專利名稱：可用顯示電子影像的投影顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影顯示裝置，尤指一種可用來顯示電子影像的投影顯示裝置。
先請參考

圖1。圖1為已知液晶投影機的投影顯示裝置10的示意圖。投影顯示裝置10包含有一近似白色的光源12，用來產(chǎn)生光線，一光均勻化裝置(uniformillumination optical device)14設(shè)于光源12的前，用來將光源12發(fā)出的光線轉(zhuǎn)換成照度均勻且近似方形的光束，一分色裝置16，用來將光源12所產(chǎn)生的光線分成紅(R)、綠(G)、藍(B)三束不同顏色的輸入光線，一近似方形的分色棱鏡(trichromatic prism)18，其包含有三輸入面18a及一輸出面18b，用來將紅綠藍三束不同顏色的輸入光線合成為一束輸出光線輸出，三光調(diào)變裝置(modulation device)20，由單色液晶板(liquid crystal panels)所構(gòu)成，分別設(shè)于分色棱鏡18的三輸入面前，用來調(diào)變?nèi)斎氲墓饩€以產(chǎn)生內(nèi)含有電子影像的輸出光線，三聚焦鏡片17、19、21，分別設(shè)于三光調(diào)變裝置20前，用來將分色裝置16所產(chǎn)生的紅綠藍三束輸入光線聚集于三光調(diào)變裝置20上，以及一投影鏡頭22，設(shè)于分色棱鏡18的輸出面前，用來將分色棱鏡18所產(chǎn)生的輸出光線投射至一熒幕24上。光調(diào)變裝置20由透明的單色液晶顯示器所構(gòu)成，用來顯示一單色的電子影像。分色棱鏡18則會將三個單色液晶顯示器20所產(chǎn)生的三個單色影像合成為一個彩色影像并由其輸出面18b輸出。
分色裝置16包含有一第一分色鏡(dichroic mirror)26，用來將光均勻化裝置14所產(chǎn)的方形白色光束中先分離出一種色光，一反射鏡27用來將分色鏡片26所產(chǎn)生的光反射至聚焦鏡片17，一第二分色鏡28用來分離其余二種色光。光均勻化裝置14所產(chǎn)生的方形白色光束可由第一分色鏡26，以透射的方式先分出紅色輸入光線，然后由第二分色鏡28將藍色輸入光線，由分色鏡26的反射光線中以反射的方式分出并傳至聚焦鏡片19，而綠色輸入光線則是由第二分色鏡28透過，并經(jīng)由二片透鏡30以及二片反射鏡32傳入聚焦鏡片21。
由分色裝置16的結(jié)構(gòu)很明顯的可以看出，紅、藍、綠三色輸入光束在分色裝置16內(nèi)所走過的光程度短不一樣。紅色以及藍色輸入光線各經(jīng)過一個分色鏡片以及一個反射鏡，兩者的光程約略相等，但是綠色輸入光線的光程則比紅色及藍色輸入光線多出很多。由于距離不同會影響光線的照度，為了彌補綠色輸入光線因光程較長而產(chǎn)生的照度損失，二片透鏡30分別被置于二片反射鏡32的前端，用來聚焦光線以彌補綠色輸入光線因傳遞的距離過遠而產(chǎn)生照度不足與均勻度不同的問題。而二片透鏡30的設(shè)置使綠色輸入光線所經(jīng)過的光程變得更為復雜，并使投影顯示裝置10的成本提高。這些問題都是因為分色裝置16所產(chǎn)生的紅、藍、綠三色輸入光線在分色裝置16內(nèi)所走過的光程度長短不一而引起的。
因此，本發(fā)明的主要目的是針對上述投影顯示裝置存在的問題，提供一種可用顯示電子影像的投影顯示裝置，該投影顯示裝置可利用一L型光學模組來解決上述的光程長短不一的問題，并且可以減化已知投影顯示裝置的光學設(shè)計。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該裝置包含有，一光源，用來產(chǎn)生一極性相同的紅綠藍三色極化光束；第一、第二及第三調(diào)變單元，每一調(diào)變單元用來以反射的方式調(diào)變一單色極化光并改變其極性；一光學模組，其包含有第一及第三分極鏡(polarization beam splitter mirror)，以及一第二分色鏡(dichroic mirror)，第一及第三分級鏡近似沿一平面排列，而第二分色鏡則與該第一及第三分極鏡相垂直以及一輸入鏡片組，設(shè)于光源與光學模組之間，其包含有一第四分色鏡，用來將三色極化光分為一內(nèi)含有一色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有兩色極化光的變色光束，以及一極性轉(zhuǎn)換片(retarder film)，用來將該雙色光束中的一色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性，而二光束會分別由二相垂直的方向輸入光學模組；其中，單色光束會被傳向所述第一分極鏡，而雙色光束則會被傳向所述第三分極鏡，所述第一分極鏡會將該單色光束導向該第一調(diào)變單元，并將該第一調(diào)變單元反射而回的第一調(diào)變光束導向第二分色鏡，所述第三分極鏡則會將雙色光束依據(jù)其極性分成二單色光束并分別導向第二及第三調(diào)變單元，而后再將第二及第三調(diào)變單元反射而回的第二及第三調(diào)變光束導向該第二分色鏡，該第二分色鏡則會將該第一、第二及第三調(diào)變光束合成為一輸出光束后輸出。
