專利名稱：反射型液晶投影器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反射型液晶投影器，具體涉及反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，把均勻偏振的白色照明光線分解成三個(gè)RGB波長分量，用于射出三個(gè)基色的圖像光；利用液晶顯示板分別反射形成的三個(gè)波長分量，用于生成三個(gè)顏色的圖像光；以及把這三個(gè)顏色的圖像光合成在一起。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)基本上是由彩色分解光學(xué)系統(tǒng)和彩色合成光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，彩色分解光學(xué)系統(tǒng)把來自白光源的照明光線分解成三個(gè)RGB波長分量，三個(gè)反射型液晶顯示板用于反射照明光中分開的RGB波長分量以生成各個(gè)分量的圖像光，而彩色合成光學(xué)系統(tǒng)用于把各個(gè)液晶顯示板反射的圖像光合成一個(gè)全色的圖像。例如，彩色分解光學(xué)系統(tǒng)是由各種光學(xué)元件的組合構(gòu)成，例如，分色鏡和偏振光分束器。另一方面，彩色合成光學(xué)系統(tǒng)可以由各種光學(xué)元件的組合構(gòu)成，例如，偏振光分束器和分色棱鏡。關(guān)于這種類型的光學(xué)系統(tǒng)，至今已提出各種建議，例如，公開在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況下，光學(xué)系統(tǒng)利用偏振光分束器或分束器作為一種光學(xué)器件，把照明光線分解成三個(gè)RGB波長分量，或在利用分色鏡分出一個(gè)波長分量之后，再分出照明光線中的兩個(gè)波長分量。此外，在合成RGB波長分量的圖像光時(shí)，也利用偏振光分束器和分色棱鏡，其中RGB波長分量是被三個(gè)反射型液晶顯示板反射的。
在這方面，通常認(rèn)為偏振光分束器和分色棱鏡是這樣的光學(xué)器件或光學(xué)元件，它適合于透射p偏振光和反射s偏振光。當(dāng)然，有這樣一些光學(xué)器件或光學(xué)元件，它們反射p偏振光和透射s偏振光。一般地說，與設(shè)計(jì)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鏡比較，有多層結(jié)構(gòu)偏振膜的偏振光分束器或多層結(jié)構(gòu)分色膜的分色棱鏡需要有多于2倍的結(jié)構(gòu)層數(shù)，其功能是作為反射p偏振光和透射s偏振光的光學(xué)元件。當(dāng)然，層數(shù)越多，光學(xué)元件的成本就越高。然而，在按照上述現(xiàn)有技術(shù)的光路中，偏振光分束器和分色棱鏡是部分地用作反射p偏振光和透射s偏振光，盡管有這樣很大的優(yōu)點(diǎn)，但是，這種光路使整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的成本極其昂貴。
在上述現(xiàn)有技術(shù)的出版物中，Laid-Open Japanese PatentApplication H11-326861公開一種反射型液晶投影器，它安排成分解s偏振光狀態(tài)的照明光，首先，利用分色鏡把照明光中綠色波長分量與藍(lán)色和紅色波長分量分開，然后，使藍(lán)色和紅色波長分量傳輸通過半波片，通過偏振面旋轉(zhuǎn)90度，使紅色波長分量轉(zhuǎn)換成p偏振光。照明光中的綠色波長分量仍然在s偏振光狀態(tài)，它被一個(gè)偏振光分束器反射到液晶顯示板。利用另一個(gè)偏振光分束器使照明光中p偏振的紅色分量和照明光中s偏振的藍(lán)色分量分開，該偏振光分束器允許p偏振的紅色分量傳輸通過偏振面，而反射s偏振的藍(lán)色分量。照明光中分開的紅色分量和藍(lán)色分量被引導(dǎo)到各自的液晶顯示板。因此，要求光學(xué)系統(tǒng)中一個(gè)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公開的光學(xué)系統(tǒng)中，利用分色棱鏡最后把三個(gè)波長分量的圖像光合成在一起。這個(gè)分色棱鏡需要有這樣的特性，它透射p偏振的綠色波長分量圖像光而反射s偏振的紅色波長分量和p偏振的藍(lán)色波長分量的圖像光。
