专利名称：L型合色组合棱镜的制作方法
技术领域：
本发明是一种L型合色组合棱镜，涉及投影机光学引擎系统，更具体地涉及正投式投影机光学引擎的分色合色系统。适用的投影机主要指三片透射式LCD芯片组成的正投式投影机。分色合色系统主要指光学引擎内部由分色镜和合色镜组成的分色合色系统，也包括相关的二分之一波长片、场镜和偏振片等。
为实现这样的目的，本发明设计的L型合色组合棱镜，由平行四边形棱镜柱和直角三角形棱镜柱组成标准L型结构、扩展L型结构或准L型结构。
标准L型结构由两个平行四边形棱镜柱和两个直角三角形棱镜柱按标准“L”构形胶合而成。
准L型结构由两个平行四边形棱镜柱和一个直角三角形胶合而成。
扩展L型结构由一个平行四边形棱镜柱和两个直角三角形胶合而成。
L型合色组合棱镜中的胶合面分别为三个色通道的主合色面，两个色通道的辅合色面以及一个色通道的反射面。
标准L型组合棱镜的合色原理为两个平行四边形棱镜柱之间的胶合面是三个色通道的主合色面，直角三角形棱镜柱与平行四边形棱镜柱之间的一个胶合面是辅合色面(两个色通道的合色面)，平行四边形棱镜柱的另一工作面是一个色通道的反射面；从反射面反射的λ3色光，以及经辅合色面反射的λ2和透射的λ1色光，最终由主合色面合成出射。
L型棱镜的各单元棱线均在视场边界，色通道中没有需要拼接的棱线，不存在因直角误差、棱线自身缺陷、或拼接不完善而产生的合像“盲区”。
所说的L型合色组合棱镜，主合色面的合色方案，既包括一波反射、两波透射方式，也包括一波透射和两波反射方式。
所说的L型合色组合棱镜，其色通道顺序可根据需要而改变例如其组合可以是反射面反蓝光，辅助合色面透绿光和反红光；也可以是反射面反蓝光，辅助合色面透红光和反绿光；或反射面反绿光，辅助合色面透蓝光和反红光等。选择色通道顺序时，应多考虑辅助合色面和主合色面的膜系设计要求及工艺难度。
所说的L型合色组合棱镜，其三色通道(通常定义为红、绿、蓝通道或R、G、B通道)的偏振态组合，可根据需要选择(S、P、S)，(P、S、P)或其他组合方式。
所说的L型合色组合棱镜，可与配套的LCD芯片、偏振片和对应于不同色通道的半波片组成合色棱镜系统。
本发明的L型合色组合棱镜可以有多种构形，包括各种扩展L型或准L型组合棱镜，其共同特征是色通道横截面中无拼接区域，不会因为角度误差造成图象盲区和破坏。本发明结构简单，组合灵活，更具有实际应用价值。
及
具体实施例方式图1是本发明的准L型合色组合棱镜结构示意图。
如图所示，本发明准L型合色组合棱镜由两个平行四边形棱镜柱1和2以及直角三角形棱镜柱3胶合而成。两个平行四边形棱镜柱1和2的胶合面N，是光学引擎中三色通道R、G、B的主合色面，平行四边形棱镜柱2与直角三角形棱镜柱3的胶合面O，是光学引擎中两个色通道R、G的辅合色面，平行四边形棱镜柱1的另一工作面P为反射面，反射光学引擎中另外一个色通道B的光束。
若在平行四边形棱镜柱的P工作面上也胶合上直角三角形棱镜柱4，则构成标准L型合色组合棱镜。
图2是本发明的扩展L型合色组合棱镜结构示意图。
如图2所示，本发明L型棱镜结构的一种构形扩展，称为扩展L型合色组合棱镜，由一个平行四边形棱镜柱1和两个直角三角形棱镜柱3、4胶合而成。平行四边形棱镜柱1与直角三角形棱镜柱4的胶合面N，是光学引擎中三色通道R、G、B的主合色面，平行四边形棱镜柱1与直角三角形棱镜柱3的胶合面O，是光学引擎中两个色通道R、G的辅合色面，直角三角形棱镜柱4的另一工作面P为反射面，反射光学引擎中另外一个色通道B的光束。
图3为本发明的一个准L型合色组合棱镜系统实施例的结构示意图。
