本發(fā)明屬于新型顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于光棒的偏振光復用成像方法及微型光學引擎系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著微電子、光學、加工工藝等諸多技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代商務(wù)移動辦公模式普及，手持數(shù)碼產(chǎn)品增多，微型化成為新型顯示技術(shù)發(fā)展的新方向。新型顯示領(lǐng)域中早期的微型投影顯示技術(shù)，以及時下流行的智能可穿戴顯示設(shè)備里的VR、AR顯示技術(shù)，也都在快速地發(fā)展著。目前，微型投影及高分辨率智能可穿戴微顯示技術(shù)主要是以DLP(Digital Light Processor)、LCoS(Liquid Crystal on Silicon)，和OLED(Organic Light Emitting Display)技術(shù)為主。DLP技術(shù)具有反射率高、無需偏振光等優(yōu)點，但是DMD（Digital Micro-Mirror Device）芯片制造工藝復雜，為TI公司獨家掌控，這也導致其成本很高。OLED具有較高的對比度和快速的響應(yīng)時間，但是高分辨率的OLED微顯示芯片成本很高，使用壽命相對較短。相比之下，LCoS技術(shù)以其低成本、高分辨率、色彩豐富逼真，畫面自然無像素感等優(yōu)勢占據(jù)了很大一部分的微投影顯示市場，但是由于LCoS只能對偏振光進行空間調(diào)制導致其光效率較低。

想要提高LCoS微顯示系統(tǒng)的光效率，關(guān)鍵是如何合理高效地為液晶片提供照明。盡管LCoS微顯示系統(tǒng)的工作方式不受到光亮度和能量的限制，但隨著液晶片尺寸的變小投影光能輸出也近似隨之呈線性下降，因此LCoS光學系統(tǒng)應(yīng)當盡量提高整個系統(tǒng)的光能收集率和利用率。由于液晶會產(chǎn)生雙折射等效應(yīng)，因此在液晶微顯示系統(tǒng)中，當照明光入射到LCoS顯示芯片上時，只有特定方向的偏振光被利用。微型顯示系統(tǒng)中采用的照明光源發(fā)出的是自然光，需利用偏振光轉(zhuǎn)換棱鏡PBS將自然光高效轉(zhuǎn)化為具有同一偏振態(tài)的偏振光。所以不可避免地造成光能在經(jīng)過PBS后有一半的有效能量被浪費，使得LCoS顯示系統(tǒng)的光效率無法達到令人滿意的效果，但是若能夠使原來通過PBS后的被浪費掉的那一部分另一偏振態(tài)的偏振光被重新利用起來，情況就大不一樣了，因此合理的偏振光復用方法，將會很好地解決這一問題，大大的提高照明光效率。

縱觀傳統(tǒng)的偏光復用的方法，其中比較普遍的一種是基于復眼的偏振光復用微型光引擎系統(tǒng)，但其主要存在的問題在于復眼的透鏡單元及偏振轉(zhuǎn)換器件單元的尺寸都太小，不易于生產(chǎn)加工，這將不僅使得鑄模及PCS的拋光變得十分困難，同時也導致半波片的膠接十分不易，而基于雙折射晶體的偏振光復用方法，由于要使用到雙折射晶體塊，但它的制造工藝十分復雜。至于其它的一些應(yīng)用偏振干涉濾光片及高分子偏振光轉(zhuǎn)換膜等偏光復用方法而言，它的光轉(zhuǎn)換效率不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光棒的偏振光復用成像方法及微型光學引擎系統(tǒng)。

一種基于光棒的偏振光復用成像方法，LED照明光源發(fā)出的照明光線通過非成像光學元件光棒，分束透鏡以及偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來實現(xiàn)對照明光線的勻光、分束整形以及偏振光轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過后續(xù)中繼系統(tǒng)的收集傳遞到達LCoS微顯示芯片，形成均勻的照明光斑，該照明光斑將LCoS微顯示芯片的圖像照亮，形成所需的圖像，然后通過PBS偏振棱鏡、成像投影物鏡或者目鏡將該圖像進行投射成像；

