一种DLP投影照明装置的制作方法

一种dlp投影照明装置
技术领域
1.本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种dlp投影照明装置。


背景技术：

2.投影照明装置通常利用发光元件搭配光波长转换模块，来产生照明用的光束。照明系统是投影光学引擎中最为核心的器件之一，决定了投影光学引擎的亮度、颜色、均匀度与光学效率。
3.现有的dlp投影照明系统的dmd无效光大部分被光机壳体吸收，小部分进入镜头产生杂散光，导致光机对比度低，现有技术提高对比度的方案为通过一套光循环光路将无效光重新导入光源或光机，对无效光进行无限次循环，提高动态对比度，此方案目前大规模运用于工程机、影院投影机，由于需要一套光循环光路，导致照明系统路径长、体积大、成本高，无法普及消费级投影仪领域。
[0004]“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素：
，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的先前技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
[0005]
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中dlp投影照明装置的光机对比度低、照明系统路径长、体积大、成本高的缺陷，从而提供一种dlp投影照明装置。
[0006]
本发明提供一种dlp投影照明装置，其具有光机对比度高、照明系统路径短、结构简单、低成本、小型化的特点。
[0007]
本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
[0008]
为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一个实施例提供一种dlp投影照明装置，其特征在于，包括：照明系统、dmd光阀以及投影镜头；其中，所述照明系统包括：设置在第一方向上的光源、第一匀光器件、第一照明relay、偏振分光元件、第一曲面反射镜；设置在第二方向上的第二曲面反射镜、第二照明relay、第二匀光器件、1/4波片和反射镜；其中，所述第一方向与所述第二方向不相同；其中，所述光源发出的光束经过所述照明系统后形成照明光束，所述dmd光阀设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及所述投影镜头设置在所述影像光束的传递路径上。
[0009]
优选地，所述1/4波片和所述第二匀光器件均设置于所述偏振分光元件与所述反射镜之间，用于将光束偏振态旋转90
°
。
[0010]
优选地，所述第一曲面反射镜设置在第一方向上，所述第二曲面反射镜设置在第二方向上。
[0011]
优选地，所述偏振分光元件设置在所述第一方向和所述第二方向的交汇处。
[0012]
优选地，所述第一匀光器件包括复眼或方棒。
[0013]
优选地，所述第二匀光器件为单复眼。
[0014]
优选地，所述第二照明relay和所述第二曲面反射镜之间还包括一个棱镜组件。
[0015]
优选地，所述照明系统还包括第三照明relay，所述第三照明relay设置于第一照明relay与偏振分光元件之间。
[0016]
优选地，所述照明系统还包括偏振光转换器，所述偏振光转换器设置于所述第一匀光器件与所述第一照明relay之间。
[0017]
优选地，所述照明系统还包括pbs棱镜，所述pbs棱镜设置在所述第一匀光器件和所述第一照明relay之间。
[0018]
基于上述内容，本发明至少具有以下其中一个优点或功效。本发明提出的一种dlp投影照明装置，光源出射的光为自然光或者线偏振光，光源发出的光束依次经过第一匀光器件、第一照明relay、棱镜组件、偏振分光元件及第一曲面反射镜，经第一曲面反射镜反射后再次经过棱镜组件后进入dmd光阀，当dmd光阀处于on态时，有效光通过棱镜组件后直接进入投影镜头输出；当dmd光阀处于off态时，无效光通过第二曲面反射镜反射后，依次通过棱镜组件、偏振分光元件、第二照明relay、第二匀光器件、1/4波片及反射镜，经反射镜反射后的无效光第二次经过1/4波片、第二匀光器件、第二照明relay，此时，无效光的偏振态旋转90
°
，经偏振分光元件反射后依次通过第一曲面反射镜、棱镜、dmd光阀；当投射至on态的像素时，无效光转换成影像光束进入镜头，此时光路中的影像光束包含相互垂直的两个偏振态；当投射至off态的像素时，无效光经第二曲面反射镜、偏振分光元件反射后进入光机光路，再依次经过第一照明relay、第一匀光器件后输入光源，对光源芯片进行二次激发或反射，从而增强光源亮度。
[0019]
本发明仅对dmd无效光进行一次循环，部分无效光重新返回光源进行二次激发或者反射，能够大幅提升光源亮度；同时，本发明中光束通过反射镜后重新经过匀光器件，匀光器件光程复用实现近两倍长度的匀光器件长度的匀光效果，偏振分光元件、第二照明relay、第二匀光器件与反射镜间的光程复用；当匀光器件选择单复眼时就可以实现双复眼的效果，故节约了装置成本的同时减小了整个照明系统的光学路径。故本发明的投影装置具有光机对比度高、照明系统路径短、结构简单、低成本、小型化的特点。
