专利名称：三片式lcos(硅基液晶)投影光路的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影技术领域，特别涉及一种三片式LCOS投影光路的原理及实现方法。
背景技术：
随着投影技术的不断发展，投影设备已不局限于影院或商业用途，进入包括教育，娱乐，家庭等领域。投影技术的不断进步，为人们带来更高画质，解像度的投影设备来满足人们的日常实际使用要求。从最早期的CRT投影，投影技术经历了 IXD，DLP等成像技术，目前LCOS (硅基液晶)作为新兴的投影成像技术，正在越来越多的进入人们的视野，凭借其高分辨率，低目标成本，无专利限制的优点，LCOS技术将会成为未来投影成像的主要技术。·LCOS成像方式分为单片方式和三片方式单片方式是指使用一片LCOS芯片，RGB信号通过时分方式加载；三片方式是指使用三片LCOS芯片，分别加载RGB信号。单片方式由于时分和滤光的影响，显示亮度和画面质量远不如三片方式。在LCOS芯片低成本的优势下三片方式将成为LCOS投影的主流。目前的三片LCOS光路为光源使用分光光路分成RGB三路光源分别输入，经过RGB三个偏振分光装置加载于LCOS芯片,加载图像后,再用一个合光棱镜进行合光输出。这种方式的缺点是分合光部分分离，光源到各成像器件光程不等，使所用光学元件较多，需要各光学元件有较高的加工精度，以保证最终合光的效果，而且元件较多使得工艺调整困难。本发明提供了一种分合光光路合并的光路结构，使用极少的光学器件，实现三片式LCOS投影的分合光光路，降低了制造成本和工艺难度。
发明内容
本发明提供一种以偏振分光器和X合光合色器为核心的光路结构，实现光源分光光路和图像合光光路的合并，大幅减少了光学元件的使用数量，降低了工艺调节难度。为解决上述三片式LCOS的设计问题，本发明提供了两种光路结构方案，其主要包括
光输入可以是多种投影使用的输入光源，经过整形和准直；
偏振分光器可以是偏振分光棱镜或偏振分光片；
X合光合色器可以是X合光合色棱镜或正交放置的蓝绿透射/红反射和红绿透射/蓝反射的分光片；
LCOS显示芯片数量三片，放置于X合光合色器的三个分色输出面；
投射系统投影仪镜头。本发明使用了先分偏振后分色的原理，改变了现有三片式LCOS光学系统的先分色后分偏振的方式，使分偏振分色光路更加简洁，易于调整。光输入提供了投影仪照明光束；偏振分光器提供LCOS成像所需的线偏振光P光或S光，并使加载图像信号的画面进行检偏，呈现出所需图像；
X合光合色器起到对偏振分光器输入的线偏振光进行分光分色，并对反射回的加载图像信号的画面进行合光合色的作用；
LCOS显示芯片是反射型的RGB图像加载元件，分别对入射光偏振态进行调制，以加载图像信号，并将入射光反射回原光路；
投射系统为投影仪镜头，主要作用是将画面输出到投影仪外部。本发明由于使用于成像的光线偏振态选择不同，有两种光路形式，而且由于偏振分光器和X合光合色器器件选用问题，有更多的实际变化。两种光路形式
光路I :x合光合色器位于P光路经；·
光路2 X合光合色器位于S光路经。偏振分光器和X合光合色器类型
类型I :偏振发光器和X合光合色器都为棱镜结构；
类型2 :偏振分光器为棱镜结构，X合光合色器为正交放置的蓝绿透射/红反射和红绿透射/蓝反射的分光片；
类型3 :偏振分光器为偏振分光片，X合光合色器为棱镜；
类型3 :偏振分光器为偏振分光片，X合光合色器为棱镜或正交放置的蓝绿透射/红反射和红绿透射/蓝反射的分光片。本发明的有益效果是改变分光流程，原流程为分色-分偏振-成像-合色；本发明流程为分偏振-分色-合色-成像。使原本各自独立的RGB三路光线合并为一路，光学元件从原本需要8-10个的数量减少到只需2个，而且光源距离成像元件等光程，大幅降低光源设计难度。
附图I为本发明光路I结构示意图。附图2为本发明光路2结构示意图。附图标注
1-光输入源
2-偏振分光器
3-X合光合色器
4-X合光合色器工作面I
5-X合光合色器工作面2
6-第一 LCOS显示芯片
7-第二 LCOS显示芯片
8-第三LCOS显示芯片
9-投射系统 —P极化线偏振光 ----S极化线偏振光
具体实施例方式本发明的光路工作原理如下
步骤I:光输入端输入照明光；
步骤2 :经偏振分光器分解为P极化线偏振光(简称光源P光)和S极化线偏振光(简称光源S光)，两种线偏振光极化方向相互垂直；
步骤3 :光源P光(或光源S光)进入X合光合色器；
步骤4-1 :光源P光(或光源S光)经X合光合色器工作面I反射蓝光(红光)进入第一LCOS显示芯片；
