专利名称：带补偿膜的多棱镜合像器的制作方法
技术领域：
本发明涉及图象合成装置，具体地说，涉及一种光谱合成用的带补偿膜的多棱镜合像器。
光学投影装置广泛用于教学、科研中。采用光谱合成技术实现图象合成进而投影合成的图像，不仅为光学投影技术开辟了新的设计途径，它也是现代投影电视设备，乃至瞄准具等高技术装备的基础。而合像器便是光谱投影成象设备的重要器件。
合像器成像的基础为棱镜合像，其理论依据是将无穷远光束经棱镜折射成象。现有的棱镜合像技术只是将一束平行光束在直角棱镜的直二面角的平面侧入射，并从另一侧的平面出射，如
图1所示。而如果使一束平行光束在直角棱镜的斜侧平面入射，有如图2所示者，则可自棱镜的两个直角边各出射一个半像。
依此原理，目前已实现两个无穷远系统的棱镜合像。如图3所示，它示出一种双棱镜合像器的结构及合像过程的示意说明。这种成象装置采用两个直角棱镜a和b以粘合剂将其斜侧面粘结在一起，形成具有正方形截面的双棱镜合像器。如图所示，在四个直二面角的侧面中的三个附近，平行地设置相应的液晶光阀LCD1、LCD2和LCD3，它们分别适于由红、绿和蓝三原色开启“闸门”，使透过的三原色光束各自在合像器的几何中心A点处成像，并合像后沿图中B方向出射。这种双棱镜合像器的重要缺点在于，必须保证各单色图像成像于整个器件的中心，因此，除对所涉及的各光学器件需有不低于0.001mm的加工精度外，装配时还须同时调整包括所述棱镜及液晶光阀共五个光学器件，这更是一件难度极高的工作。实际情况是，这种调整过程可长达2小时。而且，即使如此调整的器件，若以5号鉴别率板检测其成像鉴别率，也只能第3或第4组标准条标(共12组标准条标)。此外，适于这种双棱镜合像器，对入射光束的入射角度要求很高，任何一种单色光束微小的入射偏差，都会造成最终合像的模糊，难于保证合像的色彩还原效果。因而，实际上不具有实用意义。(见《精密光学仪器》1998年第2期第14页)。
本发明的目的在于提供一种装配简单，使用方便，对环境适应能力强且成像清晰的多棱镜合像器。
为实现上述目的，本发明提供一种多棱镜合像器由四个材料及尺寸都相同的直角棱镜组成，整个合像器具有正方形截面，其中相邻直角棱镜的直二面角侧面互相粘结，并且四个棱镜的直二面角的棱共线；所述合像器的三个侧面上镀敷折射率补偿膜，各棱镜的相对折射率相等；与各补偿膜对应地配置红色疤、绿色疤和蓝色疤液晶光阀。
采用本发明的多棱镜合像器，因整个合像器的几何中心与各棱镜的直二面角的棱共线自然形成，装配时无需像双棱镜合像器那样繁杂的“对心”工作。而且，使用本发明合像器时，因光束自每个合像棱镜的斜侧面入射，又因各合像棱镜的几何对称性，合像系在相邻棱镜的相交侧面上，因而不再对光束的入射方向提出限制，可大大方便使用。特别由于本发明合像器各合像棱镜的相对折射率被补偿相等，因而切实保证参与合像的各频段图像组分的位相始终同步，从而确保最终合成图像清晰、逼真，无象差，无畸变。与现有技术相比，同样使用5号鉴别率板检测合成图像，可达第10组标准条标。
以下结合附图，通过具体实施例进一步详细描述本发明阻尼多棱镜合像器的结构及工作，其中图1是说明普通棱镜成像的原理图；图2是说明本发明合像器使用棱镜成像的原理图；图3表示一种双棱镜合像器的结构及成像原理示意图；图4表示本发明一种实施例的带补偿多棱镜合像器的结构示意图。
参照图4，本发明合像器包括四块几何尺寸相同直角棱镜，它们彼此以各自组成直二面角的侧面以紫外光敏胶粘结在一起，而以与所述直二面角相对的斜平面为光入射面或出射面；所述合像器的截面呈正方形，各棱镜截面的直二面角的棱共线，成为所述截面的中心线。
本实施例所用各棱镜均由K9冕玻璃制成，横截面为等腰直角三角形。三角形斜边长度34mm，斜边上的高17mm。装配成的横向器长度也为34mm，即整体成立方体形状。
众所周知，光谱合成成象的基础是将入射的图象分成三种原色图象，则其后的合像器必须以相同的吸收特性和光程长度，同相位地准确地在成象点使三者复合，以还原入射图象的原有色彩和强度。这是最终合像质量的基本保证条件。而任何“裸”棱镜的折射率都不会相同，这直接影响了合成图像的清晰性。本实施例采用在合像棱镜的光束入射侧面镀敷折射率补偿膜(或称阻尼膜)，适当设定并控制膜的厚度，可使四个棱镜的折射率被调节成相等折射率在小数点后面第三位保持相同。为提高合像器的图像合成质量提供了保证条件。可同时提高合成图像的亮度及清晰度。
本实施例的折射率补偿膜采用氟化镁材料制成。
公知的合像器用液晶光阀通常有33mm、23mm和18mm三种规格。采用本实施例带保持膜的多棱镜合像器，可通用于公知常用规格的液晶光阀。而且采用本实施例的合像器无需再像普通双棱镜合像器那样为每种合像器的调节和使用配备专利用的光引擎(或万向支架)。
权利要求
1.一种带保持的多棱镜合像器，由四个材料及尺寸都相同的直角棱镜组成，整个合像器具有正方形截面，其特征在于，相邻直角棱镜的直二面角侧面互相粘结，并且四个棱镜的直二面角的棱共线；所述合像器的三个侧面上镀敷折射率补偿膜，各棱镜的相对折射率相等；与各补偿膜对应地配置红色疤、绿色疤和蓝色疤液晶光阀。
2.如权利要求1所述的多棱镜合像器，其特征在于，所述折射率补偿膜为氟化镁材料制成。
3.如权利要求1所述的多棱镜合像器，其特征在于，所述直角棱镜的截面为等腰直角三角形，其斜边长34mm，斜边上的高为17mm。
4.如权利要求1至3任一项所述的多棱镜合像器，其特征在于，所述直角棱镜为K9冕玻璃制成。
5.如权利要求3所述的多棱镜合像器，其特征在于，所述合像器的高为34mm。
全文摘要
带补偿膜的多棱镜合像器,可用于投影机、投影电视设备及光学瞄准具等设备。它由四个材料及尺寸都相同的直角棱镜组成,整个合像器具有正方形截面,相邻直角棱镜互相粘结,四个棱镜的直二面角的棱共线。多棱镜合像器的三个侧面上镀敷折射率补偿膜,各棱镜的相对折射率相等。与各补偿膜对应地配置红色疤、绿色疤和蓝色疤液晶光阀。本合像器装配简单,使用方便,对环境适应能力强且成像清晰,亮度高。
文档编号G02B27/18GK1350184SQ0013249
公开日2002年5月22日 申请日期2000年11月22日 优先权日2000年10月20日
发明者史义武 申请人:陕西凯创光电产业有限公司