专利名称：三镜头反射式液晶板投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影机，尤其涉及一种三镜头反射式液晶板(LCOS)投影机。
背景技术：
投影机广泛用于教育、商业和家庭中。常见的投影机一般包括一个壳体和设置在壳体内的光引擎、电路板、点灯器、光源和相应的散热机构。根据光引擎中所用的镜头的多少，投影机又可分为单镜头投影机和三镜头投影机。在设计上一般都是先将一光源所产生的白光分离出红、绿、蓝三色光，分别通过三个液晶光阀对三色光进行调制，调制后的三色光根据单镜头或三镜头设计的不同采用不同的方法进行处理。在单镜头投影机中，是将三色光用合色元件加以合成并由单一镜头投影成像。在三镜头投影机中，是将三色光分别经由不同的三个镜头投射至同一荧幕上成像。其中单镜头投影机具有体积小、方便携带的特点，但其后焦距较长，镜头口径要求加大 而且所使用的镜头与分光镜等光学组件对品质、精度的要求很高，导致成本较高。而三镜头投影机可在较短距离内投射出较大画面，画面亮度和对比度都比单镜头投影机有很大的提高。
投影机根据其中的光学系统的结构不同，又可分为LCD(Liquid CrystalDisplay 液晶板)投影机、CRT(Cathode Ray Tube 阴极射线管)投影机、DLP(Digital Light Processor数码光输处理器)投影机和LCOS(反射式硅基液晶技术)投影机。
在反射式液晶板投影机(LCOS投影机)中，是将晶体管作为像素点液晶的开关控制单元做在一层硅基板上，硅基板(也称反射电极层)位于液晶层的下面，用于像素地址寻址的各种控制电极和电极间的绝缘层位于硅基板的下面，整个结构是一个3D立体排列方式。来自光源的光不能穿透反射电极层，而是被反射电极层反射，避免了下面的各种结构层对光线的阻挡。因此，采用反射式硅基液晶技术的液晶板的光圈比率可以作到93％(DLP技术中的光圈比率为88％，而透射式LCD的液晶板的光圈比率为40-60％)，因此，采用反射式硅基液晶技术的投影机对光源的利用率更高，可以实现更高的亮度输出。
现有技术采用反射式硅基液晶技术(LCOS)的投影系统，其工作原理分为两类，在第一类反射式硅基液晶投影系统中，由照明光学单元产生的平行光经偏振光发生装置处理，射出偏振方向一致的S偏振光；该S偏振光进入色光分离光学单元分离成红、绿、蓝三色光。红、绿、蓝三色光分别经相应的液晶调制装置进行相位差调节，到达合色棱镜。最后由合色棱镜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。由合色棱镜生成的合成光被沿投影镜头的方向射出，由投影镜头将彩色图像投射显示在屏幕上。
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，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，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。
在第二类反射式硅基液晶技术投影系统中，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。从照明光学单元发出的平行偏振光到达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装置(R-LCOS、G-LCOS、B-LCOS)，经调制后按原光路反射回PBS，再透射过PBS进入投影镜头成像至显示屏幕上。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
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供一种三镜头反射式液晶板投影机。
本发明的目的是这样实现的一种三镜头反射式液晶板投影机，包括壳体和设置在壳体内的光引擎、电路板、点灯器、光源、电源和相应的散热机构，所述的光引擎包括照明光学单元、色光分离光学单元、电光调制单元和投影光学单元，其特点是，所述的电光调制单元包括三组电光调制装置，所述的投影光学单元包括三个投影镜头，三组电光调制装置分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个投影镜头分别设置在三组电光调制装置的出射光路上；所述的三组电光调制装置各包括一个偏振棱镜和一个反射式硅基液晶板，三个偏振棱镜分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个反射式硅基液晶板分别设置在三个偏振棱镜的后面，并分别垂直于红、绿、蓝三色光的入射方向，即三个投影镜头与三个反射式硅基液晶板分别设置在三个偏振棱镜的前后两边。
