硅基液晶投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅基液晶投影系統(tǒng)。該硅基液晶投影系統(tǒng)包括：第一硅基液晶片和第二硅基液晶片，光源模組，用于依序出射至少兩束光；起偏元件，用于將每束寬譜光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)；波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件，用于將第一偏振態(tài)的每束寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束；偏振分光合光器件，用于將具有第一偏振態(tài)的第一光束沿第一光路傳輸至第一硅基液晶片，將具有第二偏振態(tài)的第二光束沿第二光路傳輸至第二硅基液晶片，并對第一硅基液晶片和第二硅基液晶片出射的光束進(jìn)行合路出射。通過本發(fā)明，解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅基液晶投影系統(tǒng)色域較小的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高硅基液晶投影系統(tǒng)色域?qū)挾鹊男Ч?br>【專利說明】
娃基液晶投影系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種硅基液晶投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著投影技術(shù)的日新月異，娃基液晶(Liquid Crystal On Sil1n，簡稱LC0S)投影系統(tǒng)不斷應(yīng)用在生活中的各個場景，當(dāng)前普遍應(yīng)用的LCOS投影系統(tǒng)一般為圖1中示出的單片式LCOS投影系統(tǒng)和圖2中示出的三片式LCOS投影系統(tǒng)。
[0003]在圖1所示出的單片式LCOS投影系統(tǒng)中，101為光源，102為PBS棱鏡，103為LCOS芯片，104投影鏡頭。光源101可以為燈泡或者LED光源，發(fā)出時序的紅、綠、藍(lán)光依次入射到LCOS上進(jìn)行調(diào)制，具體地，經(jīng)過PBS棱鏡102時，其中的具有某種偏振態(tài)(例如S光)的光被反射到LCOS芯片103上進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后偏振態(tài)偏轉(zhuǎn)90度，經(jīng)過PBS棱鏡透射，進(jìn)入鏡頭104，最終經(jīng)過人眼的積分效應(yīng)形成彩色圖像。
[0004]在圖2所示出的三片式LCOS投影系統(tǒng)中，201為光源，202、203、204為二向色片，205、207、209為PBS棱鏡，206 (B)、208 (R)、210 (G)分別為處理藍(lán)、紅、綠光LCOS芯片，211為X-cube三色光合光棱鏡。光源201可以為燈泡或者LED光源，經(jīng)過二向色片202、203與204后分成紅、綠、藍(lán)三基色光，三路光束經(jīng)過PBS棱鏡205、207與209后，形成響應(yīng)的LCOS面板的照明光源，入射到LCOS上經(jīng)過調(diào)制后出射，在三色光合光棱鏡211處合光后形成彩色圖像。
[0005]其中，每個LCOS處理一種基色光，單色光圖像空間疊加最終形成彩色圖像。相比而言，采用單片式LCOS投影系統(tǒng)，其光效與亮度較低，而采用三片式LCOS投影系統(tǒng)，雖然亮度提高，但由于光學(xué)元件數(shù)量大幅增加，其裝配難度以及成本也大幅提高。雙片式LCOS投影系統(tǒng)兼顧成本與光效，成為一種較為理想的選擇。同時，在光源選取方面，不論是單片式LCOS系統(tǒng)還是三片式LCOS系統(tǒng)，當(dāng)前一般選用燈泡或者LED作為光源，選用燈泡作為光源，能夠做到高亮度，但由于其光譜覆蓋整個可見光，因此三基色色彩飽和度不夠，色域范圍較小，同時由于其紅光比例過少，使得色彩亮度不夠；選用LED作為光源，雖然色域較寬，但亮度有限。
[0006]上述單片式LCOS投影系統(tǒng)以及三片式LCOS投影系統(tǒng)，均為三基色構(gòu)成的三角形色域，圖3是單片式LCOS投影系統(tǒng)或三片式LCOS投影系統(tǒng)的色域圖，如圖3所示，可以看至丨J，單片式LCOS投影系統(tǒng)或三片式LCOS投影系統(tǒng)的色域離REC.709標(biāo)準(zhǔn)還有一點(diǎn)差距，距離DCI標(biāo)準(zhǔn)相差更遠(yuǎn)。
[0007]針對相關(guān)技術(shù)中硅基液晶投影系統(tǒng)色域較小的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的主要目的在于提供一種硅基液晶投影系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中硅基液晶投影系統(tǒng)色域較小的問題。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種硅基液晶投影系統(tǒng)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的硅基液晶投影系統(tǒng)包括第一硅基液晶片和第二硅基液晶片，還包括:光源模組，用于依序出射至少兩束光，所述至少兩束光中的至少一束光為寬譜光，且所述至少兩束光的合光包含三基色光；起偏元件，設(shè)置于所述光源模組的各寬譜光的傳輸光路中，用于將每束寬譜光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)；波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件，設(shè)置于所述起偏元件的后端光路中，用于將所述第一偏振態(tài)的每束寬譜光轉(zhuǎn)換成具有所述第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束，其中所述第一偏振態(tài)與所述第二偏振態(tài)相互垂直，所述第一光束與所述第二光束具有不同的波譜范圍；偏振分光合光器件，設(shè)置于所述波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件的后端光路中，用于將具有所述第一偏振態(tài)的所述第一光束沿第一光路傳輸至所述第一硅基液晶片，將具有所述第二偏振態(tài)的所述第二光束沿第二光路傳輸至所述第二硅基液晶片，并對所述第一硅基液晶片和所述第二硅基液晶片出射的光束進(jìn)行合路出射。
[0011]進(jìn)一步地，所述光源模組包括:激發(fā)光源，用于出射激發(fā)光；第一波長轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置在所述激發(fā)光的傳輸光路中，用于在所述激發(fā)光的照射下依序產(chǎn)生所述至少兩束光。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置包括:三段式色輪，所述三段式色輪在所述激發(fā)光的照射下依序出射三束不同的基色光，所述三束不同的基色光中至少一束基色光為寬譜光。
[0013]進(jìn)一步地，具有所述第一偏振態(tài)的所述第一光束和具有所述第二偏振態(tài)的所述第二光束為同色異譜的光。
[0014]進(jìn)一步地，所述三束不同的基色光中至少一束基色光為窄譜光。
[0015]進(jìn)一步地，所述三種基色光分別為紅光、綠光、藍(lán)光。
[0016]進(jìn)一步地，所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置包括:兩段式色輪，所述兩段式色輪在所述激發(fā)光的照射下依序出射兩束光，所述兩束光中的至少一束光為寬譜光，且所述兩束光的合光包含三基色光。
[0017]進(jìn)一步地，所述具有第一偏振態(tài)的第一光束和所述具有第二偏振態(tài)的第二光束分別為不同的基色光。
[0018]進(jìn)一步地，所述兩束光中的至少一束光為窄譜光。
[0019]進(jìn)一步地，所述寬譜光為青光、黃光或者品紅光中的任意一種。
[0020]進(jìn)一步地，所述窄譜光為紅光、綠光或者藍(lán)光中的任意一種。
