CN1266949C

CN1266949C - 反射式液晶投影系统

Info

Publication number: CN1266949C
Application number: CN 01142210
Authority: CN
Inventors: 姜雅惠
Original assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Current assignee: Chunghwa Picture Tubes Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: CN1409154A

Abstract

一种反射式液晶投影系统。为提供一种结构简单、体积小、制造成本低的电视系统，提出本发明，它包括光源模组、分合光模组及镜头组；分合模组包括接收光源并将其分光成两不同波长范围第一、二色光的双向分光镜、分别接收第一、二色光的第一、二聚光透镜组、将第一色光分光成两不同波长范围色光的第一偏光光束分离棱镜、第二偏光光束分离棱镜、第三偏光光束分离棱镜、邻近相互垂直排列并接收第一偏光光束分离棱镜分光的两色光的第一、二反射式液晶显示板及接收通过第二偏光光束分离棱镜的第二色光的第三反射式液晶显示板；第三偏光光束分离棱镜对应并接收第一、二、三反射式液晶显示板经第一、二偏光光束分离棱镜反射回的影像。

Description

反射式液晶投影系统

技术领域

本发明属于电视系统，特别是一种反射式液晶投影系统。

背景技术

一般传统的液晶投影电视系统，依其分光及合光时所应用的原理及模组不同，主要可区分为穿透式及反射式两种，其中由于穿透式液晶投影电视系统的开发时间较早，故该系统中所使用的各项元件较成熟。但就液晶显示板(panel)而言，反射式液晶显示板的解析度及穿透率较佳，且价格较便。故近年来，各大液晶投影电视系统的制造业者已将反射式液晶显示板设计于液晶投影电视内的趋势。

如图1所示，在一般穿透式液晶投影电视系统上，主要系设有投射灯10，投射灯10所产生的光源，经滤镜组11滤光后，再依序透过反射镜130、透镜组14及双向分光镜(dichroic mirror)150，将光源分成两波长范围不同的光源，其中一光源依序经反射镜133及聚光透镜(condenser)160后投射至用以显示兰色调的穿透式液晶显示板(B-TFT)170，另一光源藉另一双向分光镜(dichroic mirror)151，将该光源再分成两光源，该两光源再经反射镜131、132及聚光透镜161、162、163、164后，分别投射至显示绿色调及红色调的穿透式液晶显示板(G-TFT及R-TFT)171、172，分光后该三道光源在穿透红、绿及兰色调的液晶显示板170、171、172后，能将其上呈红、绿及兰色调的影像分别投影至偏光光束分离棱镜(Polarizing Beam Splittet，简称PBS)18，并由偏光光束分离棱镜18将该等影像合而为一，再透过投射镜头190，将所欲播放的影像投影至该投影电视的显示屏幕191上。故在该穿透式液晶投影电视系统中，主要系利用两片双向分光镜150、151将投射灯10所产生的光源分光成三道波长不同的光源，该等光源将红、绿及兰色调的穿透式液晶显示板170、171、172上所呈现的影像投影至偏光光束分离棱镜18，由该偏光光束分离棱镜18整合为一。

如图2所示，一般反射式液晶投影电视系统上亦设有投射灯20，该投射灯20所产生的光源先经滤镜组21滤光后，再透过双向分光镜(dichroicmirror)220将该光源分光成两波长范围不同的光源，其中一光源依序经反射镜230及聚光透镜(condenser)240后投射到第一偏光光束分离棱镜(Polarizing Beam Splittet简称PBS)250，并经第一偏光光束分离棱镜250将光源反射至用以显示红色调的反射式液晶显示板(R-LCD)260，另一光源再依序经反射镜231、232及双向分光镜221以被分光成两光源，该两光源再分别经聚光透镜241、242后分别投射至第二及第三偏光光束分离棱镜251、252，并经第二、三偏光光束分离棱镜251、252分别将光源反射至显示绿色调的反射式液晶显示板(G-LCD)261及兰色调的反射式液晶显示板(B-LCD)262上，分光后该等光源在投射至反射式液晶显示板260、261、262上后，其上呈红、绿及兰色调的影像，能分别反射回第一、二、三偏光光束分离棱镜250、251、252，并经第一、二、三偏光光束分离棱镜250、251、252投射至第四偏光光束分离棱镜27，并由第四偏光光束分离棱镜27将该等影像合而为一，重叠于投射镜头28，且将所欲播放的影像投影至投影电视的显示屏幕上。

如前所述，该种反射式液晶显示板虽然具有较佳的解析度及穿透率，且价格较便宜的优点，但由于整个系统中所使用的光学元件较多，且其光学机构的配置较为复杂，故不仅体积较大，其整体成本亦高居不下。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、制造成本低的反射式液晶投影系统。

