CN114217498B - 一种lcd投影机照明系统以及lcd投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LCD投影机照明系统以及LCD投影机，LCD投影机照明系统包括：光源模块，以及沿所述光源模块的发光方向依次设置的聚光元件、准直透镜以及LCD屏；所述光源模块包括阵列分布的多个发光件，所述聚光元件包括阵列分布的多个聚光透镜，所述LCD屏的入光面平均划分为多个照明区域，所述发光件、聚光透镜和照明区域一一对应设置，对应的所述发光件、聚光透镜和照明区域的中心处于同一直线上。本发明实施例所述LCD投影机照明系统，通过在LCD屏上平均划分多个照明区域，并设置多个阵列分布的发光件以及聚光透镜来对应照明所述照明区域，实现了分散照明的方式，以获得更好的光线亮度和照度均匀性，提高画面光效，提高了LCD屏的光斑均匀性。

Description

一种LCD投影机照明系统以及LCD投影机

技术领域

本发明涉及投影技术领域，特别是涉及一种LCD投影机照明系统以及LCD投影机。

背景技术

目前单片式LCD投影仪的照明光路中，通常采用单个光漏斗作为聚光元件，来对光源发出的光线进行聚集，利用所述光漏斗内倾斜的反光壁来反射光源的大角度光线，以将大角度光线反射至所述光漏斗的出光口边缘处出射，为了提高利用效率，要求光漏斗出射光斑形状与LCD屏显示区域一致，光漏斗出光口的长宽比例与LCD屏长宽比例近似一致，而目前大部分LCD屏的长宽比为16:9，由于光漏斗长宽尺寸的并不完全一致及尺寸上的不对称性，导致入射到LCD屏显示区域内的光斑照度均匀性差，具体表现为中心亮，边缘暗，严重影响投影仪最终的显示效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LCD投影机照明系统以及LCD投影机，以解决现有技术中的缺点与不足。

本发明的一种LCD投影机照明系统，包括：光源模块，以及沿所述光源模块的发光方向依次设置的聚光元件、准直透镜以及LCD屏；

所述光源模块包括阵列分布的多个发光件，所述聚光元件包括阵列分布的多个聚光透镜，所述LCD屏的入光面平均划分为多个照明区域，所述发光件、聚光透镜和照明区域一一对应设置，对应的所述发光件、聚光透镜和照明区域的中心处于同一直线上，所述聚光透镜用于将对应的所述发光件发出的光线汇聚成均匀光斑，所述均匀光斑经过所述准直透镜准直后投射至对应的所述照明区域中。

相对于现有技术，本发明实施例所述LCD投影机照明系统，通过在LCD屏上平均划分多个照明区域，并设置多个阵列分布的发光件以及聚光透镜来对应照明所述照明区域，实现了分散照明的方式，以获得更好的光线亮度和照度均匀性，提高画面光效，提高了LCD屏的光斑均匀性，光斑均匀性可达到85％以上，同时，通过把光源进行分散分布，有利于光源的散热，提高光源的寿命。

在一优选或可选实施例中，所述聚光透镜的入光面为平面，出光面为自由曲面。

在一优选或可选实施例中，所述LCD投影机照明系统还包括隔设于所述准直透镜和LCD屏之间的隔热玻璃。

在一优选或可选实施例中，所述LCD投影机照明系统满足以下关系：

0mm≤d1≤1.0mm；

10.0mm≤d2≤20.0mm；

10.0mm≤d3≤50.0mm；

0mm≤d4≤5.0mm；

5.0mm≤d5≤10.0mm；

其中，d1为所述发光件的出光面与对应的所述聚光透镜的入光面沿光轴方向之间的距离，d2为所述聚光透镜的入光面与所述聚光透镜的出光面沿光轴方向之间的距离，d3为所述聚光透镜的出光面与所述准直透镜的入光面沿光轴方向之间的距离，d4为所述准直透镜的出光面与所述隔热玻璃的入光面沿光轴方向之间的距离，d5为所述隔热玻璃的出光面与所述LCD屏的入光面沿光轴方向之间的距离。

