反射式液晶投影系統的製作方法
2023-04-28 10:01:21
專利名稱：反射式液晶投影系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於電視系統，特別是一種反射式液晶投影系統。
如
圖1所示，在一般穿透式液晶投影電視系統上，主要系設有投射燈10，投射燈10所產生的光源，經濾鏡組11濾光後，再依序透過反射鏡130、透鏡組14及雙向分光鏡(dichroic mirror)150，將光源分成兩波長範圍不同的光源，其中一光源依序經反射鏡133及聚光透鏡(condenser)160後投射至用以顯示蘭色調的穿透式液晶顯示板(B-TFT)170，另一光源藉另一雙向分光鏡(dichroic mirror)151，將該光源再分成兩光源，該兩光源再經反射鏡131、132及聚光透鏡161、162、163、164後，分別投射至顯示綠色調及紅色調的穿透式液晶顯示板(G-TFT及R-TFT)171、172，分光後該三道光源在穿透紅、綠及蘭色調的液晶顯示板170、171、172後，能將其上呈紅、綠及蘭色調的影像分別投影至偏光光束分離稜鏡(Polarizing Beam Splittet，簡稱PBS)18，並由偏光光束分離稜鏡18將該等影像合而為一，再透過投射鏡頭190，將所欲播放的影像投影至該投影電視的顯示屏幕191上。故在該穿透式液晶投影電視系統中，主要系利用兩片雙向分光鏡150、151將投射燈10所產生的光源分光成三道波長不同的光源，該等光源將紅、綠及蘭色調的穿透式液晶顯示板170、171、172上所呈現的影像投影至偏光光束分離稜鏡18，由該偏光光束分離稜鏡18整合為一。
如圖2所示，一般反射式液晶投影電視系統上亦設有投射燈20，該投射燈20所產生的光源先經濾鏡組21濾光後，再透過雙向分光鏡(dichroicmirror)220將該光源分光成兩波長範圍不同的光源，其中一光源依序經反射鏡230及聚光透鏡(condenser)240後投射到第一偏光光束分離稜鏡(Polarizing Beam Splittet簡稱PBS)250，並經第一偏光光束分離稜鏡250將光源反射至用以顯示紅色調的反射式液晶顯示板(R-LCD)260，另一光源再依序經反射鏡231、232及雙向分光鏡221以被分光成兩光源，該兩光源再分別經聚光透鏡241、242後分別投射至第二及第三偏光光束分離稜鏡251、252，並經第二、三偏光光束分離稜鏡251、252分別將光源反射至顯示綠色調的反射式液晶顯示板(G-LCD)261及蘭色調的反射式液晶顯示板(B-LCD)262上，分光後該等光源在投射至反射式液晶顯示板260、261、262上後，其上呈紅、綠及蘭色調的影像，能分別反射回第一、二、三偏光光束分離稜鏡250、251、252，並經第一、二、三偏光光束分離稜鏡250、251、252投射至第四偏光光束分離稜鏡27，並由第四偏光光束分離稜鏡27將該等影像合而為一，重疊於投射鏡頭28，且將所欲播放的影像投影至投影電視的顯示屏幕上。
如前所述，該種反射式液晶顯示板雖然具有較佳的解析度及穿透率，且價格較便宜的優點，但由於整個系統中所使用的光學元件較多，且其光學機構的配置較為複雜，故不僅體積較大，其整體成本亦高居不下。
本發明包括產生所需光源的光源模組、形成影像的分合光模組及將影像投影於投影電視顯示屏幕上的鏡頭組；分合模組包括接收光源並將其分光成兩不同波長範圍第一、二色光的雙向分光鏡、接收第一色光的第一聚光透鏡組、接收第二色光的第二聚光透鏡組、將第一色光分光成兩不同波長範圍色光的第一偏光光束分離稜鏡、第二偏光光束分離稜鏡、第三偏光光束分離稜鏡、鄰近相互垂直排列並接收第一偏光光束分離稜鏡分光的兩色光的第一、二反射式液晶顯示板及接收第二偏光光束分離稜鏡第二色光的第三反射式液晶顯示板；第三偏光光束分離稜鏡對應並接收第一、二、三反射式液晶顯示板經第一、二偏光光束分離稜鏡反射回的影像。
其中光源模組包括依序排列產生光源的投射燈、對光源進行光場整形及濾光的濾鏡組及會聚光源的聚光透鏡。
於聚光透鏡後方設有將聚光透鏡會聚光源旋轉90°的反射鏡。
第一聚光透鏡組包括設置於其與第一偏光光束分離稜鏡之間將第一色光分成垂直及水平偏光的選色透鏡。
第一偏光光束分離稜鏡接收投射於其上的垂直及水平偏光後，可令水平偏光旋轉90°且與垂直偏光分別投射至其鄰近對應的第一、二反射式液晶顯示板上，並令其上呈不同色調的影像，並分別反射回第一偏光光束分離稜鏡後，經第一偏光光束分離稜鏡將垂直偏光旋轉90°。
第一偏光光束分離稜鏡與第三偏光光束分離稜鏡之間設有將第一、二反射式液晶顯示板反射回第一偏光光束分離稜鏡的垂直及水平偏光作選色處理的選色透鏡。
第二聚光透鏡組包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡之間對第二色光作轉換成垂直偏光的偏光處理的偏光透鏡。
