專利名稱：反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)引擎，尤其涉及一種反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎。
背景技術(shù)：
為了將相對于手掌面積還要小的便攜式微型投影機(jī)或者對筆記本等設(shè)備進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)的投影儀進(jìn)行實(shí)用化，必須要開發(fā)出小體積，低電耗，高亮度的投影機(jī)用光學(xué)引擎，要達(dá)到微型投影引擎的上述要求，必須采用比較合適的光源，目前適用于微型投影機(jī)的光源有激光二極管(Laser Diode,簡稱“LD”)和發(fā)光二級管(Light Emitting Diode,簡稱“LED”)，其中激光是比LED光效更高的光源。LED發(fā)散角及發(fā)光面積都比較大，因而光源利用率相對比激光低；激光的光源利用率比LED高，但同時(shí)也存在投影畫面中有散斑現(xiàn)象的缺點(diǎn)。散斑是激光的固有特性，是激 光的高度相干性(Coherence)引起的一種干涉現(xiàn)象。散斑在屏幕上體現(xiàn)為斑狀噪點(diǎn)，會損害影像畫面質(zhì)量，給觀看者一種刺眼的感覺，容易造成眼花和視力疲勞。因此，若能有效地消除散斑現(xiàn)象，激光是最適合微型投影機(jī)的光源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，可以有效地削弱激光光學(xué)引擎投影畫面的散斑現(xiàn)象。反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，包括
至少一個(gè)激光光源；
從各光源得到光束生成圖像的光調(diào)制器；
將各光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為適合光調(diào)制器形狀的照明光的光束整形器；
光源與光束整形器之間存在反射鏡，且該反射鏡能夠沿指定方向進(jìn)行振動。本發(fā)明通過設(shè)置一個(gè)反射鏡沿入射角和出射角的夾角中線方向進(jìn)行振動，可以有效地減少激光光學(xué)引擎的散斑現(xiàn)象。將復(fù)眼透鏡用作光束整形器可以進(jìn)一步削弱散斑，光束整形器為多個(gè)小透鏡體以矩陣形式排列在表面的復(fù)眼透鏡。反射鏡使用在薄膜狀膠片上黏貼金屬層的反射膠片，可以在振動時(shí)有較好的機(jī)械穩(wěn)定性。反射鏡為膠片形式的反射膜。反射型光調(diào)制器可以是硅基液晶或數(shù)字微鏡器件。


圖I是傳統(tǒng)的使用激光的反射型光學(xué)引擎的示意 圖2是傳統(tǒng)的反射型光學(xué)引擎的光路部分進(jìn)行放大后的示意 圖3是本發(fā)明提供的光學(xué)引擎的反射鏡光路部分示意圖。具體實(shí)施方案為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合各附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖I為傳統(tǒng)應(yīng)用的反射型光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)。圖I為傳統(tǒng)的反射型光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖，使用激光光源的投影機(jī)是由紅光光源(10R),綠光光源(10G),藍(lán)光光源(10B)，合色鏡50R，50G, 50B,漫射體(20)，光束整形器(30 )，物鏡(40 )，光調(diào)制器(60 )，投射透鏡(70 )，偏振分光鏡(80 )等構(gòu)成。光源最好是依次R/G/B光照射。依次照射R/G/B光源(10R，10G, 10B)是指，將照射一個(gè)幀的時(shí)間設(shè)為T時(shí)，T/3的時(shí)間照射R (紅)光源，接著的T/3的時(shí)間照射G (綠)光源，緊接著的T/3時(shí)間照射B (藍(lán))光源。微型投影機(jī)用的光源，既要體積小也要光通量大，因此需要使用激光光源、LED光源、或是激光與LED光的混合模式的光源。上述的三個(gè)光源(10R、10G、10B)發(fā)出的光由合色鏡50R、50G、50B反射或者透過，合束后入射到漫射體(20)之中。合色鏡50G起到反射G光源(從IOG照射出的綠色激光)的作用，合色鏡50G也可以使用常規(guī)的可見光反射鏡。合色鏡50R起到反射R光源(從IOR照射出的紅色激光)，透射其它波長的光束的作用。合色鏡50B起到反射B光源(從IOB照射出的藍(lán)色激光)，透射其它波長的光束的作用。漫射體垂直振動于光軸，因此通過振動的漫射體的時(shí)候，光束位置的隨機(jī)性會增力口。這種漫射體，是為了消除激光特有的激光散斑而設(shè)置的裝置，用以破壞激光光束的相干性來達(dá)到減少激光散斑的目的。通過漫射體的光束通過光束整形器(Beam Shaper) (30)后,轉(zhuǎn)變成截面形狀與光調(diào)制器(60)匹配且能量分布均勻的光束。物鏡(40)是將經(jīng)過光束整形器整形后的光束集束到光調(diào)制器(60)的透鏡，物鏡
