專(zhuān)利名稱(chēng)：一種改進(jìn)的液晶投影裝置分光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液晶投影裝置分光系統(tǒng)的改進(jìn)，特別是指一種具有特定拋光處理以減少雜散光分光系統(tǒng)。
反射式液晶投影機(jī)是一已廣為風(fēng)行之產(chǎn)品，其主要的光學(xué)機(jī)構(gòu)包含了所謂光學(xué)分光系統(tǒng)。對(duì)反射式液晶投影機(jī)而言，其分光系統(tǒng)一般是以所謂偏極分光鏡[PBS(Polarization Beam Splitter)]與反射式扭轉(zhuǎn)向列液晶面板(Reflective Twisted Nematic LCD Panel)等光學(xué)元件所組成，再配合以離軸(off-axis)或同軸(on-axis)光路設(shè)計(jì)。其中，采用同軸光路設(shè)計(jì)雖較有利于設(shè)計(jì)與制造，但其缺點(diǎn)則在于較不易達(dá)成高度對(duì)比的效果。


圖1是用以說(shuō)明公知分光系統(tǒng)光路原理的橫剖面圖，該光路系統(tǒng)以4組偏極偏光鏡與紅、藍(lán)、綠三原色反射式向列液晶面板所組成，并采用同軸光路設(shè)計(jì)。由
圖1可知，該分光系統(tǒng)10包含4組偏極分光鏡11、12、13、與14、4組偏極濾光器(polarizer filter)15、16、17、與18、一綠色反射式向列液晶面板20、一藍(lán)色反射式向列液晶面板21、一紅色反射式向列液晶面板22、以及一偏極器19。其中，每一偏分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏分光鏡11包含分色棱鏡111與112、偏分光鏡12包含分色棱鏡121與122、偏分光鏡13包含分色棱鏡131與132、以及偏分光鏡14則包含分色棱鏡141與142。
分光系統(tǒng)10的光源1可產(chǎn)生一處于S偏極態(tài)的偏極光束2，偏極光束2在分光系統(tǒng)10中受到三色液晶面板20、21、與22的反射，此三液晶面板則接受待投射影像信號(hào)，所以，離開(kāi)分光系統(tǒng)光束即依此而投射出該信號(hào)所代表待投射影像。
偏極濾光器15、16、17、與18是由相位遲滯器(retarder)組合而成，其可過(guò)濾特定色彩偏光束，其中，偏濾光器15與18可使通過(guò)其間紅色與藍(lán)色光束偏狀態(tài)不變，并使通過(guò)其間綠色光束偏狀態(tài)從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，而偏濾光器16與17則可使通過(guò)其間藍(lán)色光束偏狀態(tài)不變，并使通過(guò)其間紅色光束偏狀態(tài)從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)。
如
圖1所示，當(dāng)偏光束2抵達(dá)分色棱鏡111與112介面時(shí)，處于S態(tài)紅藍(lán)光分量2a會(huì)被反射而朝偏濾光器16行進(jìn)，而處?kù)禤態(tài)綠光分量2b則透射分色棱鏡112而進(jìn)入偏分光鏡12。
綠光分量2b通過(guò)分色棱鏡121與122介面，接著并受到綠色液晶面板20反射而由P態(tài)轉(zhuǎn)換成S態(tài)綠光束3b，綠光束3b繼續(xù)進(jìn)入偏分光鏡14，并受到分色棱鏡141與142介面反射而繼續(xù)通過(guò)偏濾光器18，故通過(guò)其間綠光束3b可由S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，最後并通過(guò)P態(tài)偏器19，因而形成投射影像綠光分量4b。
同理，偏濾光器16可使通過(guò)其間紅藍(lán)光分量2a會(huì)被分成維持S偏態(tài)藍(lán)光束21a、與從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)紅光束21b。其中，紅光束21b穿過(guò)分色棱鏡131與132介面，并受到紅色液晶面板22反射而轉(zhuǎn)為S態(tài)紅光束22b，并接著通過(guò)偏濾光器17，故通過(guò)其間紅光束22b將由S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，并接著透射出偏分光鏡14、偏濾光器18、與偏器19，因而成為投射影像紅光分量23b。
