CN211509206U - 一种新型lcd投影机的光学结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型LCD投影机的光学结构，其包括光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜和镜头，光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜依次排立，镜头位于反射镜的反射光光路上。光路中还包括1/4波片，所述1/4波片安装在第一菲涅尔透镜和反射式偏光片之间，所述反射式偏光片和第一菲涅尔透镜与液晶屏不平行，有一个夹角,保证反射光不原路反射。该光学结构可以完成P光和S光转换功能，使得所有光线能透过反射式偏光片照射到液晶上面，提高了投影机的光效。

Description

一种新型LCD投影机的光学结构

技术领域

本实用新型属于投影机技术领域，具体涉及一种新型LCD投影机的光学结构。

背景技术

投影机，又称投影仪，是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，投影机目前广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所。

LCD液晶投影机是市场上的主要产品。液晶是介于液体和固体之间的物质，本身不发光，工作性质受温度影响很大，其工作温度为-55℃—+77℃。投影仪利用液晶的光电效应，即液晶分子的排列在电场作用下发生变化，影响其液晶单元投影仪的透光率或反射率，从而影响它的光学性质，产生具有不同灰度层次及颜色的图像。由于LCD投影仪色彩还原较好、分辨率可达4K标准，体积小，重量轻，携带起来也非常方便，是投影仪市场上的主流产品。

现有单LCD投影机使用集成LED光源，使用单个聚光镜或者反光锥简单进行聚光后，照射到菲涅尔透镜，再照射到液晶屏。液晶屏显示出图像后经菲涅尔透镜后汇聚，经反光镜反射后通过镜头，在幕布上投出画面。

发明人在实际使用过程中发现，这些现有技术至少存在以下技术问题：

1、传统的单LCD结构较为简单，没有P光和S光转换功能，无法实现全部光源透过反射式偏光片造成50％的偏振光浪费。

2、现有的单LCD投影机照明部分结构简单，没有P光和S光转换功能，因而光效低，造成了单LCD投影机亮度低。

发明内容

为克服上述存在之不足，本实用新型的发明人通过长期的探索尝试以及多次的实验和努力，不断改革与创新，提出了一种新型LCD投影机的光学结构，其可以通过P光和S光转换功能，使得所有光线能透过反射式偏光片照射到液晶上面，提高了投影机的光效。

为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是：提供一种新型LCD投影机的光学结构,其包括光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜和镜头，光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜依次排立，镜头位于反射镜的反射光光路上。光路中还包括1/4波片，所述1/4波片安装在第一菲涅尔透镜和反射式偏光片之间，所述反射式偏光片与第一菲涅尔透镜之间有夹角。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：所述反射式偏光片与第一菲涅尔透镜之间有夹角，夹角的角度为 0°-30°，确保光线不会原路返回到LED光源被浪费掉。同时需要光线能够返回到反光锥内部多次反射后经过第一菲涅尔透镜重新进入光路。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：第一菲涅尔透镜、液晶屏、第二菲涅尔透镜呈平行布置。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：1/4波片平行于液晶屏。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：1/4波片不平行于液晶屏，1/4波片与液晶屏之间有夹角。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：光源位于反光锥的底部并且与反光锥底部平面贴合，第一菲涅尔透镜位于反光锥顶部并与反光锥顶部的平面贴合。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：所述光源为LED光源，LED光源中LED芯片为单颗LED芯片或多颗 LED芯片，多颗LED芯片可以提高光源亮度。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：所述1/4波片和反射式偏光片贴合在同一片玻璃基板上，构成一个整体部件。

根据本实用新型所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其进一步的优选技术方案是：所述1/4波片和反射式偏光片分开为两个部件，分别独立进行安装。

相比现有技术，本实用新型的技术方案具有如下优点/有益效果：

本实用新型解决了现有单LCD投影机在照明中存在光效低的缺点：传统的单LCD没有P光和S光转换功能，造成50％的偏振光浪费，在本实用新型中，由 LED光源1发出的光，经反光锥后照射到第一菲涅尔透镜上，变成平行光通过 1/4波片后照射到反射式偏光片上，其中P光透过反射式偏光片，照射到液晶屏上，S光在反射式偏光片上反射，反射的S光经过1/4波片后，通过第一菲涅尔透镜汇聚入反光锥，反射的S光经过反光锥的多次反射后，再通过第一菲涅尔准直后，再次通过1/4波片，再次照射到反射式偏光片上，由于该光线经过了两次1/4波片，S光已经转变成了P光，所以能透过反射式偏光片照射到液晶上面。同样的原理，调整反射式偏光片的角度，使S光透过，P光反射，也可以完成P光到S光的转换实现P光和S光转换功能，使得所有光线能透过反射式偏光片照射到液晶上面，提高了投影机的光效，将原本不能利用的偏振光进行利用，提高了光源的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标记分别为：1、光源 2、反光锥 3、第一菲涅尔透镜 4、1/4波片 5、反射式偏光片 6、液晶屏 7、第二菲涅尔透镜 8、反光镜 9、镜头。

