CN1484089A - 液晶背投影光学引擎 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液晶背投影光学引擎。三个颜色液晶板投影通道的光轴是相互平行的，但是将红、蓝两色的镜头向绿色通道的轴线平移，使得红、蓝两通道的液晶板中心与镜头中心有一平行位移，这样红液晶板经红投影镜头成的像就往绿色液晶板投影图像方向移，蓝液晶板经过蓝色镜头投影成的像向绿色液晶板投影图像方向移动，只要镜头轴线平移适当的距离，就可以使红、绿、蓝三色图像在屏幕上中心重合，而且，三色图像均没有梯形变形，减轻了电路调整的负担。本发明具有系统结构简单，光学元件要求低，有利于对比度的提高，系统与常见的三管CRT背投影一致，有利于CRT背投影厂家在不改变生产线的情况下就可以生产液晶背投影电视等优点，实现了背投影光学引擎系统元件的简单化，易于实现高对比度，低成本的批量生产。

Description

液晶背投影光学引擎

                          技术领域

本发明涉及一种液晶背投影光学引擎。

                          背景技术

液晶投影显示近年来已经成为现代数据显示的关键技术，而且在背投影电视中得到重要应用，常规液晶背投影采用的光学引擎基本上有两大类：一是采用单彩色液晶显示板，利用光学系统进行图像放大，这样得光学引擎为单板液晶背投影光学引擎，如图1a所示；另外一类是高性能的液晶背投影显示光学引擎系统，如图1b所示，该类系统应用三色合成的正方棱镜，配合单投影物镜构成投影显示。这样投影显示物镜与液晶板之间存在正方棱镜，增大了投影物镜的后工作距的要求，系统结构复杂，器件要求较高。

                          发明内容

本发明的目的是提供一种液晶背投影光学引擎。

光源发出的光汇聚在积分器的入射端面上，如图2所示，积分器端面设置双偏振复用的特殊元件，积分器均束化后的光束实现将两个正交的偏振光转换为单一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束镜分离出蓝光，反射进入蓝光通道，经过起偏器，照射蓝光调制的LCD板LCb，并经过检偏器检偏，后经投影物镜，投影成像于屏幕。分光镜透射的光束，经分光镜反射绿光进入绿色通道，同样经过起偏器起偏，液晶板LCg调制，检偏器检偏后，由投影物镜投影成像，透射过分光镜的红光束，经反射镜反射经过起偏器起偏，液晶板LCr调制，检偏器检偏后，由投影物镜投影成像，红、绿、蓝三色图像最终在屏幕上合成出彩色图像。

本发明改变了常规液晶投影系统的正方棱镜合色结构的基本构架。具有系统结构简单，光学元件要求低，有利于对比度的提高，系统与常见的三管CRT背投影一致，有利于CRT背投影厂家在不改变生产线的情况下就可以生产液晶背投影电视等优点，同时克服了CRT背投影中三个CRT管相互交成一定角度会聚投影产生的几何图像畸变的现象，实现了背投影光学引擎系统元件的简单化，易于实现高对比度，低成本的批量生产。

                          附图说明

图1是常规液晶投影显示系统的结构示意图，其中(1a)单板液晶背投影显示光学引擎系统，(1b)三板液晶背投影显示光学引擎；

图2是液晶背投影光学引擎结构示意图；

图3是反射式液晶背投影光学引擎结构示意图

图4是三色汇聚系统结构图，其中(1a)平移镜头轴线的三色汇聚系统，(1b)三镜头轴线相互交角的三色汇聚系统；

                        具体实施方式

如图2所示。采用椭球反射碗高压短弧汞灯12为光源，光源12发出的光汇聚在积分器11的入射端面上。积分器11采用空心方棒或实心玻璃方棒，积分器11的作用是使灯源12发出的在积分器端面设置双偏振复用的特殊元件10，使得积分器均束化后的光束实现将两个正交的偏振光转换为单一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束镜9分离出蓝光，反射进入兰光通道，经过2b’起偏器，照射蓝光调制的LCD板LCb，并经过检偏器2b检偏，后经投影物镜1b，投影成像于屏幕。分光镜9透射的光束，经分光镜8反射绿光进入绿色通道，同样经过起偏器2g’起偏，液晶板LCg调制，检偏器2g检偏后，由投影物镜1g投影成像。透射过分光镜8的红光束，经反射镜7反射经过起偏器2r’起偏，液晶板LCr调制，检偏器2r检偏后，由投影物镜1r投影成像，红、绿、蓝三色图像最终在屏幕0上合成出彩色图像。

