CN100346193C

CN100346193C - 液晶投影系统

Info

Publication number: CN100346193C
Application number: CNB2004100615515A
Authority: CN
Inventors: 宗瑞瑶; 熊坚智
Original assignee: Shishuang Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Shishuang Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: CN1797064A

Abstract

本发明为一种液晶投影系统，利用一分色镜将一偏振化光源分离成一双原色光及一单原色光输出；一反射棱镜，接收该单原色光并将进行反射输出；第一偏振光元件及第二偏振光元件将双原色光及单原色光作偏振分光；一分色元件设于该第一偏振光元件的一侧，将该双原色光作分离；一调变装置设于该第二偏振光元件及该分色元件的一侧，将该双原色光及该单原色光调变成另一极性反射输出；以及一投影镜头，设于该第一偏振光元件的一侧，投射光束输出至屏幕显示。本发明可以解决液晶投影系统于投影时产生失真及光源均匀度降低的缺点。

Description

液晶投影系统

技术领域

本发明涉及一种液晶投影系统，特别是关于一种利用三片反射式液晶板，来达成投影时具有相等的光程路径的液晶投影系统。

背景技术

传统的CRT显示器受限于体积大小及成本考量的限制，比较难以作到大尺寸的显示效果，故，通过另外一种液晶投影技术可使外观体积达到轻薄短小，且投射出的显示效果丝毫不逊色于传统的CRT显示器。

投影机内部架构依其内部的液晶板可分为单片式及三片式两种，单片式的投影机分辨率低、亮度也低，但价格却较便宜，而三片式的投影机则具有高分辨率、高亮度，但价格却较昂贵，而目前所使用的投影技术则大多为技术成熟的穿透式，但穿透式投影机却有着低开口率的问题存在。

因此，于TW专利公告案号556041的专利中揭露一种反射式投影技术，其为利用三片反射式液晶板作影像投影输出的液晶投影系统，用以达到高开口率而能具备有高分辨率及高亮度的显示效果。

请参考图1，为该液晶投影系统TW556041专利所揭露的架构示意图，包含有一从光源11a到反射式液晶板20a、21a、22a的光程路径以及一从反射式液晶板20a、21a、22a到投影镜头23a的光程路径，从光源11a到反射式液晶板20a、21a、22a的光程路径中，光源11a透过分色镜14a将光源分成两道光束，其一为由分色镜14a直接输出的双原色偏振光束Rp、Bp，另一为单原色偏振光束Gp。双原色偏振光束Rp、Bp透过一偏振光分色棱镜16a及一分色棱镜18a分别被传送到达反射式液晶板21a、22a，同时，单原色偏振光束Gp透过一反射镜15a及一偏振光分色棱镜17a被传送到达反射式液晶板20a。

如上述说明中，单原色偏振光束Gp利用空气为介质被传送到该反射镜15a，再透过玻璃介质的偏振光分色棱镜17a传送到反射式液晶板20a。然而，双原色偏振光束Rp、Bp通过玻璃介质的偏振光分色棱镜16a及分色棱镜18a传送到达反射式液晶板21a、22a。所以，在光源11a到反射式液晶板20a、21a、22a的光程路径中，该双原色偏振光束Rp、Bp及单原色偏振光束Gp其光程路径不相等，如此会造成液晶投影系统于投影时产生失真及光源均匀度降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种液晶投影系统，其主要目的在于光源到反射式液晶板的光程路径中，于分色镜输出的单原色偏振光束的路径上，使用一反射棱镜来达成投影时其光程路径可以与双原色偏振光束的光程路径相等，以解决液晶投影系统于投影时产生失真及光源均匀度降低的缺点。

为达上述目的，本发明的技术构成是，利用一光源发射出一白光光源，该白光光源透过一极化元件进行光源极化，以产生一偏振化光源。该偏振化光源经由一分色镜将该偏振化光源分离成一双原色光及一单原色光输出。同时，该单原色光被传送到一反射棱镜以进行反射输出，并，该双原色光被传送到一第一偏振光元件以执行偏振分光。偏振分光后的双原色光被传送到一分色元件，以将该双原色光进行分离。该反射棱镜的一输出侧设置一第二偏振光元件，用来接收该单原色光并将该单原色光作偏振分光。一调变装置，设置于该第二偏振光元件及该分色元件的一侧，分别接收该双原色光及该单原色光，用以分别将该双原色光及该单原色光调变成另一极性的色光反射输出。一投影镜头，设置于该第一偏振光元件的一侧，用以接收该调变后的双原色光及单原色光，并进行投射光束输出至屏幕显示。

为了能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所示附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为已知的液晶投影系统的架构示意图：

图2为本发明第一实施例的架构示意图；

图3为本发明第二实施例的架构示意图；

图4为本发明第三实施例的架构示意图；

图5为本发明第四实施例的架构示意图；及

图6为本发明第五实施例的架构示意图。

图中符号说明：

已知技术标号：

11a光源

14a分色镜

15a反射镜

16a第一偏振光元件

17a第二偏振光元件

18a分色元件

20a第一反射式液晶板

21a第二反射式液晶板

22a第三反射式液晶板

23a投影镜头

本发明标号：

21光源

22极化元件

24分色镜

25反射棱镜

26第一偏振光元件

27第二偏振光元件

28分色元件

29调变装置

30第一反射式液晶板

31第二反射式液晶板

32第三反射式液晶板

33投影镜头

34半波长延迟板

36偏光板

36a选色偏光板

具体实施方法

请参考图2，为本发明第一实施例的架构示意图，包括发射出白色光的光源21、将白色光作偏振化处理的极化元件22、提供分离光束的分色镜24、提供光束反射的反射棱镜25、提供偏振分光的第一偏振光元件26及第二偏振光元件27、提供分色处理的分色元件28、将光作调变的调变装置29以及投射输出光束的投影镜头33，其中：该极化元件22设于该光源21的输出光程路径上，其将白色的非偏振光源转换成具有三原色(R、G、B)的偏振光源【垂直偏振光(S-polarization)或水平偏振光(P-polarization)】。

上述说明中，该分色镜24及反射棱镜25，其设于极化元件22的输出方向上，将极化元件22输出的光束分为两道光束，其中该分色镜24将极化元件22所输出的三原色偏振光源分离出两道光束，其一为由分色镜24直接输出的双原色偏振光束，另一为通过反射棱镜25反射输出的单原色偏振光束。其中该第一偏振光元件26设于分色镜24一侧，其针对双原色偏振光束的偏振状态(p极或s极)作出穿透或反射的偏振分光，该第二偏振光元件27设于反射棱镜25一侧，其针对单原色偏振光束的偏振状态(p极或s极)作出穿透或反射的偏振分光。

该分色元件28设于第一偏振光元件26一侧，其将两原色偏振光束的其一原色偏振光束反射，另一原色偏振光束则穿透。该调变装置29将输入的偏振光调变成含有影像讯号的另一极性偏振光并反射输出，其包括有第一反射式液晶板30、第二反射式液晶板31及第三反射式液晶板32，其中第一反射式液晶板30设于第二偏振光元件27一侧，而第二反射式液晶板31及第三反射式液晶板32分别设于分色元件28的两侧。该投影镜头33设于第一偏振光元件26一侧，其将经调变装置29调变过的偏振光投射至屏幕显示。

另外，在分色镜24的一侧设置有一半波长延迟板34。该半波长延迟板34用来作为光束极性(p极或s极)的改变，于图2中所示，搭配极化元件22传送到该分色镜24光束极性为p极，因此，该半波长延迟板34被设置于该分色镜24与反射棱镜25之间，用以作为光束极性的改变。若是光束极性为n极，也就是说，当极化元件22传送到该分色镜24的光束极性为n极时，则该半波长延迟板34(未标示)被设置于该分色镜24与该第一偏振光元件26之间，用以作为光束极性的改变。而在第一偏振光元件26与投影镜头33之间则设有偏光板36及选色偏光板36a，用来避免光在传输过程的不均匀或漏光的现象，可加强纯化效果。

复参考图2，在本实施例中极化元件22输出的光为Wp，经由分色镜24将Wp三原色偏振光源中的绿光(Gp)反射输出、红蓝光(RpBp)则穿透输出。绿光(Gp)透过半波长延迟板34改变极性为绿光(Gs)，绿光(Gs)通过反射棱镜25反射输入至第二偏振光元件27，而第二偏振光元件27为一偏振光分色棱镜(Polarizing BeamSplitter；PBS)，第二偏振光元件27针对偏振光源中的p光穿透、s光反射，即绿光(Gs)会经由该第二偏振光元件27反射输出至第一反射式液晶板30，绿光(Gs)通过第一反射式液晶板30调变转成另一极性且带有影像讯号的绿光(Gp)，反射输出至第二偏振光元件27，进而传送到该第一偏振光元件26。另，分色镜24输出的红蓝光(RpBp)输入至第一偏振光元件26，而第一偏振光元件26为一偏振光分色棱镜，第一偏振光元件26亦为针对偏振光源中的p光穿透、s光反射，使红蓝光(RpBp)输出至分色元件28，而分色元件28为分色棱镜，其主要针对红光R光反射、蓝光B光穿透，即红蓝光(RpBp)中的红光Rp会反射至第二反射式液晶板31，而蓝光Bp则穿透至第三反射式液晶板32，使红光Rp通过第二反射式液晶板31调变转成另一极性且带有影像讯号的红光Rs反射输出至分色元件28，以及蓝光Bp通过第三反射式液晶板32调变转成另一极性且带有影像讯号的蓝光Bs反射输出至分色元件28，再由分色元件28将红蓝光RsBs输出至第一偏振光元件26，俾使得第一偏振光元件26将分色元件28输出的红蓝光RsBs反射输出至投影镜头33，以及将第二偏振光元件27输出的绿光Gp穿透输出至投影镜头33前。绿光Gp经由选色偏光板36a转为绿光Gs，再由偏光板36同时将RsGsBs进行纯化，最后投影镜头33输出的光束即为包含有影像讯号，并投射至屏幕显示影像画面。

上述说明中，该单原色偏振光束为绿光Gp，绿光Gp被传送到玻璃介质的该反射棱镜25，再透过玻璃介质的偏振光分色棱镜27传送到反射式液晶板30。然而，红蓝光Rp、Bp通过玻璃介质的偏振光分色棱镜26及分色棱镜28传送到达反射式液晶板31、32。所以，在光源21到反射式液晶板30、31、32的光程路径中，该双原色偏振光束Rp、Bp及单原色偏振光束Gp其光程路径为相等，如此能改善液晶投影系统于投影时所产生失真及光源均匀度降低的缺点，上述说明的该反射棱镜25可为一三角形反色棱镜。

配合图2，请参考图3，为本发明第二实施例的架构示意图。其中，如图2所示的该反射棱镜25、该第一偏振光元件26、该第二偏振光元件27及该分色元件28可结合成一Z形棱镜模块20。该Z形棱镜模块20搭配极化元件22、半波长延迟板34、调变装置29、选色偏光板36a、偏光板36及投影镜头33使用，使得本发明液晶投影系统的光源21到反射式液晶板30、31、32间的光程路径中，该双原色偏振光束的红蓝光Rp、Bp及单原色偏振光束的绿光Gp其光程路径相等，如此能改善液晶投影系统于投影时所产生失真及光源均匀度降低的缺点，上述说明的该反射棱镜25可为一三角形反色棱镜。

配合图2，请参考图4，为本发明第三实施例的架构示意图。本发明第三实施例更替一偏振光分色棱镜23来取代本发明第一实施例中反射棱镜25的使用。该偏振光分色棱镜23可针对单原色偏振光束的偏振状态(p极或s极)作出穿透或反射的偏振分光应用。因此，偏振光分色棱镜23可有效取代反射棱镜25在该相同设置位置上的作用。如此，在本实施例中可得到与第一实施例相同的光程路径。上述说明中，该偏振光分色棱镜23可为一三角形偏振光分色棱镜。

配合图4，请参考图5，为本发明第四实施例的架构示意图。其中，如图4所示的该偏振光分色棱镜23、该第一偏振光元件26、该第二偏振光元件27及该分色元件28可结合成一Z形棱镜模块40。该Z形棱镜模块40搭配极化元件22、半波长延迟板34、调变装置29、选色偏光板36a、偏光板36及投影镜头33使用，使得本发明液晶投影系统的光源21到反射式液晶板30、31、32间的光程路径中，该双原色偏振光束的红蓝光Rp、Bp及单原色偏振光束的绿光Gp其光程路径相等，如此能改善液晶投影系统于投影时所产生失真及光源均匀度降低的缺点，上述说明的该偏振光分色棱镜23可为一三角形偏振光分色棱镜。

配合图2、3、4、5，请参考图6，为本发明第五实施例的架构示意图。本发明第五实施例的架构将第一实施例、第二实施例、第三实施例及第四实施例中设置于分色棱镜28一侧的反射式液晶板31换置到另一侧。如此，在本实施例中可得到与其它四个实施例相同的光程路径。

综上所述，本发明完全符合专利申请的要件，故依专利法提出申请。

以上所述，仅为本发明最佳的一具体实施例的详细说明与附图，惟本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的申请专利范围为准，凡合于本发明申请专利范围的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范围。

Claims

1.一种液晶投影系统，其特征是，包括有：

一光源，发射出一白光光源；

一极化元件，将该白光光源进行光源极化，用以产生一偏振化光源；

一分色镜，接收该偏振化光源，并将该偏振化光源分离成一双原色光及一单原色光输出；

一半波长延迟板，设置于该分色镜的一侧；

一反射棱镜，设置于该分色镜的一输出侧，接收该单原色光并将其进行反射输出；

一第一偏振光元件，设置于该分色镜的另一输出侧，接收该双原色光并将该双原色光作偏振分光；

一第二偏振光元件，设置于该反射棱镜的一输出侧，接收该单原色光并将该单原色光作偏振分光；

一分色元件，设于该第一偏振光元件的一侧，接收并分离该双原色光；

一调变装置，设置于该第二偏振光元件的一侧及该分色元件的两侧，分别接收该双原色光及该单原色光，用以分别将该双原色光及该单原色光调变成另一极性反射输出；及

一投影镜头，设置于该第一偏振光元件的一侧，用以接收该调变后的双原色光及该单原色光，并进行投射光束输出至屏幕显示。

2.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该半波长延迟板被设置于该分色镜与该反射棱镜之间。

3.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该半波长延迟板被设置于该分色镜与该第一偏振光元件之间。

4.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该反射棱镜为一三角形反射棱镜。

5.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该第一偏振光元件为一偏振光分色棱镜。

6.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该第二偏振光元件为一偏振光分色棱镜。

7.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该分色元件为一分色棱镜。

8.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该调变装置包括有一第一反射式液晶板、一第二反射式液晶板及一第三反射式液晶板，而该第一反射式液晶板设于该第二偏振光元件一侧，该第二反射式液晶板及该第三反射式液晶板则分别设于该分色元件的两侧。

9.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该第一偏振光元件与该投影镜头之间设有一偏光板及一选色偏光板。

10.如权利要求1所述的液晶投影系统，其特征是，该

反射棱镜、该第一偏振光元件、该第二偏振光元件及该

分色元件可结合成一Z形棱镜模块。

11.一种液晶投影系统，其特征是，包括有：

一光源，发射出一白光光源；

一半波长延迟板，设置于该分色镜的一侧；

一偏振光分色棱镜，设置于该分色镜的一输出侧，接收该单原色光并将其进行偏振分光输出；

12.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该半波长延迟板被设置于该分色镜与该偏振光分色棱镜之间。

13.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该半波长延迟板被设置于该分色镜与该第一偏振光元件之间。

14.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该偏振光分色棱镜为一三角形偏振光分色棱镜。

15.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该第一偏振光元件为一偏振光分色棱镜。

16.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该第二偏振光元件为一偏振光分色棱镜。

17.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该分色元件为一分色棱镜。

18.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该调变装置包括有一第一反射式液晶板、一第二反射式液晶板及一第三反射式液晶板，而该第一反射式液晶板设于该第二偏振光元件一侧，该第二反射式液晶板及该第三反射式液晶板则分别设于该分色元件的两侧。

19.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该第一偏振光元件与该投影镜头之间设有一偏光板及一选色偏光板。

20.如权利要求11所述的液晶投影系统，其特征是，该偏振光分色棱镜、该第一偏振光元件、该第二偏振光元件及该分色元件可结合成一Z形棱镜模块。