[0021]進(jìn)一步地，所述硅基液晶投影系統(tǒng)還包括:分光部件，設(shè)置于所述波長轉(zhuǎn)換裝置和所述起偏元件之間的光路中，用于將所述波長轉(zhuǎn)換裝置出射的所述寬譜光和所述窄譜光分成沿不同光路傳輸?shù)墓?，并將所述寬譜光引導(dǎo)至所述起偏元件，將所述窄譜光引導(dǎo)至光路中繼元件組；所述光路中繼元件組，設(shè)置于所述分光部件分出的所述窄譜光的傳輸光路中，用于將所述窄譜光中繼至合光部件；所述合光部件，用于將所述波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件出射的光束與所述光路中繼元件組中繼的光束合路出射至所述偏振分光合光器件。
[0022]進(jìn)一步地，所述光源模組進(jìn)一步包括:窄譜光源，用于出射所述窄譜光；所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置同時設(shè)置于所述激發(fā)光和所述窄譜光的傳輸光路中，用于在所述激發(fā)光源和所述窄譜光源的交替照射下依序產(chǎn)生所述至少兩束光。
[0023]進(jìn)一步地，所述光源模組進(jìn)一步包括:第二波長轉(zhuǎn)換裝置，所述第二波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述窄譜光的傳輸光路中；所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述激發(fā)光的傳輸光路中，且所述激發(fā)光源和所述窄譜光源交替開啟，以使所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置和所述第二波長轉(zhuǎn)換裝置配合而依序產(chǎn)生所述至少兩束光。
[0024]在本發(fā)明中，采用具有以下結(jié)構(gòu)的硅基液晶投影系統(tǒng):光源模組，用于依序出射至少兩束光，所述至少兩束光中的至少一束光為寬譜光，且所述至少兩束光的合光包含三基色光；起偏元件，設(shè)置于所述光源模組的各寬譜光的傳輸光路中，用于將每束寬譜光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)；波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件，設(shè)置于所述起偏元件的后端光路中，用于將所述第一偏振態(tài)的每束寬譜光轉(zhuǎn)換成具有所述第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束，其中所述第一偏振態(tài)與所述第二偏振態(tài)相互垂直，所述第一光束與所述第二光束具有不同的波譜范圍；偏振分光合光器件，設(shè)置于所述波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件的后端光路中，用于將具有所述第一偏振態(tài)的所述第一光束沿第一光路傳輸至所述第一娃基液晶片，將具有所述第二偏振態(tài)的所述第二光束沿第二光路傳輸至所述第二硅基液晶片，并對所述第一硅基液晶片和所述第二硅基液晶片出射的光束進(jìn)行合路出射。通過利用光源模組依序出射至少一束光為寬譜光的至少兩束光，并經(jīng)起偏元件、波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件和偏振分光合光器件對至少兩束光的偏振態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后分配到兩個硅基液晶片上，經(jīng)過硅基液晶片調(diào)制后合光出射，最終進(jìn)入投影鏡頭成像。區(qū)別于現(xiàn)有的單片式LCOS投影系統(tǒng)以及三片式LCOS系統(tǒng)，本發(fā)明采用雙片式LCOS結(jié)構(gòu)，兼顧了系統(tǒng)的成本與光效，并且偏振分光合光組件將光源組件輸出的多種不同顏色的光按照不同波長區(qū)間轉(zhuǎn)換成不同的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)了將多種不同顏色的光分成不同基色，增大了硅基液晶投影系統(tǒng)的色域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅基液晶投影系統(tǒng)色域較小的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高硅基液晶投影系統(tǒng)色域?qū)挾鹊男Ч鸒
【附圖說明】
[0025]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0026]圖1是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的單片式LCOS投影系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖2是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的三片式LCOS投影系統(tǒng)的示意圖；
[0028]圖3是根據(jù)相關(guān)技術(shù)的單片式LCOS投影系統(tǒng)或三片式LCOS投影系統(tǒng)的色域圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖；
[0030]圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中三段式色輪的正視圖；
[0031]圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光譜與偏振態(tài)的關(guān)系圖；
[0032]圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖；
[0033]圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的色域圖；
[0034]圖9是根據(jù)本發(fā)明第一■實(shí)施例的娃基液晶投影系統(tǒng)的不意圖；
[0035]圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖；
[0036]圖11是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光譜與偏振態(tài)的關(guān)系圖；
[0037]圖12是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖；
[0038]圖13是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的色域圖；
[0039]圖14是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖；
[0040]圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖；
[0041]圖16是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光譜的示意圖；
[0042]圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖；
[0043]圖18是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光透過率與偏振態(tài)的關(guān)系圖；
[0044]圖19是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的娃基液晶投影系統(tǒng)的不意圖；
[0045]圖20是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖；
[0046]圖21是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖；
[0047]圖22是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖；以及