因此，本發(fā)明的投影顯示裝置與已知液晶投影機的投影顯示裝置相比較，紅、綠、藍三色輸入光線在投影顯示裝置內(nèi)所走過的光程距離大約相等，而且光程非常的短，不需要使用任何多余的透鏡及反射鏡的組件，來幫助分離各個輸入光線或彌補因光程長短上的差異而產(chǎn)生的照度變化。此外，由于輸入鏡片組的各個元件是以可調(diào)整的方式安裝于投影顯示裝置內(nèi)，使用者可以在必要時很輕易的調(diào)整輸入鏡片組各個元件以對各個輸入光線的路徑做些微微調(diào)整即可，本發(fā)明的投影顯示裝置的結(jié)構(gòu)非常簡單，造價較低，而且投影效果也比較好。
下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步地詳細說明圖1為已知的液晶投影機的投影顯示裝置的示意圖。
圖2為本發(fā)明液晶投影機的投影顯示裝置的示意圖。
圖3為圖2中L型光學模組的示意圖。
圖4為圖2中第一調(diào)變單元的示意圖。
圖5為圖2中輸入鏡片組的示意圖。
圖6為圖2中的另一輸入鏡片組的示意圖。
圖7為圖2中的第三種輸入鏡片組的示意圖。圖中40投影顯示裝置42光源44第一調(diào)變單元46第二調(diào)變單元48第三調(diào)變單元50L型光學模組52、90、94輸入鏡片組54投影鏡頭56熒幕57燈管58光極化裝置59光均勻化裝置60第一柱體62第二柱體
64第三柱體66三角形柱體70第一分極鏡72第二分色鏡74第三分極鏡76第四分色鏡78極性轉(zhuǎn)換片80、82反射鏡92極性純化片96反射式影像調(diào)變裝置98四分之一波長延遲裝置請參閱圖2，圖2為本發(fā)明的投影機的投影顯示裝置40的示意圖。投影顯示裝置40包含有一光源42，用來產(chǎn)生一極性相同的紅綠藍三色極化光束，第一、第二及第三調(diào)變單元44、46、48，均用來以反射的方式調(diào)變一單色極化光并改變其極性，一L型光學模組50，用來控制各個單色極化光的路徑，以及一投影鏡頭54，用來將L光學模組50的輸出光束投射至一熒幕56上。
光源42包含有一燈管57，用來產(chǎn)生紅綠藍三色非極化光，一光極化裝置(polarization converter)58，用來將三色非極化光轉(zhuǎn)換成三色極化光，以及一光均勻化裝置59，用來使燈管57所發(fā)出的三色非極化光或是光極化裝置58所產(chǎn)生的三色極化光均勻地朝向一個預定的方向行走。
請參閱圖3，圖3為L型光學模組50的示意圖。L型光學模組50包含有三個近似相同的方形透明柱體，即第一、第二及第三柱體60、62、64，三個透明柱體系由復數(shù)個透明的三角形柱體66所組合而成。第二柱體62位于第一及第三柱體60、64之間，第一及第三柱體60、64內(nèi)的一對角線處各設(shè)有一第一及第三分極鏡(polarization beam splitter mirror)70、74，第二柱體62內(nèi)的一對角線處設(shè)有一第二分色鏡(dichroic mirror)72，第一及第三分極鏡70、74為近似沿一平面排列，而第二分色鏡72則與第一及第三分極鏡70、74相垂直，此外，每一分極鏡70、74或分色鏡72均設(shè)于二三角形柱體66之間。L型光學模組50的內(nèi)側(cè)系為一內(nèi)凹的直角，其系由第一及第三柱體60、64的一垂直側(cè)邊61、65所構(gòu)成，用來輸入光線。
請參閱圖4，圖4為第一調(diào)變單元44的示意圖。每一調(diào)變單元44、46或48包含有一反射式影像調(diào)變裝置96，用來以反射的方式調(diào)變一入射式光束以產(chǎn)生一反射光束，以及一四分之一波長延遲裝置(quarter-wave retarder)98，用來將入射光束及反射光束各延遲四分之一波長，以使調(diào)變單元44所生的反射光束與入射光束的極性相反。反射式影像調(diào)變裝置96可為數(shù)字式微鏡面裝置(digitalmicro-mirror device)，也可為反射式液晶顯示器(1iquid crystal display)。
請參閱圖5，圖5為輸入鏡片組52的示意圖。輸入鏡片組52設(shè)于光源42與L型光學模組50的內(nèi)側(cè)之間。輸入鏡片組52包含有一第四分色鏡76，用來將紅綠藍三色極化光分為一內(nèi)含有綠色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有紅藍極化光的變色光束，一極性轉(zhuǎn)換片(retarder film)78，用來將分出的雙色光束中的藍色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性，以及二反射鏡80、82，用來將單色光束及雙色光束分別垂直地輸入位于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊6l、65。
請結(jié)合圖2、圖3，當二光束分別被垂直地輸入位于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊61、65時，單色光束會被傳向第一柱體60內(nèi)的第一分極鏡70，而雙色光束則會被傳向第三柱體64內(nèi)的第三分極鏡74。
第一分極鏡70會將單色光束以反射的方式導向第一調(diào)變單元44，而第一調(diào)變單元44反射而回的調(diào)變后的單色光束則會穿透過第一分極鏡70而傳至第二柱體62內(nèi)的第二分色鏡72。然而，當?shù)谝徽{(diào)變單元44置于第一柱體60的另一三角形柱體66的外側(cè)時，單色光束會穿過第一分極鏡70而傳至第一調(diào)變單元44，而第一調(diào)變單元44反射而回的調(diào)變后的單色光束則會經(jīng)由第一分極鏡70的反射而導向第二分色鏡72。
第三分極鏡74會將雙色光束依據(jù)其極性分成紅色光束及藍色光束并分別以反射及穿透的方式將紅色光束及藍色光束導向第二及第三調(diào)變單元46、48，而第二調(diào)變單元46反射而回的調(diào)變后的紅色光束會穿過第三分極鏡74而傳至第二柱體62內(nèi)的第二分色鏡72，第三調(diào)變單元48反射而回的調(diào)變后的藍色光束會被第三極鏡74以反射的方式傳至第二分色鏡72。
第三分極鏡74也可將紅色光束及藍色光束的處理方式調(diào)換，即，紅色光束及藍色光束分別以穿透及反射的方式導向第三及第二調(diào)變單元48、46，而第二調(diào)變單元46反射而回的調(diào)變后的藍色光束會穿透第三分極鏡74而傳至第二柱體62內(nèi)的第二分色鏡72，第三調(diào)變單元48反射而回的調(diào)變后的紅色光束會被第三分極鏡74以反射的方式傳至第二分色鏡72。
最后第二分色鏡72會將第一分極鏡70所傳來的調(diào)變后的綠色光束以反射的方式傳向投影鏡頭54，以及將第三分極鏡74所傳來的調(diào)變后的紅色及藍色光束以穿透的方式傳向投影鏡頭54。然而若投影鏡頭54及熒幕56是設(shè)于第二柱體62的另一三角形柱體66的外側(cè)時，第二分色鏡72會將第一分極鏡70所傳來的調(diào)變后的綠色光束以穿透的方式傳向投影鏡頭54，以及將第三分極鏡74所傳來的調(diào)變后的紅色及藍色光束以反射的方式傳向投影鏡頭54以使調(diào)變后的紅色、藍色及綠色光束合成為一輸出光束并投射至熒幕56上。
請參圖6，圖6為本發(fā)明另一輸入鏡片組90的示意圖。輸入鏡片組90的第四分色鏡76系位于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊61、65之間的對角線上，而極性轉(zhuǎn)換片78則是緊貼于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的一垂直側(cè)邊65的上，用來將第四分色鏡76所產(chǎn)生的變色光束中的藍色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性。輸入鏡片組90另包含有一極性純化片(polarization film)92緊貼于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的另一垂直側(cè)邊61的上，用來純化第四色鏡76所產(chǎn)生的單色光束。
請參閱圖7，圖7為本發(fā)明第三種輸入鏡片組94的示意圖。輸入鏡片組94的第四分色鏡76位于L型光學模組50內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊61、65之間的對角線上，而極性轉(zhuǎn)換片78則位于第四分色鏡76與光源42之間。極性轉(zhuǎn)換片78會先將紅綠藍三色極化光中的藍色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性，而后第四分色鏡76會將極性轉(zhuǎn)換片78所產(chǎn)生的三色極化光分為一內(nèi)含有綠色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有紅藍色極化光的變色光束，而變色光束內(nèi)的紅藍色極化光的極性不同。
由投影顯示裝置40的結(jié)構(gòu)很明顯的可以看出，紅、綠、藍三色輸入光線在投影顯示裝置40內(nèi)所走過的光程距離大約相等，而且光程非常的短，因此投影顯示裝置40不需要使用任何多余的透鏡及反射鏡的組件，來幫助分離各個輸入光線或彌補因光程長短上的差異而產(chǎn)生的照度變化。此外，由于輸入鏡片組50、90、94內(nèi)的各個元件是以可調(diào)整的方式安裝于投影顯示裝置40內(nèi)，使用者可以在必要時很輕易的調(diào)整輸入鏡片組50、90、94內(nèi)的各個元件以對各個輸入光線的路徑做些微微調(diào)整。與已知液晶投影機的投影顯示裝置10相比較，本發(fā)明的投影顯示裝置40的結(jié)構(gòu)非常簡單，造價較低，而且效果也比較好。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明所做的同等變換，均應(yīng)屬本發(fā)明所覆蓋范圍。
權(quán)利要求
1．一種可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于該裝置包含有，一光源，用來產(chǎn)生一極性相同的紅綠藍三色極化光束；第一、第二及第三調(diào)變單元，每一調(diào)變單元用來以反射的方式調(diào)變一單色極化光并改變其極性；一光學模組，其包含有第一及第三分極鏡，以及一第二分色鏡，第一及第三分級鏡近似沿一平面排列，而第二分色鏡則與該第一及第三分極鏡相垂直；以及一輸入鏡片組，設(shè)于光源與光學模組之間，其包含有一第四分色鏡，用來將三色極化光分為一內(nèi)含有一色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有兩色極化光的變色光束，以及一極性轉(zhuǎn)換片，用來將該雙色光束中的一色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性，而二光束會分別由二相垂直的方向輸入光學模組；其中，單色光束會被傳向所述第一分極鏡，而雙色光束則會被傳向所述第三分極鏡，所述第一分極鏡會將該單色光束導向該第一調(diào)變單元，并將該第一調(diào)變單元反射而回的第一調(diào)變光束導向第二分色鏡，所述第三分極鏡則會將雙色光束依據(jù)其極性分成二單色光束并分別導向第二及第三調(diào)變單元，而后再將第二及第三調(diào)變單元反射而回的第二及第三調(diào)變光束導向該第二分色鏡，該第二分色鏡則會將該第一、第二及第三調(diào)變光束合成為一輸出光束后輸出。
2．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的光學模組系為一L型光學模組，包含有三個近似相同的方形透明柱體，即第一、第二及第三柱體，第二柱體位于該第一及第三柱體之間；所述的第一及第三分極鏡分別設(shè)于第一及第三柱體內(nèi)的一對角線處，第二分色鏡設(shè)于第二柱體內(nèi)的一對角線處；L型光學模組的內(nèi)側(cè)為一內(nèi)凹的直角，由第一及第三柱體的一垂直側(cè)邊所構(gòu)成，用來輸入光線。
3．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于該裝置還包含有一投影鏡頭，用來將第二分色鏡的輸出光束投射至一熒幕上。
4．如權(quán)利要求2所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的三個近似相同的方形透明柱體由復數(shù)個透明的三角形柱體所組合而成，而每一分極鏡或分色鏡均設(shè)于二三角形柱體之間。
5．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的光源包含有一燈管用來產(chǎn)生紅綠藍三色非極化光，以及一光極化裝置，用來將三色非極化光轉(zhuǎn)換成三色極化光。
6．如權(quán)利要求5所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的光源還包含有一光均勻化裝置，用來使燈管所發(fā)出的三色非極化光或是該光極化裝置所產(chǎn)生的三色極化光均勻地朝向一個預定的方向進行。
7．如權(quán)利要求2所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的輸入鏡片組的第三分色鏡先將該光源所發(fā)出的三色極化光分為一內(nèi)含有一色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有兩色極化光的變色光束，其后極性轉(zhuǎn)換片則將該雙色光束中的一色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性。
8．如權(quán)利要求7所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的輸入鏡片組還包含有二反射鏡，用來將二光束分別地垂直輸入位于該L型光學模組內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊。
9．如權(quán)利要求7所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的輸入鏡片組的第四分色鏡位于L型光學模組內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊之間的對角線上，而極性轉(zhuǎn)換片則緊貼于該L型光學模組內(nèi)側(cè)的一垂直側(cè)邊之上，用來將第四分色鏡所產(chǎn)生的變光束中之一色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性。
10．如權(quán)利要求9所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的輸入鏡片組還包含有一極性純化片，該純化鏡緊貼于L型光學模組內(nèi)側(cè)的另一垂直側(cè)邊的上，用來純化第四分色鏡所產(chǎn)生的單色光束。
11．如權(quán)利要求2所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的輸入鏡片組的極性轉(zhuǎn)換片先將三色極化光中的一色極化光的極性轉(zhuǎn)變成另一極性，而后第四分色鏡會將該極性轉(zhuǎn)換片所產(chǎn)生的三色極化光分為一內(nèi)含有一色極化光的單色光束以及一內(nèi)含有兩色極化光的變色光束，而該變色光束內(nèi)的二色極化光的極性不同。
12．如權(quán)利要求11所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的第四分色鏡位于L型光學模組內(nèi)側(cè)的二垂直側(cè)邊之間的對角線上，而極性轉(zhuǎn)換片則位于第四分色鏡與光源之間。
13．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的第一分極鏡將單色光束以反射的方式導向第一調(diào)變單元，而第一調(diào)變單元反射而回的第一調(diào)變光則會穿透過第一分極鏡而傳至第二分色鏡。
14．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的單色光束會穿透過第一分極鏡而傳至第一調(diào)變單元，而第一調(diào)變單元反射而回的第一調(diào)變光則會經(jīng)由第一分極鏡的反射而導向第二分色鏡。
15．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的變色光束中的一單色光束被第三分極鏡以反射的方式傳至第二調(diào)變單元，而雙色光束中的另一單色光束則會穿透過第三分極鏡而傳至第三調(diào)變單元，第二調(diào)變單元反射而回的第二調(diào)變光束則會穿過第三分極鏡而傳至該第二分色鏡，而第三調(diào)變單元反射而回的第三調(diào)變光則會被第三分極鏡以反射的方式傳至第二分色鏡。
16．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的每一調(diào)變單元包含有一反射式影像調(diào)變裝置，用來以反射的方式調(diào)變一入射光束以產(chǎn)生一反射光束，以及一四分之一波長延遲裝置，用來將該入射光束及反射光束各延遲四分之一波長，以使調(diào)變單元所產(chǎn)生的反射光束與該入射光束的極性相反。
17．如權(quán)利要求16所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的反射式影像調(diào)變裝置為一數(shù)字式微鏡面裝置。
18．如權(quán)利要求16所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的反射式影像調(diào)變裝置為一反射式液晶顯示器。
19．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的第二分色鏡將第一分極鏡所傳來的第一調(diào)變光束以反射的方式傳向一預定方向輸出，以及將第三分極鏡所傳來的第二及第三調(diào)變光束以穿透的方式傳向該預定方向以使該第一、第二及第三調(diào)變光束得以合成為輸出光束。
20．如權(quán)利要求1所述的可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其特征在于所述的第二分色鏡將第一分極鏡所傳來的第一調(diào)變光束以穿透的方式傳向一預定方向輸出，以及將第三分極鏡所傳來的第二及第三調(diào)變光束以反射的方式傳向該預定方向以使第一、第二及第三調(diào)變光束得以合成為輸出光束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可用來顯示電子影像的投影顯示裝置,該裝置包含有:一光源;第一、第二及第三調(diào)變單元;一包含有第一及第三分極鏡以及一第二分色鏡的光學模組;一輸入鏡片組,設(shè)于光源與光學模組之間。本發(fā)明的投影顯示裝置中紅、綠、藍三色輸入光線光程距離大約相等,光程非常短,結(jié)構(gòu)非常簡單,造價較低,而且投影效果也比原有的投影顯示裝置好。
文檔編號G02B27/10GK1289060SQ99120738
公開日2001年3月28日 申請日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月22日
發(fā)明者林尚毅 申請人:致伸實業(yè)股份有限公司