专利名称：硅基液晶光学引擎的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及投影显示技术领域，适用于数字背投影电视和投影机。具体就是一种硅基液晶光学引擎。
背景技术：
硅基液晶(liquid crystal on silicon；lcos)光学引擎是一个复杂的光学系统，硅基液晶光学引擎是一种基于标准cmos(互补金属氧化物半导体)工艺的反射式液晶投影显示技术，是将液晶片以及驱动液晶的电路一并集成在硅片上，制作成硅基液晶成像芯片，产生电子图像并调制输入光，硅基液晶成像芯片工作在偏振光的条件下。
硅基液晶光学引擎是利用光源产生的均匀线偏振光，将其分成红、绿、蓝三色光，分别照射到三片硅基液晶成像芯片上，被电子图像调制后反射出来，然后，对被图像调制的三色光合色，经投影镜头投影到屏幕上显示彩色的图像；投影显示可以是背向投影，也可是前向投影。
硅基液晶光学引擎一般分为三大部分照明系统、色光变换系统、投影镜头。
照明系统一般由超高压汞灯产生高亮度的光，也可使用氙灯、卤素灯等；光束首先被滤掉红外光和紫外光，然后，经均光器件和偏光转换器件，得到均匀光照的线偏振光。典型的实用结构如图1和图2所示。图1所示照明系统100，包括灯1、uv-ir滤光片2、起偏器3、光棒4、第一透镜5、第二透镜6组成；其中第一透镜5与第二透镜6构成扩束准直器。图2所示照明系统101，包括灯1、uv-ir滤光片2、第一复眼透镜7、第二复眼透镜8、起偏器9、聚光透镜10组成。
色光变换系统是把线偏振光束分成红、绿、蓝三色，分成三路，分别输入到三片硅基液晶成像芯片中进行图像调制，然后，合色投影。目前，硅基液晶光学引擎色光变换系统的实现有三种技术路线，可以形成多种方案其一，是一种利用偏振分束器(pbs)和二分之一波长片(也称延迟片、半波片、或波带片)实现的色光变换方案，它利用pbs将光束中的s光束反射和p光束透射的特性，将光耦合到硅基液晶成像芯片中，如图3所示，光束01为s光入射，被pbs11反射，光垂直入射到硅基液晶成像芯片12中，然后，被电子图像调制后反射回pbs11并透射；典型的实用方案如图4、图5所示。
图4所示，是一个色光变换系统的典型方案，包括一个x形二向色板14、一个二向色板16、两块反光板13和15、三块pbs11，和两块二分之一波长板18、一块合色棱镜19、和第一、二、三硅基液晶成像芯片12组成。来自光源系统100的可见光是s光，被x形二向色板14分成两部分，其中一路光又被二向色板16分成两部分，形成红、绿、蓝三束单色光，分别被pbs11耦合到第一、二、三硅基液晶成像芯片12中，被图像调制后，又分别被pbs11耦合到合色棱镜19，其中，中间的色光为p光透过合色棱镜19，上部的色光被二分之一波长板18旋转成s光后，被合色棱镜19反射，下部的色光也被另一个二分之一波长板18旋转成s光后，被合色棱镜19反射；红、绿、蓝三色光在合色棱镜19中合色后被投影镜头20投射，在屏幕上显示彩色图像。
图5所示，是另一个色光变换系统的典型方案，包括第一旋光板18.1、pbs11.1、第二旋光板18.2、pbs11.2、第三旋光板18.3、pbs11.3、pbs11.4、第一、二、三硅基液晶成像芯片12组成。来自光源100的可见光为p光，被输入到第一旋光板18.1中，第一色光部分被旋光90度角变成s光，被pbs11.1反射进入pbs18.3，被反射耦合到第一硅基液晶成像芯片12，被图像调制后并变成p光反射出来，然后，分别透过pbs18.3、pbs18.4，最后进入投影镜头20；未被第一旋光板旋光的第一、第二色色光仍为p光透过pbs11.1进入第二旋光板18.2，其中，第二色光部分被第二旋光板11.2旋光90度角成为s光，被pbs11.2反射耦合到第二硅基液晶成像芯片12，被图像调制后并变成p光反射出来，并透过pbs11.2进入第三旋光板18.3，被第三旋光板18.3旋光90度角成为s光，然后，被pbs11.4反射，最后进入投影镜头20；未被第二旋光板18.2旋光的p光为第三色光，透过第二旋光板18.2，透过pbs11.2进入第三硅基液晶成像芯片12，被图像调制后并变成s光反射出来，被pbs11.2反射后透过第三旋光板18.3，然后，被pbs11.4反射，三种色光合色后进入投影镜头20投射成像。
