CN104076588A - 一种用于反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组，其包括白光直角棱镜、合光棱镜、红光球面棱镜、红光偏振直角棱镜、蓝光球面棱镜、蓝光偏振直角棱镜、绿光球面棱镜和绿光偏振直角棱镜。其中球面棱镜的一面是球面，球面的对称轴与光轴成45°角，球面镀反射膜，偏振直角棱镜45°斜面镀偏振分光膜，这些零件粘接成一体。偏振分合光棱镜组，采用了较少的光学件，达到分光合光的作用。光能利用率提高，装配工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及投影机照明系统的偏振分合光棱镜组，特别是一种用于反射式液晶面板投影机照明系统的偏振分合光棱镜组。
背景技术
随着反射式液晶面板制造工艺的成熟，反射式液晶面板的像素尺寸越做越小，使得在外形尺寸较小家用投影机上实现3840×2160 像素的超高清投影成为可能，目前日本的索尼和JVC已经研发了3840×2160 反射式液晶面板像素的超高清家用投影机。
小尺寸的图像芯片是制造超高清家用投影机的必要条件，紧凑的照明系统是研发小的外形尺寸家用投影机的另一条件，目前国际上已有公司研发出分合光用同一棱镜实现的照明系统，这种照明工作原理如下：光源发出的经整形后白光进入分合光棱镜组，分合光棱镜组中的直角棱镜将光线转90°，射入棱镜组中的类似于传统投影机的合光棱镜，此棱镜的45°斜面上所镀的分光膜将进入的白光，分成红、绿、蓝三色射向各自的直角棱镜，直角棱镜再将红、绿、蓝三色光线向上折转90°，胶合在该直角棱镜上的聚光镜将光线汇聚在图像芯片上。
当此系统可用于反射式液晶面板的照明系统时，在反射式液晶面板前增加偏振分光棱镜，红、绿、蓝三色光线通过各自的偏振分光棱镜汇聚于各自的反射式液晶面板，反射式液晶面板改变光的偏振方向将光线反射回偏振分光棱镜，偏振分光棱镜的45°斜面将改变了偏振方向的红、绿、蓝三色光线转90°反射回合光棱镜，合光棱镜将红、绿、蓝三色光线合成一幅彩色的图案。
当此系统可用于透射式液晶面板的照明系统时，在透射式液晶面板外增加反射镜，红、绿、蓝三色光线通过各自的反光镜转90°汇聚于各自的透射式液晶面板上，透过透射式液晶面板的红、绿、蓝三色光线回到合光棱镜，合光棱镜将红、绿、蓝三色光线合成一幅彩色的图案。
上述已有的分合光棱镜组大大缩小了传统投影照明系统的体积，减少了投影照明系统的零件数量，提高了安装精度，使家用投影机的小型化设计大大地迈进了一大步。但是该系统用于反射式液晶面板投影系统时，直角棱镜上胶合的聚光镜和偏振分光棱镜之间存在空气间隙，光线进入不同介质时引起光能损失，投影机的光利用率降低。用于反射式液晶面板投影系统的分合光棱镜组的零件数量多达17件，17件胶合成一体定位有较大难度，保证组件的精度有一定困难。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有用于反射式液晶面板投影系统的分合光棱镜组的光能利用率低，结构复杂、加工成本高的缺点，从而提供的一种光学零件少，光线始终在同一种介质中传播的偏振分合光棱镜组。
本发明提供一种用于反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组，其包括白光直角棱镜、合光棱镜、红光球面棱镜、红光偏振直角棱镜、蓝光球面棱镜、蓝光偏振直角棱镜、绿光球面棱镜和绿光偏振直角棱镜；其中：所述红光球面棱镜、绿光球面棱镜和蓝光球面棱镜的一面是球面，球面镀反射膜，球面的对称轴与光轴成45°角镀反射膜，与球面对应的另一面是45°斜面；所述白光直角棱镜的45°斜面上镀反射膜，所述红光偏振直角棱镜、蓝光偏振直角棱镜和绿光偏振直角棱镜的45°斜面上镀偏振分光膜；所述合光棱镜由四个直角棱镜组合而成，呈立方体状，其包括上、下、前、后、左、右六个面，其前、后表面分别为白光面和绿光面，左、右表面分别为红光面和蓝光面；所述白光面上镀分光膜；
