[发明专利]三基色半导体照明装置及使用其的微型投影光学引擎

说明书

技术领域

本发明涉及照明光源和投影显示技术，尤其涉及一种高效的三基色半导体照明装置及使用该照明装置的微型投影光学引擎。

背景技术

半导体发光元件，例如：发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种磷化镓(GAP)、氮化镓(GAN)等半导体材料制成的、能直接将电能转化为光能的发光器件。当其内部有一定电流通过时，它就会发光。由于LED发光效率高、寿命长、反应灵敏、不含有毒物质等特点，使得其的应用越来越广泛，尤其是白光LED，被认为是继白炽灯、荧光灯以后的第三代照明光源，被广泛应用在液晶投影装置、手机背光源、显示屏幕等。

目前，照明光源的照明方式一般分为临界照明以及柯勒照明。对于临界照明而言，其半导体芯片通过透镜后出射的光斑通常为半导体芯片外形形状的光斑，由于标准半导体芯片的有效正表面通常是方形，因此，临界照明的出射光斑通常也为方形。而对于柯勒照明而言，其半导体芯片通过透镜后出射的光斑通常为圆形光斑。当这两种照明方式的照明光源应用在投影机时，由于液晶投影机中的成像液晶面板为长宽比为4∶3或16∶9的矩形，显示图像的屏幕也为矩形，显然，这种照明光源发出的方形光斑或者圆形光斑不能全部运用于照明液晶面板，方形光斑或者圆形光斑的边缘光将会损失掉，降低照明光源的光利用率，而且方形光斑或者圆形光斑照明矩形液晶面板容易产生的缺陷是：屏幕上显示的图像的边角有暗区，影响投影显示质量。

发明内容

有鉴于此，须提供一种结构简单，光效高，均匀性好的三基色半导体照明装置。

另外，还需提供一种结构简单，光能利用率高，投影显示质量好，尺寸小的微型投影光学引擎。

一种三基色半导体照明装置，包括红光光源模组，蓝光光源模组，绿光光源模组，交叉形合色镜以及至少一个光学整形透镜。红光光源模组出射红光光束。蓝光光源模组出射蓝光光束。绿光光源模组出射绿光光束。交叉形合色镜设置于所述红光光源模组、蓝光光源模组以及绿光光源模组的输出光路的交汇处，用于合并所述红光光束、蓝光光束以及绿光光束为一束光。光学整形透镜设置于所述交叉形合色镜的输出光路上，该光学整形透镜的其中一表面为平面或者球面，其与该表面相对的另一表面为柱面。

一种微型投影光学引擎，包括偏振分光器、微显示面板、投影透镜以及上述的三基色半导体照明装置。偏振分光器设置于所述三基色半导体照明装置的输出光路上。微显示面板用于对所接收到的偏振光进行调制，转换为与该偏振光垂直的另一偏振光，并使该另一偏振光携有图像信息。投影透镜用于接收并投射携有图像信息的另一偏振光。

一种微型投影光学引擎，包括三基色半导体照明装置、偏振分光器、微显示面板以及投影透镜。三基色半导体照明装置包括红光光源模组，蓝光光源模组，绿光光源模组，交叉形合色镜以及柱面透镜。红光光源模组出射红光光束。蓝光光源模组出射蓝光光束。绿光光源模组出射绿光光束。交叉形合色镜设置于所述红光光源模组、蓝光光源模组以及绿光光源模组的输出光路的交汇处，用于合并所述红光光束、蓝光光束以及绿光光束为一束光。柱面透镜设置于所述交叉形合色镜与偏振分光器之间，且，胶合在所述偏振分光器的端面上，其中，所述柱面透镜与所述偏振分光器的胶合面为平面，在所述交叉形合色镜侧的柱面透镜的表面为柱面。偏振分光器设置于所述三基色半导体照明装置的输出光路上。微显示面板用于对所接收到的偏振光进行调制，转换为与该偏振光垂直的另一偏振光，并使该另一偏振光携有图像信息。投影透镜用于接收并投射携有图像信息的另一偏振光。

本发明的共轴的三基色半导体照明装置，通过三基色的光源模组，交叉形合色镜以及光学整形透镜，输出光亮度均匀、准直性好的、与微显示面板外形尺寸比例一致的光斑，提高光能的利用率，结构简单，设计成本低廉。而使用上述三基色半导体照明装置的共轴的微型投影光学引擎，其光学系统设计过程仅涉及三基色半导体照明装置，偏振分光器、微显示面板以及投影透镜，不涉及其他光学器件，结构简单，光亮度均匀，投影显示质量好，且，尺寸小，生产成本较低。此外，采用柱面透镜与偏振分光器整合为一体的结构，有利于减小微型投影光学引擎的体积，使其结构更为紧凑。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1a为本发明第一实施方式的三基色半导体照明装置的平面结构示意图；

图1b为本发明图1a中沿直线A-A方向的结构示意图；

图2a为图1的光学整形透镜的第一实施方式的立体结构示意图；

图2b为图1的光学整形透镜的第二实施方式的立体结构示意图；