本实用新型专利技术提出一种新型偏振分光棱镜反射硅上液晶投影光学系统，所述投影光学系统包含有光源（1）、准直匀光模块（2）、方形偏振分光棱镜（3）、六边L型棱镜（4）、偏振片（5、6）、反射式硅上液晶（7、8）、成像模块（9）。本实用新型专利技术采用双片偏振分光棱镜作为反射式硅上液晶投影系统光学引擎的核心分光元件，设计特殊棱镜结构，添加偏振片或偏振膜，光学对比度提高了200倍，避免单片分光棱镜无法添加光学件改善对比度的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种液晶投影系统，更具体的说，本技术涉及一种偏振分光棱镜反射硅上液晶投影光学系统，其利用特殊结构偏振棱镜对光束进行双束分离，提纯及合光，实现偏振光再利用投影显示。
技术介绍
近年来，投影机逐渐由专业型应用向超大屏幕高分辨率工程投影和向微型化、高度集成化、便携式这两个方向发展，广泛的融入到生产，教学，影院，家庭各个领域中，成为主流的显示技术。而在反射式硅上液晶进一步发展的基础上，偏振式投影以其光输出量高，光学引擎小，投影分辨率高等特点，成为投影技术研究的热点。反射式硅上液晶投影系统有双光源式，双镜头式，单光源单镜头式等。双光源式在传统结构上加入了第二个光源，以及第二路反射硅上液晶控制系统，提高光能量，实现两幅画面同时输出，但是，实际装调存在 两光源色温及亮度无法一致的技术难点。双镜头式结构改善了双光源式结构的不足，同时也引入了画面重合的装调问题。单光源单镜头式可以使光路简洁，装调容易，结构更加紧凑，成本低，并且实现偏振光再利用，是三种方式中光利用率最高的。单光源单镜头式主要有单片偏振分光棱镜和多片偏振分光棱镜两种。单片偏振分光棱镜结构简洁，适合便携式小型投影机和手持式微型投影机，不足在于，光学引擎立体效果的实现主要依赖于偏振分光棱镜这一器件。目前偏振分光棱镜的镀膜工艺限制了两幅投影画面对比度的一致性，因此该方式实现立体投影的效果不是很好。多片偏振分光棱镜式结构比前者复杂，可在该分光结构内部多处添加偏振片提高光学对比度，实现高清立体投影。由于引入了多个光学元件，光能量大大下降，能量利用率低于前者。
技术实现思路
针对现有技术中的技术缺陷，本技术提出了一种偏振分光棱镜反射式硅上液晶投影系统。本技术通过以下技术方案来实现所述投影光学系统包含有光源(I)、准直勻光模块(2 )、方形偏振分光棱镜(3 )、六边L型棱镜(4 )、偏振片(5、6 )、反射式硅上液晶(7、8 )、成像模块(9 );所述准直勻光模块(2)位于光源(I)的出射光路上,所述方形偏振分光棱镜(3)位于准直勻光模块(2)之后的光路上,所述偏振片(5、6)位于方形偏振分光棱镜(3)的两侧出射光之后，所述六边L型棱镜(4)位于方形偏振分光棱镜(3)之后,所述反射式娃上液晶(7、8)位于六边L型棱镜(4)的第一次出射光之后,所述成像模块(9)位于六边L型棱镜(4)的二次出射光路之后；所述光源(I)发出的光通过准直匀光模块(2 )后，经由方形偏振分光棱镜(3 )分束，经过偏振片(5、6)提高偏振光对比度后，进入六边L型棱镜(4)，反射式硅上液晶(7、8)将六边L型棱镜(4)出射光二次反射进入该棱镜，实现光路调整及图像加载，两束偏振光由六边L型棱镜(4 )合成单束光进入成像模块(9 )后成像，输出到投影屏上。本技术的另一方面，所述六边L型棱镜(4)包含有偏振膜(14、15、16)，所述光源(I)发出的光通过准直匀光模块(2)，经过方形偏振分光棱镜(3)分成振动方向互为90度的P、S偏振光(5、6),所述P、S偏振光(5、6)是部分偏振光,从方形偏振分光棱镜(3)透射面出射的部分偏振光经过P振动向P偏振片(5)后，得到纯度较高的P偏振光，从方形偏振分光棱镜(3)反射面出射的部分偏振光经过S振动向S偏振片(6)后，得到纯度较高的S偏振光，P、S偏振光(5、6)提高偏振光的对比度后,进入六边L型棱镜(4)；其中,所述S偏振光(6)由棱镜偏振膜(14、15、16)反射到反射式娃上液晶(7)上，当反射式硅上液晶(7)在工作状态下，S光偏振态改变，成为P光，并反射后，第二次进入六边L型棱镜(4 )，所述P偏振光穿透六边L型棱镜(4 )，最后进入成像模块(9 );所述P偏振光(5)由棱镜偏振膜(14、15、16)反射到反射式硅上液晶(8)上，当反射式硅上液晶(8)在工作状态下，P光偏振态改变，成为S光，并反射后，第二次进入六边L 型棱镜(4)，所述S光经过六边L型棱镜(4)两次反射，最后进入成像模块(9)，其和第一束P光重合，实现双偏振态双图案输出立体投影显示。