CN2655292Y - 反射式液晶投影系统 - Google Patents

Abstract

一种反射式液晶投影系统，属于投影技术领域。本实用新型设有三个投影光学系统，其中照明光学系统后面设置色光分离光学系统和中继光学系统，色光分离光学系统和中继光学系统后面设置三个电光调制装置，色光分离光学系统和中继光学系统输出的第一色光红光、第二色光绿光、第三色光蓝光，分别入射到三个电光调制装置，三个电光调制装置后面设置三个投影光学系统，三个投影光学系统后面设置成像显示系统。电光调制装置包括：分色棱镜、反射式硅基液晶板，分色棱镜位于色光分离光学系统之后，反射式硅基液晶板与分色棱镜出射光面平行设置。本实用新型解决了背景技术中的缺陷，避免色差和所显示图像色斑问题，大大提高了生成图像的亮度和对比度。

Description

反射式液晶投影系统

技术领域

本实用新型涉及的是一种投影设备，特别是一种反射式液晶投影系统，属于投影技术领域。

背景技术

已有采用反射式硅基液晶技术(LCOS)投影系统，其工作原理有两类，第一类反射式硅基液晶投影系统，照明光学系统中发光管a1发出的光经反射镜a2转化成大致平行于光源光轴的平行光，再经第一透镜阵列a3、第二透镜阵列a4，聚焦在偏振光发生光学系统a5内，射出偏振方向一致的照明光，即S偏振光；该S偏振光进入色光分离光学系统A1，投射到分色镜B、C及反射镜F，分离成红、绿、蓝三色光；第一色光红色光透过分色镜B在反射镜F处反射到场透镜R0，通过场透镜R0再经过PBS反射到红色光反射式液晶调制装置R-LCOS，进行相位差调节，将S偏振光转化为P偏振光，再经反射后返回PBS，透射出PBS后经1/2波片将P偏振光转化成S偏振光，到达合色棱镜J；第三色光蓝色光经中继光学系统也是如此；第二色光绿色光则不需经1/2波片；最后，合色棱镜J对液晶光阀调制的三色光(调制光)进行合成，生成表现彩色图像的合成光。在合色棱镜J中，在四个直角棱镜的界面上大致呈X状的形成红色光反射膜和蓝色光反射膜。红色光反射膜由反射红色光的电介质多层膜形成，蓝色光反射膜由反射蓝色光的电介质多层膜形成，由这些红色光反射膜和蓝色光反射膜合成三种色光，生成表现彩色图像的合成光。由合色棱镜生成的合成光被沿投影透镜T的方向射出。投影透镜投射从合色棱镜射出的合成光，将彩色图像显示在屏幕SC上。

上述现有技术的液晶投影系统中的合色棱镜能反射红色光与蓝色光，通过绿色光，使得三色光生成表现彩色图像的合成光。但是合色棱镜在使用的过程中，影响了光的透过率，使得一般的透过率在94％左右，同时其生成图像的对比度低，有色差问题，影响投影效果，且合色棱镜的加工难度大，成本高。同时由于其采用同一个镜头对三色光投影，有色差问题，并由于镀膜难度大，透过率和对比度都不高。并且，由于使用1/2波片，容易产生形变，使从液晶光阀射出的调制光束发生亮度不均现象，导致所显示的图像出现色斑问题。并有元件多、体积大、显示分辨率低的问题。

