一种成像棱镜的结构及其LCOS显示成像方法.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410851513.3 (22)申请日 2014.12.31 G03B 21/14(2006.01) G02B 27/28(2006.01) (71)申请人 深圳珑璟光电技术有限公司 地址 518000 广东省深圳市龙华新区民治办 事处皓月花园 1 栋 C1 单元 505 (72)发明人 马国斌 汪涛 (74)专利代理机构 广东国欣律师事务所 44221 代理人 王海骏 (54) 发明名称 一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方 法 (57) 摘要 本发明提供了提供一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 该成像棱镜结

2、构主要包括 ： 多个棱镜组、 偏振器件、 调光装置， 反射装置组成 ； 其特征在于 ： 该成像棱镜装置由多个部件依次延 一中轴线依次放置。本技术重点解决产品在 LCOS 图像中图像清晰度及光效率低的问题， 同时也解 决现有技术中成像棱镜的加工及生产过程中存在 的难加工的问题， 传统设备在加工时由于棱镜加 工需要精细度要求高， 对产品的加工工艺及方法 具有很强的技术要求， 本技术结构上重点解决了 棱镜产品的模块化加工要求， 同时在棱镜内部器 件的安装上采用了相对合理的解决办法， 大大改 善了经该成像棱镜处理后的图像解析能力， 并提 高了图像画面的清晰度。 (51)Int.Cl. (19)中华人民

3、共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104460200 A (43)申请公布日 2015.03.25 CN 104460200 A 1/2 页 2 1.一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 该成像棱镜结构主要包括 ： 多个棱镜 组、 偏振器件、 调光装置， 反射装置组成 ； 其特征在于 ： 该成像棱镜装置由多个部件依次延 一中轴线依次放置， 该棱镜的结构安装次序为 ： 棱镜1、 偏振装置2、 调光装置3、 棱镜4、 棱镜 5、 1/4 玻片 8、 透镜 6、 反射装置等组成。 2.如权利要求 1 所述的一种成像

4、棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 棱 镜 1 为一等腰直角棱镜其一表面 101 为一个斜面， 该棱镜斜面具有偏振膜层。 3.如权利要求 1 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 棱 镜 1 前端设置有一偏振器件 2， 偏振器件 2 与设备中轴线非垂直放置。 4.如权利要求 1 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 偏 振器件 2 的前端安装一调光装置 3， 该调光装置 3 为一光透镜组， 该光透镜组由一个或多个 光透镜组成。 5.如权利要求 1 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其

5、特征在于 ： 调 光装置 3 前端设置有一个棱镜组， 该棱镜组由两个斜角棱镜 ( 斜角棱镜 4 与斜角棱镜 5) 贴 合而成， 斜角棱镜4、 5所对应的斜角面为402与501， 两斜角面平行放置并相互贴合， 且两棱 镜的斜角面的夹角均为 45。 6.如权利要求 1 和 5 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在 于 ： 该棱镜组由两个斜角棱镜 4、 5 贴合而成， 在两斜角面的贴合处之间设置有一偏振膜层， 两斜角棱镜4、 5的另一表面分别为401与502， 两斜角棱镜的另一表面401与502所形成的 平面均为垂直于中轴线的平面。 7.如权利要求 1 所述的一种成像棱镜

6、的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 斜 角棱镜 5 的一表面 502 与透镜 6 的一表面 601 平行放置并相互贴合， 在该贴合处之间设置 有一 1/4 玻片 8 ； 透镜 6 的一表面 602 为一弧形表面， 并该弧形表面设置有一反射装置， 该 反射装置为一镀于该透镜 6 的弧形表面 602 上的一反射膜层。 8.如权利要求 1 和 7 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在 于 ： 图像发射装置的发射面上安装该成像棱镜。一入射光通过成像棱镜 1 照射在图像处理 器 7 上， 并形成以下光路对图像进行处理及传送， 该图象处理装置为 LCOS 显示

7、装置。 A、 第一光路 ： 入射光经过棱镜1及棱镜1一斜面101处理后上所涂抹的电介质， 对光路 进行偏振处理后， 形成部分偏振光穿透棱镜 1 并投射到图像处理器上 ； B、 第二光路 : 经第一光路射入图像处理器后， 经图像处理器处理后， 再次反射形成第 二光路， 第二光路在经过棱镜 1 及棱镜 1 一斜面 101 上所涂抹的电介质， 当第二光路到达棱 镜 1 的斜面时， 根据光的偏振原理， 部分光路产生了折射， 进入到偏振器 2 内， 通过偏振器 2 对光路在进行偏振处理， 处理后的部分偏振光形成第三光路， 进入到分光透镜组内形成第 三光路 ； C、 第三光路进入到光透镜组后形成第四光路。