其中，所述的LED照明光源為單路或者多路；

其中，所述的光棒作為二維虛光源陣列的產(chǎn)生源，分束透鏡對形成于光棒前端的二維虛光源陣列進行再成像，以獲得相互分離的子光束陣列，并在照明光線的分束面加入對應(yīng)的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，從而實現(xiàn)偏振光的轉(zhuǎn)換。

一種采用所述方法的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)，沿光線傳播方向依次設(shè)置為：無光學整形的LED照明光源、光棒、分束透鏡、偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、中繼透鏡組、PBS偏振棱鏡、LCoS微顯示芯片以及成像投影物鏡或目鏡。

進一步設(shè)有X-Cube合色棱鏡，當LED照明光源為多路時，每一路分別經(jīng)過各自的光棒、分束透鏡，通過X-Cube合色棱鏡進行合色，然后進入偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

所述的LED照明光源的出光一側(cè)與光棒之間具有一個小于3mm的間距。

所述的LED照明光源的出光一側(cè)與光棒相貼或埋入光棒內(nèi)。

所述的光棒選用方棒或錐棒，且光棒的橫截面為矩形或者正多邊形，材料為玻璃或塑料。

所述的分束透鏡的左側(cè)與光棒出射面具有一個小于3mm的間距，所述分束透鏡與光棒相對的面為平面或弧面。

所述的分束透鏡的左側(cè)與光棒連為一體，所述分束透鏡與光棒相連的面為平面。

所述的LCoS微顯示芯片為透射式的LCD、 CF-LCoS或者 CS-LCoS。

所述的LED照明光源為平面封裝的LED光源，所述的平面封裝的LED照明光源是單顆的白光LED芯片，或是由紅、綠、藍三色的發(fā)光芯片所組成的單顆LED，或者是紅、綠、藍三顆獨立的單色LED同時照明。

本發(fā)明的有益效果：

利用非成像光學元件光棒作為二維光源虛像陣列的產(chǎn)生源，并結(jié)合光束整形透鏡組將該二維虛光源陣列進行二次成像，實現(xiàn)對照明光線的有效分割，得到二維分離的子光束陣列，并在該照明光線分束面處加入相匹配的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS，使得LED發(fā)出的光在進入偏振棱鏡前便已經(jīng)全轉(zhuǎn)換為了同一偏振態(tài)的偏振光，將以往浪費掉的另一偏振態(tài)的偏振光也再次利用起來了，避免了傳統(tǒng)光棒照明系統(tǒng)中照明光經(jīng)偏振棱鏡后會有近一半的偏振光被浪費掉的情況，在基本不增加照明系統(tǒng)尺寸和成本的情況下大大提高了照明光效率，可獲得更高亮度的照明光斑，并且相較于傳統(tǒng)的復眼偏振光復用LCoS照明系統(tǒng)和基于雙折射晶體的偏振光復用方法而言，不論是在成本還是加工工藝方面其均存在有明顯的優(yōu)勢。

附圖說明

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步闡述。

圖1-1為光棒前端的二維虛光源陣列形成的原理圖；

圖1-2為光棒前端的二維虛光源的具體分布情況；

圖2為LED照明光源與光棒端面的尺寸關(guān)系圖；

圖3為LED照明光源發(fā)出的光線經(jīng)分束透鏡整形后產(chǎn)生分束的光學原理圖；

圖4為LED照明光源發(fā)出的光線經(jīng)分束整形后并進行偏振光轉(zhuǎn)換的光路圖；

圖5-1為照明光線在分束面所得的子光束陣列照度分布與偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位置間的對應(yīng)關(guān)系

圖5-2為偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的空間三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的偏振光轉(zhuǎn)換原理圖；

圖7是本發(fā)明中涉及到的由紅、綠、藍三種發(fā)光芯片所組成的單顆LED的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中涉及的由紅、綠、藍三色發(fā)光芯片所組成的單顆LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例一的示意圖；

圖9是本發(fā)明中涉及的利用單顆白光LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例二的示意圖；

圖10是本發(fā)明中涉及的利用紅色、綠色、藍色這三顆單獨的LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例三的示意圖。

圖中，1- LED照明光源、2- 光棒、3- 分束透鏡、4- 偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、5- 中繼透鏡組、6- PBS偏振棱鏡、7- LCoS微顯示芯片、 8- 成像投影物鏡或目鏡、9- X-Cube合色棱鏡、41- 子PBS棱鏡、42- 半波片。