[0048]圖23是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光透過率與偏振態(tài)的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0050]需要說明的是，本發(fā)明的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0051]在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0052]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種硅基液晶投影系統(tǒng)，以下對本發(fā)明實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)做具體介紹:
[0053]本發(fā)明實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)主要包括光源模組、起偏元件、波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件和偏振分光合光器件，其中:
[0054]光源模組用于依序出射至少兩束光，至少兩束光中的至少一束光為寬譜光，且至少兩束光的合光包含三基色光，在本發(fā)明實(shí)施例中，寬譜光可以為光譜連續(xù)或者不連續(xù)，且光譜跨度范圍大于或者等于1nm的光。
[0055]起偏元件設(shè)置于光源模組的各寬譜光的傳輸光路中，用于將每束寬譜光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)。
[0056]波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于起偏元件的后端光路中，用于將第一偏振態(tài)的每束寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束，其中第一偏振態(tài)與第二偏振態(tài)相互垂直，第一光束與第二光束具有不同的波譜范圍，在本發(fā)明實(shí)施例中，第一偏振態(tài)可以是P偏振態(tài)，則第二偏振態(tài)相應(yīng)地為S偏振態(tài)；第一偏振態(tài)還可以是S偏振態(tài)，則第二偏振態(tài)相應(yīng)地為P偏振態(tài)。
[0057]偏振分光合光器件設(shè)置于波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件的后端光路中，用于將具有第一偏振態(tài)的第一光束沿第一光路傳輸至第一硅基液晶片，將具有第二偏振態(tài)的第二光束沿第二光路傳輸至第二硅基液晶片，并對第一硅基液晶片和第二硅基液晶片出射的光束進(jìn)行合路出射，其中，第一硅基液晶片和第二硅基液晶片為硅基液晶投影系統(tǒng)所包括的兩片硅基液晶片，第一光束沿第一光路傳輸至第一硅基液晶片后，第一硅基液晶片對第一光束進(jìn)行調(diào)制，第二光束沿第二光路傳輸至第二硅基液晶片后，第二硅基液晶片對第二光束進(jìn)行調(diào)制，第一硅基液晶片和第二硅基液晶片對各自所接收的光進(jìn)行的調(diào)制，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任意一種調(diào)制方式，此處不再贅述。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)，通過利用光源模組依序出射至少一束光為寬譜光的至少兩束光，并經(jīng)起偏元件、波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件和偏振分光合光器件對至少兩束光的偏振態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后分配到兩個硅基液晶片上，經(jīng)過硅基液晶片調(diào)制后合光出射，最終進(jìn)入投影鏡頭成像。區(qū)別于現(xiàn)有的單片式LCOS投影系統(tǒng)以及三片式LCOS系統(tǒng)，本發(fā)明采用雙片式LCOS結(jié)構(gòu)，兼顧了系統(tǒng)的成本與光效，并且偏振分光合光組件將光源組件輸出的多種不同顏色的光按照不同波長區(qū)間轉(zhuǎn)換成不同的偏振態(tài)，實(shí)現(xiàn)了將多種不同顏色的光分成不同基色，增大了硅基液晶投影系統(tǒng)的色域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中硅基液晶投影系統(tǒng)色域較小的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高硅基液晶投影系統(tǒng)色域?qū)挾鹊男Ч?br>[0059]本發(fā)明實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)中的光源模組主要包括激發(fā)光源和第一波長轉(zhuǎn)換裝置，激發(fā)光源用于出射激發(fā)光，第一波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置在激發(fā)光的傳輸光路中，用于在激發(fā)光的照射下依序產(chǎn)生上述至少兩束光。其中，寬譜光既可以為單基色寬譜光，也可以為包括至少兩種基色光寬譜光，對于寬譜光為單基色寬譜光的情況，具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束為同色異譜的光，對于寬譜光為包括至少兩種基色光寬譜光的情況，具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束分別為不同的基色光，在本發(fā)明實(shí)施例中，單基色寬譜光是指光譜范圍在一種基色光的光譜范圍內(nèi)的光，兩種基色光的寬譜光是指光譜范圍覆蓋兩種基色光的光譜范圍的光，如青光、品紅
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[0060]以下具體說明本發(fā)明實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu):
[0061]圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖，如圖4所示，在本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)中，光源模組主要包括激光光源401和作為第一波長轉(zhuǎn)換裝置的三段式色輪403，起偏元件為起偏器407，具體地:
[0062]激光光源401用于產(chǎn)生第一顏色的激發(fā)光，在本發(fā)明實(shí)施例中，激光光源401可以采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，產(chǎn)生藍(lán)色激發(fā)光。
[0063]三段式色輪403在激發(fā)光的照射下依序出射三束不同的基色光，三束不同的基色光中至少一束基色光為寬譜光，三束不同的基色光中至少一束基色光為窄譜光，具體地，可以在激發(fā)光的照射下依序出射紅光、綠光和藍(lán)光，其中紅光，綠光中的至少一個為寬譜光。圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中三段式色輪的正視圖，如圖5所示，三段式色輪403包括第一色段S1、第二色段S2和第三色段S3，其中，第一色段SI上敷設(shè)有用于對激發(fā)光消偏振的散射粉，對應(yīng)激光光源401采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器產(chǎn)生藍(lán)色激發(fā)光的情況，第一色段SI上涂有用于對藍(lán)光進(jìn)行消偏振的散色粉；第二色段S2上敷設(shè)有用于在激發(fā)光的激發(fā)下產(chǎn)生綠光的熒光粉，則第二色段S2上涂有綠色熒光粉；第三色段S3上敷設(shè)有用于在激發(fā)光的激發(fā)下產(chǎn)生紅的熒光粉，則第三色段S3上涂有紅色熒光粉。