在這個(gè)方面，重要的是注意到分色棱鏡的透射特性或透射率明顯地隨入射光角度而變化。通常，反射型液晶投影器在其光源中有聚焦透鏡，所以，光源的光通量被聚焦到分色棱鏡，并以某個(gè)入射角進(jìn)入該分色棱鏡。在綠色波長分量的圖像光作為p偏振光透射通過分色棱鏡和紅色波長分量的圖像光作為p偏振光被分色棱鏡反射時(shí)，如同上述的現(xiàn)有技術(shù)，一個(gè)波長分量的圖像光可以因其入射角而使透射率明顯地下降，從而使圖像光輸出效率下降。這種現(xiàn)象需要利用具有大f值的較暗透鏡以減小到分色棱鏡上的入射角，雖然它同樣導(dǎo)致圖像光輸出效率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的情況，本發(fā)明的目的是提供一種反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，利用簡化結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠產(chǎn)生明亮和高質(zhì)量彩色圖像。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，按照本發(fā)明提供一種反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中，把從光源射出的均勻偏振白色照明光束分解成三個(gè)基色的第一，第二和第三波長分量；利用液晶顯示板分別反射所述三個(gè)波長分量，從而生成第一，第二和第三波長分量的圖像光；和把這三個(gè)波長分量的圖像光合成在一起以射出一個(gè)全色圖像，該光學(xué)系統(tǒng)包括分色鏡，適合于使白色照明光中第一波長分量與第二和第三波長分量分開；有偏振面的第一偏振光分束器，適合于透射或反射照明光中第一波長分量到第一液晶顯示板，從而反射第一波長分量的圖像光；半波片，適合于在通過該半波片時(shí)使第二和第三波長分量之一的偏振面旋轉(zhuǎn)90度，另一個(gè)波長分量的偏振面不旋轉(zhuǎn)；有偏振面的第二偏振光分束器，適合于反射或透射來自半波片的照明光中第二波長分量到第二液晶顯示板，從而反射第二波長分量的圖像光，而透射或反射照明光中第三波長分量到第三液晶顯示板，從而反射照明光中第三波長分量的圖像光；和分色棱鏡，把來自第一和第二偏振光分束器的第一至第三波長分量的圖像光合成在一起；第一和第二偏振光分束器的偏振面適合于反射s偏振光和透射p偏振光；和分色棱鏡適合于透射p偏振光狀態(tài)的第二波長分量的圖像光和反射s偏振光狀態(tài)的第一和第三波長分量的圖像光。
就是說，按照本發(fā)明的反射型液晶投影器基本上是由分色鏡，一對偏振光分束器，半波片和分色棱鏡構(gòu)成。在此情況下，例如，在這三個(gè)波長分量中，若第一波長分量是藍(lán)色分量，則第二波長分量是綠色分量和第三波長分量是紅色分量。或者，若第一波長分量是紅色分量，則第二波長分量是綠色分量和第三波長分量是藍(lán)色分量。就是說，第一，第二和第三波長分量的順序是從較短波長到較長波長，或者是從較長波長到較短波長。分色鏡的功能是把第一波長分量與第二和第三波長分量分開。在半波片中，被第二偏振光分束器反射的波長分量轉(zhuǎn)換成s偏振光，而透射通過第二偏振光分束器的波長分量轉(zhuǎn)換成p偏振光。
