CN2508261Y - 液晶背投影显示偏振光照明装置 - Google Patents
液晶背投影显示偏振光照明装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2508261Y CN2508261Y CN 01271648 CN01271648U CN2508261Y CN 2508261 Y CN2508261 Y CN 2508261Y CN 01271648 CN01271648 CN 01271648 CN 01271648 U CN01271648 U CN 01271648U CN 2508261 Y CN2508261 Y CN 2508261Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- liquid crystal
- square rod
- lens
- back projection
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种液晶背投影显示偏振光照明装置。它依次具有反光碗、聚光镜、方棒、中继透镜、偏振器件、双排透镜、两透镜。本实用新型的优点是:1)采用锥形方棒作为照明器件,用于液晶背投影显示装置提高装置照明均匀性。2)采用PBS棱镜与二分之一波片作为偏振转换器件将自然光转换为偏振光,在液晶背投影装置中提供偏振光照明,提高光能利用率。3)采用双排透镜与离轴设计相结合,为液晶背投影显示提供远心光路照明,提高照明光效率和照明均匀性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液晶背投影显示偏振光照明装置。
背景技术
液晶投影显示技术在近几年来发展迅速，大屏幕、高清晰度图像显示是液晶投影显示的主要优点，而且其体积小、重量轻，可广泛应用于电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方面，应用前景十分广泛。液晶投影显示将计算机产生的数字VGA信号或其他视频信号经驱动电路在LCD液晶板形成图像源，通过照明装置将光源发出的光由液晶板调制后，再由投影物镜放大成像在屏幕上形成彩色图像。
在液晶投影显示装置中，照明装置具有重要的作用，装置的许多性能如能量利用率、照明均匀性、彩色饱和度等都与照明装置相关。在液晶投影显示装置中，由于被照明物体(液晶板)和装置的工作要求，需要提供一种大面积均匀的偏振光照明，采用传统的照明方式，如柯拉照明，由于光源以及照明光束经透镜后的强度分布特性，同时又受光源辐射方向性等因素的影响，照明均匀性受到限制，并且装置照明光能利用率较低，因此，对于高效均匀的照明装置，传统的照明方式已不能满足装置要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种液晶背投影显示偏振光照明装置。
它依次具有反光碗、聚光镜、方棒、中继透镜、偏振器件、双排透镜、两透镜。
所说的方棒为锥形方棒。聚光镜的相对孔径为1∶1～1∶1.4。偏振器件为PBS棱镜与二分之一波片。
本实用新型的优点是：
1)采用锥形方棒作为照明器件，用于液晶背投影显示装置提高装置照明均匀性。
2)采用PBS棱镜与二分之一波片作为偏振转换器件将自然光转换为偏振光，在液晶背投影装置中提供偏振光照明，提高光能利用率。
3)采用双排透镜与离轴设计相结合，为液晶背投影显示提供远心光路照明，提高照明光效率和照明均匀性。
附图说明
图1是本实用新型的装置结构示意图；
图2是光源及聚光镜结构示意图；
图3是锥形方棒结构示意图；
图4(a)是锥形方棒的工作原理图；
图4(b)锥形方棒虚拟光源的展开示意图；
图5是偏振转换器件及其工作方式示意图；
图6是另一种偏振转换器件及工作方式示意图；
图7是双排透镜及后继光学装置示意图；
图8是本实用新型的实施例示意图。
具体实施方式
装置采用锥形方棒作为光能积分器件，通过光线在锥形方棒内的多次全反射，通过光线的相互叠加形成均匀的照明光斑，从而能够在液晶板照明面形成均匀的照明；同时方棒之后通过偏振转换器件将方棒出射的自然光转换为偏振光照明，提高了装置的光能利用率；并且方棒后经后继光学装置，采用双排透镜及离轴设计，将方棒出射端成像于照明面，从而在照明面形成高效均匀的偏振光照明，整个照明装置具有高的光能利用率和高的照明均匀性，同时与目前常规的液晶投影显示照明装置相比较，光学器件加工工艺简单，成本低，适合于大批量生产。
图1所示，光源发出的自然光经反光碗1收集光能后，由聚光镜2会聚光束进入方棒3，利用光线在方棒内的多次全反射，在方棒出射端面形成均匀的光斑输出，方棒的形状和大小根据装置的要求确定。在本装置中我们采用了锥形方棒，在不影响输出照明均匀性的情况下提高装置的光能利用率。方棒3后放置中继透镜4，使方棒输出端的光与装置后继部分匹配，器件5为偏振旋转转换器件，其主要功能是将自然光转换为被照明物体所需的偏振光，提高装置光能利用率，偏振器件5后放置双排透镜6，可以将偏振器件5后分离形成的双光斑叠加，经透镜7、8后在照明面形成远心光路照明，从而避免光源像在被照明物体处的叠加，形成均匀的偏振光照明。
图2所示，方棒位于聚光镜焦平面上，光源采用抛物型反光碗收集光能，光源发光点位于抛物碗焦点上，由抛物碗出射的光束，主光线为平行光，聚光镜2将光源发出的光收集进入方棒，进入方棒的光线角度主要由聚光镜2决定。聚光镜2的设计与方棒相匹配，使入射方棒的光线能量尽可能大。同时，在方棒内光线尽可能反射多次，使方棒出射光斑均匀。聚光镜2过大的像差会使一些光线不能通过后继光学装置及投影物镜，因而聚光镜的形状符合球差最小原则，使聚光镜像差尽可能小，设计中聚光镜2的相对孔径在1∶1～1∶1.4之间。