其二，是一种利用二向色分光膜和全反射棱镜实现的色光变换系统，利用分光膜来实现红、绿、蓝三色的分光，并利用空气隙形成全反射来实现将光耦合到硅基液晶成像芯片中，然后被电子图像调制后按原路反射，进入镜头投影显示。典型的实用方案如图6所示。
图6所示色光转换部分，包括pbs11、第一棱镜21、第二棱镜22、第三棱镜23、第一、二、三硅基液晶成像芯片12组成。pbs11的左面与第一棱镜21的第一面存在有一个空气隙，空气隙约10nm，将使光在第一棱镜21的第一面产生全反射，同样的，在第一棱镜21的第二面与第二棱镜22的第一面也存在有一个空气隙，空气隙约10nm，将使光在第二棱镜22的第一面产生全反射。照明系统100产生s偏光被pbs11反射进入第一棱镜21，由于第一棱镜21第二面镀有反红透蓝绿薄膜，蓝光和绿光透过，红光被反射，红光到达第一棱镜21的第一面，由于入射角大于布儒斯特角，红光在第一面全反射，并垂直入射到第三面进入第一硅基液晶成像芯片12中，被图像调制后并变成p光反射出来，沿原路返回到pbs11，由于此时红光变成p光，所以透过pbs11进入投影镜头20投射；在第一棱镜21第二面透过的蓝绿光到达第二棱镜22的第二面，由于第二棱镜22第二面镀有反蓝透绿薄膜，绿光透过，蓝光被反射，蓝光到达第二棱镜22的第一面，由于入射角大于布儒斯特角，蓝光在第一面全反射，并垂直入射到第三面进入第二硅基液晶成像芯片12中，被图像调制后并变成p光反射出来，沿原路返回到pbs11，由于此时蓝光变成p光，所以透过pbs11进入投影镜头20投射；在第二棱镜22第二面透过的绿光，透过第三棱镜23，并垂直入射进入第三硅基液晶成像芯片12中，被图像调制后并变成p光反射出来，沿原路返回到pbs11，由于此时绿光变成p光，所以透过pbs11进入投影镜头20投射；红、绿、蓝三束光最后被投影镜头20投射到屏幕上成彩色图像。
其三，是一种让输入光与硅基液晶成像芯片像面的法线成一定的夹角斜入射，输出光也成一定的夹角斜射出来，利用这样的原理来实现一种离轴式光变换系统，但存在许多缺点，如系统复杂，结构较大，特别是采用离轴结构后，像散较大，且对光的偏振态有影响，已出现非偏振态。目前该方案采用较少。
依据图4和图5方案的色光变换系统有许多改型，它们有着共同的特征，其特征在于利用pbs和90度旋光器件配合实现光的分离、调制和合色。但是，由于系统的偏振场结构复杂，元件材料的应力会产生双折射现象，改变光束的偏振态，影响对比度的提高；特别是温度的变化，造成元件材料的热应力变化，特别是90度旋光器件对温度非常敏感，旋光性能变化较大，影响了系统的稳定工作。
依据图6方案的色光变换系统也有许多改型，它们有着共同的特征，其特征在于利用二向色分光膜和全反射空气隙配合实现光的分离、调制和合色。但是，全反射空气隙的结构在制造上难度较大，不宜批量制造；同时，斜方棱镜的加工存在困难；另外成像器件到投影镜头的光程太长，对投影镜头的要求较高，增加了投影镜头制造难度和生产成本。产业化生产存在一定困难。
目前，这些公知的且较实用的硅基液晶光学引擎典型结构，存在上述的缺点，以及使用较多的光学元件，系统复杂，成本较高，光能利用率较低，使得硅基液晶光学引擎的大批量生产和应用存在许多困难。因此，实现简单结构的硅基液晶光学引擎是一个非常重要的目标和任务。
经我们自行对近10年的专利进行检索，也未发现有与本实用新型相同的硅基液晶光学引擎。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中硅基液晶光学引擎存在的缺点，在色光变换系统中去掉90度角旋光器件；也不要求使用全反射空气隙；提供一种光学结构十分简单，器件少，光能得以充分利用，造价低，易于制作并易于批量化生产的硅基液晶光学引擎。
下面对本实用新型的技术方案进行详细说明本实用新型的目的是这样实现的，硅基液晶光学引擎，包括有壳体、照明系统、色光变换系统、投影镜头；照明系统包括灯泡、uv-ir滤光片、起偏器、均光器件、准直器，其特征在于照明系统100、色光变换系统设置在壳体内，投影镜头20安装在壳体外，所述的色光变换系统包括有光耦合器24、二向色分光器26、三个硅基液晶成像芯片12组成，光耦合器24对着照明系统100的方向直接接受由照明系统100生成的线偏振白光01，并将线偏振白光01分成正交的两束光，该两路光束方向上各自安置有第一硅基液晶成像芯片12.1和第三硅基液晶成像芯片12.3，并与光轴垂直，其中的一路光束方向上在光耦合器24和硅基液晶成像芯片之间放置有二向色分光器26，在二向色分光器26的反射光方向上还放置有第二硅基液晶成像芯片12.2，并与该反射光轴垂直；所述的投影镜头20设置在光耦合器24外在未装有其他零件的方向上；第一硅基液晶成像芯片12.1、第二硅基液晶成像芯片12.2和第三硅基液晶成像芯片12.3到投影镜头20的光程相等；由第一硅基液晶成像芯片返回的光束，和由第二硅基液晶成像芯片和第三硅基液晶成像芯片返回的光束，在光耦合器24里合色后，进入镜头20投射成像。
光耦合器对着照明系统的方向直接接受由照明系统生成的线偏振白光，并将线偏振白光分成正交的两束光，一路光束沿输入光方向，另一路光束沿垂直于输入光光轴的方向；所述的二向色分光器设置在透射光束方向，二向色分光器的分光面与该光束的光轴成45度，二向色分光器又将接收到的光束分成两束光，分别是两个波段的光，一路光束沿输入光方向透射，另一路光束沿垂直于输入光光轴的方向反射；所述的第一硅基液晶成像芯片设置在光耦合器输出光束的反射光束方向，并与该光束的光轴垂直；第一硅基液晶成像芯片对该输入的光束进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；该反射光束已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器的异向偏振分束介质膜将此光束的光透射；所述的第二硅基液晶成像芯片设置在二向色分光器的反射光束方向，并与该反射光束的光轴垂直；第二硅基液晶成像芯片对所接受的光束进行图像调制，并将该光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去，此光束已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器的异向偏振分束介质膜将此光束的光反射；所述的第三硅基液晶成像芯片设置在二向色分光器的另一路光束方向，即透射光方向，并与光束的光轴垂直；第三硅基液晶成像芯片对输入的光束进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去，该光束已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器的异向偏振分束介质膜将光束的光反射；所述的投影镜头设置在光耦合器外在未装有其他零件的方向上；第一硅基液晶成像芯片、第二硅基液晶成像芯片和第三硅基液晶成像芯片到投影镜头的光程相等；由第一、第二、第三硅基液晶成像芯片分别返回的光束，均在光耦合器里合色后，进入镜头投射成像。
电视机、计算机等光电子产品的普及和进步，以及人们在工作和生活中广泛应用，人们与电视机、计算机等产品的屏幕有更多或越来越频繁的接触，投影显示以其耗电少、辐射小等优点得到了广泛应用。然而，在用于投影显示的硅基液晶光学引擎中由于使用较多的光学元件，系统复杂，成本较高，光能利用率较低，使得硅基液晶光学引擎的大批量生产和应用存在许多困难，制约着该技术的进步。因此，实现简单结构的硅基液晶光学引擎是一个非常急待解决的问题。本实用新型不需90度角旋光器件，也不要求使用全反射空气隙，简化了结构，减小了光路和光能损失，有效地解决了这个制约着硅基液晶投影显示系统简约结构、提高质量、效率和降低成本的问题。现有技术中的光耦合器仅能对一个波段的光进行耦合，而本实用新型采用了能对两个波段的光进行耦合的新型光耦合器，并就此设计了光路，在相应的光路中设置硅基液晶成像芯片，二向色分光器和镜头，构成了一种新的硅基液晶光学引擎，不仅结构十分简单，实现光耦合效率提高。
