專利名稱：液晶投影機分光系統(tǒng)的改進的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種關(guān)于液晶投影機的分光系統(tǒng)的改進，特別是指一種具有特定鍍膜以消除雜色光的分光系統(tǒng)，反射式液晶投影機是一已廣為使用的產(chǎn)品，其主要的光學機構(gòu)包含了所謂光學分光系統(tǒng)。對反射式液晶投影機而言，其分光系統(tǒng)一般是以所謂偏振分光鏡(PBS)與反射式扭曲向列液晶面板等光學元件所組成，再配合以離軸(off-axis)或同軸(on-axis)的光路設(shè)計。其中，采用同軸的光路設(shè)計雖較有利于設(shè)計與制造，但其缺點則在于較不易達成高度對比的效果。
圖1是用以說明熟知的分光系統(tǒng)光路原理的橫截面圖，該光路系統(tǒng)是以4組偏振偏光鏡與紅、藍、綠三原色的反射式向列液晶面板所組成，并采用同軸的光路設(shè)計。由
圖1可知，該分光系統(tǒng)10包含4組偏振分光鏡11、12、13、與14、4組偏振濾光器15、16、17、與18、一綠色反射式向列液晶面板20、一藍色反射式向列液晶面板21、一紅色反射式向列液晶面板22、以及一偏振器19。其中，每一偏振分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏振分光鏡11包含分色棱鏡111與112、偏振分光鏡12包含分色棱鏡121與122、偏振分光鏡13包含分色棱鏡131與132、以及偏振分光鏡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偏振態(tài)的偏振光束2，偏振光束2在分光系統(tǒng)10中受到三色的液晶面板20、21、與22的反射，此三液晶面板則接受待投射影像的信號，所以，離開分光系統(tǒng)的光束即依此而投射出待投射影像。
偏振濾光器15、16、17、與18是由相位遲滯器組合而成，其可過濾特定色彩的偏振光束，其中，偏振濾光器15與18可使通過其間的紅色與藍色光束偏振狀態(tài)不變，并使通過其間的綠色光束偏振狀態(tài)從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，而偏振濾光器16與17則可使通過其間的藍色光束偏振狀態(tài)不變，并使通過其間的紅色光束偏振狀態(tài)從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)。
如
圖1所示，當偏振光束2抵達分色棱鏡111與112的介面時，處于S態(tài)的紅藍光分量2a會被反射而朝偏振濾光器16行進，而處于P態(tài)的綠光分量2b則透射分色棱鏡112而進入偏振分光鏡12。
綠光分量2b通過分色棱鏡121與122的介面，接著并受到綠色液晶面板20的反射而由P態(tài)轉(zhuǎn)換成S態(tài)的綠光束3b，綠光束3b繼續(xù)進入偏振分光鏡14，并受到分色棱鏡141與142的介面的反射而繼續(xù)通過偏振濾光器18，故通過其間的綠光束3b可由S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，最后并通過P態(tài)的偏振器19，因而形成投射影像的綠光分量4b。
同理，偏振濾光器16可使通過其間的紅藍光分量2a會被分成維持S偏振態(tài)的藍光束21a、與從S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)的紅光束21b。其中，紅光束21b穿過分色棱鏡131與132的介面，并受到紅色液晶面板22的反射而轉(zhuǎn)為S態(tài)的紅光束22b，并接著通過偏振濾光器17，故通過其間的紅光束22b將由S態(tài)轉(zhuǎn)換成P態(tài)，并接著透射出偏振分光鏡14、偏振濾光器18、與偏振器19，因而成為投射影像的紅光分量23b，另外，藍光束21a則分別受到分色棱鏡131與132介面與藍色液晶面板20的反射，因而轉(zhuǎn)換成一進入偏振分光鏡14的P態(tài)藍光束22a，接著并透射偏振濾光器17、分色棱鏡141與142、偏振濾光器18、及偏振器19，因而成為投射影像的藍光分量23a。
至此，將以上紅藍綠三股處于P態(tài)的光分量23b、23a、與4b重合即成為此LCD投影機的投射影像。
以上所描述的熟知分光系統(tǒng)10所產(chǎn)生的投射影像往往無法具備極佳的對比效果，其對比所以降低的原因如下1.偏振分光鏡(PBS)中二分色棱鏡的介面與本身的材料無法做到理想的狀態(tài)，故仍有部分的P態(tài)偏振光亦會反射于二分色棱鏡的介面上，例如，少部分的P態(tài)綠光分量2b仍會與S態(tài)的紅藍光分量2a一起反射。