积分器后面采用了偏振转换器件，实现正交偏振光的利用。将红、蓝两色的镜头向绿色通道的轴线平移，使得红、蓝两通道的液晶板中心与镜头中心有一平行位移，实现三色图像无畸变空间会聚。

本发明最主要的特点之一是减短了投影物镜与液晶板之间的距离。使得投影物镜的难度减小，其次，该系统改变了彩色合成方式，使系统的颜色调节更为方便，可望获得更高的色彩饱和度。此外，由于三个颜色通道是分离的所以对偏振器件的要求降低，可望实现更高的图像对比度的投影显示。

本发明也可以应用于反射式液晶板投影显示系统，在以反射式液晶板为图像源的投影显示系统中，液晶板之前要加上偏振分光棱镜。具体光学系统结构如图3所示。不同之处在于，照明光束经分色镜分色之后，分别进入红、绿、蓝三个通道，并由反射镜转折经过相应通道透镜准直后，进入偏振分光棱镜，经过偏振分光棱镜(2r，2b，2g)偏振的光反射出棱镜，经过1/4波片(6r，6g，6b)，进行位相补偿，照射放射式液晶板，经反射式液晶板反射之后，通过1/4波片，偏振棱镜检偏，提取图像，并由各色投影物镜投影成像合色于屏幕。

本发明的三色合成，一般采用经典的三镜头三色合成技术，即中间绿色通道的镜头保持位置不变，而镜头1r与镜头1b各向绿色镜头1g转动一个角度，使三个镜头的轴线相交于屏幕中心。如图4(b)。这样的三色汇聚系统，红色蓝色图像一定产生梯形畸变，这种梯形畸变只能靠电路上的梯形变形来弥补。而且投影距离不能太短，否则由于物像两个平面不相互平行，会产生较大的景深问题。

本发明提出一种新型的三镜头三色汇聚系统，如图4(a)，该系统克服了前面所述三个互成角度的镜头系统中三色合成所产生的屏幕上图像的梯形畸变。该系统的结构如图4a所示：三个颜色通道的光轴是相互平行的，但是将红蓝两色的镜头向绿色通道的轴线平移，使得红蓝两通道的液晶板中心与镜头中心有一平行位移，这样红液晶板经红投影镜头成的像就往右移，蓝液晶板经过蓝色镜头投影成的像向左移动，只要镜头轴线平移适当的距离，就可以使红绿蓝三色图像在屏幕上中心重合，而且，三色图像均没有梯形变形，减轻了电路调整的负担。

Claims (7)

1.一种液晶背投影光学引擎，其特征在于光源(12)发出的光汇聚在积分器(11)的入射端面上，积分器端面设置双偏振复用的特殊元件(10)，积分器均束化后的光束实现将两个正交的偏振光转换为单一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束镜(9)分离出蓝光，反射进入蓝光通道，经过(2b’)起偏器，照射蓝光调制的LCD板LCb，并经过检偏器(2b)检偏，后经投影物镜(1b)，投影成像于屏幕。分光镜(9)透射的光束，经分光镜(8)反射绿光进入绿色通道，同样经过起偏器(2g’)起偏，液晶板LCg调制，检偏器(2g)检偏后，由投影物镜(1g)投影成像，透射过分光镜(8)的红光束，经反射镜(7)反射经过起偏器(2r’)起偏，液晶板LCr调制，检偏器(2r)检偏后，由投影物镜(1r)投影成像，红、绿、蓝三色图像最终在屏幕上合成出彩色图像。

2.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于所说的光源采用椭球反射碗高压短弧汞灯或其它短弧放电灯。

3.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于三个颜色通道采用一个共同的积分器。

4.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于所说的积分器采用空心方棒或实心玻璃方棒。

5.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于所说的积分器采用单片或双片复眼透镜组成均匀照明与光束形状转换系统。

6.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于采用投射式液晶板作为图像发生源，三个颜色液晶板投影通道的光轴是相互平行的。

7.根据权利要求1所述的一种液晶背投影光学引擎，其特征在于采用三投影镜头液晶背投影光学引擎系统，三个颜色液晶板投影通道的光轴是相互平行的。

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