[發(fā)明專利]偏振分光器及使用該偏振分光器的LCOS液晶立體投影系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710077252.4
• 申請日: 2007-09-24
• 公開（公告）號: CN101162296A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仁貴;左國梁;何兵;何建平;和建航;張權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 昂納明達(dá)數(shù)字顯示技術(shù)（深圳）有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28;G02B27/10;H04N13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于偏振分光器件及投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別關(guān)于一種偏振分光器及使用該偏振分光器的立體顯示LCOS液晶投影系統(tǒng)。

背景技術(shù)

人們對于圖象顯示品質(zhì)的追求，已經(jīng)從過去的二維平面圖象轉(zhuǎn)換為三維立體顯示圖象了，人們追求的目的在于觀看高對比度、高清晰度且真實(shí)的影像。人類之所以能看到立體的影像，是因?yàn)槲覀兊碾p眼可以各自獨(dú)立看東西，雙眼所觀察影像的視角不同而在雙眼內(nèi)產(chǎn)生影像差異，刺激大腦視覺神經(jīng)后便產(chǎn)生立體效果觀看的感覺?；诖?，人類廣泛開展立體顯示技術(shù)的研究工作，目前存在四種主流立體顯示技術(shù)，其原理及實(shí)現(xiàn)方法包括分色技術(shù)、分光技術(shù)、分時(shí)技術(shù)和光柵技術(shù)。

其中需要特別提及的是，投影顯示技術(shù)在21世紀(jì)得到了巨大的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于電腦顯示、投影電視、投影機(jī)等，隨著三維游戲動畫、立體影視顯示的需要，立體投影顯示技術(shù)逐漸成為投影顯示的重要研究方向。

用于立體顯示的投影系統(tǒng)已經(jīng)被研究人員開發(fā)出來，其基本采用分光技術(shù)：讓光束通過偏振轉(zhuǎn)換后變?yōu)榫€性偏振光，通過偏振光束分光裝置將其分離為不同偏振狀態(tài)的偏振光，然后經(jīng)過液晶面板調(diào)制，不同偏振狀態(tài)的偏振光帶上不同的圖象信息射向投影鏡頭，觀眾帶上偏振眼鏡即可看到立體圖象。

現(xiàn)有的立體顯示液晶投影系統(tǒng)一般由光源組件、反射式液晶光學(xué)引擎和投影透鏡等組成，光源組件包括照明光源、準(zhǔn)直整形透鏡組和濾光器(濾掉不需要的紫外光和紅外光)等，用來輸出均勻平行的照明光。在常見的反射式液晶光學(xué)引擎中，光源輸出光被分成紅綠藍(lán)三色，分別提供給三個(gè)LCOS液晶面板進(jìn)行調(diào)制，最后經(jīng)調(diào)制的三束光被合成后經(jīng)投影鏡頭射出形成圖象。這種結(jié)構(gòu)的液晶顯示系統(tǒng)需使用三個(gè)液晶面板，以及其他多個(gè)光學(xué)器件，成本昂貴。

法國湯姆森特許公司在中國申請的專利CN03803103.5公開了一種立體光引擎體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該投影系統(tǒng)僅使用了二塊液晶微顯示裝置(LCOS)，但同時(shí)使用了四個(gè)偏振分光器，這樣顯得結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，裝配調(diào)整困難，而且該發(fā)明還使用若干濾光片，這些濾光片會浪費(fèi)掉一部分光，影響光強(qiáng)，該發(fā)明成本也并未得到降低。在中國專利CN03137759.9(名稱為一種LCOS液晶立體投影光機(jī))也公布了類似的投影顯示結(jié)構(gòu)，該專利也使用了兩片LCOS液晶面板，四個(gè)偏振分光器的分光面構(gòu)成“米”字形放置，該結(jié)構(gòu)中還使用了多個(gè)白光波片對光進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換，該發(fā)明同樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且寬波段的波片導(dǎo)致了光效率低。

法國湯姆森特許公司的另一中國專利CN200380104730.6揭露了高對比度的立體投影系統(tǒng)，具有第一通道(含兩塊LCOS液晶面板和一個(gè)偏振分光器)、第二通道(含兩塊LCOS液晶面板，一個(gè)偏振分光器)，第一通道與第二通道之間設(shè)有中繼透鏡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光傳輸，第二通道用來對第一通道發(fā)出的S偏振光和P偏振光進(jìn)行二級調(diào)制，再次形成S偏振光和P偏振光投射給投影透鏡系統(tǒng)顯示立體圖象，此專利確實(shí)能提供高對比度的圖象質(zhì)量，但結(jié)構(gòu)似乎更顯復(fù)雜，成本更高。

針對上述結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的立體投影系統(tǒng)，美國專利US7059728和中國專利CN03141689.6均提出了僅使用一個(gè)偏振分光器和二個(gè)LCOS(硅基液晶)面板的三維投影顯示裝置，該偏振分光器中含一個(gè)偏振分光面，如圖2所示，該結(jié)構(gòu)在US0759728的FIG.6中和CN03141689.6的摘要附圖中均得到了呈現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)雖然簡單緊湊，但實(shí)際上是沒有立體顯示使用價(jià)值的，這種結(jié)構(gòu)中的偏振分光器及其他光學(xué)器件可以把P偏振光的純度做得較高，但不可能把S偏振光的純度做到實(shí)際可用的程度，因?yàn)槟壳暗腻兡ぜ夹g(shù)還不能滿足這種要求。該投影系統(tǒng)產(chǎn)生的P偏振光和S偏振光對比度和隔離度很低，圖象顯示質(zhì)量不好，觀眾難以真正感受到立體顯示效果。

從以上所述得知，現(xiàn)階段所出現(xiàn)的立體顯示投影系統(tǒng)要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本昂貴，要么結(jié)構(gòu)稍簡單但卻不能真正實(shí)現(xiàn)好的立體顯示效果，而為了滿足立體顯示的需要，投影系統(tǒng)中不得不配入較多的光學(xué)器件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的偏振分光器，該偏振分光器具有集成功能，對光利用率佳，從該偏振分光器出射的S偏振光和P偏振光有較高的隔離度和對比度，適用于投影系統(tǒng)，特別適合用于立體顯示技術(shù)。

本發(fā)明還提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的LCOS液晶立體投影系統(tǒng)，使用了上述的偏振分光器，該投影系統(tǒng)三維顯示效果良好，對光源利用率較高，且使用了較少的光學(xué)器件，易于裝配。

本發(fā)明所述的偏振分光器采用以下技術(shù)方案：

一種偏振分光器，主要由透光的棱鏡和棱鏡上的偏振分光面構(gòu)成，該偏振分光器至少含有三個(gè)偏振分光面：