專(zhuān)利名稱(chēng)：光極性轉(zhuǎn)換模塊及其轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，尤指投影系統(tǒng)具有的光極性轉(zhuǎn)換模塊，即使發(fā)光信號(hào)轉(zhuǎn)換成單一極性光信號(hào)的模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今液晶投影系統(tǒng)在技術(shù)不斷創(chuàng)新與突破下，其具有體積細(xì)薄質(zhì)輕、不閃爍、低輻射、低反射及較佳物理平面的眾多優(yōu)點(diǎn)，足以取代傳統(tǒng)CRT顯示器而為一般大眾所接受。
請(qǐng)參閱圖1所示，為公知的液晶投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括有橢球燈10a、柱狀積分器20a、透色輪30a、光傳遞透鏡單元40a及反射式液晶板50a，其中該柱狀積分器20a的前端具有光極性轉(zhuǎn)換單元21a，其截面積與該柱狀積分器20a的截面積相同。該投影系統(tǒng)利用該橢球燈10a發(fā)出光信號(hào)，并聚焦于該光極性轉(zhuǎn)換單元21a，藉以透射過(guò)該光極性轉(zhuǎn)換單元21a，以轉(zhuǎn)換該光信號(hào)成單一極性光信號(hào)，再輸入且穿透該柱狀積分器20a，以使光信號(hào)均勻化，并使其輸出且穿過(guò)透色輪30a以形成有色光信號(hào)，再透射過(guò)光傳遞透鏡單元40a以輸出至反射式液晶板50a，以藉由該反射式液晶板50a調(diào)變成具有影像的色光信號(hào)，且將具有影像的色光信號(hào)投射出該投影系統(tǒng)，以放大顯示該影像。
請(qǐng)參閱圖2所示，其中該光極性轉(zhuǎn)換單元21a的偏振分光器22a先加工成傾斜45度，再以平行排列方式疊置在一起而成，且其間鍍?cè)O(shè)有多層膜23a，再將多個(gè)1/2波片24a以間隔一個(gè)的方式排列在其中兩個(gè)偏振分光器22a之間。如此，使該入射光信號(hào)間隔地投射于這些偏振分光器22a上，使一部分光信號(hào)直射透過(guò)這些偏振分光器22a，另一部分光信號(hào)經(jīng)二次反射后透射出這些偏振分光器22a，再輸入且透射出該1/2波片24a，以使所有輸出于該光極性轉(zhuǎn)換裝置21a的光信號(hào)成為單一極性光信號(hào)。
只是，上述公知的具光極性轉(zhuǎn)換單元的投影系統(tǒng)仍具有光效率差、使用壽命短、影像對(duì)比度不佳及制造成本高等缺點(diǎn)1、其中，由于光極性轉(zhuǎn)換單元截面積較小，所以藉由橢球燈將發(fā)射的光信號(hào)聚焦于光極性轉(zhuǎn)換單元的聚焦面時(shí)，由于該光極性轉(zhuǎn)換單元的截面積較小，因此易產(chǎn)生光學(xué)元件過(guò)熱及熱膨脹問(wèn)題，使得該光極性轉(zhuǎn)換單元的多層膜損壞，以致于使用壽命降低；且還會(huì)產(chǎn)生光學(xué)元件熱膨脹而導(dǎo)致的光散射問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換極性后的光信號(hào)純度不佳，以致光信號(hào)輸出至反射式液晶板時(shí)，影像對(duì)比度不好。
2、當(dāng)橢球燈的光線(xiàn)聚焦于該光極性轉(zhuǎn)換單元時(shí)，由于該光線(xiàn)不是平行光，因此光線(xiàn)在光極性轉(zhuǎn)換單元內(nèi)易產(chǎn)生散射，同樣易產(chǎn)生轉(zhuǎn)換極性后光信號(hào)純度不佳的問(wèn)題，進(jìn)而使影像對(duì)比度不好。
3、該光極性轉(zhuǎn)換單元的光信號(hào)接受面積為這些偏振分光器光信號(hào)接受側(cè)面積的一半，從而使得熱膨脹問(wèn)題更為嚴(yán)重，因此不是設(shè)計(jì)良好的光極性轉(zhuǎn)換單元。
4、該光極性轉(zhuǎn)換單元的制造過(guò)程復(fù)雜，加工不易，且加工制造過(guò)程長(zhǎng)，因此會(huì)增加制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，其增大模塊的光學(xué)元件尺寸，同時(shí)減少元件數(shù)，因此使單位面積接收的光接收強(qiáng)度下降，以減小熱膨脹問(wèn)題，同時(shí)降低光散射問(wèn)題，使得光相位轉(zhuǎn)換效率提高，從而使影像對(duì)比度提高。
本發(fā)明的第二目的是提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，其使入射光信號(hào)平行化，從而減少因入射光信號(hào)散射而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換后光信號(hào)純度不佳的問(wèn)題。
本發(fā)明的第三目的是提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，其增大光極性轉(zhuǎn)換模塊的光入射面積，從而減少熱膨脹問(wèn)題。
