專(zhuān)利名稱(chēng)：反射式液晶立體投影光機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)儀器領(lǐng)域，尤其涉及立體顯示技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
投影技術(shù)得到了巨大發(fā)展， 廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)顯示，投影機(jī)，投影電視。同時(shí)隨著三維動(dòng)畫(huà)、三維游戲、立體影視技術(shù)的發(fā)展，立體顯示技術(shù)也逐漸成為顯示技術(shù)的發(fā)展方向之一。三維投影顯示技術(shù)的出現(xiàn)必然會(huì)給人們的業(yè)余生活帶來(lái)根本的改變。
目前一般反射式液晶投影系統(tǒng)由光源組件，光學(xué)引擎，投影鏡頭等元件組成。
光源組件一般包括照明光源(提供投影機(jī)照明)，準(zhǔn)直透鏡組(將照明光源發(fā)射的發(fā)散光變成平行光束)，濾光器(濾去光束中紅外和紫外光)，起偏器(將光源的自然偏振光變成線(xiàn)偏振光)?；蛘呤且环N帶色輪和光棒的時(shí)間分色系統(tǒng)。
普通的光學(xué)引擎中，光源的光束被分成紅綠藍(lán)三色，三色光束分別被三個(gè)反射式液晶(例如，目前的LCOS芯片)進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制；光學(xué)引擎再將三色光合為一束，射到投影鏡頭上形成圖像。圖1是常見(jiàn)的一類(lèi)三片反射式液晶的光機(jī)，它是美國(guó)ColorLink公司的ColorQuad方案。100是光源組件，201、202、203是三片三色反射式液晶，301、302、303、304是4片偏振分光鏡(PBS)，401、402、403、404是單基色波片。它的基本工作原理是從光源組件100出來(lái)的線(xiàn)偏振光經(jīng)過(guò)白光波片，將一種顏色的入射光變成P偏振光，另外兩種不變。通過(guò)偏振分光鏡301、302、303和單基色波片401、402將入射光分成紅、綠、藍(lán)三基色，并分別照射在三片反射式液晶片上面；同時(shí)透過(guò)偏振分光鏡302、303、304和單基色波片403、404將從液晶表面反射出來(lái)的信號(hào)光合光并透過(guò)投影鏡頭投影出去。所以，該光機(jī)的偏振分光鏡(PBS)和單基色波片的作用是分光/合光的作用，它的基本特征是用了三片反射式液晶。
這類(lèi)光機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)相對(duì)成熟，光能利用率較高，其不足在于(1)分光/合光系統(tǒng)需要進(jìn)行三色光偏振光的分光和合光，所以整體較為復(fù)雜，或者對(duì)所用器件的要求較高；(2)很難實(shí)現(xiàn)立體顯示，目前還沒(méi)有一種基于目前普通LCOS光機(jī)的立體投影機(jī)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，技術(shù)要求低，可以實(shí)現(xiàn)立體顯示和平面顯示，利于規(guī)模生產(chǎn)的顯示投影機(jī)。
本實(shí)用新型提供了一種反射式液晶立體投影光機(jī)，包括光源組件，分光/合光系統(tǒng)和投影鏡頭，其特征在于所述分光/合光系統(tǒng)包括一個(gè)由4個(gè)寬波帶的偏振分光鏡組成的呈“米”字形放置的偏振分光鏡組，兩塊白光波片和兩片反射式液晶；
所述光源組件出射的光束經(jīng)偏振分光鏡，分成偏振狀態(tài)不同的S偏振光和P偏振光；其中，所述S偏振光進(jìn)入偏振分光鏡，被反射后照射在反射式液晶表面，反射式液晶將光束調(diào)制為P偏振光反射出去，透過(guò)偏振分光鏡和進(jìn)入投影鏡頭；所述的另一束P偏振光透過(guò)偏振分光鏡和白光波片后變成S偏振光，進(jìn)入偏振分光鏡，被反射到反射式液晶；反射式液晶將光束調(diào)制為P偏振光，并反射入偏振分光鏡和白光波片變?yōu)镾偏振光，最后經(jīng)過(guò)偏振分光鏡反射進(jìn)入投影鏡頭。
本實(shí)用新型所述的白光波片是一塊對(duì)整個(gè)白光波段都起作用的波片。
