CN2505864Y

CN2505864Y - 一种改进的液晶投影装置分光系统

Info

Publication number: CN2505864Y
Application number: CN 01200247
Authority: CN
Inventors: 潘瑞文
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Taida Electronic Industry Co Ltd; Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2011-02-22

Abstract

一种具有较佳对比效果的液晶投影装置的分光系统,此分光系统包含多个偏极滤光器;多个偏极分光镜,配置于偏极滤光器所在光路位置上,每一偏极分光镜皆包含一对分色棱镜;以及3组液晶面板。其中,此分光系统特征在于:偏分光镜之各分色棱镜未为光路经过周壁中,至少有一周壁是一抛光表面,故分光系统中入射至抛光表面杂散光绝大部分可透射出抛光表面,如此振可大为降低分光系统杂散光,减少输出光线杂讯,因而可提供输出影像对比效果。

Description

一种改进的液晶投影装置分光系统

本实用新型涉及一种液晶投影装置分光系统的改进，特别是指一种具有特定抛光处理以减少杂散光分光系统。

反射式液晶投影机是一已广为风行之产品，其主要的光学机构包含了所谓光学分光系统。对反射式液晶投影机而言，其分光系统一般是以所谓偏极分光镜[PBS(Polarization Beam Splitter)]与反射式扭转向列液晶面板(Reflective Twisted Nematic LCD Panel)等光学元件所组成，再配合以离轴(off-axis)或同轴(on-axis)光路设计。其中，采用同轴光路设计虽较有利于设计与制造，但其缺点则在于较不易达成高度对比的效果。

图1是用以说明公知分光系统光路原理的横剖面图，该光路系统以4组偏极偏光镜与红、蓝、绿三原色反射式向列液晶面板所组成，并采用同轴光路设计。由图1可知，该分光系统10包含4组偏极分光镜11、12、13、与14、4组偏极滤光器(polarizer filter)15、16、17、与18、一绿色反射式向列液晶面板20、一蓝色反射式向列液晶面板21、一红色反射式向列液晶面板22、以及一偏极器19。其中，每一偏分光镜皆分别包含二分色棱镜，亦即，偏分光镜11包含分色棱镜111与112、偏分光镜12包含分色棱镜121与122、偏分光镜13包含分色棱镜131与132、以及偏分光镜14则包含分色棱镜141与142。

分光系统10的光源1可产生一处于S偏极态的偏极光束2，偏极光束2在分光系统10中受到三色液晶面板20、21、与22的反射，此三液晶面板则接受待投射影像信号，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。

偏极滤光器15、16、17、与18是由相位迟滞器(retarder)组合而成，其可过滤特定色彩偏光束，其中，偏滤光器15与18可使通过其间红色与蓝色光束偏状态不变，并使通过其间绿色光束偏状态从S态转换成P态，而偏滤光器16与17则可使通过其间蓝色光束偏状态不变，并使通过其间红色光束偏状态从S态转换成P态。

如图1所示，当偏光束2抵达分色棱镜111与112介面时，处于S态红蓝光分量2a会被反射而朝偏滤光器16行进，而处於P态绿光分量2b则透射分色棱镜112而进入偏分光镜12。

绿光分量2b通过分色棱镜121与122介面，接著并受到绿色液晶面板20反射而由P态转换成S态绿光束3b，绿光束3b继续进入偏分光镜14，并受到分色棱镜141与142介面反射而继续通过偏滤光器18，故通过其间绿光束3b可由S态转换成P态，最後并通过P态偏器19，因而形成投射影像绿光分量4b。

同理，偏滤光器16可使通过其间红蓝光分量2a会被分成维持S偏态蓝光束21a、与从S态转换成P态红光束21b。其中，红光束21b穿过分色棱镜131与132介面，并受到红色液晶面板22反射而转为S态红光束22b，并接著通过偏滤光器17，故通过其间红光束22b将由S态转换成P态，并接著透射出偏分光镜14、偏滤光器18、与偏器19，因而成为投射影像红光分量23b。

另外，蓝光束21a则分别受到分色棱镜131与132介面与蓝色液晶面板21反射，因而转换成一进入偏分光镜14P态蓝光束22a，接著并透射偏滤光器17、分光菱141与142、偏滤光器18、及偏极器19，因而成为投射影像蓝光分量23a。

