[实用新型]一种基于RGB面光源的LCOS微型显示器光学系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种基于RGB面光源的LCOS微型显示器光学系统。 

背景技术：

目前的微型显示器光学系统，一般采用LCD显示器作为显示单元，但LCD显示器存在如下缺点：(1)光利用效率低、亮度低：透射式LCD技术中的液晶板中，作为像素点开关控制的晶体管被作在液晶板上相应位置上，在光源透射过程中，晶体管本身将阻挡部分光线，因此采用透射式液晶技术的投影机的光源的利用效率不高，很难实现高亮度，光利用效率只有3%左右。（2)集成度不够高，导致体积大：(3)画面分辨率低。 

硅基液晶LCOS(Liquid Crystal On Silicon)，相对是一种还算较新且不为大众所熟悉的先进显示技术，在技术上来说是属于新型的反射式Micro LCD投影技术，它结合了半导体与LCD技术，具有高解析度、高亮度的特性，加上产品结构简单，亦具低成本潜力，现在很多行内的人士都认为，随着配套光学元件和电路技术的成熟且成本进一步降低，LCOS显示技术已经成为未来显示技术的主导者。 

专利号为：ZL2009200506395、名称为：一种LCOS微型显示器光学系统公开了LCOS微型显示器的应用结构，如图1所示，它由光源部分1、偏振单元、LCOS微型显示器4和光学放大单元组成，偏振单元采用起偏滤光片（第一偏振片2）和第二偏振片3组成，光源部分发射的光经过起偏滤光片，再经第二偏振片3往上反射到LCOS微型显示器4，LCOS微型显示器4在偏振光照射作用下产生发光彩色影像，经光学放大单元放大后进入人的瞳孔A或者 投影到屏幕上。所述的光源部分是以LED6为白光LED，白光LED6前部采用全反射自由曲面聚光器7。这种结构存在如下缺点：1）光源部分采用白光LED，是一个点光源，不能通过偏振片均匀照射到，LCOS微型显示器4上，导致图像亮度不均匀，明暗不一；2）白光LED发出的光经过起偏滤光片（第一偏振片2）过滤后，损失60%-70%的光，导致亮度不高，图像不够清晰，LCOS微型显示器4的像素不能做得更高；3）只能观测LCOS微型显示器4上的影像，不能观测外部环境，功能上存在缺陷。 

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种基于RGB面光源的LCOS微型显示器光学系统，具有高亮度，高分辨率，图像更加清晰，结构更加简单 。 

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于RGB面光源的LCOS微型显示器光学系统，它由光源部分、PBS偏振光分束器、LCOS微型显示器和光学放大单元组成，其特征在于: 所述的光源部分采用RGB面光源, PBS偏振光分束器布置在LCOS微型显示器和光学放大单元的入射面之间，RGB面光源位于PBS偏振光分束器的一侧，RGB面光源发出的混合光经过PBS偏振光分束器的反射均匀照射到LCOS微型显示器，LCOS微型显示器产生的彩色影像经PBS偏振光分束器透射后由光学放大单元放大后进入人的瞳孔或者投影到屏幕上。 

上述所述的RGB面光源包括RGB三色LED和导光板，RGB三色LED位于导光板一侧，RGB三色LED按一定频率闪烁发出的光照射到导光板，导光板里面的光学单元将入射光混合并旋转90度发射出去，在导光板的一个面上形成均匀的混合光面光源。 

上述所述的光学放大单元包括第一自由曲面光学棱镜，包括：一位于顶面 的入射面，实现光线进入到棱镜内；一位于左侧第一出射面，将从入射面进入棱镜的光线全反射出去；一位于右侧的半透半反射面，半透半反射面将第一出射面反射过来的光线再反射回第一出射面，由第一出射面折射出去，最后聚合到瞳孔A，并从瞳孔A往棱镜望去形成放大的图像，或者投射到投影屏幕上形成影像，入射面、出射面、半透半反射面采用自由曲面，在半透半反射面上设置半透半反射膜。 

上述所述的光学放大单元还包括第二自由曲面光学棱镜，第二自由曲面光学棱镜包括接合面和第二出射面，接合面和第二出射面是采用自由曲面，接合面与半透半反射面匹配贴合后用胶水胶合在一起形成光学平板结构。 

人眼瞳孔通过第一自由曲面光学棱镜和第二自由曲面光学棱镜组成的光学系统，观测来自LCOS微型显示器的图像和第二出射面外部的环境。