專利名稱：用于基于lcd的透射型投影儀的檢偏振器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于透射型LCD投影型視頻圖像顯示設備的檢偏振器領域，尤其涉及用于包括這種檢偏振器的投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)，以及將這種檢偏振器設置在投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)中的方法。
背景技術：
目前，許多透射LCD投影型視頻圖像顯示設備產生的亮度有限并且其壽命有限。一個限制因素是使用吸收檢偏振器，當濾除不想要的偏振光時需要檢偏振器吸收大量光。這就尤其導致了不希望的熱效應，其對于設備的使用壽命具有不良影響。
JP11295660中公開了一種現有技術的方法，其提出了在利用偏振光的、由光閥構成的透射投影圖像顯示器中增強抵抗光閥周圍生成的熱量的可靠性。這種投影圖像顯示器的構成方式使得如下所述顯示圖像，通過入射端偏振片將光源發(fā)射的隨機光調整成單向偏振光，對于每個像素通過光閥控制該偏振光的偏振方向，并且發(fā)射端偏振片僅透射偏振沿一個偏振方向的偏振光，并由投影透鏡放大和投影圖像。因為發(fā)射端偏振片是反射偏振片并且相對于光閥的表面傾斜，所以抑制了在光閥和發(fā)射端偏振片附近生熱。因此，抑制了可靠性的劣化。
然而，這種現有技術的方法提供緊湊設計和短的投影透鏡后焦距的能力有限，這會使利用這種方法的投影儀相當大以及昂貴。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于投影型視頻圖像顯示設備的改進的成像光學系統(tǒng)。
通過提供一種成像光學系統(tǒng)實現了該目的，該系統(tǒng)包括折射檢偏振器設備，該檢偏振器設備用于在成像路徑中通過具有第一偏振模式的光，并且造成具有第二偏振模式的光相對于所述成像路徑有角偏差，還包括反射檢偏振器裝置，其沿著所述成像路徑與所述折射檢偏振器裝置相隔一定距離設置，并且設置成在所述成像路徑中通過具有第一偏振模式的光并且將具有第二偏振模式的偏離光反射出所述成像路徑。
由于在反射檢偏振器裝置之前提供了折射檢偏振器裝置，可以保持使不想要的光偏離出所述成像路徑所需的距離小，從而得到緊湊的設計，其中可以保持相關投影透鏡的后焦距短，由此可以降低投影型視頻圖像顯示設備的生產成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于在投影型視頻圖像顯示設備中構造這種檢偏振器的改進方法。
此目的是由包括以下步驟的方法實現的提供折射檢偏振器裝置，該檢偏振器裝置設置成在成像路徑中通過具有第一偏振模式的光，并且造成具有第二偏振模式的光相對于所述成像路徑有角偏差；沿著所述成像路徑與所述折射檢偏振器裝置相隔一定距離提供反射檢偏振器裝置，所述反射檢偏振器設成在所述成像路徑中通過具有第一偏振模式的光，并且將具有第二偏振模式的偏離光反射出所述成像路徑。
根據以下結合附圖的詳細說明，將能明了本發(fā)明的其它目的和特征。然而，應當理解，附圖僅用于說明并且不作為對本發(fā)明范圍的定義，本發(fā)明的范圍應參照所附權利要求。還應當理解，附圖沒有必要按照比例畫出，除非特別注明，它們僅僅是概念地表示了本文中所述的結構和過程。


在附圖中，在所有的幾個視圖中相同的附圖標記表示相似的元件圖1是折射檢偏振器的示意圖；圖2是根據圖1的疊層折射檢偏振器的示意圖；圖3是用于投影型視頻圖像顯示設備的檢偏振器結構的第一實施例的示意圖；圖4是用于投影型視頻圖像顯示設備的檢偏振器結構的第二實施例的示意圖。
具體實施例方式