第二类反射式硅基液晶技术投影系统，三色光的分离及合成在菲利浦棱镜中完成。这种三色棱镜组合(TPA)仅与一组PBS共同组成了投影系统的核心技术。从照明光学系统A发出的平行偏振光经反射镜F到达PBS反射进入TPA，TPA棱镜表面的薄膜用于分开红色光和蓝色光，透射绿色光，分别到达各自的反射式硅基液晶R-LCOS、G-LCOS、B-LCOS，经调制后按原光路反射回PBS，再透射过PBS进入投影光学系统T成像至显示屏幕SC上。此现有技术的液晶投影系统由于三色偏振光在同一个光学系统TPA中分离和合成，因此对组成TPA的棱镜的薄膜的设计要求很高，难以做到理想效果，从而导致严重的光利用率损失并降低了显示颜色的逼真度和对比度。这类系统还有其它的变化形式，但都存在只采用同一个投影镜头和三色光共用同一个PBS所带来的成像缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种反射式液晶投影系统，使其能避免色差并解决所显示图像色斑问题，同时采用达到提高投影效果的反射式硅基液晶技术(LCOS)投影系统，这种投影系统可用于背投电视等投影设备。

本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括：照明光学系统、色光分离光学系统、中继光学系统、电光调制装置、投影光学系统、成像显示系统。其连接方式为：照明光学系统后面设置色光分离光学系统和中继光学系统，色光分离光学系统和中继光学系统后面设置三个电光调制装置，色光分离光学系统和中继光学系统输出的第一色光红光、第二色光绿光、第三色光蓝光，分别入射到三个电光调制装置，三个电光调制装置后面设置三个投影光学系统，三个投影光学系统后面设置成像显示系统。电光调制装置包括：分色棱镜、反射式硅基液晶板，分色棱镜位于色光分离光学系统之后，反射式硅基液晶板与分色棱镜出射光面平行设置。

反射式硅基液晶板位置位于分色棱镜后，并垂直于三色光入射方向。三个投影光学系统成直线设置，或者成三角形设置，也可以有如下变化形式，即三个反射式硅基液晶板的位置转90度角，三个电光调制装置后设置三个投影光学系统，也成直线设置，或者成三角形设置。

本实用新型或者在三色棱镜和三个反射式硅基液晶板之间增加1/4波片。

照明光学系统射出的偏振方向一致的照明平行光束至色光分离光学系统和中继光学系统，输出第一色光红色光、第二色光绿色光、第三色光蓝色光，分别入射到三个分色棱镜并被其反射到三个反射式硅基液晶电光调制装置，将S偏振光转化成P偏振光反射回来，透射过PBS然后通过三个投影光学系统至成像显示系统。

本实用新型的优点和效果在于从色光分离光学系统分离的红、绿、蓝三色光，经分色棱镜反射至反射式硅基液晶调制装置以后，反射回来再透过分色棱镜，成为平行的三色光投射至三个投影光学系统，从而相对已有的第一类液晶投影系统：取消了合色棱镜、2片1/2波片；相对已有的第二类投影系统取消了菲利浦三色棱镜组合，彻底解决了合色棱镜对光的透过率的影响，以及1/2波片使显示图像出现色斑问题，也避免采用难于加工和镀膜的菲利浦三色棱镜组合，并减少了光学元件，降低了成本，同时由于采用三色分离的三个不同的PBS和投影光学系统，使其加工和镀膜容易达到很高性能，在很大程度上提高了生成图像的亮度和对比度。

附图说明

图1本实用新型结构示意图

图2本实用新型三个投影光学系统成直线设置时的结构示意图

图3为本实用新型三色光路中各增加一片偏振片的结构示意图

图4为本实用新型三色光路中各增加二片偏振片的结构示意图

图5为本实用新型三个投影光学系统成三角形设置时的结构示意图

图6为本实用新型增加1/4波片的结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括：照明光学系统1、色光分离光学系统2、中继光学系统3、电光调制装置4、投影光学系统5、成像显示系统6。该系统设有三个投影光学系统5，照明光学系统1后面设置色光分离光学系统2和中继光学系统3，色光分离光学系统2和中继光学系统3后面设置三个电光调制装置4，色光分离光学系统2和中继光学系统3输出的第一色光红光、第二色光绿光、第三色光蓝光，分别入射到三个电光调制装置4，三个电光调制装置4后面设置三个投影光学系统5，三个投影光学系统5后面设置成像显示系统6，其中电光调制装置4包括：分色棱镜7、反射式硅基液晶板8，分色棱镜7位于色光分离光学系统2之后，反射式硅基液晶板8与分色棱镜7出射光面平行设置。三色光分别经分色棱镜7反射后，入射到反射式硅基液晶板8，经调制后，反射回分色棱镜7，再透射到三个投影光学系统5，至成像显示系统6。

图2到图6为本实用新型的变化形式的结构示意图，说明如下：

如图2所示，反射式硅基液晶板8位置位于分色棱镜7后，并垂直于光路入射方向。三色光分别透射分色棱镜7后，入射到反射式硅基液晶板8，经调制后，反射回分色棱镜PBS，再反射到三个投影光学系统5，至成像显示系统6。

如图3、图4所示，本实用新型可以在分色棱镜7前增加一片偏振片9，或者在分色棱镜7前后各增加一片偏振片9、10，使成像效果更好。

图5所示，三个投影光学系统5成三角形设置的本实用新型结构形式，同时反射式硅基液晶板8及三个分色棱镜7也相应成三角形设置。

如图6所示，本实用新型可以在分色棱镜7和反射式硅基液晶板8之间增加1/4波片11。以上的结构变化形式都可以在分色棱镜7和反射式硅基液晶板8之间增加1/4波片。

照明光学系统1射出的偏振方向一致的照明平行光束至色光分离光学系统2和中继光学系统3，输出第一色光红色光、第二色光绿色光、第三色光蓝色光，分别入射到三个分色棱镜7透射到反射式硅基液晶电光调制装置8，将S偏振光转化成P偏振光反射回来，入射至分色棱镜7后反射并通过三个投影光学系统5至成像显示系统6。

本实用新型不限于上述的实施例或实施形态，在不脱离其要旨(1.三个不同的三色光分色棱镜及反射式硅基液晶板；2.三个不同的三色光投影光学系统)的范围内，能在各种形态中实施。例如，照明光学系统、色光分离光学系统、中继光学系统、反射式硅基液晶装置等的各种形式的变化形态。

Claims (6)

1、一种反射式液晶投影系统，包括：照明光学系统(1)、色光分离光学系统(2)、中继光学系统(3)、电光调制装置(4)、投影光学系统(5)、成像显示系统(6)，其特征在于，设有三个投影光学系统(5)，其连接方式为：照明光学系统(1)后面设置色光分离光学系统(2)和中继光学系统(3)，色光分离光学系统(2)和中继光学系统(3)后面设置三个电光调制装置(4)，色光分离光学系统(2)和中继光学系统(3)输出的第一色光红光、第二色光绿光、第三色光蓝光，分别入射到三个电光调制装置(4)，三个电光调制装置(4)后面设置三个投影光学系统(5)，三个投影光学系统(5)后面设置成像显示系统(6)，其中电光调制装置(4)包括：分色棱镜(7)、反射式硅基液晶板(8)，分色棱镜(7)位于色光分离光学系统(2)之后，反射式硅基液晶板(8)与分色棱镜(7)出射光面平行设置。

2、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征是，三个投影光学系统(5)成直线设置，或者成三角形设置。

3、根据权利要求1或2所述的反射式液晶投影系统，其特征是，或者三个反射式硅基液晶板(8)的位置转90度角，三个电光调制装置(4)后设置三个投影光学系统(5)，也成直线设置，或者成三角形设置。

4、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征是，反射式硅基液晶板(8)位置位于分色棱镜(7)后，并垂直于三色光入射方向。

5、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征是，或者在分色棱镜(7)前增加一片偏振片(9)，或者在分色棱镜(7)前后各增加一片偏振片(9)、(10)。

6、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征是，或者在分色棱镜(7)和反射式硅基液晶板(8)之间增加1/4波片(11)。

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