至此，将以上红蓝绿三股处于P态光分量23b、23a、与4b叠合即成为此LCD投影机投射影像。

以上所描述公知分光系统10所产生投射影像往往无法具备振佳的对比效果，其对比所以降低的原因如下：

1.偏分光镜(PBS)中二分色棱镜介面与本身材料无法做到理想状态，故仍有部分P态偏光亦会反射於二分色棱镜介面上，例如，少部分的P态绿光分量2b仍会与S态的红蓝光分量2a一起反射。

2.偏极滤光器对其入射光分量偏化转换效率不甚佳，导致P态绿光分量2b杂有部分S态绿光分量而受到分色棱镜121与122介面反射；同理，P态红光束21b亦杂有S态红光分量，因而影响最终投射影像对比。

3.单向性液晶面板(homotropic LCD panel)并不容易制造，一般而言，向列式液晶面板只对某一波长范围有振佳的偏极效果，若入射各液晶面板各色光分量本身已杂有其他色彩光分量，亦会影响最终影像对比。

4.向列式液晶面板对其入射光束偏状态转换并不完全，故会增加充斥分光系统杂散光量。

所以，公知的分光系统10事实上充斥著各种原因所造成杂散光分量，这些各种色彩光分量有振大部分会受到分光系统10中各分色棱镜周壁或其间介面反射，最后并通过偏器19而成为投射影像一部分，因而影响其对比的效果。

本实用新型的目的在于提供一种具有较佳对比效果液晶投影装置的分光系统。本实用新型的分光系统接受液晶投影装置光源、与待投射影像信号，并输出一待投射影像，其包含多个偏极滤光器(polarizerfilter)，用以转换特定色彩光束偏化状态；多个偏分光镜(PolarizationBeam Splitter)，配置于偏滤光器所在光路位置上，每一偏分光镜皆包含一对分色棱镜，用以将入射偏分光镜各种色彩的偏化光束加以分光；以及3组液晶面板，分别用以反射三种不同色彩偏化光束，并同时改变其偏状态。其中，此分光系统特征在于：偏分光镜各分色棱镜未为光路经过周壁中，至少有一周壁是一抛光表面，故分光系统中入射至抛光表面杂散光绝大部分可透射出抛光表面，如此即可大为降低分光系统杂散光，减少输出光线杂讯，因而可增进输出影像对比效果。

附图的简要说明：

图1说明公知的分光系统光路原理的横剖面图。

图2用以说明图1分光系统的漏光来源，并用以显示本实用新型的实施例中，一液晶投影装置分光系统的改进。

图号编号

1～光源

2～偏极光束

2a～红蓝光分量

2b～绿光分量

3b～绿光束

4b～绿光分量

10～分光系统

11，12，13，14～偏极分光镜

15，16，17，18～偏极滤光器

19～偏极器

20，21，22～液晶面板

21a～蓝光束

21b～红光束

22a～蓝光束

22b～红光束

23a～蓝光分量

23b～红光分量

31-36～杂散光束

41，42～杂散光束

51，52，53～分色棱镜周壁

111，112～分色棱镜

113～介面

121，122～分色棱镜

123～介面

131，132～分色棱镜

141，142～分色棱镜

实施例

图2的横剖面图是用以说明图1分光系统的漏光来源，并用以显示本实用新型的一实施例中，一液晶投影装置分光系统的改进。

本实用新型所提供液晶投影装置分光系统的改进主要是设法降低公知分光系统中杂散光产生，其一实施例亦如图1所示。该分光系统10包含4组偏极分光镜11、12、13、与14、4组偏滤光器15、16、17、与18、一绿色反射式向列液晶面板20、一蓝色反射式向列液晶面板21、一红色反射式向列液晶面板22、以及一偏器19。其中，每一偏分光镜皆分别包含二分色棱镜，亦即，偏分光镜11包含分色棱镜111与112、偏极分光镜12包含分色棱镜121与122、偏分光镜13包含分色棱镜131与132、以及偏分光镜14则包含分色棱镜141与142。其它光路的设计与系统操作原理亦如同前述用以说明图1技术内容。