[0064]起偏器407用于將三段式色輪403出射的紅光、綠光和藍(lán)光中的寬譜光轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)，若三段式色輪403出射的光中紅光為寬譜光，則起偏器407將紅光寬譜光裝換為第一偏振態(tài)，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器408則將第一偏振態(tài)的紅光寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一紅光光束和具有第二偏振態(tài)的第二紅光光束，則傳輸至第一硅基液晶片413的第一光束為第一紅光光束，傳輸至第二硅基液晶片414的第二光束為第二紅光光束，其中第一紅光光束與第二紅光光束具有不同的波譜范圍；若三段式色輪403出射的光中綠光為寬譜光，則起偏器407將綠光寬譜光裝換為第一偏振態(tài)，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器408則將第一偏振態(tài)的綠光寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一綠光光束和具有第二偏振態(tài)的第二綠光光束，則傳輸至第一硅基液晶片413的第一光束為第一綠光光束，傳輸至第二硅基液晶片414的第二光束為第二綠光光束，其中第一綠光光束與第二綠光光束具有不同的波譜范圍；若三段式色輪403出射的光中紅光和綠光均為寬譜光，則起偏器407將紅光寬譜光和綠光寬譜光均裝換為第一偏振態(tài)，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器408則將第一偏振態(tài)的紅光寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一紅光光束和具有第二偏振態(tài)的第二紅光光束，同時將第一偏振態(tài)的綠光寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的第一綠光光束和具有第二偏振態(tài)的第二綠光光束，則傳輸至第一硅基液晶片413的第一光束包括第一紅光光束和第一綠光光束，傳輸至第二硅基液晶片414的第二光束包括第二紅光光束和第二綠光光束。在本發(fā)明實(shí)施例中，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器408可以將綠光寬譜光中波長較短的一部分轉(zhuǎn)為S光(以下用GlS表不)，將綠光寬譜光中波長較長的一部分轉(zhuǎn)為P光(以下用G2P表示)，將紅光寬譜光中波長較短的一部分轉(zhuǎn)為P光(以下用RlP表示)，將紅光寬譜光中波長較長的一部分轉(zhuǎn)為S光(以下用R2S表示)。
[0065]本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)還可以包括分光部件、光路中繼元件組和合光部件，其中，分光部件設(shè)置于三段式色輪403和起偏元件407之間的光路中，用于將三段式色輪403出射的紅光和綠光透射至起偏元件407，且反射藍(lán)光；光路中繼元件組設(shè)置于分光部件反射的藍(lán)光的傳輸光路中，用于將分光部件反射的藍(lán)光中繼至合光部件；合光部件用于將波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件408出射的光束與光路中繼元件組中繼的光束合路出射至偏振分光合光器件。
[0066]具體地，在本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中，分光部件可以為第一二向色鏡406，合光部件可以為第二二向色鏡409，光路中繼元件組主要包括反射鏡，其中:
[0067]第一二向色鏡406用于反射藍(lán)光，透射綠光和紅光。
[0068]反射鏡用于反射第一二向色鏡406反射的藍(lán)光，為保證光路傳輸?shù)姆€(wěn)定性，一般將第一二向色鏡406和第二二向色鏡409的反射面與硅基液晶投影系統(tǒng)的光軸所成的銳角設(shè)置為45度角，此種情況，至少需要兩塊反射鏡的配合，才能將第一二向色鏡406反射的藍(lán)光反射到第二二向色鏡409，圖4中示意性示出了反射鏡包括第一反射鏡410和第二反射鏡411，其中，第一反射鏡410與第一二向色鏡406平行，第二反射鏡411與第二二向色鏡409平行，并且與第一反射鏡410垂直。
[0069]第二二向色鏡409用于接收并反射第二反射鏡411反射的藍(lán)光至偏振分光棱鏡412，接收并透射第一偏振態(tài)的第一光束和第二偏振態(tài)的第二光束至偏振分光棱鏡412，即，第二二向色鏡409用于接收并反射第二反射鏡411反射過來的藍(lán)光至偏振分光棱鏡412，接收并透射GlS光、G2P光、RlP光和R2S光至偏振分光棱鏡412。
[0070]偏振分光棱鏡412用于將藍(lán)光轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)的光和第二偏振態(tài)的光，并將第一偏振態(tài)的光傳輸至第一娃基液晶片413，將第二偏振態(tài)的光傳輸至第二娃基液晶片414，以及將第一硅基液晶片413返回的第一調(diào)制光和第二硅基液晶片414返回的第二調(diào)制光合光為合光光束后進(jìn)行出射，即，偏振分光棱鏡412將藍(lán)光轉(zhuǎn)為S光藍(lán)光和P光藍(lán)光，并將S光藍(lán)光和P光藍(lán)光分配到兩片硅基液晶片，然后將兩片硅基液晶片返回的調(diào)制光合光為合光光束后進(jìn)行出射。
[0071]此外，為保證光路傳輸?shù)姆€(wěn)定性、光線的聚集性和強(qiáng)度，本發(fā)明第一實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)還可以包括第一透鏡402、勻光部件和第二透鏡405，其中，勻光部件可以為方棒404，第一透鏡402作為收集透鏡，設(shè)置在激光光源401和三段式色輪403之間，用于聚焦激光光源401產(chǎn)生的激發(fā)光至三段式色輪403 ;方棒404設(shè)置在三段式色輪403和第二透鏡405之間，用于對藍(lán)光、綠光和紅光進(jìn)行勻光；第二透鏡405作為中繼透鏡，設(shè)置在方棒404和偏振組件之間，用于聚焦勻光后藍(lán)光、綠光和紅光至偏振組件。
[0072]以下進(jìn)一步對本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的工作原理說明如下:
[0073]激光光源401產(chǎn)生的藍(lán)色激發(fā)光，經(jīng)收集透鏡402聚焦后入射到三段式色輪403上，涂有散射粉的第一色段SI將藍(lán)光消偏振后出射，涂有綠色熒光粉的第二色段S2在藍(lán)色激發(fā)光的激發(fā)下得到綠色熒光，涂有紅色熒光粉的第三色段S3在藍(lán)色激發(fā)光的激發(fā)下得到紅色熒光，色輪輸出的光進(jìn)入方棒404勻光后，經(jīng)中繼透鏡405到達(dá)二向色鏡406處，二向色鏡406反射藍(lán)光，透射綠光和紅光，反射的藍(lán)光經(jīng)過反射鏡410、反射鏡411后到達(dá)二向色鏡409處，透射的綠光和紅光經(jīng)過起偏器407變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件408后，綠光和紅光在不同波長區(qū)間發(fā)生了不同的偏振態(tài)變化，波長較短的綠光部分Gl仍為S光，波長較長的綠光部分G2變?yōu)镻光，波長較短的紅光部分Rl變?yōu)镻光，波長較長的紅光部分R2仍為S光，其光譜與偏振態(tài)的關(guān)系如圖6所不，在圖6中不出的光譜與偏振態(tài)的關(guān)系圖中，示出了對于波長范圍為480nm至600nm的綠光而言，將480nm至520nm的波長較短的綠光部分Gl轉(zhuǎn)換為S光，將530nm至600nm的波長較長的綠光部分G2轉(zhuǎn)換為P光，其中，在本發(fā)明實(shí)施例中，520nm至530nm部分的綠光可以被轉(zhuǎn)換為S光，也可以被轉(zhuǎn)換為P光；同時還不出了對于波長范圍為560nm至680nm的紅光而言，將560nm至620nm的波長較短的紅光部分Rl轉(zhuǎn)換為P光，將640nm至680nm的波長較長的紅光部分R2轉(zhuǎn)換為S光，同樣，對于620nm至640nm部分的紅光可以被轉(zhuǎn)換為S光，也可以被轉(zhuǎn)換為P光。