在一优选或可选实施例中，所述LCD投影机照明系统满足以下关系：

1.5≤Nd≤1.9；其中，Nd为所述聚光透镜的折射率。

在一优选或可选实施例中，所述准直透镜为菲涅尔透镜。

在一优选或可选实施例中，所述隔热玻璃的表面设置有增亮膜。

在一优选或可选实施例中，所述聚光元件还包括一透明安装板，多个所述聚光透镜的入光面均贴合安装于所述透明安装板上。

本发明的一种LCD投影机，包括聚焦透镜、成像镜头以及如权利要求1-8任一项所述LCD投影机照明系统，所述聚焦透镜和成像镜头依次设置于所述LCD屏的出光方向上。

相对于现有技术，本实施例所述LCD投影机可以获得更好的光线亮度和照度均匀性，画面光效较高，LCD屏的光斑均匀性较好，光斑均匀性可达到85％以上，以使得投影图像的质量较好，同时，通过把光源进行分散分布，有利于光源的散热，提高光源的寿命。

在一优选或可选实施例中，所述LCD投影机还包括位于所述聚焦透镜和所述成像镜头之间的反射镜片。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明LCD投影机照明系统的结构示意图；

图2为本发明LCD屏的入光面处示意图；

图3为本发明聚光元件的结构示意图；

图4为本发明LCD投影机的结构示意图；

附图标记：

10、光源模块；11、发光件；12、基板；20、聚光元件；21、聚光透镜；22、透明安装板；30、LCD屏；31、照明区域；40、准直透镜；50、隔热玻璃；60、聚焦透镜；70、成像镜头；80、反射镜片；91、第一散热器；92、导热管；93、第二散热器；94、散热风扇。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”、“空心”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申请中的具体含义。

实施例1

请参阅图1至图3，图1为本发明LCD投影机照明系统的结构示意图；图2为本发明LCD屏的入光面处示意图；图3为本发明聚光元件的结构示意图。

本实施例提供一种LCD投影机照明系统，所述LCD投影机照明系统可以应用于LCD投影机中，其包括：光源模块10，以及沿所述光源模块10的发光方向依次设置的聚光元件20、准直透镜40以及LCD屏30。所述光源模块10发出的光线入射至聚光元件20内，经所述聚光元件20的光线汇聚处理后出射至所述准直透镜40，经过所述准直透镜40准直处理后投射所述LCD屏30以形成投影图像。

具体地，在本实施例中，所述光源模块10包括阵列分布的多个发光件11，所述聚光元件20包括阵列分布的多个聚光透镜21，所述LCD屏30的入光面平均划分为多个照明区域31，所述发光件11、聚光透镜21和照明区域31一一对应设置，具体地，在本实施例中，所述发光件11、聚光透镜21和照明区域31均对应设置为四个，每个照明区域31由一个发光件11和一个聚光透镜21进行照明，所述发光件11和聚光透镜21均呈矩形阵列分布设置。在其他一些实施例中，所述发光件11、聚光透镜21和照明区域31均可以对应设置为大于两个的数量，其具体原理与本实施例类似，在此不作具体举例描述。

在本实施例中，对应的所述发光件11、聚光透镜21和照明区域31的中心处于同一直线上，所述聚光透镜21用于将对应的所述发光件11发出的光线汇聚成均匀光斑，所述均匀光斑经过所述准直透镜40准直后后投射至对应的所述照明区域31中，以对所述照明区域31进行照明，均匀光斑通过LCD屏30后形成投影图像。具体地，所述均匀光斑为矩形均匀光斑，所述照明区域31的形状与光斑的形状相对应，即所述照明区域31的形状也为矩形。

本发明实施例所述LCD投影机照明系统，通过在LCD屏30上平均划分多个照明区域31，并设置多个阵列分布的发光件11以及聚光透镜21来对应照明所述照明区域31，实现了分散照明的方式，以获得更好的光线亮度和照度均匀性，提高画面光效，提高了LCD屏30的光斑均匀性，光斑均匀性可达到85％以上，同时，通过把光源进行分散分布，有利于光源的散热，提高光源的寿命。

其中，所述发光件11优选采用LED光源，其发光亮度强，能将发出的光线向前射出，所述光源模块10还包括一基板12，所述发光件11均设置于所述基板12上，所述基板12通过外接电路，可以对发光件11进行供电，起到承载、导电的作用。

