CN1591084A - 一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 - Google Patents
一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1591084A CN1591084A CN 03140396 CN03140396A CN1591084A CN 1591084 A CN1591084 A CN 1591084A CN 03140396 CN03140396 CN 03140396 CN 03140396 A CN03140396 A CN 03140396A CN 1591084 A CN1591084 A CN 1591084A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- polarization
- liquid crystal
- branch
- compact design
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
一光学系统采用宽角度反射偏振片作为偏振分束器，传输偏振光束到分束/合光器(如X－立方分合光棱镜)，该分束/合光器将接受到的偏振光束依据不同色彩分配给各个反射式液晶面板，该反射式液晶面板将接受到的偏振光束调制反射成偏振光影像，而后再次通过分束/合光器返回借由宽角度反射偏振片反射进入透镜系统，接受如上影像。由于采用宽角度反射偏振片具有高透过率和高反射率、分束/合光器的平面采用高透射的镀膜，以及滤波片的加入，这样整个光学系统可满足紧凑的光路设计以及高对比度等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种分/合光系统，特别涉及比普通分/合光系统结构更加紧凑的一种液晶投影系统。
背景技术
背投影显示是实现高分辨大屏幕显示的主要手段之一，是高清晰度电视的重要显示技术。目前常规的液晶投影机的关键零组件有光源系统、显示组件、分/合光系统、电子电路系统等，其中分/合光系统是反应投影图像效果的主要因素，而现有技术的分/合光系统的结构都较为复杂，美国专利US6,508,557在结构进行了简单化，同时在光的利用率上得到进一步的提高，如图1是该专利分光系统光路原理图，该光路系统包括以一X-立方合分光棱镜与红、蓝、绿三原色反射式向列液晶面板组成，采用同轴光路设计。由图1可知，该分光系统包括一X-立方合分光棱镜11，三个反射式向列液晶面板12，13，14及一偏振器15。
其中分光系统的光源1可产生一处于S偏振态的偏极光束2，偏极光束2在分光系统中受到反射式三色液晶面板12、13与14的反射，该三液晶面板则接受特投射影像信号，所以，离开分光系统光束即依此而投射出该信号所代表待投射影像。
如图1所示，当偏振光束2到达镜片16时，光束2经过透镜18进行聚光，而后经过偏振片15后通过s偏振态的光束，该光束通过X-立方分合色棱镜11后，光束分离成三种颜色分别进入反射式液晶面板12，13，14中，被调制成各颜色光影像，而后再通过X-立方分合色棱镜11返回平板镜16中，至此，透镜18将以上红蓝绿三股叠合后经过透镜19再次聚光进入LCD投影机影像30。本发明在结构仅利用X-立方偏振棱镜11，三个反射式向列液晶面板12，13，14、一偏振器15及一镜片16就能完成整个分合光过程，其中仅仅通过镜片16的“A”型结构进行阻止非所需光束进入投影系统。
然而，上述技术中存在的问题在于：
1.光路设计的灵活性受到限制。该专利技术所利用的“A”型结构的镜片16，仅从结构上进行阻止非所需光束，该可靠性不高，当光束不能以某一角度(或至少要在主入射角的锥角内)入射在镜片16上，该镜片16就不能正常运作。因而光路设计的灵活性受到限制。
2.分辨率和对比度差。由于光束从反射式液晶面板12，13，14中反射回来的光束会带有非所需光束，这样分辨率和对比度相对较差。
3.光学性能稳定性差。当偏振片15通过s偏振态的光束吸收非s偏振态的光束时，该偏振片15的温度会急剧增加而产生热非稳定因素，而当该偏振片15反射非s偏振态的光束时，该光束再次进入反射式液晶面板12，13，14中，产生光束之间的串扰。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种包括一宽角反射偏振片的分光系统。一种光学设计紧凑，亮度高，对比度高以及价格便宜的图像投影系统。
