專利名稱：反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)機(jī)構(gòu)，屬于投影機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
2、分辨率低LCD液晶的分辨率一般達(dá)1024×768，液晶板的大小為0.9英寸左右，要提高LCD液晶板的分辨率，其價(jià)格也會(huì)相應(yīng)按照比例增加，液晶板的尺寸也要相應(yīng)變大，當(dāng)前投影機(jī)光路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高分辨率和小型化，LCD液晶技術(shù)已經(jīng)很難滿足要求。
3、經(jīng)濟(jì)性差LCD液晶板的價(jià)格隨著其分辨率的提高而成比例增加。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括燈源、紫外紅外濾波片、復(fù)眼透鏡、扁平偏振分光棱鏡、光學(xué)聚光透鏡、分色合色部件、三塊硅基液晶板和鏡頭；所述的分色合色部件為由四塊偏振分光棱鏡和四塊分色波片組成的四方形結(jié)構(gòu)，其中第三偏振分光棱鏡相對聚光透鏡面貼有一塊第一綠色分光波片，第三偏振分光棱鏡和第四偏振分光棱鏡之間貼有一塊第一紅色分光波片，第二偏振分光棱鏡和第四偏振分光棱鏡之間貼有一塊第二紅色分光波片，第二偏振分光棱鏡相對鏡頭面貼有一塊綠色分光波片；所述的綠路反射式硅基液晶板置于第一偏振分光棱鏡的左邊，紅路反射式硅基液晶板置于第四偏振分光棱鏡的下邊，藍(lán)路反射式硅基液晶板置于第四偏振分光棱鏡的右邊；所述的燈源發(fā)出的平行光經(jīng)紫外紅外濾波片濾掉紅外和紫外光波后，進(jìn)入復(fù)眼透鏡成為均勻光束，然后經(jīng)過扁平偏振分光棱鏡后成為單一的S光，經(jīng)光學(xué)聚光透鏡后成為匯聚光束，進(jìn)入分色合色部件進(jìn)行分光和合光過程，最后從鏡頭投影出來。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)機(jī)構(gòu)，采用反射式硅基液晶技術(shù)，其開口率可以達(dá)到95％以上，在液晶板處，LCOS的光能利用率是已有技術(shù)的LCD液晶的3～4倍，反射式硅基液晶的分辨率達(dá)到1920×1280，液晶板的大小為0.8英寸左右，適應(yīng)了高清晰投影和小型化的應(yīng)用。硅基液晶采用硅基技術(shù)，其分辨率的提高沒有技術(shù)上的限制，其成本幾乎不變。本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，投影圖面分辨率達(dá)到1280×1024，在原理上滿足了高清晰度電視(HDTV)應(yīng)用的要求。其亮度與同等透射式液晶投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)相比，提高了20％；而且光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸大為減小，體積減小了30％。在本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)中，采用的光學(xué)鍍膜玻璃件很少，有利于整體性能的穩(wěn)定。在經(jīng)濟(jì)性方面，與相當(dāng)?shù)耐干涫揭壕Ч鈱W(xué)系統(tǒng)比，其價(jià)格是后者的2/3。
圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的反射式硅基液晶(LCOS)投影機(jī)光路圖。
圖3是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光路機(jī)構(gòu)中所用的扁平偏振分光棱鏡的主視圖。
圖4是圖3所示的扁平偏振分光棱鏡的側(cè)視圖。
圖5是圖3所示的扁平偏振分光棱鏡的局部放大視圖。


圖1～圖5中1是燈源，2是紫外紅外濾波片，3是分色鏡，4是冷反光鏡，5是合色棱鏡，6是透射式液晶板，7是鏡頭，8是復(fù)眼透鏡，9是扁平偏振分光棱鏡，10是光學(xué)聚光透鏡，11a是第一偏振分光棱鏡，11b是第二偏振分光棱鏡，11c是第三偏振分光棱鏡，11d是第四偏振分光棱鏡，12a是第一綠色分光波片，12b是第一紅色分光波片，12c是第二紅色分光波片，12d是第二綠色分光波片，13a是綠路反射式硅基液晶板，13b是紅路反射式硅基液晶板，13c是藍(lán)路反射式硅基液晶板，14是1/2波片，15是光闌。
反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。在LCOS的光路系統(tǒng)中，主要包括燈源、紫外紅外濾波片、復(fù)眼透鏡、扁平偏振分光棱鏡、光學(xué)聚光透鏡、3塊反射式硅基液晶板(LCOS)、分色合色系統(tǒng)和鏡頭組成。其中分色合色系統(tǒng)包括4塊偏振分光棱鏡(PBS)和4塊分色波片組成。硅基液晶采用美國三伍公司的產(chǎn)品，其型號(hào)為MD1280，分辨率1280×1024，大小為0.78英寸，光能反射率大于95％，對比度大于300∶1。
從燈源發(fā)出的光為平行光，紫外紅外濾波片的作用是把對硅基液晶有害的紅外線(波長＞800nm)和紫外線(波長＜400nm)濾掉。兩塊復(fù)眼透鏡，每一塊由10×8個(gè)小透鏡組成，每個(gè)透鏡的光線都充滿了硅基液晶板，所以復(fù)眼作用主要是使光線均勻地照在硅基液晶板上。以提高最終投影出去的投影畫面的均勻性。扁平狀的偏振分光棱鏡(以下簡稱PBS)，見圖2中的元件4，上面間隔地貼了二分之一波片14，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖4所示，PBS上的光闌15，使光線的透過情況如圖5所示。因?yàn)闊粼窗l(fā)出的光線是園偏振光，即P光+S光，P光+S光被PBS分成兩部分，透過的是P光，反射的是S光。透過的P光再經(jīng)二分之一波片即變成S光。所以從這個(gè)扁平狀的PBS出來的光線是S光，其振動(dòng)方向平行紙面。光學(xué)聚光透鏡的作用主要是把光線會(huì)聚一下，以提高光能的利用率。
分光合光系統(tǒng)如圖2所示，從扁平狀PBS出來的光的偏振方向平行紙面，這種偏振態(tài)相對分光合光部件來說是P光。輸入的P光，經(jīng)第一綠色分光波片后分為兩部分1、綠光的偏振方向被旋轉(zhuǎn)了90度后變?yōu)镾光，被旋轉(zhuǎn)后的綠S光遇到第三偏振分光棱鏡上的PBS膜(PBS的作用是反S光透P光)后，被反射至第一偏振分光棱鏡棱鏡內(nèi)，遇到第一偏振分光棱鏡的PBS膜后繼續(xù)被反射，直至綠S光照亮綠路硅基液晶板。從綠路硅基液晶板反射回來的綠光已變?yōu)镻偏振方向。綠P光透過第一偏振分光棱鏡的PBS膜和第二偏振分光棱鏡PBS膜。
2、紫光仍然保持P偏振方向。而P偏振方向的紫光在遇到紅色分光波片后又繼續(xù)分為兩部分A、紅光被旋轉(zhuǎn)90度，其偏振方向變?yōu)镾方向。而紅S光遇到第四偏振分光棱鏡的PBS膜后被反射，照亮紅路硅基液晶板。從紅路硅基液晶板反射回來的紅光的偏振方向已被改變90度，變?yōu)榧tP光。紅P光透過第三偏振分光棱鏡的PBS膜。
B、藍(lán)光繼續(xù)保持P偏振態(tài)，藍(lán)P光遇第三偏振分光棱鏡的PBS膜后透過，照亮藍(lán)路硅基液晶板。從藍(lán)路硅基液晶板反射回來的藍(lán)光的偏振方向改變90度，變?yōu)镾光，再遇第三偏振分光棱鏡的PBS偏振膜后被反射。
這樣從第三偏振分光棱鏡出射的紅P光和藍(lán)S光通過第二紅色分光波片后，變?yōu)樽蟂光。經(jīng)第二偏振分光棱鏡的PBS膜后反射。
最后，透過第二偏振分光棱鏡的PBS膜的綠P光和經(jīng)第二偏振分光棱鏡的PBS膜反射的紫S光合成為白光，透過第二綠色分光波片后成為S白光，經(jīng)鏡頭投影出去。
權(quán)利要求1.一種反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于該光學(xué)結(jié)構(gòu)包括燈源、紫外紅外濾波片、復(fù)眼透鏡、扁平偏振分光棱鏡、光學(xué)聚光透鏡、分色合色部件、三塊硅基液晶板和鏡頭；所述的分色合色部件為由四塊偏振分光棱鏡和四塊分色波片組成的四方形結(jié)構(gòu)，其中第三偏振分光棱鏡相對聚光透鏡面貼有一塊第一綠色分光波片，第三偏振分光棱鏡和第四偏振分光棱鏡之間貼有一塊第一紅色分光波片，第二偏振分光棱鏡和第四偏振分光棱鏡之間貼有一塊第二紅色分光波片，第二偏振分光棱鏡相對鏡頭面貼有一塊綠色分光波片；所述的綠路反射式硅基液晶板置于第一偏振分光棱鏡的左邊，紅路反射式硅基液晶板置于第四偏振分光棱鏡的下邊，藍(lán)路反射式硅基液晶板置于第四偏振分光棱鏡的右邊；所述的燈源發(fā)出的平行光經(jīng)紫外紅外濾波片濾掉紅外和紫外光波后，進(jìn)入復(fù)眼透鏡成為均勻光束，然后經(jīng)過扁平偏振分光棱鏡后成為單一的S光，經(jīng)光學(xué)聚光透鏡后成為匯聚光束，進(jìn)入分色合色部件進(jìn)行分光和合光過程，最后從鏡頭投影出來。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種反射式硅基液晶投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),包括燈源、紫外紅外濾波片、復(fù)眼透鏡、扁平偏振分光棱鏡、光學(xué)聚光透鏡、分色合色部件、三塊硅基液晶板和鏡頭。燈源發(fā)出的平行光經(jīng)紫外紅外濾波片濾掉紅外和紫外光波后,進(jìn)入復(fù)眼透鏡成為均勻光束,然后經(jīng)過扁平偏振分光棱鏡后成為單一的S光,經(jīng)光學(xué)聚光透鏡后成為匯聚光束,進(jìn)入分色合色部件進(jìn)行分光和合光過程,最后從鏡頭投影出來。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的光學(xué)機(jī)構(gòu),采用反射式硅基液晶技術(shù),其開口率可以達(dá)到95%以上,采用的光學(xué)鍍膜玻璃件很少,有利于整體性能的穩(wěn)定。在經(jīng)濟(jì)性方面,與相當(dāng)?shù)耐干涫揭壕Ч鈱W(xué)系統(tǒng)比,其價(jià)格是后者的2/3。
文檔編號(hào)G02B27/18GK2510883SQ0127960
公開日2002年9月11日 申請日期2001年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者邱虹云, 左衛(wèi)東 申請人:北京澳柯瑪視美樂信息技術(shù)有限公司