本发明包括产生所需光源的光源模组、形成影像的分合光模组及将影像投影于投影电视显示屏幕上的镜头组；分合模组包括接收光源并将其分光成两不同波长范围第一、二色光的双向分光镜、接收第一色光的第一聚光透镜组、接收第二色光的第二聚光透镜组、将第一色光分光成两不同波长范围色光的第一偏光光束分离棱镜、第二偏光光束分离棱镜、第三偏光光束分离棱镜、邻近相互垂直排列并接收第一偏光光束分离棱镜分光的两色光的第一、二反射式液晶显示板及接收通过第二偏光光束分离棱镜的第二色光的第三反射式液晶显示板；第三偏光光束分离棱镜对应并接收第一、二、三反射式液晶显示板经第一、二偏光光束分离棱镜反射回的影像。

其中：

光源模组包括依序排列产生光源的投射灯、对光源进行光场整形及滤光的滤镜组及会聚光源的聚光透镜。

于聚光透镜后方设有将聚光透镜会聚光源旋转90°的反射镜。

第一聚光透镜组包括设置于其与第一偏光光束分离棱镜之间将第一色光分成垂直及水平偏光的选色透镜。

第一偏光光束分离棱镜接收投射于其上的垂直及水平偏光后，可令水平偏光旋转90°且与垂直偏光分别投射至其邻近对应的第一、二反射式液晶显示板上，并令其上呈不同色调的影像，并分别反射回第一偏光光束分离棱镜后，经第一偏光光束分离棱镜将垂直偏光旋转90°。

第一偏光光束分离棱镜与第三偏光光束分离棱镜之间设有将第一、二反射式液晶显示板反射回第一偏光光束分离棱镜的垂直及水平偏光作选色处理的选色透镜。

第二聚光透镜组包括设置于其与第二偏光光束分离棱镜之间将第二色光转换成垂直偏光的偏光处理的偏光透镜。

第二偏光光束分离棱镜接收到投射于其上的垂直偏光后，令该垂直偏光投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板上，并令其上影像经第二偏光光束分离棱镜的偏光处理，以将第二色光转换成水平偏光并旋转90°。

第二偏光光束分离棱镜包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜之间对第三反射式液晶显示板反射回第二偏光光束分离棱镜为水平偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜。

第二聚光透镜组包括设置于其与第二偏光光束分离棱镜之间对第二色光作转换成水平偏光的偏光处理的偏光透镜。

第二偏光光束分离棱镜接收到投射于其上的水平偏光后，令该水平偏光投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板上，并令其上影像经第二偏光光束分离棱镜的偏光处理，以将第二色光转换成垂直偏光。

第二偏光光束分离棱镜包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜之间对第三反射式液晶显示板反射回第二偏光光束分离棱镜为垂直偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜。

由于本发明包括光源模组、分合光模组及镜头组；分合模组包括接收光源并将其分光成两不同波长范围第一、二色光的双向分光镜、分别接收第一、二色光的第一、二聚光透镜组、将第一色光分光成两不同波长范围色光的第一偏光光束分离棱镜、第二偏光光束分离棱镜、第三偏光光束分离棱镜、邻近相互垂直排列并接收第一偏光光束分离棱镜分光的两色光的第一、二反射式液晶显示板及接收通过第二偏光光束分离棱镜的第二色光的第三反射式液晶显示板；第三偏光光束分离棱镜对应并接收第一、二、三反射式液晶显示板经第一、二偏光光束分离棱镜反射回的影像。由于本发明仅需透过双向分光镜令光源模组所产生的光源分光成两个不同波长范围的色光后，即可利用三个与其成对称排列的第一、二、三偏光光束分离棱镜及第一、二聚光透镜组，将第一、二、三反射式液晶显示板上所呈现的三色(RGB)影像合而为一，并投影至投影电视显示屏幕上。其结构简单，整体体积亦较传统反射式液晶投影电视系统为小，故可有效降低生产制造及储存运送成本。不仅结构简单、体积小，而且制造成本低，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1、为传统穿透式液晶投影电视系统结构示意图。

