專利名稱：液晶投影機彩色分光系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種關于液晶投影機分光系統(tǒng)，特別是指一種具有特定濾光設計以減少雜色光的分光系統(tǒng)。
液晶投影機是一已廣為風行的產(chǎn)品，其主要的光學機構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)一般是以所謂偏極分光鏡[PBS(Polarization Beam Splitter)]與反射式液晶[LCOS(Liquid Crystal On Silicon)]面板等光學元件所組成，再配合以離軸(off-axis)或同軸(on-axis)的光路設計，采用同軸的光路設計雖較有利于設計與制造，但其缺點則在于較不易達成高度對比的效果。


圖1是用以說明現(xiàn)有的分光系統(tǒng)光路原理的橫剖面圖，該光路系統(tǒng)是以4組偏極偏光鏡與紅、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計。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(polarizerfilter)15、16、17、與18、一綠色反射式液晶面板20、一藍色反射式液晶面板21、一紅色反射式液晶面板22、以及一偏極器19。其中，每一偏極分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏極分光鏡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、偏極分光鏡13包含分色棱鏡131與132、以及偏極分光鏡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。
偏極濾光器15、16、17、與18可過濾特定色彩的偏極光束，其中，偏極濾光器15與18可使通過其間的紅色與藍色光束偏極狀態(tài)不變，并使通過其間的綠色光束偏極狀態(tài)從S態(tài)轉換成P態(tài)，而偏極濾光器16與17則可使通過其間的藍色光束偏極狀態(tài)不變，并使通過其間的紅色光束偏極狀態(tài)從S態(tài)轉換成P態(tài)。
如
圖1所示，當偏極光束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會被反射而朝偏極濾光器16行進，而處于P態(tài)的綠光分量2b則透射分色棱鏡112而進入偏極分光鏡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)轉換成S態(tài)的綠光束3b，綠光束3b繼續(xù)進入偏極分光鏡14，并受到分色棱鏡141與142的介面的反射而繼續(xù)通過偏極濾光器18，故通過其間的綠光束3b可由S態(tài)轉換成P態(tài)，最后并通過P態(tài)的偏極器19，因而形成投射影像的綠光分量4b。
同理，偏極濾光器16可使通過其間的紅藍光分量2a會被分成維持S偏極態(tài)的藍光束21a、與從S態(tài)轉換成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的反射而轉為S態(tài)的紅光束22b，并接著通過偏極濾光器17，故通過其間的紅光束22b將由S態(tài)轉換成P態(tài)，并接著透射出偏極分光鏡14、偏極濾光器18、與偏極器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21的反射，因而轉換成一進入偏極分光鏡14的P態(tài)藍光束22a，接著并透射偏極濾光器17、分色棱鏡141與142、偏極濾光器18、及偏極器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疊合即成為此LCD投影機的投射影像。
然而實際上，組成偏極分光鏡的分色棱鏡往往因為其表面鍍膜的未臻理想，使得其對比度(extinction ratio)相對較低，亦即，偏極分光鏡的二分色棱鏡的介面所透射的P態(tài)光束透射率與S態(tài)光束透射率的比值過小，也就是說，諸如分色棱鏡111與112的介面所透射的P態(tài)綠光分量2b仍夾雜有少部分的S態(tài)紅藍光分量，這些雜散光再經(jīng)綠色液晶面板20的偏振與反射，最后造成用以成像的綠光分量4b亦夾雜有部分的紅藍光分量，因而影響投射影像的對比效果。同理，S態(tài)紅藍光分量2a亦夾雜有少部分的P態(tài)綠光分量，再分別經(jīng)過藍色液晶面板21或紅色液晶面板22的反射，最后亦成為輸出的藍光分量23a或紅光分量23b的一部分，因而影響投射影像的色彩純度與對比效果。
同理，類似于上述的反射式液晶投影機，穿透式液晶投影機亦有類似的雜色光問題，故其投射影像的色彩純度與對比效果亦因此而大受影響。