8、 D、 第四光路通过棱镜 4 表面 401 的进入棱镜组， 经过棱镜 4 与棱镜 5 之间的粘合处所 光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏振原理， 对第四光路进行 偏振处理， 形成第五光路 ； E、 第五光路进入到棱镜 5 后， 在经过棱镜 5 与棱镜 6 之间的粘合处所加入一个光学装 置， 该装置为一 1/4 玻片装置， 将第五光路进行 45旋转， 旋转后形成第六光路 ； 权 利 要 求 书 CN 104460200 A 2 2/2 页 3 F、 第六光路进入棱镜 6， 经棱镜 6 后部所涂抹的光学涂层进行处理， 该光学涂层为一反 射涂层， 将第六光路进行反射， 形

9、成第七光路 ； G、 第七光路进入经棱镜 5 与棱镜 6 之间的粘合处透射进入棱镜 5， 再经过棱镜 4 与棱 镜 5 之间的粘合处所光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏振 原理， 对第七光路进行偏振处理， 形成第八光路， H、 第八光路为我们经过处理后所需要的目标光路。 权 利 要 求 书 CN 104460200 A 3 1/4 页 4 一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法 技术领域 0001 本发明属于一种图像传送及显示领域技术， 尤其涉及 LCOS 显示成像技术中的图 像传输结构。 背景技术 0002 LCOS 技术是一种新型的反射式 microLC

10、D 投影技术。与穿透式 LCD 和 DLP 相比， LCOS 技术具有利用光效率高、 体积小、 开口率高、 制造技术较成熟等特点， 它可以很容易的 实现高分辨率和充分的色彩表现。LCOS 技术最大的优点是解析度可以很高， 在携带型资 讯设备的应用上， 此优点是其他技术无法与之看齐的。缺点是 LCOS 配件模组的制程较为 繁琐， 各生产阶段良率控制不易， 成本难以有竞争力， 只能停留在需要高解析度的特定用途 中。目前 LCOS 芯片的发展已经得易于整个芯片行业的发展有了进一步的提高， 但是对于 LCOS 技术本身成像所需要的成像光路及成像棱镜的设计对于整个 LCOS 产业的发展还是一 块短板。因

11、此， 现在对于目前 LCOS 技术产业的发展来看， 需要更多的 LCOS 配套产业也要加 快研究。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 本技术重 点解决产品在 LCOS 图像中图像清晰度及光晕的问题， 同时也解决现有技术中成像棱镜的 加工及生产过程中存在的难加工的问题， 传统设备在加工时由于棱镜加工需要精细度要求 高， 对产品的加工工艺及方法具有很强的技术要求， 本技术结构上重点解决了棱镜产品的 模块化加工要求， 同时在棱镜内部器件的安装上采用了相对合理的解决办法， 大大改善了 经该成像棱镜处理后的图像解析能力， 并提高了图像画面的清晰度。

12、 0004 本发明是这样实现的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 该成像棱镜 结构主要包括 ： 多个棱镜组、 偏振器件、 调光装置， 反射装置组成 ； 其特征在于 ： 该成像棱镜 装置由多个部件依次延一中轴线依次放置， 该棱镜的结构安装次序为 ： 棱镜 1、 偏振装置 2、 调光装置 3、 棱镜 4、 棱镜 5、 1/4 玻片 8、 透镜 6、 反射装置等组成。 0005 所述棱镜 1 为一等腰直角棱镜其一表面 101 为一个斜面， 该棱镜斜面具有偏振膜 层 ； 0006 所述棱镜 1 前端设置有一偏振器件 2， 偏振器件 2 与设备中轴线非垂直放置。 0007 所述偏振器件 2

13、 的前端安装一调光装置 3， 该调光装置 3 为一光透镜组， 该光透镜 组由一个或多个光透镜组成 ； 0008 所述调光装置 3 前端设置有一个棱镜组， 该棱镜组由两个斜角棱镜 ( 斜角棱镜 4 与斜角棱镜5)贴合而成， 斜角棱镜4、 5所对应的斜角面为402与501， 两斜角面平行放置并 相互贴合， 且两棱镜的斜角面的夹角均为 45 ； 0009 所述该棱镜组由两个斜角棱镜 4、 5 贴合而成， 在两斜角面的贴合处之间设置有一 偏振膜层， 两斜角棱镜4、 5的另一表面分别为401与502， 两斜角棱镜的另一表面401与502 说 明 书 CN 104460200 A 4 2/4 页 5 所形

14、成的平面均为垂直于中轴线的平面 ； 0010 所述斜角棱镜 5 的一表面 502 与透镜 6 的一表面 601 平行放置并相互贴合， 在该 贴合处之间设置有一 1/4 玻片 8 ； 透镜 6 的一表面 602 为一弧形表面， 并该弧形表面设置有 一反射装置， 该反射装置为一镀于该透镜 6 的弧形表面 602 上的一反射膜层。 0011 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 图像发射装置 的发射面上安装该成像棱镜。一入射光通过成像棱镜 1 照射在图像处理器 7 上， 并形成以 下光路对图像进行处理及传送， 该图象处理装置为 LCOS 显示装置。 0012 A、

