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反射式液晶投影系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:2773001閱讀:328來源:國知局
專利名稱:反射式液晶投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及的是一種投影設(shè)備,特別是一種反射式液晶投影系統(tǒng),屬于投影技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
已有采用反射式硅基液晶技術(shù)(LCOS)投影系統(tǒng),其工作原理有兩類,第一類反射式硅基液晶投影系統(tǒng),照明光學(xué)系統(tǒng)中發(fā)光管a1發(fā)出的光經(jīng)反射鏡a2轉(zhuǎn)化成大致平行于光源光軸的平行光,再經(jīng)第一透鏡陣列a3、第二透鏡陣列a4,聚焦在偏振光發(fā)生光學(xué)系統(tǒng)a5內(nèi),射出偏振方向一致的照明光,即S偏振光;該S偏振光進(jìn)入色光分離光學(xué)系統(tǒng)A1,投射到分色鏡B、C及反射鏡F,分離成紅、綠、藍(lán)三色光;第一色光紅色光透過分色鏡B在反射鏡F處反射到場透鏡R0,通過場透鏡R0再經(jīng)過PBS反射到紅色光反射式液晶調(diào)制裝置R-LCOS,進(jìn)行相位差調(diào)節(jié),將S偏振光轉(zhuǎn)化為P偏振光,再經(jīng)反射后返回PBS,透射出PBS后經(jīng)1/2波片將P偏振光轉(zhuǎn)化成S偏振光,到達(dá)合色棱鏡J;第三色光藍(lán)色光經(jīng)中繼光學(xué)系統(tǒng)也是如此;第二色光綠色光則不需經(jīng)1/2波片;最后,合色棱鏡J對液晶光閥調(diào)制的三色光(調(diào)制光)進(jìn)行合成,生成表現(xiàn)彩色圖像的合成光。在合色棱鏡J中,在四個直角棱鏡的界面上大致呈X狀的形成紅色光反射膜和藍(lán)色光反射膜。紅色光反射膜由反射紅色光的電介質(zhì)多層膜形成,藍(lán)色光反射膜由反射藍(lán)色光的電介質(zhì)多層膜形成,由這些紅色光反射膜和藍(lán)色光反射膜合成三種色光,生成表現(xiàn)彩色圖像的合成光。由合色棱鏡生成的合成光被沿投影透鏡T的方向射出。投影透鏡投射從合色棱鏡射出的合成光,將彩色圖像顯示在屏幕SC上。
上述現(xiàn)有技術(shù)的液晶投影系統(tǒng)中的合色棱鏡能反射紅色光與藍(lán)色光,通過綠色光,使得三色光生成表現(xiàn)彩色圖像的合成光。但是合色棱鏡在使用的過程中,影響了光的透過率,使得一般的透過率在94%左右,同時(shí)其生成圖像的對比度低,有色差問題,影響投影效果,且合色棱鏡的加工難度大,成本高。同時(shí)由于其采用同一個鏡頭對三色光投影,有色差問題,并由于鍍膜難度大,透過率和對比度都不高。并且,由于使用1/2波片,容易產(chǎn)生形變,使從液晶光閥射出的調(diào)制光束發(fā)生亮度不均現(xiàn)象,導(dǎo)致所顯示的圖像出現(xiàn)色斑問題。并有元件多、體積大、顯示分辨率低的問題。
第二類反射式硅基液晶技術(shù)投影系統(tǒng),三色光的分離及合成在菲利浦棱鏡中完成。這種三色棱鏡組合(TPA)僅與一組PBS共同組成了投影系統(tǒng)的核心技術(shù)。從照明光學(xué)系統(tǒng)A發(fā)出的平行偏振光經(jīng)反射鏡F到達(dá)PBS反射進(jìn)入TPA,TPA棱鏡表面的薄膜用于分開紅色光和藍(lán)色光,透射綠色光,分別到達(dá)各自的反射式硅基液晶R-LCOS、G-LCOS、B-LCOS,經(jīng)調(diào)制后按原光路反射回PBS,再透射過PBS進(jìn)入投影光學(xué)系統(tǒng)T成像至顯示屏幕SC上。此現(xiàn)有技術(shù)的液晶投影系統(tǒng)由于三色偏振光在同一個光學(xué)系統(tǒng)TPA中分離和合成,因此對組成TPA的棱鏡的薄膜的設(shè)計(jì)要求很高,難以做到理想效果,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的光利用率損失并降低了顯示顏色的逼真度和對比度。這類系統(tǒng)還有其它的變化形式,但都存在只采用同一個投影鏡頭和三色光共用同一個PBS所帶來的成像缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種反射式液晶投影系統(tǒng),使其能避免色差并解決所顯示圖像色斑問題,同時(shí)采用達(dá)到提高投影效果的反射式硅基液晶技術(shù)(LCOS)投影系統(tǒng),這種投影系統(tǒng)可用于背投電視等投影設(shè)備。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的,本實(shí)用新型包括照明光學(xué)系統(tǒng)、色光分離光學(xué)系統(tǒng)、中繼光學(xué)系統(tǒng)、電光調(diào)制裝置、投影光學(xué)系統(tǒng)、成像顯示系統(tǒng)。其連接方式為照明光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng),色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置三個電光調(diào)制裝置,色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng)輸出的第一色光紅光、第二色光綠光、第三色光藍(lán)光,分別入射到三個電光調(diào)制裝置,三個電光調(diào)制裝置后面設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng),三個投影光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置成像顯示系統(tǒng)。電光調(diào)制裝置包括分色棱鏡、反射式硅基液晶板,分色棱鏡位于色光分離光學(xué)系統(tǒng)之后,反射式硅基液晶板與分色棱鏡出射光面平行設(shè)置。