本實(shí)用新型所述的白光波片是由多塊只對(duì)部分波段起作用的波片疊加組成的。
本實(shí)用新型所述的偏振分光鏡和白光波片是膠合在一起的，或是部分分離的，或是完全分離的。
若所述的反射式液晶采用單色的反射式液晶，則所述的光源組件為出射時(shí)序的紅、綠、藍(lán)三色光的光源組件。若所述的反射式液晶采用彩色的反射式液晶，則所述的光源組件為出射白光的光源組件。
所述的分光/合光系統(tǒng)中還可加入1個(gè)或多個(gè)偏振片，所述偏振片放置在所述的偏振分光鏡和偏振分光鏡之間，或所述偏振分光鏡和白光波片之間。所述的偏振分光鏡、偏振片和白光波片是膠合在一起的，或是部分分離的，或是完全分離的。
本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)中的ColorQuad方案的不同在于本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)平面和立體三維圖像的顯示，而ColorQuad方案只能實(shí)現(xiàn)平面圖像的顯示；本實(shí)用新型的4個(gè)偏振分光鏡是起到光束的分束作用，而ColorQuad方案中的偏振分光鏡是起分光/合光的作用，這是本質(zhì)的區(qū)別；本實(shí)用新型只采用了兩片反射式液晶，并且可以是彩色的反射式液晶，也可以是普通的單色反射式液晶，ColorQuad方案中只能是單色反射式液晶；本實(shí)用新型用了兩片白光波片，兩片波片的作用是把透射的白光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90°，而ColorQuad方案采用了4片單基色波片。
綜上所述，本實(shí)用新型的分光/合光系統(tǒng)所需的光學(xué)器件較少，并且調(diào)試和定位方便。比普通的三片反射式液晶的光機(jī)少一片反射式液晶，本實(shí)用新型的這一特點(diǎn)將降低投影機(jī)成本，使液晶顯示投影機(jī)更容易進(jìn)入家庭。


圖1為美國(guó)ColorLink公司的ColorQuad方案的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖2，根據(jù)反射式液晶是彩色反射式液晶還是單色反射式液晶分兩種情況說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理若反射式液晶是彩色的反射式液晶，則本實(shí)用新型光源組件主要由照明光源，照明透鏡組，濾光器組成，從光源組件出射的照明光只需要是均勻照明的白光。從光源組件出射的照明白光光束是非偏振光，光束1經(jīng)過(guò)偏振分光鏡2，分成偏振狀態(tài)不一樣的兩束光。其中，S偏振光被偏振分光鏡2反射入偏振分光鏡8，被反射后照射在反射式液晶7表面。被反射式液晶7調(diào)制的光信號(hào)為P偏振光，該光束透過(guò)偏振分光鏡8和9進(jìn)入投影鏡頭10。另外一束P偏振光透過(guò)偏振分光鏡2和白光波片3。透過(guò)白光波片3后P偏振光變?yōu)镾偏振光，進(jìn)入偏振分光鏡5，被5反射到反射式液晶4。被反射式液晶4調(diào)制的信號(hào)光變?yōu)镻偏振光，該光束透過(guò)偏振分光鏡5后經(jīng)過(guò)白光波片6，透過(guò)白光波片6后P偏振光變?yōu)镾偏振光，然后經(jīng)過(guò)偏振分光鏡9反射進(jìn)入投影鏡頭10。從反射式液晶4和反射式液晶7出來(lái)的信號(hào)光的偏振態(tài)是正交的。
若反射式液晶是單色的反射式液晶，則本實(shí)用新型光源組件可以主要由照明光源，帶色輪和光棒的時(shí)間分色系統(tǒng)、照明透鏡組，濾光器組成，從光源組件出來(lái)應(yīng)該是時(shí)序的紅、綠、藍(lán)三色光，光路的工作方式與上述情況大致相同。只是這里的白光是靠時(shí)序的紅、綠、藍(lán)實(shí)現(xiàn)的。
如果給反射式液晶4和7的信號(hào)是完全相同的兩路信號(hào)，即反射式液晶4和7顯示的是完全相同的兩幅圖像，那么本實(shí)用新型所述光機(jī)投影出平面的圖像。如果反射式液晶4和7分別輸入按照立體顯示要求拍攝和制作的兩路不同信號(hào)，則反射式液晶4和7上的兩幅圖像分別被以S偏振光和P偏振光通過(guò)投影鏡頭投影出去，人眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片，就可以觀(guān)察到立體的圖像信息。