所述的三个偏振棱镜的前端面上各设有一块偏振片。
所述的三个偏振棱镜的后端面上各设有一块偏振片。
所述的三个投影镜头分别针对红光、蓝光和绿光镀增透膜。
所述的增透膜的透过率指标大于99.7％，最好大于99.85％。
本发明三镜头反射式液晶板投影机由于采用了三组电光调制装置和三个投影镜头，大大提高了光的显示分辨率和利用率，并消除了色差，提高了显示颜色的逼真度和对比度。
图1是本发明三镜头反射式液晶板投影机中的光引擎的结构原理示意图。
具体实施例方式
本发明的三镜头反射式液晶板投影机，包括壳体和设置在壳体内的光引擎、电路板、点灯器、光源、电源和相应的散热机构。其中的光引擎如图1所示，它包括照明光学单元1、色光分离光学单元2、电光调制单元3和投影光学单元4。其中的电光调制单元3包括三组电光调制装置31、32、33，投影光学单元4包括三个投影镜头41、42、43，三组电光调制装置31、32、33分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个投影镜头41、42、43分别设置在三组电光调制装置的出射光路上。其中，三组电光调制装置(31、32、33)各包括一个偏振棱镜(311、321、331)和一个反射式硅基液晶板(312、322、332)，三个偏振棱镜311、321、331分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个反射式硅基液晶板312、322、332分别设置在三个偏振棱镜的后面，并分别垂直于红、绿、蓝三色光的入射方向，即三个投影镜头41、42、43与三个反射式硅基液晶板312、322、332分别设置在三个偏振棱镜311、321、331的前后两边。
本发明的三镜头反射式液晶板投影机中的三个投影镜头分别针对红光、蓝光和绿光镀增透膜，该增透膜的透过率指标大于99.7％，最好大于99.85％。
本发明的三镜头反射式液晶板投影机还可以在三个偏振棱镜的前端面上各设置一块偏振片，或在三个分色棱镜的后端面上各设置一块偏振片。
权利要求
1.一种三镜头反射式液晶板投影机，包括壳体和设置在壳体内的光引擎、电路板、点灯器、光源、电源和相应的散热机构，所述的光引擎包括照明光学单元、色光分离光学单元、电光调制单元和投影光学单元，其特征在于所述的电光调制单元包括三组电光调制装置，所述的投影光学单元包括三个投影镜头，三组电光调制装置分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个投影镜头分别设置在三组电光调制装置的出射光路上；所述的三组电光调制装置各包括一个偏振棱镜和一个反射式硅基液晶板，三个偏振棱镜分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个反射式硅基液晶板分别设置在三个偏振棱镜的后边，并分别垂直于红、绿、蓝三色光的入射方向，即三个投影镜头与三个反射式硅基液晶板分别设置在三个偏振棱镜的前后两边。
2.根据权利要求1所述的三镜头反射式液晶板投影机，其特征在于所述的三个偏振棱镜的前端面上各设有一块偏振片。
3.根据权利要求1所述的三镜头反射式液晶板投影机，其特征在于所述的三个偏振棱镜的后端面上各设有一块偏振片。
4.根据权利要求1所述的三镜头全数字反射式投影机，其特征在于所述的三个投影镜头分别针对红光、蓝光和绿光镀增透膜。
5.根据权利要求3所述的三镜头全数字反射式投影机，其特征在于所述的增透膜的透过率指标大于99.7％，最好大于99.85％。
全文摘要
本发明提供了一种三镜头反射式液晶板投影机，其特点是，其中的电光调制单元包括三组电光调制装置，投影光学单元包括三个投影镜头。三组电光调制装置各包括一个偏振棱镜和一个反射式硅基液晶板，三个偏振棱镜分别设置在色光分离光学单元分离出的红、绿、蓝三色光路上，三个投影镜头与三个反射式硅基液晶板分别设置在三个偏振棱镜的前后两边。本发明三镜头反射式液晶板投影机由于采用了三组电光调制装置和三个投影镜头，大大提高了亮度和对比度。
文档编号G02B5/04GK101025548SQ200610023928
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月17日 优先权日2006年2月17日
发明者邓运明 申请人:上海信诚至典网络技术有限公司, 九江3T数字投影技术发展有限公司