專利名稱：一種硅基液晶立體投影光機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅基液晶投影光機(jī)，特別是一種硅基液晶立體投影光機(jī)。
背景技術(shù)：
立體投影顯示因其能產(chǎn)生身臨其境的視覺感受而受到人們的廣泛追捧。實(shí)現(xiàn)立體投影顯示的技術(shù)有許多種，借助于液晶快門眼鏡的主動(dòng)式立體投影技術(shù)由于液晶快門眼鏡造價(jià)高而不適合人多的普通家庭使用。借助于偏光眼鏡的雙光機(jī)立體投影技術(shù)，其偏光眼鏡成本低，可以多人同時(shí)觀看，但是卻因整機(jī)體積龐大，生產(chǎn)成本高而只適用于廣大電影院。因此，研究基于偏振技術(shù)的單光機(jī)立體投影顯示技術(shù)，尋求適合多人同時(shí)觀看，方便移動(dòng)，價(jià)格低的立體投影顯示技術(shù)十分必要。硅基液晶——LCoS (Liquid Crystal on Silicon)微顯示芯片屬于反射式 LCD (Liquid Crystal Display)，因此同LCD—樣，LCoS微顯示芯片只對(duì)偏振光產(chǎn)生調(diào)制作用，被調(diào)制后的出射光也是偏振光。由LCoS微顯示芯片與偏振分光裝置構(gòu)成的LCoS投影光機(jī)具有光效率高、分辨率好、對(duì)比度高、成本低、體積小以及容易大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，但是這種LCoS投影光機(jī)只能投影普通平面圖像，不具備投影立體畫面的功能。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種硅基液晶立體投影光機(jī)，它可實(shí)現(xiàn)彩色圖像的立體顯示，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)比度高、光利用率高、成本低等特點(diǎn)。本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種可在三維立體彩色投影顯示和平面二維彩色投影顯示之間互相切換的光機(jī)。技術(shù)方案本發(fā)明的硅基液晶立體投影光機(jī)，包括光源、第一偏振分光裝置、第二偏振分光裝置、第一硅基液晶微顯示芯片、第二硅基液晶微顯示芯片、半波片、表面貼有四分之一波片的第一反射鏡、表面貼有四分之一波片的第二反射鏡、投影物鏡。其中，
光源、第一偏振分光裝置、半波片、第二偏振分光裝置、投影物鏡的中心光軸線順序設(shè)置在同一條中心光軸線上，即半波片設(shè)置在第一偏振分光裝置、第二偏振分光裝置之間，光源位于第一偏振分光裝置的入射面處，投影物鏡位于第二偏振分光裝置的出射面處；第一硅基液晶微顯示芯片、第一反射鏡位于第一偏振分光裝置中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)；第二硅基液晶微顯示芯片、和第二反射鏡位于第二偏振分光裝置中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)；第一硅基液晶微顯示芯片和第二反射鏡位于同一側(cè)面，第一反射鏡和第二硅基液晶微顯示芯片位于另一側(cè)面。所述第一硅基液晶微顯示芯片、第二硅基液晶微顯示芯片是彩色濾光型硅基液晶微顯不芯片。所述第一偏振分光裝置和第二偏振分光裝置堆疊平行放置，且第一偏振分光膜與
3第二偏振分光膜平行。第一反射鏡和第二反射鏡的表面貼有四分之一波片。所述第一硅基液晶微顯示芯片與表面貼有四分之一波片的第一反射鏡分別位于所述第一偏振分光裝置平行相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，并且表面貼有四分之一波片的第一反射鏡能夠首先接收從第一偏振分光膜反射的光源光。第一硅基液晶微顯示芯片、第二硅基液晶微顯示芯片為基色相同的彩色濾光型硅基液晶微顯示芯片。所述立體投影光機(jī)還包括位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)所述光機(jī)用于普通平面投影顯示時(shí)，微調(diào)所述第一硅基液晶微顯示芯片、第二硅基液晶微顯示芯片的位置以使得所述微顯示芯片的對(duì)應(yīng)像素的成像位置重合。所述光源為白色單色光源或者為由紅、綠、藍(lán)三色LED芯片組組成的光源。所述光源為激光光源，且所述激光光源為白色單色光源或者為由紅、綠、藍(lán)三色激光燈組成的光源。所述第一偏振分光裝置、第二偏振分光裝置為線柵偏振分光片或偏振分光棱鏡。