优选地，所述聚光元件还包括一透明安装板22，多个所述聚光透镜21的入光面均贴合安装于所述透明安装板22上，由此可以方便聚光元件的安装布置，所述透明安装板22可以与所述聚光透镜21一体化成型，减少后期安装误差，减少损坏率，且可以提高安装效率，便于生产制造。

本实施例所述准直透镜40设置于所有所述聚光透镜21的出光面处，从聚光透镜21出射的发散的均匀光斑经过准直透镜40准直后再射入LCD屏30内，以对光线进行准直，可以消除像差，达到更好的均光效果，投影的亮度更均匀、清晰。在本实施例中，所述准直透镜40的数量与所述聚光透镜21的数量相对应，所述准直透镜40为多块，每块准直透镜40设置在每个聚光透镜21的出光面处。所述准直透镜40为菲涅尔透镜，采用塑料材质制作。

本实施例所述聚光透镜21的入光面为平面，出光面为自由曲面，可以通过合理的设计自由曲面参数，以提高出射的均匀光斑的均匀度，该技术方案通过实际参数调整后，可以实现整个LCD屏30的入光面内照度均匀性≥85％。

优选地，本实施例LCD投影机照明系统还包括隔设于所述准直透镜40和LCD屏30之间的隔热玻璃50，通过设置隔热玻璃50可以减少发光热度，减少器件损坏风险，优选地，所述隔热玻璃50的表面设置有增亮膜，以提高透过的光线亮度。

优选地，本实施例LCD投影机照明系统满足以下关系：

0mm≤d1≤1.0mm；

10.0mm≤d2≤20.0mm；

10.0mm≤d3≤50.0mm；

0mm≤d4≤5.0mm；

5.0mm≤d5≤10.0mm；

其中，d1为所述发光件11的出光面与对应的所述聚光透镜21的入光面沿光轴方向之间的距离，d2为所述聚光透镜21的入光面与所述聚光透镜21的出光面沿光轴方向之间的距离，d3为所述聚光透镜21的出光面与所述准直透镜40的入光面沿光轴方向之间的距离，d4为所述准直透镜40的出光面与所述隔热玻璃50的入光面沿光轴方向之间的距离，d5为所述隔热玻璃50的出光面与所述LCD屏30的入光面沿光轴方向之间的距离。各部件的间距、聚光透镜21的厚度通过如此设置，有助于提高系统的出光均匀性，提高光线质量，同时缩短系统的整体长度。可选地，在本实施例中，d1＝0.5mm，d2＝11.5mm，d3＝22.1mm，d4＝3.4mm，d5＝6.7mm。

优选地，本实施例LCD投影机照明系统还满足以下关系：

1.5≤Nd≤1.9；其中，Nd为所述聚光透镜21的折射率，透镜折射率的合理设置，进一步地提高了LCD屏30的光斑均匀性，可选地，在本实施例中，Nd＝1.67。

实施例2

请参阅图4，图4为本发明LCD投影机的结构示意图。

本实施例提供一种LCD投影机，其包括聚焦透镜60、成像镜头70以及实施例1所述的LCD投影机照明系统，所述聚焦透镜60和成像镜头70依次设置于所述LCD屏30的出光方向上。所述LCD屏30形成的投影图像依次经过所述聚焦透镜60进行会聚，以减小镜头的口径，最后经过所述成像镜头70进行放大后向外投影。本实施例所述LCD投影机可以获得更好的光线亮度和照度均匀性，画面光效较高，LCD屏30的光斑均匀性较好，光斑均匀性可达到85％以上，以使得投影图像的质量较好，同时，通过把光源进行分散分布，有利于光源的散热，提高光源的寿命。

优选地，本实施例LCD投影机还包括位于所述聚焦透镜60和所述成像镜头70之间的反射镜片80。所述反射镜片80可以改变投影图像的传播方向，减少光路横向总长，便于调整具体角度。具体地，所述投影图像经过所述反射镜片80进行45°反射后，再进入成像镜头70内。所述聚焦透镜60为菲涅尔透镜，采用塑料材质制作。所述成像镜头70可以由若干个透镜组成。

