CN208654519U - 投影仪的光学引擎以及投影仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种投影仪的光学引擎和投影仪，其中，该投影仪的引起包括：光源；偏振元件，安装于光源的出光侧，偏振元件具有偏振膜，偏振膜与光源发出的光呈夹角设置，偏振膜能够透P光同时反射S光或者透S光同时反射P光；反射镜，安装于偏振膜的一侧，反射镜用于将偏振膜反射的S光或者P光反射回偏振膜；1/4波片，安装于偏振元件和反射镜之间；LCOS显示芯片，安装于偏振膜背对反射镜的一侧，LCOS显示芯片用于接收S光或者P光，并将形成的图像以P光或者S光射出；以及镜头，安装于偏振膜背对光源的一侧，LCOS显示芯片形成的图像经偏振膜反射至镜头。如此设置，有利于减小投影仪的光学引擎所需要的安装空间，进而有利于缩小投影仪的体积。

Description

投影仪的光学引擎以及投影仪
技术领域
本实用新型涉及投影设备技术领域，特别涉及一种投影仪的光学引擎以及投影仪。
背景技术
现有的投影仪通常包括光源、聚光透镜、反射镜、匀光片、成像棱镜、DMD芯片(Digital Micro mirror Device，数字微镜器件)以及镜头，其中，聚光透镜安装于该光源的出光侧，匀光片安装于聚光透镜的出光侧，反射镜安装于匀光片的出光侧，该反射镜的反射面与光线呈45度夹角设置，DMD芯片安装于反射镜的一侧并用于接收反射镜反射的光线，成像棱镜安装于DMD芯片与反射镜之间，镜头安装于DMD芯片的一侧，DMD芯片形成的图像通过成像棱镜反射至镜头。
然而，现有的投影仪中的光源、聚光透镜、反射镜、匀光片、成像棱镜、DMD芯片以及镜头是呈L型布置的，这就导致现有的投影仪的体积比较大。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种投影仪的光学引擎，旨在缩小投影仪的体积。
为实现上述目的，本实用新型提出的一种投影仪的光学引擎，其包括：
光源；
偏振元件，安装于所述光源的出光侧，所述偏振元件具有偏振膜，所述偏振膜与所述光源发出的光呈夹角设置，所述偏振膜能够透P光同时反射S光或者透S光同时反射P光；
反射镜，安装于所述偏振膜的一侧，所述反射镜用于将所述偏振膜反射的S光或者P光反射回所述偏振膜；
1/4波片，安装于所述偏振元件和所述反射镜之间；
LCOS显示芯片，安装于所述偏振膜背对所述反射镜的一侧，所述LCOS显示芯片用于接收S光或者P光，并将形成的图像以P光或者S光射出；以及
镜头，安装于所述偏振膜背对所述光源的一侧，所述LCOS显示芯片形成的图像经所述偏振膜反射至所述镜头。
优选地，所述偏振元件包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一直角棱镜的一直角面面对所述光源设置，所述第一直角棱镜的另一直角面面对所述反射镜设置，所述第二直角棱镜的一直角面面对所述LCOS显示芯片设置，所述第二直角棱镜的另一直角面面对所述镜头设置，所述第一直角棱镜的斜面和所述第二直角棱镜的斜面相互贴合，并且所述第一直角棱镜斜面和所述第二直角棱镜的斜面中至少有一个设置有所述偏振膜。
优选地，所述第一直角棱镜面对所述光源的表面呈凸型弧面设置而具有预定的曲率，以使得所述光源发出的光全部聚集于所述偏振膜。
优选地，所述偏振元件包括玻璃片，所述玻璃片与所述光源发出的光呈夹角设置，所述玻璃片至少一表面设置有偏振膜。
优选地，所述偏振膜与所述光源发出的光呈45°夹角设置。
优选地，所述投影仪的光学引擎还包括安装于所述光源与所述偏振元件之间起偏器，所述起偏器透S光同时反射P光或者透P光同时反射S光。
优选地，所述投影仪的光学引擎还包括安装于所述镜头和所述偏振元件之间的检偏器，所述检偏器透S光同时反射P光或者透P光同时反射S光。
本实用新型还提出一种投影仪，其包括壳体以及安装于所述壳体内的投影仪的光学引擎，所述投影仪的光学引擎包括：
光源；
偏振元件，安装于所述光源的出光侧，所述偏振元件具有偏振膜，所述偏振膜与所述光源发出的光呈夹角设置，所述偏振膜能够透P光同时反射S光或者透S光同时反射P光；
反射镜，安装于所述偏振膜的一侧，所述反射镜用于将所述偏振膜反射的S光或者P光反射回所述偏振膜；
1/4波片，安装于所述偏振元件和所述反射镜之间；
LCOS显示芯片，安装于所述偏振膜背对所述反射镜的一侧，所述LCOS显示芯片用于接收S光或者P光，并将形成的图像以P光或者S光射出；以及
镜头，安装于所述偏振膜背对所述光源的一侧，所述LCOS显示芯片形成的图像经所述偏振膜反射至所述镜头。
