專(zhuān)利名稱(chēng)：適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一影像顯示系統(tǒng)，特別是一種適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組。
此種限制可以通過(guò)審視習(xí)知技術(shù)中授權(quán)給Itoh的美國(guó)專(zhuān)利5,986,809授與的極化轉(zhuǎn)換的影像照明元件。請(qǐng)參閱

圖1及圖2，為依據(jù)Itoh等人的極化顯示元件及系統(tǒng)，此極化照明元件包括一第一光學(xué)元件，具有復(fù)數(shù)個(gè)光束分離鏡片(beam splitting lenses)面對(duì)復(fù)數(shù)個(gè)聚光鏡片(condenserlenses)供會(huì)聚入射的光束以形成復(fù)數(shù)的中級(jí)光束成為兩極化光束并且并行排列極化光束的極化方向，藉此獲得相同型式的極化光束。
在第二光學(xué)元件300，一遮板被放置以阻止光線直接地進(jìn)入一對(duì)應(yīng)于極化分離單元陣列的截面，因此可籍此增進(jìn)分離中級(jí)光束為極化光束的能力。
執(zhí)行在相同方向極化轉(zhuǎn)換為相同型式的極化光束是可能的。這些具有相同極化方向的極化光束能以極高的效率處理。如同Itoh等人所揭露的，這極化照明元件有利于被隨機(jī)極化的光束從光源部10入射，是轉(zhuǎn)換為基本地一個(gè)極化光束型式。這可以通過(guò)極化光線產(chǎn)生裝置20，包括第一光學(xué)元件200及第二光學(xué)元件300達(dá)成，且照明區(qū)域可以在相同方向被極化的光束均勻照明。甚且，因?yàn)楫a(chǎn)生極化光束的程序中，會(huì)伴隨少許的光線損失，幾乎所有的光線都被入射，能夠?qū)е琳彰鲄^(qū)域，此可以提供極端高的光線使用效率，再者，因?yàn)檎诎?70是被放置在第二光學(xué)元件300之內(nèi)，其它不同方向的極化光束很少混入供照明區(qū)域相同型式的極化光束。因此，當(dāng)極化照明元件被用以作為照明一模組化元件以產(chǎn)生使用極化光束的顯示器作為一個(gè)液晶顯示元件，這有可能避免一個(gè)極化板。此一極化板通常需要放置在模組元件入射光線進(jìn)入的一側(cè)。即使極化板以傳統(tǒng)的方式被放置，因由極化板所吸收的光線總量是極端少的，減少用以減少極化板及模組元件散熱裝置的尺寸，并且，極化照明元件(polarizing illuminationdevice)具有一有利的效果，特別是在接納一個(gè)光源供發(fā)射在裝置內(nèi)具有低平行光束。
雖然具有上述如此多的優(yōu)點(diǎn)，Itoh等人的發(fā)明仍然受到影像源必須是固定的限制。其中之一的此類(lèi)應(yīng)用中，可藉一液晶顯示器(LCD)面板與微鏡片(macro lenses)，而其中每一個(gè)微鏡片的大小可小于影像源。在此一環(huán)境下，Itoh等人的如上所述的影像傳遞模組無(wú)法便利地被用，為了要產(chǎn)生一個(gè)較小的影像源，不是需使用一個(gè)較小的影像源，就是影像源與鏡片系統(tǒng)或是液晶顯示器(LCD)面板的距離必須增加。
該液晶顯示器(LCD)系統(tǒng)使用Itoh等人的照明元件變成更大且經(jīng)常是不方便實(shí)行的液晶顯示器系統(tǒng)，例如，圖2顯示一個(gè)液晶顯示器系統(tǒng)通過(guò)Itoh等人的光分布組所組成的液晶顯示器系統(tǒng)。
由于影像源尺寸的關(guān)系，該液晶顯示器系統(tǒng)為不具微鏡片(macrolenses)所組成，因此，在此技術(shù)中仍需有一可以提供新的且改進(jìn)的影像傳遞模組可以供彈性地調(diào)整影像源的尺寸。調(diào)整影像源的彈性允許具有長(zhǎng)的光學(xué)路徑及較大容積的廣泛運(yùn)用在供不同的影像顯示系統(tǒng)上。一個(gè)精簡(jiǎn)并且更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)用并具有簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)及構(gòu)造，可以通過(guò)彈性調(diào)整影像源。
