采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎

摘要

本发明涉及一种采用逆反射微棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎系统，它由光源模块，光管理模块，图像信号模块和投影镜头模块组成，可以有效利用三基色光的两种偏振态，从而大幅提升整机的光学效率；光源模块可将某两种基色光源封装在一起，光引擎体积减小30%，整机结构更加紧凑轻巧，光管理模块采用高效逆反射微棱镜阵列替代传统的平面反射镜，可以实现所有角度入射光线原路返回光源，再偏振旋转后进入后续照明系统，最大限度地收集非正入射光线，在不增加系统复杂度和成本的基础上进一步提高整机的输出亮度。

权利要求

1.一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块（2），偏振光管理模块（3），图像信息模块（4）和投影镜头（5）；其中，所述光源模块（2）包括红光LED（21）、绿光LED（22）、蓝光LED（23）、红光匀光器件（211）、绿光匀光器件（221）和蓝光匀光器件（231），红光LED（21）和红光匀光器件（211）相连，绿光LED（22）和绿光匀光器件（221）相连，蓝光LED（23）和蓝光匀光器件（231）相连；光管理模块（3）由偏振合色单元、聚光透镜（34）、偏振干涉滤光片（35）、第二PBS （36）依次同轴排列组成；图像信息模块（4）位于第二PBS（36）的一个直角边，投影镜头（5）位于第二PBS（36）的出射边，其特征在于，所述偏振合色单元由二向分色棱镜（31）、第一PBS（32）、逆反射微棱镜阵列（37）、红光四分之一波片（321）、绿光四分之一波片（322）、蓝光四分之一波片（323）组成；其中，第一PBS（32）与聚光透镜（34）同轴，二向分色棱镜（31）和第一PBS（32）胶合；红光LED（21）、绿光LED（22）和蓝光LED（23）中，任意两个LED发出的光入射二向分色棱镜（31），最后一个LED发出的光入射第一PBS（32），红光四分之一波片（321）、绿光四分之一波片（322）和蓝光四分之一波片（323）分别胶合在二向分色棱镜（31）和第一PBS（32）相应的入射面上；逆反射微棱镜阵列（37）位于第一PBS（32）上， 最后一个LED发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

2.一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块（2），偏振光管理模块（3），图像信息模块（4）和投影镜头（5），其中，光管理模块（3）由偏振合色单元、聚光透镜（34）、偏振干涉滤光片（35）、第二PBS （36）依次同轴排列组成，图像信息模块（4）位于第二PBS（36）的一个直角边，投影镜头（5）位于第二PBS（36）的出射边；其特征在于，所述光源模块（2）包括红光LED（21）、绿光LED（22）、蓝光LED（23）、绿光匀光器件（221）和红蓝匀光器件（234），绿光LED（22）和绿光匀光器件（221）相连，红光LED（21）和蓝光LED（23）均与红蓝匀光器件（234）相连；所述偏振合色单元由第一PBS（32）、反射镜（33）、绿光四分之一波片（322）、宽波段四分之一波片（324）组成；其中，第一PBS（32）与聚光透镜（34）同轴，绿光四分之一波片（322）和宽波段四分之一波片（324）分别胶合在第一PBS（32）相应的入射面上；反射镜（33）位于第一PBS（32）上，绿光LED（22）发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

3.一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块（2），偏振光管理模块（3），图像信息模块（4）和投影镜头（5），其中，光管理模块（3）由偏振合色单元、聚光透镜（34）、偏振干涉滤光片（35）、第二PBS （36）依次同轴排列组成，图像信息模块（4）位于第二PBS（36）的一个直角边，投影镜头（5）位于第二PBS（36）的出射边；其特征在于，所述光源模块（2）包括红光LED（21）、绿光LED（22）、蓝光LED（23）、绿光匀光器件（221）和红蓝匀光器件（234），绿光LED（22）和绿光匀光器件（221）相连，红光LED（21）和蓝光LED（23）均与红蓝匀光器件（234）相连；所述偏振合色单元由第一PBS（32）、逆反射微棱镜阵列（37）、绿光四分之一波片（322）、宽波段四分之一波片（324）组成；其中，第一PBS（32）与聚光透镜（34）同轴，绿光四分之一波片（322）和宽波段四分之一波片（324）分别胶合在第一PBS（32）相应的入射面上；逆反射微棱镜阵列（37）位于第一PBS（32）上，绿光LED（22）发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