在分色棱鏡中，光路安排成使透射率和反射率隨入射光角度的變化最小。因此，光學(xué)系統(tǒng)采用具有這樣特性的分色棱鏡，它反射s偏振光狀態(tài)的藍(lán)色波長分量或反射s偏振光狀態(tài)的紅色波長分量。在反射藍(lán)色分量的情況下，可以透射約100％的s偏振光狀態(tài)的紅色波長分量。與此相反，在反射紅色分量的情況下，可以透射約100％的s偏振光狀態(tài)的藍(lán)色波長分量。另一方面，對于綠色波長分量，即使綠色光以某個(gè)角度入射到棱鏡上，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，若綠色波長分量是在s偏振光狀態(tài)，則透射率隨入射角的變化很大。所以，來自第二偏振光分束器的第二波長分量，即，綠色波長分量，以p偏振光狀態(tài)入射到分色棱鏡，可以保證高透射率不受入射角的影響。此外，在分色棱鏡中，s偏振光狀態(tài)的藍(lán)色和紅色波長分量之一被分色棱鏡反射，而另一個(gè)分量透射通過分色棱鏡。因此，即使在增大入射角的情況下，可以防止透射率(反射率)的下降。換句話說，光源可以利用具有小f值的明亮透鏡作為聚焦透鏡。
照明光可以是p偏振光或s偏振光，只要它是均勻偏振光。然而，理想的是，分色棱鏡反射s偏振光狀態(tài)下的第一波長分量。為此，理想的照明光是p偏振光。然而，在照明光是s偏振光的情況下，可以把半波片放置在第一偏振光分束器之前，從而使照明光的偏振面旋轉(zhuǎn)90度，s偏振光轉(zhuǎn)變成p偏振光。
半波片可以是獨(dú)立的薄膜形式，薄膜涂敷在具有平坦平行表面的平板上。然而，最好是，薄膜涂敷到第二偏振光分束器的光入射面上。此外，第一和第二偏振光分束器以及分色棱鏡可以是分開的光學(xué)元件，但理想的是，把這些光學(xué)元件集合成單體的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可以消除從第一和第二偏振光分束器到分色棱鏡的光路上邊界面。


在附圖中圖1是按照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖2是分色鏡的透射特性圖；圖3是偏振光分束器的透射特性圖；圖4是半波片的旋轉(zhuǎn)透射特性圖；圖5是分色棱鏡的透射特性圖；圖6是s偏振光入射到適合于反射藍(lán)色波長分量的分色棱鏡的角度透射特性圖；圖7是p偏振光入射到適合于反射藍(lán)色波長分量的分色棱鏡的角度透射特性圖；圖8是分色棱鏡中每種圖像光的輸出特性圖；圖9是圖1所示變形光路構(gòu)成的示意圖；圖10是圖9中光學(xué)玻璃件的分解狀態(tài)示意圖；圖11是按照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖12是按照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖13是按照本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖14是按照本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖15是按照本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施例的反射型液晶投影器的光路構(gòu)成示意圖；圖16是s偏振光入射到適合于反射紅色波長分量的分色棱鏡的角度透射特性圖；和圖17是p偏振光入射到適合于反射紅色波長分量的分色棱鏡的角度透射特性圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，圖1表示本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，其中附圖標(biāo)記1是白光源，附圖標(biāo)記2是偏振變換裝置，它與白光源1一起構(gòu)成照明光源部分。偏振變換裝置2的功能是調(diào)整白光源1的照明光線偏振面。在圖1所示具體實(shí)施例的情況下，利用偏振變換裝置2把照明光變換成p偏振光。
附圖標(biāo)記3是分色鏡，照明光首先入射到分色鏡3。這個(gè)分色鏡3的作用是把第一照明光分量，即，藍(lán)色波長分量(以下簡稱為“B分量”)，與第二照明光分量，即，綠色波長分量(以下簡稱為“G分量”)和第三照明光分量，即，紅色波長分量(以下簡稱為“R分量”)分開。就是說，分色鏡3的功能是使B分量透射通過，而反射照明光中G分量和R分量。