本技术的另一方面，所述六边L型棱镜(4)包含有小三角棱镜(10、11)、大三角棱镜(12、13)和偏振膜(14、15、16);所述六边L型棱镜(4)包含有小三角棱镜(10、11 )、大三角棱镜(12、13 )和偏振膜(14、15、16 )为一整体。本技术的另一方面，所述小三角棱镜(10、11)与大三角棱镜(12、13)胶合，其中，所述小三角棱镜(10、11)与大三角棱镜(12、13)之间胶合面镀偏振膜(14、15);所述大三角棱镜(12、13)之间胶合面镀偏振膜(16)。本技术的另一方面，所述方形偏振分光棱镜(3)两个垂直面出射光为振动方向垂直的两束偏振光，垂直出射面与偏振片(5、6)以及所述六边L型棱镜(4)的小三角棱镜(10、11)两侧面平行，两束偏振光分别从小三角棱镜(10、11)两侧面进入，分别经过偏振膜(14、15)，然后分别以在膜层处发生透射和反射两种方式第一次从六边L型棱镜(4)出射，进入反射式硅上液晶(7、8)，然后由反射式硅上液晶(7、8)反射偏振光束再次进入六边L型棱镜(4),分别以在膜层出发生透射和反射两种方式在偏振膜(16)处合光,从其中一个大三角棱镜(12、13)出射。本技术的另一方面，所述方形偏振分光棱镜(3)和偏振片(5、6)为一整体构造，其中方形偏振分光棱镜(3)可为两片小三角棱镜组成。本技术的另一方面，所述光源为可见波段光源，LED光源，或者激光光源。本技术的另一方面，所述液晶投影系统包含有光源(I)、准直匀光模块(2)、分光合光及图像加载模组(17、18、19)，合光棱镜(20)和成像模块(9)，所述合光棱镜(20)在模组(17、18、19)之后，模组三个出光面对应于合光棱镜(20)三个入光面，所述成像模块(9)位于合光棱镜(20)出光面之后；所述光源为R/G/B独立三色光源时，光束经过模组(17、18、19)后，模组中反射硅上液晶只控制单色，模组分时输出单色图像，三个模组同一时间输出同一图像的RGB三色图像,进入合光棱镜(20 )合束，成像模块(9 )成像，完成图像输出。本技术的另一方面，所述光源(I)为R/G/B独立三色光源时，所述反射式硅上液晶(7、8)控制频率为180Hz，模组分时输出三组单色图像，经过合束成像，实现三组画立体投影，或六组画二维投影。 本技术的另一方面，所述光源(I)为R/G/B独立三色光源时，所述反射式硅上液晶(7、8)控制频率为240Hz，模组分时输出四组单色图像，经过合束成像，实现四组画立体投影，或八组画二维投影。本技术的光路的调整和光束合光都是由单个棱镜完成。与高对比度多棱镜光路结构相比，两束光无需经过空气间隙或者是额外的出光入光面，避免额外的能量损失。光路中只有两片棱镜的装调，元件数量较小，因此棱镜模块的装调难度较小。本技术的双偏振分光棱镜反射式硅上液晶投影系统中，为了解决传统单偏振分光棱镜由于镀膜工艺限制导致两画面对比度下降的问题，设计了互补的双偏振分光棱镜，预留两处结合面，添加单振动向偏振片，通过提高互为90度的两束偏振光的纯度，提高两画面的对比度。与传统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种偏振分光棱镜反射硅上液晶投影光学系统，其特征在于，所述投影光学系统包含有光源（1）、准直匀光模块（2）、方形偏振分光棱镜（3）、六边L型棱镜（4）、偏振片（5、6）、反射式硅上液晶（7、8）、成像模块（9）；所述准直匀光模块（2）位于光源（1）的出射光路上，所述方形偏振分光棱镜（3）位于准直匀光模块（2）之后的光路上，所述偏振片（5、6）位于方形偏振分光棱镜（3）的两侧出射光之后，所述六边L型棱镜（4）位于方形偏振分光棱镜（3）之后，所述反射式硅上液晶（7、8）位于六边L型棱镜（4）的第一次出射光之后，所述成像模块（9）位于六边L型棱镜（4）的二次出射光路之后；所述光源（1）发出的光通过准直匀光模块（2）后，经由方形偏振分光棱镜（3）分束，经过偏振片（5、6）提高偏振光对比度后，进入六边L型棱镜（4），反射式硅上液晶（7、8）将六边L型棱镜（4）出射光二次反射进入该棱镜，实现光路调整及图像加载，两束偏振光由六边L型棱镜（4）合成单束光进入成像模块（9）后成像，输出到投影屏上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：伍振弋，
申请(专利权)人：伍振弋，
类型：实用新型
国别省市：
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