[0074]二向色鏡409透射綠光和紅光，反射藍(lán)光，由此二向色鏡409后光束中包含藍(lán)光，RlP光、R2S光，GlS光、G2P光，經(jīng)過PBS棱鏡412后，藍(lán)光被分成P光和S光入射到兩個LCOS上，其中P光藍(lán)光透射PBS棱鏡412，入射到LCOS芯片414上，S光藍(lán)光反射，入射到LCOS芯片413上，RlP光透射，入射到LCOS芯片414上，R2S光反射，入射到LCOS芯片413上，GlS光透射，入射到LCOS芯片414上，G2P光反射，入射到LCOS芯片413上，由此兩個LCOS芯片上的光時序如圖7所示，在本發(fā)明實(shí)施例中，兩個LCOS芯片調(diào)制光的時序要與三段式色輪分段比例保持一致，也即是LCOS芯片與色輪要保持同步。經(jīng)過LCOS調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，出射光束在PBS棱鏡412處合光，出射光束中包含S光藍(lán)光和P光藍(lán)光合成的藍(lán)光，Rls光、R2p光和Glp光、G2s光，最終進(jìn)入投影鏡頭415形成圖像。
[0075]本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)，利用波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件408的特性，將綠光和紅光分別在不同波長區(qū)間轉(zhuǎn)換成不同的偏振態(tài)，入射到兩個LCOS芯片上進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)了更多的基色，如圖8所示，為本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的五基色示意圖。從圖8中可以看出，硅基液晶投影系統(tǒng)的色域已經(jīng)基本達(dá)到DCI標(biāo)準(zhǔn)，其中，還可以通過添加綠色濾光片來達(dá)到DCI綠光基色坐標(biāo)，完全覆蓋了 REC.709標(biāo)準(zhǔn)，并且在青綠色部分色域大大增加，提升了該區(qū)域的色彩表現(xiàn)。同時，本系統(tǒng)采用兩片式LCOS的結(jié)構(gòu)，與單片式LCOS系統(tǒng)相比，僅增加了一片LCOS及為數(shù)不多的分光合光裝置，結(jié)構(gòu)相對簡單，且具有較短的后焦(BFL)。在本系統(tǒng)中，由于藍(lán)光沒有轉(zhuǎn)換成偏振光，而是在PBS處分成兩種偏振光輸入到兩個LCOS上進(jìn)行處理，不僅增加了藍(lán)光的效率，同時也將兩個LCOS上的能量分布變得更加均衡，有利于LCOS的散熱，提高系統(tǒng)的壽命。
[0076]需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中的起偏器407不限于將紅光和綠光中的黃色熒光變?yōu)镾偏振光，也可以變?yōu)镻偏振光，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件408也不限于出射藍(lán)光(即，B光)+Rlp光、R2s光+Gls光、G2p光，也可以是B光+Rls光、R2p光+Glp光、G2s光，總之，只要滿足將藍(lán)光分配到兩個LCOS上進(jìn)行處理，將綠光和紅光分成兩個波段的兩種偏振態(tài)分配到兩個LCOS上進(jìn)行處理即可。同時，光源部分也不限于一組藍(lán)色激光光源激發(fā)分段熒光粉色輪的方式，光源可以為三組激光光源激發(fā)三個純色段色輪，三組光源時序上調(diào)制。
[0077]圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖，如圖9所示，在本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)中，光源模組主要包括激光光源901和作為第一波長轉(zhuǎn)換裝置的兩段式色輪903，起偏元件為起偏器906，具體地:
[0078]激光光源901用于產(chǎn)生第一顏色的激發(fā)光，在本發(fā)明實(shí)施例中，激光光源901可以采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，產(chǎn)生藍(lán)色激發(fā)光。
[0079]兩段式色輪903用于在激發(fā)光的照射下依序出射兩束光，兩束光中的至少一束光為寬譜光，且兩束光的合光包含三基色光，具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束分別為不同的基色光，具體地，兩段式色輪903可以在激發(fā)光的激發(fā)依序出射第一波段光和第二波段光，其中第一波段光為藍(lán)光與青光的混合光，第二波段光為黃光寬譜光。圖10是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖，如圖10所示，兩段式色輪903包括第四色段S4和第五色段S5，其中，第四色段S4上敷設(shè)有用于在激發(fā)光的激發(fā)下產(chǎn)生黃光的熒光粉，則第四色段S4上涂有黃色熒光粉；第五色段S5上敷設(shè)有用于在激發(fā)光的激發(fā)下產(chǎn)生青光的熒光粉，則第五色段S5上涂有青色熒光粉。
[0080]起偏器906將兩段式色輪903出射的第一波段光和第二波段光轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件907將第一偏振態(tài)的藍(lán)光與青光的混合光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的藍(lán)光光束和具有第二偏振態(tài)的青光光束，將第一偏振態(tài)的黃光寬譜光轉(zhuǎn)換成具有第一偏振態(tài)的綠光光束和具有第二偏振態(tài)的紅光光束，則傳輸至第一硅基液晶片413的第一光束包括藍(lán)光光束和綠光光束，傳輸至第二硅基液晶片414的第二光束包括青光光束和紅光光束。在本發(fā)明實(shí)施例中，起偏器906將從兩段式色輪903入射過來的青光和黃光變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件907后，青光和黃光在不同波長區(qū)間發(fā)生了不同的偏振態(tài)變化，青光中的藍(lán)光B仍為S光，青綠色光C變?yōu)镻光，黃光中的綠光G變?yōu)镻光，紅光R仍為S光，其光譜與偏振態(tài)的關(guān)系如圖11所示。
[0081]偏振分光棱鏡908用于將第一偏振態(tài)的光傳輸至第一娃基液晶片909，將第二偏振態(tài)的光傳輸至第二硅基液晶片910，以及將第一硅基液晶片909返回的第一調(diào)制光和第二硅基液晶片910返回的第二調(diào)制光合光為合光光束后進(jìn)行出射。具體地，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件907出射光入射到PBS棱鏡908處，S光B光反射，入射到LCOS芯片909上，P光C光透射，入射到LCOS芯片910上，S光R光反射，入射到LCOS芯片909上，P光G光透射，入射到LCOS芯片910上，由此兩個LCOS芯片上的光時序如圖12所示，經(jīng)過LCOS芯片調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，出射光束在PBS棱鏡908處合光，出射光束中包含S光B光，P光C光，S光R光和P光G光，最終進(jìn)入投影鏡頭911成像。在本發(fā)明第二實(shí)施例中，兩個LCOS芯片調(diào)制光的時序要與兩段式色輪903分段比例保持一致，也即是LCOS芯片與兩段式色輪903要保持同步。
[0082]此外，為保證光路傳輸?shù)姆€(wěn)定性、光線的聚集性和強(qiáng)度，本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)還可以包括第一透鏡902、勻光部件和第二透鏡905，其中，勻光部件可以為方棒904，第一透鏡902作為收集透鏡，設(shè)置在激光光源901和兩段式色輪903之間，用于聚焦激光光源901產(chǎn)生的激發(fā)光至兩段式色輪903 ;方棒904設(shè)置在兩段式色輪903和第二透鏡905之間，用于對黃光和青光進(jìn)行勻光；第二透鏡905作為中繼透鏡，設(shè)置在方棒904和偏振組件之間，用于聚焦勻光后黃光和青光至偏振組件。