第二偏光光束分離稜鏡接收到投射於其上的垂直偏光後，令該垂直偏光投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板上，並令其上影像經第二偏光光束分離稜鏡的偏光處理，以將第二色光被轉換成水平偏光並旋轉90°。
第二偏光光束分離稜鏡包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡之間對第三反射式液晶顯示板反射回第二偏光光束分離稜鏡為水平偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡。
第二聚光透鏡組包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡之間對第二色光作轉換成水平偏光的偏光處理的偏光透鏡。
第二偏光光束分離稜鏡接收到投射於其上的水平偏光後，令該水平偏光投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板上，並令其上影像經第二偏光光束分離稜鏡的偏光處理，以將第二色光被轉換成轉換成垂直偏光。
第二偏光光束分離稜鏡包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡之間對第三反射式液晶顯示板反射回第二偏光光束分離稜鏡為垂直偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡。
由於本發明包括光源模組、分合光模組及鏡頭組；分合模組包括接收光源並將其分光成兩不同波長範圍第一、二色光的雙向分光鏡、分別接收第一、二色光的第一、二聚光透鏡組、將第一色光分光成兩不同波長範圍色光的第一偏光光束分離稜鏡、第二偏光光束分離稜鏡、第三偏光光束分離稜鏡、鄰近相互垂直排列並接收第一偏光光束分離稜鏡分光的兩色光的第一、二反射式液晶顯示板及接收第二偏光光束分離稜鏡第二色光的第三反射式液晶顯示板；第三偏光光束分離稜鏡對應並接收第一、二、三反射式液晶顯示板經第一、二偏光光束分離稜鏡反射回的影像。由於本發明僅需透過雙向分光鏡令光源模組所產生的光源分光成兩個不同波長範圍的色光後，即可利用三個與其成對稱排列的第一、二、三偏光光束分離稜鏡及第一、二聚光透鏡組，將第一、二、三反射式液晶顯示板上所呈現的三色(RGB)影像合而為一，並投影至投影電視顯示屏幕上。其結構簡單，整體體積亦較傳統反射式液晶投影電視系統為小，故可有效降低生產製造及儲存運送成本。不僅結構簡單、體積小，而且製造成本低，從而達到本發明的目的。
圖2、為傳統反射式液晶投影電視系統結構示意圖。
圖3、為本發明結構示意圖。
圖4、為本發明結構示意圖(設置選色透鏡)。
圖5、為本發明結構示意圖(設置偏光或偏阻透鏡)。
圖6、為本發明結構示意圖(設置偏光或偏阻透鏡)。
光源模組30包括投射燈31、濾鏡組32、聚光透鏡33及反射鏡34。
投射燈31產生的光源先經濾鏡組32進行光場整形及濾光後，再透過聚光透鏡33聚至反射鏡34，然後再經反射鏡34將光源旋轉90°後，再投射至分合光模組40。
分合模組40包括雙向分光鏡41、至少三個偏光光束分離稜鏡42、43、44、至少兩個聚光透鏡組45、46及三個用以顯示紅色調、綠色調及蘭色調影像的反射式液晶顯示板(R-LCD、G-LCD、B-LCD)47、48、49，其中雙向分光鏡41在接收到光源組30所投射出的光源後，系先將該光源分光成兩個不同波長範圍的色光，其中第一色光將經由第一聚光透鏡組45投射至第一偏光光束分離稜鏡42，並經第一偏光光束分離稜鏡42再將該色光分成兩個不同波長範圍的色光後，再分別將該兩色光投射至其鄰近相互垂直排列的第一、二反射式液晶顯示板48、49；第二色光則經由第二聚光透鏡組46投射至第二偏光光束分離稜鏡43，並經第二偏光光束分離稜鏡43將第二色光投射至鄰近的第三反射式液晶顯示板47；第一、二色光在投射至第一、二、三反射式液晶顯示板48、49、47後，其上呈紅、綠及蘭色調的影像將分別反射回各相對應的第一、二偏光光束分離稜鏡42、43，然後經第一、二偏光光束分離稜鏡42、43再投射至第三偏光光束分離稜鏡44，並由第三偏光光束分離稜鏡44將呈紅、綠及蘭色調的影像整合為一，並重疊於鏡頭組50上，以透過鏡頭組50將所欲播放的影像投影至投影電視的顯示屏幕上。
如圖4所示，第一聚光透鏡組45包括設置於其與第一偏光光束分離稜鏡42之間的選色透鏡451。第一偏光光束分離稜鏡42與第三偏光光束分離稜鏡44之間設有將第一、二反射式液晶顯示板48、49反射回第一偏光光束分離稜鏡42的垂直及水平偏光作選色處理的選色透鏡441。
當雙向分光鏡41將光源分光成兩個不同波長範圍的色光後，第一色光經由第一聚光透鏡組45的聚光作用及其上所設的選色透鏡(selector)451的選色作用，將第一色光分成垂直偏光(P-Polarized light)及水平偏光(S-Polarized light)，垂直及水平偏光投射至第一偏光光束分離稜鏡42後，水平偏光可被旋轉90°且與垂直偏光分別投射至其鄰近對應的第一、二反射式液晶顯示板48、49上，並令其上呈不同色調，如紅及綠色調的影像分別反射回第一偏光光束分離稜鏡42，然後，第一偏光光束分離稜鏡42再將垂直偏光旋轉90°，並將垂直及水平偏光一起投射至選色透鏡441，並經選色透鏡441的選色處理後，令兩色光均被轉換成垂直偏光(P-Polarization)，再一同投射至第三偏光光束分離稜鏡44，並由第三偏光光束分離稜鏡44將該影像整合為一，並透過鏡頭組50投影至投影電視的顯示屏幕上。
如圖5所示，第二聚光透鏡組46包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡43之間的偏光透鏡(polarizer)或偏阻透鏡(polaizer and retarder)461。第二偏光光束分離稜鏡43包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡44之間對第三反射式液晶顯示板47反射回第二偏光光束分離稜鏡43的為水平偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡442。
雙向分光鏡41將光源分光成兩個不同波長範圍的色光後，第二色光經由第二聚光透鏡46的聚光作用及其上所設的偏光透鏡(polarizer)或偏阻透鏡(polaizer and retarder)461的偏光處理後，將第二色光轉換成垂直偏光並投射至第二偏光光束分離稜鏡43，再經第二偏光光束分離稜鏡43將第二色光投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板47上，並令其上呈現的影像，如蘭色調的影像反射回第二偏光光束分離稜鏡43，並經第二偏光光束分離稜鏡43的偏光處理，以將第二色光被轉換成水平偏光並旋轉90°後，經由另一偏光透鏡或偏阻透鏡442投射至第三偏光光束分離稜鏡44，由第三偏光光束分離稜鏡44依其偏光特性將該色光旋轉90°後，透過鏡頭組50投影至投影電視的顯示屏幕上。
如圖6所示，第二聚光透鏡組46包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡43之間的偏光透鏡(polarizer)或偏阻透鏡(polaizer and retarder)461。第二偏光光束分離稜鏡43包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡44之間對第三反射式液晶顯示板47反射回第二偏光光束分離稜鏡43的為垂直偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡442。
雙向分光鏡41將光源分光成兩個不同波長範圍的色光後，第二色光經由第二聚光透鏡組46的聚光作用及其上所設的偏光透鏡或偏阻透鏡461的偏光處理後，將第二色光轉換成水平偏光，並投射至第二偏光光束分離稜鏡43，由第二偏光光束分離稜鏡43依其偏光特性將該色光旋轉90°後，投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板47上，並令其上呈現的影像，如蘭色調的影像反射回第二偏光光束分離稜鏡43，並經第二偏光光束分離稜鏡43的偏光處理，令色光轉換成垂直偏光後，再經由另一偏光透鏡或偏阻透鏡442，令色光轉換成水平偏光，再投射至第三偏光光束分離稜鏡44，由第三偏光光束分離稜鏡44依其偏光特性將該色光旋轉90°後，透過鏡頭組50投影至投影電視的顯示屏幕上。
如此，第三偏光光束分離稜鏡44將第一、二、三反射式液晶顯示板48、49、47上所呈現的三色(RGB)影像合而為一，並重疊於鏡頭組50後，即可透過鏡頭組50將所欲播放的影像投影至投影電視的顯示屏幕上。由於本發明僅需透過雙向分光鏡41令光源模組30所產生的光源分光成兩個不同波長範圍的色光後，即可利用三個與其成對稱排列的第一、二、三偏光光束分離稜鏡42、43、44及第一、二聚光透鏡組45、46，將第一、二、三反射式液晶顯示板48、49、47上所呈現的三色(RGB)影像合而為一，並投影至投影電視顯示屏幕上。其不僅結構簡單，而且整體體積亦較傳統反射式液晶投影電視系統為小，故可有效降低生產製造及儲存運送成本。
權利要求
1.一種反射式液晶投影系統，它包括產生所需光源的光源模組、形成影像的分合光模組及將影像投影於投影電視顯示屏幕上的鏡頭組；其特徵在於所述的分合模組包括接收光源並將其分光成兩不同波長範圍第一、二色光的雙向分光鏡、接收第一色光的第一聚光透鏡組、接收第二色光的第二聚光透鏡組、將第一色光分光成兩不同波長範圍色光的第一偏光光束分離稜鏡、第二偏光光束分離稜鏡、第三偏光光束分離稜鏡、鄰近相互垂直排列並接收第一偏光光束分離稜鏡分光的兩色光的第一、二反射式液晶顯示板及接收第二偏光光束分離稜鏡第二色光的第三反射式液晶顯示板；第三偏光光束分離稜鏡對應並接收第一、二、三反射式液晶顯示板經第一、二偏光光束分離稜鏡反射回的影像。
2.根據權利要求1所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的光源模組包括依序排列產生光源的投射燈、對光源進行光場整形及濾光的濾鏡組及會聚光源的聚光透鏡。
3.根據權利要求2所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的於聚光透鏡後方設有將聚光透鏡會聚光源旋轉90°的反射鏡。
4.根據權利要求1所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第一聚光透鏡組包括設置於其與第一偏光光束分離稜鏡之間將第一色光分成垂直及水平偏光的選色透鏡。
5.根據權利要求4所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第一偏光光束分離稜鏡接收投射於其上的垂直及水平偏光後，可令水平偏光旋轉90°且與垂直偏光分別投射至其鄰近對應的第一、二反射式液晶顯示板上，並令其上呈不同色調的影像，並分別反射回第一偏光光束分離稜鏡後，經第一偏光光束分離稜鏡將垂直偏光旋轉90°。
6.根據權利要求4所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第一偏光光束分離稜鏡與第三偏光光束分離稜鏡之間設有將第一、二反射式液晶顯示板反射回第一偏光光束分離稜鏡的垂直及水平偏光作選色處理的選色透鏡。
7.根據權利要求1所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二聚光透鏡組包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡之間對第二色光作轉換成垂直偏光的偏光處理的偏光透鏡。
8.根據權利要求7所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二偏光光束分離稜鏡接收到投射於其上的垂直偏光後，令該垂直偏光投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板上，並令其上影像經第二偏光光束分離稜鏡的偏光處理，以將第二色光被轉換成水平偏光並旋轉90°。
9.根據權利要求7所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二偏光光束分離稜鏡包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡之間對第三反射式液晶顯示板反射回第二偏光光束分離稜鏡為水平偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡。
10.根據權利要求1所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二聚光透鏡組包括設置於其第二偏光光束分離稜鏡之間對第二色光作轉換成水平偏光的偏光處理的偏光透鏡。
11.根據權利要求10所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二偏光光束分離稜鏡接收到投射於其上的水平偏光後，令該水平偏光投射至其鄰近對應的第三反射式液晶顯示板上，並令其上影像經第二偏光光束分離稜鏡的偏光處理，以將第二色光被轉換成轉換成垂直偏光。
12.根據權利要求10所述的反射式液晶投影系統，其特徵在於所述的第二偏光光束分離稜鏡包括設置於其與第三偏光光束分離稜鏡之間對第三反射式液晶顯示板反射回第二偏光光束分離稜鏡為垂直偏光的第二色光作偏光處理的偏光透鏡。
全文摘要
一種反射式液晶投影系統。為提供一種結構簡單、體積小、製造成本低的電視系統，提出本發明，它包括光源模組、分合光模組及鏡頭組；分合模組包括接收光源並將其分光成兩不同波長範圍第一、二色光的雙向分光鏡、分別接收第一、二色光的第一、二聚光透鏡組、將第一色光分光成兩不同波長範圍色光的第一偏光光束分離稜鏡、第二偏光光束分離稜鏡、第三偏光光束分離稜鏡、鄰近相互垂直排列並接收第一偏光光束分離稜鏡分光的兩色光的第一、二反射式液晶顯示板及接收第二偏光光束分離稜鏡第二色光的第三反射式液晶顯示板；第三偏光光束分離稜鏡對應並接收第一、二、三反射式液晶顯示板經第一、二偏光光束分離稜鏡反射回的影像。
文檔編號H04N9/31GK1409154SQ01142210
公開日2003年4月9日 申請日期2001年9月14日 優先權日2001年9月14日
發明者姜雅惠 申請人:中華映管股份有限公司