说明书

采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎

技术领域

[0001] 本发明涉及一种投影显示系统，尤其涉及一种能极大提升亮度的采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎。

背景技术

[0002] 投影显示已经成为大屏幕高清晰动态显示的主流方式，广泛应用于商务、教育、科研、娱乐以及家庭等重要环节。近些年，随着微电子、光学、加工工艺等诸多技术的迅猛发展，以及现代商务移动办公模式的普及和手持数码产品的增多，微型化又成为投影显示技术发展的新方向。微型投影机具有轻巧和使用方便等显著优点，可与各类消费电子产品相结合，这使得微型投影的应用变得无限广阔。

[0003] 微型投影机对亮度、体积﹑功耗、成本以及散热等都有严格的要求。要实现高亮度、小体积、低功耗和低成本的微型投影系统，就必须在光源﹑光调制器件﹑光学系统和光学器件等方面做很大的改进甚至革新。

[0004] 目前，微型投影主要以DLP（Digital Lighting Processor）和LCoS（Liquid Crystal on Silicon）技术为主。DLP和LCoS技术均为阵列反射式投影技术。DLP技术具有反射率高且无需偏振光等优点，但其芯片DMD（Digital Mirror Device）制程极其复杂，为TI公司独家掌控。LCoS技术具有高分辨率和低成本等优势，色彩更加丰富逼真，图像无像素感，画面边缘更自然。加之技术上的开放性，非常适合微型投影对小体积、高分辨率和低成本的苛刻要求。

[0005] 主流的微型投影均采用高亮度LED作为照明光源。LED具有体积小﹑寿命长﹑响应快及环保等诸多优点，已成为微型投影的必然选择。采用三基色LED作为光源，可以大幅提升投影机的色域表现能力。虽然目前的LED光通量普遍不高，且其单位光学扩展量上的光通量要低于传统投影光源，相信随着LED 本身发光效率、荧光粉技术以及封装技术的不断发展，LED光源将更为高效。OSRAM已经研制出电光转换效率高达61%的红光LED（主波2
长为609nm）。在1mm 的芯片，工作电流为40mA时可实现光效高达201 lm/W，而在350mA的典型工作电流下仍可提供168 lm/W的高光效。效率越高，芯片越小，可以给微型投影设计带来更大的空间。此外，OSRAM也已经将最新的荧光粉技术应用到微型投影光源，使得绿光LED在相同功率下亮度提升一倍，达到1.4A工作电流下500 lm的高亮度。所有这些提升，都预示着LED作为微型投影光源还有很大的潜力，这势必成为微型投影亮度提升的动力之一。

[0006] 微显示芯片和光源作为微型投影的重要组成部分，但需要一个高效的偏振光管理系统---光引擎，将光源能量传递给光调制器件。为了提高整机亮度和色彩饱和度，现在普遍采用三基色LED作为照明光源。传统的微型投影光引擎基本采用X-Cube棱镜（US6018418）和双二向色棱镜的方法实现。前者利用X-Cube棱镜将位于其三个边的三基色光合成为共路光束，从其第四边出射，合色效率很低，但结构紧凑。后者采用双二向分色棱镜，通过两次基色合色成为共路光束，合色效率较高，但体积较大。无论采用哪种结构，都需要经过起偏器产生液晶显示所需的偏振光，这意味着在光源部分就有一半的光能量损失，使得整机的光学效率大大降低。这对本身亮度就很低的微型投影系统，实不可取。可见，传统的光引擎已经成为微型投影发展的一个瓶颈。虽然也有一些技术改善，比如采用反射式偏振片，以提高另一种偏振光的利用，但提升幅度有限，始终未能跳出传统光引擎结构的束缚。