[0083]以下進(jìn)一步對本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的工作原理說明如下:
[0084]激光光源901產(chǎn)生的激發(fā)光經(jīng)收集透鏡902聚焦后入射到如圖10所示的兩段式色輪903上，涂有青色熒光粉的第五色段S5在藍(lán)色激發(fā)光的激發(fā)下得到藍(lán)光+青色熒光混合的青光，涂有黃色熒光粉的第四色段S4在藍(lán)色激發(fā)光的激發(fā)下得到黃色熒光，色輪輸出的光進(jìn)入方棒904勻光后，經(jīng)中繼透鏡905到達(dá)起偏器906處，起偏器將入射的青光和黃光變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件907后，青光和黃光在不同波長區(qū)間發(fā)生了不同的偏振態(tài)變化，青光中的藍(lán)光B仍為S光，青綠色光C變?yōu)镻光，黃光中的綠光G變?yōu)镻光，紅光R仍為S光，其光譜與偏振態(tài)的關(guān)系如圖11所不，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件907出射光入射到PBS棱鏡908處，S光B光反射，入射到LCOS芯片909上，P光C光透射，入射到LCOS芯片910上，S光R光反射，入射到LCOS芯片909上，P光G光透射，入射到LCOS芯片910上，由此兩個LCOS芯片上的光時序如圖12所示，經(jīng)過LCOS調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，出射光束在PBS棱鏡908處合光，出射光束中包含S光B光，P光C光，S光R光和P光G光，最終進(jìn)入投影鏡頭911成像。
[0085]本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)在第一實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將三段式藍(lán)+綠+紅色輪變?yōu)閮啥问角?黃色輪，由原來的五基色變成四基色，如圖13所示，從圖13中可以看出，第二實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的色域基本覆蓋了 REC.709的標(biāo)準(zhǔn)，其中，對于綠光部分，可以通過添加濾光片使得綠色部分色坐標(biāo)達(dá)到DCI標(biāo)準(zhǔn)；對于紅光部分，可以增加紅色激光模組，在色輪黃色段點(diǎn)亮，與黃光熒光分出的紅光相混合，使得紅光色坐標(biāo)達(dá)到DCI標(biāo)準(zhǔn)。
[0086]本發(fā)明第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)采用雙片式LCOS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了四基色色域，相對于實(shí)施例一每個LCOS芯片上處理三種光的方式，該第二實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中每個LCOS芯片上處理兩種光，因此提高了光的切換頻率，可以降低color-breakup (彩虹效應(yīng))。
[0087]圖14是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖，圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖，圖16是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光譜的示意圖，圖17是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖，圖18是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光透過率與偏振態(tài)的關(guān)系圖，如圖14至圖18所示，本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)包括激光光源1401，收集透鏡1402，色輪1403，方棒1404，中繼透鏡1405，二向色鏡1406、1409，起偏器1407，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件1408，反射鏡1410、1411，PBS棱鏡1412，LCOS芯片1413、1414，波長選擇檢偏器1415以及投影鏡頭1416。
[0088]光源模組主要包括激光光源1401和作為第一波長轉(zhuǎn)換裝置的兩段式色輪1403，起偏元件為起偏器1407，具體地:
[0089]激光光源1401用于產(chǎn)生第一顏色的激發(fā)光，在本發(fā)明實(shí)施例中，激光光源1401可以采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，產(chǎn)生藍(lán)色激發(fā)光。
[0090]兩段式色輪1403在激發(fā)光的照射下依序出射兩束光，兩束光中的至少一束光為寬譜光，且兩束光的合光包含三基色光，其中，具有第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束分別為不同的基色光，兩束光中的至少一束光為窄譜光，其中，寬譜光為青光、黃光或者品紅光中的任意一種。色輪分成兩部分，藍(lán)段涂有散射粉，藍(lán)光消偏振后出射，黃段涂有黃色熒光粉，藍(lán)激光激發(fā)黃色熒光粉得到黃色熒光出射，其光譜如圖16所示，色輪輸出的光進(jìn)入方棒1404勻光后，經(jīng)中繼透鏡1405到達(dá)二向色鏡1406處，二向色鏡1406反射藍(lán)光，透射黃光，反射的藍(lán)光經(jīng)過反射鏡1410、1411后到達(dá)二向色鏡1409處，透射的黃光經(jīng)過起偏器1407變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件1408后，綠光仍為S光，紅光變?yōu)镻光，二向色鏡1409透射黃光，反射藍(lán)光，由此二向色鏡1409后光束中包含藍(lán)光，S光綠光和P光紅光，經(jīng)過PBS棱鏡后，藍(lán)光被分成P光和S光入射到兩個LCOS上，其中P光藍(lán)光透射PBS，入射到LCOS 1414上，S光藍(lán)光反射，入射到LCOS 1413上，S光綠光反射，入射到LCOS 1413上，P光紅光透射，入射到LCOS 1414上，LCOS上的光時序如圖17所示，需要強(qiáng)調(diào)的是，兩個LCOS芯片調(diào)制光的時序要與色輪分段比例保持一致，也即是LCOS芯片與色輪要保持同步。經(jīng)過LCOS調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，出射光束中包含S光藍(lán)光和P光藍(lán)光合成的藍(lán)光，P光綠光和S光紅光，經(jīng)過波長選擇檢偏器1415，其具有透射兩種偏振態(tài)的藍(lán)光，只透射P光綠光和S光紅光的功能，如圖18所示，如此提高了成像的對比度，成像光束進(jìn)入鏡頭1416后最終成像。
[0091]以下進(jìn)一步對本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)的工作原理說明如下:
