CN220087363U - 一种分色分时序的双通道lcd投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分色分时序的双通道LCD投影设备，包括：光源、匀光装置、色轮组件、自由曲面收光镜、聚焦透镜、分色分光元件、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、第一LCD、第二LCD及镜头组件。本实用新型具有优点：采用双片黑白LCD，时序上进行BY时序分光，Y段时候进行RG空间分光，时间与空间同步混合分光，实现了三基色的分离，使用LCD可以省掉滤光层，且不需要子像素，因此，系统透过率大幅度提升，在相同面积下可实现更高分辨率，RG共用时序占空比，因此，设备的占空比R+G+B＞1(B+Y＝1等价于R+B＝1或者G+B＝1)，提高了系统亮度上限。

Description

一种分色分时序的双通道LCD投影设备

技术领域

本实用新型主要涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种分色分时序的双通道LCD投影设备。

背景技术

投影机的分类通常是基于投影机最核心的器件之一即光阀的特征而习惯性去进行，如现在常见的DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影机，LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示)投影机，LCOS(Liquid Crystal on Silicon，硅基液晶)投影机等。

常见的LCD投影机是指具有：其光阀为LCD技术(为区别DLP)，且为透射式的(为区别LCOS)这两个特征。LCD投影机一般有单LCD投影机和3LCD投影机两种原理和结构形式，一般的单LCD投影机是用一片全彩的LCD光阀，在白色光源或等效为白色光源的照射下重现空间彩色图像，一般的3LCD投影机是用3片单色(黑白)的LCD光阀，即LCD光阀上没有单LCD投影机光阀所使用的CF(Color Filter，彩色滤光膜，彩膜等)装置，由红绿蓝三种基色光分别去照明三路LCD光阀，每路LCD光阀显示输入视频信号的一个纯基色场图像，最后对3片光阀产生的图像进行重合，从而和应用全彩LCD光阀的单LCD投影机一样，产生空间的彩色图像。

现有技术的LCD显示系统中，一般由单LCD显示芯片构成，在单LCD显示芯片中，单个像素由三个RGB子像素组成，三个RGB子像素分别通过RGB单色偏振光，导致LCD效率极低，同时由于更多的子像素是像素周围无效区域面积占比加大，从而使得单LCD开口率只能打到50％左右，进一步降低了屏的透过率。

所以如何设计一种光效高、结构简单、成本低的投影设备，是待解决的技术问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的问题，提供一种高稳定性的低蓝光投影照明装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种分色分时序的双通道LCD投影设备，包括：

光源、匀光装置、色轮组件、自由曲面收光镜、聚焦透镜、分色分光元件、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、第一LCD、第二LCD及镜头组件；

其中，所述光源发出的光束经过所述匀光装置匀光后进入所述第一反射镜，光束经所述第一反射镜反射后进入所述聚焦透镜聚焦，然后进入所述色轮组件，色轮组件将光束分成两个颜色不同且交替变换的光束，交替变换的光束进入第二反射镜后进入第一菲涅尔透镜，经第一菲涅尔透镜准直后进入分色分光片，此时，光束变为两个颜色不同的第一光和第二光，其中，第一光依次经过所述第四反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件；而第二光在所述分色分光元件处分为第一子光束和第二子光束，其中，第一子光束依次经过第三反射镜、所述第一LCD后再次进入所述分色分光元件，而第二子光束依次经过第四反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件，在所述分色分光元件处第一光和第二光进行合光，合光之后的光束进入第二菲涅尔透镜后投射至所述投影镜头。

优选地，所述色轮组件为荧光色轮，荧光色轮包括荧光区和非荧光区。

优选地，所述光源为蓝光光源。

优选地，所述分色分光元件为透红反蓝绿分光片或透红反黄分光片。

优选地，所述匀光装置为蓝光匀光复眼。

第二方面，本申请实施例提供了另一种分色分时序的双通道LCD投影设备，包括：

第一光源、第二光源、第三光源、第一收集透镜、第二收集透镜、第三收集透镜、第一分光片、第二分光片、匀光装置、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、分色分光元件、第一LCD、第二LCD及镜头组件；

其中，所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源发出的光束分别经过所述第一收集透镜、所述第二收集透镜及所述第三收集透镜汇聚后，再依次经过所述匀光装置和所述第二反射镜后进入所述分色分光元件，所述分色分光元件将入射的光束分成两个颜色不同的第一光和第二光；其中，第一光依次经过所述第三反射镜、所述第一LCD后再次进入所述分色分光元件；而第二光则依次经过第三反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件，在所述分色分光元件处第一光和第二光进行合光输出，合光之后的光束进入第二菲涅尔透镜后投射至所述投影镜头。