本发明的目的是这样实现的：该紧凑设计的分/合光系统仅包括一宽角度反射偏振片，该偏振片基本通过第一方向偏振的第一偏振态部分光束以及反射第二方向偏振的第二偏振态部分的全部光束：一成像系统，该成像系统接受第一或第二偏振部分以及调制反射第一或第二偏振影像，其中第一或第二偏振部分被转换成响应的影像而显示第二或第一偏振部分的内容，其中宽角度反射偏振片可以在多个角度接受光束。
本发明的分/合光系统还包括一种与偏振无关的分/合光分色膜。该膜不会因波长而产生光谱漂移现象。从而增加光束的透过率和转换率。
为了进一步提高本发明的分辨率，本发明还包括该成像系统进一步包括一和液晶面板匹配的滤波片，用以将从反射偏振片接受到的光束中的部分非所需颜色光束反射掉，而使所需光束通过液晶面板，进一步增加对比度和颜色饱和度。
本发明还包括上述分/合光系统的液晶投影系统，该系统包括：一光源系统，发出p偏振光；上述分/合光系统将上述p偏振光转换成一s偏振色彩影像；以及一投射光学系统，投射来自上述色彩分/合的光学系统的上述s偏振色彩影像。
其中该光源系统包括发射一未偏振光的光源，放大率变化光学系统转器改变上述未偏振光的大小；以及一偏振转换系统，一偏振转换系统，将上述未偏振光转换成p偏振光。
该发明的液晶投影系统的方法是：(a)光源提供未偏振光束；(b)从光源出射的未偏振光束传输到一宽角反射偏振片上；(c)该成像系统接受光束以及将该偏振的光束转换成相应可显示的偏振影像；(d)其偏振影像返回该宽角偏振片以及直接反射给投影透镜。其中宽角度反射偏振片可以为Moxtek Proflux偏振片。
本发明的特征在于，由于采用宽角偏振片，该宽角偏振片不仅45°而且在45°以外的其他角度同样可以满足其高转化率，同时宽角偏振片还具有耐高温、宽接收角、热稳定性好、尺寸小等优点，这些优势足够满足紧凑的光路设计以及高对比度等特点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为先前分合光系统的光路原理图。
图2为本发明一种紧凑设计的分/合光系统的光路示意图。
图3a和3b为平板偏振片的s和p偏振测量的透过率和反射率。
图4(a)为本发明为一种紧凑设计的分/合光系统的分束/合光器的第一平面和第三平面的分合光特性曲线。
图4(b)为本发明为一种紧凑设计的分/合光系统的分束/合光器的第二平面和第四平面的分合光特性曲线。
图5为本发明一种紧凑设计的分/合光系统另一实施例的光路示意图。
图6为包括该紧凑设计的分/合光系统的液晶投影系统的示意图。
具体实施方式
图2为本发明的一光学系统的示意图，如图2所示，此色彩分/合色的光学系统10包括：一宽角反射偏振片11、一分束/合光器12以及三个反射式液晶面板13、14、15，其中分束/合光器12包括第一平面121、第三123、第二平面122及124。
参照图3a和3b，宽角度反射偏振片可以采用MoxtekProflux偏振片，其表示对于实施例中宽角度反射偏振片11的s和p偏振测量的透过率和反射率。对于图像投影系统，如投影仪，如果要将光源有效放到屏幕上以及在屏幕上获得高分辨率的信息图像，这样s-偏振与所透射的p-偏振的乘积必须较大。从图中清楚地看出，本发明的平板偏振片在整个光谱上满足这些标准，而不产生瑞利谐振或其他现象所产生的降质。同样，可以看出在如图的30度、45度及60度都具有相当的透射率和反射率，而具有较大入射光锥角。
参照图4(a)、图4(b)，其中图4(a)为分束/合光器12的平面121和平面123的分合光特性曲线，图4(b)为分束/合光器12的平面122和平面124的分合特性曲线。从图4(a)、图4(b)中可知，本发明分束器/合光器的平面121、平面123、平面122及平面124对光束的偏振状态的影响可以忽略不计，而不会产生因不同偏振状态下，光学界面波长产生的漂移现象，从而解除对输入偏振状态的限制。
参照图2，在本发明的实施例中，一p偏振的光束L0经过宽角度反射偏振片11，进入分束/合光器12中，如图4(a)所示，其中p偏振态的绿光(波长大约在550nm左右)在分束/合光器12的第一平面121和第三平面123的投射率几乎达到100％，又如图4(b)所示，绿光(波长大约在550nm左右)同样在穿过分束/合光器12的第二平面122和第四平面124处的投射率几乎达到100％；即绿光(波长大约在550nm左右)在第一平面121、第三平面123、第二平面122和第四平面124匀可透过；再参照图4(a)，蓝光(波长为450nm左右)到达分束/合光器12的第一平面121和第三平面123时的投射率几乎亦达100％，而如图4(b)所示，蓝光(波长为450nm左右)在第二平面122和第四平面124的透射率几乎为零，即蓝光(波长为450nm左右)在第一平面121和第三平面123处透射，而在第二平面122和第四平面124处被反射；参照图4(a)，又如红光(波长为610nm左右)到达第一平面121和第三平面123的透射率几乎为零，而又如图4(b)所示，红光r1(波长为610nm左右)在第二平面122和第四平面124的透射率几乎达到100％，即红光在第一平面121和第三平面123处被反射，而在第二平面122和第四平面124处透射。
