CN201765425U

CN201765425U - 一种lcos液晶投影系统及装置

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Publication number: CN201765425U
Application number: CN2010205298014U
Authority: CN
Inventors: 伍振弋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2020-09-15

Abstract

本实用新型提供一种LCOS液晶投影系统，包括：输出非偏振的三基色入射光的光源组件，三基色LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，所述三基色入射光经由三基色LCOS液晶面板单元反射后，再由所述合光器汇聚成一束光投射到所述投影镜头上成像，所述三基色LCOS液晶面板单元包括三个LCOS液晶面板单元，其中，每一LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的第一LCOS面板及第二LCOS面板。本实用新型LCOS液晶投影系统提高了投影成像后的光能强度，且能投射出更大的面积；且对比度可以叠加大大提高。

Description

一种LCOS液晶投影系统及装置

技术领域

本实用新型涉及投影显示技术领域，尤其是涉及一种LCOS液晶投影系统及装置。

背景技术

近几年来投影显示技术得到了巨大的发展，其广泛应用于电脑显示、投影电视及投影机等领域，其中LCOS液晶投影技术凭借其利用光效率高、体积小、容易实现高分辨率、制造技术较成熟等特点，逐渐成为了投影显示技术的重要研究方向。

通常立体显示的投影系统采用分光技术，即将光束通过分光器件分离成不同偏振态的线偏振光，再经过LCOS液晶面板调制，使不同偏振态的偏振光束载有不同的图像信息，最后各偏振态的光束合成一束光射向投影镜头成像，观看者戴上偏振眼镜即可看到立体图像信息。

请参阅图1，图1是一种现有的LCOS液晶投影显示装置的示意图。所述LCOS液晶投影显示装置包括一白光光源（图未示）、偏振分光棱镜1以及设置于所述偏振分光棱镜1的侧面和底面（P偏振光或S偏振光出光面）的硅基液晶反射式彩色微显示芯片2、3，该彩色微显示芯片2、3带有微型分色光学滤光片列阵。当照明的白色自然光5照射到所述偏振分光棱镜1时，被该分光棱镜1分成两束偏振方向正交的线偏振光6、7，即S偏振光和P偏振光，分别射入所述两硅基液晶反射式彩色微显示芯片3、2中，经过该两彩色微显示芯片2、3相位调制后，改变其偏振态（P偏振光变S偏振光，S偏振光变P偏振光）后两束反射光8、9带有各自的彩色图像信息，经所述偏振分光棱镜1并成一束光10照射到投影物镜4成像。由于所述成像光束10包括两路偏振方向正交的线偏光，故只要观看者戴上偏振眼镜即可观察到立体视觉的效果。

虽然上述LCOS液晶投影显示装置可以实现立体投影成像，但还存在着以下的不足之处：

1、上述LCOS液晶投影显示装置是单片式LCOS投影系统，其使用的LCOS芯片中，第一片为彩色LCOS芯片（及红绿蓝三基色微型分色滤光片列阵），增加的第二片为偏离第一片色彩的彩色LCOS芯片，所以必须单独生产出与第一片LCOS芯片配套的偏色LCOS芯片增加制造成本；

2、由于是偏色的所以在显示立体图像时颜色不准确，观看者会觉得不太舒服；且因为色彩的偏差，在使用单图像模式（前案提到的二维平面图像方式）时必须有个比较复杂的芯片计算六基色的分色问题，容易造成显示的图像效果反而会降低，第一片和第二片LCOS合成的完整图像亮度及对比度提高效果较差；

3、因为上述LCOS液晶投影显示装置采用的是彩色LCOS芯片，其使用的光源只能为白光，这样在通常使用LED光源的超小型投影设备中，当白色光的LED会产生偏色现象，即显示出的图像多半会有偏黄色的现象（白色LED是蓝色发光体加黄色荧光粉激发合成白光的，所以绿色表现很差）；即使解决了上述偏色问题，但因为LCOS上的三基色微型分色滤光片阵列的耐高温能力远低于LCOS芯片本身，所以其散热性能较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的LCOS液晶投影系统的投影亮度及对比度不高、制造成本高及散热性能差的缺陷，提供一种散热效果好、投影亮度及对比度较高且制造成本较低的LCOS液晶投影系统及装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种LCOS液晶投影系统，包括：