具體實施方式

傳統(tǒng)復眼偏振光復用方法是利用復眼對平面波進行波前分割的基本原理來實現(xiàn)照明光線分束并完成偏振光轉(zhuǎn)換的；而基于錐棒和4F光學系統(tǒng)的偏振光復用方法，不存在將照明光線事先進行分割處理的過程，這會在一定程度上增大原照明系統(tǒng)的口徑。本發(fā)明主要提供一種基于光棒的偏振光復用成像方法及微型光學引擎系統(tǒng)。 本發(fā)明通過將非成像光學與成像光學相結(jié)合，實現(xiàn)對照明光線的分束整形，在照明系統(tǒng)口徑基本保持不變的前提下，利用位于光棒前端面的二維虛光源陣列的二次成像現(xiàn)象，使得照明光線自身產(chǎn)生分束，并在照明光線分束面利用PBS陣列來進行偏振光轉(zhuǎn)換，從而將分束后得到的子光束陣列全部轉(zhuǎn)換為同一種偏振態(tài)的偏振光。其理論基礎(chǔ)是將由光棒產(chǎn)生的照明光源虛像陣列進行再成像，以實現(xiàn)對照明光線的整形分割。該方法能夠在基本不增加成本和系統(tǒng)尺寸的前提下避免不必要的能量浪費，使照明光效率得到了極大的提高。而對于傳統(tǒng)的復眼偏振光復用光引擎系統(tǒng)或應(yīng)用了雙折射晶體的偏振光復用系統(tǒng)，它們不僅成本高而且加工工藝也很困難，所以本發(fā)明具有很大的優(yōu)勢及現(xiàn)實意義。

本發(fā)明提出的一種基于光棒的偏振光復用成像方法，LED照明光源發(fā)出的照明光線通過非成像光學元件光棒，分束透鏡以及偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)來實現(xiàn)對照明光線的勻光、分束整形以及偏振光轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過后續(xù)中繼系統(tǒng)的收集傳遞到達LCoS微顯示芯片，形成均勻的照明光斑，該照明光斑將LCoS微顯示芯片的圖像照亮，形成所需的圖像，然后通過PBS偏振棱鏡、成像投影物鏡或者目鏡將該圖像進行投射成像；

其中，所述的光棒作為二維虛光源陣列的產(chǎn)生源，分束透鏡對形成于光棒前端的二維虛光源陣列進行再成像，以獲得相互分離的子光束陣列，并在照明光線的分束面加入對應(yīng)的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，從而實現(xiàn)偏振光的轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明提出的一種采用所述方法的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)，如圖8-10所示，沿光線傳播方向依次設(shè)置為：無光學整形的LED照明光源1、光棒2、分束透鏡3、偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4、中繼透鏡組5、PBS偏振棱鏡6、LCoS微顯示芯片7以及成像投影物鏡或目鏡8。

所述的LED照明光源1的出光一側(cè)與光棒2之間具有一個小于3mm的間距。

所述的LED照明光源1的出光一側(cè)與光棒相貼或埋入光棒2內(nèi)。

所述的光棒2選用方棒或錐棒，且光棒的橫截面為矩形或者正多邊形，材料為玻璃或塑料。

所述的分束透鏡3的左側(cè)與光棒2出射面具有一個小于3mm的間距，所述分束透鏡與光棒相對的面為平面或弧面。

所述的分束透鏡3的左側(cè)與光棒2連為一體，所述分束透鏡與光棒相連的面為平面。

所述的LCoS微顯示芯片7為透射式的LCD、 CF-LCoS或者 CS-LCoS。

所述的LED照明光源1為平面封裝的LED光源。

所述的平面封裝的LED照明光源1是單顆的白光LED芯片，或是由紅、綠、藍三色的發(fā)光芯片所組成的單顆LED，或者是紅R、綠G、藍B三顆獨立的單色LED同時照明。