图2、为传统反射式液晶投影电视系统结构示意图。

图3、为本发明结构示意图。

图4、为本发明结构示意图(设置选色透镜)。

图5、为本发明结构示意图(设置偏光或偏阻透镜)。

图6、为本发明结构示意图(设置偏光或偏阻透镜)。

具体实施方式

如图3所示，本发明包括光源模组30、分合光模组40及镜头组50。

光源模组30包括投射灯31、滤镜组32、聚光透镜33及反射镜34。

投射灯31产生的光源先经滤镜组32进行光场整形及滤光后，再透过聚光透镜33聚至反射镜34，然后再经反射镜34将光源旋转90°后，再投射至分合光模组40。

分合模组40包括双向分光镜41、至少三个偏光光束分离棱镜42、43、44、至少两个聚光透镜组45、46及三个用以显示红色调、绿色调及兰色调影像的反射式液晶显示板(R-LCD、G-LCD、B-LCD)47、48、49，其中双向分光镜41在接收到光源组30所投射出的光源后，系先将该光源分光成两个不同波长范围的色光，其中第一色光将经由第一聚光透镜组45投射至第一偏光光束分离棱镜42，并经第一偏光光束分离棱镜42再将该色光分成两个不同波长范围的色光后，再分别将该两色光投射至其邻近相互垂直排列的第一、二反射式液晶显示板48、49；第二色光则经由第二聚光透镜组46投射至第二偏光光束分离棱镜43，并经第二偏光光束分离棱镜43将第二色光投射至邻近的第三反射式液晶显示板47；第一、二色光在投射至第一、二、三反射式液晶显示板48、49、47后，其上呈红、绿及兰色调的影像将分别反射回各相对应的第一、二偏光光束分离棱镜42、43，然后经第一、二偏光光束分离棱镜42、43再投射至第三偏光光束分离棱镜44，并由第三偏光光束分离棱镜44将呈红、绿及兰色调的影像整合为一，并重叠于镜头组50上，以透过镜头组50将所欲播放的影像投影至投影电视的显示屏幕上。

如图4所示，第一聚光透镜组45包括设置于其与第一偏光光束分离棱镜42之间的选色透镜451。第一偏光光束分离棱镜42与第三偏光光束分离棱镜44之间设有将第一、二反射式液晶显示板48、49反射回第一偏光光束分离棱镜42的垂直及水平偏光作选色处理的选色透镜441。

当双向分光镜41将光源分光成两个不同波长范围的色光后，第一色光经由第一聚光透镜组45的聚光作用及其上所设的选色透镜(selector)451的选色作用，将第一色光分成垂直偏光(P-Polarized light)及水平偏光(S-Polarized light)，垂直及水平偏光投射至第一偏光光束分离棱镜42后，水平偏光可被旋转90°且与垂直偏光分别投射至其邻近对应的第一、二反射式液晶显示板48、49上，并令其上呈不同色调，如红及绿色调的影像分别反射回第一偏光光束分离棱镜42，然后，第一偏光光束分离棱镜42再将垂直偏光旋转90°，并将垂直及水平偏光一起投射至选色透镜441，并经选色透镜441的选色处理后，令两色光均被转换成垂直偏光(P-Polarization)，再一同投射至第三偏光光束分离棱镜44，并由第三偏光光束分离棱镜44将该影像整合为一，并透过镜头组50投影至投影电视的显示屏幕上。

如图5所示，第二聚光透镜组46包括设置于其第二偏光光束分离棱镜43之间的偏光透镜(polarizer)或偏阻透镜(polaizer and retarder)461。第二偏光光束分离棱镜43包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜44之间对第三反射式液晶显示板47反射回第二偏光光束分离棱镜43的为水平偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜442。

双向分光镜41将光源分光成两个不同波长范围的色光后，第二色光经由第二聚光透镜46的聚光作用及其上所设的偏光透镜(polarizer)或偏阻透镜(polaizer and retarder)461的偏光处理后，将第二色光转换成垂直偏光并投射至第二偏光光束分离棱镜43，再经第二偏光光束分离棱镜43将第二色光投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板47上，并令其上呈现的影像，如兰色调的影像反射回第二偏光光束分离棱镜43，并经第二偏光光束分离棱镜43的偏光处理，以将第二色光被转换成水平偏光并旋转90°后，经由另一偏光透镜或偏阻透镜442投射至第三偏光光束分离棱镜44，由第三偏光光束分离棱镜44依其偏光特性将该色光旋转90°后，透过镜头组50投影至投影电视的显示屏幕上。

如图6所示，第二聚光透镜组46包括设置于其第二偏光光束分离棱镜43之间的偏光透镜(polarizer)或偏阻透镜(polaizer and retarder)461。第二偏光光表分离棱镜43包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜44之间对第三反射式液晶显示板47反射回第二偏光光束分离棱镜43的为垂直偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜442。