输出非偏振的三基色入射光的光源组件，

用于将所述入射光色散成三基色光的色散元件；

三基色LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，

所述三基色光经由三基色LCOS液晶面板单元反射后，再由所述合光器汇聚成一束光投射到所述投影镜头上成像，所述三基色LCOS液晶面板单元包括三个LCOS液晶面板单元，其中，每一LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的第一LCOS面板及第二LCOS面板。

本实用新型还提供另一种LCOS液晶投影系统，包括：

输出非偏振的三基色入射光的光源组件，

LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，

所述三基色入射光经由合光器汇聚成一束光，再入射到LCOS液晶面板单元并被反射，再投射到所述投影镜头上成像，所述LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的两LCOS面板。

另，本实用新型还提供一种包括上述LCOS液晶投影系统的LCOS液晶投影装置。

本实用新型LCOS液晶投影系统采用两片LCOS面板，充分利用了偏振分光器分光产生的S线偏振光及P线偏振光两路光束能量，投影成像后的光能强度提高了一倍，且能投射出更大的面积；且由于使用了二片LCOS面板，其对比度可以叠加提高一倍。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有的LCOS液晶投影显示装置的示意图；

图2是本实用新型LCOS液晶投影系统第一实施例的光路示意图；

图3是图2中三基色LCOS液晶面板单元的光路示意图；

图4是本实用新型LCOS液晶投影系统第二实施例的光路示意图。

具体实施方式

请参阅图2，图2是本实用新型LCOS液晶投影系统第一实施例的光路示意图。本实施例的LCOS液晶投影系统200包括光源组件20、三基色LCOS液晶面板单元40、合光器50以及投影镜头60。其中，光源组件20用于输出非偏振的三基色入射光入射到三基色LCOS液晶面板单元40，经三基色LCOS液晶面板单元40反射的三基色光线再由合光器50汇聚成一束光投射到投影镜头60上成像。

本实施例中光源组件20包括光源202及色散元件204，光源202发出的非偏振的光束经色散元件204色散成三基色入射光后分别进入三基色LCOS液晶面板单元40。

所述光源202为白光光源，例如投影机灯泡或者LED白光光源。光源202发出的光束为包含可见光波长的非线偏振态光束，其可被分解为单色线偏振光。本实施例中光源202为投影机灯泡。

所述色散元件204设置于光源202与三基色LCOS液晶面板单元40之间，用于将光源202发出的光分解成红、绿、蓝三基色光束并分别射入三基色LCOS液晶面板单元40。本实施例中色散元件204为分色镜。

所述三基色LCOS液晶面板单元40包括分别设置于合光器50三个侧面的红色LCOS液晶面板单元402、绿色LCOS液晶面板单元404及蓝色LCOS液晶面板单元406。所述红色LCOS液晶面板单元402、绿色LCOS液晶面板单元404及蓝色LCOS液晶面板单元406结构相同，下面以其中之一的绿色LCOS液晶面板单元404为例详细说明。

请参阅图3，图3是本实用新型中三基色LCOS液晶面板单元的光路示意图。所述绿色LCOS液晶面板单元404包括一偏振分光器403，及两设置于偏振分光器403相邻侧面的第一LCOS面板405及第二LCOS面板407，所述第一LCOS面板405及第二LCOS面板407均为无色LCOS面板，且均由图像信号同步驱动。

所述光源202发出的光束经色散元件204色散分解后，其中绿色可见光波段的光束对应入射绿色LCOS液晶面板404，经由偏振分光器22起偏分解成透射的P线偏振光4042及反射的S线偏振光4043。其中，P线偏振光与S线偏振光为相互垂直的线性偏振光，偏振分光器22为透射P线偏振光而反射S线偏振光的偏振分光器件。