所述白光直角棱镜的一直角面与合光棱镜白光面粘接；
所述红光偏振直角棱镜的45°斜面与红光球面棱镜45°斜面粘接，所述红光偏振直角棱镜的一直角面和红光球面棱镜的第三面形成共平面，分别和合光棱镜红光面粘接相连；
所述蓝光偏振直角棱镜的45°斜面与蓝光球面棱镜45°斜面粘接，所述蓝光偏振直角棱镜的一直角面和蓝光球面棱镜的第三面形成共平面，分别和合光棱镜蓝光面粘接相连；
所述绿光偏振直角棱镜的45°斜面与绿光球面棱镜45°斜面粘接，所述绿光偏振直角棱镜的一直角面和绿光球面棱镜的第三面形成共平面，分别和合光棱镜绿光面粘接相连。
本发明的有益效果在于：本发明的偏振分合光棱镜组零件数量少，集成度高，比较简单，光能利用率提高，装配工艺简单，具有较高的商业价值。
附图说明
图1是本发明的一种反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组结构示意图。
图2是本发明的一种反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组结构爆炸示意图。
图3是本发明的一种反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组p光光路示意图。
图4是本发明的一种反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组s光光路示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的一种用于反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组，包括白光直角棱镜100，合光棱镜200、红光球面棱镜500、红光偏振直角棱镜600，蓝光球面棱镜300，蓝光偏振直角棱镜400，绿光球面棱镜700，绿光偏振直角棱镜800。其中红光球面棱镜500、一面是球面501，球面501的对称轴与光轴成45°角，球面501镀反射膜与球面501对应的另一面是45°斜面502，绿光球面棱镜700和蓝光球面棱镜300与红光相同不作标识，红光偏振直角棱镜600的45°斜面601镀偏振分光膜，绿光偏振直角棱镜800，蓝光偏振直角棱镜300与之相同不作标识。
具体地，如图1、图2所示，白光直角棱镜100设置在合光棱镜200的前端，合光棱镜200由四个直角棱镜组合而成，呈立方体状；其前、后表面分别为白光面201和绿光面204，左、右表面分别为红光面202和蓝光面；所述白光面201上镀分光膜；白光直角棱镜100的一直角面与合光棱镜白光面201粘接。
蓝光球面棱镜300、蓝光偏振直角棱镜400，红光球面棱镜500、红光偏振直角棱镜600分别粘接在合光棱镜200的左右两面，蓝光球面棱镜300中和球面相邻的平面与合光棱镜红光面203粘接，蓝光偏振直角棱镜400的45°斜面与蓝光球面棱镜300 的45°斜面粘接，蓝光偏振直角棱镜400一直角面与合光棱镜红光面203粘接。红光球面棱镜500中和球面相邻的平面503，即红光球面棱镜的第三面与合光棱镜红光面202粘接，红光偏振直角棱镜的45°斜面601与红光球面棱镜45°斜面502粘接，红光偏振直角棱镜600一直角面与合光棱镜红光面202粘接。绿光球面棱镜700、绿光偏振直角棱镜800设置在合光棱镜200的后面。绿光球面棱镜700中和球面相邻的平面与合光棱镜绿光面204粘接，绿光偏振直角棱镜800的45°斜面与绿光球面棱镜700的45°斜面粘接，绿光偏振直角棱镜800一直角面与合光棱镜绿光面204粘接。