本实用新型的实现还在于色光变换系统中的光耦合器，由光学玻璃其中的工作面镀制的异向偏振分光膜组成，异向偏振分光膜是由多层氧化物介质膜组成；偏振分光面与透过光束的光轴成45度；氧化物介质膜由氧化钛介质膜层，或氧化锆介质膜层，或氧化钽介质膜层，或氧化铈介质膜层，或氧化镁介质膜层，或氧化硅介质膜层两两组合而成；以预定波段的光进入该光耦合器，该光具有第一偏振分量，包含在其中的某一波段的光被反射，该预定波段其余部分的光被透射。
由光学玻璃和其表面镀制的异向偏振分光膜组成的光耦合器，其异向偏振分光膜是由多层氧化物介质膜组成；偏振分光面与透过光束的光轴成45度。可以承受宽波段的高光强的光的长期照射，提高了使用寿命，扩大了应用范围，也使得制造易于实现，可以大批量地生产已满足市场的需求。
一般的光耦合器只能使一个硅基液晶成像芯片获得耦合，而本实用新型却可以使得两个硅基液晶成像芯片获得耦合。
本实用新型的实现还在于色光变换系统中的二向色分光器必须是一个非偏振的二向色分光器，即对一个波段任意偏振分量的光都透射，对另一个波段任意偏振分量的光都反射。
二向色分光器非偏振的技术特征的设计使得整个硅基液晶光学引擎。结合恰当，浑然一体，更好地调整和优化了光路，保证了光能的有效传递，实现了结构简单，光能传输效率高、器件成本低的优良效果。
本实用新型在色光变换系统中的光耦合器采用了在由光学玻璃和其工作面镀制的异向偏振分光膜层，偏振分光面与透过光束的光轴成45度的技术方案，优化设计了相应的光路和器件。解决了长期以来困扰着业界的硅基液晶光学引擎使用较多的光学元件，系统复杂，成本较高，光能利用率较低的问题，提供一种大量减少光学元件，结构简单，元件少而功能强，提高了制造的工艺性，有效地降低了成本；使得结构大大简化，并有效地提高了光能利用率，简约实用，易于量产的硅基液晶光学引擎。
图1是照明系统典型的实用结构一示意图；图2是照明系统典型的实用结构二示意图。
图3是已有技术中偏振分光器的工作原理图。
图4是已有技术中典型的硅基液晶光学引擎例一工作原理图。
图5是已有技术中典型的硅基液晶光学引擎例二工作原理图。
图6是已有技术中典型的硅基液晶光学引擎例三工作原理图。
图7是本实用新型光耦合器的工作原理示意图。
图8是本实用新型实施例2工作原理示意图。
图9是本实用新型硅基液晶光学引擎实施例3工作原理图。
图10是本实用新型硅基液晶光学引擎实施例4工作原理图。
图11是本实用新型硅基液晶光学引擎实施例5工作原理图。
具体实施方式
实施例1本实用新型色光变换系统中光耦合器的工作原理如图7所示，以预定波段的光01进入光耦合器24，该光具有第一偏振分量，包含在其中的某一波段04的光被反射，该预定波段01其余部分的光03被透射，在反射光04和透射光03的方向分别装有一个硅基液晶成像芯片12，并垂直于光束的光轴，光垂直输入到硅基液晶成像芯片12中，被图像调制和90度角旋光，然后，沿原路反射重新进入光耦合器24，由于光变成与原偏振分量正交的光，包含在其中的某一波段的光04被透射，预定波段其余部分的光03被反射。如此，可以同时使两个硅基液晶成像芯片12的输入光和输出光得到耦合。