本發(fā)明的第四目的是提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，其減少零件制造過(guò)程，且組裝簡(jiǎn)單，從而使成本降低。
本發(fā)明的第五目的是提供一種轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出。
依據(jù)前述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，用于投影系統(tǒng)中將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出。該模塊包括凸透鏡、偏振分光元件、光相位轉(zhuǎn)換元件、及反射鏡。其中該凸透鏡接收該入射光信號(hào)，使其穿透該凸透鏡以平行化輸出該光信號(hào)；該偏振分光元件接收該凸透鏡的平行光信號(hào)，且使其部分穿透該偏振分光元件，并且另一部分反射；該光相位轉(zhuǎn)換元件接受該偏振分光元件的穿透光信號(hào)，使其穿透并轉(zhuǎn)換成另一相位的光信號(hào)輸出；該反射鏡接受該偏振分光元件的反射光信號(hào)，使其反射輸出。
本發(fā)明還提供一種轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，用于投影系統(tǒng)中將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出，其步驟包括平行化該入射光信號(hào)；極性化該入射光信號(hào)，使該平行化入射光信號(hào)的一部分直射，且實(shí)現(xiàn)相位轉(zhuǎn)變后輸出，并且該平行化入射光信號(hào)的另一部分反射；及反射該反射部分的光信號(hào)且輸出，藉此使輸出的光信號(hào)為單一極性光信號(hào)。
藉此，使光信號(hào)由平行化狀態(tài)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)，更純化了轉(zhuǎn)變后的光信號(hào)，并以大尺寸光元件減少熱效應(yīng)。
為了能進(jìn)一步闡明本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及附圖，然而所附圖例僅提供參考與說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1是公知的液晶投影系統(tǒng)的示意圖；圖2是公知的光極性轉(zhuǎn)換單元的示意圖；圖3是本發(fā)明的液晶投影系統(tǒng)第一實(shí)施例的示意圖；圖4是本發(fā)明的光極性轉(zhuǎn)換模塊的示意圖；圖5是本發(fā)明的液晶投影系統(tǒng)第二實(shí)施例的示意圖；圖6是本發(fā)明的液晶投影系統(tǒng)第三實(shí)施例的示意圖；圖7是本發(fā)明的液晶投影系統(tǒng)第四實(shí)施例的示意圖；圖8是本發(fā)明的液晶投影系統(tǒng)第五實(shí)施例的示意圖。
其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
公知 本發(fā)明橢球燈10a 光極性轉(zhuǎn)換模塊10柱狀積分器20a 凸透鏡11光極性轉(zhuǎn)換單元21a 偏振分光元件12偏振分光器22a 光相位轉(zhuǎn)換元件13多層膜23a 反射鏡141/2波片24a 聚光透鏡15透色輪30a 發(fā)光單元20光傳遞透鏡單元40a 橢球燈21反射式液晶板50a UV濾除鏡22均光單元30透色輪40光傳遞透鏡單元50液晶反射板60液晶透射板65分色單元70分合光單元80合光元件85鏡頭90具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖3所示，本發(fā)明提供一種光極性轉(zhuǎn)換模塊10，用于液晶投影系統(tǒng)中，該液晶投影系統(tǒng)是單片式液晶投影系統(tǒng)，包括有發(fā)光單元20、光極性轉(zhuǎn)換模塊10、均光單元30、透色輪40、光傳遞透鏡單元50及液晶反射板60；其中該發(fā)光單元20包括有橢球燈21及UV濾除鏡22，使該橢球燈21發(fā)出光信號(hào)且經(jīng)該UV濾除鏡22輸出至該光極性轉(zhuǎn)換模塊10，藉由該光極性轉(zhuǎn)換模塊10使入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換成單一極性光信號(hào)，再聚焦于均光單元30以均勻化該光信號(hào)，并經(jīng)透色輪40及光傳遞透鏡單元50以形成有色光信號(hào)且投射至液晶反射板60，藉以形成具有影像的色光信號(hào)，并投射出該投影系統(tǒng)。
