[发明专利]一种LCD投影机共轭高效照明系统和投影方法

说明书

本发明公开了一种LCD投影机共轭高效照明系统，包括按光线行进方向依次设置的LED光源、方锥形聚光器、准直透镜、四分之一波片、增亮型偏光板、LCD光阀、场镜和投影镜头；所述LCD投影机共轭高效照明系统还包括设于所述方锥形聚光器入射端口上的反射镜；所述方锥形聚光器入射端口的通光面沿水平中心线或垂直中心线平分，形成两个子通光面；所述LED光源的发光面位于其中一个子通光面处，所述反射镜位于另外一个子通光面处，所述LED光源和反射镜沿所述增亮型偏光板光学共轭。本发明真正实现了投影机照明效率显著地大幅度提升，同比现有技术输出同样的亮度，本发明可大幅节约电源功耗，对降低投影机体积、噪音、散热等方面，均有积极帮助。

技术领域

本发明涉及投影机领域，尤其涉及一种LCD投影机共轭高效照明系统和投影方法。

背景技术

一直以来，由于透射式的单LCD投影机是建立在线偏振光对其液晶分子进行照射，通过检偏产生明暗图像，而来自光源的照明光线几乎都可认为是自然光，所以在自然光到线偏振光极化的过程中，有约≥50％的光线被LCD光阀的起偏器过滤掉，考虑LCD光阀对起偏器消光比的要求，起偏器总的起偏效率往往≤38％-45％。仅此一项照明损失，就让单LCD投影机始终会有55％-62％的能量在做无用功，这从根本上影响了单LCD投影机光学系统的效率，同时从根本上增加了投影机光学系统的散热负担，从而根本上局限了单LCD投影机的性能和应用。

近年来，国内行业内也在不断研发一些成本相对低廉的PCS(Polarlza-tionConversion System，偏振光转换系统)专利技术以期待提升光学系统效率，但几乎绝大多数公开技术均疑为伪技术：要么理论上几乎行不通，要么实际上几乎没效果，参见图6和表2所示，且这些伪技术呈泛滥之势，见本公司公开的技术(公开号CN111399326A)对现有伪技术的分析和总结。本发明在本公司现有技术(见公开号CN111367140A、CN111399326A)的基础上，保留了功效确切的特性外，进一步提升了易于制作、价廉物美的特性，具有更广阔的产品化意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够非常易于制作和价廉物美的LCD投影机共轭高效照明系统。

为了实现上述目的，本发明提供的一种LCD投影机共轭高效照明系统，包括按光线行进方向依次设置的LED光源、方锥形聚光器、准直透镜、四分之一波片、增亮型偏光板、LCD光阀、场镜和投影镜头；所述LCD投影机共轭高效照明系统还包括设于所述方锥形聚光器入射端口上的反射镜；所述方锥形聚光器入射端口的通光面沿水平中心线或垂直中心线平分，形成两个子通光面；所述LED光源的发光面位于其中一个子通光面处，所述反射镜位于另外一个子通光面处，所述LED光源的发光面和反射镜沿所述增亮型偏光板光学共轭。

优选地，所述反射镜制作于所述LED光源上，所述LED光源的发光面和所述反射镜沿所述方锥形聚光器入射端口的通光面的水平中心线或垂直中心线对称布置；

或所述反射镜制作于所述方锥形聚光器的入射端口的一个子通光面处。

进一步地，所述增亮型偏光板采用线性起偏器，所述增亮型偏光板的透过轴和所述LCD所需的入射偏振光的偏振面一致，所述增亮型偏光板透射所述LCD光阀所需的线偏振光；所述增亮型偏光板的反射轴和透过轴正交，且所述增亮型偏光板反射与其透过轴偏振面正交的线偏振光。

优选地，所述四分之一波片的快轴和所述增亮型偏光板的透过轴成+45°、-45°、+135°和-135°中的任意一种，偏振光变换过程将获得最高效率。

进一步地，所述方锥形聚光器为实心的方锥形导光棒或空心的方锥形导光棒，或是实心的方锥形导光棒和空心的方锥形导光棒的组合。

进一步地，所述准直透镜的入射面和所述方锥形聚光器的出射端面相贴合。

可选地，所述准直透镜采用菲涅尔透镜、平凸透镜、凹凸透镜中的任意一种或是任意几种的组合。