优选地，所述第一光源为红光光源，所述第二光源为绿光光源，所述第三光源为蓝光光源。

优选地，所述分色分光元件为透红反蓝绿分光片或透红反黄分光片。

优选地，所述匀光装置为匀光复眼。

优选地，所述第一LCD和所述第二LCD为黑白LCD。

与现有技术相比，本实用新型的投影设备采用双片黑白LCD，时序上进行BY时序分光，Y段时候进行RG空间分光，时间与空间同步混合分光，实现了三基色的分离，使用LCD可以省掉滤光层，且不需要子像素，因此，系统透过率大幅度提升，在相同面积下可实现更高分辨率；同时，RG共用时序占空比，因此，设备的占空比R+G+B＞1(B+Y＝1等价于R+B＝1或者G+B＝1)，提高了系统亮度上限。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本实用新型的示例性实施方式。

附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为根据本申请一示例性实施例提供的一种分色分时序的双通道LCD投影设备的结构示意图；

图2为根据本申请一实施例所提供的一种分色分时序的双通道LCD投影设备的光束的信号时序图；

图3为根据本申请另一示例性实施例提供的一种分色分时序的双通道LCD投影设备的结构示意图；

图4为根据本申请一实施例所提供的一种分色分时序的双通道LCD投影设备的光束的信号时序图；

附图标记

1-光源，11-红光光源，12-绿光光源，13-蓝光光源，2-复眼，31-第一反射镜，32-第二反射镜，33-第三反射镜，34-第四反射镜，4-聚焦透镜，41-第一收光透镜，42-第二收光透镜，43-第三收光透镜，5-色轮，6-自由曲面收光镜，7-分色分光元件，81-第一菲涅尔透镜，82-第二菲涅尔透镜，91-第一LCD组件，92-第二LCD组件，10-投影镜头，111-第一分光片，112-第二分光片。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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装置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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请一实施例提供一种分色分时序的双通道LCD投影设备，下面结合附图进行说明。

参照图1，一种分色分时序的双通道LCD投影设备，包括：光源1、匀光装置2、色轮组件5、自由曲面收光镜6、聚焦透镜4、分色分光元件7、第一反射镜31、第二反射镜32、第三反射镜33、第四反射镜34、第一菲涅尔透镜81、第二菲涅尔透镜82、第一LCD91、第二LCD92及镜头组件10。

其中，光源1为蓝光光源，可以是激光光源或是LED光源，蓝光光源的峰值波长可为465纳米(nm)，本实用新型不做具体限定。在本实施例中，更进一步地，光源可以采用小发光芯片，再配合自由曲面收光透镜进行配光后能过获得更好的匀光效果，极大提升LCD投影设备的均匀性。

其中，匀光装置2对应蓝光光源，设置为蓝光复眼，可以对蓝光进行匀光后再传输至光路中。

具体地，第一LCD91和第二LCD92为黑白LCD。

本实施例中，分色分光元件7为透红反蓝绿分光片或透红反黄分光片，其实现的作用是相同的。都是将红光与蓝绿光进行分离。

其中，色轮组件5位荧光色轮，色轮包括荧光区和非荧光区，本实施例，荧光区配置为可以激发出黄色光的荧光粉层，使得入射的蓝光经过荧光区后变为黄色荧光，而非荧光区则配置可以透射蓝光的材料，其中荧光色轮的结构可以根据实际使用需求配置为包含多个不同颜色荧光的段，在此，不作具体限定。

具体地，投影设备在工作时，光源1发出的蓝光光束进入蓝光复眼匀光后进入第一反射镜31，经31反射后进入收集透镜4，经4的汇聚后进入荧光色轮5；当处于蓝色时序时，蓝光光束进入自由曲面收光透镜6，经6的汇聚后进入第二反射镜32，经32反射后进入第一菲涅尔透镜81，经81准直汇聚后进入分色分光元件7，经分色分光元件7反射后进入第四反射镜34，经34反射后进入第二LCD92后再次进入分色分光元件7；当处于黄光时序时，蓝光光束经过荧光色轮的荧光区激发出黄光光束，接着，黄光光束进入自由曲面收光透镜6，经6的汇聚后进入第二反射镜32，光束经32反射后进入第一菲涅尔透镜81，经81准直汇聚后进入分色分光元件7，光束经分色分光元件7后分为红光光束和绿光光束，其中，红光光束进入第三反射镜33，经33反射后进入第一LCD91后再次进入分色分光元件7，而绿光光束则进入第四反射镜34，经34反射后进入第二LCD92后再次进入分色分光元件7，在分色分光元件7处，红光、绿光和蓝光光束进行合光，合光后的光束进入第二菲涅尔透镜82准直汇聚后投射至投影镜头10，最后形成画面输出。

本申请另一实施例提供一种分色分时序的双通道LCD投影设备，下面结合附图进行说明。

参照图3，一种分色分时序的双通道LCD投影设备，包括：第一光源11、第二光源12、第三光源13、匀光装置2、第一收集透镜41、第二收集透镜42、第三收集透镜43、分色分光元件7、第一反射镜31、第二反射镜32、第三反射镜33、第四反射镜34、第一菲涅尔透镜81、第二菲涅尔透镜82、第一LCD91、第二LCD92及镜头组件10。