本实用新型中的投影仪的光学引擎中采用LCOS显示芯片来成像，以使得所述光源、所述偏振元件、所述反射镜、所述1/4波片以及所述镜头呈线性排布，相较于现有的投影仪的光学引擎中采用DMD芯片来成像，以使得投影仪的光学引擎中各个光学元件呈L型布置而言，本实用新型中的投影仪的光学引擎所需要的安装空间更小，这样就使得投影仪的体积可以做的更小，从而也就使得所述投影仪能够适用于多种电子设备(如智能眼镜、手机等等)。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型投影仪的光学引擎一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型投影仪的光学引擎另一实施例的结构示意图；
图3为本实用新型投影仪的光学引擎再一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 投影仪的光学引擎 60 镜头
10 光源 21 偏振膜
20 偏振元件 22 第一直角棱镜
30 反射镜 23 第二直角棱镜
40 1/4波片 70 起偏器
50 LCOS显示芯片 80 检偏器
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，在本实用新型中涉及“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。另外，各个实施例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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种投影仪的光学引擎，请参照图1，图1示出了本实用新型投影仪的光学引擎一实施例的结构示意图，所述投影仪的光学引擎中的各光学元器件的安装位置得到优化，这样就使得所述投影仪的光学引擎所需要的安装空间变小，进而使得设置有所述投影仪的光学引擎的投影仪的体积能够缩小。
所述投影仪的光学引擎100包括光源10、偏振元件20、反射镜30、1/4波片40、LCOS(Liquid Crystal on Silicon、液晶附硅)显示芯片50以及镜头60；其中，所述偏振元件20安装于所述光源10的出光侧，所述偏振元件20具有偏振膜21，所述偏振膜21与所述光源10发出的光呈夹角设置，所述偏振膜21能够透P光同时反射S光或者透S光同时反射P光；所述反射镜30安装于所述偏振膜21的一侧，所述反射镜30用于将所述偏振膜21反射的S光或者P光反射回所述偏振膜21；所述1/4波片40安装于所述偏振元件20和所述反射镜30之间，所述1/4波片40用于偏振所述偏振元件20或者所述反射镜30反射的光，以使得所述偏振元件20反射的S光或者P光通过所述1/4波片40两次偏振后形成P光或者S光；所述LCOS显示芯片50安装于所述偏振膜21背对所述反射镜30的一侧，所述LCOS显示芯片50用于接收经所述反射镜30反射并透过所述偏振膜21的S光或者P光，所述LCOS显示芯片50接收到S光或者P光后形成的图像会以P光或者S光发射出去，所述LCOS显示芯片50发出的P光或者S光光传播至所述偏振膜21时，会在所述偏振膜21的反射下从所述偏振膜21背对所述光源10的一侧射出；所述镜头60安装于所述偏振膜21背对所述光源10的一侧，所述镜头60用于将所述LCOS显示芯片50形成的图像进行投射。
为了便于说明所述投影仪的光学引擎100的工作情况，下面以所述偏振膜21能够透P光同时反射S光为例进行说明。在所述投影仪的光学引擎100工作时，所述光源10发出的P光和S光传播至所述偏振元件20的偏振膜21时，所述偏振膜21供P光穿过同时反射S光，被所述偏振膜21反射的S光通过所述1/4波片40发生一次偏振后传播至所述反射镜30，所述反射镜30将发生一次偏振的S光再次反射回所述偏振膜21，这就使得发生一次偏振的S光再通过所述1/4波片40时发生第二次偏振，这就使得原来的S光变成了P光，由于所述偏振膜21可以供P光穿透过去，这就使得P光能够直接穿过所述偏振膜21传播至所述LCOS显示芯片50，所述LCOS显示芯片50接受P光形成图像，并且所述LCOS显示芯片50将形成的图像以S光传播至所述偏振膜21并在所述偏振膜21的反射下传播至所述镜头60，最终通过所述镜头60投射至幕布或者墙体上。
本实用新型中的投影仪的光学引擎100中采用LCOS显示芯片50来成像，以使得所述光源10、所述偏振元件20、所述反射镜30、所述1/4波片40以及所述镜头60呈线性排布，相较于现有的投影仪的光学引擎100中采用DMD芯片来成像，以使得投影仪的光学引擎100中各个光学元件呈L型布置而言，本实用新型中的投影仪的光学引擎100所需要的安装空间更小，这样就使得投影仪的体积可以做的更小，从而也就使得所述投影仪能够适用于多种电子设备(如智能眼镜、手机等等)。