(40)可以是一片，也可以是多片。光調(diào)制器(60)是指將照明光束根據(jù)圖像信號調(diào)制成彩色圖像的元件。光調(diào)制器(60)的典型實(shí)例有數(shù)字微鏡器件(Digital Micromirror Device，簡稱“DMD”)、硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon,簡稱 “LC0S”)等等。DMD 是種利用場時(shí)序(fieldsequential)的驅(qū)動方式，將圖像信號進(jìn)行數(shù)字編碼，驅(qū)動微反射鏡陣列調(diào)制成像的元件。LCOS是反射型液晶顯示的一種，是將液晶顯示面板前后兩面中的一面植上反射層和硅基板，通過液晶選擇性地開/關(guān)液晶陣列中的像素點(diǎn)來形成圖像的元件。采用LCOS面板的投影系統(tǒng)，照明光束直接穿透液晶面板調(diào)制成像，調(diào)制好的圖像再經(jīng)投射系統(tǒng)放大后投射到屏幕上。圖I中的實(shí)例是傳統(tǒng)的反射型光學(xué)系統(tǒng)，偏振分光鏡(80)起到將光調(diào)制器形成的圖像的入射光和反射光分離的作用。投射透鏡(70)由多個(gè)透鏡組成，其作用是將由光調(diào)制器￠0)形成的圖像放大投射到屏幕上。使用上述激光光源的光學(xué)引擎，具有光效高、色域廣的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在著激光散斑的缺點(diǎn)。
激光因其有著很強(qiáng)的相干性，投射在屏幕上的畫面會因屏幕對激光的漫反射以及散射，在某些區(qū)域形成干涉的斑點(diǎn)，叫做散斑。散斑表現(xiàn)為一種明暗相間的干擾紋，是一種干涉現(xiàn)象，改善散斑的常用方法為破壞激光的相干性，或是快速隨機(jī)改變散斑的位置，動態(tài)的散斑不會形成穩(wěn)定的明暗相間的刺眼的亮點(diǎn)。圖I的漫射體(20)即是采用了垂直于光軸的方向振動或是轉(zhuǎn)動以動態(tài)改變光束的角度，從而動態(tài)改變屏上散斑的位置。但這種漫射體通常透光率不高，一般在80%左右，同時(shí)帶有一定的指向性，因此對偏振光方向產(chǎn)生影響。若使用液晶顯示面板作為光調(diào)制器，將大幅度降低光路效率。本發(fā)明實(shí)施方式中為此提供了一種隨機(jī)改變光束位置且不會降低光效率的技術(shù)方案。
圖2是將圖I中從合色鏡到光束整形器之間的部分的放大圖。圖2中描述了通過合色鏡的光束合束到同一光軸后，反射鏡將光路折轉(zhuǎn)到后續(xù)光路。為了使圖I中的光學(xué)系統(tǒng)更緊湊，本發(fā)明的實(shí)施方式中將光路用反射鏡進(jìn)行了折轉(zhuǎn)。本發(fā)明為了改善散斑的同時(shí)，不降低光路的效率，改變了圖2中所使用的反射鏡的結(jié)構(gòu)。圖3是將本發(fā)明實(shí)施方式中的反射鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述的示意圖。反射鏡位于與光軸相交叉的位置，在光軸上向入射到反射鏡的入射角和反射出的出射角的中線方向進(jìn)行振動。為了上述反射鏡(90)的機(jī)械穩(wěn)定性，其材質(zhì)最好不要使用玻璃，而是使用在薄膜狀膠片上黏貼金屬層的反射膠片。此外，本發(fā)明實(shí)施方式中，光束整形器是使用了多個(gè)小透鏡體以矩陣形式排列在表面的復(fù)眼透鏡。包含在復(fù)眼透鏡的小型透鏡體可以體現(xiàn)為多種形狀比如四角凸透鏡形狀，六角凸透鏡形狀或者圓形等。本發(fā)明既適用于全部是激光光源的情況，也適用于部分光源是激光光源，部分光源是LED光源的混合光源的情況。雖然參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明不受以上實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，其特征在于，包括 至少一個(gè)激光光源； 從所述各光源得到光束來生成圖像的光調(diào)制器； 將所述各光源發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為適合光調(diào)制器形狀的照明光的光束整形器； 所述光源與光束整形器之間存在反射鏡，且 該反射鏡能夠沿指定方向進(jìn)行振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，其特征在于，所述指定方向是由入射光和由反射鏡出射的光形成的夾角的中線方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，其特征在于，所述光束整形器是將多個(gè)小透鏡體以矩陣形式排列在表面的復(fù)眼透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，其特征在于，所述反射鏡為膠片形式的反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，其特征在于，所述反射型光調(diào)制器可以是硅基液晶或數(shù)字微鏡器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反射型微型投影機(jī)用光學(xué)引擎，該光學(xué)引擎在光源與光束整形器之間存在反射鏡，該反射鏡沿入射角和出射角的夾角中心方向進(jìn)行振動，可以有效地削弱激光光學(xué)引擎投影畫面的散斑現(xiàn)象；將復(fù)眼透鏡用作光束整形器可以進(jìn)一步削弱散斑；反射鏡使用在薄膜狀膠片上黏貼金屬層的反射膠片，可以在振動時(shí)有較好的機(jī)械穩(wěn)定性。
文檔編號G02B27/48GK102736381SQ20111008825
公開日2012年10月17日 申請日期2011年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月9日
發(fā)明者劉治新, 吳中雄, 樸尚榮, 王吉文 申請人:上海三鑫科技發(fā)展有限公司