附圖標(biāo)記4是第一偏振光分束器(以下簡稱為“第一PBS”)。透射通過分色鏡3的照明光中B分量作為p偏振光透射通過第一PBS4的偏振面4a。反射型液晶顯示板7B(以下簡稱為“B-LCD”)是在透射通過第一PBS 4的光路上，用于反射藍(lán)色的圖像光。因此，照明光中B分量被B-LCD 7B反射，生成藍(lán)色波長分量的圖像光(以下簡稱為“B圖像光”)。來自B-LCD 7B的B圖像光作為s偏振光被反射。這個(gè)B圖像光被第一PBS 4的偏振面4a反射，因此，它的光路被彎折90度。
附圖標(biāo)記5是半波片(以下簡稱為“波片”)。在從分色鏡3反射的照明光中G分量和R分量中，半波片5使G分量的偏振面旋轉(zhuǎn)90度并作為p偏振光透射通過，而R分量作為p偏振光透射通過，它的偏振面不旋轉(zhuǎn)。
附圖標(biāo)記6是第二偏振光分束器(以下簡稱為“第二PBS”)。在分別作為s偏振光和p偏振光透射通過波片5的照明光中G分量和R分量中，照明光中G分量被第二PBS 6的偏振面反射，而允許照明光中R分量傳輸通過。因此，照明光中G分量和R分量互相分開。綠色圖像光的反射型液晶顯示板7G(以下簡稱為“G-LCD 7G”)是在反射G分量的光路上，從而反射綠色波長分量的圖像光(以下簡稱為“G圖像光”)。G分量是在s偏振光狀態(tài)，被G-LCD 7G反射成p偏振光。另一方面，R分量是p偏振光，它透射通過第二PBS 6的偏振面6a，并被紅色圖像光的反射型液晶顯示板R-LCD 7R(以下簡稱為“R-LCD”)反射，從而反射紅色波長分量的圖像光(以下簡稱為“R圖像光”)。R分量是在p偏振光狀態(tài)，因此，R圖像光被R-LCD 7R反射成s偏振光。此外，G圖像光透射通過第二PBS 6的偏振面6a，而R圖像光被第二PBS 6的偏振面6a反射。因此，G圖像光和R圖像光互相合成在一起。
附圖標(biāo)記8是分色棱鏡，它的作用是，把第一PBS 4的偏振面4a反射的B圖像光與由第二PBS合成的G圖像光和R圖像光合成在一起，從而輸出一個(gè)全色圖像。分色棱鏡8有分色薄膜8a，其光學(xué)特性是反射B圖像光而透射G圖像光和R圖像光。因此，在該分色棱鏡的輸出端得到由三個(gè)基色R，G和B構(gòu)成的合成彩色圖像。
圖2表示分色鏡3的頻譜特性圖。從此圖清楚地看出，分色鏡3的特性是，幾乎全部透射約小于500nm的波長，而幾乎全部反射大于500nm的波長。因此，較短波長的B分量可以與中間波長的G分量和較長波長的R分量分開。關(guān)于第一PBS 4和第二PBS 6的光學(xué)特性，p偏振光幾乎可以全部透射，如圖3中的實(shí)線所示，而s偏振光幾乎全部被反射，如圖3中的虛線所示。此外，圖4表示波片5對于G照明光的旋轉(zhuǎn)透射特性圖。從此圖清楚地看出，該波片的旋轉(zhuǎn)透射率在450nm與570nm之間的波長范圍內(nèi)約為100％，作為p偏振光入射到波片5上的G分量在透射后幾乎100％被轉(zhuǎn)換成s偏振光。較長波長的R分量透射通過，其偏振面不旋轉(zhuǎn)。在所示的具體例子中，波片5在窄的波長范圍內(nèi)安排成有旋轉(zhuǎn)透射特性。然而，可以按照不同的方法安排波片5，只要它能夠把G分量轉(zhuǎn)換成s偏振光，而透射原有p偏振光的R分量。
s偏振的B圖像光以及p偏振的G圖像光和s偏振的R圖像光入射到分色棱鏡8。在入射的圖像光中，B圖像光被分色薄膜8a的表面反射，而G圖像光和R圖像光透射通過分色薄膜8a。所以，分色棱鏡8有圖5所示的透射特性。更具體地說，在圖5的曲線圖中，實(shí)線表示p偏振光的透射特性，而虛線表示s偏振光的透射特性。從這個(gè)圖清楚地看出，p偏振光的透射特性在波長約為470nm以下是不穩(wěn)定的，而透射率在大于470nm的波長范圍內(nèi)幾乎為100％。另一方面，s偏振光在波長約為520nm以下幾乎全部被反射，而在較長波長的范圍內(nèi)幾乎全部透射。利用具有上述特性的藍(lán)色反射型分色棱鏡8，s偏振的B圖像光幾乎全部被反射，而p偏振的G圖像光和s偏振的R圖像光幾乎全部透射。
雖然在這些圖中未畫出，在光源部分都有聚焦透鏡。所以，來自光源的光通量在某些點(diǎn)上被會聚或發(fā)散。因此，從光源射出的光束有某個(gè)角度范圍。在減小透鏡f值以獲得高亮度的情況下，入射光束有較大的角度范圍，例如，約±15度的角度范圍。一般地說，分色層的透射和反射特性隨入射光的角度而變化。在液晶投影器的情況下，要求光學(xué)系統(tǒng)有最大的透射率和反射率能力以減小光損耗和輸出明亮的圖像。
在所示的具體實(shí)施例中，利用分色棱鏡8反射s偏振的B圖像光而透射p偏振的G圖像光和s偏振的R圖像光。所以，分色棱鏡8應(yīng)當(dāng)具有這樣的性質(zhì)，它適合于反射頻譜范圍內(nèi)較短波長的光。圖6和圖7表示這種類型分色棱鏡的角度特性。更具體地說，圖6和圖7分別表示s偏振光和p偏振光的角度特性。在這些圖中，實(shí)線表示入射光角度為0度時(shí)的透射特性，虛線表示入射角為+15度時(shí)的透射特性，而點(diǎn)劃線表示入射角為-15度時(shí)的透射特性。因此，在圖6的情況下，透射率隨500nm與560nm之間的中間波長范圍內(nèi)的入射角而變化，但是入射光在較短波長下幾乎全部被反射和在較長波長下幾乎全部透射。另一方面，在圖7的情況下，透射率在短波長下隨入射角而有很大的變化，但在中間波長范圍和較長波長下透射率幾乎為100％。
如上所述，分色棱鏡8的功能是，反射s偏振的B圖像光而透射p偏振的G圖像光和s偏振的R圖像光。所以，分色棱鏡8完全沒有因入射光角度而使透射率下降的因素，即使在利用具有小f值的明亮透鏡作為聚焦透鏡的情況下，通過分色棱鏡8合成三個(gè)基色的圖像，可以得到極高效率的輸出特性，如圖8所示。
如圖1所示，按照本發(fā)明的反射型液晶投影器有簡單的光路結(jié)構(gòu)，它是由少量的光學(xué)元件構(gòu)成，包括分色鏡3，半波片5，一對偏振光分束器4和6，和分色棱鏡8。簡化的結(jié)構(gòu)具有容易調(diào)準(zhǔn)各個(gè)光學(xué)元件光軸的優(yōu)點(diǎn)。此外，偏振光分束器4和6的功能是反射s偏振光和透射p偏振光，它們有簡化的偏振膜結(jié)構(gòu)，可以利用較低的成本制造。而且，分色棱鏡8的功能是合成三個(gè)基色的圖像光，它具有透射率不因入射光角度而下降的優(yōu)點(diǎn)。
如果需要，在這種情況下，半波片5可以是與偏振光分束器6分開的光學(xué)元件。然而，理想的是，波片薄膜可以整體地制成在偏振光分束器6的光入射面上，如附圖所示。此外，第一PBS 4和第二PBS 6可以是一個(gè)光學(xué)元件組合，如圖9和10所示。即，把這些光學(xué)元件G1至G4粘合在一起，如圖10所示，這些光學(xué)元件可以集合成單個(gè)光學(xué)單元，在所需表面上形成分色膜層或偏振膜層。在這種單個(gè)光學(xué)單元的情況下，可以消除第一和第二PBS的出射面與分色棱鏡8的入射面之間的分界面。除此以外，單個(gè)光學(xué)單元還有這樣一些優(yōu)點(diǎn)，它不需要調(diào)整各個(gè)光學(xué)元件的對準(zhǔn)或在各個(gè)邊界面上制成增透膜。
按照本發(fā)明反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)可以有不同于圖1所示的各種形式。圖11至15表示其他結(jié)構(gòu)的一些例子。首先，在圖11所示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，與圖1所示的光路結(jié)構(gòu)比較，光源的照明光是從不同的方向射出的。在圖11的p偏振入射照明光的情況下，B照明光分量被分色鏡53反射，而G和R照明光分量透射通過分色鏡53。除了分色鏡53以外，其他的光路結(jié)構(gòu)與圖1中的相同。