如图所示，平行四边形棱镜柱1和2以及直角三角形棱镜柱3共同构成L型合色组合棱镜，其中胶合面O为两个色通道的合色面，胶合面N为三个色通道的合色面；I-R、I-G、I-B分别是红、绿、蓝通道LCD入射端的偏光组合件(含偏振片和二分之一波片)，O-R、O-G、O-B分别代表红、绿、蓝通道LCD出射端的偏光组合件；M1、M2是分色系统的分色平板。
入射到分色合色系统的光束是复色偏振光，假定为S分量，经具有透绿反红反蓝功能的主分色镜M1后，分解为红绿蓝(R、G、B)三个通道蓝光先透过M2分束镜，再经反射面P及主合色面N两次反射，由合色系统出射；红光由M2分束镜及合色面O两次反射，再透过主合色面N从系统出射；绿光经反射镜M3转向后，依次透过合色面O和N，从系统出射。
偏光组合件用于调整该通道光束的偏振度和偏振态蓝通道的S偏振光先后经I-B偏振组合件中的半波片与LCD光阀两次偏转，保持原有的S偏振态，以有利方式，从P面和N面反射后出射；绿通道的S偏振光先后经I-G偏振组合件中的半波片、LCD光阀与O-G偏振组合件中的半波片三次偏转，以P偏振态透过O、N两个合色面，按有利方式出射；红通道的S偏振光经I-R偏振组合件中的半波片与LCD光阀两次偏转，保持原有的S偏振态，先以有利方式从O面反射，再透过总合色面N出射。
本实施例中，构成合色棱镜的平行四边形棱镜，其加工要求大大低于X型棱镜首先，本发明的棱线允许倒角，即使缺损也只影响外观，不涉及图象质量，而对于X型棱镜，棱线既不能倒角，又要求绝对平直以及没有微细缺损，不然将导致图象盲区和破坏；再者，X型棱镜对直角精度要求甚高，因为角度误差不仅导致四个直角棱线的分离，造成图象盲区和破坏，也使各通道合像错位，而本发明本无棱线拼接，自然不存在由此引起的问题。
权利要求
1.一种L型合色组合棱镜，其特征在于由两个平行四边形棱镜柱(1，2)和两个直角三角形棱镜柱(3，4)按标准“L”构形胶合而成，两个平行四边形棱镜柱之间的胶合面(N)是三个色通道的主合色面，直角三角形棱镜柱(3)与平行四边形棱镜柱(2)之间的一个胶合面(O)是两个色通道的辅合色面，平行四边形棱镜柱(1)的另一工作面(P)是一个色通道的反射面。
2.如权利要求1所说的L型合色组合棱镜，其特征在于由两个平行四边形棱镜柱(1，2)和一个直角三角形棱镜柱(3)构成准L型结构。
3.如权利要求1所说的L型合色组合棱镜，其特征在于由一个平行四边形棱镜柱(1)和两个直角三角形棱镜柱(3，4)构成扩展L型结构。
4.如权利要求1或2或3所说的L型合色组合棱镜，其特征在于L型棱镜的各单元棱线均在视场边界，色通道横截面中无拼接区域。
5.如权利要求1或2或3所说的L型合色组合棱镜，其特征还在于与配套的LCD芯片、偏振片和对应于不同色通道的半波片组成合色棱镜系统。
6.如权利要求1或2或3所说的L型合色组合棱镜，其特征在于所说的主合色面的合色方案，既包括一波反射和两波透射方式，也包括一波透射和两波反射方式，色通道顺序根据需要而改变。
7.如权利要求1或2或3所说的L型合色组合棱镜，其特征在于所说的三色通道(R、G、B)的偏振态组合，根据需要选择S、P、S或P、S、P或其他组合方式。
全文摘要
一种L型合色组合棱镜,由两个平行四边形棱镜柱和两个直角三角形棱镜柱按标准“L”构形胶合而成,还包括由两个平行四边形棱镜柱和一个直角三角形棱镜柱,或由一个平行四边形棱镜柱和两个直角三角形棱镜柱构成扩展L型或准L型组合棱镜等多种构形,组合棱镜的胶合面分别为三个色通道的主合色面,两个色通道的辅合色面及一个色通道的反射面。本发明具有结构简单,组合灵活,色通道横截面中无拼接区域,不会因为角度误差造成图象盲区和破坏的特点,更具有实际应用价值。
文档编号G02B27/18GK1383001SQ02111810
公开日2002年12月4日 申请日期2002年5月23日 优先权日2002年5月23日
发明者黄维实, 庄松林, 窦晓鸣 申请人:上海交通大学, 上海春晓光电科技有限公司