当第一LCOS面板405及第二LCOS面板407均由外部驱动电路驱动显示为亮态时，此时第一LCOS面板405及第二LCOS面板407中的液晶光阀打开，所述S线偏振光4043进入第一LCOS面板405后，由于第一LCOS面板405中液晶的旋光作用，所述S线偏振光4043被反射后的光束相位旋转90度，即所述S线偏振光4043经第一LCOS面板405出射后变成P线偏振光，该P线偏振光再次进入偏振分光器22后，由于偏振分光器22对P线偏振光透射，故该P线偏振光将于第一LCOS面板405相对的一侧透射出偏振分光器22，并入射到合光器50中。

而所述P线偏振光4042进入第一LCOS面板405后，由于偏振分光器22对P线偏振光透射，故P线偏振光4042从第一LCOS面板405直接透射进入第二LCOS面板407中。当第二LCOS面板407显示为亮态时，所述P线偏振光4042进入第二LCOS面板407后，由于第二LCOS面板407中液晶的旋光作用，P线偏振光4042被反射后的光束相位旋转90度，即所述P线偏振光4042经第二LCOS面板407出射后变成S线偏振光，该S线偏振光再次进入偏振分光器22后被反射并从偏振分光器22于第一LCOS面板405相对的一侧出射，并入射到合光器50中。这样绿色可见光波段的光束经过绿色LCOS液晶面板404出射后，其光束均进入了合光器50，提高了光能利用率。

当第一LCOS面板405及第二LCOS面板407均由外部驱动电路驱动显示为暗态时，此时第一LCOS面板405及第二LCOS面板407中的液晶光阀未打开，即经第一LCOS面板405及第二LCOS面板407反射出射的光束相位差为零，其偏振态未变。故此时所述S线偏振光4043经第一LCOS面板405反射出射后仍为S线偏振光，其进入偏振分光器22后被反射回入射光源点，并被入射光源点周围的涂黑涂层吸收。而所述P线偏振光4042经第二LCOS面板407反射出射后仍为P线偏振光，其进入偏振分光器22透射出射返回入射光源点，并被入射光源点周围的涂黑涂层吸收。

同理，光束在红色LCOS液晶面板单元402及蓝色LCOS液晶面板单元406的光束传输过程与上述绿色LCOS液晶面板404类似。

由于本实用新型在偏振分光器22设置了第一LCOS面板405及第二LCOS面板407，充分利用了偏振分光器22分光产生的S线偏振光及P线偏振光两路光束能量，所以投影成像后的光能强度提高了一倍，能投射出更大的面积；且由于使用了二片LCOS面板，其对比度可以叠加提高一倍，例如原来单片LCOS面板的对比度是1:600，本实用新型的两片LCOS面板就可以通过叠加显示提高到1:1200。

合光器50为一透镜，其用于将分别从三基色LCOS液晶面板单元40出射的红、绿、蓝三基色光合成一束光，并投射到投影镜头60上成像。

请参阅图4，图4是本实用新型LCOS液晶投影系统第二实施例的光路示意图。本实用新型LCOS液晶投影系统第二实施例的结构类似，其不同点在于，其光源组件为与三基色LCOS液晶面板单元对应设置的三基色的红光LED 70、绿光LED 80及蓝光LED 90，其发出的光束直接对应入射到三基色LCOS液晶面板单元中的红光、绿光及蓝光LCOS液晶面板单元。

可以理解，上述红光LED、绿光LED及蓝光LED还可分别替换为红光LD、绿光LD及蓝光LD（Laser Diode，激光二极管），其发出的光线具有更好的单色性、方向性及亮度，有利于提高成像质量。

可以理解，本实用新型LCOS液晶投影系统还可以为单片式的微型投影，即该系统包括：输出非偏振的三基色入射光的光源组件，LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，所述三基色入射光经由合光器汇聚成一束光，再入射到单个LCOS液晶面板单元并被反射，再投射到所述投影镜头上成像。其中，所述LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的两LCOS面板。所述两LCOS面板均为无色LCOS面板，且所述两LCOS面板均由图像信号同步驱动。

此方法通过分时显示的方式显示RGB图像，再通过人眼的时差效应合成彩色图像。本实施例中所述三基色入射光可以是白光光源经过色散元件分光形成，也可以是使用的是三基色光源，即红、绿及蓝色LED或LD，所述三基色入射光合并光路后统一向LCOS投射，其中配合图像同步系统根据LCOS液晶面板单元投射不同颜色的图像而控制相应的光源发光时序，最后组合成完整的图像。