如图2所示，p偏振态的绿光g1穿过分束/合光器12的第二平面122和第三平面123，经由反射式液晶面板14调制反射成p偏振态的绿光影像g2；该p偏振态的绿光影像g2返回分束/合光器12，穿过第四平面124及第一平面121，射入宽角度反射偏振片11；
p偏振态的红光r1穿过分束/合光器12的第二平面122而在第三平面123处反射，而后借由反射式液晶面板13调制成p偏振态的红光影像r2；该p偏振态的红光影像r2再次穿过第二平面122，而后借由第一平面121反射进入宽角度反射偏振片11；
p偏振态的蓝光b1在分束/合光器12的第二平面122处被反射，而后穿过第一平面121到达反射式液晶面板15上，该反射式液晶面板15将p偏振态的蓝光b1调制反射成p偏振态的蓝光影像b2，而后借由第四平面124反射后穿过第一平面121射入宽角度反射偏振片11。
上述光束s偏振态的绿光影像g2、s偏振态红光影像r2及s偏振态的蓝光影像b2借由宽角度反射偏振片11以L1出射整个分/合光学系统。
在本实施例中，可以依据光学设计的需要，调节宽角度反射偏振片11和入射光束L0之间的角度而不改变其透过率，从而使光路设计更加灵活和紧凑。
如图5所示，为了增加色彩对比度，本实施例可以进一步反射式液晶面板63、64、65和分束/合光器62之间设置滤光片631、641、651。
本发明的实施例中，上述分束/合光器62将分离绿光g1，绿光g1穿过分束/合光器62的第二平面622以及第三平面623时会带有少量的红光和蓝光m1，这样滤波片641仅容许透过绿光g1而将少量红光和蓝光m1光束反射出去而不再进入反射式液晶面板64中；
同样原理，该红光r1穿过分束/合光器62的第二平面622以及借由第三平面623反射时会带有少量的蓝光和绿光m2，这样滤波片631仅容许透过红光r1而将少量的蓝光和绿光m2反射出去而不再进入反射式液晶面板63中；
同样，蓝光b1借由分束/合光器62的第二平面622反射而后穿过第一平面621时会带有少量的红光和绿光m3，这样滤波片651仅容许蓝光b1通过而将少量的红光和绿光m3光束反射出去而不再进入反射式液晶面板65中；
这样，这些非所需绿光m1、非所需红光m2及非所需蓝光m3不进入液晶面板中，从而增加本发明投影系统的色彩对比度。
如图6所示，本发明提供包括如上所述的光学装置的投影系统100，包括一色彩分合的光学系统10、一发射光束的光源20、一放大率变化光学转换系统30、一偏振转换系统40、以及一投影光学系统50。
参考图4，一光源20发射一未偏振光L1后，一放大率变化光学转换系统30改变上述光源发射的未偏振光L1的大小，接着，借由该偏振转换系统40转换上述未偏振光L1成p偏振光L2，而后，上述p偏振光进入色彩分合的光学系统64后，调制产生s偏振的色彩影像L3，s偏振的色彩影像L3入射上述投影光学系统50后。上述投影光学系统50发射上述s偏振的色彩影像L3。
通过本发明的色彩分合的光学系统，由于采用宽角度反射偏振片具有高透过率和高反射率、分束/合光器的平面采用高透射的镀膜，以及滤波片的加入，该投影光学系统具有：
1.光学设计灵活，接收更大锥角并且在大角度处工作良好的性能的一个重要结果是成象系统的光学设计不受到限制。从而可以使用传统光源，同时宽角度范围使得设计者可能将其他光学元件设置在适当的位置处，一边改善显示器的尺寸和操作。
2.宽接收角，由于宽角度反射偏振片可以接受大于20度的光锥角，这样从光源收集光接收角较大时转换效率最大。
3.分辨率和对比度较好，由于本发明的分束/合光器的平面采用特殊镀膜，以及滤波片的加入，从而增加了本发明的分辨率和对比度。
4.光学稳定性能好。由于本发明所采用宽角度反射偏振片将所需地s偏振态的光束反射至镜头，而将非s偏振态的光束透过而不再进入光路中，而避免产生光束之间的串扰。同时该宽角度反射偏振片具有耐高温的特性，从而避免了因高温产生的不稳定性。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，该系统包括：
一宽角度反射偏振片，该偏振片通过第一方向偏振的第一偏振态部分光束以及反射第二方向偏振的第二偏振态部分的全部光束；
一成像系统，该成像系统接受第一或第二偏振部分以及返回第一或第二偏振影像，其中第一或第二偏振部分被转换成相应的影像而显示第二或第一偏振部分的信息。