反射式硅基液晶板位置位于分色棱鏡后,并垂直于三色光入射方向。三個投影光學(xué)系統(tǒng)成直線設(shè)置,或者成三角形設(shè)置,也可以有如下變化形式,即三個反射式硅基液晶板的位置轉(zhuǎn)90度角,三個電光調(diào)制裝置后設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng),也成直線設(shè)置,或者成三角形設(shè)置。
本實(shí)用新型或者在三色棱鏡和三個反射式硅基液晶板之間增加1/4波片。
照明光學(xué)系統(tǒng)射出的偏振方向一致的照明平行光束至色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng),輸出第一色光紅色光、第二色光綠色光、第三色光藍(lán)色光,分別入射到三個分色棱鏡并被其反射到三個反射式硅基液晶電光調(diào)制裝置,將S偏振光轉(zhuǎn)化成P偏振光反射回來,透射過PBS然后通過三個投影光學(xué)系統(tǒng)至成像顯示系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果在于從色光分離光學(xué)系統(tǒng)分離的紅、綠、藍(lán)三色光,經(jīng)分色棱鏡反射至反射式硅基液晶調(diào)制裝置以后,反射回來再透過分色棱鏡,成為平行的三色光投射至三個投影光學(xué)系統(tǒng),從而相對已有的第一類液晶投影系統(tǒng)取消了合色棱鏡、2片1/2波片;相對已有的第二類投影系統(tǒng)取消了菲利浦三色棱鏡組合,徹底解決了合色棱鏡對光的透過率的影響,以及1/2波片使顯示圖像出現(xiàn)色斑問題,也避免采用難于加工和鍍膜的菲利浦三色棱鏡組合,并減少了光學(xué)元件,降低了成本,同時(shí)由于采用三色分離的三個不同的PBS和投影光學(xué)系統(tǒng),使其加工和鍍膜容易達(dá)到很高性能,在很大程度上提高了生成圖像的亮度和對比度。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型三個投影光學(xué)系統(tǒng)成直線設(shè)置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型三色光路中各增加一片偏振片的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為本實(shí)用新型三色光路中各增加二片偏振片的結(jié)構(gòu)示意圖圖5為本實(shí)用新型三個投影光學(xué)系統(tǒng)成三角形設(shè)置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖圖6為本實(shí)用新型增加1/4波片的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示,本實(shí)用新型包括照明光學(xué)系統(tǒng)1、色光分離光學(xué)系統(tǒng)2、中繼光學(xué)系統(tǒng)3、電光調(diào)制裝置4、投影光學(xué)系統(tǒng)5、成像顯示系統(tǒng)6。該系統(tǒng)設(shè)有三個投影光學(xué)系統(tǒng)5,照明光學(xué)系統(tǒng)1后面設(shè)置色光分離光學(xué)系統(tǒng)2和中繼光學(xué)系統(tǒng)3,色光分離光學(xué)系統(tǒng)2和中繼光學(xué)系統(tǒng)3后面設(shè)置三個電光調(diào)制裝置4,色光分離光學(xué)系統(tǒng)2和中繼光學(xué)系統(tǒng)3輸出的第一色光紅光、第二色光綠光、第三色光藍(lán)光,分別入射到三個電光調(diào)制裝置4,三個電光調(diào)制裝置4后面設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng)5,三個投影光學(xué)系統(tǒng)5后面設(shè)置成像顯示系統(tǒng)6,其中電光調(diào)制裝置4包括分色棱鏡7、反射式硅基液晶板8,分色棱鏡7位于色光分離光學(xué)系統(tǒng)2之后,反射式硅基液晶板8與分色棱鏡7出射光面平行設(shè)置。三色光分別經(jīng)分色棱鏡7反射后,入射到反射式硅基液晶板8,經(jīng)調(diào)制后,反射回分色棱鏡7,再透射到三個投影光學(xué)系統(tǒng)5,至成像顯示系統(tǒng)6。
圖2到圖6為本實(shí)用新型的變化形式的結(jié)構(gòu)示意圖,說明如下如圖2所示,反射式硅基液晶板8位置位于分色棱鏡7后,并垂直于光路入射方向。三色光分別透射分色棱鏡7后,入射到反射式硅基液晶板8,經(jīng)調(diào)制后,反射回分色棱鏡PBS,再反射到三個投影光學(xué)系統(tǒng)5,至成像顯示系統(tǒng)6。
如圖3、圖4所示,本實(shí)用新型可以在分色棱鏡7前增加一片偏振片9,或者在分色棱鏡7前后各增加一片偏振片9、10,使成像效果更好。
圖5所示,三個投影光學(xué)系統(tǒng)5成三角形設(shè)置的本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)形式,同時(shí)反射式硅基液晶板8及三個分色棱鏡7也相應(yīng)成三角形設(shè)置。
