專利名稱：Lcos光學(xué)引擎系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)成像系統(tǒng)，尤 其是指一種LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)。 技術(shù)背景LCOS光學(xué)引擎是高清投影顯示的核心部件，可用于大屏幕高清背投電 視、高清液晶和數(shù)碼投影機，也可以用來做大型的拼接墻，其尤如彩色電 視機里的顯像管，其品質(zhì)的優(yōu)劣決定了整機的性能，同時其價格的高低也 直接決定了整機的成本。隨著大屏幕高清背投電視，投影機市場的不斷擴 大，LCOS光學(xué)引擎有著廣闊的市場前景，因此高性能低成本LCOS光學(xué) 引擎批量、規(guī)?；纳a(chǎn)是實現(xiàn)高清投影顯示產(chǎn)業(yè)化的先決條件。目前的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，具有光源，橢球反光碗,紅外紫外濾光片， 勻光棒，中繼透鏡組，合光系統(tǒng)以及投影物鏡。在合光系統(tǒng)中的偏振系統(tǒng) 中由于PBS膜層性能不良，不得不再加上起偏器和檢偏器結(jié)構(gòu)；由于紅外、 紫外輻射過濾效果不佳，導(dǎo)致紫外輻射進入合光系統(tǒng)，減少了波片的使用 壽命，再加上紅外輻射引起的熱效應(yīng)致使光核膠合部件產(chǎn)生應(yīng)力，降低了 圖像的色彩均勻性；這也是目前LCOS光學(xué)投影系統(tǒng)中合色棱鏡與PBS棱 鏡分離的原因，而這種分離的結(jié)構(gòu)又會導(dǎo)致大量灰塵落入成像系統(tǒng)，大大 降低了產(chǎn)品的一次交驗合格率，增加了返修成本?，F(xiàn)有LCOS投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用部件多，體積大且較重，制造成本高，返修率高?，F(xiàn)有的這種LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)的照明光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至少利用兩個以上的非球面 透鏡將光線校準，這種非球面透鏡為研磨加工而成，成本高，照明系統(tǒng)F 數(shù)較大，大概在2.5-2.8之間，光能利用率低。這些因素嚴重阻礙了 LCOS 光學(xué)引擎的批量、規(guī)模化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本實用新型的目的是提供一種高亮度、 高對比度、高清晰度，照明光路和偏振場結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，可適合 規(guī)?；a(chǎn)的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)。為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng) 沿光線傳播方向依次設(shè)有光源、橢球反光碗、紅外紫外濾光片、勻光棒、金 屬線柵偏振片、中繼透鏡組、合光系統(tǒng)以及投影物鏡，其特征在于所述 合光系統(tǒng)采用光核，光核內(nèi)設(shè)的PBS棱鏡和合色棱鏡粘接為一體，在光核 的R、 G、 B三個PBS棱鏡的外側(cè)分別設(shè)有LCOS芯片，LCOS芯片與PBS 棱鏡之間設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的四分之一波片。所述中繼透鏡組的光線入射端設(shè)有紫外吸收片，在中繼透鏡組的紅光 出射端設(shè)有紅色濾光片。所述中繼透鏡組沿光線傳播方向分為兩個光軸，在第一光軸上依次設(shè) 有會聚透鏡、第一分光鏡、會聚透鏡組、紅色濾光片，與第一光軸平行的 第二光軸上依次設(shè)有反射鏡、會聚透鏡組、第二分光鏡。所述中繼透鏡組光線入射端的會聚透鏡采用壓鑄型非球面透鏡。所述紅外紫外濾光片與光軸夾角3° 30° 。