特別地，本發(fā)明的一目的是提供一新的并且是改進(jìn)的影像傳遞及極化轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)先轉(zhuǎn)換光源影像光束(light source image beam)至均勻極化光束(uniformed polarized beams)和通過(guò)降低或放大影像源來(lái)彈性地調(diào)整影像源的尺寸。在一特別的應(yīng)用中，影像源是被縮小并聚焦在arrayof condenser lenses供產(chǎn)生通過(guò)具micro-lenses或不具micro-lenses的液晶顯示器(LCD)面板實(shí)行的影像系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的，是提供一新的且具有進(jìn)步的影像系統(tǒng)，具有極化轉(zhuǎn)換及影像源尺寸調(diào)整，且不需要使用特別設(shè)計(jì)的光學(xué)機(jī)構(gòu)或控制機(jī)構(gòu)，如此的實(shí)行可以了解其具有低成本的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
本發(fā)明的另一目的，是提供一新的且具進(jìn)步的具有極化轉(zhuǎn)換及影像尺寸調(diào)整的影像傳遞系統(tǒng)，如此，精簡(jiǎn)且可靠的影像顯示系統(tǒng)可以便利且經(jīng)濟(jì)地提供足夠的彈性具廣泛的接受性及相容性的影像傳遞模組。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明特提出一種適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，可將光分布至一影像顯示投影機(jī)，其包括一極化轉(zhuǎn)換裝置，將上述的光轉(zhuǎn)換為一具有第一極化的第一組光束，及具有第二極化的第二組光束；一影像尺寸調(diào)整裝置，調(diào)整一從上述第一組光束及上述第二組光束被投射的影像大小。影像尺寸調(diào)整裝置為一正鏡片，將上述第一組光束收斂地投射至上述的影像顯示投影機(jī)。一第一組會(huì)聚透鏡鏡片放置于光源及上述極化轉(zhuǎn)換裝置之間，將上述光轉(zhuǎn)換至極化轉(zhuǎn)換裝置。一第二組會(huì)聚透鏡鏡片放置在上述極化轉(zhuǎn)換裝置及上述影像顯示投影機(jī)之間，其中，第二組會(huì)聚透鏡鏡片進(jìn)一步包含一組半波板，將第二組光束極化轉(zhuǎn)換為上述第一極化光束，并將轉(zhuǎn)換為相同極化的上述第一組光束及第二組光束投射在上述的影像顯示投影機(jī)上。極化轉(zhuǎn)換裝置包括一極化光束分離器(PBS)，將上述光線轉(zhuǎn)換為具第一極化的第一組光束及具第二極化的第二組光束。
簡(jiǎn)言之，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，本發(fā)明包括一適用于一LCD光線分布模組(light distribution module)。此光線分布系統(tǒng)包括一第一鏡片陣列(lens array)顯示系統(tǒng)，具有復(fù)數(shù)的鏡片供濃縮一光線光束至一個(gè)復(fù)數(shù)的極化分離元件(polarization separation elements)。供分離極化光線光束至一具有均勻極化且相互正交的光線的第一裝置及一第二裝置。該光線分布系統(tǒng)進(jìn)一步包括一影像源尺寸減縮裝置，供減縮第一裝置及第二裝置的尺寸，并聚焦至一第二鏡片陣列，第二鏡片陣列具有較第一鏡片陣列有兩倍之多的鏡片數(shù)量。
第二鏡片陣列具有一第一組的鏡片陣列供接收具有一第一極化的光束，第一極化光線光束與第二極化光線光束相互正交。
第二鏡片組的鏡片具有一半面板供轉(zhuǎn)換第二極化為第一極化，如此，產(chǎn)生了復(fù)數(shù)的光束均具有第一極化，此尺寸縮小及不均勻的極化光束可準(zhǔn)備透過(guò)另一聚焦至LCD面板供顯示影像，本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)對(duì)熟悉該項(xiàng)技藝人士而言，是毫無(wú)懷疑為明顯的進(jìn)步。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖3，圖3為一概略圖顯示依本發(fā)明較佳實(shí)施例的極化光傳遞模組的主要部分。此光傳遞模組包括一如燈105所示的光源被放置在橢圓球反射面(parabolic reflection)的光學(xué)中心軸的焦點(diǎn)上。此橢圓球反射面平行光線光束至一輸入鏡片陣列(input lens array)；例如，一采光鏡片組(condenser lenses)115，類(lèi)似于如圖2美國(guó)專(zhuān)利5,986,809所示。每一個(gè)會(huì)聚鏡片組的鏡片會(huì)會(huì)聚線光束至一相對(duì)應(yīng)的極化光束分離陣列的一極化光束分離器120(polarization beam splitter PBS)，此PBS陣列120為一極化分離陣列。每一個(gè)極化光束分離器120傳輸光束的S極化分量；反射P極化分量至反射鏡(reflector)供反射P極化分量以投射至一平行于S極化分量光學(xué)路徑的方向。極化分離陣列(PBS陣列)120的更詳細(xì)敘述，請(qǐng)參考美國(guó)專(zhuān)利5,986,809，此專(zhuān)利所揭露的部分在此并入本專(zhuān)利作為申請(qǐng)的參考。