當(dāng)所述兩片微顯示芯片的輸入圖像信息分別對(duì)應(yīng)左右眼視角時(shí)，上述本發(fā)明的 LCoS立體投影光機(jī)可以實(shí)現(xiàn)彩色立體投影顯示；當(dāng)所述兩片微顯示芯片的輸入圖像信息相同時(shí)，則可以實(shí)現(xiàn)二維平面彩色投影顯示。本發(fā)明的硅基液晶立體投影光機(jī)中，兩片LCoS微顯示芯片、兩個(gè)表面貼有四分之一波片的反射鏡、偏振分光裝置以及半波片的排列位置必須保證入射到LCoS微顯示芯片上以及從LCoS微顯示芯片反射的成像光線均分別兩次經(jīng)過了偏振分光膜，并且一次為反射一次為透射。以保證最終出射的S線偏振光和P線偏振光圖像的對(duì)比度平衡。本發(fā)明的硅基液晶立體投影光機(jī)中，在LCoS微顯示芯片的表面貼上四分之一波片還可以進(jìn)一步提高圖像的對(duì)比度，改善像質(zhì)。有益效果本發(fā)明具有如下有益效果與背景技術(shù)相比，本發(fā)明主要采用兩片 LCoS微顯示芯片和兩個(gè)偏振分光裝置實(shí)現(xiàn)了圖像的彩色立體顯示。光機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低， 圖像質(zhì)量好。并且可以方便的在彩色三維立體顯示模式和二維平面顯示模式間自由切換。


圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例示意圖。圖中有光源1、第一偏振分光裝置2、第一偏振分光膜22、第一反射鏡3、第一硅基液晶微顯示芯片4、半波片5、第二偏振分光裝置6、第二偏振分光膜23、第二硅基液晶微顯示芯片7、第二反射鏡8、投影物鏡9、第一四分之一波片10、第二四分之一波片11。第一路徑第一線S偏振光13、第一路徑第二線P偏振光19、第一路徑第三線S偏振光20、第一路徑第四線P偏振光21 ；第二路徑第一線P偏振光14、第二路徑第二線S偏振光15、第二路徑第三線P偏振光16、第二路徑第四線S偏振光17、成像光束19。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明，但描述并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。圖1是本發(fā)明硅基液晶立體投影光機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。光源1、第一偏振分光裝置2、半波片5、第二偏振分光裝置6、投影物鏡9的中心光軸線順序設(shè)置在同一條中心光軸線上，即半波片5設(shè)置在第一偏振分光裝置2、第二偏振分光裝置6之間，光源1位于第一偏振分光裝置2的入射面處，投影物鏡9位于第二偏振分光裝置6的出射面處；第一硅基液晶微顯示芯片4、第一反射鏡3位于第一偏振分光裝置2中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)；第二硅基液晶微顯示芯片7、和第二反射鏡8位于第二偏振分光裝置6中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)；第一硅基液晶微顯示芯片4和第二反射鏡8位于同一側(cè)面，第一反射鏡3和第二硅基液晶微顯示芯片7位于另一側(cè)面。光源是LED光源，可以為白色單色光源或者為由紅、藍(lán)、綠三色LED芯片組組成的光源。第一硅基液晶微顯示芯片4和第二硅基液晶微顯示芯片7可以是中國(guó)專利 No. 01113471. 2和No. 02217356. 0中所描述的帶有微型分色濾光片的硅基液晶反射式彩色微顯示芯片。兩個(gè)偏振分光裝置即第一偏振分光裝置2和第二偏振分光裝置6堆疊平行放置且兩偏振分光膜即第一偏振分光膜22、第二偏振分光膜23平行。半波片5位于兩偏振分光裝置的結(jié)合面處。表面貼有四分之一波片的第一反射鏡3和第一 LCoS微顯示芯片4分別位于與第一偏振分光裝置2的出光面相鄰的兩面，且反射鏡3能首先接收偏振分光裝置 2反射的來自光源的光。表面貼有四分之一波片的第二反射鏡8和第二 LCoS微顯示芯片7 分別位于與第二偏振分光裝置6的出光面相鄰的兩面，且第一硅基液晶微顯示芯片4和第二硅基液晶微顯示芯片7分別位于分光裝置的兩側(cè)?？梢苑謩e輸入相應(yīng)于左右眼視角的立體圖像信息。當(dāng)來自光源的照明光12入射到偏振分光裝置2上時(shí)，光在偏振分光膜22處發(fā)生反射和透射，而被分成兩個(gè)路徑(圖中虛線和實(shí)現(xiàn)部分)。被反射的第一路徑第一線S線偏振光13入射到第一反射鏡3上，方向旋轉(zhuǎn)90°后從第一反射鏡3反射回第一偏振分光裝置 2，從而透射過偏振分光膜入射到第一 LCoS微顯示芯片4上。入射到第一 LCoS微顯示芯片 4上的第一路徑第二線P偏振光19被調(diào)制后，部分帶有彩色圖像信息的線偏振光被反射且偏振方向旋轉(zhuǎn)90°再次入射到偏振分光裝置2上，從而被偏振分光膜反射出分光裝置。重一路徑第三線S偏振光20從偏振分光裝置2出射后經(jīng)過半波片5方向再次旋轉(zhuǎn)90° (成為第一路徑第四線P偏振光21)入射到偏振分光裝置6并透射過其偏振分光膜，最后進(jìn)入投影物鏡。透射過偏振分光膜22的第二路徑第一線P偏振光14經(jīng)過半波片5方向旋轉(zhuǎn)90。
(成為第二路徑第二線S偏振光15)進(jìn)入偏振分光裝置6。第二路徑第二線S偏振光15被分光裝置6的偏振分光膜23反射到第二 LCoS微顯示芯片7上，經(jīng)過調(diào)制后部分帶有彩色圖像信息的線偏振光被反射回第二偏振分光裝置6且方向旋轉(zhuǎn)90° ,該束第二路徑第三線 P偏振光16透射過偏振分光膜入射到表面貼有四分之一波片的第二反射鏡8上，反射鏡8 將其反射回偏振分光裝置6且方向旋轉(zhuǎn)90°成為第二路徑第四線S線偏振光17而被偏振分光膜反射出第二偏振分光裝置6。最后從偏振分光裝置出射的第二路徑第四線S線偏振光17和第一路徑第四線P 偏振光21合成一束成像光束18后經(jīng)投影物鏡放大成像而作投影顯示用。這樣投影圖像的一部分光是經(jīng)第一 LCoS微顯示芯片4調(diào)制的P線偏振光，另一部分是經(jīng)第二 LCoS微顯示芯片7調(diào)制的S線偏振光。如果觀看者戴上由偏振方向相互垂直的偏振片制成的偏光眼鏡且鏡片方向分別與P線偏振光和S線偏振光平行，則觀看者的兩只眼睛就分別只能看到P線偏振光圖像和S線偏振光圖像。在第一硅基液晶微顯示芯片4、第二硅基液晶微顯示芯片7 上輸入對(duì)應(yīng)于左右眼視角的立體圖像信息的情況下，觀看者的左右眼睛就可以分別看到對(duì)應(yīng)該視角的圖像，從而形成立體視覺。當(dāng)兩片LCoS微顯示芯片上的圖像信息完全相同的時(shí)候，可以通過位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) (未示出)來調(diào)整兩片LCoS微顯示芯片的位置，使兩芯片對(duì)應(yīng)的像素的投影圖像完全重合。 當(dāng)在最初組裝時(shí)，若已保證兩芯片的對(duì)應(yīng)像素的投影圖像完全重合，則兩芯片的位置可以固定而不需要調(diào)節(jié)裝置。這時(shí)，觀看者不必戴眼鏡就可以觀看到二維平面顯示圖像。由于本硅基液晶立體投影光機(jī)不需要預(yù)起偏器件，不同的偏振光都得到了利用， 因而可以有效提高系統(tǒng)的光學(xué)效率。對(duì)于現(xiàn)有的常規(guī)偏振分光裝置的偏振分光膜，其透射光和反射光的消光比是不同的，通常透射光的消光比(可大于1000 :1)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其反射光的消光比(約幾十比一)。本發(fā)明中為了提高圖像的對(duì)比度，使入射到LCoS微顯示芯片上以及從LCoS微顯示芯片反射的成像光線均分別兩次經(jīng)過了偏振分光膜，并且一次為反射一次為透射，使得圖像的對(duì)比度大大提高，且保證了最終出射的兩線偏振光的消光比非常平衡，從而使合成后的成像光束總體上的消光比達(dá)到最佳。另外，由于光源入射光不是完全平行，寬角度入射光和斜射光在偏振分光膜上會(huì)產(chǎn)生偏振狀態(tài)的幾何旋轉(zhuǎn)，為了校正這一效應(yīng)，還可以在LCoS微顯示芯片表面貼上四分之波片，以保證系統(tǒng)的對(duì)比度，如圖2所示的本發(fā)明硅基液晶立體投影光機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。以上結(jié)合附圖詳細(xì)的描述了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的裝置及方法。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，能對(duì)其做出各種修改和變化。因此，對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明和附圖應(yīng)被視為說明性的而不是限制性的。本發(fā)明的范圍應(yīng)有權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種硅基液晶立體投影光機(jī)，包括光源(1)、第一偏振分光裝置(2)、第二偏振分光裝置(6)、第一硅基液晶微顯示芯片(4)、第二硅基液晶微顯示芯片(7)、半波片(5)、第一反射鏡(3)、第二反射鏡(8)、投影物鏡(9)，其特征在于光源(1)、第一偏振分光裝置(2)、半波片(5)、第二偏振分光裝置(6)、投影物鏡(9)的中心光軸線順序設(shè)置在同一條中心光軸線上，即半波片(5)設(shè)置在第一偏振分光裝置(2)、 第二偏振分光裝置(6)之間，光源(1)位于第一偏振分光裝置(2)的入射面處，投影物鏡(9) 位于第二偏振分光裝置(6)的出射面處；第一硅基液晶微顯示芯片(4)、第一反射鏡(3)位于第一偏振分光裝置(2)中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)；第二硅基液晶微顯示芯片 (7)、和第二反射鏡(8)位于第二偏振分光裝置(6)中所述中心光軸線的兩側(cè)且平行相對(duì)； 第一硅基液晶微顯示芯片(4)和第二反射鏡(8)位于同一側(cè)面，第一反射鏡(3)和第二硅基液晶微顯示芯片(7)位于另一側(cè)面。