具体实施方式

为使本实用新型目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中可以不对其进行进一步定义和解释。

实施例：

如图1所示，一种新型LCD投影机的光学结构，其包括光源1、反光锥2、第一菲涅尔透镜3、反射式偏光片5、液晶屏6、第二菲涅尔透镜7、反光镜8 和镜头9，光源1、反光锥2、第一菲涅尔透镜3、反射式偏光片5、液晶屏6、第二菲涅尔透镜7、反光镜8依次排立，镜头9位于反光镜8的反射光光路上，其还包括1/4波片4，所述1/4波片4安装在第一菲涅尔透镜3和反射式偏光片 5之间，所述反射式偏光片5安装在1/4波片4与液晶屏6之间。

所述反射式偏光片5与第一菲涅尔透镜3之间形成夹角，该夹角角度很小，夹角的角度范围为0°-30°，夹角的角度只需确保光线不会原路返回，同时光线能够返回到反光锥内部再次反射出来即可。

第一菲涅尔透镜3、液晶屏6、第二菲涅尔透镜7呈平行布置，保证光线穿过这三个光学结构时是处于垂直进入的，保证光路的准确行进，不发生偏移。

1/4波片可以是平行于液晶屏，也可以不平行于液晶屏，1/4波片起到改变光的1/4π相位角的作用，与其布置的角度无关。

光源1位于反光锥2的底部并且与反光锥2底部贴合，第一菲涅尔透镜3 位于反光锥2顶部并与反光锥2顶部贴合，反光锥2的作用是将来自光源1的光线汇聚射出到第一菲涅尔透镜3上。

所述光源1中LED芯片为单颗LED芯片或多颗LED芯片，多颗LED芯片可以提供更强的光源。

反光镜8与第二菲涅尔透镜7之间形成夹角，将光线反射到镜头9，反光镜 8的位置与镜头9的位置是相对的，镜头9的位置位于反光镜8的反射出来的光线的光路上。

所述1/4波片4和反射式偏光片5贴合在同一片玻璃基板上，可以简化组装步骤，实现快速安装，当玻璃基板的倾斜面的角度确定后，只需在玻璃基板倾斜面上粘贴反射式偏光片5，在与倾斜面相对的竖直面上粘贴1/4波片4。当然，1/4波片4和反射式偏光片5也可以分开设置，分别独立安装，分开设置 1/4波片4和反射式偏光片5可以方便维修，当其中某个镜片损坏只需更换单一镜片即可，减少成本支出。

工作原理：由光源1发出的光，经反光锥2后照射到第一菲涅尔透镜3上，变成平行光通过1/4波片4后照射到反射式偏光片5上，其中P光透过反射式偏光片5，照射到液晶屏6上，S光在反射式偏光片5上反射，因为反射式偏光片5有一个小的夹角，反射的S光不会原路返回到光源的LED灯被吸收，而是：反射的S光经过1/4波片4后，通过第一菲涅尔透镜3汇聚入反光锥2，该反射光经过反光锥2的多次反射后，通过第一菲涅尔透镜3准直，再次通过1/4波片4，然后再照射到反射式偏光片5上，由于该光线经过了两次1/4波片4，S 光已经转变成了P光，所以能透过反射式偏光片5照射到液晶上面。同样的原理，调整反射式偏光片5的角度，使S光透过，P光反射，也可以完成P光到S 光的转换。

照射在液晶屏6上的P光经液晶屏6显示图像后通过第二菲涅尔透镜7汇聚和反光镜8反射后进入镜头9，在幕布上投射出图像。

本文当中相关原理解释：

S光经过两次1/4波片转变为P光：光线经过1/4波片后，光的相位角会改变1/4π，经过两次1/4波片后，会改变两个1/4π，即1/2π，而P光和S光之间的相位相差1/2π，因此经过两次1/4波片后能够完成P光和S光之间的转换。

反射式偏光片：就是能使按特定方向振动的光线通过，而使其它振动方向的光线反射的一种光学器件。

菲涅尔透镜：透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。总的来说即菲涅尔透镜可以对光线起到聚光和调整为平行光的作用。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型LCD投影机的光学结构，其包括光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜和镜头，光源、反光锥、第一菲涅尔透镜、反射式偏光片、液晶屏、第二菲涅尔透镜、反光镜依次排立，镜头位于反射镜的反射光光路上，其特征在于，其还包括1/4波片，所述1/4波片安装在第一菲涅尔透镜和反射式偏光片之间，所述反射式偏光片与第一菲涅尔透镜之间有夹角。

2.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，所述反射式偏光片与第一菲涅尔透镜之间有夹角，夹角的角度为0°-30°，确保光线不会原路返回。

3.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，第一菲涅尔透镜、液晶屏、第二菲涅尔透镜呈平行布置。

4.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，1/4波片平行于液晶屏。

5.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，1/4波片不平行于液晶屏，1/4波片与液晶屏之间有夹角。

6.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，光源位于反光锥的底部并且与反光锥底部贴合，第一菲涅尔透镜位于反光锥顶部并与反光锥顶部贴合。

7.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，所述光源为LED光源，LED光源中LED芯片为单颗LED芯片或多颗LED芯片。

8.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，所述1/4波片和反射式偏光片贴合在同一片玻璃基板上，构成一个整体部件。

9.根据权利要求1所述的一种新型LCD投影机的光学结构，其特征在于，所述1/4波片和反射式偏光片分开为两个部件，分别独立进行安装。

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