[发明专利]基于红绿蓝三基色LED光源的投影成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学投影成像领域，具体地说是一种基于红绿蓝三基色LED光源的投影成像方法及系统。

背景技术

投影机作为终端显示器，体积小，色彩丰富，成像尺寸大，亮度高，对比度高，重量轻，携带方便，被广泛用于课堂教学，行业培训，技术交流，娱乐等领域。现有投影机主要以弧光光源投影为成像原理：UHP弧光灯产生的圆锥形光，首先光线通过滤光片，滤掉红外线和紫外线。透过两片多镜头镜片将光线均匀化，并将校正为和投影图像近似的矩形光线。然后光线被分光镜分为红、绿、蓝三原色并被分别反射到相应的红、绿、蓝液晶片上(薄膜场效应晶体管)并透过液晶片。驱动电路使三基色液晶片上的各液晶单元液晶有序偏转，控制相应原色的透光率，最后三路光线汇聚在一起由镜头投射到银幕上出，产生了色彩丰富的图像。

一方面，由于UHP弧光灯属于气体放电，工作时产生红外线和紫外线，对液晶片有一定损伤，所以，随着工作时间延长，电极烧蚀，间隙增加，电极金属汽化后附着在玻璃球体内部，发光强度急剧下降，以致于UHP弧光灯使用寿命短，需频繁更换。另一方面，其工作过程中需分光镜将光源光线分解，并提取红绿蓝三基色，再通过密闭光路及镜片组，分别将三基色光传递到红、绿、蓝液晶片上，光损失大，结构复杂。

为了解决上述现有技术的不足，在公开号为CN 1206865C的专利文件中公开了一种“用于投影显示的使用LED光源的系统和方法”。该方法是采用光纤传导光，在传导过程中汇聚，再照射LCD。而目前光纤主要用于传导光信号，光能量较小，用于传导诸如20流明的光纤未见报道，光纤传导能量的大小与光线的截面积有关，且高能量的光必然会有大的热量，会使聚合物材料的光纤变形，影响光传导。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种基于红绿蓝三基色LED光源的投影成像方法。以该方法制成的投影机具有色温低，产生红外线和紫外线量少，无电极、灯丝等易损部件，无分光镜造成的光损失，亮度高，寿命长等特点。

本发明的第二个技术任务是提供一种用于实现上述方法的基于红绿蓝三基色LED光源的投影成像系统。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：基于红绿蓝三基色LED光源的投影成像方法，以红色LED光源模块、绿色LED光源模块及蓝色LED光源模块形成红色矩形基色光线束、绿色矩形基色光线束和蓝色矩形基色光线束；用红色矩形基色光线束、绿色矩形基色光线束和蓝色矩形基色光线束分别直接照射红色LCD液晶成像板、绿色LCD液晶成像板及蓝色LCD液晶成像板形成三基色成像光线束；三基色成像光线束经三基色光合成模块合成彩色成像光线，并经成像透镜模块投射成像。

由于目前同功率的蓝色LED发光二极管亮度仅为红色、绿色LED发光二极管亮度的一半左右，要使投影所成图像产生纯白色，红、绿、蓝三色LED光源模块所产生的光亮度必须一致。目前，主要通过降低红、绿LED光源模块功率，相对增加蓝色LED光源模块功率，使三色光源亮度到达统一。本发明优选的方法是利用光学叠加原理，将两个蓝色LED光源模块产生的光线进行叠加，提高亮度，具体方法如下：所述蓝色LED光源模块由第一蓝色LED光源模块、第二蓝色LED光源模块及蓝色光合成模块构成，第一蓝色LED光源模块、第二蓝色LED光源模块形成的第一蓝色矩形基色光线束、第二蓝色矩形基色光线束经蓝色光合成模块合成为蓝色矩形基色光线束，再照射蓝色LCD液晶成像板。

优选的，红色LED光源模块、绿色LED光源模块及第一蓝色LED光源模块、第二蓝色LED光源模块均包括LED发光体、球冠形凹面基板、汇聚透镜及遮光板，若干LED发光体布设于球冠形凹面基板的凹面，各LED发光体产生的光线经凹面球心汇聚后，再由汇聚透镜汇聚成无畸变和色差的三基色圆柱形光线束，所述遮光板设置在汇聚透镜光线输出一侧，遮光板中部开有矩形窗口，用于将汇聚透镜输出的三基色圆柱形光线束变成三基色矩形光线束。

为了提高各LED光源模块的散热性能，可以在球冠形凹面基板上设置散热器。

另外，可以在球冠形凹面基板与汇聚透镜之间设置聚光杯，所述聚光杯两端开口，一开口端与球冠形凹面基板边沿相连接，另一开口端与汇聚透镜边沿相连接。一方面，聚光杯可以用于汇聚部分散射的光线，并起到密闭作用；另一方面，可作为汇聚透镜的支架。