需要说明的是，所述偏振元件20的种类有很多种，通常所述偏振元件20包括透光载体以及涂设于所述透光载体上的偏振膜21，所述载体的形状有很多种，例如所述载体呈直角三角形设置，再如所述载体呈片状设置等等，在此就不一一列举了；所述偏振膜21涂设于所述载体的一表面，所述偏振膜21具有透P光同时反射S光的性能，或者所述偏振膜21具有透S光同时反射P光的性能。
在本实用新型的一实施例中，请参照图1、图2或者图3，所述偏振元件20包括第一直角棱镜22和第二直角棱镜23，所述第一直角棱镜22的斜面和所述第二直角棱镜23的斜面相互贴合，所述第一直角棱镜22的斜面和所述第二直角棱镜23的斜面中至少一个设置有偏振膜21，也就是说，所述偏振元件20可以由PBS棱镜形成。所述第一直角棱镜22的一直角面面对所述光源10设置，所述第一直角棱镜22的另一直角面面对所述反射镜30设置，所述第二直角棱镜23的一直角面面对所述LCOS显示芯片50设置，所述第二直角棱镜23的另一直角面面对所述镜头60设置。如此设置，使得所述偏振膜21是隐藏于所述第一直角棱镜22和所述第二直角棱镜23之间的，这样就避免了所述偏振膜21显露于外而受到空气中的灰尘、水汽等因素的影响。
进一步地，所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面呈凸型弧面设置而具有预定的曲率，以使得所述光源10发出的光全部聚集于所述偏振膜21。也就是说，光线只能够从所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面进入所述第一直角棱镜22内，被所述偏振膜21反射的光线并不能从所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面射出，加上所述偏振膜21面与所述灯源发出的光呈夹角设置，这就使得被所述偏振膜21反射的光线只能够通过所述第一直角棱镜22面对所述反射镜30的一侧射出，这样就使得光源10发出的光的利用率得到提高，从而也有利于保证所述投影仪的光学引擎100最后成像的亮度。
值得注意的是，所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面要实现全反射，需要符合斯涅耳定律，n1sinθ1＝n2sinθ2，其中n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2分别为入射光或折射光与界面发现的夹角，叫做入射角和折射角。原理如下：如果入射角θ1等于某一个角θc时，折射光线沿折射界面的切线进行，即折射角为90°，此时sinθ2＝1，则可以推得sinθc＝sinθ1＝n2/n1。但如果入射角θ1大于这个值θc时，入射角的正弦sinθ1＞n2/n1，会推得sinθ2＞1，这个在数学上是没有意义的，所以此时不存在折射光而只存在反射光，于是便发生全反射。所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面具有预定的曲率，预定的曲率的设定根据斯涅耳定律设置的，即由所述第一直角棱镜22的折射率n1和空气的折射率n2来确定所述第一直角棱镜22面对所述光源10的表面的曲率。
显然，在本实用新型的其他实施例中，所述偏振元件20包括玻璃片，所述玻璃片与所述光源10发出的光呈夹角设置，所述玻璃片至少一表面设置有偏振膜21，也即所述偏振元件20是由偏振片形成。如此设置，同样能够使得所述光源10发出的P光和S光中有一种能够透过所述偏振膜21，另一种能够被所述偏振膜21反射。
为了减小所述投影仪的光学引擎100的所需要的安装空间，在本实用新型的一实施例中，所述偏振膜21与所述光源10发出的光呈45°夹角设置。当所述偏振元件20有所述第一直角棱镜22、所述第二直角棱镜23以及偏振膜21构成时，所述第一直角棱镜22和所述第二直角棱镜23均为等腰直角三角形，如此设置，使得所述光源10发出的光能够垂直所述第一直角棱镜22的一直角面进入所述第一直角棱镜22内，并在所述偏振膜21处发生反射后再从所述第一直角棱镜22的另一直角面射出，同样地，光线还可以垂直所述第二直角棱镜23的一直角进入所述第二直角棱镜23内，并在所述偏振膜21处发生反射后再从所述第二直角棱镜23的另一直角面射出，这样就避免了光线在进入或者射出所述第一直角棱镜22或者第二直角棱镜23时发生折射，进而有利于提高光的利用率。
考虑到所述LCOS显示芯片50只能够接收S光或者P光，在本实用新型的一实施例中，请参照图2，所述投影仪的光学引擎100还包括安装于所述光源10与所述偏振元件20之间的起偏器70，所述起偏器70透S光同时反射P光或者透P光同时反射S光，即所述偏振膜21透P光的同时反射S光，所述起偏器70就透S光同时反射P光，所述偏振膜21透S光的同时反射P光，所述起偏器70就透P光同时反射S光，这样就能够提前将造成干扰的光线拦截，从而确保了所述LCOS显示芯片50只接收P光或者S光中的一种，进而有利于保证所述LCOS显示芯片50形成的图像是清晰、清楚的。
