[发明专利]一种基于菲涅尔透镜提高准直效率的照明系统

说明书

本发明公开了一种基于菲涅尔透镜提高准直效率的照明系统，包括不同波长光源，每个光源处均设置一个会聚透镜，其中第一光源、第五光源和第三光源发射的光线经过各自的会聚透镜和第一二向色镜后，不同角度的光线通过菲涅尔透镜准直透镜进行准直；准直后的光线通过第二二向色镜，第四光源发射的光线经过会聚透镜后通过第二二向色镜，第二二向色镜将两种光线形成光束并汇入匀光系统，光束依次通过匀光系统、光阀系统，投影系统，最终投影到屏幕上。

技术领域

本发明属于投影仪技术领域，涉及一种基于菲涅尔透镜提高准直效率的照明系统。

背景技术

现代投影技术按照投影中，DLP投影技术是目前运用比较广泛的一种投影技术。基于DLP投影系统可分为照明和成像两个部分,其中照明部分起着光学引擎的作用,即对光源发出的光进行准直和匀光,使入射到光阀系统上的光呈矩形均匀分布，光阀系统可以更好调制图像。照明系统中最重要的目的是提高光效以及整形光斑。照明系统中有两个重要的元件，一个是准直透镜，另外一个是积分器。

现在通用的准直透镜使用的非球面透镜，但是非球面的光效一般，厚度较大，光程较大，成本较高，加工难度大，厚度在3-10mm左右，不能节约成本与空间。整个设计系统中的空间非常紧密。有时候会严重影响到各个透镜的装配。

发明内容

本发明的目的在于：克服传统的DLP技术中照明系统中光线准直效果不太好，光效低以及空间占用比较大的问题。进而提出一种基于菲涅尔透镜的准直透镜，便于更好的对光源发散的光线准直，减小空间设计成本，提升光线利用率的照明系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于菲涅尔透镜提高准直效率的照明系统，包括不同波长光源，每个光源处均设置一个会聚透镜，其中第一光源、第五光源和第三光源发射的光线经过各自的会聚透镜和第一二向色镜后，不同角度的光线通过菲涅尔透镜准直透镜进行准直；

准直后的光线通过第二二向色镜，第四光源发射的光线经过会聚透镜后通过第二二向色镜，第二二向色镜将两种光线形成光束并汇入匀光系统，光束依次通过匀光系统、光阀系统，投影系统，最终投影到屏幕上。

进一步地，所述菲涅尔透镜靠近第一二向色镜的面型为R1面，可采用平凹非球面、球面或自由曲面；靠近第二二向色镜的面型为R2面，可采用自由曲面或非球面，各环形部分曲率和厚度均不同。

进一步地，所述菲涅尔透镜各环形部分曲率透镜可以采用阶跃型或者渐变型折射率材料或不同材料模压，与各波长光线折射率匹配；并在菲涅尔透镜表面镀上AR增透膜或者各个环形不同工艺的膜层。

进一步地，所述光源采用UHP氙灯、LED灯、激光光源中的一种或混合。

进一步地，所述光阀系统从光线传递方向依次包括第一中继透镜、第二中继透镜，反光镜、棱镜和光阀芯片。

进一步地，所述光阀芯片包括但不限于DLP芯片，LCOS芯片或LCD芯片。

进一步地，所述匀光系统从光线传递方向依次包括第一凸透镜、第二凸透镜和积分器rod。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.第一光源、第三光源、第五光源中光线从发光材料中出来，其发散角是比较大的。本设计中需要最大化收集光线，提升光效利用率，就需要将发散角比较大的光线收集到，最好的方法就是对光线进行准直，缩小光线的发散角。经过校正后的光线，然后进入下一个元件。光线进入积分器后，其会对成一般成高斯分布或者分布不均匀的光斑进行均匀化与整形。之后光线通过照明中的棱镜后到达光阀芯片，接受其调制，调制后进入成像系统成像，最后到达屏幕。