在圖12所示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，光學(xué)系統(tǒng)安排成利用分色鏡23反射G和B照明光分量，而R照明光分量透射通過分色鏡23。因此，在此情況下，R-LCD 7R放置在第一PBS 4的一側(cè)，而B-LCD 7B放置在第二PBS 6的一側(cè)。在任何一種情況下，可以采用與圖1相同的光學(xué)元件，因?yàn)榈谝籔BS 4和第二PBS 6都有反射s偏振光和透射p偏振光的特性，而波片5的功能是使G照明光的偏振面旋轉(zhuǎn)90度。然而，要求分色棱鏡28反射s偏振的R圖像光而透射p偏振的G圖像光和s偏振的B圖像光。所以，分色棱鏡28適合于具有圖16和17所示的光學(xué)特性。更具體地說，對于圖16所示s偏振光的透射特性，它安排成在短波長側(cè)有高的透射率，而在長波長側(cè)有高的反射率，從而排除入射光角度的不利影響。對于圖17所示p偏振光的透射特性，它在短波長和中間波長范圍內(nèi)有約100％的透射率，不受入射光角度的影響。
此外，在圖13所示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，除了利用分色鏡33以外，圖13的光路結(jié)構(gòu)與圖12的相同，分色鏡33具有反射R照明光分量而透射G和B照明光分量的光學(xué)特性。
此外，在圖14所示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，從光源射出s偏振光的光束。在此情況下，B照明光分量作為s偏振光透射通過分色鏡3，因此，半波片49放置在第一PBS 4的入射面之前，從而在入射到第一PBS 4之前，使B照明光的偏振面旋轉(zhuǎn)90度。另一個(gè)半波片45放置在第二PBS 6的入射面之前，在此情況下，半波片45具有這樣的特性，它使R照明光分量的偏振面旋轉(zhuǎn)90度，而G照明光分量的偏振面不旋轉(zhuǎn)。在圖14的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，可以交換B-LCD 7B和R-LCD 7R的位置。在這種情況下，該光學(xué)系統(tǒng)采用與圖12所示相同的分色鏡和分色棱鏡。
在圖15所示光學(xué)系統(tǒng)的情況下，與圖14中的方式相同，光源適合于射出s偏振光。分色鏡53適合于反射B照明光分量，而透射G和R照明光分量。就是說，分色鏡53有與圖11中分色鏡13基本相同的性質(zhì)。類似于圖14所示的例子，半波片49和45分別放置在第一PBS 4和第二PBS 6的入射面之前。如同上述圖14中的光學(xué)系統(tǒng)一樣，在圖15的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，也可以交換B-LCD 7B和R-LCD 7R的位置。
權(quán)利要求
1.一種反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，安排成把光源射出的均勻偏振白色照明光束分解成三個(gè)基色中的第一，第二和第三波長分量，利用液晶顯示板分別反射所述三個(gè)波長分量以生成第一，第二和第三波長分量的圖像光，和把所述波長分量的圖像光合成在一起以射出一個(gè)全色圖像，該光學(xué)系統(tǒng)包括分色鏡，適合于把所述白色照明光中的第一波長分量與第二和第三波長分量分開；有偏振面的第一偏振光分束器，適合于透射或反射所述照明光中所述第一波長分量到第一液晶顯示板，從而反射所述第一波長分量的圖像光；半波片，在光束傳輸通過時(shí)，適合于使所述第二和第三波長分量之一的偏振面旋轉(zhuǎn)90度，另一個(gè)波長分量的偏振面不旋轉(zhuǎn)；有偏振面的第二偏振光分束器，適合于反射或透射來自所述半波片的照明光中所述第二波長分量到第二液晶顯示板，從而反射所述第二波長分量的圖像光，而透射或反射照明光中的第三波長分量到第三液晶顯示板，從而反射照明光中所述第三波長分量的圖像光；和分色棱鏡，使來自所述第一和第二偏振光分束器的第一至第三波長分量的圖像光合成在一起；所述第一和第二偏振光分束器的所述偏振面適合于反射s偏振光和透射p偏振光；和所述分色棱鏡適合于透射p偏振光狀態(tài)的所述第二波長分量的圖像光和反射s偏振光狀態(tài)的所述第一和第三波長分量的圖像光。
2.按照權(quán)利要求1的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中來自所述光源的所述照明光束是p偏振光，所述分色鏡適合于透射所述第一波長分量和反射照明光中所述第二和第三波長分量，所述第一偏振光分束器的所述偏振面適合于透射照明光中所述第一波長分量到所述第一液晶顯示板和反射來自所述第一液晶顯示板的所述第一波長分量的所述圖像光，所述半波片適合于分別引導(dǎo)照明光中s偏振光的所述第二波長分量和p偏振光的第三波長分量到所述第二偏振光分束器，和所述第二偏振光分束器的所述偏振面適合于反射s偏振光的所述第二波長分量到所述第二液晶顯示板并被其反射，而透射p偏振光的所述第三波長分量到所述第三液晶顯示板并被其反射，以及透射來自所述第二液晶顯示板的所述第二波長分量的圖像光，而反射來自所述第三液晶顯示板的所述第三波長分量的圖像光。
3.按照權(quán)利要求2的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中照明光中所述第一，第二和第三波長分量分別是藍(lán)色分量，綠色分量和紅色分量。
4.按照權(quán)利要求2的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中照明光中所述第一，第二和第三波長分量分別是紅色分量，綠色分量和藍(lán)色分量。
5.按照權(quán)利要求1的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中來自所述光源的所述照明光束是s偏振光，所述分色鏡適合于透射所述第一波長分量和反射照明光中的所述第二和第三波長分量，另一個(gè)半波片放置在所述第一偏振光分束器之前，從而把第一波長分量轉(zhuǎn)換成p偏振光，并使它傳輸通過所述第一偏振光分束器到所述第一液晶顯示板，和利用所述第一偏振光分束器反射來自所述第一液晶顯示板的第一波長分量的圖像光，所述第二偏振光分束器之前的所述半波片適合于分別引導(dǎo)照明光中s偏振光的所述第二波長分量和p偏振光的第三波長分量到所述第二偏振光分束器，而所述第二偏振光分束器的所述偏振面適合于反射s偏振光的波長分量到所述第二液晶顯示板并被該顯示板反射，和透射p偏振光的所述第三波長分量到所述第三液晶顯示板并被該顯示板反射，然后，分別透射和反射從所述第二和第三液晶顯示板反射的所述第二和第三波長分量的圖像光。
6.按照權(quán)利要求1的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述半波片是形成在所述第二偏振光分束器光入射面上的薄膜。
7.按照權(quán)利要求1的反射型液晶投影器的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一和第二偏振光分束器和所述分色棱鏡的光學(xué)元件粘合在一起并形成單體的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從而消除所述各個(gè)光學(xué)元件之間的邊界面。
全文摘要
利用分色鏡使白色照明光中第一波長分量與第二和第三波長分量分開，并被第一液晶顯示板反射以生成第一波長分量的圖像光。在第一波長分量的圖像光被第一偏振光分束器的偏振面反射或透射的同時(shí)，照明光中第二和第三波長分量傳輸通過半波片，從而使第二和第三波長分量之一的偏振面旋轉(zhuǎn)90度，另一個(gè)波長分量的偏振面不旋轉(zhuǎn)。然后，利用第二偏振光分束器使第二和第三波長分量互相分開，和被引導(dǎo)到第二和第三液晶顯示板并被這兩個(gè)顯示板反射以生成第二和第三波長分量的圖像光。利用分色棱鏡使第二和第三波長分量的圖像光與第一波長分量的圖像光合成在一起。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偏振光的性質(zhì)。分色棱鏡適合于透射p偏振光狀態(tài)的第二波長分量，而第一和第三波長分量是在s偏振光狀態(tài)。
文檔編號G03B21/00GK1463384SQ02802137
公開日2003年12月24日 申請日期2002年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者加藤茂, 亀山弘基 申請人:佐野富士光機(jī)株式會社