[0007] 申请人申请的专利（专利申请号为201110168636.3）提供了一种全新的反射式微型投影光引擎结构。该结构采用三基色LED照明，利用偏振分束棱镜（PBS: Polarization Beam Splitter）和偏振干涉滤光片组成的偏振整合光路，将不同偏振态的三基色光整合为同一偏振光并照向图像调制器件。同时，采用四分之一波片和反射镜构成的光回收结构，将第一次未进入后续光路的光经偏振旋转后被重复利用，可有效利用三基色光的两种偏振态，从而大幅提升整机的光学效率。在该光引擎中，反射镜是一个重要的器件，将第一和第三基色的第二偏振态光反射回去，两次经过四分之一波片而成为第一偏振态，再进入后续照明系统。同理，反射镜也将第二基色的第一偏振光反射回去，两次经过四分之一波片后成为第二偏振光。该新型光引擎在。在光线正入射情况下，照射于反射镜上的光将原路返回，被偏振旋转后重复利用，达到最佳效果。然而，在实际光学系统中，必然存在非正入射光线，即光线以某一角度入射到光学器件表面。目前，微型投影系统采用LED作为照明光源，其发散角度（2φ）达到 ，很大一部分光能量都是非正入射于光学器件。因此，需要一个大数值孔径（小F/#）的光学系统尽可能多地收集从光源发出的大角度光线。例如，F/#2.5的光学系统可收集± 以内的光线，而F/#1.8的光学系统可收集± 以内的光线，后者相对前者具有更高的光能收集率。微型投影系统通常采用大数值孔径（小F/#）的光学系统，以便尽可能多地收集大角度光线，提升系统光能利用率。这些大角度光线遵从折射定律和反射定律在各光学器件中传播。在反射镜上，非正入射角度光线将沿镜面法线对称方向反射出去，而非原路返回，这就会造成部分光无法被回收而造成光能量损失。因此，如何高效地重复利用好大角度入射光线，对微型投影系统亮度的进一步提升是非常重要的。

[0008] 此外，该结构采用三个独立式LED光源来照明，整个结构的体积偏大，制约了整个系统的便携化。

发明内容

[0009] 本发明目的是针对现有技术的不足，提供了一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，本发明重复利用了从光源发出的非正入射光线，从而提升了整机的亮度输出。

[0010] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块、偏振光管理模块、图像信息模块和投影镜头；其中，所述光源模块包括红光LED、绿光LED、蓝光LED、红光匀光器件、绿光匀光器件和蓝光匀光器件，红光LED和红光匀光器件相连，绿光LED和绿光匀光器件相连，蓝光LED和蓝光匀光器件相连；光管理模块由偏振合色单元、聚光透镜、偏振干涉滤光片、第二PBS依次同轴排列组成；图像信息模块位于第二PBS的一个直角边，投影镜头位于第二PBS的出射边，所述偏振合色单元由二向分色棱镜、第一PBS、逆反射微棱镜阵列、红光四分之一波片、绿光四分之一波片和蓝光四分之一波片组成；其中，第一PBS与聚光透镜同轴，二向分色棱镜和第一PBS胶合；
红光LED、绿光LED和蓝光LED中，任意两个LED发出的光入射二向分色棱镜，最后一个LED发出的光入射第一PBS，红光四分之一波片、绿光四分之一波片和蓝光四分之一波片分别胶合在二向分色棱镜和第一PBS相应的入射面上；逆反射微棱镜阵列位于第一PBS上， 最后一个LED发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

[0011] 一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块、偏振光管理模块、图像信息模块和投影镜头，其中，光管理模块由偏振合色单元、聚光透镜、偏振干涉滤光片、第二PBS依次同轴排列组成，图像信息模块位于第二PBS的一个直角边，投影镜头位于第二PBS的出射边；所述光源模块包括红光LED、绿光LED、蓝光LED、绿光匀光器件和红蓝匀光器件，绿光LED和绿光匀光器件相连，红光LED和蓝光LED均与红蓝匀光器件相连；所述偏振合色单元由第一PBS、反射镜、绿光四分之一波片和宽波段四分之一波片组成；其中，第一PBS与聚光透镜同轴，绿光四分之一波片和宽波段四分之一波片分别胶合在第一PBS相应的入射面上；反射镜位于第一PBS上，绿光LED发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

