[發(fā)明專利]三片式LCOS激光投影顯示用光學(xué)引擎

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110032766.4
• 申請日: 2011-01-30
• 公開（公告）號: CN102096293A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李慧娟
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/14;G02B27/28;G02B27/09;G02B27/48
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明涉及一種三片式LCOS激光投影顯示用光學(xué)引擎，屬于激光顯示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

投影顯示技術(shù)經(jīng)過幾十年的的發(fā)展，逐步走向成熟，并得到廣泛的應(yīng)用。目前投影顯示技術(shù)主要分為CRT、LCD、DLP、LCOS四類。CRT投影顯示技術(shù)發(fā)展時間最長，技術(shù)最成熟，但由于其亮度低、顯示尺寸有限、體積大、笨重、調(diào)整復(fù)雜且長時間顯示靜止畫面會使陰極射線管產(chǎn)生灼傷等缺點，目前已很少使用；LCD投影顯示技術(shù)近十年來發(fā)展十分迅速，它具有體積小、重量輕、操作簡單、成本低等優(yōu)點，但它存在光利用率低、像素感強等缺點；DLP投影顯示技術(shù)，是目前唯一的全數(shù)字投影技術(shù)，其成像器件是DMD，它具有光能利用率比較高、響應(yīng)速度快、亮度和色均勻性好、體積小、重量輕等優(yōu)點；而LCOS投影顯示技術(shù)則結(jié)合了LCD和DLP兩種投影顯示技術(shù)的優(yōu)勢，具有如下優(yōu)點：（1）分辨率高、圖像細膩；（2）開口率高、光能利用率高、亮度高；（3）對比度比LCD高，可達2000:1；（4）和DLP面板一樣能直接反射光而使面板不易被灼傷；（5）無殘影現(xiàn)象。

????無論何種投影顯示技術(shù)，光源都是保證其顏色逼真，圖像色彩豐富的關(guān)鍵。在國際照明委員會（CIE）1931年發(fā)布的色度圖上，激光顯示色域三角形面積是傳統(tǒng)CRT色域三角形面積的2倍以上，這就意味著激光投影顯示的色域范圍更寬廣，所顯示出來的顏色更逼真。另外，激光顯示與傳統(tǒng)顯示相比，還存在如下優(yōu)勢：①由于激光的光譜為線譜，所以激光的色純度、飽和度都很高；②與普通顯示相比，在相同尺寸，相同顯示效果條件下，激光顯示損耗的光能較低；③激光顯示在室溫下壽命可達10萬小時以上，其壽命長，可靠性高；④激光顯示易于實現(xiàn)大尺寸屏幕。

綜上所述，基于LCOS的激光投影顯示技術(shù)，是未來投影顯示技術(shù)的發(fā)展方向和必然趨勢。理論上，在傳統(tǒng)的投影顯示混色機制中，無論是基于三片式LCOS的空間混色技術(shù)，還是基于單片式LCOS利用高速旋轉(zhuǎn)的馬達帶動色輪實現(xiàn)時間混色技術(shù)，都有67%的光能被浪費掉了，所以基于LCOS投影顯示技術(shù)，尋找一種新的混色機制，盡可能降低光能浪費，是投影顯示技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)前的第一要務(wù)。

專利號為ZL200720310464.8的中國專利“LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)”公開了一種LCOS光學(xué)引擎系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括UHP光源、光棒、中繼透鏡組、分色鏡、反射鏡、預(yù)起偏器、偏振分光鏡（PBS）、LCOS芯片、X型合光棱鏡和投影鏡頭；合光系統(tǒng)采用光核，光核內(nèi)設(shè)的PBS棱鏡和合色棱鏡粘接為一體，在光核的R、G、B三個PBS棱鏡的外側(cè)分別設(shè)有LCOS芯片，該系統(tǒng)雖然實現(xiàn)了圖像的彩色顯示，但其UHP光源的工作壽命短，濾色降低光能的利用率，顯示系統(tǒng)色域窄，系統(tǒng)散熱復(fù)雜，可靠性和穩(wěn)定性差。專利號為200710042362.7的中國專利“三色LED照明的三片式LCOS投影機光學(xué)引擎”，用紅、綠和藍三色LED光源代替上專利中的UHP光源；用紅、綠和藍三色光的三個結(jié)構(gòu)相同的照明系統(tǒng)代替上專利中的分色照明系統(tǒng)。該系統(tǒng)也實現(xiàn)了圖像的彩色顯示，但由于LED光源是多點組成的面光源，這就要求其三個結(jié)構(gòu)相同的照明系統(tǒng)整理光束時所用器件多，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種激光照明、光路結(jié)構(gòu)簡單的三片式LCOS投影顯示用光學(xué)引擎。?

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的三片式LCOS激光投影顯示用光學(xué)引擎，包括光源、投影物鏡、由三個偏振分光棱鏡和一個X型合光棱鏡以及分別設(shè)于三個偏振分光棱鏡外側(cè)的LCOS組成的光核,所述光源發(fā)出的光束通過光核射入投影物鏡，所述光源為紅、綠、藍激光器，該三色激光器與光核之間設(shè)有三個光學(xué)結(jié)構(gòu)相同的用于將相對應(yīng)激光器發(fā)射的激光束調(diào)整為均勻矩形平行光束的勻光整形系統(tǒng),所述三激光器的發(fā)光中心位于相應(yīng)的勻光整形系統(tǒng)的主光軸上，且三勻光整形系統(tǒng)的主光軸相互平行；三激光器發(fā)出的三光束分別通過勻光整形系統(tǒng)調(diào)整為尺寸合適的均勻矩形平行光束后，其中兩束光直接射入對應(yīng)的偏振分光棱鏡，另一束光通過反射鏡的反射后進入對應(yīng)的偏振分光棱鏡，分別從三偏振分光棱鏡出射的三色偏振光經(jīng)X型合光棱鏡合成為白光，進入投影物鏡，實現(xiàn)激光全色顯示。

進一步的，所述勻光整形系統(tǒng)包括用于將激光器發(fā)出的光束變成圓形平行光的擴束準(zhǔn)直子系統(tǒng)、用于將圓形平行光變?yōu)榫鶆虻木匦纹叫泄獾墓馐蜗咦酉到y(tǒng)和用于消散斑的共軛消相位器。

進一步的，所述擴束準(zhǔn)直子系統(tǒng)是由一個雙凹透鏡和一個雙凸透鏡組成，且雙凸透鏡的焦點與雙凹透鏡的虛焦點重合。