另外，藍(lán)光束21a則分別受到分色棱鏡131與132介面與藍(lán)色液晶面板21反射，因而轉(zhuǎn)換成一進(jìn)入偏分光鏡14P態(tài)藍(lán)光束22a，接著并透射偏濾光器17、分光菱141與142、偏濾光器18、及偏極器19，因而成為投射影像藍(lán)光分量23a。
至此，將以上紅藍(lán)綠三股處于P態(tài)光分量23b、23a、與4b疊合即成為此LCD投影機(jī)投射影像。
以上所描述公知分光系統(tǒng)10所產(chǎn)生投射影像往往無(wú)法具備振佳的對(duì)比效果，其對(duì)比所以降低的原因如下1.偏分光鏡(PBS)中二分色棱鏡介面與本身材料無(wú)法做到理想狀態(tài)，故仍有部分P態(tài)偏光亦會(huì)反射於二分色棱鏡介面上，例如，少部分的P態(tài)綠光分量2b仍會(huì)與S態(tài)的紅藍(lán)光分量2a一起反射。
2.偏極濾光器對(duì)其入射光分量偏化轉(zhuǎn)換效率不甚佳，導(dǎo)致P態(tài)綠光分量2b雜有部分S態(tài)綠光分量而受到分色棱鏡121與122介面反射；同理，P態(tài)紅光束21b亦雜有S態(tài)紅光分量，因而影響最終投射影像對(duì)比。
3.單向性液晶面板(homotropic LCD panel)并不容易制造，一般而言，向列式液晶面板只對(duì)某一波長(zhǎng)范圍有振佳的偏極效果，若入射各液晶面板各色光分量本身已雜有其他色彩光分量，亦會(huì)影響最終影像對(duì)比。
4.向列式液晶面板對(duì)其入射光束偏狀態(tài)轉(zhuǎn)換并不完全，故會(huì)增加充斥分光系統(tǒng)雜散光量。
所以，公知的分光系統(tǒng)10事實(shí)上充斥著各種原因所造成雜散光分量，這些各種色彩光分量有振大部分會(huì)受到分光系統(tǒng)10中各分色棱鏡周壁或其間介面反射，最后并通過(guò)偏器19而成為投射影像一部分，因而影響其對(duì)比的效果。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有較佳對(duì)比效果液晶投影裝置的分光系統(tǒng)。本實(shí)用新型的分光系統(tǒng)接受液晶投影裝置光源、與待投射影像信號(hào)，并輸出一待投射影像，其包含多個(gè)偏極濾光器(polarizerfilter)，用以轉(zhuǎn)換特定色彩光束偏化狀態(tài)；多個(gè)偏分光鏡(PolarizationBeam Splitter)，配置于偏濾光器所在光路位置上，每一偏分光鏡皆包含一對(duì)分色棱鏡，用以將入射偏分光鏡各種色彩的偏化光束加以分光；以及3組液晶面板，分別用以反射三種不同色彩偏化光束，并同時(shí)改變其偏狀態(tài)。其中，此分光系統(tǒng)特征在于偏分光鏡各分色棱鏡未為光路經(jīng)過(guò)周壁中，至少有一周壁是一拋光表面，故分光系統(tǒng)中入射至拋光表面雜散光絕大部分可透射出拋光表面，如此即可大為降低分光系統(tǒng)雜散光，減少輸出光線雜訊，因而可增進(jìn)輸出影像對(duì)比效果。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
圖1說(shuō)明公知的分光系統(tǒng)光路原理的橫剖面圖。
圖2用以說(shuō)明
圖1分光系統(tǒng)的漏光來(lái)源，并用以顯示本實(shí)用新型的實(shí)施例中，一液晶投影裝置分光系統(tǒng)的改進(jìn)。
圖號(hào)編號(hào)1～光源2～偏極光束2a～紅藍(lán)光分量2b～綠光分量3b～綠光束4b～綠光分量10～分光系統(tǒng)
11，12，13，14～偏極分光鏡15，16，17，18～偏極濾光器19～偏極器20，21，22～液晶面板21a～藍(lán)光束21b～紅光束22a～藍(lán)光束22b～紅光束23a～藍(lán)光分量23b～紅光分量31-36～雜散光束41，42～雜散光束51，52，53～分色棱鏡周壁111，112～分色棱鏡113～介面121，122～分色棱鏡123～介面131，132～分色棱鏡141，142～分色棱鏡實(shí)施例圖2的橫剖面圖是用以說(shuō)明
圖1分光系統(tǒng)的漏光來(lái)源，并用以顯示本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，一液晶投影裝置分光系統(tǒng)的改進(jìn)。
本實(shí)用新型所提供液晶投影裝置分光系統(tǒng)的改進(jìn)主要是設(shè)法降低公知分光系統(tǒng)中雜散光產(chǎn)生，其一實(shí)施例亦如
圖1所示。該分光系統(tǒng)10包含4組偏極分光鏡11、12、13、與14、4組偏濾光器15、16、17、與18、一綠色反射式向列液晶面板20、一藍(lán)色反射式向列液晶面板21、一紅色反射式向列液晶面板22、以及一偏器19。其中，每一偏分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏分光鏡11包含分色棱鏡111與112、偏極分光鏡12包含分色棱鏡121與122、偏分光鏡13包含分色棱鏡131與132、以及偏分光鏡14則包含分色棱鏡141與142。其它光路的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)操作原理亦如同前述用以說(shuō)明
圖1技術(shù)內(nèi)容。
如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施例，其用以改進(jìn)分光系統(tǒng)10特征在于各分色棱鏡未為光路經(jīng)過(guò)周壁諸如周壁51、52、與53等皆為一經(jīng)過(guò)拋光表面，故可使大部分射向該等周壁雜散光線皆可輕易透射出分光系統(tǒng)10。
亦如圖2所示，事實(shí)上，即如前述公知技術(shù)，分光系統(tǒng)10包含多種產(chǎn)生雜散光來(lái)源，其中，雜散光束31～36產(chǎn)生是因?yàn)槠止忡R(PBS)中二分色棱鏡介面與本身材料無(wú)法做到理想狀態(tài)，故導(dǎo)致在該介面處有部分偏光分量會(huì)被反射或透射。例如，雜散光束31產(chǎn)生由于處于P態(tài)綠光束2b受到介面123反射而射向偏分光鏡12周壁52，雜散光束33則由于少部分S態(tài)綠光束3b透射介面123、并受到介面113反射而射向偏分光鏡11周壁51所致。其中，又以綠光束所造成雜散光束31與32等具有較強(qiáng)光強(qiáng)度，雜散光33等次之，雜散光34～36則較弱，所以，負(fù)責(zé)處理綠光偏分光鏡12各周壁相較于偏分光鏡11與14各周壁會(huì)接受到較強(qiáng)雜散光。由于壁51、52、與53等皆一拋光表面，故射向該等周壁雜散光其透射率將遠(yuǎn)大于射率，故可充分達(dá)成使這些雜散光散逸出分光系統(tǒng)10目的。其中，又以包含周壁52偏分光鏡12諸周壁的拋光面具有較為顯著的雜散光消除效果。
除了雜散光31～36之外，由于偏分光鏡材料本身色散效果與液晶面板材料缺陷，亦會(huì)造成諸如圖2所示雜散光束41與42等，而由於周壁51、52、與53等皆一拋光表面，故這些雜散光亦可輕易地透射出分光系統(tǒng)10。
所以，本實(shí)用新型的重點(diǎn)在于，將分光系統(tǒng)中光路未經(jīng)過(guò)各分色棱鏡的周壁加以拋光，如此，分光系統(tǒng)中所產(chǎn)生雜散光大部分皆可在一次或多次反射之后順利地從該等周壁透射出分光系統(tǒng)，如此即可減少分光系統(tǒng)輸出光束所包含的雜散光量，因而大為增進(jìn)輸出影像的對(duì)比效果。
此外，周壁51、52、與53等表面亦可涂覆一層反射鍍膜(未顯示)，如此，以透射出周壁51、52、與53等雜散光即不致因?yàn)槭艿椒止庀到y(tǒng)10外構(gòu)件的反射而又進(jìn)入分光系統(tǒng)10中，而且，其它任何來(lái)自分光系統(tǒng)10外雜散光源亦不至於經(jīng)過(guò)周壁51、52、與53等而透射入分光系統(tǒng)中。
以上藉由實(shí)施例所做描述，是為方便說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容，而非將本實(shí)用新型狹義地限制于該實(shí)施例。凡未背離本實(shí)用新型的精神所做的任何變更，皆屬本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利的范圍。