請(qǐng)參閱圖4所示，其中該光極性轉(zhuǎn)換模塊10將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出；其包括凸透鏡11、偏振分光元件12、光相位轉(zhuǎn)換元件13、反射鏡14及聚光透鏡15。入射光信號(hào)透射過(guò)該凸透鏡11以平行化，經(jīng)該偏振分光元件12，以使一部分光信號(hào)透射，一部份反射，并使透射光信號(hào)經(jīng)光相位轉(zhuǎn)換元件13以轉(zhuǎn)換光相位并輸入聚光透鏡15，且同時(shí)將反射光信號(hào)經(jīng)反射鏡14反射到該聚光透鏡15方向，并藉由該聚光透鏡15匯聚這些光信號(hào)到其投影系統(tǒng)的其他組件。如此，使輸出該光極性轉(zhuǎn)換模塊10的光信號(hào)成單一極性，從而增加光效率，且更純化光信號(hào)，因此使影像對(duì)比度更加提高，且藉由大尺寸光學(xué)元件降低熱效應(yīng)。
請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D4所示，其中該光極性轉(zhuǎn)換模塊將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出，其步驟包括A、提供凸透鏡11，以平行化該橢球燈21的光信號(hào)；B、提供偏振分光元件12，以極性化該入射光信號(hào)，使該平行化入射光信號(hào)的一部分直射，且提供該光相位轉(zhuǎn)換元件13，實(shí)現(xiàn)相位轉(zhuǎn)變后輸出，并且該平行化入射光信號(hào)的另一部分反射；C、提供反射鏡14，以反射該反射部分的光信號(hào)且輸出，藉此使輸出的光信號(hào)為單一極性光信號(hào)；D、提供聚焦透鏡15，以匯聚所有這些輸出光信號(hào)于一區(qū)域。
且其中該偏振分光元件12可為偏振分光板或偏振分光棱鏡(PolarizationBeam Splitter，PBS)，且光相位轉(zhuǎn)換元件13可為1/2波片。
請(qǐng)參閱圖5所示，該光極性轉(zhuǎn)換模塊10亦可運(yùn)用于三片式液晶投影系統(tǒng)。利用發(fā)光單元20發(fā)射光信號(hào)，且經(jīng)該光極性轉(zhuǎn)換模塊10轉(zhuǎn)換成單一極性光信號(hào)，經(jīng)均光單元30進(jìn)行均光，再經(jīng)反射鏡14反射至分色單元70，以分成紅、綠及藍(lán)光信號(hào)并射入分合光單元80，以使這些光信號(hào)分別輸入三液晶反射板60且反射出具有影像的紅、綠及藍(lán)光信號(hào)，再利用分合光單元80將這些具有影像的光信號(hào)匯聚于一方向輸出，最后利用鏡頭90輸出。
請(qǐng)參閱圖6所示，為三片式液晶投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)利用光極性轉(zhuǎn)換模塊10將發(fā)光單元20的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為單一極性光信號(hào)輸出，再輸入于均光單元30，并經(jīng)二次反射后輸入于該分合光單元80，以分成紅綠藍(lán)光信號(hào)且分別輸入三液晶反射板60，以形成具有影像的色光信號(hào)，再反射回該分合光單元80以匯聚這些具有影像的色光信號(hào)輸出于一方向，且藉由鏡頭90輸出。
請(qǐng)參閱圖7所示，為三片式液晶投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光極性轉(zhuǎn)換模塊10將發(fā)光單元20的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為單一極性光信號(hào)輸出，再輸入于均光單元30，并經(jīng)一次反射后輸入于該分合光單元80，以分成紅綠藍(lán)光信號(hào)且分別輸入三液晶反射板60，以形成具有影像的光信號(hào)，再反射回該分合光單元80以匯聚輸出于一方向，且藉由鏡頭90輸出。
請(qǐng)參閱圖8所示，為三片式液晶投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光極性轉(zhuǎn)換模塊10將發(fā)光單元20的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為單一極性光信號(hào)輸出至該均光單元30，藉以均光該光信號(hào)，再經(jīng)反射后輸入于該分色單元70以分成紅綠藍(lán)光信號(hào)，再分別輸入三液晶透射板65以形成具有影像的色光信號(hào)，并分別輸入合光元件85，以匯聚所有具有影像的色光信號(hào)輸出于該鏡頭90。