如图2所示，根据本实用新型的一实施例，其用以改进分光系统10特征在于：各分色棱镜未为光路经过周壁诸如周壁51、52、与53等皆为一经过抛光表面，故可使大部分射向该等周壁杂散光线皆可轻易透射出分光系统10。

亦如图2所示，事实上，即如前述公知技术，分光系统10包含多种产生杂散光来源，其中，杂散光束31～36产生是因为偏分光镜(PBS)中二分色棱镜介面与本身材料无法做到理想状态，故导致在该介面处有部分偏光分量会被反射或透射。例如，杂散光束31产生由于处于P态绿光束2b受到介面123反射而射向偏分光镜12周壁52，杂散光束33则由于少部分S态绿光束3b透射介面123、并受到介面113反射而射向偏分光镜11周壁51所致。其中，又以绿光束所造成杂散光束31与32等具有较强光强度，杂散光33等次之，杂散光34～36则较弱，所以，负责处理绿光偏分光镜12各周壁相较于偏分光镜11与14各周壁会接受到较强杂散光。由于壁51、52、与53等皆一抛光表面，故射向该等周壁杂散光其透射率将远大于射率，故可充分达成使这些杂散光散逸出分光系统10目的。其中，又以包含周壁52偏分光镜12诸周壁的抛光面具有较为显著的杂散光消除效果。

除了杂散光31～36之外，由于偏分光镜材料本身色散效果与液晶面板材料缺陷，亦会造成诸如图2所示杂散光束41与42等，而由於周壁51、52、与53等皆一抛光表面，故这些杂散光亦可轻易地透射出分光系统10。

所以，本实用新型的重点在于，将分光系统中光路未经过各分色棱镜的周壁加以抛光，如此，分光系统中所产生杂散光大部分皆可在一次或多次反射之后顺利地从该等周壁透射出分光系统，如此即可减少分光系统输出光束所包含的杂散光量，因而大为增进输出影像的对比效果。

此外，周壁51、52、与53等表面亦可涂覆一层反射镀膜(未显示)，如此，以透射出周壁51、52、与53等杂散光即不致因为受到分光系统10外构件的反射而又进入分光系统10中，而且，其它任何来自分光系统10外杂散光源亦不至於经过周壁51、52、与53等而透射入分光系统中。

以上藉由实施例所做描述，是为方便说明本实用新型的内容，而非将本实用新型狭义地限制于该实施例。凡未背离本实用新型的精神所做的任何变更，皆属本实用新型申请专利的范围。

Claims

1.一种液晶投影装置的分光系统，该分光系统接受该液晶投影装置光源、与待投射影像信号，并输出一待投射影像，该分光系统包含：

多个偏极滤光器(polarizer filter)，用以转换特定色彩光束偏极化状态；

多个偏极分光镜[PBS(Polarization Beam Splitter)]，配置於该偏极滤光器所在光路位置上，每一偏极分光镜皆包含一对分色棱镜，用以将入射该偏极分光镜各种色彩的偏极化光束加以分光；以及3组液晶面板，分别用以反射三种前述不同色彩偏极化光束，并同时改变其偏极状态；

其中，该分光系统特征在于：

该偏极分光镜各分色棱镜未为光路经过周壁中，至少有一周壁是一抛光表面，使该分光系统中入射至该抛光表面杂散光绝大部分可透射出该抛光表面。

2.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述经过抛光周壁表面并另涂覆有一反射镀膜，该镀膜可反射所有自该分光系统以外入射至该周壁光线。

3.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述分光系统光源所射出光束是一S态偏极光束。

4.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述分光系统输出光束是一P态偏极光束。

5.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，该分光系统是将入射光束分成3股分别代表3种基础色彩光束，并进而将该3股光束入射至前述3组液晶面板以便成像。

6.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述各偏极滤光器是一相位迟滞器(retarder)组合。

7.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述分光系统共设有4组偏极滤光器，其中2组可转换前述3种基础色彩中一种色彩的偏极状态，另外2组则可转换前述3种基础色彩中另一种色彩的偏极状态。

8.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述分光系统包含4组偏极分光镜，

9.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，该液晶面板是一反射式扭转向列液晶面板(Twisted Nematic LCD panel)。

10.如权利要求1所述的液晶投影装置分光系统，其中，前述分光系统进一步在光路最后设有一偏极器，以增进该分光系统所产生投射影像对比效果。