15、第一光路 ： 入射光经过棱镜1及棱镜1一斜面101处理后上所涂抹的电介质， 对 光路进行偏振处理后， 形成部分偏振光穿透棱镜 1 并投射到图像处理器上 ； 0013 B、 第二光路 : 经第一光路射入图像处理器后， 经图像处理器处理后， 再次反射形 成第二光路， 第二光路在经过棱镜 1 及棱镜 1 一斜面 101 上所涂抹的电介质， 当第二光路到 达棱镜1的斜面时， 根据光的偏振原理， 部分光路产生了折射， 进入到偏振器2内， 通过偏振 器 2 对光路在进行偏振处理， 处理后的部分偏振光形成第三光路， 进入到分光透镜组内形 成第三光路 ； 0014 C、 第三光路进入到光透镜组后形成第四光路。

16、 0015 D、 第四光路通过棱镜 4 表面 401 的进入棱镜组， 经过棱镜 4 与棱镜 5 之间的粘合 处所光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏振原理， 对第四光路 进行偏振处理， 形成第五光路 ； 0016 E、 第五光路进入到棱镜 5 后， 在经过棱镜 5 与棱镜 6 之间的粘合处所加入一个光 学装置， 该装置为一 1/4 玻片装置， 将第五光路进行 45旋转， 旋转后形成第六光路 ； 0017 F、 第六光路进入棱镜 6， 经棱镜 6 后部所涂抹的光学涂层进行处理， 该光学涂层为 一反射涂层， 将第六光路进行反射， 形成第七光路 ； 0018 G、 第七光路

17、进入经棱镜5与棱镜6之间的粘合处透射进入棱镜5， 再经过棱镜4与 棱镜 5 之间的粘合处所光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏 振原理， 对第七光路进行偏振处理， 形成第八光路， 0019 H、 第八光路为我们经过处理后所需要的目标光路。所述的棱镜 1 为一等腰直角棱 镜其一表面 101 为一个斜面， 该斜面具有一偏振涂层 ； 0020 依借上述技术方案， 本发明所提供一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法 的 LCOS 显示系统具有， 结构简单、 加工方便、 成像效果良好等技术特征， 并可大规模生生产 及加工。 附图说明 0021 图 1 是本发明提供的产品

18、示意图 ； 0022 图 2 是本发明提供的产品结构爆炸图 ； 0023 图 3 是本发明提供的产品结构爆炸主视图 ； 0024 图 4 是本发明提供的产品结构爆炸仰视图 ； 0025 图 5 是本发明提供的产品显示成像光路。 具体实施方式 说 明 书 CN 104460200 A 5 3/4 页 6 0026 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并 不用于限定本发明。 0027 参照图 1-4 所示， 本发明实施例提供一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方 法

19、， 该成像棱镜结构主要包括 ： 多个棱镜组、 偏振器件、 调光装置， 反射装置组成 ； 其特征在 于 ： 该成像棱镜装置由多个部件依次延一中轴线依次放置， 该棱镜的结构安装次序为 ： 棱 镜 1、 偏振装置 2、 调光装置 3、 棱镜 4、 棱镜 5、 1/4 玻片 8、 透镜 6、 反射装置等组成。该棱镜 的组装方法是将多个部件分别进行加工后再依次组装在一起， 且各组件之间采用相互贴合 及固定放置等方组成法进行装配。图像发射装置所产生的图像依次进入到该成像棱镜内， 并进行图像处理， 经该成像棱镜图像处理后的画面经棱镜投射出来 ； 0028 所述的棱镜 1 为一等腰直角棱镜其一表面 101 为

20、一个斜面， 该斜面具有一偏振涂 层 ； 0029 所述的棱镜 1 前端设置有一偏振器件 2， 偏振器件 2 与设备中轴线非垂直放置， 该 夹角的范围为 (5 35 )， 该偏振器件为 ： 偏振片。现有技术方法在该偏振器件的放置 上均采用垂直放置的方法， 这样实现的成像图像四周会出现对比中心图像具有明显差异的 光晕， 图像显示效果不好， 因此本技术中对该偏振器件采用非垂直放置， 根据改良后的技术 成果， 对于图像经过传送后， 画面的清晰度会有很大的提高 ； 0030 所述的偏振器件 2 的前端安装一调光装置 3， 该调光装置 3 为一光透镜组， 该分光 透镜组由一个或多个光透镜组成， 其前端的光

