CN1203348C - 反射式液晶立体投影光机 - Google Patents
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Abstract
反射式液晶立体投影光机，属于光学仪器领域。本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构相对简单，生产成本低，技术要求低，可以实现立体显示和平面显示，利于规模生产的显示投影机。本发明公开了一种反射式液晶立体投影光机，包括光源组件，分光/合光系统和投影镜头，所述分光/合光系统包括一个由4个宽波带的偏振分光镜组成的呈“米”字形放置的偏振分光镜组，两块白光波片和两片反射式液晶。本发明的分光/合光系统所需的光学器件较少，并且调试和定位方便。投影机成本低，更容易进入家庭。
Description
技术领域
本发明属于光学仪器领域，尤其涉及立体显示技术领域。
背景技术
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。同时随着三维动画、三维游戏、立体影视技术的发展，立体显示技术也逐渐成为显示技术的发展方向之一。三维投影显示技术的出现必然会给人们的业余生活带来根本的改变。
目前一般反射式液晶投影系统由光源组件，光学引擎，投影镜头等元件组成。
光源组件一般包括照明光源(提供投影机照明)，准直透镜组(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)，起偏器(将光源的自然偏振光变成线偏振光)。或者是一种带色轮和光棒的时间分色系统。
普通的光学引擎中，光源的光束被分成红绿蓝三色，三色光束分别被三个反射式液晶(例如，目前的LCOS芯片)进行强度调制；光学引擎再将三色光合为一束，射到投影镜头上形成图像。图1是常见的一类三片反射式液晶的光机，它是美国ColorLink公司的ColorQuad方案。100是光源组件，201、202、203是三片三色反射式液晶，301、302、303、304是4片偏振分光镜(PBS)，401、402、403、404是单基色波片。它的基本工作原理是：从光源组件100出来的线偏振光经过白光波片，将一种颜色的入射光变成P偏振光，另外两种不变。通过偏振分光镜301、302、303和单基色波片401、402将入射光分成红、绿、蓝三基色，并分别照射在三片反射式液晶片上面；同时透过偏振分光镜302、303、304和单基色波片403、404将从液晶表面反射出来的信号光合光并透过投影镜头投影出去。所以，该光机的偏振分光镜(PBS)和单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。
这类光机的优点是技术相对成熟，光能利用率较高，其不足在于：(1)分光/合光系统需要进行三色光偏振光的分光和合光，所以整体较为复杂，或者对所用器件的要求较高；(2)很难实现立体显示，目前还没有一种基于目前普通LCOS光机的立体投影机。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构相对简单，生产成本低，技术要求低，可以实现立体显示和平面显示，利于规模生产的显示投影机。
本发明提供了一种反射式液晶立体投影光机，包括光源组件，分光/合光系统和投影镜头，其特征在于：所述分光/合光系统包括一个由4个宽波带的偏振分光镜组成的呈“米”字形放置的偏振分光镜组，两块白光波片和两片反射式液晶；
所述光源组件出射的光束经第一偏振分光镜，分成偏振状态不同的S偏振光和P偏振光；其中，所述S偏振光进入第三偏振分光镜，被反射后照射在第二反射式液晶表面，第二反射式液晶将光束调制为P偏振光反射出去，透过第三偏振分光镜和第四偏振分光镜进入投影镜头；
另一束P偏振光透过第一偏振分光镜和第一白光波片后变成S偏振光，进入第二偏振分光镜，被反射到第一反射式液晶；第一反射式液晶将光束调制为P偏振光，并反射入第二偏振分光镜和第二白光波片变为S偏振光，最后经过第四偏振分光镜反射进入投影镜头。
本发明所述的白光波片是一块对整个白光波段都起作用的波片。
本发明所述的白光波片是由多块只对部分波段起作用的波片叠加组成的。
本发明所述的偏振分光镜和白光波片是胶合在一起的，或是部分分离的，或是完全分离的。
若所述的反射式液晶采用单色的反射式液晶，则所述的光源组件为出射时序的红、绿、蓝三色光的光源组件。若所述的反射式液晶采用彩色的反射式液晶，则所述的光源组件为出射白光的光源组件。
所述的分光/合光系统中还包括1个或多个偏振片，所述偏振片放置在所述的两个偏振分光镜之间，或所述偏振分光镜和白光波片之间。所述的偏振分光镜、偏振片和白光波片是胶合在一起的，或是部分分离的，或是完全分离的。
本发明和现有技术中的ColorQuad方案的不同在于：本发明可以实现平面和立体三维图像的显示，而ColorQuad方案只能实现平面图像的显示；本发明的4个偏振分光镜是起到光束的分束作用，而ColorQuad方案中的偏振分光镜是起分光/合光的作用，这是本质的区别；本发明只采用了两片反射式液晶，并且可以是彩色的反射式液晶，也可以是普通的单色反射式液晶，ColorQuad方案中只能是单色反射式液晶；本发明用了两片白光波片，两片波片的作用是把透射的白光偏振态旋转90°，而ColorQuad方案采用了4片单基色波片。
综上所述，本发明的分光/合光系统所需的光学器件较少，并且调试和定位方便。比普通的三片反射式液晶的光机少一片反射式液晶，本发明的这一特点将降低投影机成本，使液晶显示投影机更容易进入家庭。
附图说明
图1为美国ColorLink公司的ColorQuad方案的结构示意图。
图2为本发明的实施例一的结构示意图。
图3为本发明的实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图2，根据反射式液晶是彩色反射式液晶还是单色反射式液晶分两种情况说明本发明的工作原理：
若反射式液晶是彩色的反射式液晶，则本发明光源组件主要由照明光源，照明透镜组，滤光器组成，从光源组件出射的照明光只需要是均匀照明的白光。从光源组件出射的照明白光光束是非偏振光，光束1经过第一偏振分光镜2，分成偏振状态不一样的两束光。其中，S偏振光被第一偏振分光镜2反射入第三偏振分光镜8，被反射后照射在第二反射式液晶7表面。被第二反射式液晶7调制的光信号为P偏振光，该光束透过第三偏振分光镜8和第四偏振分光镜9进入投影镜头10。另外一束P偏振光透过第一偏振分光镜2和第一白光波片3。透过第一白光波片3后P偏振光变为S偏振光，进入第二偏振分光镜5，被第二偏振分光镜5反射到第一反射式液晶4。被第一反射式液晶4调制的信号光变为P偏振光，该光束透过第二偏振分光镜5后经过第二白光波片6，透过第二白光波片6后P偏振光变为S偏振光，然后经过第四偏振分光镜9反射进入投影镜头10。从第一反射式液晶4和第二反射式液晶7出来的信号光的偏振态是正交的。
若反射式液晶是单色的反射式液晶，则本发明光源组件可以主要由照明光源，带色轮和光棒的时间分色系统、照明透镜组，滤光器组成，从光源组件出来应该是时序的红、绿、蓝三色光，光路的工作方式与上述情况大致相同。只是这里的白光是靠时序的红、绿、蓝实现的。
如果给第一反射式液晶4和第二反射式液晶7的信号是完全相同的两路信号，即第一反射式液晶4和第二反射式液晶7显示的是完全相同的两幅图像，那么本发明所述光机投影出平面的图像。如果第一反射式液晶4和第二反射式液晶7分别输入按照立体显示要求拍摄和制作的两路不同信号，则第一反射式液晶4和第二反射式液晶7上的两幅图像分别被以S偏振光和P偏振光通过投影镜头投影出去，人眼分别戴上检偏方向相互垂直的两片偏振片，就可以观察到立体的图像信息。
如图3所示，为了进一步提高系统的对比度，可以在本发明所述的光机中加入偏振片11。具体放置偏振片的位置在：两个偏振分光镜之间，偏振分光镜和白光波片之间，可以部分放置也可以全部放置。
根据实际加工工艺的要求，偏振分光镜、偏振片和白光波片可以胶合在一起，也可以是部分分离的，也可以完全分离。
本发明中的白光波片可以采用美国ColorLink公司提供的ColorSelect波片。
Claims (8)
1.反射式液晶立体投影光机，包括光源组件，分光/合光系统和投影镜头，其特征在于：所述分光/合光系统包括一个由4个宽波带的偏振分光镜组成的呈“米”字形放置的偏振分光镜组，两块白光波片和两片反射式液晶；
所述光源组件出射的光束经第一偏振分光镜(2)，分成偏振状态不同的S偏振光和P偏振光；其中，所述S偏振光进入第三偏振分光镜(8)，被反射后照射在第二反射式液晶(7)表面，第二反射式液晶(7)将光束调制为P偏振光反射出去，透过第三偏振分光镜(8)和第四偏振分光镜(9)进入投影镜头(10)；
另一束P偏振光透过第一偏振分光镜(2)和第一白光波片(3)后变成S偏振光，进入第二偏振分光镜(5)，被反射到第一反射式液晶(4)；第一反射式液晶(4)将光束调制为P偏振光，并反射入第二偏振分光镜(5)和第二白光波片(6)变为S偏振光，最后经过第四偏振分光镜(9)反射进入投影镜头(10)。
2.根据权利要求1所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：所述的白光波片是一块对整个白光波段都起作用的波片。
3.根据权利要求1所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：所述的白光波片是由多块只对部分波段起作用的波片叠加组成的。
4.根据权利要求1、2或3所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：所述的偏振分光镜和白光波片是胶合在一起的，或是部分分离的，或是完全分离的。
5.根据权利要求1所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：若所述的反射式液晶采用单色的反射式液晶，则所述的光源组件为出射时序的红、绿、蓝三色光的光源组件。
6.根据权利要求1所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：若所述的反射式液晶采用彩色的反射式液晶，则所述的光源组件为出射白光的光源组件。
7.根据权利要求1、2或3所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：所述的分光/合光系统中还包括1个或多个偏振片，所述偏振片放置在两个偏振分光镜之间，或偏振分光镜和白光波片之间。
8.根据权利要求7所述的反射式液晶立体投影光机，其特征在于：所述的偏振分光镜、偏振片和白光波片是胶合在一起的，或是部分分离的，或是完全分离的。
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