專利名稱：透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)投影機(jī)，特別涉及透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)。
背景技術(shù)：
目前用于光學(xué)投影機(jī)的圖像芯片主要有透射式圖像芯片LCD(Liquid CrystalDisplay)、反射式圖像芯片LCOS(Liquid Crystal On Silicon)和DLP(Digital LightProcessing)三種。圖1給出了一個(gè)典型的LCD投影機(jī)光引擎光路圖。它的合色部分采用了一塊X-Cube。從燈源101中發(fā)出的光經(jīng)過(guò)復(fù)眼102、103后，入射到PBS陣列104上，PBS陣列104把入射自然光轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠制窆?。燈?01，復(fù)眼102、103，PBS陣列104，透鏡105和透鏡109、118、122、125，反射鏡106、108、123、124，二向色性濾光片107和117以及偏振片110、119、126組成照明模組，分別照明紅、綠、藍(lán)三色LCD panel 111、120、127。偏振片112、121和128保證LCD Panel正常工作。根據(jù)不同LCD Panel的特性和X-Cube 113的二向色性濾光膜114、115的設(shè)計(jì)要求，在LCD Panel的入射側(cè)和(或)出射側(cè)需要加半波片。從LCD Panel 120出射的光線透過(guò)X-Cubel 13，從LCD Panel 111、127出射的光線分別經(jīng)過(guò)115和114的反射進(jìn)入投影物鏡116中，經(jīng)投影物鏡成像到接收屏幕上。
這種結(jié)構(gòu)的投影機(jī)基于X-Cube完成三色圖象的合成。
圖2給出了一個(gè)LCOS投影機(jī)的光引擎光路圖，它的照明部分類似于圖1的光路。燈源201、復(fù)眼202、203、PBS陣列204、透鏡205、208、223、228、二向色性濾光片206、222以及反射鏡207、220、221組成照明模組分別照明紅、綠、藍(lán)三色LCOS panel 212、227和232。偏振片209、224、229提高入射光的偏振度。PBS棱鏡210、225、230的PBS膜211、226、231反射入射S波到相應(yīng)的LCOS panel上。偏振片213、214、215保證LCOS Panel的正常工作。從LCOS panel出射的光線分別穿過(guò)PBS膜211、226、231后經(jīng)過(guò)X-Cube的合色進(jìn)入投影物鏡中，由投影物鏡把LCOS panel顯示的圖象成象于接收屏幕上。
圖1和圖2給出的光引擎光路圖通過(guò)X-Cube合色。X-Cube的大批量生產(chǎn)還沒有完全本地化。本發(fā)明采用透鏡進(jìn)行合色，不同色光圖象調(diào)重合容易，降低了生產(chǎn)成本，為投影機(jī)光引擎大批量本地化生產(chǎn)提供了可能。

發(fā)明內(nèi)容
一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，包括照明模組、分色模組、合色模組及成像模組，其特征在于經(jīng)分色模組后的光線經(jīng)圖像芯片、準(zhǔn)直透鏡，再經(jīng)合色透鏡進(jìn)入成像模組；各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行；其中圖像芯片位于準(zhǔn)直透鏡的焦平面上，合色透鏡組有共同的光軸，并且各組準(zhǔn)直透鏡與合色透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖像芯片顯示的圖像的放大倍率相同；合色透鏡組有共同的象方焦平面。
經(jīng)過(guò)照明、分色模組后，照明光分成若干組色光，分別照明各個(gè)圖象芯片，合色模組把圖象芯片顯示的圖象合在一起，成象模組把合色模組合成的圖象成象到屏幕上。
本發(fā)明采用透鏡合色，合色模組包括準(zhǔn)直透鏡組和合色透鏡組；準(zhǔn)直透鏡組的各組透鏡的光軸相互平行或經(jīng)過(guò)折反射后相互平行；合色透鏡組可以由若干部分組成，它們有共同的光軸或經(jīng)過(guò)折反射后有共同的光軸，并且它們有共同的象方焦平面；從圖象芯片發(fā)出的各組光線經(jīng)準(zhǔn)直透鏡變?yōu)槠叫泄猓缓髸?huì)聚到合色透鏡組的焦平面上；準(zhǔn)直透鏡組的各組透鏡和合色透鏡組組成的系統(tǒng)對(duì)圖象芯片顯示的圖象有相同的放大倍率。照明光經(jīng)照明模組、分色模組后照明圖象芯片，不同圖象芯片顯示的圖象合成在合色模組的合色透鏡組的象方焦平面上，不同色光的圖象合成在一起。
上述的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多色光圖象的合成，擴(kuò)大了可以表現(xiàn)的色域空間。
設(shè)計(jì)時(shí)，可以使上述的結(jié)構(gòu)從照明模組發(fā)出的光線經(jīng)分色模組能照明整個(gè)圖像芯片；準(zhǔn)直透鏡組的若干組透鏡能分別接收從圖像芯片發(fā)出的全部光束；合色透鏡組能接收從準(zhǔn)直透鏡組發(fā)出的全部光束；成象模組能接收從合色透鏡組發(fā)出的全部光束，沒有遮光現(xiàn)象發(fā)生，充分利用光能。
同時(shí)為了保證圖象芯片正常工作，根據(jù)圖象芯片的要求，依常規(guī)設(shè)計(jì)在入射光路上和出射光路上安裝偏振片；為了提高對(duì)比度在圖象芯片和偏振片之間安裝波片。本發(fā)明中不再贅述。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)發(fā)明點(diǎn)在于采用了透鏡合色，突破了傳統(tǒng)的合色方式，光束三原色的入射組合由二向色性膜306、308的特性決定。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于所述的各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線投射到同一塊合色透鏡上。
這是最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)，合色透鏡為同一塊，保證了合色透鏡組有共同的象方焦平面。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組合色透鏡后加裝反射鏡，各組合色透鏡的光軸重合。通過(guò)加裝反射鏡，可以改變透鏡組的相對(duì)位置，滿足空間結(jié)構(gòu)對(duì)投影機(jī)外形的要求。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組準(zhǔn)直透鏡后加裝反射鏡，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線經(jīng)反射后投射于同一合色透鏡上。通過(guò)加裝反射鏡，可以改變透鏡組的相對(duì)位置，滿足三色圖象調(diào)重合和空間結(jié)構(gòu)的要求。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組準(zhǔn)直透鏡前加裝一反射鏡，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線投射于同一合色透鏡。通過(guò)加裝反射鏡，可以改變透鏡組的相對(duì)位置，滿足三色圖象調(diào)重合和空間結(jié)構(gòu)的要求。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于將三色光圖象合成。分為三原色光是最常用的分色方式。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于將五色光圖象合成。采用五色光圖象合成擴(kuò)展了圖象可以表現(xiàn)的色域空間。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于其中二組圖像芯片的準(zhǔn)直透鏡、合色透鏡組為同一組。二組圖象芯片共用同一個(gè)準(zhǔn)直透鏡可以減小合色透鏡的尺寸，降低設(shè)計(jì)難度。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于所述的反射鏡為X-Cube，準(zhǔn)直后的光線通過(guò)X-Cube投射到合色透鏡上。用X-Cube作反射鏡，使二組色光的反射通過(guò)同一塊X-Cube的二向色性濾光膜實(shí)現(xiàn)，減小了合色透鏡的尺寸，降低了設(shè)計(jì)難度。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于分色后的光線通過(guò)PBS棱鏡垂直入射于反射式圖像芯片上，由反射式圖像芯片反射的光線透過(guò)PBS棱鏡投射于準(zhǔn)直透鏡上。目前常用的反射式圖像芯片是LCOS Panel。
上述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于分色后的光線斜入射在反射式圖像芯片上，再由圖像芯片將光線反射到準(zhǔn)直透鏡上。斜入射式也稱離軸式，常用的圖象芯片有LCOS Panel和DLP。


圖1為典型的LCD投影機(jī)光引擎光路圖。
圖2為典型的LCOS投影機(jī)光引擎光路圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例2 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例3 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例4 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例5 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例6 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例7 LCD投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例8 LCD投影機(jī)光引擎合色模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例9 LCD投影機(jī)光引擎合色模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例10 LCOS投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例10 LCOS投影機(jī)光引擎合色模組A側(cè)向透射部分光路示意圖。
圖14為本發(fā)明實(shí)施例10 LCOS投影機(jī)光引擎B側(cè)向整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15為本發(fā)明實(shí)施例11 LCOS投影機(jī)光引擎合色模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16為本發(fā)明實(shí)施例11合色模組E側(cè)向透射部分光路示意圖。
圖17為本發(fā)明實(shí)施例12合色模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖18為本發(fā)明實(shí)施例13 LCOS投影機(jī)光引擎整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖19為本發(fā)明實(shí)施例14離軸式LCOS投影機(jī)光引擎合色模組結(jié)構(gòu)示意圖。
圖20為本發(fā)明實(shí)施例14合色模組F側(cè)向透射部分光路示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1參照附圖，一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，包括照明模組、分色模組、合色模組及成像模組，其特征在于經(jīng)分色模組后的光線經(jīng)圖像芯片、準(zhǔn)直透鏡，再經(jīng)合色透鏡進(jìn)入成像模組；各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行；其中圖像芯片位于準(zhǔn)直透鏡的焦平面上，合色透鏡組有共同的光軸，并且各組準(zhǔn)直透鏡與合色透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖像芯片顯示的圖像的放大倍率相同；合色透鏡組有共同的象方焦平面；各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線投射到同一塊合色透鏡上；不同圖象芯片顯示的圖象合成在合色透鏡的焦平面上。
本實(shí)施例中圖象芯片采用透射式圖像芯片LCD Panel。照明模組和分色模組依次包括燈源301，復(fù)眼透鏡302、303，PBS陣列304，照明大透鏡305，二向色性濾光片306、308，反射鏡310，照明小透鏡311、307、312、309、313，偏振片314、315、316。從燈源301發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡302、303后光束被分割，PBS陣列304把入射自然光轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠制窆猓岣吡斯饽芾寐?，照明大透鏡305和小透鏡311，307、312，309、313組合形成均勻的光斑照明LCD Panel，二向色性濾光片306反藍(lán)光透紅綠光，二向色性濾光片308反綠光透紅光，偏振片314、315、316提高了入射光的偏振度，分色后藍(lán)綠光直接照明LCD Panel 317、318，紅光經(jīng)過(guò)反射鏡310后照明LCD Panel 319；合色模組包括LCD Panel、偏振片、準(zhǔn)直透鏡、合色透鏡，偏振片320、321、322保證了LCD Panel的正常工作，圖象芯片顯示的圖象經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡323、324、325后成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，也就是圖象芯片放置在準(zhǔn)直透鏡的焦平面上，光線經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后形成平行光，平行光會(huì)聚到合色透鏡326的焦平面上，準(zhǔn)直透鏡323、324、325和合色透鏡326組成的系統(tǒng)對(duì)圖象芯片顯示的圖象的放大倍率相同，從而實(shí)現(xiàn)了不同色光圖象在326的象方焦平面上的合成；合成后的圖象327經(jīng)投影物鏡328成象到屏幕上。
可以采用另外的紅綠藍(lán)三色光的不同排列組合照明圖象芯片，這時(shí)需要使二向色性濾光片306、308反射相應(yīng)的色光，透射其余的色光。
實(shí)施例2參照附圖，與實(shí)施例1不同的是，本實(shí)施例中，采用四原色光照明圖象芯片。二向色性濾光片401取代了反射鏡310，402、404組成延長(zhǎng)光路照明LCD Panel406，403為反射鏡，偏振片405、407的作用與實(shí)施例1相同，406顯示的圖象經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直透鏡408成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，然后會(huì)聚到合色透鏡326的焦平面上，準(zhǔn)直透鏡323、324、325、408和合色透鏡326組成的系統(tǒng)對(duì)LCD Panel顯示的圖象的放大倍率相同，不同色光圖象在合色透鏡326的焦平面上合成為圖象327，327經(jīng)投影物鏡328成象到屏幕上。采用實(shí)施例的合色結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)更多原色光圖象的合成，拓展了可以表現(xiàn)的色域空間。
實(shí)施例3參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是合色模組含有反射鏡329、330，反射鏡放置在準(zhǔn)直透鏡之前，經(jīng)過(guò)反射鏡的準(zhǔn)直透鏡的光軸和未經(jīng)過(guò)反射鏡的準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行；這樣的結(jié)構(gòu)擴(kuò)大了圖象芯片之間的間隔，有利于三色圖象的重合調(diào)整。
實(shí)施例4參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，合色透鏡326由三部分組成，它們有共同的光軸，有共同的象方焦平面，它們和相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖象芯片顯示的圖象的放大倍率相同；各組從圖象芯片發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡和合色透鏡326會(huì)聚到一起合成為圖象327。
實(shí)施例5參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例4不同的是，合色模組含有反射光路，各組合色透鏡有共同的光軸，有共同的象方焦平面，它們和相應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖象芯片顯示的圖象的放大倍率相同；從圖象芯片發(fā)出的光線會(huì)聚于合色透鏡326的焦平面上；701、702、703、704為反射元件。
實(shí)施例6參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，圖象芯片315、316的準(zhǔn)直透鏡為一個(gè)，這樣縮小了合色透鏡326的口徑，降低了投影物鏡328的通光口徑的要求；其中801為照明小透鏡，802、803、804為反射鏡，805為二向色性濾光片；805反射紅光透過(guò)綠光。
實(shí)施例7參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例6不同的是，在準(zhǔn)直透鏡后安裝了反射元件X-Cube 902，從圖象芯片317發(fā)出的藍(lán)光通過(guò)二向色性膜904由二向色性膜903反射入合色透鏡326中；從圖象芯片319發(fā)出的紅光通過(guò)二向色性膜903由904反射入合色透鏡326中；從圖象芯片318發(fā)出的綠光通過(guò)二向色性膜903、904進(jìn)入合色透鏡326中；準(zhǔn)直透鏡323、324、325和合色透鏡326組成的系統(tǒng)對(duì)圖象芯片顯示的圖象的放大倍率相同；圖象芯片317、318、319顯示的圖象通過(guò)合色模組會(huì)聚到326的焦平面上，合成為圖象327。
采用X-Cube，進(jìn)一步縮小了合色透鏡326的口徑，降低了投影物鏡328的設(shè)計(jì)難度；901、905為反射鏡。
實(shí)施例8參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，入射光線由X-Cube 1001分色，二向色性膜1002反射紅光透射藍(lán)綠光，二向色性膜1006透射紅綠光反射藍(lán)光，藍(lán)光由X-Cube 1001的二向色性膜1006反射到反光鏡1003上，經(jīng)過(guò)照明小透鏡311藍(lán)光光斑會(huì)聚到圖象芯片317上；紅光由X-Cube 1001的二向色性膜1002反射到反光鏡1005上，經(jīng)過(guò)照明小透鏡313紅光光斑會(huì)聚到圖象芯片319上；綠光透過(guò)X-Cube 1001的二向色性膜1002、1006入射到反射鏡1004上，經(jīng)過(guò)照明小透鏡312綠光光斑會(huì)聚到圖象芯片318上；317、318、319“品”字形排列，縮小了合色透鏡326的口徑。
實(shí)施例9參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例8不同的是，圖象芯片317、318、319“一”字形排列，藍(lán)光經(jīng)過(guò)X-Cube 1101的二向色性膜1102反射到反射鏡1105上，經(jīng)過(guò)照明小透鏡311會(huì)聚到圖象芯片317上；紅光經(jīng)過(guò)X-Cube 1101的二向色性膜1103反射到反射鏡1107上，經(jīng)過(guò)照明小透鏡313會(huì)聚到圖象芯片319上；綠光透過(guò)X-Cube 1101的二向色性膜1102、1103經(jīng)312會(huì)聚到圖象芯片318上；透鏡1104、1106分別組成藍(lán)紅光的延長(zhǎng)光路。
實(shí)施例10參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例1不同的是，圖象芯片1225、1226、1227為反射式LCOS Panel。從燈源1201發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡1202、1203分割成若干小光束，PBS陣列1204把入射自然光轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠制窆?，提高了光能的利用率；照明大透鏡1205與照明小透鏡1213、1214、1215，綠紅光的延長(zhǎng)光路1209、1211組成照明模組照明LCOS Panel 1225、1226、1227；1206、1207為反射鏡，二向色性濾光片1208反射藍(lán)光透射綠紅光，藍(lán)光經(jīng)過(guò)照明小透鏡1213入射到PBS棱鏡1219上，1216為偏振片，提高了入射光的偏振度，入射到PBS棱鏡上的S態(tài)偏振光經(jīng)過(guò)PBS膜1220的反射入射到LCOS Panel 1225上，從1225反射光線的偏振態(tài)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，P態(tài)偏振光透過(guò)PBS膜1220入射到準(zhǔn)直透鏡1231上，偏振片1228保證LCOS Panel的正常工作，1225顯示的圖象位于1231的焦平面上，從1225發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)1231成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，然后會(huì)聚到合色透鏡1234的焦平面上；二向色性濾光片1210反射綠光透射紅光，綠光經(jīng)過(guò)照明小透鏡1214入射到PBS棱鏡1221上，偏振片1217的作用與1216相同，入射到PBS棱鏡1221上的S態(tài)偏振光經(jīng)過(guò)PBS膜1222的反射入射到LCOS Panel 1226上，從1226反射光線的偏振態(tài)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，P態(tài)偏振光透過(guò)PBS膜1222入射到準(zhǔn)直透鏡1232上，偏振片1229的作用與1228的相同，1226顯示的圖象位于1232的焦平面上，從1226發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)1232成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，然后會(huì)聚到合色透鏡1234的焦平面上；紅光透過(guò)二向色性濾光片1210，經(jīng)過(guò)反射鏡1212的反射由1215會(huì)聚到PBS棱鏡1223上，1223的PBS膜1224把入射的S態(tài)偏振光反射到LCOSPanel 1227的表面，1227顯示的圖象位于準(zhǔn)直透鏡1233的焦平面上，從1227發(fā)出的光線經(jīng)1233成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，然后會(huì)聚到合色透鏡1234的焦平面上，偏振片1218、1230的作用與1216、1228的相同；準(zhǔn)直透鏡1231、1232、1233和合色透鏡1234組成的系統(tǒng)對(duì)LCOS Panel顯示的圖象的放大倍率相同，1225、1226、1227顯示的圖象在1234的焦平面上合成為圖象1235；合成后的圖象1235由投影物鏡1236成象到屏幕上。
可以采用另外的紅綠藍(lán)三色光的不同排列組合照明LCOS Panel，這時(shí)需要使二向色性濾光片1208、1210反射相應(yīng)的色光，透射其余的色光。
實(shí)施例11參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例10不同的是分色模組采用了X-Cube 1501，1501的二向色性膜1502透射綠紅光反射藍(lán)光，二向色性膜1503透射藍(lán)綠光反射紅光，藍(lán)光經(jīng)1502和反射鏡1504的反射由小透鏡1505會(huì)聚到PBS棱鏡1219上，紅光經(jīng)過(guò)1503和反射鏡1506的反射由小透鏡1507會(huì)聚到PBS棱鏡1223上，綠光直接透過(guò)二向色性膜1502、1503入射到PBS棱鏡1221上；其余元件的作用、工作原理與實(shí)施例10相同。
實(shí)施例12參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例11不同的是1225、1226、1227為“品”字形排列。X-Cube 1701的二向色性膜1702反射藍(lán)光透射綠紅光，二向色性膜1703反射紅光透射藍(lán)綠光，綠光透過(guò)二向色性膜1702、1703由小透鏡1706會(huì)聚到PBS棱鏡1221上；藍(lán)光經(jīng)過(guò)1702、反射鏡1704的反射后由小透鏡1705會(huì)聚到PBS棱鏡1219上；紅光經(jīng)過(guò)1703、反射鏡1707的反射后由小透鏡1708會(huì)聚到PBS棱鏡1223上；其余元件的作用、工作原理與實(shí)施例11相同；本實(shí)施例與實(shí)施例11相比縮小了合色透鏡1234的口徑，減輕了投影物鏡的設(shè)計(jì)壓力。
實(shí)施例13參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例10不同的是在準(zhǔn)直透鏡1231、1232、1233和合色透鏡1234之間安裝了起到反射鏡作用的X-Cube 1803，從燈源1201發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)復(fù)眼透鏡1202、1203后光束被分割，PBS陣列1204把入射自然光轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠制窆?，提高了光能的利用率；二向色性濾光片1801反射藍(lán)綠光透射紅光，藍(lán)綠光經(jīng)過(guò)二向色性濾光片1802分色后綠光由小透鏡1214會(huì)聚到PBS棱鏡1221上；藍(lán)光由小透鏡1213會(huì)聚到PBS棱鏡1219上；紅光經(jīng)過(guò)延長(zhǎng)光路1806、反射鏡1807由小透鏡1215會(huì)聚到PBS棱鏡1223上；由LCOS Panel 1225反射的藍(lán)光經(jīng)過(guò)二向色性膜1805的反射由合色透鏡1234會(huì)聚到焦平面上；由LCOS Panel 1227反射的紅光經(jīng)過(guò)二向色性膜1804的反射會(huì)聚到1234的焦平面上；由LCOS Panel 1226反射的綠光透過(guò)二向色性膜1804、1805會(huì)聚到1234的焦平面上；準(zhǔn)直透鏡1231、1232、1233和合色透鏡1234組成的系統(tǒng)對(duì)LCOS Panel顯示的圖象的放大倍率相同，1225、1226、1227顯示的圖象在1234的焦平面上合成為圖象1235；1235經(jīng)投影物鏡1236成象到屏幕上；本實(shí)施例中其它元件的工作原理、作用與實(shí)施例10相同。
實(shí)施例14參照附圖，本實(shí)施例與實(shí)施例11不同的是光線斜入射到LCOS Panel 1225、1226、1227上，照明模組和合色模組采用離軸設(shè)計(jì)；從1225、1226、1227發(fā)出的光線經(jīng)準(zhǔn)直透鏡1231、1232、1233成象到無(wú)窮遠(yuǎn)，然后會(huì)聚到合色透鏡1234的焦平面上；準(zhǔn)直透鏡1231、1232、1233和合色透鏡1234組成的系統(tǒng)對(duì)1225、1226、1227顯示的圖象的放大倍率相同，1225、1226、1227顯示的圖象在合色透鏡1234的焦平面上合成為圖象1235；1235由投影物鏡1236成象到屏幕上；本實(shí)施例中其余元器件的作用和工作原理與實(shí)施例11相同；X-Cube 1901的二向色性膜1902反射藍(lán)光透射綠紅光，二向色性膜1903反射紅光透射藍(lán)綠光；藍(lán)光經(jīng)過(guò)1902、反射鏡1904的反射由照明透鏡1213會(huì)聚到LCOS Panel 1225上；紅光經(jīng)過(guò)1903、反射鏡1905的反射由照明透鏡1215會(huì)聚到LCOS Panel 1227上；綠光通過(guò)二向色性膜1902、1903由照明透鏡1214會(huì)聚到LCOS Panel 1226上。
本實(shí)施例采用離軸設(shè)計(jì)，不用PBS棱鏡分離照明光束和成象光束，繞開了PBS棱鏡的性能影響投影圖象質(zhì)量的限制。
權(quán)利要求
1.一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，包括照明模組、分色模組、合色模組及成像模組，其特征在于經(jīng)分色模組后的光線經(jīng)圖像芯片、準(zhǔn)直透鏡，再經(jīng)合色透鏡進(jìn)入成像模組；各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行；其中圖像芯片位于準(zhǔn)直透鏡的焦平面上，合色透鏡組有共同的光軸，并且各組準(zhǔn)直透鏡與合色透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖像芯片顯示的圖像的放大倍率相同；合色透鏡組有共同的象方焦平面。
2.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于所述的各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線投射到同一塊合色透鏡上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組合色透鏡后加裝反射鏡，各組合色透鏡的光軸重合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組準(zhǔn)直透鏡后加裝反射鏡，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線經(jīng)反射后投射于同一合色透鏡上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于在至少一組準(zhǔn)直透鏡前加裝反射鏡，各組從準(zhǔn)直透鏡出射的光線投射于同一合色透鏡上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于將三色光圖象合成。
7.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于將五色光圖象合成。
8.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于其中二組圖像芯片的準(zhǔn)直透鏡、合色透鏡組為同一組。
9.如權(quán)利要求4所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于所述的反射鏡為X-Cube，準(zhǔn)直后的光線經(jīng)過(guò)X-Cube投射到合色透鏡上。
10.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于分色后的光線通過(guò)PBS棱鏡垂直入射于反射式圖像芯片上，再通過(guò)PBS棱鏡投射于準(zhǔn)直透鏡上。
11.如權(quán)利要求1所述的一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，其特征在于分色后的光線斜入射在反射式圖像芯片上，再由圖像芯片將光線反射到準(zhǔn)直透鏡上。
全文摘要
一種透鏡合色式光學(xué)投影機(jī)，包括照明、分色、合色及成像模組，分色后的光線經(jīng)圖像芯片、準(zhǔn)直透鏡，再經(jīng)合色透鏡進(jìn)入成像模組；各組準(zhǔn)直透鏡的光軸相互平行；其中圖像芯片位于準(zhǔn)直透鏡的焦平面上，合色透鏡組有共同的光軸，并且各組準(zhǔn)直透鏡與合色透鏡組成的系統(tǒng)對(duì)圖像芯片顯示的圖像的放大倍率相同；合色透鏡組有共同的象方焦平面。燈源發(fā)出的光線經(jīng)過(guò)照明、分色模組后，分別照明各個(gè)圖象芯片，合色模組把圖象芯片顯示的圖象合在一起，成象模組把合色模組合成的圖象成象到屏幕上。本發(fā)明采用了透鏡合色，突破了傳統(tǒng)的合色方式。
文檔編號(hào)G02B27/10GK1641468SQ200410015839
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月13日
發(fā)明者樊思民, 周曉軍, 王忠偉, 樓品琪 申請(qǐng)人:浙江舜宇光學(xué)股份有限公司