[发明专利]一种提高微显示光引擎对比度的新型系统

说明书

所属技术领域

本发明属于微显示光引擎投影显示领域，特别是LCD、LCOS、DLP光学引擎投影显示领域。

背景技术

微显示光学引擎广泛应用在教学、政府机关、企业、家庭、影院等领域。随着时代的发展人们对微显示投影机的显示效果提出了更高的要求：亮度更高、色彩更艳丽、更能表现景象的细微层次。微显示光学引擎以微显示面板作为光调制器件，也作为整个投影系统的像源，通过照明系统的照明，由投影系统成像到接收屏幕上。LCD、LCOS Panel利用不同电压作用下液晶分子的转动角度不同控制光线的通过率，作为光阀不能把正入射/斜入射光完全关掉，会有部分光线渗过，影响图像的对比度；DMD chip由若干微反射镜组成，通过控制微反射镜的开关状态控制光线的通过，虽然可以关掉所有入射光，提高了图像的对比度，但图像的均匀度无法同时提高。目前提高图像对比度的方法主要有两种：利用动态光圈控制显示昏暗图像时光能通过量；二是通过电路根据图像的亮暗动态控制光能的输出，使昏暗图像也能以全灰阶显示。这两种方法都相对复杂。

发明内容

本发明由偏光照明部分、波片衰减部分、分合色部分和投影显示部分组成。照明部分通过PCS(Polarization conversion system)把灯源发出的自然光转变成部分偏振光，波片衰减部分由波片和机械结构组成绕光轴旋转系统，通过波片的旋转控制出射偏振光的偏振态，通过后面的偏振片控制照明部分光能的通过率，使昏暗光线也能全灰阶显示，提高昏暗图像的对比度。本发明结构简单，易于控制，易于实现批量化生产。

附图简要描述

图1为偏光照明光路图。

图2为波片衰减部分原理图。

图3为本发明的第一个实施例。

图4为本发明的第二个实施例。

具体实施方式

图1为偏光照明光路图。图a中由抛物面灯源101发出的光线经第一块复眼透镜102、第二块复眼透镜103会聚到PCS 104的PBS膜上，P波透过PBS膜由1/2波片转变为S波进入照明透镜，S波由PBS膜反射再经过PCS反射膜的反射进入照明透镜105、107。由光源101发出的自然光经过PCS 104转变为部分偏振光；图b中由椭球面灯源101发出的光线由光管110匀光经过准直透镜111准直进入PCS 104；透过PBS膜的P波经过1/2波片转变为S波，S波经过PBS和

棱镜反射面的反射进入照明透镜105、107。108为照明系统中的偏光片。109为照明系统形成的光斑。由抛物面或椭球面灯源101发出的光线经过PCS 104变为部分偏振光。在垂直光传播方向的截面上，某一方向的光振动最强，另一方向最弱。当波片106绕光轴旋转时照明光斑109会出现亮暗变化。

图2为波片衰减部分原理图。212为1/2波片206的光轴，213为入射偏振光电矢量E_i振动方向，214为从波片出射光E_o的振动方向。出射光E_o相对于入射光E_i旋转了2倍的入射光E_i和光轴212的交角。θ为入射光的振动方向E_i和光轴212的夹角。透过照明系统中的偏振片208的光线由(1)式决定，215为偏振片208的透光轴。

E_y＝E_o cos(2θ)         (1)

当波片206旋转时，出射光线的偏振方向以二倍角度旋转，随着角度θ的变化，输出光线的振幅呈2θ余弦函数变化，根据图像的亮暗变化控制波片的转角，就可以达到提高图像对比度的目的。

图3为本发明的第一个实施例。从PCS 304出射的部分偏振光，由照明透镜305、307、320、321、323形成照明光斑由二向色滤光片316、318分成红、绿、蓝三色光分别照明LCD Panels 308。306为1/2波片，绕着照明光路光轴旋转，当波片的光轴和S波或P波重合时光线通过率最高，当波片光轴和S波或P波夹角45°时光线通过率最低。在最大和最小之间光线通过率按余弦平方规律变化。根据投影图像的亮暗转动波片的角度，提高了暗图像的对比度。322、324、327为反射镜，317、319、325、326、328、329为偏振片，330为X-Cube，331、332为330的分色膜。333为投影镜头。

图4为本发明的第二个实施例。由椭球面光源401发出的光线进入光管410匀光，由准直透镜411准直进入PCS 404中，出射光为S波。1/2波片406绕着光轴旋转，当波片光轴和S波(或P波)重合时光线通过率最高，当波片旋转(2k+1)π/4，k＝0，1，2，3......时光线通过率最低，在最大和最小之间光线通过率按余弦平方规律变化。408为照明部分偏光片，409为微显示元件——LCD、DLP、或LCOS Panel，434为照明/导光棱镜，色轮435对入射光时序分光，分时照明微显示面板。根据投影图像的亮暗转动波片406的角度，提高暗图像的对比度。