如圖6所示,本實(shí)用新型可以在分色棱鏡7和反射式硅基液晶板8之間增加1/4波片11。以上的結(jié)構(gòu)變化形式都可以在分色棱鏡7和反射式硅基液晶板8之間增加1/4波片。
照明光學(xué)系統(tǒng)1射出的偏振方向一致的照明平行光束至色光分離光學(xué)系統(tǒng)2和中繼光學(xué)系統(tǒng)3,輸出第一色光紅色光、第二色光綠色光、第三色光藍(lán)色光,分別入射到三個分色棱鏡7透射到反射式硅基液晶電光調(diào)制裝置8,將S偏振光轉(zhuǎn)化成P偏振光反射回來,入射至分色棱鏡7后反射并通過三個投影光學(xué)系統(tǒng)5至成像顯示系統(tǒng)6。
本實(shí)用新型不限于上述的實(shí)施例或?qū)嵤┬螒B(tài),在不脫離其要旨(1.三個不同的三色光分色棱鏡及反射式硅基液晶板;2.三個不同的三色光投影光學(xué)系統(tǒng))的范圍內(nèi),能在各種形態(tài)中實(shí)施。例如,照明光學(xué)系統(tǒng)、色光分離光學(xué)系統(tǒng)、中繼光學(xué)系統(tǒng)、反射式硅基液晶裝置等的各種形式的變化形態(tài)。
權(quán)利要求1.一種反射式液晶投影系統(tǒng),包括照明光學(xué)系統(tǒng)(1)、色光分離光學(xué)系統(tǒng)(2)、中繼光學(xué)系統(tǒng)(3)、電光調(diào)制裝置(4)、投影光學(xué)系統(tǒng)(5)、成像顯示系統(tǒng)(6),其特征在于,設(shè)有三個投影光學(xué)系統(tǒng)(5),其連接方式為照明光學(xué)系統(tǒng)(1)后面設(shè)置色光分離光學(xué)系統(tǒng)(2)和中繼光學(xué)系統(tǒng)(3),色光分離光學(xué)系統(tǒng)(2)和中繼光學(xué)系統(tǒng)(3)后面設(shè)置三個電光調(diào)制裝置(4),色光分離光學(xué)系統(tǒng)(2)和中繼光學(xué)系統(tǒng)(3)輸出的第一色光紅光、第二色光綠光、第三色光藍(lán)光,分別入射到三個電光調(diào)制裝置(4),三個電光調(diào)制裝置(4)后面設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng)(5),三個投影光學(xué)系統(tǒng)(5)后面設(shè)置成像顯示系統(tǒng)(6),其中電光調(diào)制裝置(4)包括分色棱鏡(7)、反射式硅基液晶板(8),分色棱鏡(7)位于色光分離光學(xué)系統(tǒng)(2)之后,反射式硅基液晶板(8)與分色棱鏡(7)出射光面平行設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影系統(tǒng),其特征是,三個投影光學(xué)系統(tǒng)(5)成直線設(shè)置,或者成三角形設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反射式液晶投影系統(tǒng),其特征是,或者三個反射式硅基液晶板(8)的位置轉(zhuǎn)90度角,三個電光調(diào)制裝置(4)后設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng)(5),也成直線設(shè)置,或者成三角形設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影系統(tǒng),其特征是,反射式硅基液晶板(8)位置位于分色棱鏡(7)后,并垂直于三色光入射方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影系統(tǒng),其特征是,或者在分色棱鏡(7)前增加一片偏振片(9),或者在分色棱鏡(7)前后各增加一片偏振片(9)、(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影系統(tǒng),其特征是,或者在分色棱鏡(7)和反射式硅基液晶板(8)之間增加1/4波片(11)。
專利摘要一種反射式液晶投影系統(tǒng),屬于投影技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型設(shè)有三個投影光學(xué)系統(tǒng),其中照明光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng),色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置三個電光調(diào)制裝置,色光分離光學(xué)系統(tǒng)和中繼光學(xué)系統(tǒng)輸出的第一色光紅光、第二色光綠光、第三色光藍(lán)光,分別入射到三個電光調(diào)制裝置,三個電光調(diào)制裝置后面設(shè)置三個投影光學(xué)系統(tǒng),三個投影光學(xué)系統(tǒng)后面設(shè)置成像顯示系統(tǒng)。電光調(diào)制裝置包括分色棱鏡、反射式硅基液晶板,分色棱鏡位于色光分離光學(xué)系統(tǒng)之后,反射式硅基液晶板與分色棱鏡出射光面平行設(shè)置。本實(shí)用新型解決了背景技術(shù)中的缺陷,避免色差和所顯示圖像色斑問題,大大提高了生成圖像的亮度和對比度。
文檔編號G02B27/28GK2655292SQ20032010789
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
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