[發明專利]一種數字光處理投影顯示器件分色合色光學系統

無效

• 申請號: 200610017207.5
• 申請日: 2006-09-22
• 公開（公告）號: CN101149483A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 安凱;凌志華;馮亞云
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 趙炳仁

技術領域：

本發明屬于數字光處理(Digital?Light?Processing以下簡稱DLP)投影顯示技術領域，特別是涉及一種分色合色光學系統結構。

背景技術：

DLP投影顯示技術近年來得到了飛快的發展，在各種前投影顯示系統和背投影顯示系統中都得到了廣泛的應用，所占有的市場份額不斷擴大。相比于液晶顯示(LCD)和硅基液晶(LCoS)投影顯示系統，DLP投影機的優點是畫面細膩，對比度高，系統結構簡單，光學性能穩定。DLP投影顯示系統使用數字微鏡器件(Digital?Micromirror?Device，以下簡稱DMD)作為顯示部件。DMD是在CMOS?SRAM存儲器上以通常的芯片加工為基礎，使用精細加工技術成型。在半導體芯片上以17μm的間隔形成幾十萬個16*16μm²的鋁膜鏡。在對角軸方向形成的薄扭轉鉸鏈上懸吊著微鏡，由于框架與存儲單元之間的靜電力的作用在落地位置之間旋轉。微鏡的旋轉角受到像素幾何學三維構造的精確控制，而且以對角軸為中心旋轉，傾斜成±10°，從而取得電機械的穩定狀態并可在這兩種狀態間高速開關。

三片式DLP投影顯示系統的分色合色系統結構如圖1所示，由改變光路作用的全反射棱鏡(由a和b棱鏡膠合而成)，分色與合色作用的Philips棱鏡系統(由c、d和e棱鏡膠合而成)和三個調制單色光束的DMD組成。

發明內容：

針對現有技術中分色合色系統重量大，光線經過的膠合面多，后焦距長的缺點，本發明的目的是提供一種提高系統對比度，降低系統重量和復雜度的分色合色系統。

為實現所述目的，本發明中包括：一塊分色合色棱鏡、兩塊二向色性濾色片、兩塊鋁反射鏡、三塊DMD芯片，分色合色棱鏡、紅色濾色片、藍色濾色片及兩塊鋁反射鏡分別組合，實現A、B兩種分色合色結構。

其微鏡面轉動角度為±10°。本發明主要基于DMD的工作原理，圖2是DMD的光調制示意圖：其中Y為芯片平面的位置，微鏡面的轉動軸垂直紙面；A和A′分別為微鏡面轉動±10°的位置；L和L′分別是A和A′的法線，交點為o。當給一端電極加電，使微鏡面處于A位置，光線a與L成10°入射時，其反射光線b垂直芯片平面Y出射到屏幕上，此為亮態；當給另一端電極加電，使微鏡面處于A′位置時，反射光線為b′，與芯片平面法線成40°，投射不到屏幕上，此為暗態。本設計是讓入射光線a平行A的法線L入射(如圖3)，則當微鏡面處于A′位置時，因光線a與L′夾角20°，反射光線b與入射光線a夾角40°，讓光線b投射到屏幕上，即為亮態；當微鏡面處于A位置時，光線a被沿原方向反射回去，不能投射到屏幕上，此為暗態。

本發明讓照明光束先通過一個分色合色棱鏡，將被分解成紅綠藍三種基色光分別照射到各自對應的DMD上，此為分光功能；調制后的綠光直接投射向屏幕，調制后的紅光經一個紅色濾色片與綠光合成到一起，調制后的藍光經一個藍色濾色片與紅綠光合成到一起，此為合光功能；最后將合成在一起的三色光投射到屏幕上。

由于本發明讓照明光束與芯片平面夾角80°入射，暗態光束沿原路返回，亮態光線與入射光線的夾角是DMD器件中微鏡轉動角度的四倍。

本發明的優點

1增加了成像光路和照明光路的分離程度，減少了投影光路中的雜散光，因而可以提高系統的對比度。

2只使用一個分色合色棱鏡、兩個濾色片和兩個鋁反射鏡，具有結構簡單、重量輕的優點。

附圖說明：

圖1是背景技術分色合色系統結構圖。

圖2是背景技術中DMD光調制示意圖。

圖3是本發明中DMD光調制示意圖。

圖4是本發明分色合色系統1的結構圖。也為摘要附圖。

圖5是本發明分色合色系統2的結構圖。

具體實施方式：

本發明包括具有分色合色功能的X棱鏡P1，工作角為45°的紅色濾色片P2和藍色濾色片P3，鋁反射鏡M1、M2，調制紅光的DMD器件R、調制綠光的DMD器件G、調制藍光的DMD器件B。

實施例1

各光學元件及系統光路如圖4所示，為方便對光路進行說明，建立XY平面坐標系。照明光路與投影光路夾角40°，投影光路平行X軸，分色棱鏡是工作角為45°的X棱鏡，三個DMD器件R、G、B的旋轉對角軸垂直光入射面放置。