以下結(jié)合原理和實施例對本發(fā)明等作進一步詳細的闡述。

圖1-1給出了光棒前端二維虛光源陣列形成的原理圖，圖1-2給出了光棒前端的二維虛光源的具體分布情況。對于光棒2而言，最簡單的辦法就是通過鏡像法來判定在光棒2中傳輸?shù)哪骋粭l光線是來自于哪一個特定的光源。該方法表明由實際LED照明光源1發(fā)出的光線經(jīng)光棒2內(nèi)壁反射后的反射光線在幾何上等價于直接從相對應(yīng)的某一虛光源直接發(fā)出的未偏折的光線。如圖1-1、1-2所示，以一個均勻發(fā)光的矩形光源為例，由實際LED照明光源1發(fā)出的經(jīng)光棒2的內(nèi)壁反射一次的光線AD與相應(yīng)的虛光源S2所發(fā)出的虛光線S1D是等價的，而經(jīng)光棒2內(nèi)壁反射兩次的光線CD等價于由虛光源S2所直接發(fā)出的光線S2D。照明光線在光棒2垂直方向上兩內(nèi)壁間的多次全反射會產(chǎn)生縱向的線性光源虛像陣列，照明光線在沿水平方向的光棒兩內(nèi)壁間多次全反射會產(chǎn)生橫向的線性光源虛像陣列。因此，由LED照明光源1發(fā)出的光線經(jīng)光棒2四個內(nèi)壁的多次全反射后會形成所示的二維虛光源陣列。

圖2為LED照明光源與光棒端面間的尺寸關(guān)系圖。對于已經(jīng)給定的LED照明光源1而言，二維虛光源陣列的行列間距隨著光棒端面尺寸的改變而發(fā)生變化，LED照明光源1的尺寸一定時，光棒2截面的尺寸越大，所形成的二維虛光源陣列中相鄰虛光源間的間隔也越大?？筛鶕?jù)實際需要，對光棒2的截面尺寸進行合理選擇，來對上述二維虛光源陣列中相鄰虛光源間距離進行控制。對光棒2的截面尺寸需進行合理選擇，以便對上述二維虛光源陣列中相鄰虛光源間的距離進行有效控制。如附圖2所示，結(jié)合實際應(yīng)用需求，相鄰虛光源間的距離需滿足要求：w≥c則a=c+w≥2c；h≥d則b=d+h≥2d。其中：a，b分別為光棒橫截端面的長和寬，c，d分別為LED芯片發(fā)光面的長和寬，w，h分別為實際LED照明光源與相鄰虛光源間的橫向距離和縱向距離。 由圖2可知，圖中左邊部分為，光棒入射端面與LED照明光源間的相對位置及尺寸關(guān)系；圖中右邊部分為，實際LED光源與相鄰虛光源之間的位置關(guān)系。光棒2長度決定所形成的二維虛光源陣列的范圍。因為光棒2長度越長，光線在光棒2中的反射次數(shù)就越多，相應(yīng)地所產(chǎn)生的二維虛光源陣列范圍就越大。

如圖3所示，LED照明光源1發(fā)出的光線經(jīng)方棒系統(tǒng)被分束整形的光學原理圖，其中S₁為實際LED照明光源，S₁、S_-1為實際LED照明光源經(jīng)光棒內(nèi)壁一次全反射后所獲得的虛像，首先由圖1-1所表示出的光棒2勻光原理可知，在光棒2的入射端面上會形成按一定規(guī)律排布的二維虛光源像陣列，在此處僅簡單選取實際LED照明光源及其在光棒中由一次全反射所形成的虛光源組成的二維光源陣列進行分析說明，從圖示的光路傳輸情況可以看到，照明光線經(jīng)過分束透鏡3對該二維虛光源陣列的再次成像，可得到分離的子光束陣列，從而實現(xiàn)對照明光線的分割整形，并通過后續(xù)的中繼透鏡組5的收集傳遞到達LCoS微顯示芯片7上。

圖4為LED照明光源發(fā)出的光經(jīng)光棒及分束透鏡分束整形后，并再于分束面處進行偏振光轉(zhuǎn)換的光路圖，首先由圖3所示的方棒系統(tǒng)對于光束的分割整形原理可知，通過分束透鏡3對位于光棒2前端的二維虛光源陣列進行成像，使得照明光線被成功地進行了分割，產(chǎn)生分離的二維子光束陣列。在照明光線的分束面上我們可以加入與之相匹配的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4進行偏振光轉(zhuǎn)換，使得照明光在進入后續(xù)中繼透鏡組5之前就已經(jīng)全部轉(zhuǎn)換為了同一種偏振態(tài)的偏振光。