權(quán)利要求1.一種液晶投影裝置的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受該液晶投影裝置光源、與待投射影像信號(hào)，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含多個(gè)偏極濾光器(polarizer filter)，用以轉(zhuǎn)換特定色彩光束偏極化狀態(tài)；多個(gè)偏極分光鏡[PBS(Polarization Beam Splitter)]，配置於該偏極濾光器所在光路位置上，每一偏極分光鏡皆包含一對(duì)分色棱鏡，用以將入射該偏極分光鏡各種色彩的偏極化光束加以分光；以及3組液晶面板，分別用以反射三種前述不同色彩偏極化光束，并同時(shí)改變其偏極狀態(tài)；其中，該分光系統(tǒng)特征在于該偏極分光鏡各分色棱鏡未為光路經(jīng)過(guò)周壁中，至少有一周壁是一拋光表面，使該分光系統(tǒng)中入射至該拋光表面雜散光絕大部分可透射出該拋光表面。
2.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述經(jīng)過(guò)拋光周壁表面并另涂覆有一反射鍍膜，該鍍膜可反射所有自該分光系統(tǒng)以外入射至該周壁光線。
3.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述分光系統(tǒng)光源所射出光束是一S態(tài)偏極光束。
4.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述分光系統(tǒng)輸出光束是一P態(tài)偏極光束。
5.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，該分光系統(tǒng)是將入射光束分成3股分別代表3種基礎(chǔ)色彩光束，并進(jìn)而將該3股光束入射至前述3組液晶面板以便成像。
6.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述各偏極濾光器是一相位遲滯器(retarder)組合。
7.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述分光系統(tǒng)共設(shè)有4組偏極濾光器，其中2組可轉(zhuǎn)換前述3種基礎(chǔ)色彩中一種色彩的偏極狀態(tài)，另外2組則可轉(zhuǎn)換前述3種基礎(chǔ)色彩中另一種色彩的偏極狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述分光系統(tǒng)包含4組偏極分光鏡，
9.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，該液晶面板是一反射式扭轉(zhuǎn)向列液晶面板(Twisted Nematic LCD panel)。
10.如權(quán)利要求1所述的液晶投影裝置分光系統(tǒng)，其中，前述分光系統(tǒng)進(jìn)一步在光路最后設(shè)有一偏極器，以增進(jìn)該分光系統(tǒng)所產(chǎn)生投射影像對(duì)比效果。
專(zhuān)利摘要一種具有較佳對(duì)比效果的液晶投影裝置的分光系統(tǒng),此分光系統(tǒng)包含多個(gè)偏極濾光器;多個(gè)偏極分光鏡,配置于偏極濾光器所在光路位置上,每一偏極分光鏡皆包含一對(duì)分色棱鏡;以及3組液晶面板。其中,此分光系統(tǒng)特征在于:偏分光鏡之各分色棱鏡未為光路經(jīng)過(guò)周壁中,至少有一周壁是一拋光表面,故分光系統(tǒng)中入射至拋光表面雜散光絕大部分可透射出拋光表面,如此振可大為降低分光系統(tǒng)雜散光,減少輸出光線雜訊,因而可提供輸出影像對(duì)比效果。
文檔編號(hào)G02B27/28GK2505864SQ0120024
公開(kāi)日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月22日
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