本实用新型LCOS液晶投影系统支持时序方式的LCOS液晶面板每秒钟最高支持240副画面，在单片式时序投影中光源有R\G\B\黒或R\G\B\白等几种组合方式代替DLP中的色轮方案，这样每秒可以保证正常的60副标准画面输出，及画面刷新率为60Hz，使用在本实用新型的三组LCOS方案中，配合相应的特制“偏振+液晶快门眼镜”可实现在一个不破坏偏振的投影介质上一次最多（按60Hz标准刷新率计算）投影出八副图像或四组立体图像。

另外，本实用新型还提供一种LCOS液晶投影装置，所述装置包括如上述LCOS液晶投影系统。

相比于现有技术，本实用新型LCOS液晶投影系统采用两片LCOS面板，充分利用了偏振分光器分光产生的S线偏振光及P线偏振光两路光束能量，投影成像后的光能强度提高了一倍，且能投射出更大的面积；且由于使用了二片LCOS面板，其对比度可以叠加提高一倍。

另外，由于本实用新型LCOS液晶投影系统是基于标准的LCOS芯片投影技术上的改进，并不局限使用彩色LCOS芯片（三基色微型分色滤光片列阵），因为可采用无色LCOS芯片，故不会产生偏色问题，也就无需生产单独的配套的偏色LCOS芯片，可直接使用现有的LCOS芯片，这样就降低了制造成本。同时，也因为不存在彩色LCOS芯片的三基色微型分色滤光片列阵，故本实用新型的LCOS液晶投影系统的散热性能较好。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种LCOS液晶投影系统，包括：

输出非偏振的三基色入射光的光源组件，

三基色LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，

所述三基色入射光经由三基色LCOS液晶面板单元反射后，再由所述合光器汇聚成一束光投射到所述投影镜头上成像，其特征在于，所述三基色LCOS液晶面板单元包括三个LCOS液晶面板单元，其中，每一LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的第一LCOS面板及第二LCOS面板。

2.根据权利要求1所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述光源组件包括光源及色散元件，所述光源发出的非偏振的光束经色散元件色散成三基色入射光后分别进入三基色LCOS液晶面板单元。

3.根据权利要求1所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述光源为白光光源，所述色散元件为分光镜。

4.根据权利要求2所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述光源组件为与所述三基色LCOS液晶面板单元对应设置的红光LED 或LD、绿光LED或LD及蓝光LED或LD，其发出的光束直接对应入射到三基色LCOS液晶面板单元中的红光、绿光及蓝光LCOS液晶面板单元。

5.根据权利要求1所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述三基色LCOS液晶面板单元包括分别设置于合光器三个侧面的红色LCOS液晶面板单元、绿色LCOS液晶面板单元及蓝色LCOS液晶面板单元，所述红色LCOS液晶面板单元、绿色LCOS液晶面板单元及蓝色LCOS液晶面板单元结构相同。

6.根据权利要求1所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述第一LCOS面板及第二LCOS面板均为无色LCOS面板，且所述第一LCOS面板及第二LCOS面板均由图像信号同步驱动。

7.根据权利要求1所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于：所述合光器为一透镜，其用于将分别从三基色LCOS液晶面板单元出射的红、绿、蓝三基色光合成一束光，并投射到所述投影镜头上成像。

8.一种LCOS液晶投影系统，包括：

输出非偏振的三基色入射光的光源组件，

LCOS液晶面板单元、合光器以及投影镜头，

所述三基色入射光经由合光器汇聚成一束光，再入射到LCOS液晶面板单元并被反射，再投射到所述投影镜头上成像，其特征在于：所述LCOS液晶面板单元包括一偏振分光器，及两设置于所述偏振分光器相邻侧面的两LCOS面板。

9.根据权利要求8所述的LCOS液晶投影系统，其特征在于，所述两LCOS面板均为无色LCOS面板，且所述两LCOS面板均由图像信号同步驱动。

10.一种LCOS液晶投影装置，其特征在于：所述装置包括如权利要求1至9任意一项的LCOS液晶投影系统。