此PBS陣列120隨機(jī)轉(zhuǎn)換極化光束(randomly polarized beam)至一S極化的第一光束群及一P極化的第二光束群。一正鏡片(positive lens)125從兩組光束中產(chǎn)生二組收斂影像(converging image)。
具有S極化的第一光束群收斂至第一組會(huì)聚鏡片組(condenserlenses)115，具有P極化的第二光束群收斂至具有一半板陣列(halfplate)130第二組會(huì)聚鏡片組，此半波板陣列具有復(fù)數(shù)的半波板，每一個(gè)被放置在光束的具有第二鏡片陣列及P極化光束。
一半波板被置于P極化光束的光學(xué)路徑上能將具有P極化光束轉(zhuǎn)為S極化光束。通過(guò)半波板之后，所有的光線光束被轉(zhuǎn)化為單極化光束，即S極化，并且被投射通過(guò)一個(gè)輸出鏡片陣列(output lens array)至一convexnegative lens 140。此凸透鏡(convex lens)140投射光束(beam)至一液晶顯示器(LCD)表面150供顯示一影像。參考圖3為一輸出鏡片陣列135，除了會(huì)聚鏡片為輸入鏡片陣列的兩倍外，其余與輸入鏡片陣列115相類(lèi)似。
正鏡面125通過(guò)提供一種將光線光束聚集的彈性，供縮減影像尺寸取決于不同顯像系統(tǒng)的應(yīng)用需求。正鏡面125能夠彈性地被實(shí)現(xiàn)，當(dāng)來(lái)源影像尺寸調(diào)整裝置(source image size adjusting means)供縮減或放大影像源為必要時(shí)。一光分布系統(tǒng)如圖3所示，如此提供一更具彈性去適合不同的顯像系統(tǒng)。
請(qǐng)參考圖4A及圖4B，圖4A為習(xí)知技術(shù)的LCD顯示系統(tǒng)的光分布系統(tǒng)圖；圖4B為本發(fā)明應(yīng)用于LCD顯示系統(tǒng)具有微鏡片的光分布系統(tǒng)。
如圖所示的光線分布模組為一影像來(lái)源調(diào)整裝置(image sourceadjusting means)，例如，一正鏡面125供彈性地縮減來(lái)源影像的尺寸，應(yīng)用于具有微鏡片的LCD面板。此種LCD顯示系統(tǒng)除去本發(fā)明在此揭露的具進(jìn)步性及新穎性的分布系統(tǒng)細(xì)節(jié)外，請(qǐng)參考另一美國(guó)第5,626,409專(zhuān)利；并且本專(zhuān)利申請(qǐng)案，并將該美國(guó)專(zhuān)利列入為參考。而投影顯示系統(tǒng)的細(xì)部描述，除去本發(fā)明光分布系統(tǒng)的部分，則請(qǐng)參考美國(guó)專(zhuān)利第5,626,409號(hào)。
根據(jù)上述的描述，本發(fā)明揭露一種供接收自光源(light source)105的光，并將光分布至一影像顯示投影機(jī)150。光分布系統(tǒng)包括一個(gè)極化轉(zhuǎn)換裝置115供轉(zhuǎn)換投射光從光源105至具有一第一極化的第一光束組P(a firstset of beams)，及一具有一第二極化的第二光束組S。
光分布系統(tǒng)進(jìn)一步包括一影像尺寸調(diào)整裝置125，供調(diào)整一從第一組光束P及第二組光束S被投射的影像尺寸。在一較佳實(shí)施例中，此影像尺寸調(diào)整裝置125為一正鏡片(positive lens)供收斂地(convergently)將第一光束組P(first set of beams)及第二光束組S(second set ofbeams)，投射至影像顯示投影機(jī)(image display projector)，在另一較佳實(shí)施例中，此影像尺寸調(diào)整裝置為一負(fù)鏡片(negative lens)，供發(fā)散投射第一光束組及第二光束組至影像顯示投影機(jī)。
在另一較佳實(shí)施例中，光分布系統(tǒng)進(jìn)一步包括，一第一組condenserlenses 115被置放在光源105及極化轉(zhuǎn)換元件120之間，以轉(zhuǎn)換光至極化轉(zhuǎn)換裝置。在另一較佳實(shí)施例中，光分布系統(tǒng)進(jìn)一步包括一第二組condenserlenses 130被放置在極化轉(zhuǎn)換裝置120及影像顯示投影機(jī)150之間。第二組condenser lenses 130進(jìn)一步包括一組半波板130(half-wave plate)供轉(zhuǎn)換第二組極化光束(Polarization of the second set of beams)，進(jìn)入第一極化供投射第一組光束及具有相同極化的第二組光束進(jìn)入影像顯示投影機(jī)。
