專利名稱：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、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是常見的一類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出來的線偏振光經(jīng)過白光波片，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的信號(hào)光合光并透過投影鏡頭投影出去。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偏振光透過偏振分光鏡2和白光波片3。透過白光波片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，該光束透過偏振分光鏡5后經(jīng)過白光波片6，透過白光波片6后P偏振光變?yōu)镾偏振光，然后經(jīng)過偏振分光鏡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, 張書練 申請(qǐng)人:清華大學(xué)