[发明专利]一种数字光处理投影显示器件分色合色光学系统

说明书

技术领域：

本发明属于数字光处理(Digital Light Processing以下简称DLP)投影显示技术领域，特别是涉及一种分色合色光学系统结构。

背景技术：

DLP投影显示技术近年来得到了飞快的发展，在各种前投影显示系统和背投影显示系统中都得到了广泛的应用，所占有的市场份额不断扩大。相比于液晶显示(LCD)和硅基液晶(LCoS)投影显示系统，DLP投影机的优点是画面细腻，对比度高，系统结构简单，光学性能稳定。DLP投影显示系统使用数字微镜器件(Digital Micromirror Device，以下简称DMD)作为显示部件。DMD是在CMOS SRAM存储器上以通常的芯片加工为基础，使用精细加工技术成型。在半导体芯片上以17μm的间隔形成几十万个16*16μm²的铝膜镜。在对角轴方向形成的薄扭转铰链上悬吊着微镜，由于框架与存储单元之间的静电力的作用在落地位置之间旋转。微镜的旋转角受到像素几何学三维构造的精确控制，而且以对角轴为中心旋转，倾斜成±10°，从而取得电机械的稳定状态并可在这两种状态间高速开关。

三片式DLP投影显示系统的分色合色系统结构如图1所示，由改变光路作用的全反射棱镜(由a和b棱镜胶合而成)，分色与合色作用的Philips棱镜系统(由c、d和e棱镜胶合而成)和三个调制单色光束的DMD组成。

发明内容：

针对现有技术中分色合色系统重量大，光线经过的胶合面多，后焦距长的缺点，本发明的目的是提供一种提高系统对比度，降低系统重量和复杂度的分色合色系统。

为实现所述目的，本发明中包括：一块分色合色棱镜、两块二向色性滤色片、两块铝反射镜、三块DMD芯片，分色合色棱镜、红色滤色片、蓝色滤色片及两块铝反射镜分别组合，实现A、B两种分色合色结构。

其微镜面转动角度为±10°。本发明主要基于DMD的工作原理，图2是DMD的光调制示意图：其中Y为芯片平面的位置，微镜面的转动轴垂直纸面；A和A′分别为微镜面转动±10°的位置；L和L′分别是A和A′的法线，交点为o。当给一端电极加电，使微镜面处于A位置，光线a与L成10°入射时，其反射光线b垂直芯片平面Y出射到屏幕上，此为亮态；当给另一端电极加电，使微镜面处于A′位置时，反射光线为b′，与芯片平面法线成40°，投射不到屏幕上，此为暗态。本设计是让入射光线a平行A的法线L入射(如图3)，则当微镜面处于A′位置时，因光线a与L′夹角20°，反射光线b与入射光线a夹角40°，让光线b投射到屏幕上，即为亮态；当微镜面处于A位置时，光线a被沿原方向反射回去，不能投射到屏幕上，此为暗态。

本发明让照明光束先通过一个分色合色棱镜，将被分解成红绿蓝三种基色光分别照射到各自对应的DMD上，此为分光功能；调制后的绿光直接投射向屏幕，调制后的红光经一个红色滤色片与绿光合成到一起，调制后的蓝光经一个蓝色滤色片与红绿光合成到一起，此为合光功能；最后将合成在一起的三色光投射到屏幕上。

由于本发明让照明光束与芯片平面夹角80°入射，暗态光束沿原路返回，亮态光线与入射光线的夹角是DMD器件中微镜转动角度的四倍。

本发明的优点

1增加了成像光路和照明光路的分离程度，减少了投影光路中的杂散光，因而可以提高系统的对比度。

2只使用一个分色合色棱镜、两个滤色片和两个铝反射镜，具有结构简单、重量轻的优点。

附图说明：

图1是背景技术分色合色系统结构图。

图2是背景技术中DMD光调制示意图。

图3是本发明中DMD光调制示意图。

图4是本发明分色合色系统1的结构图。也为摘要附图。

图5是本发明分色合色系统2的结构图。

具体实施方式：

本发明包括具有分色合色功能的X棱镜P1，工作角为45°的红色滤色片P2和蓝色滤色片P3，铝反射镜M1、M2，调制红光的DMD器件R、调制绿光的DMD器件G、调制蓝光的DMD器件B。

实施例1

各光学元件及系统光路如图4所示，为方便对光路进行说明，建立XY平面坐标系。照明光路与投影光路夹角40°，投影光路平行X轴，分色棱镜是工作角为45°的X棱镜，三个DMD器件R、G、B的旋转对角轴垂直光入射面放置。