在一較佳實(shí)施例中，極化轉(zhuǎn)換裝置120包括一極化光束分離器(polarization beam splitter)供轉(zhuǎn)換光線為具有第一極化的第一光束組，及具有第二極化的第二光束組。因此，本發(fā)明揭露一影像傳送及極化轉(zhuǎn)換系統(tǒng)具有進(jìn)步的設(shè)計(jì)及組態(tài)可供彈性調(diào)整影像的尺寸，以克服習(xí)知技術(shù)所遭遇到的困難及限制。特別地，本發(fā)明的新增進(jìn)的影像傳送及極化轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)光源影像光束的第一轉(zhuǎn)換為一平均極化光束(uniformedpolarized beams)。再者，影像源的尺寸是彈性可調(diào)整地，借以降低或放大影像源。
在特殊的應(yīng)用中，影像源被聚焦且縮小至一array of condenserlenses供產(chǎn)生影像可是適于具有微鏡片或不具微鏡片LCD面板的顯示系統(tǒng)。此具有極化轉(zhuǎn)換及影像源尺寸調(diào)整，可以通過(guò)不需使用特別設(shè)計(jì)的光學(xué)或控制機(jī)構(gòu)，并且可以通過(guò)低成本經(jīng)濟(jì)的方式完成。并且，具有極化轉(zhuǎn)換及影像源尺寸調(diào)整的影像傳遞系統(tǒng)可以用以制造更為精簡(jiǎn)且更具穩(wěn)定性的影像顯示系統(tǒng)。
因?yàn)楸景l(fā)明的影像傳遞模組，具有足夠彈性可合適于全體的且具有不同種類(lèi)影像顯示系統(tǒng)的相容性。以上所述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以其限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，將光分布至一影像顯示投影機(jī)，其特征是其包括一極化轉(zhuǎn)換裝置，將上述的光轉(zhuǎn)換為一具有第一極化的第一組光束，及具有第二極化的第二組光束；一影像尺寸調(diào)整裝置，調(diào)整一從上述第一組光束及上述第二組光束被投射的影像大小。
2.如權(quán)利要求1所述的適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，其特征是上述影像尺寸調(diào)整裝置為一正鏡片，將上述第一組光束收斂地投射至上述的影像顯示投影機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，其特征是還包括一將上述光轉(zhuǎn)換至極化轉(zhuǎn)換裝置的第一組會(huì)聚透鏡鏡片，放置于光源及上述極化轉(zhuǎn)換裝置之間。
4.如權(quán)利要求1所述的適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，其特征是進(jìn)一步包括一第二組會(huì)聚透鏡鏡片，放置在上述極化轉(zhuǎn)換裝置及上述影像顯示投影機(jī)之間，其中，上述第二組會(huì)聚透鏡鏡片進(jìn)一步包含一組半波板，將上述第二組光束極化轉(zhuǎn)換為上述第一極化光束，并將轉(zhuǎn)換為相同極化的上述第一組光束及第二組光束投射在上述的影像顯示投影機(jī)上。
5.如權(quán)利要求1所述的適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組，其特征是上述極化轉(zhuǎn)換裝置包括一極化光束分離器(PBS)，將上述光線轉(zhuǎn)換為具第一極化的第一組光束及具第二極化的第二組光束。
全文摘要
本發(fā)明為一種適用不同液晶顯示照明系統(tǒng)的可調(diào)整尺寸的光分布模組,可將光分布至一影像顯示投影機(jī),包括:一極化轉(zhuǎn)換裝置,將上述的光轉(zhuǎn)換為一具有第一極化的第一組光束,及具有第二極化的第二組光束;一影像尺寸調(diào)整裝置,調(diào)整一從第一組光束及第二組光束被投射的影像大小;其中,影像尺寸調(diào)整裝置為一正鏡片,將上述第一組光束收斂地投射至影像顯示投影機(jī);一第一組會(huì)聚透鏡鏡片放置于光源及極化轉(zhuǎn)換裝置之間,將光轉(zhuǎn)換至極化轉(zhuǎn)換裝置;一第二組會(huì)聚透鏡鏡片放置在極化轉(zhuǎn)換裝置及影像顯示投影機(jī)之間,包含一組半波板,將第二組光束極化轉(zhuǎn)換為第一極化光束,并將光束投射在影像顯示投影機(jī)上;本發(fā)明可供彈性地調(diào)整影像源的尺寸以適用于不同液晶顯示系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N9/31GK1375723SQ0210746
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2002年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者黃俊杰 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司