图3所示，方棒设计可以采取各种不同的形状，在装置中采用锥形方棒设计，方棒为长方柱型玻璃器件，各种不同波长的可见光可通过方棒的入射面与出射面，通过方棒由光源出射的圆形光斑装换为矩形光斑，为液晶板提供照明，锥形方棒如图3所示，31、32面分别为光线入射面和出射面，33、34、35、36分别为上、下、左、右四个全反射面，利用光线在方棒内的多次全反射，在方棒出射端面形成均匀的光斑输出，31、32面分别镀有介质减反膜，可以降低方棒由于玻璃面反射而造成的光能损失。采用锥形方棒设计可以提高装置的光能利用率，方棒入射面大小为W1×H1，出射面大小为W2×H2，方棒长度为L，方棒出射面均匀性与入射面和出射面大小以及方棒长度相关。
图4所示，图4a为方棒的展开图，光线L1进入方棒，在41点全反射，将其展开可视为一虚拟光源41’发出的光线，光线L2在42点再次全反射，将其展开可相应视为虚拟光源42’发出的光线，以此类推，可将方棒入射面的光线虚拟展开如图4b，可视为多个虚拟光源发出的光线，由于多个虚拟光源是由于光线全反射形成的，镜面反射将入射光斑光能量分布的不均匀性呈镜像对称分布，同时多个虚拟光源相互叠加也弥补了入射光斑的不均匀性，因而光线在方棒出射端面形成均匀的照明。根据装置照明均匀性的要求，可决定方棒内光线反射的次数，光线在方棒内多次全反射，光学扩展量保持不变，由方棒入射光束的大小及角度以及出射端面的大小，可以确定出射光线的角度，从而决定方棒两端面的大小及方棒长度，出射光线的角度同时也决定了后继光学部分的参数。
在装置中我们采用偏振转换器件将光源发出的自然光转换为照明面所需的偏振光，工作原理如图5所示，光源发出的自然光进入偏振旋转转化器件，偏振旋转转化器件由一块45°直角棱镜、一块135°棱镜和二分之一波片组成，51面为光线入射面，入射偏振旋转转换器件的光束为自然光，55面镀有偏振分光膜，入射自然光经55面后，P-偏振光透射，由52面出射，为P-偏振光，S-偏振光反射，由53面反射，器件56为1/2波片，S-偏振光经3后旋转转换为P-偏振光，由54面出射，从而在偏振旋转转化器件5出射面形成相同的偏振光光束，从而避免了由于液晶板必须工作在偏振状态而形成的光能量损失，提高了装置的光能利用率。入射光束经器件5后会形成光斑形状的变化，如图5b所示，入射的圆光斑分离形成双圆光斑照明，光斑形状的改变提高了光束的拉氏不变量，后继光学装置应提高光学扩展量以保证光束的通过。
偏振转换器件也可采用另一种形式，如图6所示。61、61’面镀有偏振分光面，自然光经61、61’面分光，P-偏振光透射，S-偏振光反射，63、63’为1/2波片，将由2面反射的S-偏振光转换为P-偏振光，从而形成偏振光照明。图6b为光斑形状的改变，光斑的形状呈圆形光斑与双半圆光斑的叠加，光瞳的变化与图5不同，但光瞳大小的变化相同，光学扩展量的变化相同。
无论采用上述何种偏振转换形式，出射面光斑都有增加，改变了出射光束的光学扩展量，后继光学装置与偏振转换后的光斑变化相适应，我们采用双排透镜与离轴设计相结合的方式。如图7所示，在偏振转换器件5后放置双排透镜6，同时在双排透镜6后放置透镜7、8，在照明面将器件5后形成的双光斑叠加同时又形成远心照明。方棒出射端发出的光线，经中继镜后进入偏振转换器件，形成双光束偏振光照明双排透镜，双排透镜的功能相当于场镜，位于方棒入射端面的像平面上，透镜8将经透镜7后的光线在照明面上形成远心照明，同时将光源像成于无穷远处，从而避免光源像在照明面上形成的不均匀照明，同时中继镜、双排透镜、透镜7、透镜8将方棒出射端面光斑成像于照明面上，在照明面上形成高效均匀的偏振光照明，双排透镜采用离轴设计，将偏振旋转转化器件产生的分离的光斑叠加成像于液晶板面上，双排透镜位于装置光瞳面上，由于装置的光斑合成采用瞳面合成，偏振转化形成的光斑扩大及离轴的成像分离可以在照明面上很好的合成。
图8所示，由金属卤化物灯1发出的光线经聚光镜2后、由冷光镜81反射，冷光镜81可将光源发出的红外光透出，避免红外线对装置的影响，光线由冷光镜后经锥形方棒3、反射镜82、透镜4、偏振旋转转换5及双排透镜6后，由平板分色83、84将白光分解为红、绿、兰三原色，分别通过透镜7、透镜8、透镜88、透镜89照射在三块液晶板9R、9G、9B上，图象信号由驱动电路写入三片液晶板中，装置中采用正方棱镜11作为彩色合成部件，由平板分色的R、G、B图象由正方棱镜11合色后，再由投影物镜10在屏幕上形成显示图像。应用装置达到的主要技术指标：
分辨率：XGA(1024×768)
投影距：0.9m投影面积：50寸
亮度：500尼特
对比度：250∶1
均匀性：＞75％
Claims (4)
1.液晶背投影显示偏振光照明装置，其特征在于它依次具有反光碗[1]、聚光镜[2]、方棒[3]、中继透镜[4]、偏振器件[5]、双排透镜[6]、透镜[7]、[8]。
2.根据权利要求1所述的液晶背投影显示偏振光照明装置，其特征在于所说的方棒[3]为锥形方棒。
3.根据权利要求1所述的液晶背投影显示偏振光照明装置，其特征在于所说的聚光镜[2]的相对孔径为1∶1～1∶1.4。