綜上所述，藉由本發(fā)明的光極性轉(zhuǎn)換模塊及其轉(zhuǎn)換方法，增大模塊的光學(xué)元件尺寸，同時(shí)減少元件數(shù)，因此使單位面積接收的光接收強(qiáng)度下降，從而減小熱膨脹問(wèn)題，同時(shí)降低光散射問(wèn)題，使得光相位轉(zhuǎn)換效率提高，因此使影像對(duì)比度提高，并使入射光信號(hào)平行化，因而減少因入射光信號(hào)散射而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換后光信號(hào)純度不佳的問(wèn)題，且藉由增大光極性轉(zhuǎn)換模塊的光入射面積，減少了熱膨脹問(wèn)題，同時(shí)減少零件制造過(guò)程，且組裝簡(jiǎn)單，所以成本降低。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳可行實(shí)施例，并不因此局限本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖例內(nèi)容所為之等效結(jié)構(gòu)變化，皆包含于本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光極性轉(zhuǎn)換模塊，用于投影系統(tǒng)中將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出，該模塊包括凸透鏡，其接收該入射光信號(hào)，使其穿透該凸透鏡以平行化輸出該光信號(hào)；偏振分光元件，其接收該凸透鏡的平行光信號(hào)，且使其部分穿透該偏振分光元件，及另一部分反射；光相位轉(zhuǎn)換元件，其接受該偏振分光元件的穿透光信號(hào)，使其穿透并轉(zhuǎn)換成另一相位的光信號(hào)輸出；反射鏡，其接受該偏振分光元件的反射光信號(hào)，使其反射輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的光極性轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，該模塊還包括聚焦透鏡，接收這些輸出的單一極性光信號(hào)，并穿透該聚焦透鏡以匯聚于一區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的光極性轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，該光相位轉(zhuǎn)換元件為1/2波片。
4.如權(quán)利要求1所述的光極性轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，該偏振分光元件為偏振分光棱鏡。
5.如權(quán)利要求1所述的光極性轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，該偏振分光元件為偏振分光板。
6.一種轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，用于投影系統(tǒng)中將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)變成單一極性光信號(hào)輸出，其步驟包括平行化該入射光信號(hào)；極性化該入射光信號(hào)，使該平行化入射光信號(hào)的一部分直射，且實(shí)現(xiàn)相位轉(zhuǎn)變后輸出，并且該平行化入射光信號(hào)的另一部分反射；及反射該反射部分的光信號(hào)且輸出，藉此使輸出的光信號(hào)為單一極性光信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，該方法還包括匯聚所有這些輸出光信號(hào)于一區(qū)域的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，該匯聚所有這些輸出光信號(hào)的步驟中利用聚焦透鏡。
9.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，平行化該入射光信號(hào)的步驟中，提供凸透鏡使該入射光信號(hào)平行化。
10.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，極性化步驟中利用偏振分光元件。
11.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)相位轉(zhuǎn)變的步驟中，提供光相位轉(zhuǎn)換元件以實(shí)現(xiàn)光相位轉(zhuǎn)變。
12.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性的方法，其特征在于，反射步驟中利用反射鏡。
全文摘要
一種光極性轉(zhuǎn)換模塊及其轉(zhuǎn)換方法，包括凸透鏡、偏振分光元件、光相位轉(zhuǎn)換元件、反射鏡及聚光透鏡，以利用凸透鏡平行化入射光信號(hào)，再使一部分光信號(hào)透射過(guò)偏振分光元件，一部分藉偏振分光元件反射，且使透射光信號(hào)透過(guò)光相位轉(zhuǎn)換元件以轉(zhuǎn)換光相位后輸出于聚光透鏡，同時(shí)利用反射鏡反射反射光信號(hào)于聚光透鏡方向，再使聚光透鏡匯聚光信號(hào)于一區(qū)域。如此，以平行光之狀態(tài)轉(zhuǎn)換光信號(hào)為單一極性，以使光信號(hào)更加純化，且以大尺寸的光學(xué)元件減少熱效應(yīng)。
文檔編號(hào)G03B21/28GK1570705SQ0314746
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月14日
發(fā)明者廖留良 申請(qǐng)人:示創(chuàng)科技股份有限公司