例如光束01是具有第一偏振分量的光，波长范围是410nm～590nm，入射到光耦合器24中，本例中光耦合器24是由两个直角棱镜胶合而成，组成一个正六面体，在其中一个直角棱镜的斜面上涂覆有异向偏振分束介质膜25，该异向偏振分束介质膜25将光束01中约为500nm～590nm的光04反射，反射光束的方向与光轴成90度角，该反射光04垂直入射到硅基液晶成像芯片12中，它将光束04进行图像调制并90度角旋光，沿原路反射出来，光束04已是具有第二偏振分量、波段约为500nm～590nm的调制光，重新进入光耦合器24，由于光的第二偏振分量与光的第一偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束04的光透射；光束01中约为410nm～490nm的光03被异向偏振分束介质膜25透射，垂直入射到硅基液晶成像芯片12中，它将光束03进行图像调制并90度角旋光，并沿原路反射出来，光束03已是具有第二偏振分量、波段约为410nm～490nm的调制光，重新进入光耦合器24，由于光的第二偏振分量与光的第一偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束03的光反射；光束04和光束03沿同一方向向前传播。光耦合器24不仅实现了两个硅基液晶成像芯片12光的输入和输出耦合，而且，也实现了光的分色和合色，上述也是一个蓝光和绿光的分离，被分别进行图像调制，然后，又合色的过程。
实施例2如图8所示，本实用新型硅基液晶光学引擎，包括有壳体、照明系统、色光变换系统、投影镜头，照明系统包括灯泡、uv-ir滤光片、起偏器、均光器件、准直器组成，其特征在于照明系统100、色光变换系统设置在壳体内，投影镜头20安装在壳体外，所述的色光变换系统包括有光耦合器24、二向色分光器26、三个硅基液晶成像芯片12组成，光耦合器24对着照明系统100的方向直接接受由照明系统100生成的线偏振白光01，并将线偏振白光01分成正交的两束光，一路光束03沿输入光方向，另一路光束04沿垂直于输入光光轴的方向；所述的二向色分光器26设置在光束03方向，二向色分光器26的分光面与光束03的光轴成45度角，二向色分光器26又将接收到的光束03分成两束光05、06，分别是两个波段的光，光束05沿输入光方向透射，光束06沿垂直于输入光光轴的方向反射；所述的第一硅基液晶成像芯片12.1设置在光耦合器24输出的一路光束04方向，并与光束04的光轴垂直；第一硅基液晶成像芯片12.1对该输入的光束进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束04已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束04的光透射；所述的第二硅基液晶成像芯片12.2设置在二向色分光器26的光束06方向，并与光束06的光轴垂直；第二硅基液晶成像芯片12.2对所接受的光束06进行图像调制，并将该光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束06已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束06的光反射；所述的第三硅基液晶成像芯片12.3设置在二向色分光器26的另一路光束05方向，并与光束05的光轴垂直；第三硅基液晶成像芯片12.3对输入的光束05进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束05已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束05的光反射；所述的投影镜头20设置在光耦合器24外在未装有其他零件的方向上；第一硅基液晶成像芯片12.1、第二硅基液晶成像芯片12.2和第三硅基液晶成像芯片12.3到投影镜头20的光程相等；由第一硅基液晶成像芯片返回的光束04，由第二硅基液晶成像芯片和第三硅基液晶成像芯片返回的光束05、06，在光耦合器24里合色后，进入镜头20投射成像。