为了保证所述LCOS显示芯片50形成的图像的亮度，请参照图3，在本实用新型的一实施例中，所述投影仪的光学引起还包括安装于所述镜头60和所述偏振元件20之间的检偏器80，所述检偏器80透S光同时反射P光或者所述检偏器80透P光同时反射S光。即所述偏振膜21透P光的同时反射S光，所述检偏器80就透S光同时反射P光，所述偏振膜21透S光的同时反射P光，所述检偏器80就透P光同时反射S光。
为了方便描述，下面以所述偏振膜21透P光的同时反射S光，所述检偏器80就透S光同时反射P光为例进行说明，所述LCOS显示芯片50对应只能够接收P光，当所述光源10发出的S光先后经过两次1/4波片40后形成P光，P光能够直接穿透所述偏振膜21传播至所述LCOS显示芯片50，所述LCOS显示芯片50形成的图像以S光射出，并经过所述偏振膜21反射至所述镜头60。所述光源10发出的光中的P光直接穿透所述偏振膜21传播至所述检偏器80，所述检偏器80反射P光至所述偏振膜21后，再通过所述偏振膜21反射至所述LCOS显示芯片50，这样就使得所述光源10发出的光都能够用于所述LCOS显示芯片50成像，从而利于保证所述LCOS显示芯片50形成的图像的亮度。
本实用新型还提出一种投影仪，该投影仪包括壳体以及安装于壳体内的投影仪的光学引擎，该投影仪的光学引擎的具体结构参照上述实施例，由于本投影仪的光学引擎采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型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实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种投影仪的光学引擎，其特征在于，包括：
光源；
偏振元件，安装于所述光源的出光侧，所述偏振元件具有偏振膜，所述偏振膜与所述光源发出的光呈夹角设置，所述偏振膜能够透P光同时反射S光或者透S光同时反射P光；
反射镜，安装于所述偏振膜的一侧，所述反射镜用于将所述偏振膜反射的S光或者P光反射回所述偏振膜；
1/4波片，安装于所述偏振元件和所述反射镜之间；
LCOS显示芯片，安装于所述偏振膜背对所述反射镜的一侧，所述LCOS显示芯片用于接收S光或者P光，并将形成的图像以P光或者S光射出；以及
镜头，安装于所述偏振膜背对所述光源的一侧，所述LCOS显示芯片形成的图像经所述偏振膜反射至所述镜头。
2.如权利要求1所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述偏振元件包括第一直角棱镜和第二直角棱镜，所述第一直角棱镜的一直角面面对所述光源设置，所述第一直角棱镜的另一直角面面对所述反射镜设置，所述第二直角棱镜的一直角面面对所述LCOS显示芯片设置，所述第二直角棱镜的另一直角面面对所述镜头设置，所述第一直角棱镜的斜面和所述第二直角棱镜的斜面相互贴合，并且所述第一直角棱镜斜面和所述第二直角棱镜的斜面中至少有一个设置有所述偏振膜。
3.如权利要求2所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述第一直角棱镜面对所述光源的表面呈凸型弧面设置而具有预定的曲率，以使得所述光源发出的光全部聚集于所述偏振膜。
4.如权利要求1所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述偏振元件包括玻璃片，所述玻璃片与所述光源发出的光呈夹角设置，所述玻璃片至少一表面设置有偏振膜。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述偏振膜与所述光源发出的光呈45°夹角设置。
6.如权利要求1所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述投影仪的光学引擎还包括安装于所述光源与所述偏振元件之间起偏器，所述起偏器透S光同时反射P光或者透P光同时反射S光。
7.如权利要求1所述的投影仪的光学引擎，其特征在于，所述投影仪的光学引擎还包括安装于所述镜头和所述偏振元件之间的检偏器，所述检偏器透S光同时反射P光或者透P光同时反射S光。
8.一种投影仪，其特征在于，包括壳体以及如权利要求1至7中任意一项所述的投影仪的光学引擎，所述光学引擎安装于所述壳体内。
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