2.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，其中宽角度反射偏振片包括Moxtek Proflux偏振片。
3.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，成像系统进一步包括一分束/合光器，该分束/合光器将宽角反射偏振片接受到的光束分离成多个色彩频带光，其中，该分束/合光器包括若干平面，各色彩频带光可以通过其相应的平面而进入其液晶面板上，各液晶面板将其相应的色彩频带光调制成色彩频带光影像，而后，各色彩频带光影像再次通过其平面进入该分束/合光器，该分束/合光器将多个色彩频带光影像进行合光后传输给该宽反射偏振片。
4.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，该液晶面板为反射式液晶面板。
5.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，该成像系统进一步包括一和液晶面板匹配的滤波片，用以将从宽角度反射偏振片接受到的光束中的部分非所需光束反射掉，而使所需光束射入液晶面板。
6.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，所述该分束器/合光器的若干平面不影响光束的偏振状态。
7.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，光束相对与该宽角反射偏振片的表面可为45°。
8.如权利要求1所述的一种紧凑设计的分/合光系统，其特征在于，光束相对与该宽角反射偏振片的表面可以为除45°之外的其他角度。
9.一种包括如上分/合光系统的液晶投影系统，其特征在于，该系统包括：
一光源系统，发出p偏振光；
一如权利要求1所述的分光系统将上述p偏振光转换成一s偏振色彩影像的分合光学系统；
以及一投射光学系统，投射来自上述色彩分合的光学系统的上述s偏振色彩影像。
10.如权利要求9所述的液晶投影系统，其特征在于该光源系统还包括：一发射一未偏振光的光源：一改变借由上述光源发射的未偏振光大小的放大率变化光学转换系统；以及一偏振转换系统，一偏振转换系统，将上述未偏振光转换成p偏振光。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03140396 CN1591084A (zh) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 03140396 CN1591084A (zh) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1591084A true CN1591084A (zh) | 2005-03-09 |
Family
ID=34597354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 03140396 Pending CN1591084A (zh) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1591084A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103207507A (zh) * | 2012-01-11 | 2013-07-17 | 中强光电股份有限公司 | 光源模组与投影装置 |
| WO2020259619A1 (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 光学引擎系统及显示设备 |
| CN113721415A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 歌尔光学科技有限公司 | 投影光机 |
| US12124048B2 (en) | 2019-06-28 | 2024-10-22 | Appotronics Corporation Limited | Optical engine system and display apparatus |
-
2003
- 2003-09-05 CN CN 03140396 patent/CN1591084A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103207507A (zh) * | 2012-01-11 | 2013-07-17 | 中强光电股份有限公司 | 光源模组与投影装置 |
