专利名称：一种新型偏振光分色/合色装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型偏振光分色/合色装置，具体地说，是一种用于多种彩色光学设备中的具有新的结构的偏振光分色/合色装置。
背景技术：
偏振光分色/合色装置与偏振光照明系统相配合，可用于多种分色/合色系统中，例如反射式液晶投影仪、扩印机、投影电视机、电影印片机、计算机显示终端等彩色光学设备中。现有的偏振光分色/合色装置，采用方形的光程补偿棱镜进行光程补偿，由绿光反射式液晶板对绿光进行调制，但方形的光程补偿棱镜重量较重；采用红光及蓝光分色棱镜进行分色，用蓝光反射式液晶板及红光反射式液晶板进行空间调制，红光及蓝光分色棱镜可使蓝光的反射特性及红光的透射特性产生偏振效应，影响彩色还原和光的强度，而且红光及蓝光分色棱镜的镀膜层数需要40层以上，加工工艺比较繁杂。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种结构较合理、可基本消除偏振效应的新型偏振光分色/合色装置。
本实用新型的目的是通过采用蓝红光平板分色镜及或三色提纯滤光片的设计实现。
本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置，包括包括螺纹连接于机壳上的投影镜头和以下光学元件波片，带有分束面的胶合的偏振分光棱镜，绿光反射式液晶板，蓝红光分色镜，蓝光反射式液晶板及红光反射式液晶板，波片与绿光反射式液晶板和绿光轴同轴，蓝光反射式液晶板和红光反射式液晶板相互垂直，且其中之一与投影镜头、蓝红光分色镜和蓝红光轴同轴；其中所述的蓝红光分色镜为蓝红光平板分色镜；蓝红光平板分色镜的法线与蓝红光轴的夹角的锐角为30-60度；蓝光反射式液晶板及红光反射式液晶板位于蓝红光平板分色镜的两侧，其中之一正对于蓝红光平板分色镜的反射光方向，另一个正对于蓝红光平板分色镜的透射光方向；所述光学元件设在各自的固定架上，固定架均固定在带精密定位精度的底盘上；固定架和底盘由低膨胀率材料制成。
本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置，所述的蓝红光平板分色镜为反蓝透红平板分色镜或反红透蓝平板分色镜。
本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置，所述的制成固定架和底盘的低膨胀率材料为工程塑料，塑钢或硬质铝合金。
本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置，所述的底盘的精密定位精度为3-12μm。
作为本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置的进一步改进，所述的绿光反射式液晶板、蓝光反射式液晶板和红光反射式液晶板的相对入射光的一面的前方在固定架上分别平行地插入镀膜的绿色提纯滤光片、蓝色提纯滤光片及红色提纯滤光片；所述的镀膜的绿色提纯滤光片、蓝色提纯滤光片及红色提纯滤光片由无色玻璃基片上镀膜，有色玻璃基片上镀膜或其组合制成。
本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置的优点在于该装置将分色与合色集成一体，同一元件两次利用，减少了装置的体积和重量；蓝红光平板分色镜的一个表面镀有对蓝光和红光的非偏振分色膜，另一面镀有高效减反射膜，蓝红光平板分色镜的膜系与红光及蓝光分色棱镜的膜系相比，膜层数量减少一半以上，简化了加工工艺；特别是蓝红光平板分色镜的光谱性能一能基本消除偏振效应，明显优于分色棱镜，从而保证彩色还原和光的强度；本装置还可以进一步通过插在三色反射式液晶板的相对入射光的一面的前方的镀膜三色提纯滤光片分别对绿、蓝及红光进行颜色提纯，可以提高三原色光的色饱和度，改善彩色还原，彌补波片分色纯度不够的欠缺。
所述的蓝红光平板分色镜可以加工成反蓝透红平板分色镜或反红透蓝平板分色镜，只是在安装蓝光反射式液晶板及红光反射式液晶板时，要注意它们与蓝红光平板分色镜的对应位置，例如，当采用反蓝透红平板分色镜且其法线与蓝红光轴的夹角为45度时，蓝光反射式液晶板应在其正下方，而红光反射式液晶板要在其正左上方。
下面结合实施例对本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置作进一步说明。
实施例1。
图1为本实用新型的一种新型偏振光分色/合色装置的结构示意图；图2为现有的偏振光分色/合色装置结构示意图；图3为蓝红光平板分色镜的偏振光谱特性图。
图1-2中的标号说明如下1波片；2 偏振分光棱镜；3 绿色提纯滤光片；4 绿光反射式液晶板；5 蓝红光平板分色镜；6 蓝色提纯滤光片；7 蓝光反射式液晶板；8 红色提纯滤光片；9 红光反射式液晶板；10 投影镜头；11 光程补偿棱镜；12 红光及蓝光分色棱镜。
图1中符号⊙表示S偏振光，符号←→表示P偏振光。
具体实施方式
本实施例的一种新型偏振光分色/合色装置，包括螺纹连接于机壳上的投影镜头10和以下光学元件波片1，带有分束面13的胶合的偏振分光棱镜2，绿光反射式液晶板4，蓝红光分色镜，蓝光反射式液晶板7及红光反射式液晶板9，波片1与绿光反射式液晶板4和绿光轴同轴，蓝光反射式液晶板7和红光反射式液晶板9相互垂直，且其中之一与投影镜头10、蓝红光分色镜和蓝红光轴同轴；其中所述的蓝红光分色镜为蓝红光平板分色镜5；蓝红光平板分色镜5的法线与蓝红光轴的夹角的锐角为45度；所述的蓝红光平板分色镜5为反蓝透红平板分色镜；蓝光反射式液晶板7正对于蓝红光平板分色镜5的反射光方向，红光反射式液晶板9正对于蓝红光平板分色镜5的透射光方向；所述光学元件设在各自的固定架上，固定架均固定在带精密定位精度为5μm的底盘上；固定架和底盘由低膨胀率材料硬质铝合金制成。
本实施例的一种新型偏振光分色/合色装置，所述的绿光反射式液晶板4、蓝光反射式液晶板7和红光反射式液晶板9的相对入射光的一面的前方在固定架上分别平行地插入镀膜的绿色提纯滤光片3、蓝色提纯滤光片6及红色提纯滤光片8，所述的镀膜的绿色提纯滤光片3、蓝色提纯滤光片6及红色提纯滤光片8由无色玻璃基片上镀膜与有色玻璃基片上镀膜组合制成。
本实施例的一种新型偏振光分色/合色装置，是用于反射式液晶投影仪的关键部件之一，所用的反射式液晶板，其分辩率可以是已知的SVGA(800×600像素)，XGA(1024×768像素)或SXGA(1280×1024像素)，目前，反射式液晶板的对角尺寸为0.71-0.97英寸，例如，美国Aurora Systems公司生产的ASI2000型，ASI3000型反射式液晶板，或Spatialight公司生产的1280BC型，1280SCD型反射式液晶板；在该装置的外部装有与其相匹配的驱动控制电路板，用于控制绿光反射式液晶板、蓝光反射式液晶板和红光反射式液晶板的反射像素点，电路控制板的输入信号可以是电视机，VCD，DVD，计算机或录像机的视频输出；因这些为现有技术，不在本实用新型要求保护的范围内，故不在此累述。
图3为蓝红光平板分色镜的偏振光谱特性图。在可以忽略吸收的情况下S偏振光的反射率Rs与透射率Ts的关系为Rs＝1－TsP偏振光的反射率Rp与透射率Tp的关系为Rp＝1－Tp从图3可以看出，对于420-490nm的蓝光，S光与P光的反射率值几乎完全一致；对于590-700nm的红光，S光与P光的透射率值几乎完全一致，这就表明，对于蓝光和红光而言，蓝红光平板分色镜5基本消除了偏振效应；蓝红光平板分色镜5对蓝光的反射率很高，约为99％，对红光的透射率也相当高，约为99％，可见，蓝红光平板分色镜5是高效分色镜；从图3还可看出，对于510-570nm的绿光，S光与P光的透射率不相等(同波长)，但由于几乎无绿光从蓝红光平板分色镜5通过，故对本装置不会产生问题。
本实施例的一种新型偏振光分色/合色装置的工作原理简述如下。
如图1所示。蓝红光平板分色镜5与水平方向成45度角；来自照明光源的具有S偏振态的混色光入射到波片1，该波片能使S偏振态的绿光转换为P偏振态，可以透过胶合的偏振分光棱镜2及绿色提纯滤光片3，入射于绿光反射式液晶板4；绿光反射式液晶板4反射的光束转变为S偏振光，再入射于偏振分光棱镜2的分束面后，反射至投影镜头10。
通过波片1的红光及蓝光仍保持其S偏振态，在入射于偏振分光棱镜2后，在其分束面13反射，并从蓝红光平板分色镜5处蓝光反射，通过蓝色提纯滤光片6，入射于蓝光反射式液晶板7；从蓝光反射式液晶板7反射的蓝光束转变为P偏振光，可以透过偏振分光棱镜2进入投影镜头10；在蓝红光平板分色镜5处红光透过，通过红色提纯滤光片8入射于红光反射式液晶板9，从红光反射式液晶板9反射的红光束为P偏振光，可以透过偏振分光棱镜2进入投影镜头10。
可见，具有S偏振态的混色光入射到本装置后，分光后，从绿光反射式液晶板4得到绿光，从蓝光反射式液晶板7得蓝光，从红光反射式液晶板9得红光；绿光反射式液晶板4、蓝光反射式液晶板7及红光反射式液晶板9分别对其入射光进行空间调制、反射后，分别再经绿色提纯滤光片3、蓝色提纯滤光片6及红色提纯滤光片8进入偏振分光棱镜2，最终进入投影镜头10；本装置将分色与合色集成一体，同一元件两次利用，减少了光学元件重量、体积。
权利要求1.一种新型偏振光分色/合色装置，包括螺纹连接于机壳上的投影镜头(10)和以下光学元件波片(1)，带有分束面(13)的胶合的偏振分光棱镜(2)，绿光反射式液晶板(4)，蓝红光分色镜，蓝光反射式液晶板(7)及红光反射式液晶板(9)，波片(1)与绿光反射式液晶板(4)和绿光轴同轴，蓝光反射式液晶板(7)和红光反射式液晶板(9)相互垂直，且其中之一与投影镜头(10)、蓝红光分色镜和蓝红光轴同轴；其特征在于所述的蓝红光分色镜为蓝红光平板分色镜(5)；蓝红光平板分色镜(5)的法线与蓝红光轴的夹角的锐角为30-60度；蓝光反射式液晶板(7)及红光反射式液晶板(9)位于蓝红光平板分色镜(5)的两侧，其中之一正对于蓝红光平板分色镜(5)的反射光方向，另一个正对于蓝红光平板分色镜(5)的透射光方向；所述光学元件设在各自的固定架上，固定架均固定在带精密定位精度的底盘上；固定架和底盘由低膨胀率材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种新型偏振光分色/合色装置，其特征在于所述的蓝红光平板分色镜(5)为反蓝透红平板分色镜或反红透蓝平板分色镜。
3.根据权利要求2所述的一种新型偏振光分色/合色装置，其特征在于所述的制成固定架和底盘的低膨胀率材料为工程塑料，塑钢或硬质铝合金。
4.根据权利要求3所述的一种新型偏振光分色/合色装置，其特征在于所述的底盘的精密定位精度为3-12μm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种新型偏振光分色/合色装置，其特征在于所述的绿光反射式液晶板(4)、蓝光反射式液晶板(7)和红光反射式液晶板(9)的相对入射光的一面的前方在固定架上分别平行地插入镀膜的绿色提纯滤光片(3)、蓝色提纯滤光片(6)及红色提纯滤光片(8)。
6.根据权利要求5所述的一种新型偏振光分色/合色装置，其特征在于所述的镀膜的绿色提纯滤光片(3)、蓝色提纯滤光片(6)及红色提纯滤光片(8)由无色玻璃基片上镀膜，有色玻璃基片上镀膜或其组合制成。
专利摘要一种新型偏振光分色/合色装置,包括投影镜头和设在各自的固定架上的光学元件:波片,偏振分光棱镜和其法线与蓝红光轴的夹角的锐角为30—60度的蓝红光平板分色镜;蓝光反射式液晶板及红光反射式液晶板位于蓝红光平板分色镜的两侧分别正对于蓝红光平板分色镜的反射光、透射光方向;该装置将分色与合色集成一体,体积小、重量轻,特别是蓝红光平板分色镜可基本消除偏振效应,明显优于现有的蓝红分色棱镜,从而保证彩色还原和光的强度。
文档编号G02B27/18GK2480868SQ01229630
公开日2002年3月6日 申请日期2001年7月2日 优先权日2001年7月2日
发明者赵福庭 申请人:北京电影机械研究所