[0012] 一种采用逆反射棱镜阵列的便携式液晶投影光引擎，它包括光源模块、偏振光管理模块、图像信息模块和投影镜头，其中，所述光管理模块由偏振合色单元、聚光透镜、偏振干涉滤光片、第二PBS依次同轴排列组成，图像信息模块位于第二PBS的一个直角边，投影镜头位于第二PBS的出射边；所述光源模块包括红光LED、绿光LED、蓝光LED、绿光匀光器件和红蓝匀光器件，绿光LED和绿光匀光器件相连，红光LED和蓝光LED均与红蓝匀光器件相连；所述偏振合色单元由第一PBS、逆反射微棱镜阵列、绿光四分之一波片和宽波段四分之一波片组成；其中，第一PBS与聚光透镜同轴，绿光四分之一波片和宽波段四分之一波片分别胶合在第一PBS相应的入射面上；逆反射微棱镜阵列位于第一PBS上，绿光LED发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。

[0013] 本发明的有益效果是，本发明采用逆反射棱镜，无论正入射和非正入射角度光线，都能原路返回而被重复利用，光能利用率达到最佳，从而输出亮度得到进一步提升。此外，本发明将第一基色和第三基色封装在一起，可以将整个系统的体积缩小30%左右，更有利于实现投影系统的微型化。

附图说明

[0014] 图1是本发明第一个实施例的结构示意图；

[0015] 图2描述了本发明的第一个实施例中第一基色的光线轨迹图；

[0016] 图3描述了本发明的第一个实施例中第三基色的光线轨迹图；

[0017] 图4描述了本发明的第一个实施例中第二基色的光线轨迹图；

[0018] 图5是本发明第二个实施例的结构示意图；

[0019] 图6描述了本发明第二个实施例中第一基色和第三基色的光线轨迹图；

[0020] 图7描述了本发明第二个实施例中第二基色的光线轨迹图；

[0021] 图8是非正入射光线在平面反射镜的光线轨迹图；

[0022] 图9是非正入射光线在逆反射微棱镜阵列表面的光线轨迹图；

[0023] 图10是现有技术中采用平面反射镜时的第一基色和第三基色光线轨迹图；

[0024] 图11是本发明的实施例一中采用逆反射微棱镜阵列时的第一基色和第三基色光线轨迹图；

[0025] 图12是现有技术中采用平面反射镜时的第二基色光线轨迹图；

[0026] 图13是本发明的实施例一中采用逆反射微棱镜阵列时的第二基色光线轨迹图；

[0027] 图14是本发明第三个实施例的结构示意图；

[0028] 图15是本发明的实施例二中采用平面反射镜时的第一基色和第三基色光线轨迹图；

[0029] 图16是本发明的实施例三中采用逆反射微棱镜阵列时的第一基色和第三基色光线轨迹图；

[0030] 图17是本发明的实施例二中采用平面反射镜时的第二基色光线轨迹图；

[0031] 图18是本发明的实施例三中采用逆反射微棱镜阵列时的第二基色光线轨迹图；

[0032] 图中：反射式液晶投影显示系统1、光源模块2、偏振光管理模块3、图像信息模块4、投影镜头5、红光LED 21、绿光LED 22、蓝光LED23、红光匀光器件211、红光光束212、绿光匀光器件221、绿光光束222、蓝光匀光器件231、蓝光光束232、红蓝匀光器件234、二向分色棱镜31、第一PBS 32、反射镜33、逆反射微棱镜阵列37、聚光透镜34、偏振干涉滤光片
35、第二PBS 36、红光四分之一波片321、绿光四分之一波片322、蓝光四分之一波片323、宽波段四分之一波片324。

具体实施方式

[0033] 本发明将通过实施例进行详细描述，本领域技术人员将更加容易理解本发明的其他实施例。将会认识到，本发明能够适用于其他和不同的实施例，并能够以各种方式对其一些细节作出改变，所有这些都不会脱离本发明的精神和范围。

[0034] 本发明的技术内容，特性和优点等，将参照附图进行详细描述。在不脱离本发明范围的情况下，可以对其作出结构和其他方面的改变，而作为其他实施例。各个实施例及其每个不同实施例的各个方面可以以任何合适的方式组合使用。所以，附图和详叙本质上将被看作是描述性的而非限制性的。应当注意，在不同的示图中，相同器件采用相同的参考数表示。

[0035] 实施例1

[0036] 图1给出了本发明第一个实施例的结构，包括光源模块2，偏振光管理模块3，图像信息模块4和投影镜头5。

[0037] 光源模块2包括红光LED 21、绿光LED 22、蓝光LED 23、红光匀光器件211、绿光匀光器件221和蓝光匀光器件231，红光LED 21和红光匀光器件211相连，绿光LED 22和绿光匀光器件221相连，蓝光LED23和蓝光匀光器件231相连。

[0038] 红光LED 21、绿光LED 22、蓝光LED23发射的三基色自然光分别经过红光匀光器件211、绿光匀光器件221和蓝光匀光器件231后收集成为照明所需的矩形光束：红光光束212、绿光光束222、蓝光光束232。

[0039] 光管理模块3由偏振合色单元、聚光透镜34、偏振干涉滤光片35、第二PBS 36依次同轴排列组成。本实施例中，偏振合色单元由二向分色棱镜31、第一PBS 32、逆反射微棱镜阵列37、红光四分之一波片321、绿光四分之一波片322、蓝光四分之一波片323组成。

[0040] 二向分色棱镜31将红光LED 21和蓝光LED 23发出的光合成为共路光束，在二向分色棱镜31对应红蓝光源的两边，分别胶合有红光四分之一波片321和蓝光四分之一波片323。第一PBS 32与二向分色棱镜31胶合在一起，对应绿光LED 22的边胶合有绿光四分之一波片322。第一PBS 32反射各基色的第一偏振光而透射其第二偏振光。红光四分之一波片321、绿光四分之一波片322、蓝光四分之一波片323的设计波长分别对应于各自基色光的中心波长，当每种基色的线偏振光先后两次通过各自四分之一波片后，偏振方向旋转90度。逆反射棱镜阵列37位于第一PBS 32的透射光路一侧，将透射到其表面的各基色光按原路返回以提高系统光重复利用率。聚光透镜34和偏振干涉滤光片35位于第一PBS
32和第二PBS 36之间。偏振干涉滤光片35可以实现选择性光谱的偏振旋转，对于期望波段的偏振光旋转90度，而其他波段的偏振光保持偏振态不变，从而实现不同光谱基色偏振光的偏振整合。红光光束212，绿光222，蓝光232分别代表各基色匀光后的传递方向和对应的偏振态。

[0041] 图像信号模块4为一个反射式液晶投影光调制器件——LCoS芯片，位于第二PBS36的一个直角边，根据外围控制电路（未画出）提供的图像信号，时序地将红光光束212，绿光光束222和蓝光光束232从第一个偏振态调制为第二个偏振态，以形成包含每种颜色成分的彩色图像。

[0042] 投影镜头5位于第二PBS 36的出射边，将经过第二PBS 36后的携带对应图像信号的红光光束212，绿光光束222和蓝光光束232投影到屏幕上。

[0043] 图2，图3和图4分别给出了图1中各基色光在光源2和偏振合色单元中的传播路线及其偏振态的变化。

[0044] 图2和图3分别给出了红光光束212和蓝光光束232的光路。从红光LED 21和蓝光LED 23出射的光分别经过红光匀光器件211和蓝光匀光器件231后，进入二向分色棱镜31。二向分色棱镜31反射蓝光光束232而透过红光光束212。透过的红光和反射的蓝光进入第一PBS 32，被分解为相互正交的偏振光束S和P。S光被反射出，而P光透过后经逆反射棱镜阵列37沿原路返回，再次透过第一PBS 32和二向分色棱镜31。P偏振的红光和蓝光分别透过红光四分之一波片321和蓝光四分之一波片323，返回光源模块2。经过光源反射后，P偏振的红光和蓝光再次通过红光四分之一波片321和蓝光四分之一波片323。P偏振光两次通过四分之一波片后，其偏振态从P光变为S光。此时，S偏振的红光被二向分色棱镜31透射，而蓝光被反射。进入到第一PBS后，S偏振的红光和蓝光将被第一PBS 32反射出去。因此，反射的S偏振红光和蓝光可以看成两部分，一部分是经过第一PBS反射的部分，另一部分是本来的P偏振，经过反射镜和四分之一波片偏振转换重复利用的部分。

[0045] 图4给出了的绿光光束222的行走路线。绿光LED 22经过其匀光器件221后直接达到第一PBS，P偏振的绿光直接透射，而S偏振的绿光被反射，被逆反射棱镜阵列37反射后第一次通过绿光四分之一波片322，经过光源反射后再次通过绿光四分之一波片322。此时，S偏振将转化为P偏振，从第一PBS 32透射出去。

[0046] 实施例2

[0047] 图5给出了本发明第二个实施例的结构。将红光LED 21和蓝光LED 23封装在一起，且共用同一匀光器件234。各基色从第一PBS 32出射后，经聚光透镜34和偏振干涉滤光片35后，不同偏振态基色被整合为相同偏振态。第二PBS 36反射各基色光于图像信号模块4，调制后的光透过第二PBS从投影镜头5投影出去。相对于图1，图5的结构更加紧凑，整个系统的体积可缩小30%左右，不仅绿光LED 22及其匀光器件221可以更靠近第一PBS 32，而且少了二向色棱镜31和一个四分之一波片323，更有利于实现投影系统的微型化。但该四分之一波片324必须能保证在较宽的范围内，不同基色的光都能充分偏振旋转。

[0048] 图6和图7分别给出了图5中各基色在光源2和偏振合色单元中的传播路线及其偏振态的变化。红光LED 21和蓝光LED 23出射的光经过匀光器件234后，进入第一PBS32，被分解为相互正交的偏振光束S和P。S光被反射，而P光透过经反射镜33沿原路返回，再次透过第一PBS 32和宽波段四分之一波片324，返回光源模块2。经过光源反射后，P偏振的红光和蓝光再次通过宽波段四分之一波片324。P偏振光两次通过四分之一波片后，其偏振态旋转90成为S光。进入到第一PBS后，S偏振的红光和蓝光将被第一PBS 32反射出去，成为红光212和蓝光232。同理，图7中的绿光LED 22经过其匀光器件221后直接达到第一PBS，P偏振的绿光直接透射，而S偏振的绿光被反射，被反射镜33反射后第一次通过绿光四分之一波片322，经过光源反射后再次通过绿光四分之一波片322。此时，S偏振将转化为P偏振，从第一PBS 32透射出去，成为光线222。

[0049] 因此，各基色从第一PBS 32出射的光可以看成两部分：一部分是直接反射或透射的偏振光，另一部分是经过反射镜和四分之一波片被重复利用的偏振光。在偏振重复利用结构中，反射镜起到非常关键的作用。但是，图5的光引擎是基于反射镜可以将光线按照原路反射回去的原理设计。这在光线正入射于反射镜表面时是成立的。然而，在非正入射情况下，光线是按照镜面法线对称角方向被反射而非原路返回。因此，必须采用具有逆反射特性的微棱镜阵列替代平面反射镜，以最大化非正入射光线的收集。

[0050] 图8给出了镜面反射的光线轨迹。当光线按照一定角度入射，反射光线沿着镜面法线对称角方向反射出去。

[0051] 图9给出了任意入射光在逆反射微棱镜阵列表面的光线轨迹。所有角度光线都按照入射方向被反射回去。

[0052] 图10给出了采用平面镜时红色LED 21和蓝色LED 23正入射光线和非正入射在偏振合色单元中的行走轨迹。在正入射时，镜面反射可将光线原路返回，从而实现光的重复利用。然而，在非正入射情况下，光线经过镜面33反射后，部分大角度光线被反射出光源回收部分而造成光能量损失。

[0053] 图11给出了采用逆反射棱镜阵列时红色LED 21和蓝色LED 23正入射光线和非正入射光线在偏振合色单元中的行走轨迹。采用逆反射棱镜37，无论正入射和非正入射光线，都能原路返回而被重复利用。光能利用率达到最佳，从而输出亮度得到进一步提升。

[0054] 图12给出了采用平面镜时绿色LED 22正入射光线和非正入射在偏振合色单元中的行走轨迹。同理，正入射光线经过镜面33反射后，可原路返回，而非正入射光线则有部分被反射出光源而造成光能量损失。

[0055] 图13给出了采用逆反射棱镜阵列时绿色LED正入射光线和非正入射光线在偏振合色单元中的行走轨迹。同理，正入射光线和非正入射光线经过逆反射棱镜37后，都能原路返回而被重复利用。

[0056] 实施例3

[0057] 图14给出了本发明第三个实施例的结构，包括光源模块2，偏振光管理模块3，图像信息模块4和投影镜头5等，其中，光管理模块3由偏振合色单元、聚光透镜34、偏振干涉滤光片35、第二PBS 36依次同轴排列组成，图像信息模块4位于第二PBS 36的一个直角边，投影镜头5位于第二PBS 36的出射边；所述光源模块2包括红光LED 21、绿光LED 22、蓝光LED 23、绿光匀光器件221和红蓝匀光器件234，绿光LED 22和绿光匀光器件221相连，红光LED 21和蓝光LED 23均与红蓝匀光器件234相连；所述偏振合色单元由第一PBS32、逆反射微棱镜阵列37、绿光四分之一波片322、宽波段四分之一波片324等组成；其中，第一PBS 32与聚光透镜34同轴，绿光四分之一波片322和宽波段四分之一波片324分别胶合在第一PBS 32相应的入射面上；逆反射微棱镜阵列37位于第一PBS 32上，绿光LED
22发出的S光的出射面，使得未进入后续系统的偏振光重复利用。该实施例综合了实施例
1和实施例2的优点。

[0058] 图15给出了采用平面镜时红光LED 21和蓝光LED 23正入射光线和非正入射光线在图6偏振合色单元中的行走轨迹。正入射光线经过镜面反射后，可将光线原路返回，而非正入射光线经过平面镜33后，则有部分大角度光线被反射出光源回收部分而造成光能量损失。

[0059] 图16给出了采用逆反射棱镜阵列时红色LED 21和蓝色LED23正入射光线和非正如射光线在偏振合色单元中的行走轨迹。采用逆反射棱镜37，无论正入射和非正入射光线，都能原路返回而被重复利用。光能利用率达到最佳，从而输出亮度得到进一步提升。

[0060] 图17给出了采用平面镜时绿光LED 22正入射光线和非正入射光线在图7偏振合色单元中的行走轨迹。正入射光线经过镜面反射后，可将光线原路返回，而非正入光线经过镜面33后，则有部分大角度光线被反射出光源回收部分而造成光能量损失。

[0061] 图18给出了采用逆反射棱镜阵列时绿色LED正入射光线和非正如射光线在偏振合色单元中的行走轨迹。采用逆反射棱镜37，无论正入射和非正入射光线，都能原路返回而被重复利用。光能利用率达到最佳，从而输出亮度得到进一步提升。

[0062] 虽然已经参照所述实施例描述了本发明的各种特性和优点，但本领域技术人员将会理解，可以对其部件的形状，尺寸和布局等作出改变，而不会脱离本发明的精神和范围。实例中，虽然已经显示了具体的组件类型，但也可以使用其它类似的和合适的替代物。因此，以上描述意在提供本发明的示范实施例，而本发明范围并不受此提供的具体范例的限制。