为了解决LCD投影机发热问题，提高散热效果，优选地，本实施例的LCD投影机还包括第一散热器91、导热管92、第二散热器93和散热风扇94，所述第一散热器91设于所述光源模块10的背面(即基板12的背面)上，所述第二散热器93设于所述LCD投影机照明系统的侧面上，所述导热管92连接于所述第一散热器91和第二散热器93之间，所述散热风扇94设于所述第二散热器93的侧面上。该LCD投影机通过设置所述第一散热器91、导热管92、第二散热器93和散热风扇94，将所述第一散热器91设置于所述光源模块10的背面上，对所述光源模块10上发热量最集中的背面进行吸热，然后将吸收的热量通过所述导热管92传递给侧面上的第二散热器93，以使所述散热风扇94从侧面对所述第二散热器93进行散热，如此可以使得通风效果好，散热效果佳。

所述第一散热器91优选但不限于为铝块或铝片；所述导热管92优选但不限于为铜导热管92，数量为两条；所述第二散热器93优选但不限于为散热鳍片。具体地，所述LCD投影机还包括装配壳(图未示出)，装配壳用于容置LCD投影机的部件，即容置所述第一散热器91、导热管92、第二散热器93、散热风扇94、聚焦透镜60、成像镜头70、所述的LCD投影机照明系统以及反射镜片80。所述装配壳上开设有与所述散热风扇94对应的出风口、与所述出风口连通的入风口以及镜头口；优选地，所述入风口处设置有隔尘网。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种LCD投影机照明系统，其特征在于，包括：

光源模块，以及沿所述光源模块的发光方向依次设置的聚光元件、准直透镜以及LCD屏；

所述光源模块包括阵列分布的多个发光件，所述聚光元件包括阵列分布的多个聚光透镜，所述LCD屏的入光面平均划分为多个照明区域，所述发光件、聚光透镜和照明区域一一对应设置，对应的所述发光件、聚光透镜和照明区域的中心处于同一直线上，所述聚光透镜用于将对应的所述发光件发出的光线汇聚成均匀光斑，所述均匀光斑经过所述准直透镜准直后投射至对应的所述照明区域中；

所述聚光透镜的入光面为平面，出光面为自由曲面；

所述LCD投影机照明系统还包括隔设于所述准直透镜和LCD屏之间的隔热玻璃；

所述LCD投影机照明系统满足以下关系：

0mm≤d1≤1.0mm；

10.0mm≤d2≤20.0mm；

10.0mm≤d3≤50.0mm；

0mm≤d4≤5.0mm；

5.0mm≤d5≤10.0mm；

其中，d1为所述发光件的出光面与对应的所述聚光透镜的入光面沿光轴方向之间的距离，d2为所述聚光透镜的入光面与所述聚光透镜的出光面沿光轴方向之间的距离，d3为所述聚光透镜的出光面与所述准直透镜的入光面沿光轴方向之间的距离，d4为所述准直透镜的出光面与所述隔热玻璃的入光面沿光轴方向之间的距离，d5为所述隔热玻璃的出光面与所述LCD屏的入光面沿光轴方向之间的距离。

2.根据权利要求1所述的LCD投影机照明系统，其特征在于，所述LCD投影机照明系统满足以下关系：

1.5≤Nd≤1.9；其中，Nd为所述聚光透镜的折射率。

3.根据权利要求1所述的LCD投影机照明系统，其特征在于：

所述准直透镜为菲涅尔透镜。

4.根据权利要求1所述的LCD投影机照明系统，其特征在于：

所述隔热玻璃的表面设置有增亮膜。

5.根据权利要求1-4任一项所述的LCD投影机照明系统，其特征在于：

所述聚光元件还包括一透明安装板，多个所述聚光透镜的入光面均贴合安装于所述透明安装板上。

6.一种LCD投影机，其特征在于，包括：

聚焦透镜、成像镜头以及如权利要求1-5任一项所述LCD投影机照明系统，所述聚焦透镜和成像镜头依次设置于所述LCD屏的出光方向上。

7.根据权利要求6所述的LCD投影机，其特征在于：

还包括位于所述聚焦透镜和所述成像镜头之间的反射镜片。