[0020]
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
[0022]
图1为本发明的第一种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图2为本发明的第二种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图3为本发明的第三种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；
图4为本发明的第四种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图5为本发明的第五种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图6为本发明的第六种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图7为本发明的第七种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；图8为本发明的第八种实施方式中提供的投影照明装置的平面结构图；附图标记说明：1-光源；
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21-第一匀光器件；
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22-第二匀光器件；31-第一照明relay；
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32-第二照明relay；
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33-第三照明relay；4-偏振分光元件；
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5-棱镜组件；
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6-dmd光阀；7-第一曲面反射镜；
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8-第二曲面反射镜；
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9-1/4波片；10-反射镜；
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11-偏振光转换器；
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12-pbs棱镜；13-投影镜头。
具体实施方式
[0023]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。
[0025]
在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
[0026]
此外，下面所描述的本发明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。
[0027]
参照图1，本发明实施例提供一种dlp投影照明装置，包括：照明系统、dmd光阀6以及投影镜头13；其中，所述照明系统包括：设置在第一方向上的光源1、第一匀光器件21、第一照明relay31、偏振分光元件4、第一曲面反射镜7；设置在第二方向上的第二曲面反射镜8、第二照明relay32、第二匀光器件22、1/4波片9和反射镜10；具体地，第一方向与所述第二方向不相同，其中，第一方向可以是y轴方向，第二方向为x轴方向；具体地，光源1发出的光束经过所述照明系统后形成照明光束，dmd光阀6设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及所述投影镜头13设置在所述影像光束的传递路径上。
[0028]
具体地，偏振分光元件4为偏振分光片或偏振分光膜。
[0029]
上述dlp投影照明装置，光源1发出的光束包括p光和s光，p光传输过程s光传输过程类似，以下仅以p光的传输过程为例加以说明，p光经过第一匀光器件21、第一照明relay31、棱镜组件5及偏振分光元件后经第一曲面反射镜7反射后再经过棱镜组件5后进入dmd光阀6。
[0030]
一方面，当dmd光阀6处于on态时，p光直接进入投影镜头13输出；当dmd光阀6处于off态时，p光无效光通过第二曲面反射镜8反射后，依次通过偏振分光元件4、第二照明relay32、第二匀光器件22、1/4波片9及反射镜10，无效光经反射镜10反射后第二次经过1/4波片9、第二匀光器件22、第二照明relay32，此时，p光的偏振态旋转90度，变为s光，s光经偏振分光元件4反射后依次通过第一曲面反射镜7、棱镜组件5、dmd光阀6；当投射至on态的像素时，s光转换成影像光束进入镜头，此时光路中的影像光束包含相互垂直的两个偏振态；当投射至off态的像素时，s光无效光经第二曲面反射镜8、偏振分光元件4反射后进入光机光路，再经过第一照明relay31、第一匀光器件21后输入光源1，对光源芯片进行二次激发或反射，从而增强光源亮度。