圖5-1給出了照明光線經(jīng)分束整形后產(chǎn)生的子光束陣列的照度分布情況與偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)位置間的對應(yīng)關(guān)系。圖5-2為偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的空間三維結(jié)構(gòu)示意圖。從圖5-1的照度圖中可以看出LED照明光源1發(fā)出的照明光線經(jīng)分束透鏡3整形分割后形成的子光束陣列的具體形式及排列情況，根據(jù)分束面照度圖中光斑陣列的排布我們可以在分束面加入相匹配的由多個子PBS棱鏡41所組成的陣列來很好的進行偏振光復用。同時圖中也展示了偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4的空間結(jié)構(gòu)，從圖中可以清楚地看出偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4是由一系列子PBS棱鏡41和間隔分布的半波片42組成的陣列。

圖6為偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4的偏振光轉(zhuǎn)換原理圖，每個子PBS棱鏡41的對角線斜截面上鍍有反射S光透過P光的偏振膜。偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有兩種形式，一種是將自然光全部轉(zhuǎn)換為P光，如圖6左側(cè)部分所示，照明光通過子PBS棱鏡41后被分為了S態(tài)和P態(tài)兩種偏振態(tài)的光，P光直接透過，而S態(tài)的光被則被反射進入相鄰的子PBS棱鏡41然后再出射，在相應(yīng)的S光出射面上膠接好半波片42，使出射的S態(tài)偏振光轉(zhuǎn)換為P態(tài)的偏振光，從而由偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4出射的光全部轉(zhuǎn)化為了P光，反之則有另一種形式下的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，即為：圖6中給出的右側(cè)部分的圖示情況，在子PBS棱鏡中透過P光的出射面上膠接半波片42，來將P光轉(zhuǎn)換為S偏振光，而原來出射的S 光則仍然保持S偏振態(tài)不變，從而將照明光全部轉(zhuǎn)為S偏振光，實現(xiàn)所需的偏振光轉(zhuǎn)換作用。

圖7給出了所述的由R,G,B三色發(fā)光芯片所組成的單顆色域可調(diào)節(jié)的LED照明光源1的一種結(jié)構(gòu)示意圖，此LED照明光源1含紅、綠、綠、藍四個發(fā)光芯片，四片芯片都封裝在一顆LED上，其中兩片綠色芯片位于對角線的位置，四個發(fā)光芯片可以分別驅(qū)動發(fā)光，可以通過調(diào)節(jié)其各芯片各自的驅(qū)動電流來控制其發(fā)光強度，從而達到調(diào)節(jié)合成后的光線色域的目的。

圖8給出了采用由紅、綠、藍三色發(fā)光芯片所組成的單顆LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例一示意圖，沿光線傳播方向依次設(shè)有：LED照明光源1、光棒2、分束透鏡3、偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4、中繼透鏡組5、PBS偏振棱鏡6、LCoS微顯示芯片7以及成像投影物鏡或目鏡8。這里的光棒2采用的是方形光棒，LCoS微顯示芯片7采用的是CS-LCoS。LED照明光源1發(fā)出的光直接經(jīng)過光棒2進行勻光混色，調(diào)節(jié)各個芯片的電流可以控制其發(fā)光強度，從而可以調(diào)節(jié)光棒2出射端面出射光的色域，得到和LCoS微顯示芯片7相匹配的照明用白光。LED照明光源1發(fā)出的光線通過在光棒2中多次反射后，在光棒2入射端面上形成按一定規(guī)律排布的光源虛像陣列，該二維虛光源陣列再經(jīng)過分束透鏡3進行二次成像，實現(xiàn)照明光線的分割整形，產(chǎn)生分離的子光束陣列。并在該分束面處加入偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，進行偏振光轉(zhuǎn)換，使得從LED照明光源1發(fā)出的自然光全部轉(zhuǎn)換為同一偏振態(tài)的偏振光，以達到偏振光復用的目的，從PCS出射的偏振光經(jīng)后續(xù)的中繼透鏡組5的收集傳遞至照明目標面LCoS微顯示芯片7上。光棒2的勻光作用使LED照明光源1發(fā)出的光在光棒2的出射端面上形成均勻的分布，分束透鏡3與中繼透鏡組5所組成的整體在這里實現(xiàn)了將均勻照亮的光棒2的出射端面按一定比例放大成像于LCoS面上，形成與LCoS微顯示芯片7的尺寸及光線角度相匹配的均勻照明光斑，將LCoS微顯示芯片7上的圖像照亮并通過成像投影物鏡或目鏡8進行投射成像。