步骤4-2 :光源P光(或光源S光)经X合光合色器工作面2反射红光(蓝光)进入第二 LCOS显示芯片；
步骤4-3 :光源P光(或光源S光)经X合光合色器工作面I和2透射绿光进入第三LCOS显不芯片；
步骤5-1 :经第一 LCOS显示芯片加载蓝光(红光)图像信号后反射成S极化线偏振光(P极化线偏振光)简称为为第一图像S光(或第一图像P光)；
步骤5-2 :经第二 LCOS显示芯片加载红光(蓝光)图像信号后反射成S极化线偏振光(P极化线偏振光)简称为为第二图像S光(或第二图像P光)；
步骤5-3 :经第三LCOS显示芯片加载绿光图像信号后反射成S极化线偏振光(P极化线偏振光)简称为为第三图像S光(或第三图像P光)；
步骤6-1 :第一图像S光(或第一图像P光)经X合光合色器工作面I反射进入偏振分光器;
步骤6-2 :第二图像S光(或第二图像P光)经X合光合色器工作面2反射进入偏振分光器;
步骤6-3 :第三图像S光(或第三图像P光)经X合光合色器工作面I和2透射进入偏振分光器；
步骤7 :第一图像S光(或第一图像P光)，第二图像S光(或第二图像P光)，第三图像S光(或第三图像P光)合并输出到投射系统；
步骤8 :投射系统将合并后的全色图像透射出，完成投影过程。其中
X合光合色器工作面I可选择红绿透射/蓝反射的镀膜，对应X合光合色器工作面2需选择蓝绿透射/红反射的镀膜，这时X合光合色器工作面I反射蓝光，X合光合色器工作面2反射红光；
X合光合色器工作面I也可选择蓝绿透射/红反射的镀膜，对应X合光合色器工作面2需选择红绿透射/蓝反射的镀膜，这时X合光合色器工作面I反射红光，X合光合色器工作面2反射蓝光；
对应X合光合色器工作面I反射蓝光时，第一 LCOS显不芯片加载蓝光图像信号，X合光合色器工作面2反射红光,第二 LCOS显不芯片加载红光图像信号；
对应X合光合色器工作面I反射红光时，第一 LCOS显不芯片加载红光图像信号，X合光合色器工作面2反射蓝光,第二 LCOS显不芯片加载蓝光图像信号。
本发明结构简单，RGB光路光源光程相同，降低了光源设计难度，大幅减少了光学元件使用数量，降低了工艺调整难度，是一种很简洁的三片式LCOS投影实现方式。本发明附图中的结构只是本光路结构的基本说明，其中偏振分光器和X合光合色器都可以使用偏振分光片和正交放置的蓝绿透射/红反射和红绿透射/蓝反射的分光片代替，所以尽更换本发明中的棱镜或将棱镜拆 分或组合的做法依旧属于本发明的等效变换。
权利要求
1.三片式LCOS(硅基液晶)投影光路，其特征在于，包括 一个偏振分光器，其特点是将一束入射光分解成偏振正交的两路线偏振光，并作为图像信号的检偏器； 一个X合光合色器，其特点是将入射的全色光分解成红绿蓝(RGB)三色光，按照互相垂直的指定方向出射，并可逆向将按指定方向入射的红绿蓝(RGB)三色光混合为全色光； LCOS显示芯片，数量为3个，作为RGB三个图像信号的电光加载器，放置于相对应的光路末夂而。
2.如权利要求I所述的投影光路，偏振分光器可使用偏振分光棱镜或偏振分光片。
3.如权利要求I和2所述的投影光路，X合光合色器可使用X合光合色棱镜或正交放置的蓝绿透射/红反射和红绿透射/蓝反射的分光片。
4.如权利要求3所述的投影光路，X合光合色器工作面I可选择红绿透射/蓝反射的镀膜，对应X合光合色器工作面2需选择蓝绿透射/红反射的镀膜，这时X合光合色器工作面I反射蓝光，X合光合色器工作面2反射红光； X合光合色器工作面I也可选择蓝绿透射/红反射的镀膜，对应X合光合色器工作面2需选择红绿透射/蓝反射的镀膜，这时X合光合色器工作面I反射红光，X合光合色器工作面2反射蓝光。
5.如权利要求I所述的投影光路，偏振分光器和X合光合色器棱镜结构可组合为一体胶合结构或分解为分离棱镜结构。
6.如权利要求I所述的投影光路，X合光合色器可位于P光路或S光路。
7.如权利要求1-6所述的投影光路，增加光源和投影镜头是搭建完整投影系统的必要条件。
全文摘要
三片式LCOS(硅基液晶)投影光路使用一个偏振分光器和一个X合光合色器实现了三片式LCOS投影成像的合分光过程，光源光线先经过偏振分光器分偏振，再经过X合光合色器分色。RGB分别成像后先经过X合光合色器合色，再由偏振分光器检偏。该光路大大简化了三片LCOS原设计光路，大幅减少光学元件使用数量，而且解决了原三片LCOS设计中光源光程差不同的问题。
文档编号G02B27/10GK102902147SQ201210423568
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者白炜 申请人:白炜