[0031]
另一方面，第二匀光器件22可以是单复眼，当第二匀光器件22为单复眼时，由于光束两次通过了第二匀光器件22和第二照明relay32，偏振分光元件4与第二照明relay32之间的光程及第二匀光器件22与反射镜10之间的光程实现复用，使用单复眼就可以实现普通双复眼的效果，不仅节约了成本，更减少了系统的体积。
[0032]
在一优选的实施例中，参照图2，在第一匀光器件21与第一照明relay31之间设置一个偏振光转换器，用于对于实现光束的转化及转偏。
[0033]
在另一优选的实施例中，参照图3和图4，在偏振分光元件4和第一照明relay31之间设置一个第三照明relay33，用于补偿光束在传输过程中的衰减。
[0034]
在又一优选的实施例中，参照图4，在第一匀光器件21与第一照明relay31之间设置一个pbs棱镜，用于将光源1发出的非偏振光转化成线偏振光。
[0035]
参照图5，本发明实施例公开另一种dlp投影照明装置，包括：照明系统、dmd光阀6以及投影镜头13；其中，所述照明系统包括：设置在第一方向上的光源1、第一匀光器件21、第一照明relay31、偏振分光元件4、第一曲面反射镜7；设置在第二方向上的第二曲面反射镜8、棱镜组件5、第二照明relay32、第二匀光器件22、1/4波片9和反射镜10。
[0036]
具体地，所述第一方向与所述第二方向不相同，其中，第一方向可以是y轴方向，第二方向为x轴方向。
[0037]
具体地，光源1发出的光束经过所述照明系统后形成照明光束，dmd光阀6设置在所述照明光束的传递路径上且将所述照明光束转换成影像光束；以及所述投影镜头13设置在所述影像光束的传递路径上。
[0038]
具体地，偏振分光元件4为偏振分光元件或偏振分光膜。
[0039]
上述dlp投影照明装置，光源1发出的光束包括p光和s光，p光传输过程s光传输过程类似，以下仅以p光的传输过程为例加以说明，p光经过第一匀光器件21、第一照明relay31、棱镜组件5及偏振分光元件后经第一曲面反射镜7反射后再经过棱镜组件5后进入dmd光阀6。一方面，当dmd光阀6处于on态时，p光通过棱镜组件5后直接进入投影镜头13输出；当dmd光阀6处于off态时，p光无效光通过第二曲面反射镜8反射后，依次通过棱镜组件5、偏振分光元件4、第二照明relay32、第二匀光器件22、1/4波片9及反射镜10，无效光经反
射镜10反射后第二次经过1/4波片9、第二匀光器件22、第二照明relay32，此时，p光的偏振态旋转90度变为s光，s光经偏振分光元件4反射后依次通过第一曲面反射镜7、棱镜组件5、dmd光阀6；当投射至on态的像素时，s光转换成影像光束进入镜头，此时光路中的影像光束包含相互垂直的两个偏振态；当投射至off态的像素时，s光无效光依次经过第二曲面反射镜8、偏振分光元件4反射后进入光机光路，再经过依次第一照明relay31及第一匀光器件21后输入光源1，对光源芯片进行二次激发或反射，从而增强光源亮度。
[0040]
另一方面，第二匀光器件22可以是单复眼，当第二匀光器件22为单复眼时，由于光束两次通过了第二匀光器件22和第二照明relay32，偏振分光元件4与第二照明relay32之间的光程及第二匀光器件22与反射镜10之间的光程实现复用，使用单复眼就可以实现普通双复眼的效果，不仅节约了成本，更减少了系统的体积。
[0041]
在一优选的实施例中，参照图6，在第一匀光器件21与第一照明relay31之间设置一个偏振光转换器，用于对于实现光束的转化及转偏。
[0042]
在另一优选的实施例中，参照图7和图8，在棱镜组件5和第一照明relay31之间设置一个第三照明relay33，用于补偿光束在传输过程中的衰减。
[0043]
在又一优选的实施例中，参照图8，在第一匀光器件21与第一照明relay31之间设置一个pbs棱镜，用于将光源1发出的非偏振光转化成线偏振光。
[0044]
基于上述内容，本实施例至少具有以下其中一个优点或功效。本发明提出一种dlp投影照明装置，仅对dmd无效光进行一次循环，部分无效光重新返回光源进行二次激发或者反射，能够大幅提升光源亮度；同时，光束通过反射镜后重新经过匀光器件，匀光器件光程复用实现近两倍长度的匀光器件长度的匀光效果，偏振分光元件、第二照明relay、第二匀光器件与反射镜间的光程复用；当匀光器件选择单复眼时就可以实现双复眼的效果。故本发明的投影装置具有光机对比度高、照明系统路径短、结构简单、低成本、小型化的特点。
[0045]
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发明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。
[0046]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。