CN1131452C - 液晶显示投影机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学仪器领域，包括由提供投影机照明的照明光源，将照明光源发射的发散光变成平行光束的准直镜，滤去准直镜出射的平行光束中的红外和紫外光的滤光器组成的光源组件，将经滤光器出射的光束变成线偏振光的光学引擎，对经光学引擎出射的光进行调制的设置在硅片上的液晶调制器，接收调制后的光并形成图像的投影镜头，其特征在于，所说的光学引擎为斜方棱镜三色合/分光引擎。本发明具有结构简单，制造方便，价格较为低廉的优点，是一种低造价的更容易进入家庭的投影机。
Description
技术领域：
本发明属于光学仪器领域，特别涉及一种结构简单，制造方便，价格较为低廉的液晶显示投影机。
背景技术：
液晶投影技术得到了巨大发展，广泛应用于计算机显示，投影机，投影电视。这一技术提高了人类生活的质量，给社会带来了巨大的财富。
一般液晶投影机由照明光源(提供投影机照明)，准直(将照明光源发射的发散光变成平行光束)，滤光器(滤去光束中红外和紫外光)，光学引擎(将光源的自然偏振光变成线偏振光，以便和液晶的偏振特性匹配，再将光源的光分开成红绿蓝三色，三色分别被液晶光阀进行强度调制，再将三色光合为一束)，投影镜头(形成图象)等元件组成。
现在的光学引擎有多种结构，但其功能是一样的：都是将红绿蓝三个颜色的光分开、三个液晶调制器各调制一种单色光的偏振状态和强度，再合成一束。
目前典型的光学引擎(Optical Engine)结构叙述如下。
(1)准直光射到一个偏振分光镜上，变成P偏振光。(2)P偏振光射向一个镀双色膜平面镜，此平面镜通红(光)反射绿(光)蓝(光)，第二个双色膜平面镜通绿反蓝。此两个双色镜完成了将三色光分开的任务。(3)三色光分别被液晶调制器调制。以红光为例。红色P偏振光射到一个反射P偏振通过S偏振的分光镜上后照射到液晶调制器上。由于加电压的液晶偏振特性使光的偏振方向旋转，光的偏振方向被来自计算机(或来自电视视频等信号源)的信号全部或部分调制成S偏振并被反射回偏振分光镜。红光的S偏振成分被反射，被偏振分光镜反射到三色光的合光镜。同时蓝、绿光也完成同样步骤射向同一个三色光的合光镜。此三色光的合光镜即是通常所说的三色X-棱镜(Color X-Cube)。三色X-棱镜由四块直角棱镜组合而成。它们的交合面都镀有双色偏振分光膜，例如，一个交合面镀的膜是：反蓝S偏振透红绿P偏振；而另一直角面镀的膜是：透蓝S偏振反红绿P偏振，等等。(4)为了使三色光的功率充分利用，要在它们进入三色X-棱镜之前，每一光的通路上都放置一波片使光的偏振面旋转90度。
从以上可见，在液晶投影机中，光学引擎是投影机的各部件中最复杂、元件最多、装调过程最麻烦的一个单元。一般元件数多达20多个。
技术内容：
本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种液晶显示投影机，其特征在于该装置使用一斜方棱镜三色合/分光引擎，使其具有结构简单，制造方便，价格较为低廉的优点。
本发明提出的一种液晶显示投影机，，包括由提供投影机照明的照明光源，将照明光源发射的发散光变成平行光束的准直镜，滤去准直镜出射的平行光束中的红外和紫外光的滤光器组成的光源组件，将经滤光器出射的光束变成线偏振光的光学引擎，对经光学引擎出射的光进行调制的设置在硅片上的液晶调制器，接收调制后的光并形成图像的投影镜头，其特征在于，所说的光学引擎为斜方棱镜三色合/分光引擎。
所说的斜方棱镜三色合/分光镜引擎可由一个偏振分光镜和一块镀有双色膜的斜方棱镜组合而成。
所说斜方棱镜，两个互相平行的光学表面上可镀有双色介质膜。一面的双色介质膜透绿反红蓝，另一面的双色介质膜透红反蓝。也可以一面透红反绿蓝，另一面透蓝反绿。还可以一面透蓝反红绿，另一面透红反绿。
所说的三色合/分光镜引擎可由一个偏振分光镜，一块斜方棱镜和镀有双色膜的两个平面反射镜组合而成。双色分光膜镀在与斜方棱镜相对的两个平面反射镜的表面上。
所说的三色合/分光镜引擎可由一个偏振分光镜，一块斜方棱镜和两个镀有双色膜的棱镜组合而成。双色分光膜镀在两个棱镜的与斜方棱镜相对的表面上。
本发明的斜方棱镜的六个面中有四个表面是光学面。四个光学表面两两互相平行。两个相互平行光学表面镀有双色介质膜，一面透绿反红蓝，另一面透红反蓝。另两个相互平行光学表面之一和所说偏振分光镜的一个通光表面胶合在一起。垂直上述胶合通过偏振分光镜的光束进入斜方棱镜并入射到一个双色介质膜上。双色介质膜反射红蓝并让绿光通过，即绿光从斜方棱镜射出。红光和蓝光又射到另一个双色介质膜上，红光透出蓝光反射，之后，蓝光也从第四个光学表面射出。到此，完成三色分光。合光是分光的逆过程。由于三色光的反射都发生在斜方棱镜内部，可称之为“斜方棱镜内反射三色分光/合光镜”
所说的斜方棱镜内反射三色分光/合光镜的两个平行光学表面，也可以一面透红反绿蓝，另一面透蓝反绿。
本发明的液晶投影机有以下特点。和现有投影机相比，本发明的光学结构要简单的多，所用零件少的多。主要原因是现有投影机的光学引擎一般约二十个光学元件，而本发明仅需要两个元件：一个偏振分光镜和一块两表面镀双色膜的斜方棱镜。本发明的这一特点将降低投影机的成本，是一种低造价的更容易进入家庭的投影机。
附图说明
图1为本发明的实施例一结构示意图。
图2为本发明的实施例二结构示意图。
图3为本发明的实施例三结构示意图。
具体实施方式：
本发明设计出三种斜方棱镜三色合/分光引擎投影机的实施例，如图1-3所示，分别说明如下：
实施例一的总体结构如图1所示，结合图1说明本发明的结构及工作原理。
本实施例由光源组件100、光学引擎200、液晶光阀5、6、7，投影镜头300及屏幕400组成。
光源组件100包括：照明光源，光准直透镜组(将光源的发散光变成平行光)，滤光片(滤去红外和紫外光)，光束均滑器(将平行光横截面上的光强变均匀)和起偏镜(将自然偏振光束变成线偏振光束)。此光源组件均可采用已有的常规元器件，固未详细画出。从部件100出射的线偏振光束1进入光学引擎200。本实施例的光学引擎200由偏振分光镜3和斜方棱镜4构成，对于偏振分光镜3来说，线偏振光束1是P偏振，偏振方向如箭头2所示。P偏振光束1可全部通过偏振分光镜3垂直进入斜方棱镜4。该斜方棱镜4是一块平行四边形光学玻璃平板，其上下两表面镀双色分光膜。上表面透红反绿蓝，下表面透蓝反绿。左右两面和上表面夹一角度20。20应小于临界角。此两表面镀膜的斜方棱镜4即是本发明所称的斜方棱镜内反射三色分/合光镜。经偏振分光镜进入斜方棱镜内反射三色分/合光镜的P偏振光先射向上表面。在上表面，红光透出射向硅片上的液晶调制器(Liquid crystal on silicon简称Lcos)Lcos(红)5。5对红光进行调制。绿蓝光则在4内部传播，射向4的下表面，在下表面蓝光透出射向Lcos(蓝)7，蓝光偏振方向被7调制。绿光被反射向Lcos(绿)，其偏振方向也被调制。这里所说光的偏振方向被调制系指三色光分别照射到5、6、7后，Lcos上不同象元的光的偏振方向被加到Lcos调制器内的CMOS电路电压改变，同时造成光强度的改变。被Lcos反射的光束沿原光路又回到3。对3来说，因返回的光不再是P偏振，可被它反射进入投影透镜组300形成影象射出到屏幕400。
实施例二的结构如图2所示，本实施例的光学引擎200由偏振分光镜3、斜方棱镜4和设置在斜方棱镜4上下表面的两个平面反射镜8和9构成，其特征在于双色分光膜不镀在斜方棱镜两表面上，而是镀在两个平面反射镜8和9的表面上。8和9的分光膜与斜方棱镜两光学表面相对。其它与图1相同。
实施例三的结构如图3所示，本实施例的光学引擎200由偏振分光镜3、斜方棱镜4和设置在斜方棱镜4上下表面的两个棱镜10和11构成，双色分光膜镀在两个棱镜10和11上。分光膜与斜方棱镜两光学表面相对。其它与图1相同。
不论是图1、图2还是图3所述实施例，斜方棱镜内光线的入射角20都必须小于全反射临界角。
Claims (7)
1、一种液晶显示投影机，包括由提供投影机照明的照明光源，将照明光源发射的发散光变成平行光束的准直镜，滤去准直镜出射的平行光束中的红外和紫外光的滤光器组成的光源组件，将经滤光器出射的光束变成线偏振光的光学引擎，对经光学引擎出射的光进行调制的设置在硅片上的液晶调制器，接收调制后的光并形成图像的投影镜头，其特征在于，所说的光学引擎为斜方棱镜三色合/分光引擎。
2、按权利要求1所说的液晶显示投影机，其特征在于，斜方棱镜三色合/分光镜引擎由一个偏振分光镜和一块镀有双色膜的斜方棱镜组合而成。
3、按权利要求2所说的液晶显示投影机，其特征在于，所说斜方棱镜，两个互相平行的光学表面上镀有双色介质膜；一面的双色介质膜透绿反红蓝，另一面的双色介质膜透红反蓝。
4、按权利要求2所说的液晶显示投影机，其特征在于，所说斜方棱镜，两个互相平行的光学表面上镀有双色介质膜；一面透红反绿蓝，另一面透蓝反绿。
5、按权利要求2所说的液晶显示投影机，其特征在于，所说斜方棱镜，两个互相平行的光学表面上镀有双色介质膜；一面透蓝反红绿，另一面透红反绿。
6、按权利要求1所说的液晶显示投影机，其特征在于，所说的三色合/分光镜引擎由一个偏振分光镜，一块斜方棱镜和镀有双色膜的两个平面反射镜组合而成；双色分光膜镀在与斜方棱镜相对的两个平面反射镜的表面上。
7、按权利要求1所说的液晶显示投影机，其特征在于，所说的三色合/分光镜引擎可由一个偏振分光镜，一块斜方棱镜和两个镀有双色膜的棱镜组合而成；双色分光膜镀在两个棱镜的与斜方棱镜相对的表面上。
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