[0092]激光光源1401 —般采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，經(jīng)收集透鏡1402聚焦后入射到如圖15所示的熒光粉色輪上，色輪分成兩部分，藍(lán)段涂有散射粉，藍(lán)光消偏振后出射，黃段涂有黃色熒光粉，藍(lán)激光激發(fā)黃色熒光粉得到黃色熒光出射，其光譜如圖16所示，色輪輸出的光進(jìn)入方棒1404勻光后，經(jīng)中繼透鏡1405到達(dá)二向色鏡1406處，二向色鏡1406反射藍(lán)光，透射黃光，反射的藍(lán)光經(jīng)過反射鏡1410、1411后到達(dá)二向色鏡1409處，透射的黃光經(jīng)過起偏器1407變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件1408后，綠光仍為S光，紅光變?yōu)镻光，二向色鏡1409透射黃光，反射藍(lán)光，由此二向色鏡1409后光束中包含藍(lán)光，S光綠光和P光紅光，經(jīng)過PBS棱鏡后，藍(lán)光被分成P光和S光入射到兩個LCOS上，其中P光藍(lán)光透射PBS，入射到LCOS 1414上，S光藍(lán)光反射，入射到LCOS 1413上，S光綠光反射，入射到LCOS 1413上，P光紅光透射，入射到LCOS 1414上，LCOS上的光時序如圖17所示，需要強(qiáng)調(diào)的是，兩個LCOS芯片調(diào)制光的時序要與色輪分段比例保持一致，也即是LCOS芯片與色輪要保持同步。經(jīng)過LCOS調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)90度，出射光束中包含S光藍(lán)光和P光藍(lán)光合成的藍(lán)光，P光綠光和S光紅光，經(jīng)過波長選擇檢偏器1415，其具有透射兩種偏振態(tài)的藍(lán)光，只透射P光綠光和S光紅光的功能，如圖18所示，如此提高了成像的對比度，成像光束進(jìn)入鏡頭1416后最終成像。
[0093]其它部件與本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)中相應(yīng)的部件的功能相同，此處不再贅述，其中，分光部件用于將第一波長轉(zhuǎn)換裝置出射的寬譜光和窄譜光分成沿不同光路傳輸?shù)墓?，并將寬譜光引導(dǎo)至所述起偏元件，將窄譜光引導(dǎo)至光路中繼元件組，其中，所謂引導(dǎo)具體為將分光部件分出的寬譜光直接出射至起偏元件。
[0094]根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)，采用兩片式LCOS的結(jié)構(gòu)，與單片式LCOS系統(tǒng)相比，僅增加了一片LCOS及為數(shù)不多的分光合光裝置，結(jié)構(gòu)相對簡單，且具有較短的后焦(BFL)。同時，由于藍(lán)光沒有轉(zhuǎn)換成偏振光，而是在PBS處分成兩種偏振光輸入到兩個LCOS上進(jìn)行處理，不僅增加了藍(lán)光的效率，同時也將兩個LCOS上的能量分布變得更加均衡，有利于LCOS的散熱，提高系統(tǒng)的壽命。除此之外，本實(shí)施方式采用藍(lán)光激發(fā)黃色熒光粉，其激發(fā)效率高，從黃色熒光粉中分出的綠光和紅光也具有很高的光效，由此解決了燈泡機(jī)采用UHP燈紅光比例過低的問題，使得系統(tǒng)具有很好的色彩亮度。在液晶響應(yīng)方面，由于每個LCOS上只處理兩個時序的光，因此其調(diào)制速率達(dá)到120HZ即可，相比于單片式LCOS，降低了難度。
[0095]本實(shí)施例中的起偏器1407不限于將黃色熒光變?yōu)镾偏振光，也可以變?yōu)镻偏振光，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件1408也不限于出射S光綠光和P光紅光，也可以出射P光綠光和S光紅光，總之，只要滿足將藍(lán)光分配到兩個LCOS上處理，綠光和紅光分配到兩個LCOS上進(jìn)行處理即可。同時，光源部分也不限于一組藍(lán)色激光光源激發(fā)分段熒光粉色輪的方式，光源可以為兩組激光光源激發(fā)兩個純色段色輪，兩組光源時序上調(diào)制。
[0096]圖19是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖，如圖19所示，該第四實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)與圖14中示出的硅基液晶投影系統(tǒng)相比，二者區(qū)別在于，第四實(shí)施例中的硅基液晶投影系統(tǒng)將一個光源+分段式色輪替換為兩個光源+兩個純色色輪。如圖19所示，兩個光源+兩個純色色輪具體為:激光光源1901，窄譜光源1902，第一色輪1905，第二色輪1904。
[0097]作為第一波長轉(zhuǎn)換裝置的第一色輪1905設(shè)置在激光光源1901產(chǎn)生的激發(fā)光的傳輸光路中，作為第二波長轉(zhuǎn)換裝置的第二色輪1904設(shè)置于窄譜光源1902產(chǎn)生的窄譜光的傳輸光路中，第一色輪1905置和第二色輪1904配合而依序產(chǎn)生至少兩束光，具體地:
[0098]激光光源1901采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，窄譜光源1902采用紅光激光器、綠光激光器或者藍(lán)光激光器(一般為紅光激光器)，色輪1905為純青色熒光粉輪(1902為紅光激光器時)，純黃色熒光粉(1902為藍(lán)光激光器)，色輪1905為品紅色熒光粉(1902為綠光激光器時)，色輪1904為散射粉色輪，用于對1902出射的激光進(jìn)行消相干。通過激光光源1901和窄譜光源1902的交替開啟，使得兩個色輪配合而出射時序的藍(lán)光和黃光，或者時序的紅光和青光，或者時序的綠光和品紅光。其余部分的各個光學(xué)元件及對應(yīng)的工作原理與實(shí)施例三中的相同，此處不再贅述。
[0099]圖20是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的示意圖，圖21是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩段式色輪的正視圖，圖22是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)中兩片LCOS芯片上的光時序圖，圖23是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)的光透過率與偏振態(tài)的關(guān)系圖，如圖20至圖23所示，本發(fā)明第五實(shí)施例所提供的硅基液晶投影系統(tǒng)包括激光光源2001，收集透鏡2002，色輪2003，方棒2004，中繼透鏡2005，二向色鏡2006、2009，起偏器2007，波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件2008，反射鏡2010、2011，PBS棱鏡2012，LCOS芯片2013、2014，波長選擇檢偏器2015以及投影鏡頭2016。
[0100]光源模組主要包括由于出射窄譜光的窄譜光源，作為第一波長轉(zhuǎn)換裝置的色輪2003同時設(shè)置于激發(fā)光和窄譜光的傳輸光路中，用于在激發(fā)光源和窄譜光源的交替照射下依序產(chǎn)生至少兩束光，當(dāng)色輪出的窄譜光為藍(lán)光時，則該窄譜光源與激發(fā)光光源為同一光源，當(dāng)色輪出的窄譜光為紅光時，則該窄譜光源與激發(fā)光源為不同的光源，該窄譜光源為紅光激光光源，具體地:
[0101]激光光源2001采用半導(dǎo)體藍(lán)光激光器+半導(dǎo)體紅光激光器，經(jīng)收集透鏡2002聚焦后入射到如圖21所示的熒光粉色輪上，色輪分成兩部分，紅段涂有散射粉，紅光消偏振后出射，青段涂有青色熒光粉或者綠色熒光粉，藍(lán)激光激發(fā)青色熒光粉得到青色熒光或者藍(lán)激光激發(fā)綠色熒光粉加上未被吸收轉(zhuǎn)化的藍(lán)光形成青光出射，色輪輸出的光進(jìn)入方棒2004勻光后，經(jīng)中繼透鏡2005到達(dá)二向色鏡2006處，二向色鏡2006反射紅光，透射青光，反射的紅光經(jīng)過反射鏡2010、2011后到達(dá)二向色鏡2009處，透射的青光經(jīng)過起偏器2007變?yōu)槠窆?例如S光)，經(jīng)過波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件2008后，藍(lán)光仍為S光，綠光變?yōu)镻光，二向色鏡2009透射青光，反射紅光，由此二向色鏡2009后光束中包含紅光，S光藍(lán)光和P光綠光，經(jīng)過PBS棱鏡后，紅光被分成P光和S光入射到兩個LCOS上，其中P光紅光透射PBS,入射到LCOS 2014上，S光紅光反射，入射到LCOS 2013上，S光藍(lán)光反射，入射到LCOS2013上，P光綠光透射，入射到LCOS 2014上，LCOS上的光時序如圖22所示，需要強(qiáng)調(diào)的是，兩個LCOS芯片調(diào)制光的時序要與色輪分段比例保持一致，也跟兩組光源的開斷保持一致，即紅色段紅光激光器開，青色段藍(lán)光激光器開，因此LCOS芯片與色輪和光源要保持同步。經(jīng)過LCOS調(diào)制后，出射光偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)200度，出射光束中包含S光紅光和P光紅光合成的紅光，P光藍(lán)光和S光綠光，經(jīng)過波長選擇檢偏器2015，其具有透射兩種偏振態(tài)的紅光，只透射P光藍(lán)光和S光綠光的功能，如圖23所示，如此提高了成像的對比度，成像光束進(jìn)入鏡頭2016后最終成像。