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。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種液晶投影機的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受來自該液晶投影機光源的光束、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含復數(shù)個偏極濾光器(Polarizer filter)，用以轉換特定色彩光束的偏極化狀態(tài)；復數(shù)個偏極分光鏡[PBS(Polarization Beam Splitter)]，配置于該偏極濾光器所在的光路位置上，每一偏極分光鏡皆包含一對分色棱鏡，用以將入射至各該偏極分光鏡的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的偏極化光束，并同時改變其偏極狀態(tài)；前述3組液晶面板中，至少有一液晶面板的入射面?zhèn)扰渲糜幸粸V光器，以便過濾進入該液晶面板的光束的色彩。
一種液晶投影機的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受來自該液晶投影機光源的光束、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含復數(shù)個二向色(dichroic)元件，用以將光源的光束分成3股不同色彩的光束；復數(shù)個鏡面，分別用以反射該不同色彩的光束；3組液晶面板，分別用以接受并透射該二向色元件或鏡面所反射的前述三種不同色彩的光束；以及一分光棱鏡組，包含復數(shù)個二向色元件，用以反射或透射前述透射出該液晶面板的各種色彩的光束；前述液晶面板中，至少有一液晶面板的入射面?zhèn)扰渲糜幸粸V光器或偏極濾光器(polarizer filter)，以便過濾進入該液晶面板的光束的色彩。
本實用新型相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點此分光系統(tǒng)包含復數(shù)個偏極濾光器(Polarizer filter)，用以轉換特定色彩光束的偏極化狀態(tài)；復數(shù)個偏極分光鏡(PolarizationBeam Splitter)，配置于偏極濾光器所在的光路位置上，每一偏極分光鏡皆包含一對分色棱鏡，用以將入射偏極分光鏡的各種色彩的偏極化光束加以分光；以及3組液晶面板，分別用以反射三種不同色彩的偏極化光束，并同時改變其偏極狀態(tài)；其中，此分光系統(tǒng)的特征在于3組液晶面板中，至少有一液晶面板的入射面處配置有一濾光器，以便過濾進入液晶面板的光束的色彩。如此，各單一色彩的光束若夾雜有其它色彩的雜色光，在通過液晶面板時，即可被配置液晶面板之前的濾光器所吸收或反射，因而可保持入射各液晶面板的色彩純度，亦即可大為減少分光系統(tǒng)輸出光束的雜色光量，故可大為提升分光系統(tǒng)輸出影像的色彩純度與對比效果。
本實用新型下面將結合附圖及實施例作進一步詳細說明如下
圖1是用以說明現(xiàn)有的分光系統(tǒng)光路原理的橫剖面圖。
圖2是用以說明本實用新型的第一實施例中，一反射式液晶投影機中的分光系統(tǒng)的光路橫剖面圖。
圖3是用以說明本實用新型所提供的第二實施例中，一透射式液晶投影機的分光系統(tǒng)的光路橫剖面圖。
圖號編號1～光源2～偏極光束3～白光源2a～紅藍光分量2b～綠光分量3b～綠光束4b～綠光分量56～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20,21,22,23～液晶面板21a～藍光束21b～紅光束22a～藍光束22b～紅光束23a～藍光分量23b～紅光分量30～分光系統(tǒng)31,32,33,34～偏極分光鏡35,36,37,38～偏極濾光器39～偏極器40,41,42～液晶面板51,52～濾光器60～分光系統(tǒng)61,62～二向色元件71,72,73～反射鏡80,81,82～液晶面板83～紅色濾光器84～綠色濾光器85～藍色濾光器91,92,93,94～棱鏡111.112～分色棱鏡121.122～分色棱鏡131.132～分色棱鏡141,142～分色棱鏡311.312～分色棱鏡321,322～分色棱鏡331,332～分色棱鏡341,342～分色棱鏡圖2是用以說明本實用新型的第一實施例中，一反射式液晶投影機中的分光系統(tǒng)的光路橫剖面圖。圖3是用以說明本實用新型所提供的第二實施例中，一透射式液晶投影機的分光系統(tǒng)的光路橫剖面圖。如圖2所示，根據(jù)本實用新型所提供的第一實施例，一反射式液晶投影機的分光系統(tǒng)30亦類似于
圖1所示的分光系統(tǒng)10，包含有4組偏極分光鏡31、32、33、與34、4組偏極濾光器35、36、37、與38、一綠色反射式液晶面板40、一藍色反射式液晶面板41、一紅色反射式液晶面板42、以及一偏極器39。其中，上述各液晶面板皆是一反射式扭曲向列液晶面板(Twisted Nematic LCD panel)，每一偏極分光鏡皆分別包含二分色棱鏡，亦即，偏極分光鏡31包含分色棱鏡311與312、偏極分光鏡32包含分色棱鏡321與322、偏極分光鏡33包含分色棱鏡331與332、以及偏極分光鏡14則包含分色棱鏡341與342。其它光路的設計與系統(tǒng)的操作原理亦如同前述用以說明
圖1的技術內(nèi)容。
如圖2所示，分光系統(tǒng)30的特征在于3組液晶面板40、41、與42的射面處各配置有濾光器50、51、與52，以分別過濾進入各液晶面板的光束的色彩。濾光器50、51、與52分別可為一濾光片或涂覆于各液晶面上、具有濾光效果的鍍膜，而且，每一濾光器皆為可吸收特定色彩光束的吸收式濾光器，或者，亦可為反射特定色彩光束的反射式濾光器。譬如，配置于綠色液晶面板40的光束入射面處的濾光器50是一可吸收紅藍光束的濾光片或濾光性鍍膜，亦可為一反射紅藍光束的濾光片或濾光性鍍膜；藍色液晶面板41與紅色液晶面板42則依此類推。
利用上述配置于各液晶面板光束入射面處的各濾光器，任何夾雜于某特定色彩光束中的雜色光皆會被所對應的濾光器吸收或反射。例如，夾雜于綠色光束4b中的紅藍雜色光在入射綠色液晶面板40之前，即先會被濾光器50所吸收或反射，故可將最后所得的綠光分量5b中的紅藍雜色光量減至最低的程度。同理，濾光器51亦可過濾入射液晶面板41的綠紅雜色光，而濾光器52則可過濾入射液晶面板42的藍綠雜色光。因此，分光系統(tǒng)30最后所得的各色輸出光束皆具有最少的雜色光，故可大為提升投射影像的色彩純度與對比效果。
如圖3所示，根據(jù)本實用新型所提供的第二實施例，一穿透式液晶投影機的分光系統(tǒng)60包含2組二向色(dichroic)元件61與62，3組反射鏡71、72、與73，一透射式紅色液晶面板80、一透射式綠色液晶面板81、與一透射式藍色液晶面板82，一紅色濾光器83、一綠色濾光器84、與一藍色濾光器85，以及包含4組分色棱鏡91、92、93、與94的棱鏡組合。其中，上述各液晶面板皆是一透射式扭曲向列液晶面板，各二向色元件則可為光束入射表面是一二向色鏡(dichroicmirror)的棱鏡，各分色棱鏡則是一表面涂覆有二向色鍍膜的棱鏡，以便可將入射其中不同色彩的偏極光束加以反射或透射，分光系統(tǒng)60中各色彩的光路亦如圖2所示。
紅色濾光器83是一可吸收或反射綠藍光的濾光片或鍍膜，綠色濾光器84是一可吸收或反射紅藍光的濾光片或鍍膜，藍色濾光器85則是一可吸收或反射紅綠光的濾光片或鍍膜。
首先，入射分光系統(tǒng)60的白光源3經(jīng)過二向色元件61的分光而分成紅光與綠藍光兩股光束，紅光受到反射鏡71的反射而繼續(xù)射向液晶面板80；綠藍光則被二向色元件62分成綠光與藍光兩股光束，綠光束接著射向液晶面板81，藍光則經(jīng)過反射鏡72與73的反射而射向液晶面板82，其中，各液晶面板的偏極化特性可使透射其間的光束具備特定的偏極狀態(tài)，最后，透射出各液晶面板的三股光束依其偏極性與色彩而分別受到分光棱鏡組合的反射與透射，因而匯合成分光系統(tǒng)60的輸出光束。
然而，由于二向色元件本身材料的未臻完美，其分光的效果往往并不完全，所以，抵達各液晶面板的各色光束往往還夾雜有其它色彩的雜色光，造成分光系統(tǒng)所輸出各色光束的不純，因而大為影響輸出影像的色彩純度與對比效果。
本實施例的特征在于各液晶面板的光束入射面處分別設有濾光器83、84、與85，如此，通過各液晶面板的光束若含有雜色光，例如，二向色元件61所分出的紅色光束仍雜有少許的綠藍雜色光，這些雜色光在其入射液晶面板80之前，即先會被濾光器83所吸收或者反射，因而可大為增進射入液晶面板80的紅色光束的純度，同理，綠色濾光器84與藍色濾光器85亦具備類似的效果。此外，為配合投影機分光系統(tǒng)60的實際設計，以上各濾光器83、84、與85亦可分別代之以一偏極濾光器(polarizer filter)。
所以，由以上各實施例可知，本實用新型的分光系統(tǒng)的重點在配置于各反射式或透射式液晶面板前的濾光器，該濾光器可充分過濾通過其間的各雜色光，故可大幅增進分光系統(tǒng)輸出光束的色彩純度，因而大為增進投射影像的色彩純度與對比效果。
以上利用實施例所做的描述，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，皆屬本實用新型申請專利的范圍。
權利要求1．一種液晶投影機的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受來自該液晶投影機光源的光束、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含多數(shù)個偏極濾光器；多數(shù)個偏極分光鏡，配置于該偏極濾光器所在的光路位置上，每一偏極分光鏡皆包含一對分色棱鏡；以及3組液晶面板；其中，該分光系統(tǒng)的特征在于前述3組液晶面板中，至少有一液晶面板的入射面?zhèn)扰渲糜幸粸V光器。
2．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述濾光器為反射式濾光器與吸收式濾光器兩者之一。
3．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述濾光器是一具有濾光效果的鍍膜。
4．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光系統(tǒng)的光源所射出的光束是一S態(tài)偏極光束。
5．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光系統(tǒng)的輸出光束是一P態(tài)偏極光束。
6．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，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。
7．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述各偏極濾光器是一相位遲滯器的組合。
8．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光系統(tǒng)共設有4組偏極濾光器，其中2組轉換前述3種基礎色彩中的一種色彩的偏極狀態(tài)，另外2組則轉換前述3種基礎色彩中的另一種色彩的偏極狀態(tài)。
9．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，該液晶面板是一反射式扭曲向列液晶面板。
10．如權利要求1所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光系統(tǒng)更包含設于光路最后的一偏極器。
11．一種液晶投影機的分光系統(tǒng)，該分光系統(tǒng)接受來自該液晶投影機光源的光束、與待投射影像的信號，并輸出一待投射影像，該分光系統(tǒng)包含多數(shù)個二向色(dichroic)元件；多數(shù)個鏡面；3組液晶面板，分別用以接受并透射該二向色元件或鏡面所反射的前述三種不同色彩的光束；以及一分光棱鏡組，包含多數(shù)個二向色元件；其中，該分光系統(tǒng)的特征在于前述液晶面板中，至少有一液晶面板的入射面?zhèn)扰渲糜幸粸V光器或偏極濾光器。
12．如權利要求11所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述濾光器是反射式濾光器及吸收式濾光器二者之一，且前述偏極濾光器是反射式偏極濾光器及吸收式偏極濾光器二者之一。
13．如權利要求11所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述二向色元件是一光束入射表面為一二向色鏡的棱鏡。
14．如權利要求11所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光棱鏡組包含有4個二向色元件。
15．如權利要求14所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述各二向色元件是一光束入射表面為一二向色鏡的棱鏡，
16．如權利要求11所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，前述分光系統(tǒng)包含有二組二向色元件，分別用以將前述光源的光線分光成3股各代表3種基礎色彩的光束，并進而將該3股光束入射至前述3組液晶面板。
17．如權利要求11所述的液晶投影機的分光系統(tǒng)，其特征是其中，該液晶面板是一透射式扭曲向列液晶面板。
專利摘要一種液晶投影機的彩色分光系統(tǒng),包含:復數(shù)個偏極濾光器;復數(shù)個偏極分光鏡,配置于偏極濾光器的光路位置上,每一偏極分光鏡包含一對分色棱鏡;以及3組液晶面板,用以反射三種不同色彩的偏極化光束,改變其偏極狀態(tài);此分光系統(tǒng)的特征在于:3組液晶面板中,至少有一液晶面板的入射面處配置有一濾光器。光束的雜色光被配置液晶面板之前的濾光器所吸收或反射,保持入射各液晶面板的色彩純度,提升分光系統(tǒng)輸出影像的色彩純度與對比效果。
文檔編號G02B27/18GK2463853SQ0120425
公開日2001年12月5日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2001年2月16日
發(fā)明者林琦雄 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司