实施例3如图9所示，本实用新型硅基液晶光学引擎，包括有壳体、照明系统、色光变换系统、投影镜头，照明系统包括灯泡、uv-ir滤光片、起偏器、均光器件、准直器组成，其特征在于照明系统100、色光变换系统设置在壳体内，投影镜头20安装在壳体外，所述的色光变换系统包括有光耦合器24、二向色分光器26、三个硅基液晶成像芯片12组成，光耦合器24对着照明系统100的方向直接接受由照明系统100生成的线偏振白光01，并将线偏振白光01分成正交的两束光，一路光束07沿输入光方向，另一路光束08沿垂直于输入光光轴的方向；所述的二向色分光器26设置在光束08方向，二向色分光器26的分光面与光束08的光轴成45度角，二向色分光器26又将接收到的光束08分成两束光09、010，分别是两个波段的光，光束010沿输入光方向透射，光束09沿垂直于输入光光轴的方向反射；所述的第一硅基液晶成像芯片12.1设置在光耦合器24输出的一路光束07方向，并与光束07的光轴垂直；第一硅基液晶成像芯片12.1对该输入的光束进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束07已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束07的光反射；所述的第二硅基液晶成像芯片12.2设置在二向色分光器26的光束09方向，并与光束09的光轴垂直；第二硅基液晶成像芯片12.2对所接受的光束09进行图像调制，并将该光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束09已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束09的光透射；所述的第三硅基液晶成像芯片12.3设置在二向色分光器26的另一路光束010方向，并与光束010的光轴垂直；第三硅基液晶成像芯片12.3对输入的光束010进行图像调制，并将光束的偏振方向旋转90度后，使其沿原路反射回去；光束010已是具有另一偏振分量的光，重新进入光耦合器24，由于与光的原偏振分量是正交的，光耦合器24的异向偏振分束介质膜25将光束010的光透射；所述的投影镜头20设置在光耦合器24外在未装有其他零件的方向上；第一硅基液晶成像芯片12.1、第二硅基液晶成像芯片12.2和第三硅基液晶成像芯片12.3到投影镜头20的光程相等；由第一硅基液晶成像芯片返回的光束07，由第二硅基液晶成像芯片和第三硅基液晶成像芯片返回的光束09、010，在光耦合器24里合色后，进入镜头20投射成像。
实施例4硅基液晶光学引擎，如图10所示包括壳体，和设置在壳体内的照明系统、色光变换系统、以及安装在壳体外的投影镜头。
色光变换系统包括光耦合器24、二向色分光器26、第一硅基液晶成像芯片12.1、第二硅基液晶成像芯片12.2、第三硅基液晶成像芯片12.3和补偿棱镜27构成。
光耦合器24接收来自光源100的白光，光耦合器24由两块直角棱镜组成的正六边体制成，在对角线斜面上镀制异向偏振分光膜；光耦合器24另一侧装有二向色分光器26，二向色分光器26由两块直角棱镜组成的正六方体制成，在斜面上镀制二向色非偏振分光膜，形成二向色分光器；在光耦合器24产生反射光的一侧装有补偿棱镜27，补偿棱镜27外侧装有第一硅基液晶成像芯片12.1，和其相反的另一侧装有投影镜头20；在二向色分光器26产生反射光的一侧装有第二硅基液晶成像芯片12.2，在二向色分光器26产生透过光的一侧装有第三硅基液晶成像芯片12.3；第一硅基液晶成像芯片12.1、第二硅基液晶成像芯片12.2、第三硅基液晶成像芯片12.3到投影镜头20的光程相等。补偿棱镜27的增加是光程补偿。
实施例5如图11所示，总体构成同实施例4，只是二向色分光器26和补偿棱镜27的位置发生了变化，即补偿棱镜27输入光的透射光方向，二向色分光器26处于输入光的反射光方向，由第一、第二、第三硅基液晶成像芯片分别返回的光束，均在光耦合器24里合色后，进入镜头20投射成像。
这是本实用新型实施例三，本实用新型三片式硅基液晶光学引擎，包括壳体，和设置在壳体内的照明系统、色光转换系统、以及安装在壳体外的投影镜头。
