[发明专利]一种投影光学引擎

说明书

技术领域

本发明涉及到投影光源、投影光学系统和投影显示设备，尤其涉及到一种不同波长LED阵列投影光源，用合色均光振形的投影光学引擎，以及使用该光学引擎的投影装置。

背景技术

随着社会的不断进步，科学技术也在不断前进。在视频投影机行业，之前这种前投影装置长期都是采用金卤灯作为投影光源；而近年以来已经开始采用LED作为投影光源。

此类投影机廉价实用，而且投影机可以做到更小，这种光学引擎可置于手机，得到市场欢迎。改用LED投影光源后，更具有寿命长，响应时间短，易于驱动，无辐射热量，光源光效高，节能环保的优点。

CF-LCOS技术特点是在单色LCOS芯片上，加上有红、绿、蓝滤色单元的CF膜，然后将该CF膜和LCOS的液晶成像单元严格对准。这样，原来LCOS面板上的一个物理像素就变成了对应的一个基色点，由3个相邻的R、G、B基色点组合成一个完整的显示像素。当白光照射进来的时候，由驱动电路控制，把图像对应的R、G、B点阵信息分别送到相应的物理显示像素上，并根据该像素的灰度等级，控制液晶分子旋转，对白光进行光阀开关控制，被控制的白光透过物理像素对应的彩色滤色片单元后，形成彩色的图像。CF-LCOS的光机原理：是白光LED发出来的光准直后照射到带CF膜的LCOS屏上，经带CF膜的LCOS屏反射，形成投影机的光源系统。

但LED投影光源具有以下几点不足之处：1、单芯片LED功率小，光输出小；需要采用多只拼接方式和多芯片LED，例如多芯片LED阵列方式来增大LED投影光源的光输出。2、单芯片LED发出的光波不能很好的配合于不带CF膜的LCOS屏的照明。3、如果采用RGB的多颗LED必须经合色棱镜混色并且加上各种光学构件来实现投影引擎的光输出。此类投影光学引擎的光效“瓶颈”在于各种光学构件的光率，一般要求用于投影的光学构件透过率高90％，不难以想象，如果用的光学构件越多，最终的光损越大，光学引擎的总体光率就越小，而且合色棱镜制造难度较大，制造成本较高，合色棱镜的光率较小，好的点不过85％。

基于上述的现有技术的不足之处，本发明人研制了本发明“一种投影光学引擎”。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足所要解决的技术问题是：提供一种单颗多波长多芯片LED投影光源经光学塑料元件合色和均光准直的投影光学引擎。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种投影光学引擎，包括光源，所述的光源为单颗RGB多芯片LED，单颗RGB多芯片LED的前端设置有一收集合色塑料镜片，于收集合色塑料镜片的前端设置有复眼透镜阵列，复眼透镜阵列将由出光部出来的离散光束细分为数十到数百个小光束，复眼透镜阵列的前端与不带CF膜的LCOS屏之间设置有准直镜，准直镜将每一小光束的光轴都改变到LCOS屏的中心，实现每一小光束逐个叠加到LCOS屏上，照明LCOS屏的白光光束光谱与LCOS屏反射光谱对应拟合，改善投影的亮度均匀性和色度均匀性，同时还进一步提高了光学引擎的光效实现所要求的光输出、彩色重现率和色温性能。

所述的收集合色塑料镜片的后端设有用于嵌置单颗RGB多芯片LED前端的凹嵌部，于凹嵌部的底侧设有与RGB光相对应的微透镜面，于收集合色塑料镜片的底部设有内凹的出光部，

所述的准直镜与不带CF膜的LCOS屏之间设有一PBS棱镜，准直镜出来的光束经PBS棱镜到达不带CF膜的LCOS屏上。

所述的单颗RGB多芯片LED由红色芯片、绿色芯片、蓝色芯片和绿色芯片共四个芯片以2×2阵列组成，其中阵列的逆时针次序为红色芯片、绿色芯片、蓝色芯片和绿色芯片。单颗LED各波长芯片，每一个LED芯片是单独直流电控制发光，每一个的芯片可单独发光。从而实现LED光学引擎照明。

所述的红色芯片波长范围为610nm＜λ＜650nm；绿色芯片波长范围为510nm＜λ＜560nm；蓝色芯片波长范围为430nm＜λ＜480nm；绿色芯片波长范围为510nm＜λ＜560nm。

所述单颗RGB多芯片LED涵盖了各类多芯片封装LED，例如各类型封装LED、大功率LED、中功率LED和小功率LED。

所述的复眼透镜阵列包括120个透镜单元。

所述收集合色塑料镜片的材料为PMMA，其折射率和阿贝数分别为：Nd＝1.4917±0.001；Vb＝57.4±0.5。