[0102]在一般采用紅光激光作為光源的投影系統(tǒng)中，由于紅光激光經(jīng)過散射粉后并沒有完全消除偏振特性，因此最后經(jīng)過鏡頭成像后圖像上紅色部分的散斑現(xiàn)象仍然較為嚴(yán)重，本發(fā)明第五實(shí)施例的硅基液晶投影系統(tǒng)，將紅光激光光源經(jīng)過散射粉后產(chǎn)生的紅光分配到兩個LCOS上進(jìn)行處理，兩個LCOS上紅光分別具有不同的偏振態(tài)，如此相當(dāng)于做了一次消偏振的功能，對于提高圖像的質(zhì)量有有利效果。同時，兩個LCOS上均處理紅光，提高了紅光的比例，增加了色彩亮度。由于采用了紅光激光，紅色部分顏色會更加鮮艷，在藍(lán)光及綠光色坐標(biāo)相對不錯的情況下，通過增大紅光的色域使得整個系統(tǒng)的色域達(dá)到了 DCI標(biāo)準(zhǔn)。
[0103]加紅光的目的:整個系統(tǒng)的紅光的比例少，增加紅光一方面提高亮度，另一方面增加色域。添加的紅光是紅激光，可以消散斑，原因在于:偏振分光能夠降低散斑對比度。
[0104]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硅基液晶投影系統(tǒng)，包括第一硅基液晶片和第二硅基液晶片，其特征在于，還包括: 光源模組，用于依序出射至少兩束光，所述至少兩束光中的至少一束光為寬譜光，且所述至少兩束光的合光包含三基色光； 起偏元件，設(shè)置于所述光源模組的各寬譜光的傳輸光路中，用于將每束寬譜光的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換為第一偏振態(tài)； 波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件，設(shè)置于所述起偏元件的后端光路中，用于將所述第一偏振態(tài)的每束寬譜光轉(zhuǎn)換成具有所述第一偏振態(tài)的第一光束和具有第二偏振態(tài)的第二光束，其中所述第一偏振態(tài)與所述第二偏振態(tài)相互垂直，所述第一光束與所述第二光束具有不同的波譜范圍； 偏振分光合光器件，設(shè)置于所述波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件的后端光路中，用于將具有所述第一偏振態(tài)的所述第一光束沿第一光路傳輸至所述第一硅基液晶片，將具有所述第二偏振態(tài)的所述第二光束沿第二光路傳輸至所述第二硅基液晶片，并對所述第一硅基液晶片和所述第二硅基液晶片出射的光束進(jìn)行合路出射。2.如權(quán)利要求1所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光源模組包括: 激發(fā)光源，用于出射激發(fā)光； 第一波長轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)置在所述激發(fā)光的傳輸光路中，用于在所述激發(fā)光的照射下依序產(chǎn)生所述至少兩束光。3.如權(quán)利要求2所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置包括: 三段式色輪，所述三段式色輪在所述激發(fā)光的照射下依序出射三束不同的基色光，所述三束不同的基色光中至少一束基色光為寬譜光。4.如權(quán)利要求3所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，具有所述第一偏振態(tài)的所述第一光束和具有所述第二偏振態(tài)的所述第二光束為同色異譜的光。5.如權(quán)利要求3所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述三束不同的基色光中至少一束基色光為窄譜光。6.如權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述三束不同的基色光分別為紅光、綠光、藍(lán)光。7.如權(quán)利要求2所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置包括: 兩段式色輪，所述兩段式色輪在所述激發(fā)光的照射下依序出射兩束光，所述兩束光中的至少一束光為寬譜光，且所述兩束光的合光包含三基色光。8.如權(quán)利要求7所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，具有所述第一偏振態(tài)的第一光束和具有所述第二偏振態(tài)的第二光束分別為不同的基色光。9.如權(quán)利要求7所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述兩束光中的至少一束光為窄譜光。10.如權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述寬譜光為青光、黃光或者品紅光中的任意一種。11.如權(quán)利要求5或9所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述窄譜光為紅光、綠光或者藍(lán)光中的任意一種。12.如權(quán)利要求5或者9所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述硅基液晶投影系統(tǒng)還包括: 分光部件，設(shè)置于所述波長轉(zhuǎn)換裝置和所述起偏元件之間的光路中，用于將所述波長轉(zhuǎn)換裝置出射的所述寬譜光和所述窄譜光分成沿不同光路傳輸?shù)墓?，并將所述寬譜光引導(dǎo)至所述起偏元件，將所述窄譜光引導(dǎo)至光路中繼元件組； 所述光路中繼元件組，設(shè)置于所述分光部件分出的所述窄譜光的傳輸光路中，用于將所述窄譜光中繼至合光部件； 所述合光部件，用于將所述波長選擇偏振轉(zhuǎn)換器件出射的光束與所述光路中繼元件組中繼的光束合路出射至所述偏振分光合光器件。13.如權(quán)利要求5或9所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光源模組進(jìn)一步包括: 窄譜光源，用于出射所述窄譜光； 所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置同時設(shè)置于所述激發(fā)光和所述窄譜光的傳輸光路中，用于在所述激發(fā)光源和所述窄譜光源的交替照射下依序產(chǎn)生所述至少兩束光。14.如權(quán)利要求13所述的硅基液晶投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光源模組進(jìn)一步包括: 第二波長轉(zhuǎn)換裝置，所述第二波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述窄譜光的傳輸光路中； 所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)置于所述激發(fā)光的傳輸光路中，且所述激發(fā)光源和所述窄譜光源交替開啟，以使所述第一波長轉(zhuǎn)換裝置和所述第二波長轉(zhuǎn)換裝置配合而依序產(chǎn)生所述至少兩束光。
【文檔編號】G03B21/20GK105824177SQ201510013373
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月9日
【發(fā)明人】郭祖強(qiáng), 王則欽
【申請人】深圳市繹立銳光科技開發(fā)有限公司