專利名稱：可用來顯示電子影像的投影顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供一種投影顯示裝置，尤其是提供一種可用來顯示電子影像的投影顯示裝置。
參照

圖1。圖1為公知的液晶投影機的投影顯示裝置10結構示意圖。投影顯示裝置10包含有一近似白色的光源12，用來產生光線；一均勻照射光裝置14，其設于光源12前方，用于將光源12發(fā)出的光線轉換成照度均勻且近似方形的光束；一分色裝置16，用于將光源12所產生的光線分成紅(R)、綠(G)、藍(B)三種不同顏色的輸入光線；一近似方形的三色棱鏡18，其包括三個輸入面及一個輸出面，用于將紅綠藍三束不同顏色的輸入光線合成為一束輸出光線而輸出；三光調制裝置20由單色液晶板構成，分別設于三色棱鏡18的三個輸入面前方，用來調制三束輸入的光線，以產生內含有電子影像的輸出光線；三個聚焦鏡片17、19、21，分別設置在三光調制裝置20前，用以將分色裝置16所產生的紅綠藍三束輸入光線聚集于三光調制裝置20上；以及一投影鏡頭22，設置在分色棱鏡18的輸出面的前方，用以將三色棱鏡18所產生的輸出光線投射到一螢幕24上。其中，光調制裝置20由透明的單色液晶顯示器構成，用以顯示一單色的電子影像。三色棱鏡18則將三個單色液晶顯示器20所產生的三個單色影像合成為一個彩色影像，并由其輸出面輸出。
分色裝置16包括一第一分色鏡26，用以將均勻照射光裝置14所產生的方形白色光束中先分離出一種色光，例如可以透射的方式先分出紅色輸入光線，一反射鏡27，用來將分色鏡26所產生的紅色輸入光線反射至聚焦鏡片17，一第二分色鏡28，用來分離其余的二種色光，例如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，而綠色輸入光線則由該第二分色鏡28透過，并經由二片透鏡30以及二片反射鏡32傳入聚焦鏡片。由分色裝置16的結構很明顯看出，紅、藍、綠三色輸入光線在分色裝置16內所走過的光程長短不一樣。紅色以及藍色輸入光線各經過一個分色鏡以及一個反射鏡，兩者的光程大致相等，但是綠色輸入光線的光程則比紅色及藍色輸入光線的光程長很多。由于距離不同將影響光線的照度，因此為了彌補綠色輸入光線因光程較長而產生的照度損失，二片透鏡30分別設置在二片反射鏡32的前端，用來聚焦光線以解決綠色輸入光線因傳遞的距離過長而產生照度不足和均勻度不同的問題。然后二片透鏡30的設置使綠色輸入光線所經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所產生的紅、藍、綠三色輸入光線，在分色裝置16內所走過的光程長短不一而引起的。
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種投影顯示裝置，其可利用一分光棱鏡來解決上述的光程長短不一的問題，并且可以簡化公知的投影顯示裝置10的光學設計。
本發(fā)明提供一種可用來顯示電子影像的投影顯示裝置，其包括一光源，用以產生極性不同的紅綠藍三色極化光；三個調制單元，每一調制單元用來以反射的方式調制一單色極化光，并改變其極性以顯示一電子影像；一分光鏡組，其包括沿一對角線排列的一第一分色鏡和一第三分極鏡，沿另一對角線排列的第一及第二分極鏡，以及設置在第二和第三分極鏡之間的一第一極性轉換鏡(retarder film)。其中，第一分色鏡、第一及第二分極鏡、以及第一極性轉換鏡是用以將光源的紅綠藍三色極化光分化為紅綠藍三單色光，并將其分別導入三個調制單元，以改變紅綠藍三單色光的極性，并以反射的方式產生三調制光輸入第三分極鏡，將三調制光合成為一輸出光束，以顯示電子影像。
圖1是公知的液晶投影機的投影顯示裝置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明液晶投影機的投影顯示裝置的結構示意圖；圖3是分光棱鏡的結構示意圖；圖4是調制單元的結構示意圖；圖5是本發(fā)明的投影顯示裝置的光源裝置的結構示意圖；圖6和圖7分別為本發(fā)明的光源裝置及投影顯示裝置的另一實施例的結構示意圖。附圖中符號說明40、110投影顯示裝置42光源裝置50分光極化棱鏡 52投影鏡頭54螢幕 60A～E棱鏡
70第一極性轉換鏡76反射式影像調制裝置78四分之一波長延遲裝置 80光源82光極化裝置44、46、48調制單元62、86、88、102、112分色鏡64、66、68分極鏡84、100分光裝置90、92、104、106反射鏡94、108二分之一波長延遲裝置參照圖2到圖4。圖2為本發(fā)明液晶投影機的投影顯示裝置40的結構示意圖。圖3為分光棱鏡50的結構示意圖。圖4為調制單元的結構示意圖。投影顯示裝置40包括有一光源裝置42，三個調制單元44、46和48，一分光極化棱鏡(dichroic-polarization beam splitter prism)50，以及一投影鏡頭52。光源裝置42用于產生照度均勻且極性不同的紅綠藍三色極化光，也就是說，產生的三色極化光中有一色極化光的極化方向與另外二色極化光的極化方向不同。例如本發(fā)明的光源裝置42所產生的極化光為紅(R)、綠(G*)、藍(B)三色極化光，其中綠(G*)色極化光的極化方向與紅(R)、藍(B)二色極化光的極化方向不同。調制單元44、46和48是用來以反射的方式調制一單色極化光并改變其極性。分光極化棱鏡50則是用來接受紅(R)、綠(G*)、藍(B)三色極化光，并將其分別導入三個調制單元44、46和48中以進行調制，改變其極性后再將三單色極化光合成為一束輸出光線輸出。投影鏡頭52設于分光棱鏡50的輸出面的前方，用于將分光棱鏡50所產生的輸出光線投射至一螢幕54上。
分光極化棱鏡50是以五塊三角形的棱鏡60A、60B、60C、60D、60E構成，并且分別在五塊棱鏡60A、60B、60C、60D、60E的接觸面上鍍上一層鍍膜做為鏡面。分光極化棱鏡50包括一第一分色鏡62，一第一分極鏡66，一第二分極鏡68，一第三分極鏡64，以及一第一極性轉換鏡(retarder film)70。第一分色鏡62、第三分極鏡64沿分光極化棱鏡50的對角線排列設置，而第一及第二分極鏡66、68則沿分光極化棱鏡50的另一對角線排列設置。第一極性轉換鏡70則設置在第二和第三分極鏡68、64之間。
每一個調制單元44、46和48均如圖4所示，各單元包括一反射式影像調制裝置76，用來以反射的方式調制一入射光以產生一反射光，以及一四分之一波長延遲裝置78，用來將入射光及反射光各延遲四分之一波長，以使調制單元所產生的反射光與入射光相差二分之一波長，從而造成其極性相反。其中，反射式影像調制裝置76可由一數(shù)字式微鏡面裝置或一反射式液晶顯示器構成。
如圖2所示，當光源裝置42所產生的照度均勻且極性不同的紅(R)、綠(G*)、藍(B)三色極化光，進入分光極化棱鏡50后，第一分色鏡62將以反射的方式分出藍(B)色極化光，并傳至第一分極鏡66，而紅(R)、綠(G*)雙色極化光則透射通過第一分色鏡62，并傳至第二分極鏡68。在此，第一分極鏡66的鍍膜設計，使得反射入射的S型極化光而穿透P型極化光，所以第一分極鏡66會將藍(B)色極化光以反射的方式導入第一調制單元48，并經由第一調制單元48改變極性后，反射成藍(B*)色調制光而穿透過第一分極鏡66，并導向第三分極鏡64。第二分極鏡68的鍍膜設計，也使得反射入射的S型極化光而穿透P型極化光，所以屬于S型極化光的紅(R)光反射至第二調制單元44后，再經調制、反射并改變其極化方向為P型極化光，穿透過第二分極鏡68。原屬P型極化光的綠(G*)光則先穿透過第二分極鏡68至第三調制單元46，再經調制、反射并改變其極化方向為S型極化光而由第二分極鏡68反射。然后，從第二及第三調制單元44、46以射回的紅色(R*；P型)及綠色(G；S型)調制光，將經由第一極性轉換鏡70導向第三分極鏡64。第一極性轉換鏡70將紅色調制光(R*；P型)的極性轉變成另一極性(R；S型)，但不改變綠色調制光(G；S型)的極性。第三分極鏡64的設計也使得反射入射的S型極化光而穿透P型極化光，所以來自第一分極鏡66的藍(B*)色調制光將被穿透，而來自第二分極鏡68的紅(R)色、綠(G*)色調制光則將被反射，并共同合成一輸出光束進入投影鏡頭52內。這樣，本發(fā)明的投影顯示裝置40便簡單的利用分光極化棱鏡50，將紅(R)、綠(G*)、藍(B)三色極化光射入第一分色鏡62后，經過分光、分極的安排轉換，最后再由第三分極鏡64將藍(B*)、綠(G)及紅(R)三色調制光合成為一輸出光束，透過投影鏡頭52投射至螢幕54上。
由于分光極化棱鏡50是利用分色鏡62及分極鏡64、66、68的組合，將白光中紅、綠、藍三束不同顏色光線加以分離，并分別導入相應的光調制裝置中進行調制，因此在入射光線的要求上，光源裝置42必須提供由一單色極化光及一雙色極化光所構成的三色極化光，且該雙色極化光中的一極化色光的極化方向，必須與另外二個極化色光不同，才可使其經過分光極化棱鏡50的分光分極后，能依照設計而共同輸出成一輸出光束至投影鏡頭52中。
參照圖5，圖5為本發(fā)明投影顯示裝置40的光源裝置42的結構示意圖。光源裝置42包含有一燈管80，用來產生由紅綠藍(RGB)三色非極化光所組成的白光，一光極化裝置82，設置在光源80前，用來將燈管80發(fā)出的白光WW*(RR*GG*BB*)轉換成紅綠藍(RGB)三色極化光，以及一分光裝置84，用來將極性相同的三色極化光(RGB)轉換成不同極性的三色極化光(RG*B)。分光裝置84包含有二個分色鏡86、88，用來將紅、綠、藍三色光加以分離或合并，二個反射鏡90、92，用來反射光線，以及一個二分之一波長延遲裝置94，用來轉變單色極化光或雙色極化光的極性，以產生極性不同的紅綠藍三色極化光。當極性相同的三色極化光(RGB)進入分光裝置84后，分色鏡86將綠光(B)以透射的方式分出，并經由反射鏡72反射，穿過二分之一波長延遲裝置94變成綠(G*)色的極化光，再利用分色鏡88反射輸出分光裝置84，而紅(R)、藍(B)光則依次被分色鏡86、反射鏡90反射后，穿透過分色鏡88輸出分光裝置84，如此便可得到極性不同的三色極化光(RG*B)。這樣，光源裝置42產生的極性不同的三色極化光(RG*B)由圖2的第一分色鏡62入射至分光極化棱鏡50中。
參照圖6和圖7，其是本發(fā)明另一實施例的分光裝置100及投影顯示裝置110的結構示意圖。分光裝置100與分光裝置84的不同之處在于分光裝置100僅包含一個分色鏡102、二個反射鏡104、106以及一個二分之一波長延遲裝置108，即可產生極性不同的紅(R)、綠(G*)、藍(B)三色極化光，其綠(G*)色極化光與紅(R)、藍(B)二色的極化光的輸出方向形成一垂直角度，然后由圖7分光極化棱鏡50的兩個相互垂直的輸入面射入分光極化棱鏡50的第一分色鏡112中。投影顯示裝置110的第一分色鏡112的鍍膜成分，與投影顯示裝置40的第一分色鏡62的鍍膜成分不同，第一分色鏡112將反射綠(G*)光及藍(B)光而讓紅(R)光透射穿過；此外，投影顯示裝置110的其他組成元件則與投影顯示裝置40相同。
此外，上述第一極性轉換鏡70將調制后的紅色光束的極性轉變成另一極性，但不影響綠色光束的極性。然而，也可采用將綠色光束的極性轉變成另一極性，但不影響紅色光束極性的第一極性轉換鏡70，此時僅需要在第一與第三分極鏡66、64之間設置這種極性轉換鏡，以改變藍色光束的極性，即可使單色光束(藍色)與雙色光束(紅色及綠色)的極性不同，于是，第三分極鏡64即可分別以反射及穿透的方式將調制后的單色光束(藍色)與雙色光束(紅色及綠色)合成為一輸出光束，并投射至螢幕54上。
從投影顯示裝置40、110的結構可很明顯的看出，紅、綠、藍三色輸入光線在投影顯示裝置40、110內所通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、110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生的照度變化。與圖1所示的公知的液晶投影機的投影顯示裝置10相比較，本發(fā)明的投影顯示裝置的結構非常簡單，造價較低，而且效果也比較好。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡是根據本發(fā)明權利要求所做出的等同變化與修改，都屬于本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種投影顯示裝置，其包括一光源，用以產生極性不同的紅綠藍三色極化光；第一、第二及第三調制單元，每一調制單元是用來以反射的方式調制一單色極化光，并改變其極性；一分光鏡組，其包括一第一分色鏡，一第一分極鏡，一第二分極鏡，以及一第三分極鏡，所述第一分色鏡及第三分極鏡沿一對角線排列，而所述第一及第二分極鏡沿另一對角線排列；一第一極性轉換鏡，設于所述第二與第三分極鏡之間；其中，所述第一分色鏡用以將光源的三色極化光分為一第一單色光及一雙色光，并將其分別傳至所述第一及第二分極鏡，第一分極鏡將第一單色光導向所述第一調制單元，并將該第一調制單元反射的第一調制光導向第三分極鏡，第二分極鏡將雙色光根據其極性分成二個單色光，并分別導向第二及第三調制單元，然后再將第二及第三調制單元反射的第二及第三調制光，經由第一極性轉換鏡導向第三分極鏡，第一極性轉換鏡將第二及第三調制光束中的一調制光束的極性，轉變成另一極性，而第三分極鏡將第一、第二及第三調制光合成為一輸出光束。
2.如權利要求1的投影顯示裝置，其中還包括一投影鏡頭，用于將所述第三分極鏡的輸出光束投射至一螢幕上。
3.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述分光鏡組由一近似方形的分光棱鏡構成，所述第一分色鏡及第三分極鏡沿分光極化棱鏡的對角線排列，而所述第一及第二分極鏡沿分光極化棱鏡的另一對角線排列。
4.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述光源的三色極化光由一單色極化光及一雙色極化光構成，所述單色及雙色極化光由第一分色鏡的相反兩面射入第一分色鏡。
5.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述光源的三色極化光是一單一光束，其由所述第一分色鏡的一面射入第一分色鏡。
6.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述第一分極鏡將第一單色光以反射的方式導向第一調制單元，而第一調制單元反射的第一調制光則透過第一分極鏡而傳至第三分極鏡。
7.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述第一單色光經由第一分極鏡而傳至第一調制單元，而第一調制單元反射的第一調制光則經由第一分極鏡導向第三分極鏡。
8.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述第二分極鏡將雙色光中的第二單色光以反射的方式導向第二調制單元，并將雙色光中的第三單色光以透射的方式導向第三調制單元，第二調制單元反射的第二調制光則透過第二分極鏡而傳至第三分極鏡，而第三調制單元反射的第三調制光則由第二分極鏡以反射的方式導向第三分極鏡。
9.如權利要求1的投影顯示裝置，其中每一調制單元包括一個反射式影像調制裝置，用反射的方式調制一入射光以產生一反射光，以及一個四分之一波長延遲裝置，用以將所述入射光及反射光各延遲四分之一波長，以使調制單元所產生的反射光與入射光的極性相反。
10.如權利要求9的投影顯示裝置，其中所述反射式影像調制裝置是一數(shù)位式微鏡面裝置。
11.如權利要求9的投影顯示裝置，其中所述反射式影像調制裝置是一反射式液晶顯示器。
12.如權利要求1的投影顯示裝置，其中所述光源包括一燈管，用以產生無極性的紅綠藍三色光，一光極化裝置，用以將無極性的三色光轉換成三色極化光，一分光鏡組，用以將三色極化光分成一單色極化光和一雙色極化光，以及一波長延遲裝置，用以轉變該單色極化光或雙色極化光的極性，從而產生極性不同的紅綠藍三色極化光。
全文摘要
提供一種顯示電子影像的投影顯示裝置,包括光源,用以產生極性不同的紅綠藍三色極化光;三個調制單元,每一調制單元以反射的方式調制單色極化光,并改變其極性以顯示電子影像;分光鏡組,包括沿對角線排列的第一分色鏡和第三分極鏡,沿另一對角線排列的第一及第二分極鏡,以及設置在第二和第三分極鏡之間的第一極性轉換鏡。第一分色鏡、第一及第二分極鏡、及第一極性轉換鏡是將光源的紅綠藍三色極化光分化為紅綠藍三單色光,并將其分別導入三個調制單元以改變三單色光的極性,并以反射的方式產生三調制光輸入第三分極鏡,將三調制光合成為一輸出光束,以顯示電子影像。
文檔編號G02B27/18GK1342022SQ0012685
公開日2002年3月27日 申請日期2000年9月7日 優(yōu)先權日2000年9月7日
發(fā)明者林尚毅 申請人:致伸實業(yè)股份有限公司