反射型液晶投影器制造技术

利用分色镜使白色照明光中第一波长分量与第二和第三波长分量分开，并被第一液晶显示板反射以生成第一波长分量的图像光。在第一波长分量的图像光被第一偏振光分束器的偏振面反射或透射的同时，照明光中第二和第三波长分量传输通过半波片，从而使第二和第三波长分量之一的偏振面旋转９０度，另一个波长分量的偏振面不旋转。然后，利用第二偏振光分束器使第二和第三波长分量互相分开，和被引导到第二和第三液晶显示板并被这两个显示板反射以生成第二和第三波长分量的图像光。利用分色棱镜使第二和第三波长分量的图像光与第一波长分量的图像光合成在一起。第一和第二偏振光分束器的偏振面具有反射ｓ偏振光和透射ｐ偏振光的性质。分色棱镜适合于透射ｐ偏振光状态的第二波长分量，而第一和第三波长分量是在ｓ偏振光状态。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
反射型液晶投影器
本专利技术涉及反射型液晶投影器，具体涉及反射型液晶投影器的光学系统，把均匀偏振的白色照明光线分解成三个RGB波长分量，用于射出三个基色的图像光；利用液晶显示板分别反射形成的三个波长分量，用于生成三个颜色的图像光；以及把这三个颜色的图像光合成在一起。
技术介绍
现有反射型液晶投影器的光学系统基本上是由彩色分解光学系统和彩色合成光学系统构成，彩色分解光学系统把来自白光源的照明光线分解成三个RGB波长分量，三个反射型液晶显示板用于反射照明光中分开的RGB波长分量以生成各个分量的图像光，而彩色合成光学系统用于把各个液晶显示板反射的图像光合成一个全色的图像。例如，彩色分解光学系统是由各种光学元件的组合构成，例如，分色镜和偏振光分束器。另一方面，彩色合成光学系统可以由各种光学元件的组合构成，例如，偏振光分束器和分色棱镜。关于这种类型的光学系统，至今已提出各种建议，例如，公开在Laid-Open Japanese PatentApplications 2001-92005，2001-100155和H11-326861中。在上述反射型液晶投影器的情况下，光学系统利用偏振光分束器或分束器作为一种光学器件，把照明光线分解成三个RGB波长分量，或在利用分色镜分出一个波长分量之后，再分出照明光线中的两个波长分量。此外，在合成RGB波长分量的图像光时，也利用偏振光分束器和分色棱镜，其中RGB波长分量是被三个反射型液晶显示板反射的。在这方面，通常认为偏振光分束器和分色棱镜是这样的光学器件或光学元件，它适合于透射p偏振光和反射s偏振光。当然，有这样-->一些光学器件或光学元件，它们反射p偏振光和透射s偏振光。一般地说，与设计成透射p偏振光和反射s偏振光的偏振光分束器或分色棱镜比较，有多层结构偏振膜的偏振光分束器或多层结构分色膜的分色棱镜需要有多于2倍的结构层数，其功能是作为反射p偏振光和透射s偏振光的光学元件。当然，层数越多，光学元件的成本就越高。然而，在按照上述现有技术的光路中，偏振光分束器和分色棱镜是部分地用作反射p偏振光和透射s偏振光，尽管有这样很大的优点，但是，这种光路使整个光学系统的成本极其昂贵。在上述现有技术的出版物中，Laid-Open Japanese PatentApplication H11-326861公开一种反射型液晶投影器，它安排成分解s偏振光状态的照明光，首先，利用分色镜把照明光中绿色波长分量与蓝色和红色波长分量分开，然后，使蓝色和红色波长分量传输通过半波片，通过偏振面旋转90度，使红色波长分量转换成p偏振光。照明光中的绿色波长分量仍然在s偏振光状态，它被一个偏振光分束器反射到液晶显示板。利用另一个偏振光分束器使照明光中p偏振的红色分量和照明光中s偏振的蓝色分量分开，该偏振光分束器允许p偏振的红色分量传输通过偏振面，而反射s偏振的蓝色分量。照明光中分开的红色分量和蓝色分量被引导到各自的液晶显示板。因此，要求光学系统中一个偏振光分束器反射s偏振光和透射p偏振光。在Laid-Open Japanese Patent Application H11-326861公开的光学系统中，利用分色棱镜最后把三个波长分量的图像光合成在一起。这个分色棱镜需要有这样的特性，它透射p偏振的绿色波长分量图像光而反射s偏振的红色波长分量和p偏振的蓝色波长分量的图像光。在这个方面，重要的是注意到分色棱镜的透射特性或透射率明显地随入射光角度而变化。通常，反射型液晶投影器在其光源中有聚焦透镜，所以，光源的光通量被聚焦到分色棱镜，并以某个入射角进入该分色棱镜。在绿色波长分量的图像光作为p偏振光透射通过分色棱镜和红色波长分量的图像光作为p偏振光被分色棱镜反射时，如同上述的现有技术，一个波长分量的图像光可以因其入射角而使透射率明-->显地下降，从而使图像光输出效率下降。这种现象需要利用具有大f值的较暗透镜以减小到分色棱镜上的入射角，虽然它同样导致图像光输出效率的下降。
技术实现思路
鉴于上述的情况，本专利技术的目的是提供一种反射型液晶投影器的光学系统，利用简化结构的光学系统，该系统能够产生明亮和高质量彩色图像。为了实现上述的目的，按照本专利技术提供一种反射型液晶投影器的光学系统，其中，把从光源射出的均匀偏振白色照明光束分解成三个基色的第一，第二和第三波长分量；利用液晶显示板分别反射所述三个波长分量，从而生成第一，第二和第三波长分量的图像光；和把这三个波长分量的图像光合成在一起以射出一个全色图像，该光学系统包括：分色镜，适合于使白色照明光中第一波长分量与第二和第三波长分量分开；有偏振面的第一偏振光分束器，适合于透射或反射照明光中第一波长分量到第一液晶显示板，从而反射第一波长分量的图像光；半波片，适合于在通过该半波片时使第二和第三波长分量之一的偏振面旋转90度，另一个波长分量的偏振面不旋转；有偏振面的第二偏振光分束器，适合于反射或透射来自半波片的照明光中第二波长分量到第二液晶显示板，从而反射第二波长分量的图像光，而透射或反射照明光中第三波长分量到第三液晶显示板，从而反射照明光中第三波长分量的图像光；和分色棱镜，把来自第一和第二偏振光分束器的第一至第三波长分量的图像光合成在一起；第一和第二偏振光分束器的偏振面适合于反射s偏振光和透射p偏振光；和分色棱镜适合于透射p偏振光状态的第二波长分量的图像光和反射s偏振光状态的第一和第三波长分量的图像光。就是说，按照本专利技术的反射型液晶投影器基本上是由分色镜，一对偏振光分束器，半波片和分色棱镜构成。在此情况下，例如，在这三个波长分量中，若第一波长分量是蓝色分量，则第二波长分量是绿色分量和第三波长分量是红色分量。或者，若第一波长分量是红色分-->量，则第二波长分量是绿色分量和第三波长分量是蓝色分量。就是说，第一，第二和第三波长分量的顺序是从较短波长到较长波长，或者是从较长波长到较短波长。分色镜的功能是把第一波长分量与第二和第三波长分量分开。在半波片中，被第二偏振光分束器反射的波长分量转换成s偏振光，而透射通过第二偏振光分束器的波长分量转换成p偏振光。在分色棱镜中，光路安排成使透射率和反射率随入射光角度的变化最小。因此，光学系统采用具有这样特性的分色棱镜，它反射s偏振光状态的蓝色波长分量或反射s偏振光状态的红色波长分量。在反射蓝色分量的情况下，可以透射约100％的s偏振光状态的红色波长分量。与此相反，在反射红色分量的情况下，可以透射约100％的s偏振光状态的蓝色波长分量。另一方面，对于绿色波长分量，即使绿色光以某个角度入射到棱镜上，只要它是p偏振光，可以得到100％的透射率或近似100％的透射率。然而，若绿色波长分量是在s偏振光状态，则透射率随入射角的变化很大。所以，来自第二偏振光分束器的第二波长分量，即，绿色波长分量，以p偏振光状态入射到分色棱镜，可以保证高透射率不受入射角的影响。此外，在分色棱镜中，s偏振光状态的蓝色和红色波长分量之一被分色棱镜反射，而另一个分量透射通过分色棱镜。因此，即使在增大入射角的情况下，可以防止透射率(反射率)的下降。换句话说，光源可以利用具有小f值的明亮透镜作为聚焦透镜。照明光可以是p偏振光或s偏振光，只要它是均匀偏振光。然而，理想的是，分色棱镜反射s偏振光状态下的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射型液晶投影器的光学系统，安排成把光源射出的均匀偏振白色照明光束分解成三个基色中的第一，第二和第三波长分量，利用液晶显示板分别反射所述三个波长分量以生成第一，第二和第三波长分量的图像光，和把所述波长分量的图像光合成在一起以射出一个全色图像，该光学系统包括：分色镜，适合于把所述白色照明光中的第一波长分量与第二和第三波长分量分开；有偏振面的第一偏振光分束器，适合于透射或反射所述照明光中所述第一波长分量到第一液晶显示板，从而反射所述第一波长分量的图像光；半波片，在光束传输通过时，适合于使所述第二和第三波长分量之一的偏振面旋转９０度，另一个波长分量的偏振面不旋转；有偏振面的第二偏振光分束器，适合于反射或透射来自所述半波片的照明光中所述第二波长分量到第二液晶显示板，从而反射所述第二波长分量的图像光，而透射或反射照明光中的第三波长分量到第三液晶显示板，从而反射照明光中所述第三波长分量的图像光；和分色棱镜，使来自所述第一和第二偏振光分束器的第一至第三波长分量的图像光合成在一起；所述第一和第二偏振光分束器的所述偏振面适合于反射ｓ偏振光和透射ｐ偏振光；和所述分色棱镜适合于透射ｐ偏振光状态的所述第二波长分量的图像光和反射ｓ偏振光状态的所述第一和第三波长分量的图像光。...

【技术特征摘要】
JP 2001-7-13 213748/011.一种反射型液晶投影器的光学系统，安排成把光源射出的均匀偏振白色照明光束分解成三个基色中的第一，第二和第三波长分量，利用液晶显示板分别反射所述三个波长分量以生成第一，第二和第三波长分量的图像光，和把所述波长分量的图像光合成在一起以射出一个全色图像，该光学系统包括：分色镜，适合于把所述白色照明光中的第一波长分量与第二和第三波长分量分开；有偏振面的第一偏振光分束器，适合于透射或反射所述照明光中所述第一波长分量到第一液晶显示板，从而反射所述第一波长分量的图像光；半波片，在光束传输通过时，适合于使所述第二和第三波长分量之一的偏振面旋转90度，另一个波长分量的偏振面不旋转；有偏振面的第二偏振光分束器，适合于反射或透射来自所述半波片的照明光中所述第二波长分量到第二液晶显示板，从而反射所述第二波长分量的图像光，而透射或反射照明光中的第三波长分量到第三液晶显示板，从而反射照明光中所述第三波长分量的图像光；和分色棱镜，使来自所述第一和第二偏振光分束器的第一至第三波长分量的图像光合成在一起；所述第一和第二偏振光分束器的所述偏振面适合于反射s偏振光和透射p偏振光；和所述分色棱镜适合于透射p偏振光状态的所述第二波长分量的图像光和反射s偏振光状态的所述第一和第三波长分量的图像光。2.按照权利要求1的反射型液晶投影器的光学系统，其中来自所述光源的所述照明光束是p偏振光，所述分色镜适合于透射所述第一波长分量和反射照明光中所述第二和第三波长分量，所述第一偏振光分束器的所述偏振面适合于透射照明光中所述第一波长分量到所述第一液晶显示板和反射来自所述第一液晶显示板的所述第一波长分量的所述图像光，所述半波片适合于分别引导照明光中s偏振光的所述第二波长分量和p偏振光的第三波长分量到所述第二偏振光分束...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤茂，亀山弘基，
申请(专利权)人：佐野富士光机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]