| CN103207507B (zh) * | 2012-01-11 | 2015-07-08 | 中强光电股份有限公司 | 光源模组与投影装置 |
| US9152031B2 (en) | 2012-01-11 | 2015-10-06 | Coretronic Corporation | Light source module and projection apparatus |
| WO2020259619A1 (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 光学引擎系统及显示设备 |
| US12124048B2 (en) | 2019-06-28 | 2024-10-22 | Appotronics Corporation Limited | Optical engine system and display apparatus |
| CN113721415A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 歌尔光学科技有限公司 | 投影光机 |
| CN113721415B (zh) * | 2021-08-30 | 2022-10-28 | 歌尔光学科技有限公司 | 投影光机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1231788C (zh) | 投射型显示装置以及它使用的光源装置 | |
| US6067128A (en) | Liquid-crystal display projector including an optical path adjuster arranged in the light path from the light source to the liquid-crystal display element | |
| JP3417757B2 (ja) | 液晶表示装置およびその光束分離方法 | |
| JP2894290B2 (ja) | 投射型カラー液晶表示装置 | |
| CN101349818A (zh) | 色彩管理系统 | |
| JP3646597B2 (ja) | 投写型画像表示装置 | |
| US6320628B1 (en) | Projection type color liquid crystal display apparatus capable of enhancing optical utilization efficiency | |
| KR100381051B1 (ko) | 액정 프로젝터의 광학계 | |
| US6831706B2 (en) | Projection image display apparatus | |
| JP3103822B2 (ja) | 投射型カラー液晶表示装置 | |
| US20020089679A1 (en) | Color separating/synthesizing apparatus | |
| JP2003131212A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP3757701B2 (ja) | 光束圧縮ユニット、光学エンジン及びこれを用いた映像表示装置 | |
| CN1591084A (zh) | 一种紧凑设计的分／合光系统和液晶投影系统 | |
| JP2010096843A (ja) | 全反射プリズムおよび投影装置 | |
| CN1725057A (zh) | Lcos光学投影系统 | |
| JP4610577B2 (ja) | 投射型表示装置 | |
| JP4172532B2 (ja) | 投射型液晶表示装置 | |
| KR100429213B1 (ko) | 프로젝터의 광학계 | |
| CN1266949C (zh) | 反射式液晶投影系统 | |
| US7188952B2 (en) | Micro display projection system | |
| JP3019825B2 (ja) | 投射型カラー液晶表示装置 | |
| US6831788B2 (en) | Polarization beam splitter and projection display apparatus using the same | |
| KR100474904B1 (ko) | Ｐｃｃｒ 적분기를 갖는 광학계 | |
| KR100339921B1 (ko) | 반사형 액정 프로젝터용 조명 광학계 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |