專利名稱：液晶背投影光學引擎的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液晶背投影光學引擎。
背景技術：
液晶投影顯示近年來已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)顯示的關鍵技術，而且在背投影電視中得到重要應用，常規(guī)液晶背投影采用的光學引擎基本上有兩大類一是采用單彩色液晶顯示板，利用光學系統(tǒng)進行圖像放大，這樣得光學引擎為單板液晶背投影光學引擎，如圖1a所示；另外一類是高性能的液晶背投影顯示光學引擎系統(tǒng)，如圖1b所示，該類系統(tǒng)應用三色合成的正方棱鏡，配合單投影物鏡構成投影顯示。這樣投影顯示物鏡與液晶板之間存在正方棱鏡，增大了投影物鏡的后工作距的要求，系統(tǒng)結構復雜，器件要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種液晶背投影光學引擎。
光源發(fā)出的光匯聚在積分器的入射端面上，如圖2所示，積分器端面設置雙偏振復用的特殊元件，積分器均束化后的光束實現(xiàn)將兩個正交的偏振光轉換為單一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束鏡分離出藍光，反射進入藍光通道，經(jīng)過起偏器，照射藍光調(diào)制的LCD板LCb，并經(jīng)過檢偏器檢偏，后經(jīng)投影物鏡，投影成像于屏幕。分光鏡透射的光束，經(jīng)分光鏡反射綠光進入綠色通道，同樣經(jīng)過起偏器起偏，液晶板LCg調(diào)制，檢偏器檢偏后，由投影物鏡投影成像，透射過分光鏡的紅光束，經(jīng)反射鏡反射經(jīng)過起偏器起偏，液晶板LCr調(diào)制，檢偏器檢偏后，由投影物鏡投影成像，紅、綠、藍三色圖像最終在屏幕上合成出彩色圖像。
本發(fā)明改變了常規(guī)液晶投影系統(tǒng)的正方棱鏡合色結構的基本構架。具有系統(tǒng)結構簡單，光學元件要求低，有利于對比度的提高，系統(tǒng)與常見的三管CRT背投影一致，有利于CRT背投影廠家在不改變生產(chǎn)線的情況下就可以生產(chǎn)液晶背投影電視等優(yōu)點，同時克服了CRT背投影中三個CRT管相互交成一定角度會聚投影產(chǎn)生的幾何圖像畸變的現(xiàn)象，實現(xiàn)了背投影光學引擎系統(tǒng)元件的簡單化，易于實現(xiàn)高對比度，低成本的批量生產(chǎn)。


圖1是常規(guī)液晶投影顯示系統(tǒng)的結構示意圖，其中(1a)單板液晶背投影顯示光學引擎系統(tǒng)，(1b)三板液晶背投影顯示光學引擎；圖2是液晶背投影光學引擎結構示意圖；圖3是反射式液晶背投影光學引擎結構示意4是三色匯聚系統(tǒng)結構圖，其中(1a)平移鏡頭軸線的三色匯聚系統(tǒng)，(1b)三鏡頭軸線相互交角的三色匯聚系統(tǒng)；具體實施方式
如圖2所示。采用橢球反射碗高壓短弧汞燈12為光源，光源12發(fā)出的光匯聚在積分器11的入射端面上。積分器11采用空心方棒或實心玻璃方棒，積分器11的作用是使燈源12發(fā)出的在積分器端面設置雙偏振復用的特殊元件10，使得積分器均束化后的光束實現(xiàn)將兩個正交的偏振光轉換為單一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束鏡9分離出藍光，反射進入蘭光通道，經(jīng)過2b’起偏器，照射藍光調(diào)制的LCD板LCb，并經(jīng)過檢偏器2b檢偏，后經(jīng)投影物鏡1b，投影成像于屏幕。分光鏡9透射的光束，經(jīng)分光鏡8反射綠光進入綠色通道，同樣經(jīng)過起偏器2g’起偏，液晶板LCg調(diào)制，檢偏器2g檢偏后，由投影物鏡1g投影成像。透射過分光鏡8的紅光束，經(jīng)反射鏡7反射經(jīng)過起偏器2r’起偏，液晶板LCr調(diào)制，檢偏器2r檢偏后，由投影物鏡1r投影成像，紅、綠、藍三色圖像最終在屏幕0上合成出彩色圖像。
積分器后面采用了偏振轉換器件，實現(xiàn)正交偏振光的利用。將紅、藍兩色的鏡頭向綠色通道的軸線平移，使得紅、藍兩通道的液晶板中心與鏡頭中心有一平行位移，實現(xiàn)三色圖像無畸變空間會聚。
本發(fā)明最主要的特點之一是減短了投影物鏡與液晶板之間的距離。使得投影物鏡的難度減小，其次，該系統(tǒng)改變了彩色合成方式，使系統(tǒng)的顏色調(diào)節(jié)更為方便，可望獲得更高的色彩飽和度。此外，由于三個顏色通道是分離的所以對偏振器件的要求降低，可望實現(xiàn)更高的圖像對比度的投影顯示。
本發(fā)明也可以應用于反射式液晶板投影顯示系統(tǒng)，在以反射式液晶板為圖像源的投影顯示系統(tǒng)中，液晶板之前要加上偏振分光棱鏡。具體光學系統(tǒng)結構如圖3所示。不同之處在于，照明光束經(jīng)分色鏡分色之后，分別進入紅、綠、藍三個通道，并由反射鏡轉折經(jīng)過相應通道透鏡準直后，進入偏振分光棱鏡，經(jīng)過偏振分光棱鏡(2r，2b，2g)偏振的光反射出棱鏡，經(jīng)過1/4波片(6r，6g，6b)，進行位相補償，照射放射式液晶板，經(jīng)反射式液晶板反射之后，通過1/4波片，偏振棱鏡檢偏，提取圖像，并由各色投影物鏡投影成像合色于屏幕。
本發(fā)明的三色合成，一般采用經(jīng)典的三鏡頭三色合成技術，即中間綠色通道的鏡頭保持位置不變，而鏡頭1r與鏡頭1b各向綠色鏡頭1g轉動一個角度，使三個鏡頭的軸線相交于屏幕中心。如圖4(b)。這樣的三色匯聚系統(tǒng)，紅色藍色圖像一定產(chǎn)生梯形畸變，這種梯形畸變只能靠電路上的梯形變形來彌補。而且投影距離不能太短，否則由于物像兩個平面不相互平行，會產(chǎn)生較大的景深問題。
本發(fā)明提出一種新型的三鏡頭三色匯聚系統(tǒng)，如圖4(a)，該系統(tǒng)克服了前面所述三個互成角度的鏡頭系統(tǒng)中三色合成所產(chǎn)生的屏幕上圖像的梯形畸變。該系統(tǒng)的結構如圖4a所示三個顏色通道的光軸是相互平行的，但是將紅藍兩色的鏡頭向綠色通道的軸線平移，使得紅藍兩通道的液晶板中心與鏡頭中心有一平行位移，這樣紅液晶板經(jīng)紅投影鏡頭成的像就往右移，藍液晶板經(jīng)過藍色鏡頭投影成的像向左移動，只要鏡頭軸線平移適當?shù)木嚯x，就可以使紅綠藍三色圖像在屏幕上中心重合，而且，三色圖像均沒有梯形變形，減輕了電路調(diào)整的負擔。
權利要求
1.一種液晶背投影光學引擎，其特征在于光源(12)發(fā)出的光匯聚在積分器(11)的入射端面上，積分器端面設置雙偏振復用的特殊元件(10)，積分器均束化后的光束實現(xiàn)將兩個正交的偏振光轉換為單一偏振方向的偏振光，此光束由二色分束鏡(9)分離出藍光，反射進入藍光通道，經(jīng)過(2b’)起偏器，照射藍光調(diào)制的LCD板LCb，并經(jīng)過檢偏器(2b)檢偏，后經(jīng)投影物鏡(1b)，投影成像于屏幕。分光鏡(9)透射的光束，經(jīng)分光鏡(8)反射綠光進入綠色通道，同樣經(jīng)過起偏器(2g’)起偏，液晶板LCg調(diào)制，檢偏器(2g)檢偏后，由投影物鏡(1g)投影成像，透射過分光鏡(8)的紅光束，經(jīng)反射鏡(7)反射經(jīng)過起偏器(2r’)起偏，液晶板LCr調(diào)制，檢偏器(2r)檢偏后，由投影物鏡(1r)投影成像，紅、綠、藍三色圖像最終在屏幕上合成出彩色圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于所說的光源采用橢球反射碗高壓短弧汞燈或其它短弧放電燈。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于三個顏色通道采用一個共同的積分器。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于所說的積分器采用空心方棒或實心玻璃方棒。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于所說的積分器采用單片或雙片復眼透鏡組成均勻照明與光束形狀轉換系統(tǒng)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于采用投射式液晶板作為圖像發(fā)生源，三個顏色液晶板投影通道的光軸是相互平行的。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種液晶背投影光學引擎，其特征在于采用三投影鏡頭液晶背投影光學引擎系統(tǒng)，三個顏色液晶板投影通道的光軸是相互平行的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液晶背投影光學引擎。三個顏色液晶板投影通道的光軸是相互平行的，但是將紅、藍兩色的鏡頭向綠色通道的軸線平移，使得紅、藍兩通道的液晶板中心與鏡頭中心有一平行位移，這樣紅液晶板經(jīng)紅投影鏡頭成的像就往綠色液晶板投影圖像方向移，藍液晶板經(jīng)過藍色鏡頭投影成的像向綠色液晶板投影圖像方向移動，只要鏡頭軸線平移適當?shù)木嚯x，就可以使紅、綠、藍三色圖像在屏幕上中心重合，而且，三色圖像均沒有梯形變形，減輕了電路調(diào)整的負擔。本發(fā)明具有系統(tǒng)結構簡單，光學元件要求低，有利于對比度的提高，系統(tǒng)與常見的三管CRT背投影一致，有利于CRT背投影廠家在不改變生產(chǎn)線的情況下就可以生產(chǎn)液晶背投影電視等優(yōu)點，實現(xiàn)了背投影光學引擎系統(tǒng)元件的簡單化，易于實現(xiàn)高對比度，低成本的批量生產(chǎn)。
文檔編號G03B21/14GK1484089SQ0312931
公開日2004年3月24日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權日2003年6月12日
發(fā)明者劉旭, 劉向東, 李海峰, 劉 旭 申請人:浙江大學, 杭州浙大科特光電科技有限公司