本发明的工作原理是：
如图3所示光源发出的经整形后的p偏振白光进入白光直角棱镜100，白光直角棱镜100将光线转90°，射入合光棱镜200，此棱镜的白光面上所镀的分光膜将进入的白光，分成红、绿、蓝三色射向各自的球面棱镜，其中红光球面棱镜500的球面501将红光向上折转90°，并汇聚于反射式液晶面板900上 ，p光透过红光偏振直角棱镜600，到达反射式液晶面板900，反射式液晶面板900将p光变成s光，反射回红光偏振直角棱镜600，红光偏振直角棱镜600的45°斜面601将s光反射回合光棱镜200。
蓝光、绿光的光学原理与红光相同。
合光棱镜200将反射回合光棱镜200的红、绿、蓝光线合成一幅彩色的图像。
图4所示光源发出的经整形后的s偏振白光进入白光直角棱镜100，白光直角棱镜100将光线转90°，射入合光棱镜200，此棱镜的白光面201上所镀的分光膜将进入的白光，分成红、绿、蓝三色射向各自的球面棱镜，其中红光球面棱镜500的球面501将红光向上折转90°，并汇聚于反射式液晶面板900上 ，s光由红光偏振直角棱镜600的45度斜面反射转90度，到达反射式液晶面板900，反射式液晶面板900将s光变成p光，反射回红光偏振直角棱镜600，p光透过红光偏振直角棱镜600将光射回合光棱镜200。
蓝光、绿光的光学原理与红光相同。
合光棱镜200将反射回合光棱镜200的红、绿、蓝光线合成一幅彩色的图像。
当合光棱镜200的45°斜面膜系改变时，此系统中红光球面棱镜500、红光偏振直角棱镜600与蓝光球面棱镜300、蓝光偏振直角棱镜400可以互换位置。
为了加工方便，红光球面棱镜500也可分解成平行四方体和凸透镜，凸透镜粘合在平行四方体的45°斜面上。
综上所述，由于本发明的偏振分合光棱镜组零件数量少，集成度高，比较简单，光能利用率提高，装配工艺简单，具有较高的商业价值。
Claims (2)
1.一种用于反射式液晶面板投影机的偏振分合光棱镜组，其特征在于，其包括白光直角
棱镜、合光棱镜、红光球面棱镜、红光偏振直角棱镜、蓝光球面棱镜、蓝光偏振直角棱镜、绿光球面棱镜和绿光偏振直角棱镜；其中：所述红光球面棱镜、绿光球面棱镜和蓝光球面棱镜的一面是球面，球面镀反射膜，球面的对称轴与光轴成45°角，与球面对应的另一面是45°斜面；所述白光直角棱镜的45°斜面上镀反射膜，所述红光偏振直角棱镜、蓝光偏振直角棱镜和绿光偏振直角棱镜的45°斜面上镀偏振分光膜；所述合光棱镜由四个直角棱镜组合而成，呈立方体状，其包括上、下、前、后、左、右六个面，其前、后表面分别为白光面和绿光面，左、右表面分别为红光面和蓝光面；所述白光面上镀分光膜；
所述白光直角棱镜的一直角面与合光棱镜白光面粘接；
所述红光偏振直角棱镜的45°斜面与红光球面棱镜45°斜面粘接，所述红光偏振直角棱镜的一直角面和红光球面棱镜的第三面形成共平面，分别和合光棱镜红光面粘接相连；
所述蓝光偏振直角棱镜的45°斜面与蓝光球面棱镜45°斜面粘接，所述蓝光偏振直角棱镜的一直角面和蓝光球面棱镜的第三面形成共平面 ，分别和合光棱镜蓝光面粘接相连；
所述绿光偏振直角棱镜的45°斜面与绿光球面棱镜45°斜面粘接，所述绿光偏振直角棱镜的一直角面和绿光球面棱镜的第三面形成共平面 ，分别和合光棱镜绿光面粘接相连。
2.根据权利要求1所述的偏振分合光棱镜组，其特征在于：所述红光球面棱镜、蓝光球面棱镜和绿光球面棱镜由平行四方体和凸透镜代替，通过将凸透镜粘合在平行四方体的45°斜面上获得。
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