双向分光镜41将光源分光成两个不同波长范围的色光后，第二色光经由第二聚光透镜组46的聚光作用及其上所设的偏光透镜或偏阻透镜461的偏光处理后，将第二色光转换成水平偏光，并投射至第二偏光光束分离棱镜43，由第二偏光光束分离棱镜43依其偏光特性将该色光旋转90°后，投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板47上，并令其上呈现的影像，如兰色调的影像反射回第二偏光光束分离棱镜43，并经第二偏光光束分离棱镜43的偏光处理，令色光转换成垂直偏光后，再经由另一偏光透镜或偏阻透镜442，令色光转换成水平偏光，再投射至第三偏光光束分离棱镜44，由第三偏光光束分离棱镜44依其偏光特性将该色光旋转90°后，透过镜头组50投影至投影电视的显示屏幕上。

如此，第三偏光光束分离棱镜44将第一、二、三反射式液晶显示板48、49、47上所呈现的三色(RGB)影像合而为一，并重叠于镜头组50后，即可透过镜头组50将所欲播放的影像投影至投影电视的显示屏幕上。由于本发明仅需透过双向分光镜41令光源模组30所产生的光源分光成两个不同波长范围的色光后，即可利用三个与其成对称排列的第一、二、三偏光光束分离棱镜42、43、44及第一、二聚光透镜组45、46，将第一、二、三反射式液晶显示板48、49、47上所呈现的三色(RGB)影像合而为一，并投影至投影电视显示屏幕上。其不仅结构简单，而且整体体积亦较传统反射式液晶投影电视系统为小，故可有效降低生产制造及储存运送成本。

Claims

1、一种反射式液晶投影系统，它包括产生所需光源的光源模组、形成影像的分合光模组及将影像投影于投影电视显示屏幕上的镜头组；其特征在于所述的分合光模组包括接收光源并将其分光成两不同波长范围第一、二色光的双向分光镜、接收第一色光的第一聚光透镜组、接收第二色光的第二聚光透镜组、将第一色光分光成两不同波长范围色光的第一偏光光束分离棱镜、第二偏光光束分离棱镜、第三偏光光束分离棱镜、邻近相互垂直排列并接收第一偏光光束分离棱镜分光的两色光的第一、二反射式液晶显示板及接收通过第二偏光光束分离棱镜的第二色光的第三反射式液晶显示板；第三偏光光束分离棱镜对应并接收第一、二、三反射式液晶显示板经第一、二偏光光束分离棱镜反射回的影像。

2、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的光源模组包括依序排列产生光源的投射灯、对光源进行光场整形及滤光的滤镜组及会聚光源的聚光透镜。

3、根据权利要求2所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的聚光透镜后方设有将聚光透镜会聚光源旋转90°的反射镜。

4、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第一聚光透镜组包括设置于其与第一偏光光束分离棱镜之间将第一色光分成垂直及水平偏光的选色透镜。

5、根据权利要求4所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第一偏光光束分离棱镜接收投射于其上的垂直及水平偏光后，可令水平偏光旋转90°且与垂直偏光分别投射至其邻近对应的第一、二反射式液晶显示板上，并令其上呈不同色调的影像，并分别反射回第一偏光光束分离棱镜后，经第一偏光光束分离棱镜将垂直偏光旋转90°。

6、根据权利要求4所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第一偏光光束分离棱镜与第三偏光光束分离棱镜之间设有将第一、二反射式液晶显示板反射回第一偏光光束分离棱镜的垂直及水平偏光作选色处理的选色透镜。

7、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二聚光透镜组包括设置于其与第二偏光光束分离棱镜之间将第二色光转换成垂直偏光的偏光处理的偏光透镜。

8、根据权利要求7所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二偏光光束分离棱镜接收到投射于其上的垂直偏光后，令该垂直偏光投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板上，并令其上影像经第二偏光光束分离棱镜的偏光处理，以将第二色光转换成水平偏光并旋转90°。

9、根据权利要求7所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二偏光光束分离棱镜包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜之间对第三反射式液晶显示板反射回第二偏光光束分离棱镜为水平偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜。

10、根据权利要求1所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二聚光透镜组包括设置于其与第二偏光光束分离棱镜之间对第二色光作转换成水平偏光的偏光处理的偏光透镜。

11、根据权利要求10所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二偏光光束分离棱镜接收到投射于其上的水平偏光后，令该水平偏光投射至其邻近对应的第三反射式液晶显示板上，并令其上影像经第二偏光光束分离棱镜的偏光处理，以将第二色光转换成垂直偏光。

12、根据权利要求10所述的反射式液晶投影系统，其特征在于所述的第二偏光光束分离棱镜包括设置于其与第三偏光光束分离棱镜之间对第三反射式液晶显示板反射回第二偏光光束分离棱镜为垂直偏光的第二色光作偏光处理的偏光透镜。