2.偏振濾光器對其入射光分量的偏振化轉(zhuǎn)換效率不佳，導致P態(tài)的綠光分量2b雜有部分S態(tài)的綠光分量而受到分色棱鏡121與122介面的反射；同理，P態(tài)的紅光束21b亦雜有S態(tài)的紅光分量，因而影響最終投射影像的對比。
3.單向性(homotropic)液晶面板并不容易制造，一般而言，向列式液晶面板只對某一波長范圍有極佳的偏振效果，若入射各液晶面板的各色光分量本身已雜有其他色彩的光分量，亦會影響最終影像的對比。
4.向列式液晶面板對其入射光束偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換并不完全，故會增加充斥分光系統(tǒng)的雜散光量。
所以，熟知的分光系統(tǒng)10事實上充斥著各種原因所造成的雜散光分量，這些各種色彩的光分量有極大部分會受到分光系統(tǒng)10中各分色棱鏡周壁或其間介面的反射，最后并通過偏振器19而成為投射影像的一部分，因而影響其對比的效果。
本實用新型的主要目的是提供一種具有較佳對比效果的液晶投影機的分光系統(tǒng)，此分光系統(tǒng)接受液晶投影機的光源、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，其包含多個偏振濾光器，用以轉(zhuǎn)換特定色彩的光束的偏振化狀態(tài)；多個偏振分光鏡，配置于偏振濾光器所在的光路位置上，每一偏振分光鏡皆包含一對分色棱鏡，用以將入射偏振分光鏡的各種色彩的偏振化光束加以分光；以及3組液晶面板，分別用以反射三種不同色彩的偏振化光束，并同時改變其偏振狀態(tài)。其中，此分光系統(tǒng)的特征在于分光系統(tǒng)的光路所經(jīng)過的第一組偏振分光鏡的一周壁設(shè)有可過濾掉一特定色彩的濾光器或鍍膜，另一周壁則設(shè)有只讓該特定色彩通過的濾光器或鍍膜，如此即可大為降低分光系統(tǒng)中該特定色彩混雜于其它色彩中的幾率，故可增加輸出光線中各色彩的純度，因而可增進輸出影像的對比效果。
圖1是用以說明熟知的分光系統(tǒng)光路原理的橫截面圖。
圖2的橫截面圖是用以說明
圖1的分光系統(tǒng)中，雜色光的主要來源，并用以顯示本實用新型的一實施例中，一液晶投影機的分光系統(tǒng)的改進方式。
本實用新型所提供液晶投影機的分光系統(tǒng)的改進主要是設(shè)法降低熟知分光系統(tǒng)中雜色光的產(chǎn)生，其一實施例亦如
圖1所示，該分光系統(tǒng)10包含4組偏振分光鏡11、12、13、與14、4組偏振濾光器15、16、17、與18、一綠色反射式向列液晶面板20、一藍色反射式向列液晶面板21、一紅色反射式向列液晶面板22、以及一偏振器19。其中，每一偏振分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏振分光鏡11包含分色棱鏡111與112、偏振分光鏡12包含分色棱鏡121與122、偏振分光鏡13包含分色棱鏡131與132、以及偏振分光鏡14則包含分色棱鏡141與142。其它光路的設(shè)計與系統(tǒng)的操作原理亦如同前述用以說明
圖1的技術(shù)內(nèi)容。
如圖2所示，由于分色棱鏡材料與二分色棱鏡間介面的缺陷，仍會有部分P態(tài)的綠色光束受到介面115的反射而混雜在紅藍色分量2a中而成為所謂的綠雜色光束31，處于P態(tài)的綠雜色光束31會繼續(xù)通過偏振濾光器16而入射液晶面板22，最后并成為輸出光線的一部分，此外，亦有部分的紅藍光束會透射介面115而成為所謂的紅藍雜色光束32，S態(tài)的紅藍雜色光束32會繼續(xù)射向偏振分光鏡12而入射液晶面板20，最后亦有可能成為輸出光線的一部分。以上所述的雜色光束31與32皆會嚴重影響分光系統(tǒng)10最后所得輸出影像的對比效果。
所以，根據(jù)本實用新型的一實施例，其用以改進分光系統(tǒng)10的特征在于光束2a所經(jīng)過的偏振分光鏡11的周壁113涂覆有可過濾掉綠色光的鍍膜116，而光束2b所經(jīng)過的周壁114則設(shè)有只讓綠色光通過的濾光器117，故可過濾大部分因受介面115反射而射向偏振濾光器16的綠雜色光束31，以及大部分因透射介面115而射向偏振分光鏡12的紅藍雜色光束32。故鍍膜116的特性在于只可吸收綠色光，而濾光器117的特性則在于只可透射綠色光。
此外，上述鍍膜116亦可代之以一濾光器，而上述濾光器117亦可代之以一鍍膜，故本實用新型的實施例并不限定濾光器或鍍膜的使用，只要其具備與上述相同的效果即可。
一般來說，分光系統(tǒng)的光路所經(jīng)過的第一組偏振分光鏡、亦即偏振分光鏡11相較于光路的其它部分會產(chǎn)生較多的雜色光，然而，類似于上述的實施例，分光系統(tǒng)中的其它偏振分光鏡亦可具有類似的配置，例如，上述實施例中的偏振分光鏡12、13、與14皆可配合行經(jīng)其中的光束的色彩而配置適當?shù)臑V光器或鍍膜。
所以，本實用新型的重點在于在偏振分光鏡光路所經(jīng)過的周壁處配置特定色彩的濾光器或鍍膜，以便過濾該特定色彩或該特定色彩以外的雜色光，如此即可減少分光系統(tǒng)的輸出光束所包含的雜色光量，因而大為增進輸出影像的對比效果。
以上通過實施例所做的描述，是為方便說明本實用新型的內(nèi)容，而非將本實用新型狹義地限制于該實施例。凡未背離本實用新型的精神所做的任何變更，皆屬本實用新型權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求1.一種液晶投影機的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受該液晶投影機的光源、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含多個偏振濾光器，用以轉(zhuǎn)換特定色彩的光束的偏振化狀態(tài)；多個偏振分光鏡(PBS)，配置于該偏振濾光器所在的光路位置上，每一偏振分光鏡皆包含一對分色棱鏡，用以將入射該偏振分光鏡的各種色彩的偏振化光束加以分光；以及3組液晶面板，分別用以反射三種前述不同色彩的偏振化光束，并同時改變其偏振狀態(tài)；其特征在于該分光系統(tǒng)的光路所經(jīng)過的第一組偏振分光鏡的一周壁設(shè)有可過濾掉一特定色彩的濾光器或鍍膜，另一周壁則設(shè)有只讓該特定色彩通過的濾光器或鍍膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述特定色彩的濾光器或鍍膜是指紅藍綠三色之一的濾光器或鍍膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述分光系統(tǒng)的光源所射出的光束是S態(tài)偏振光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述分光系統(tǒng)的輸出光束是一P態(tài)偏振光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是該分光系統(tǒng)是將入射光束分成3股分別代表3種基礎(chǔ)色彩的光束，并進而將該3股光束入射至前述3組液晶面板以便成像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述各偏振濾光器是一相位遲滯器的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述分光系統(tǒng)共設(shè)有4組偏振濾光器，其中2組可轉(zhuǎn)換前述3種基礎(chǔ)色彩中的一種色彩的偏振狀態(tài)，另外2組則可轉(zhuǎn)換前述3種基礎(chǔ)色彩中的另一種色彩的偏振狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述分光系統(tǒng)包含4組偏振分光鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是該液晶面板是一反射式扭曲向列液晶面板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是前述分光系統(tǒng)進一步在光路的最后設(shè)有一偏振器，以增進該分光系統(tǒng)所產(chǎn)生投射影像的對比效果。
專利摘要一種具有較佳對比效果的液晶投影機的分光系統(tǒng),包含多個偏振濾光器以及多個偏振分光鏡,該系統(tǒng)接受液晶投影機的光源、與待投射影像的信號,并輸出一待投射影像。該分光系統(tǒng)的光路所經(jīng)過的第一組偏振分光鏡的一周壁設(shè)有可過濾掉一特定色彩的濾光器或鍍膜,另一周壁則設(shè)有只讓該特定色彩通過的濾光器或鍍膜,由此降低分光系統(tǒng)中該特定色彩混雜于其它色彩中的幾率,因而可增進輸出影像的對比效果。
文檔編號G02B27/18GK2520516SQ01203400
公開日2002年11月13日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月16日
發(fā)明者潘瑞文 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司