采用上述技術(shù)方案的有益效果是該LCOS光學(xué)引擎的合光系統(tǒng)采用光 核，在LCOS芯片和光核的PBS棱鏡之間插入可調(diào)節(jié)角度的四分之一波長 補償片，用于調(diào)節(jié)、校正光線的偏振方向，可以大幅度地提高暗場的均勻 度和畫面的對比度，實現(xiàn)髙清晰度(1920X1080P);利用了具有高性能的 PBS棱鏡和合色棱鏡粘接而成的光核，由于三個3個PBS棱鏡對S偏振光 的高反射和對P光的高透過特性，且對于大角度光線不敏感，這樣就可以 不再使用傳統(tǒng)LCOS光學(xué)系統(tǒng)中的起偏器和檢偏器，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了 成本，提高了系統(tǒng)的整體性能，對于本系統(tǒng)中具有較小F數(shù)(2.2)的照明 組，畫面的對比度仍可以達到2500以上；同時由于PBS棱鏡和合色棱鏡 作為一個整體，消除了由于灰塵進入成像系統(tǒng)，造成畫面質(zhì)量下降，生產(chǎn) 重工率高這一致命缺陷，使LCOS光學(xué)投影系統(tǒng)的批量生產(chǎn)成為現(xiàn)實。在 勻光棒入口處放置一紅外紫外濾光片且與光軸成一定角度，有利于投影系 統(tǒng)外殼對有害輻射與雜散光的吸收，并在后光路設(shè)置紫外吸收片和紅色濾 光片，對有害輻射迸行二次吸收，這種雙層的濾光系統(tǒng)基本上完全濾掉了 紅外和紫外光線，消除了紅外輻射引起的光核部分散熱問題和紫外輻射對明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，省缺了現(xiàn)有技術(shù)中采用的至少包括兩個以上研磨加工而 成的非球面透鏡組成的非球面透鏡組，只用了一個壓鑄形的非球面透鏡， 成本低。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，具 有高亮度、高對比度、高清晰度，照明光路和偏振場結(jié)構(gòu)簡單，制造成本 低，返修率低，可適合規(guī)?；a(chǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例作進一步詳細的說明。


圖1為本實用新型LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)的光學(xué)原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所示的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，沿光線傳播方向依次設(shè)置有光源l， 橢球反光碗2，紅外紫外濾光片3，勻光棒4，金屬線柵偏振片5，中繼透 鏡組，光核以及投影物鏡。光源l采用超高壓汞燈，橢球反光碗2的內(nèi)部 鍍有冷反光膜，可反射可見光，透過紅外和紫外輻射，從而減少進入光學(xué) 系統(tǒng)的有害輻射量。勻光棒4的入口位于橢球反光碗2的第二焦點上，在 勻光棒4與橢球反光碗2之間設(shè)有紅外紫外濾光片3，紅外紫外濾光片與 光軸具有夾角，夾角為3。 30° ，優(yōu)選夾角為IO。，橢球反光碗2將位 于其第一焦點的超高壓汞燈1發(fā)出的光線經(jīng)過紅外紫外濾光片3會聚至第 二焦點處，光線射入勻光棒4后在出射端形成具有均勻光強分布的出射光 線。勻光棒4的出射端依次設(shè)有為高性能的金屬線柵偏振片S和紫外吸收 片6,金屬線柵偏振片5透過S光反射P光，光能利用率高，耐熱性能好， 能適應(yīng)勻光棒部分高溫環(huán)境的需要，紫外吸收片6對光線中的紫外線進行遞艦^tv^t除紫條IW^德怖^^^imW丁r^ 吸收片6的后端為一個壓鑄型非球面7，壓鑄型非球面7和后繼透鏡組一 起作為中繼透鏡組將出瞳面(勻光棒入口)均勻地成像在光核的三個LCOS 芯片上，第一分光鏡8位于非球面透鏡7后方且與光軸成45°夾角，可透 射紅光，反射藍綠光；透過的紅光經(jīng)過兩個會聚透鏡9、 IO和紅色濾光片 ll后進入光核。紅色濾光片ll可將紅光進行提純，同時對紅外輻射進行 二次吸收、過濾，以避免紅外輻射進入光核系統(tǒng)引起散熱問題；反射鏡會聚透鏡13、 14、第二分光鏡15依次位于遠離會聚透鏡的第二光軸上， 第二分光鏡15與光軸成45。夾角，能夠透射綠光，反射藍光；綠光和藍 光經(jīng)第二分色鏡15分光后直接進入光核。所述光核采用美國3M公司生 產(chǎn)的光核，光核具有R、 G、 B三個PBS棱鏡"、17、 18，在光核的R、 G、 B三個PBS棱鏡的外側(cè)分別設(shè)有LCOS芯片19、 20、 21， LCOS芯片 與PBS棱鏡之間設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的四分之一波片22、 23、 24,光核中的三 個(R、 G、 B) PBS棱鏡16、 17、 18,分別將入射的紅、綠、藍光的S偏 振光反射，使之進入可調(diào)節(jié)方向的四分之一波片補償片19、 20、 21和三 個LCOS芯片22、 23、 24， S偏振光經(jīng)由LCOS芯片調(diào)制后可以轉(zhuǎn)化為P 偏振光透過PBS棱鏡，光核內(nèi)的半波片25、 26又將P偏振的R、 B光轉(zhuǎn)化 為S光，從而使合色棱鏡27反射R、 B光，透過G光，處于正常的工作狀 態(tài)，合色棱鏡27的光路后設(shè)有四分之一波片28，可將通過合色棱鏡27的 線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光，以便在投影屏上取得較高的色彩均勻性，同時 也可以避免偏振光再次返回系統(tǒng)引起不良后果，光核內(nèi)設(shè)的PBS棱鏡和合 色棱鏡粘接成一體。光核的出射端連接有廣角物鏡29,光核的合成光束經(jīng)
權(quán)利要求1、一種LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，沿光線傳播方向依次設(shè)有光源，橢球反光碗，紅外紫外濾光片，勻光棒，金屬線柵偏振片，中繼透鏡組，合光系統(tǒng)以及投影物鏡，其特征在于所述合光系統(tǒng)采用光核，光核內(nèi)設(shè)的PBS棱鏡和合色棱鏡粘接為一體，在光核的R、G、B三個PBS棱鏡的外側(cè)分別設(shè)有LCOS芯片，LCOS芯片與PBS棱鏡之間設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的四分之一波片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于所述中 繼透鏡組的光線入射端設(shè)有紫外吸收片，在中繼透鏡組的紅光出射端設(shè)有 紅色濾光片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于所述中 繼透鏡組沿光線傳播方向分為兩個光軸，在第一光軸上依次設(shè)有會，透鏡、 第一分光鏡、非球面透鏡、紅色濾光片，與第一光軸平行的第二光軸上依 次設(shè)有反射鏡、會聚透鏡組、第二分光鏡。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3任一項權(quán)利要求所述的LCOS光學(xué)引擎系 統(tǒng)，其特征在于所述中繼透鏡組光線入射端的會聚透鏡采用壓鑄型非球 面透鏡。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于所述紅 外紫外濾光片與光軸夾角3° 30° 。
專利摘要本實用新型公開了投影顯示技術(shù)領(lǐng)域的一種LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，具有光源，橢球反光碗，紅外紫外濾光片，勻光棒，中繼透鏡組，合光系統(tǒng)以及投影物鏡，其中所述合光系統(tǒng)采用光核，光核內(nèi)設(shè)的PBS棱鏡和合色棱鏡粘接，在光核的R、G、B三個PBS棱鏡的外側(cè)分別設(shè)有LCOS芯片，LCOS芯片與PBS棱鏡之間設(shè)有可調(diào)節(jié)角度的四分之一波片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有高亮度、高對比度、高清晰度，照明光路和偏振場結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，無輻射綠色環(huán)保，可適合規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號G02B27/10GK201126494SQ20072031046
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者任賀良, 胡冬梅, 陳勝利 申請人:河南南方輝煌圖像信息技術(shù)有限公司