如圖3所示，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的對(duì)比度，可以在本實(shí)用新型所述的光機(jī)中加入偏振片11。具體放置偏振片的位置在偏振分光鏡和偏振分光鏡之間，偏振分光鏡和白光波片之間，可以部分放置也可以全部放置。
根據(jù)實(shí)際加工工藝的要求，偏振分光鏡、偏振片和白光波片可以膠合在一起，也可以是部分分離的，也可以完全分離。
本實(shí)用新型中的白光波片可以采用美國(guó)ColorLink公司提供的ColorSelect波片。
權(quán)利要求1.反射式液晶立體投影光機(jī)，包括光源組件，分光/合光系統(tǒng)和投影鏡頭，其特征在于所述分光/合光系統(tǒng)包括一個(gè)由4個(gè)寬波帶的偏振分光鏡組成的呈“米”字形放置的偏振分光鏡組，兩塊白光波片和兩片反射式液晶；所述光源組件出射的光束經(jīng)偏振分光鏡(2)，分成偏振狀態(tài)不同的S偏振光和P偏振光；其中，所述S偏振光進(jìn)入偏振分光鏡(8)，被反射后照射在反射式液晶(7)表面，反射式液晶(7)將光束調(diào)制為P偏振光反射出去，透過(guò)偏振分光鏡(8)和(9)進(jìn)入投影鏡頭(10)；所述的另一束P偏振光透過(guò)偏振分光鏡(2)和白光波片(3)后變成S偏振光，進(jìn)入偏振分光鏡(5)，被反射到反射式液晶(4)；反射式液晶(4)將光束調(diào)制為P偏振光，并反射入偏振分光鏡(5)和白光波片(6)變?yōu)镾偏振光，最后經(jīng)過(guò)偏振分光鏡(9)反射進(jìn)入投影鏡頭(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述的白光波片是一塊對(duì)整個(gè)白光波段都起作用的波片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述的白光波片是由多塊只對(duì)部分波段起作用的波片疊加組成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述的偏振分光鏡和白光波片是膠合在一起的，或是部分分離的，或是完全分離的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于若所述的反射式液晶采用單色的反射式液晶，則所述的光源組件為出射時(shí)序的紅、綠、藍(lán)三色光的光源組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于若所述的反射式液晶采用彩色的反射式液晶，則所述的光源組件為出射白光的光源組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述的分光/合光系統(tǒng)中還可加入1個(gè)或多個(gè)偏振片，所述偏振片放置在所述的偏振分光鏡和偏振分光鏡之間，或所述偏振分光鏡和白光波片之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反射式液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述的偏振分光鏡、偏振片和白光波片是膠合在一起的，或是部分分離的，或是完全分離的。
專(zhuān)利摘要反射式液晶立體投影光機(jī)，屬于光學(xué)儀器領(lǐng)域。本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，技術(shù)要求低，可以實(shí)現(xiàn)立體顯示和平面顯示，利于規(guī)模生產(chǎn)的顯示投影機(jī)。本實(shí)用新型公開(kāi)了一種反射式液晶立體投影光機(jī)，包括光源組件，分光/合光系統(tǒng)和投影鏡頭，所述分光/合光系統(tǒng)包括一個(gè)由4個(gè)寬波帶的偏振分光鏡組成的呈“米”字形放置的偏振分光鏡組，兩塊白光波片和兩片反射式液晶。本實(shí)用新型的分光/合光系統(tǒng)所需的光學(xué)器件較少，并且調(diào)試和定位方便。投影機(jī)成本低，更容易進(jìn)入家庭。
文檔編號(hào)G02B27/18GK2630880SQ0326448
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者朱鈞, 張書(shū)練 申請(qǐng)人:清華大學(xué)