CN2621303Y

CN2621303Y - 一种用于液晶投影仪的光学引擎

Info

Publication number: CN2621303Y
Application number: CN 03264237
Authority: CN
Inventors: 赵福庭
Original assignee: BEIJING INSTITUTE OF FILM MACHINERY
Current assignee: BEIJING INSTITUTE OF FILM MACHINERY
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-06-23
Anticipated expiration: 2013-06-18

Abstract

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，其中从光源发射的光经偏光转换器和聚光镜，由冷反射镜反射，反射光经第一二向分色镜透过红光，反射蓝绿光；被第一二向分色镜透过的红光由红光反射镜向方形合色棱镜的一面反射，由第一二向分色镜反射的蓝绿光通过第二二向分色镜，透过蓝光反射绿光，所透过的蓝光分别经聚光镜和反射镜向所述合色棱镜的另一面反射，由第二二向分色镜反射的绿光向所述合色棱镜的再一面反射，所述红和蓝光分别经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器和检偏器进入方形合色棱镜，绿光经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器、检偏器和偏振转换器进入方形合色棱镜，进行偏振合色，合成后的图像通过合色镜的第四面投射。

Description

一种用于液晶投影仪的光学引擎

技术领域

本实用新型涉及一种光学引擎，特别是在液晶投影仪中使用的光学引擎。

背景技术

光学引擎可以用于液晶和数码投影机、液晶和数码背投电视，并是它们的核心部件。随着投影机和背投电视市场的日益扩大，光学引擎有着极为可观的前景。

据不完全统计，1997年中国的投影机销售量为8000台，而1998年销售量则为接近2万台。2000年销售量达6～7万台。平均年增加率超过20％。

随着申奥成功、国家高清晰数字电视的商业化播出，居民住房条件的改善，市场对大屏幕该清晰显示设备需求将进一步扩大，2003年投影电视的需求量有望达到100万台左右。

光学引擎与整机的光学好比彩管与彩电。它是投影显示器的核心部件，它极大地左右和决定了整机的亮度、清晰度、对比度、亮度均匀性、色纯度、失真、成本、寿命等指标。低成本规模化生产光学引擎是实现投影产品产业化的先决条件。

我国是光学工业基础极好的国家，每年出口关系元件数千万片，是目前世界上最大的常规光学元件、光学镜头出口国。光学引擎中合色棱镜等一批光学元件是技术密集兼劳动密集型产品。因此，较之国外，国内的光学引擎在实现产业化上将更具竞争力。

目前在国内光学引擎这项产品尚为空白，很多公司试图开发，但是因其所涉及到的技术覆盖了几何光学、物理光学、薄膜光学、色度学、精密机械、电子电路等诸多领域，难度较大，至今鲜有成功的例子。

实用新型内容

针对这种情况，本实用新型的目的是提供一种具有高亮度、高清晰度、高对比度、高色纯度、低失真的光输出和光影像的光学引擎。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，包括光源、液晶光调制器、投影物镜系统，其中还包括偏振分色系统和偏振合色系统，从光源发射的光经一偏光转换器和一聚光镜，由冷反射镜反射，所述反射光经第一二向分色镜透过红光，反射蓝绿光；所述被第一二向分色镜透过的红光由红光反射镜向方形合色棱镜的一面反射，由第一二向分色镜反射的蓝绿光通过第二二向分色镜，透过蓝光反射绿光，所透过的蓝光分别经聚光镜和反射镜向所述合色棱镜的另一面反射，由第二二向分色镜反射的绿光向所述合色棱镜的第三面反射，所述红和蓝光分别经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器和检偏器进入方形合色棱镜，绿光经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器、检偏器和偏振转换器进入方形合色棱镜，进行偏振合色，合成后的图像通过合色镜的第四面投射。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，其中所述光源带有抛物面冷反光碗，用于透射红外辐射，投射可见光。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，其中在光源和偏光转换器之间还包括入射复眼透镜和出射复眼透镜。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，其中所述入射复眼透镜镀有紫外/红外滤光膜，出射复眼透镜两面均镀宽带减反膜。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎，其中所述偏光转换器的斜面镀有偏振分光膜。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎优点在于：由于采用上述结构，使本实用新型的光学引擎具有高亮度、高清晰度、高对比度、高色纯度、低失真的光输出和光影像。进入合色棱镜的光的偏振态红光为S，绿光为P，蓝光为S，这种SPS分布比SSS分布明显地改善了角度效应。使反射光处于S光状态，透过光处于P光状态，从而可为红光及蓝光两个反射通道设计更宽的反射带，而不会影响透射光的带宽，有利于提高色度的均匀性。这一设计还会降低对合色棱镜镀膜精度的要求，因此能够降低成本。

本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎的其他细节和特点可通过阅读下文结合附图详加描述的实施例即可清楚明了。