2.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于，所述第一硅基液晶微顯示芯片(4)、第二硅基液晶微顯示芯片(7)是彩色濾光型硅基液晶微顯示芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述第一偏振分光裝置 (2)和第二偏振分光裝置(6)堆疊平行放置，且第一偏振分光膜(22)與第二偏振分光膜 (23)平行。
4.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于第一反射鏡(3)和第二反射鏡(8)的表面貼有四分之一波片。
5.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述第一硅基液晶微顯示芯片(4)與表面貼有四分之一波片的第一反射鏡(3)分別位于所述第一偏振分光裝置(2) 平行相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面，并且表面貼有四分之一波片的第一反射鏡(3)能夠首先接收從第一偏振分光膜(22 )反射的光源光(13)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于第一硅基液晶微顯示芯片(4)、第二硅基液晶微顯示芯片(7)為基色相同的彩色濾光型硅基液晶微顯示芯片。
7.如權(quán)利要求1或2所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述立體投影光機(jī)還包括位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于當(dāng)所述光機(jī)用于普通平面投影顯示時(shí)，微調(diào)所述第一硅基液晶微顯示芯片(4)、第二硅基液晶微顯示芯片(7)的位置以使得所述微顯示芯片的對(duì)應(yīng)像素的成像位置重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述光源(1)為白色單色光源或者為由紅、綠、藍(lán)三色LED芯片組組成的光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述光源(1)為激光光源，且所述激光光源為白色單色光源或者為由紅、綠、藍(lán)三色激光燈組成的光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的硅基液晶立體投影光機(jī)，其特征在于所述第一偏振分光裝置(2 )、第二偏振分光裝置(6 )為線柵偏振分光片或偏振分光棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅基液晶立體投影光機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)彩色三維立體顯示。該引擎主要包括照明光源、兩個(gè)偏振分光裝置、兩個(gè)反射式硅基液晶微顯示芯片和投影物鏡等。本發(fā)明的光機(jī)采用兩個(gè)偏振分光裝置允許入射到硅基液晶反射式微顯示芯片以及從反射式硅基液晶微顯示芯片反射的成像光線均兩次經(jīng)過偏振分光鏡的偏振分光膜，且一次為透射一次為反射，因而大大提高了工作光的消光比，并且使得兩束出射偏振光的消光比完全相等，從而有效提高了投影圖像的對(duì)比度，改善了像質(zhì)。更重要的是比起現(xiàn)有的采用四個(gè)偏振分光裝置的立體投影裝置，采用兩個(gè)偏振分光裝置明顯地降低了制造成本和工藝難度，有利于規(guī)?；a(chǎn)。該投影光機(jī)還可以實(shí)現(xiàn)三維與二維圖像顯示的切換。
文檔編號(hào)G03B35/18GK102402016SQ201110351528
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者孫輝嶺, 密保秀, 高志強(qiáng) 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)