圖9給出了采用單顆白光LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例二的示意圖，沿光線傳播方向依次設(shè)有：LED照明光源1、光棒2、分束透鏡3、偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4、中繼透鏡組5、PBS偏振棱鏡6、LCoS微顯示芯片7以及成像投影物鏡或目鏡8。這里的光棒2采用的是錐形光棒，LCoS微顯示芯片7采用的是CF-LCoS。LED照明光源1發(fā)出的光直接進入光棒2，通過調(diào)整光棒2的錐角能夠更好地對照明光線的角度進行控制，由于照明光線在光棒2中經(jīng)過多次的反射、勻光后，在光棒2入射端面上會產(chǎn)生一定排布的二維光源虛像陣列，該虛光源陣列像再經(jīng)過分束透鏡3進行二次成像，以實現(xiàn)對照明光線的分束整形，會產(chǎn)生二維的子光束陣列，并在該分束面上加入偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，將由LED照明光源1所發(fā)出的光全部轉(zhuǎn)換為同一偏振態(tài)的偏振光，達到偏振光復用的目的，從偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4出射的偏振光經(jīng)過后續(xù)的中繼透鏡組5的收集傳遞至LCoS微顯示芯片7上，并得到與LCoS微顯示芯片7相匹配的照明光斑，將LCoS微顯示芯片7上的圖像照亮，再經(jīng)過成像投影物鏡或目鏡8進行投射成像。

圖10給出了由紅色、綠色、藍色這三顆單獨的LED照明的基于光棒的偏振光復用微型光學引擎系統(tǒng)實施例三的示意圖，沿光線傳播方向依次設(shè)置紅、綠、藍三色LED照明光源1，光棒2，分束透鏡3，X-Cube合色棱鏡9，偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，中繼透鏡組5，PBS偏振棱鏡6，LCoS微顯示芯片7，成像投影物鏡或目鏡8。這里的光棒2采用的是方形光棒，LCoS微顯示芯片7采用的是CS-LCoS。沿光線傳播方向分為三條光路，單顆綠色、單顆紅色和單顆藍色LED照明光源1上發(fā)出的紅、綠、藍三色光分別進入相對應(yīng)的光棒2，經(jīng)過各自光路中積分光棒的多次反射勻光后，在相應(yīng)的方棒出射端面上形成均勻的出射光，每一個光路中光棒2的前端都對應(yīng)一個二維虛光源陣列，相應(yīng)的分束透鏡3分別對各自的虛光源陣列進行二次成像，實現(xiàn)對照明光線的分割整形，紅、綠、藍三路光通過X-Cube合色棱鏡9進行合色，X-Cube合色棱鏡9鍍了兩部分光學薄膜，一部分為反射紅光，透射藍綠光的膜，另一部分為反射藍光透射紅綠光的膜。這樣三路光經(jīng)X-Cube合色棱鏡9合成后，可得到所需的白光，并在分束面處加入相匹配的偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4，完成偏振光轉(zhuǎn)換，由偏振光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)4出射的光再經(jīng)后續(xù)中繼透鏡組5的收集和傳遞并通過PBS偏振棱鏡6到達LCoS微顯示芯片7上，得到與LCoS微顯示芯片7相匹配的均勻白色照明光斑，該光斑將微顯示芯片的圖像照亮，形成所需的圖像，然后再通過成像投影物鏡或目鏡8將該圖像進行放大成像。

以上實施例，僅為說明本發(fā)明的技術(shù)特征和可實施性，其目的在于使該領(lǐng)域的技術(shù)人員能了解本發(fā)明的內(nèi)容并予以實施，盡管已經(jīng)參考具體實施例對本發(fā)明作了描述，但是，不應(yīng)將這些描述理解為一種限制情形，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說參考以上描述顯然能夠作出對公開實施例中的各種改進以及本發(fā)明的另外實施例，凡依本發(fā)明的構(gòu)思所做出的變換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。