4.根据权利要求1所述的液晶背投影显示偏振光照明装置，其特征在于所说的偏振器件[5]为PBS棱镜与二分之一波片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01271648 CN2508261Y (zh) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 液晶背投影显示偏振光照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 01271648 CN2508261Y (zh) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 液晶背投影显示偏振光照明装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2508261Y true CN2508261Y (zh) | 2002-08-28 |
Family
ID=33677045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 01271648 Expired - Fee Related CN2508261Y (zh) | 2001-11-06 | 2001-11-06 | 液晶背投影显示偏振光照明装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2508261Y (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101231452B (zh) * | 2008-01-31 | 2010-04-14 | 浙江金成科技发展有限公司 | 一种反射式光阀微型投影仪 |
| CN111650807A (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-11 | 安克创新科技股份有限公司 | 一种液晶投影装置 |
-
2001
- 2001-11-06 CN CN 01271648 patent/CN2508261Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101231452B (zh) * | 2008-01-31 | 2010-04-14 | 浙江金成科技发展有限公司 | 一种反射式光阀微型投影仪 |
| CN111650807A (zh) * | 2019-03-04 | 2020-09-11 | 安克创新科技股份有限公司 | 一种液晶投影装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1072363C (zh) | 衍射光栅光双重收集系统 | |
| US6224217B1 (en) | Optical illumination apparatus and image projection apparatus | |
| US6742898B2 (en) | Projector device | |
| JP2001501317A (ja) | Ｌｃｄプロジェクター用偏光照明システム | |
| US6773111B2 (en) | Projection type image display apparatus | |
| JPH09133905A (ja) | 光偏向装置及びその装置を利用する液晶バルブ型の投射システム | |
| EP1052856A2 (en) | Reflection type color projector | |
| JP2002040416A (ja) | 単板式液晶プロジェクタ | |
| CN2602397Y (zh) | 一种单芯片投影显示系统的光学引擎 | |
| CN2508261Y (zh) | 液晶背投影显示偏振光照明装置 | |
| CN209590522U (zh) | 照明系统及投影装置 | |
| JP2003131212A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JPH10133143A (ja) | 液晶プロジェクタ | |
| JPH03223811A (ja) | 光源用偏光変換素子 | |
| JP2005502913A (ja) | 投射システム用の効率的なアークランプ照明装置 | |
| US6429975B1 (en) | Illumination optical system and projector using same | |
| US20050134803A1 (en) | Illuminating device reusing polarized light | |
| CN2510883Y (zh) | 反射式硅基液晶投影机光学机构 | |
| US20040021832A1 (en) | Polarizing illumination optical system and projection-type display device which uses same | |
| CN1271445C (zh) | 光学引擎照明系统 | |
| CN1725057A (zh) | Lcos光学投影系统 | |
| CN1470889A (zh) | 一种光学混色棱镜 | |
| CN1727938A (zh) | 激光投影电视照明系统中的光束均匀化装置 | |
| JPH03186831A (ja) | 投射型表示装置 | |
| CN109975949A (zh) | 一种投影镜头及投影系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |