專利名稱：一種新型偏振光分色/合色裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型偏振光分色/合色裝置，具體地說，是一種用于多種彩色光學(xué)設(shè)備中的具有新的結(jié)構(gòu)的偏振光分色/合色裝置。
背景技術(shù)：
偏振光分色/合色裝置與偏振光照明系統(tǒng)相配合，可用于多種分色/合色系統(tǒng)中，例如反射式液晶投影儀、擴(kuò)印機(jī)、投影電視機(jī)、電影印片機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示終端等彩色光學(xué)設(shè)備中?，F(xiàn)有的偏振光分色/合色裝置，采用方形的光程補(bǔ)償棱鏡進(jìn)行光程補(bǔ)償，由綠光反射式液晶板對(duì)綠光進(jìn)行調(diào)制，但方形的光程補(bǔ)償棱鏡重量較重；采用紅光及藍(lán)光分色棱鏡進(jìn)行分色，用藍(lán)光反射式液晶板及紅光反射式液晶板進(jìn)行空間調(diào)制，紅光及藍(lán)光分色棱鏡可使藍(lán)光的反射特性及紅光的透射特性產(chǎn)生偏振效應(yīng)，影響彩色還原和光的強(qiáng)度，而且紅光及藍(lán)光分色棱鏡的鍍膜層數(shù)需要40層以上，加工工藝比較繁雜。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)較合理、可基本消除偏振效應(yīng)的新型偏振光分色/合色裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過采用藍(lán)紅光平板分色鏡及或三色提純?yōu)V光片的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置，包括包括螺紋連接于機(jī)殼上的投影鏡頭和以下光學(xué)元件波片，帶有分束面的膠合的偏振分光棱鏡，綠光反射式液晶板，藍(lán)紅光分色鏡，藍(lán)光反射式液晶板及紅光反射式液晶板，波片與綠光反射式液晶板和綠光軸同軸，藍(lán)光反射式液晶板和紅光反射式液晶板相互垂直，且其中之一與投影鏡頭、藍(lán)紅光分色鏡和藍(lán)紅光軸同軸；其中所述的藍(lán)紅光分色鏡為藍(lán)紅光平板分色鏡；藍(lán)紅光平板分色鏡的法線與藍(lán)紅光軸的夾角的銳角為30-60度；藍(lán)光反射式液晶板及紅光反射式液晶板位于藍(lán)紅光平板分色鏡的兩側(cè)，其中之一正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡的反射光方向，另一個(gè)正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡的透射光方向；所述光學(xué)元件設(shè)在各自的固定架上，固定架均固定在帶精密定位精度的底盤上；固定架和底盤由低膨脹率材料制成。
本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置，所述的藍(lán)紅光平板分色鏡為反藍(lán)透紅平板分色鏡或反紅透藍(lán)平板分色鏡。
本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置，所述的制成固定架和底盤的低膨脹率材料為工程塑料，塑鋼或硬質(zhì)鋁合金。
本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置，所述的底盤的精密定位精度為3-12μm。
作為本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的綠光反射式液晶板、藍(lán)光反射式液晶板和紅光反射式液晶板的相對(duì)入射光的一面的前方在固定架上分別平行地插入鍍膜的綠色提純?yōu)V光片、藍(lán)色提純?yōu)V光片及紅色提純?yōu)V光片；所述的鍍膜的綠色提純?yōu)V光片、藍(lán)色提純?yōu)V光片及紅色提純?yōu)V光片由無色玻璃基片上鍍膜，有色玻璃基片上鍍膜或其組合制成。
本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置的優(yōu)點(diǎn)在于該裝置將分色與合色集成一體，同一元件兩次利用，減少了裝置的體積和重量；藍(lán)紅光平板分色鏡的一個(gè)表面鍍有對(duì)藍(lán)光和紅光的非偏振分色膜，另一面鍍有高效減反射膜，藍(lán)紅光平板分色鏡的膜系與紅光及藍(lán)光分色棱鏡的膜系相比，膜層數(shù)量減少一半以上，簡化了加工工藝；特別是藍(lán)紅光平板分色鏡的光譜性能一能基本消除偏振效應(yīng)，明顯優(yōu)于分色棱鏡，從而保證彩色還原和光的強(qiáng)度；本裝置還可以進(jìn)一步通過插在三色反射式液晶板的相對(duì)入射光的一面的前方的鍍膜三色提純?yōu)V光片分別對(duì)綠、藍(lán)及紅光進(jìn)行顏色提純，可以提高三原色光的色飽和度，改善彩色還原，彌補(bǔ)波片分色純度不夠的欠缺。
所述的藍(lán)紅光平板分色鏡可以加工成反藍(lán)透紅平板分色鏡或反紅透藍(lán)平板分色鏡，只是在安裝藍(lán)光反射式液晶板及紅光反射式液晶板時(shí)，要注意它們與藍(lán)紅光平板分色鏡的對(duì)應(yīng)位置，例如，當(dāng)采用反藍(lán)透紅平板分色鏡且其法線與藍(lán)紅光軸的夾角為45度時(shí)，藍(lán)光反射式液晶板應(yīng)在其正下方，而紅光反射式液晶板要在其正左上方。


下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1。
圖1為本實(shí)用新型的一種新型偏振光分色/合色裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的偏振光分色/合色裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為藍(lán)紅光平板分色鏡的偏振光譜特性圖。
圖1-2中的標(biāo)號(hào)說明如下1波片；2 偏振分光棱鏡；3 綠色提純?yōu)V光片；4 綠光反射式液晶板；5 藍(lán)紅光平板分色鏡；6 藍(lán)色提純?yōu)V光片；7 藍(lán)光反射式液晶板；8 紅色提純?yōu)V光片；9 紅光反射式液晶板；10 投影鏡頭；11 光程補(bǔ)償棱鏡；12 紅光及藍(lán)光分色棱鏡。
圖1中符號(hào)⊙表示S偏振光，符號(hào)←→表示P偏振光。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例的一種新型偏振光分色/合色裝置，包括螺紋連接于機(jī)殼上的投影鏡頭10和以下光學(xué)元件波片1，帶有分束面13的膠合的偏振分光棱鏡2，綠光反射式液晶板4，藍(lán)紅光分色鏡，藍(lán)光反射式液晶板7及紅光反射式液晶板9，波片1與綠光反射式液晶板4和綠光軸同軸，藍(lán)光反射式液晶板7和紅光反射式液晶板9相互垂直，且其中之一與投影鏡頭10、藍(lán)紅光分色鏡和藍(lán)紅光軸同軸；其中所述的藍(lán)紅光分色鏡為藍(lán)紅光平板分色鏡5；藍(lán)紅光平板分色鏡5的法線與藍(lán)紅光軸的夾角的銳角為45度；所述的藍(lán)紅光平板分色鏡5為反藍(lán)透紅平板分色鏡；藍(lán)光反射式液晶板7正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡5的反射光方向，紅光反射式液晶板9正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡5的透射光方向；所述光學(xué)元件設(shè)在各自的固定架上，固定架均固定在帶精密定位精度為5μm的底盤上；固定架和底盤由低膨脹率材料硬質(zhì)鋁合金制成。
本實(shí)施例的一種新型偏振光分色/合色裝置，所述的綠光反射式液晶板4、藍(lán)光反射式液晶板7和紅光反射式液晶板9的相對(duì)入射光的一面的前方在固定架上分別平行地插入鍍膜的綠色提純?yōu)V光片3、藍(lán)色提純?yōu)V光片6及紅色提純?yōu)V光片8，所述的鍍膜的綠色提純?yōu)V光片3、藍(lán)色提純?yōu)V光片6及紅色提純?yōu)V光片8由無色玻璃基片上鍍膜與有色玻璃基片上鍍膜組合制成。
本實(shí)施例的一種新型偏振光分色/合色裝置，是用于反射式液晶投影儀的關(guān)鍵部件之一，所用的反射式液晶板，其分辯率可以是已知的SVGA(800×600像素)，XGA(1024×768像素)或SXGA(1280×1024像素)，目前，反射式液晶板的對(duì)角尺寸為0.71-0.97英寸，例如，美國Aurora Systems公司生產(chǎn)的ASI2000型，ASI3000型反射式液晶板，或Spatialight公司生產(chǎn)的1280BC型，1280SCD型反射式液晶板；在該裝置的外部裝有與其相匹配的驅(qū)動(dòng)控制電路板，用于控制綠光反射式液晶板、藍(lán)光反射式液晶板和紅光反射式液晶板的反射像素點(diǎn)，電路控制板的輸入信號(hào)可以是電視機(jī)，VCD，DVD，計(jì)算機(jī)或錄像機(jī)的視頻輸出；因這些為現(xiàn)有技術(shù)，不在本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍內(nèi)，故不在此累述。
圖3為藍(lán)紅光平板分色鏡的偏振光譜特性圖。在可以忽略吸收的情況下S偏振光的反射率Rs與透射率Ts的關(guān)系為Rs＝1－TsP偏振光的反射率Rp與透射率Tp的關(guān)系為Rp＝1－Tp從圖3可以看出，對(duì)于420-490nm的藍(lán)光，S光與P光的反射率值幾乎完全一致；對(duì)于590-700nm的紅光，S光與P光的透射率值幾乎完全一致，這就表明，對(duì)于藍(lán)光和紅光而言，藍(lán)紅光平板分色鏡5基本消除了偏振效應(yīng)；藍(lán)紅光平板分色鏡5對(duì)藍(lán)光的反射率很高，約為99％，對(duì)紅光的透射率也相當(dāng)高，約為99％，可見，藍(lán)紅光平板分色鏡5是高效分色鏡；從圖3還可看出，對(duì)于510-570nm的綠光，S光與P光的透射率不相等(同波長)，但由于幾乎無綠光從藍(lán)紅光平板分色鏡5通過，故對(duì)本裝置不會(huì)產(chǎn)生問題。
本實(shí)施例的一種新型偏振光分色/合色裝置的工作原理簡述如下。
如圖1所示。藍(lán)紅光平板分色鏡5與水平方向成45度角；來自照明光源的具有S偏振態(tài)的混色光入射到波片1，該波片能使S偏振態(tài)的綠光轉(zhuǎn)換為P偏振態(tài)，可以透過膠合的偏振分光棱鏡2及綠色提純?yōu)V光片3，入射于綠光反射式液晶板4；綠光反射式液晶板4反射的光束轉(zhuǎn)變?yōu)镾偏振光，再入射于偏振分光棱鏡2的分束面后，反射至投影鏡頭10。
通過波片1的紅光及藍(lán)光仍保持其S偏振態(tài)，在入射于偏振分光棱鏡2后，在其分束面13反射，并從藍(lán)紅光平板分色鏡5處藍(lán)光反射，通過藍(lán)色提純?yōu)V光片6，入射于藍(lán)光反射式液晶板7；從藍(lán)光反射式液晶板7反射的藍(lán)光束轉(zhuǎn)變?yōu)镻偏振光，可以透過偏振分光棱鏡2進(jìn)入投影鏡頭10；在藍(lán)紅光平板分色鏡5處紅光透過，通過紅色提純?yōu)V光片8入射于紅光反射式液晶板9，從紅光反射式液晶板9反射的紅光束為P偏振光，可以透過偏振分光棱鏡2進(jìn)入投影鏡頭10。
可見，具有S偏振態(tài)的混色光入射到本裝置后，分光后，從綠光反射式液晶板4得到綠光，從藍(lán)光反射式液晶板7得藍(lán)光，從紅光反射式液晶板9得紅光；綠光反射式液晶板4、藍(lán)光反射式液晶板7及紅光反射式液晶板9分別對(duì)其入射光進(jìn)行空間調(diào)制、反射后，分別再經(jīng)綠色提純?yōu)V光片3、藍(lán)色提純?yōu)V光片6及紅色提純?yōu)V光片8進(jìn)入偏振分光棱鏡2，最終進(jìn)入投影鏡頭10；本裝置將分色與合色集成一體，同一元件兩次利用，減少了光學(xué)元件重量、體積。
權(quán)利要求1.一種新型偏振光分色/合色裝置，包括螺紋連接于機(jī)殼上的投影鏡頭(10)和以下光學(xué)元件波片(1)，帶有分束面(13)的膠合的偏振分光棱鏡(2)，綠光反射式液晶板(4)，藍(lán)紅光分色鏡，藍(lán)光反射式液晶板(7)及紅光反射式液晶板(9)，波片(1)與綠光反射式液晶板(4)和綠光軸同軸，藍(lán)光反射式液晶板(7)和紅光反射式液晶板(9)相互垂直，且其中之一與投影鏡頭(10)、藍(lán)紅光分色鏡和藍(lán)紅光軸同軸；其特征在于所述的藍(lán)紅光分色鏡為藍(lán)紅光平板分色鏡(5)；藍(lán)紅光平板分色鏡(5)的法線與藍(lán)紅光軸的夾角的銳角為30-60度；藍(lán)光反射式液晶板(7)及紅光反射式液晶板(9)位于藍(lán)紅光平板分色鏡(5)的兩側(cè)，其中之一正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡(5)的反射光方向，另一個(gè)正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡(5)的透射光方向；所述光學(xué)元件設(shè)在各自的固定架上，固定架均固定在帶精密定位精度的底盤上；固定架和底盤由低膨脹率材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型偏振光分色/合色裝置，其特征在于所述的藍(lán)紅光平板分色鏡(5)為反藍(lán)透紅平板分色鏡或反紅透藍(lán)平板分色鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型偏振光分色/合色裝置，其特征在于所述的制成固定架和底盤的低膨脹率材料為工程塑料，塑鋼或硬質(zhì)鋁合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型偏振光分色/合色裝置，其特征在于所述的底盤的精密定位精度為3-12μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種新型偏振光分色/合色裝置，其特征在于所述的綠光反射式液晶板(4)、藍(lán)光反射式液晶板(7)和紅光反射式液晶板(9)的相對(duì)入射光的一面的前方在固定架上分別平行地插入鍍膜的綠色提純?yōu)V光片(3)、藍(lán)色提純?yōu)V光片(6)及紅色提純?yōu)V光片(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型偏振光分色/合色裝置，其特征在于所述的鍍膜的綠色提純?yōu)V光片(3)、藍(lán)色提純?yōu)V光片(6)及紅色提純?yōu)V光片(8)由無色玻璃基片上鍍膜，有色玻璃基片上鍍膜或其組合制成。
專利摘要一種新型偏振光分色/合色裝置,包括投影鏡頭和設(shè)在各自的固定架上的光學(xué)元件:波片,偏振分光棱鏡和其法線與藍(lán)紅光軸的夾角的銳角為30—60度的藍(lán)紅光平板分色鏡;藍(lán)光反射式液晶板及紅光反射式液晶板位于藍(lán)紅光平板分色鏡的兩側(cè)分別正對(duì)于藍(lán)紅光平板分色鏡的反射光、透射光方向;該裝置將分色與合色集成一體,體積小、重量輕,特別是藍(lán)紅光平板分色鏡可基本消除偏振效應(yīng),明顯優(yōu)于現(xiàn)有的藍(lán)紅分色棱鏡,從而保證彩色還原和光的強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G02B27/18GK2480868SQ01229630
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2001年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者趙福庭 申請(qǐng)人:北京電影機(jī)械研究所