附图说明

图1是本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎的示意图。

具体实施方式

由于液晶投影仪LCD(液晶显示)工作特性的要求，其照明光束应是偏振光，LCD产生的图像才会有足够的对比度。而光源发出的光是自然光，因此应将其转化为同一偏振态的屏幕偏振光。根据彩色合成原理，若将R(红)、G(绿)、B(蓝)三原色光按适当的配比合成，即可得到预期的混色光。因此，需将光源发出的，并经偏光转换器PBC转化为偏振光的白光分色为R、G、B三原色光，分别照明于三个LCD，再通过合色棱镜进行合色及合像，经投影物镜投影至屏幕。

图1为本实用新型用于液晶投影仪的光学引擎的示意图，其中1为带抛物面冷反光碗1a的光源，所述抛物面冷反光碗1a透射红外辐射，将可见光投射至光学系统中。有利于降低各个光学元件的温度。2为入射复眼透镜，镀有紫外/红外滤光膜，3为出射复眼透镜，其两面均镀宽带减反膜，4是偏光转换器PBC，将照明系统的自然光转化为S偏振光，其斜面镀有偏振分光膜，5、10、13、17、21为聚光镜，6为冷反射镜，其对S偏振光的可见光反射率达98％，7为反蓝绿透红的第一二向分色镜，9为反绿透蓝的第二二向分色镜，14、18、22为偏振光提纯和S-P转换器，此后的光为P偏振光，15、19、23为液晶光调制器，此后的光为已调制的S偏振光，16、24为检偏器，20为检偏器和S-P转换器，25为正方合色棱镜又称X棱镜，构成偏振合色系统，合成后的图像通过投影物镜26透射到屏幕上，完成投影机的整个工作过程。

其中光的行进过程为：从光源1发射的光经入射复眼透镜2，出射复眼透镜3，被偏光转换器4转换成S偏振光，所述S偏振光经聚光镜5，由冷反射镜6反射，所述反射光经第一二向分色镜7透过红光，反射蓝绿光；所述被第一二向分色镜7透过的红光由红光反射镜8向正方合色棱镜25的一面反射，由第一二向分色镜7反射的蓝绿光通过第二二向分色镜9，透过蓝光反射绿光，所透过的蓝光分别经聚光镜10和反射镜11，12向所述合色棱镜25的另一面反射，由第二二向分色镜9反射的绿光向所述合色棱镜25的第三面反射，所述红和蓝光分别经过聚光镜13，21、偏振转换器14，22、液晶光调制器15，23和检偏器16，24进入方形合色棱镜，绿光经过聚光镜17、偏振转换器18、液晶光调制器19、检偏器和偏振转换器20进入正方合色棱镜，进行偏振合色，合成后的图像通过合色镜的第四面投射，通过投影物镜26透射到屏幕上。

其中进入该X棱镜的光的偏振态红光为S，绿光为P，蓝光为S，这种SPS分布比SSS分布明显地改善了角度效应。使反射光处于S光状态，透过光处于P光状态，从而可为红光及蓝光两个反射通道设计更宽的反射带，而不会影响透射光的带宽，有利于提高色度的均匀性。这一设计还会降低对合色棱镜镀膜精度的要求，因此能够降低成本。

Claims

1一种用于液晶投影仪的光学引擎，包括光源、液晶光调制器、投影物镜系统，其特征在于还包括偏振分色系统和偏振合色系统，从光源发射的光经一偏光转换器和一聚光镜，由冷反射镜反射，所述反射光经第一二向分色镜透过红光，反射蓝绿光；所述被第一二向分色镜透过的红光由红光反射镜向方形合色棱镜的一面反射，由第一二向分色镜反射的蓝绿光通过第二二向分色镜，透过蓝光反射绿光，所透过的蓝光分别经聚光镜和反射镜向所述合色棱镜的另一面反射，由第二二向分色镜反射的绿光向所述合色棱镜的再一面反射，所述红和蓝光分别经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器和检偏器进入方形合色棱镜，绿光经过聚光镜、偏振转换器、液晶光调制器、检偏器和偏振转换器进入方形合色棱镜，进行偏振合色，合成后的图像通过合色镜的第四面投射。

2.根据权利要求1所述的光学引擎，其特征在于所述光源带有抛物面冷反光碗，用于透射红外辐射，辐射可见光。

3.根据权利要求1或2所述的光学引擎，其特征在于在光源和偏光转换器之间还包括入射复眼透镜和出射复眼透镜。

4.根据权利要求3所述的光学引擎，其特征在于所述入射复眼透镜镀有紫外/红外滤光膜，出射复眼透镜两面均镀宽带减反膜。

5.根据权利要求4所述的光学引擎，其特征在于所述偏光转换器的斜面镀有偏振分光膜。

6.根据权利要求1，2，4或5所述的光学引擎，其特征在于进入X棱镜的光的偏振态红光为S，绿光为P，蓝光为S。