具体地，第一LCD91和第二LCD92为黑白LCD。

具体地，第一光源11为红LED光源，第二光源12为绿LED光源，第三光源13位蓝LED光源，其区别于普通单LCD使用的白光光源，使用三色LED光源进行合光，能在相对于白光光源在较小面积情况下获得更高的亮度，减小发光面积，减小光源光学扩展量。更进一步地，光源采用小发光芯片，再配合自由曲面进行配光能过获得更好的匀光效果，极大提升LCD投影的均匀性。

具体地，投影设备在工作时，第一光源11、第二光源12及第三光源13发出的光线分别经过所述第一收集透镜21、所述第二收集透镜22及所述第三收集透镜23准直汇聚后，再通过呈X型排布的第一分光片和第二分光片进行合光，合光之后的光束依次经过匀光装置2、第二反射镜32，经32反射后进入第一菲涅尔透镜81，经81准直汇聚后进入分色分光元件7，分为红光光束和蓝绿光光束，其中，红光光束进入第三反射镜33，经33反射后进入第一LCD91后再次进入分色分光元件7；而蓝绿光光束则进入第四反射镜34，经34反射后进入第二LCD92后再次进入分色分光元件7，在分色分光元件7处，红光光束和蓝绿光束进行合光并输出，合光后的光束进入第二菲涅尔透镜82准直汇聚后投射至投影镜头10，最后形成画面输出。

与现有技术相比，本实用新型的投影设备采用双片黑白LCD，时序上进行BY时序分光，Y段时候进行RG空间分光，时间与空间同步混合分光，实现了三基色的分离，使用LCD可以省掉滤光层，且不需要子像素，因此，系统透过率大幅度提升，在相同面积下可实现更高分辨率，RG共用时序占空比，因此，设备的占空比R+G+B＞1(B+Y＝1等价于R+B＝1或者G+B＝1)，提高了系统亮度上限。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，包括：光源、匀光装置、色轮组件、自由曲面收光镜、聚焦透镜、分色分光元件、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一菲涅尔透镜、第二菲涅尔透镜、第一LCD、第二LCD及镜头组件；

其中，所述光源发出的光束经过所述匀光装置匀光后进入所述第一反射镜，光束经所述第一反射镜反射后进入所述聚焦透镜聚焦，然后进入所述色轮组件，色轮组件将光束分成两个颜色不同且交替变换的光束，交替变换的光束进入第二反射镜后进入第一菲涅尔透镜，经第一菲涅尔透镜准直后进入分色分光片，此时，光束变为两个颜色不同的第一光和第二光，其中，第一光依次经过所述第四反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件；而第二光在所述分色分光元件处分为第一子光束和第二子光束，其中，第一子光束依次经过第三反射镜、所述第一LCD后再次进入所述分色分光元件，而第二子光束依次经过第四反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件，在所述分色分光元件处第一光和第二光进行合光，合光之后的光束进入第二菲涅尔透镜后投射至所述镜头组件。

2.根据权利要求1所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述色轮组件为荧光色轮，荧光色轮包括荧光区和非荧光区。

3.根据权利要求1所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述光源为蓝光光源。

4.根据权利要求1所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述分色分光元件为透红反蓝绿分光片或透红反黄分光片。

5.根据权利要求1所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述匀光装置为蓝光匀光复眼。

6.一种分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，包括：第一光源、第二光源、第三光源、第一收集透镜、第二收集透镜、第三收集透镜、第一分光片、第二分光片、匀光装置、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、分色分光元件、第一LCD、第二LCD及镜头组件；

其中，所述第一光源、所述第二光源及所述第三光源发出的光束分别经过所述第一收集透镜、所述第二收集透镜及所述第三收集透镜汇聚后，再依次经过所述匀光装置和所述第二反射镜后进入所述分色分光元件，所述分色分光元件将入射的光束分成两个颜色不同的第一光和第二光；其中，第一光依次经过所述第三反射镜、所述第一LCD后再次进入所述分色分光元件；而第二光则依次经过第三反射镜、所述第二LCD后再次进入所述分色分光元件，在所述分色分光元件处第一光和第二光进行合光输出，合光之后的光束进入第二菲涅尔透镜后投射至所述镜头组件。

7.根据权利要求6所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述第一光源为红光光源，所述第二光源为绿光光源，所述第三光源为蓝光光源。

8.根据权利要求6所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述分色分光元件为透红反蓝绿分光片或透红反黄分光片。

9.根据权利要求6所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述匀光装置为匀光复眼。

10.根据权利要求6所述的分色分时序的双通道LCD投影设备，其特征在于，所述第一LCD和所述第二LCD为黑白LCD。