的说明:
图1是常见的平面反射镜,在传统LCOS系统中起到反射光线的作用,对入射到LCOS面的光强分布并无改善效果。照射到LCOS面的光斑尺寸较大、亮度分布不均匀,中心亮度高,边缘亮度低,这种情况下LCOS对入射光束的利用率较低、出射图像亮度中心强四周弱,经成像透镜投影后,在人眼前成像的亮度非常不均匀,降低佩戴者的体验。
图2是本专利特殊设计的微结构反射镜,在轮胎面结构反射镜的基础上,加入微结构设计,兼具聚光、塑形以及匀光的作用。这种结构能将光束汇聚,在LCOS面上形成比LCOS面大20%左右的方形光斑,相较平面反射镜,轮胎面微结构反射镜能够极大提高光束的利用效率,同时改善光斑的亮度分布,使其均匀化。如此一来,经过轮胎面微结构反射镜与LCOS元件后出射的图像亮度更均匀,光能利用率更高,经成像透镜投影后,可以在人眼内前呈现效果更好的图像,解决普通平面反射镜图像亮度不均匀的问题。
图3所示是本专利的LCOS照明光学系统,由高光效白光LED光源1出射的光束,经照明透镜组2、3准直后,光束的半角宽度变为10°,通过散射膜4后,光束中的LED芯片像会被消减,同时,准直光束被散射膜匀光扩束,光束角度变大。
扩束后的光线经偏振片5,变为线偏振光,偏振方向为S方向,S偏振光进入到PBS棱镜6中在PBS膜表面反射,光线到达1/4波片7处,经轮胎面微结构反射镜8后,光束被汇聚、整形、均匀化。反射回来的光线由1/4波片的作用,偏振方向由S方向转为P方向,进入PBS棱镜后,透过PBS膜,到达LCOS表面9。由于轮胎面微结构反射镜的聚光和匀光,光束在LCOS面上形成一个长椭圆形的均匀光斑。相较与平面反射镜形成光斑,该光斑面积更小,亮度更高,光斑更加均匀,经成像透镜投影后,可以在人眼内前呈现效果更好的图像,提高光学系统的光效,实现LCOS系统的均匀成像效果。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样,任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰,皆应视为不脱离本发明的专利范畴,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种CF-LCOS照明光学系统,由光源、准直透镜、散射膜、偏振片、PBS棱镜、1/4波片,反射镜、CF-LCOS投影成像透镜组成,其特征在于:光源采用白光LED芯片,利用准直透镜对光束进行准直,反射镜为轮胎面微结构反射镜,镜面端采用微结构对光束进行匀光处理。
2.根据权利要求1所述的CF-LCOS照明光学系统,其特征在于:所述准直透镜为双准直透镜组,透镜为非球面透镜。
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CN201621438244.9U CN206400247U (zh) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 一种cf‑lcos照明光学系统 |
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CN201621438244.9U CN206400247U (zh) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 一种cf‑lcos照明光学系统 |
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CN206400247U true CN206400247U (zh) | 2017-08-11 |
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ID=59511549
Family Applications (1)
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CN201621438244.9U Active CN206400247U (zh) | 2016-12-26 | 2016-12-26 | 一种cf‑lcos照明光学系统 |
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CN (1) | CN206400247U (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109031875A (zh) * | 2018-10-09 | 2018-12-18 | 苏州晶世达光电科技有限公司 | 一种led投影照明装置 |
CN111095100A (zh) * | 2017-09-29 | 2020-05-01 | 富士胶片株式会社 | 投影装置及投影方法 |
CN111158143A (zh) * | 2018-11-08 | 2020-05-15 | 舜宇光学(浙江)研究院有限公司 | 用于近眼显示设备的微型投影光引擎 |
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2016
- 2016-12-26 CN CN201621438244.9U patent/CN206400247U/zh active Active
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