[發明專利]全內反合色棱鏡及其制作方法

無效

• 申請號: 200710308517.7
• 申請日: 2007-12-29
• 公開（公告）號: CN101470267A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 王延偉;鄭光;張明勇;成華;王斌;畢勇;賈中達
• 申請（專利權）人: 北京中視中科光電技術有限公司;中國科學院光電研究院
• 主分類號: G02B27/14
• 分類號: G02B27/14
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 勇

技術領域

本發明涉及一種合色棱鏡及其制作方法，特別涉及一種能夠將三基色光耦合進入對應的DMD，并將由DMD輸出的圖像合成為彩色圖像的全內反合色棱鏡及其制作方法。

背景技術

目前市場所采用的單片DLP(digital?light?processing)投影系統如圖1所示，燈泡101發出的白光經過色輪102后時序輸出紅綠藍三色，光束經過光棒103的勻場和中繼透鏡組104的轉像后，光束經過內部全反射棱鏡105(Total?Interface?Reflection，簡稱TIR棱鏡)后照射到數字微鏡器件106(Digital?Micro-mirror?Device，簡稱DMD)上，由DMD106處理過后的光束經過投影透鏡組107后，最后照射到屏幕108上成像。由于單片DLP對色輪102的使用，白光通過色輪102時，有三分之二的光能被浪費掉，所以造成光能利用率較低。

目前市場所采用的三片DLP投影系統如圖2所示，燈泡201發出的光首先經過光棒202進行勻場，再通過聚焦透鏡組203會聚，然后經過平面反射鏡204反射，進入TIR棱鏡205，TIR棱鏡205的作用是實現入射光與出射光分離，互不干擾，使入射光全反射，出射光透過。之后，光束經過分色再合色棱鏡206(color?splitting/recombining?prism)使白光先分為紅綠藍三色，并分別入射到紅綠藍DMD207、217、227上，之后三束光再進行合色，通過TIR棱鏡205出射，最后經過投射透鏡組208后再成像。從圖2可見，三片DLP投影系統采用了白光先分為紅綠藍三色再合色的方法，增加了分色再合色棱鏡206的使用。而分色再合色棱鏡206的制作工藝非常困難，價格成本也十分高昂，且體積大，重量較重，占據了整個DLP投影系統的絕大部分重量。而且，光路在分色再合色棱鏡206中先分色再合色，光路復雜且長，故而影響投影效果。

此外，由于光源的白光在光譜分布上并不滿足色平衡的要求，為了滿足色平衡，通常采用抑制部分譜段光的辦法來調制色平衡，從而造成了光能利用率的降低。而且由于燈泡中紅光的不足，還會采用選擇寬譜來解決紅光亮度的問題，而這樣又會造成色飽和度和對比度的降低。

發明內容

因此，本發明的任務是針對現有技術存在的不足，提出一種全內反合色棱鏡；

本發明的另一任務是提供一種全內反合色棱鏡的制作方法。

一方面，本發明的全內反合色棱鏡，包括第一、第二、第三、第四、第五界面、第一、第二、第三表面、第一、第二、第三入射面，以及出射面；

所述第四界面對紅光和綠光透過，對藍光反射；所述第五界面對藍光和綠光透過，對紅光反射；

分別由所述第一、第二和第三入射面入射的紅、綠、藍光，分別經過第一、第二和第三界面反射后，由第一、第二和第三表面透射出去；

由所述第一表面輸入的圖像經過第五界面反射后由所述出射面輸出；

由所述第三表面輸入的圖像經過第四界面反射后由所述出射面輸出；

由所述第二表面輸入的圖像直接透射經過第四界面和第五界面后由所述出射面輸出。

所述第四和第五界面相互垂直。

所述第一和第三表面彼此平行。

所述第二表面和所述出射面彼此平行。

所述第二表面和第一表面垂直。

所述第一表面與所述第四界面的夾角為45°。

所述第一、第二和第三界面中央填充有透明介質。

進一步地，所述透明介質的折射率小于棱鏡材料的折射率。

進一步地，所述透明介質為空氣、光學膠。

進一步地，所述透明介質厚3微米到10微米。

另一方面，本發明提供了一種制作全內反合色棱鏡的方法，選擇第一、第二和第三直角棱鏡，并將所述三個直角棱鏡和一個直角三棱鏡的各個直角面使用光學膠彼此不留空隙地完全膠合在一起，形成相互垂直的第四界面和第五界面，所述直角三棱鏡的斜面作為出射面，其中，所述第四界面和第五界面兩側的棱鏡表面分別鍍有相應的減反膜和高反膜，使得第四界面對紅光和綠光通過，對藍光反射，且第五界面對藍光和綠光通過，對紅光反射；直角三棱鏡的出射面鍍有對可見光的寬帶減反膜。

選擇第一棱鏡，該第一棱鏡包括第一表面、第一入射面和第一膠合表面，將所述第一膠合表面與所述第一直角棱鏡的一個表面膠合，形成第一界面，使得由第一入射面入射到第一棱鏡中的紅光在第一界面發生全反射后經第一表面透射，且由所述第一表面輸入的紅光直接透射通過第一界面，并在第五界面處被反射，由所述出射面輸出；第一膠合面兩側的棱鏡表面、第一入射面、第一表面均鍍有紅光的減反膜。