21、透镜为一非球面透镜结构 ； 在本领域中目前 要求得到一个投射面为相对放大的矩形光影， 因此在透镜组的选择上采用了一个外部为非 球面透镜的分光透镜组进行处理， 这样可以通过该透镜组的图像被放大并且更加清晰 ； 0031 所述的调光装置 3 前端设置有一个棱镜组， 该棱镜组由两个斜角棱镜 ( 斜角棱镜 4 与斜角棱镜 5) 贴合而成， 斜角棱镜 4、 5 所对应的斜角面为 402 与 501， 两斜角面平行放置 并相互贴合， 且两斜角面的夹角均为 45 ； 0032 所述该棱镜组由两个斜角棱镜 4、 5 贴合而成， 在两斜角面的贴合处之间设置有一 偏振涂层， 两斜角棱镜4、 5的另一表面分别为40

22、1与502， 两斜角棱镜的另一表面401与502 所形成的平面均为垂直于中轴线的平面 ； 0033 所述的斜角棱镜 5 的一表面 502 与一弧形棱镜 6 的一表面 601 平行放置并相互贴 合， 在该贴合处之间设置有一 1/4 玻片 ； 弧形棱镜 6 的一表面 602 为一弧形表面， 并该弧形 表面设置有一反射装置， 该反射装置为一涂抹于该弧形棱镜 6 的弧形表面 602 上的一反射 涂层。 0034 所述的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法， 其特征在于 ： 图像发射装置 的发射面上安装该成像棱镜。一入射光通过成像棱镜照射在图像处理器上， 并形成以下光 路对图像进行处理及传送，

23、 该图象处理装置为 LCOS 显示装置。 0035 该成像棱镜的成像方法为 ： 0036 A、 第一光路 ： 入射光经过棱镜1及棱镜1一斜面101处理后上所涂抹的电介质， 对 光路进行偏振处理后， 形成偏振光穿透棱镜 1 并投射到图像处理器上 ； 0037 B、 第二光路 : 经第一光路射入图像处理器后， 经图像处理器处理后， 再次反射形 成第二光路， 第二光路在经过棱镜 1 及棱镜 1 一斜面 101 上所涂抹的电介质， 当第二光路到 说 明 书 CN 104460200 A 6 4/4 页 7 达棱镜1的斜面时， 根据光的偏振原理， 部分光路产生了折射， 进入到偏振器2内， 通过偏振 器

24、2 对光路在进行偏振处理， 处理后的部分偏振光形成第三光路， 进入到分光透镜组内形 成第三光路 ； 0038 C、 第三光路进入到调光装置 3 后形成第四光路。对光路进行调整处理， 该光透镜 由一个或多个透镜组组合而成， 该透镜组的目的是将第二光路所形成的光路进行扩大或缩 小， 如 ： 本技术要求得到一个投射面相对放大的矩形光影， 因此在光透镜组的选择上采用了 一个外部为非球面透镜的光透镜组进行处理， 这样可以通过该光透镜组的图像被放大并且 更加清晰并可形成一个矩形光斑 ； 在实际显示中可根据具体的技术效果对该非球面透镜组 的结构进行优化， 并不仅限于本图所示透镜组的数量及外形尺寸。 0039

25、 D、 第四光路通过棱镜 4 表面 401 的进入棱镜组， 经过棱镜 4 与棱镜 5 之间的粘合 处所光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏振原理， 对第四光路 进行偏振处理， 形成第五光路 ； 0040 E、 第五光路进入到棱镜 5 后， 在经过棱镜 5 与棱镜 6 之间的粘合处所加入一个光 学装置， 该装置为一 1/4 玻片装置， 将第五光路进行 45旋转， 旋转后形成第六光路 ； 0041 F、 第六光路进入棱镜 6， 经棱镜 6 后部所涂抹的光学涂层进行处理， 该光学涂层为 一反射涂层， 将第六光路进行反射， 形成第七光路 ； 0042 G、 第7光路进入经棱镜

26、5与棱镜6之间的粘合处透射进入棱镜5， 再经过棱镜4与 棱镜 5 之间的粘合处所光学涂层， 该光学涂层为一具有光偏振功能的图层， 再根据光的偏 振原理， 对第七光路进行偏振处理， 形成第八光路， 0043 H、 第八光路为我们经过处理后所需要的目标光路。 0044 本发明所设计的一种成像棱镜的结构及其 LCOS 显示成像方法主要特点为棱镜层 次清晰对光影的分解及处理可以按实际需要进行分布调节， 有利于对所传输的图像进行多 次处理， 经该棱镜处理后的图像可以满足在 LCOS 投影显示技术上的大部分要求， 该成像棱 镜结构同时具有模块化加工， 模块化组装的优势， 产品品质控制效果好等优势， 且有利用大 规模的生产和加工。 0045 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明创造， 凡在本发明 的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之 内。 说 明 书 CN 104460200 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104460200 A 8 2/2 页 9 图 3 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104460200 A 9