照明系统包括超高压汞灯1、uv-ir滤光片2、起偏器3、均光棒4、第一透镜5、第二透镜6组成；其中第一透镜5与第二透镜6构成扩束准直器。
色光转换系统包括光耦合器7、二向色分光器8、补偿棱镜13、第一硅基液晶成像芯片9、第二硅基液晶成像芯片10、第三硅基液晶成像芯片11。
光耦合器7连接在扩束准直器第二透镜6的光输出的一侧；光耦合器7由两块直角棱镜组成的正方形制成，在斜面上镀制异向偏振分光膜；光耦合器7另一侧装有二向色分光器8，二向色分光器8由两块直角棱镜组成的正方形制成，在斜面上镀制二向色非偏振分光膜；在光耦合器7产生反射光的一侧装有补偿棱镜13，补偿棱镜13外侧装有第一硅基液晶成像芯片9，和其相反的另一侧装有投影镜头12；在二向色分光器8产生反射光的一侧装有第二硅基液晶成像芯片10，在二向色分光器8产生透过光的一侧装有第三硅基液晶成像芯片11；第一硅基液晶成像芯片9、第二硅基液晶成像芯片10、第三硅基液晶成像芯片11到投影镜头12的光程相等。
权利要求1.一种硅基液晶光学引擎，包括有壳体、照明系统、色光变换系统、投影镜头；照明系统包括灯泡、uv-ir滤光片、起偏器、均光器件、准直器，其特征在于照明系统(100)、色光变换系统设置在壳体内，投影镜头(20)安装在壳体外，所述的色光变换系统包括有光耦合器(24)、二向色分光器(26)、三个硅基液晶成像芯片(12)组成，光耦合器(24)对着照明系统(100)的方向直接接受由照明系统(100)生成的线偏振白光01，并将线偏振白光01分成正交的两束光，该两路光束方向上各自安置有第一硅基液晶成像芯片(12.1)和第三硅基液晶成像芯片(12.3)，并与光轴垂直，其中的一路光束方向上在光耦合器(24)和硅基液晶成像芯片之间放置有二向色分光器(26)，在二向色分光器(26)的反射光方向上还放置有第二硅基液晶成像芯片(12.2)，并与该反射光轴垂直；所述的投影镜头(20)设置在光耦合器(24)外在未装有其他零件的方向上；第一硅基液晶成像芯片(12.1)、第二硅基液晶成像芯片(12.2)和第三硅基液晶成像芯片(12.3)到投影镜头(20)的光程相等；由第一硅基液晶成像芯片返回的光束，和由第二硅基液晶成像芯片和第三硅基液晶成像芯片返回的光束，在光耦合器(24)里合色后，进入镜头(20)投射成像。
2.根据权利要求1所述的硅基液晶光学引擎，其特征在于所述色光变换系统中的光耦合器(24)，由光学玻璃其中的工作面镀制的异向偏振分光膜(25)组成，异向偏振分光膜(25)是由多层氧化物介质膜组成；偏振分光面与透过光束的光轴成45度；氧化物介质膜由氧化钛介质膜层，或氧化锆介质膜层，或氧化钽介质膜层，或氧化铈介质膜层，或氧化镁介质膜层，或氧化硅介质膜层两两组合而成；以预定波段的光进入该光耦合器(24)，该光具有第一偏振分量，包含在其中的某一波段的光被反射，该预定波段其余部分的光被透射。
3.根据权利要求2所述的硅基液晶光学引擎，其特征在于所述色光变换系统中的二向色分光器必须是一个非偏振的二向色分光器(26)，即对一个波段任意偏振分量的光都透射，对另一个波段任意偏振分量的光都反射。
专利摘要一种硅基液晶光学引擎，包括壳体和设在壳体内的照明系统、色光变换系统及安装在壳体外的投影镜头。光变换系统包括光耦合器、二向色分光器、三个硅基液晶成像芯片。光耦合器将照明系统输出光分成正交的两束光，该两光束方向上各自安置有第一和第三硅基液晶成像芯片，其中的一路光束上在光耦合器和硅基液晶成像芯片之间放置二向色分光器，在其反射光方向上放置第二硅基液晶成像芯片；由三个硅基液晶成像芯片分别返回的光束在光耦合器合色后进入镜头投射成像。本实用新型具有非常简单的结构，系统中去掉了90度角旋光器件；也不使用全反射空气隙；具有较少的光学元件，提高了制造工艺性，降低了成本；有效提高了光能利用率，易于量产。
文档编号h04n5/74gk2881677sq200520106019
公开日2007年3月21日 申请日期2005年12月31日 优先权日2005年12月31日
发明者郭忠达, 杭凌侠, 弥谦 申请人:西安工业学院