圖1是表示折射檢偏振器1的基本構造的示意圖。單軸定向雙折射層2夾在兩個透明載體基底3之間。每個基底3具有沉積在其各自內表面上的細節(jié)距“鋸齒”結構4。該細節(jié)距“鋸齒”結構4優(yōu)選由聚酰亞胺塑料(PI)層制成。圖中示出包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射檢偏振器1上。選擇材料特性的方式是，第一偏振模式，例如p偏振光束6沒有觀察到大的折射率變化，因此將折射檢偏振器當作為平面平行板，所以該光束繼續(xù)沿著成像路徑傳播。然而，第二偏振方向，例如s偏振光7觀察到材料之間的大折射率差，并且在界面被折射，使得當該光束通過折射檢偏振器1時其傳播方向改變，從而造成相對于成像路徑的角偏差。由于要將該折射檢偏振器1設置在投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)中，對成像特性的光學要求非常嚴格。然而，折射率差通常是有限的，使得與傳播方向的偏差通常是有限的，因此在投影型視頻圖像顯示設備的光路中單獨使用一個這樣的折射檢偏振器通常不足以提供足以使第二偏振方向轉移到成像路徑之外的第二偏振方向的方向變化。
圖2示出了用于提供更大的第二偏振光7的方向改變的解決方案。這是通過疊置兩個或多個根據圖1的折射檢偏振器1實現的。按照這個方式，可以實現更大程度的角分離。包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射檢偏振器1的疊層上，通過其各層逐步使不想要的第二偏振方向(例如s偏振光束7)偏移。想要的第一偏振模式，例如p偏振光束6直線通過折射檢偏振器1。
圖3示出了在投影型視頻圖像顯示設備的簡化光路中示出的可能的檢偏振器結構的第一實施例。所示光路包括液晶(LCD)光閥8、根據圖1的折射檢偏振器1、二向色棱鏡9、反射檢偏振器10和投影透鏡11。根據這種結構，折射檢偏振器1結合反射檢偏振器10(例如所謂的Moxtek板)使用。折射檢偏振器1和反射檢偏振器10相互間隔一定距離放置，使得二向色重組棱鏡9安裝在兩者之間。來自LCD光閥8的包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射檢偏振器1上。在本結構中，不想要的第二偏振模式，例如由箭頭7表示的s偏振方向可以傳播更長的距離以與想要的第一偏振模式分開，例如由箭頭6表示的p偏振光束。想要的第一偏振模式(p偏振)光束6通過投影透鏡11入射到屏幕(未示出)上，同時不想要的第二偏振模式(s偏振)光束反射出成像路徑。通過這種結構，減小了由折射檢偏振器1產生的用于將不想要的光轉移出主光路所需的角偏差，由此可以減少折射檢偏振器1的層數，優(yōu)選減少到如圖1所示的單個層。然而，如果需要，在根據圖3的第一實施例中可以采用根據圖2的折射檢偏振器1的疊層。
圖4示出了基本上對應于圖3實施例的第二實施例，但是差別在于反射檢偏振器10設置成相對于成像路徑成一定角度，由此可以進一步增加不想要的光束7的偏離。
下文中將描述用于將檢偏振器設置在投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)中的方法。該方法包括以下步驟提供折射檢偏振器裝置，其設置成在成像路徑中通過具有第一偏振模式的光(例如p偏振光)并且引起具有第二偏振模式的光(例如s偏振光)相對于成像路徑的角偏差；沿著所述成像路徑、與所述折射檢偏振器裝置相隔一定距離提供反射檢偏振器裝置，所述反射檢偏振器設置成在成像路徑中通過具有第一偏振模式的光以及將具有第二偏振模式的偏離光反射出所述成像路徑。
在另一實施例中，該方法還包括在所述折射檢偏振器與所述反射檢偏振器之間的所述成像路徑中提供二向色棱鏡的步驟，從而提供所述相隔的距離。
在另一實施例中，該方法包括提供折射檢偏振器的步驟，該檢偏振器包括至少一個單軸定向雙折射層，其中每個雙折射層夾在兩個透明載體基底之間，每個基底具有沉積在其面對所述雙折射層中的一個的各側上的細節(jié)距鋸齒結構。
在又一實施例中，該方法包括提供折射檢偏振器的步驟，該檢偏振器包括兩個或更多個單軸定向雙折射層。
因此盡管已經示出并描述以及指出了用于本發(fā)明優(yōu)選實施例的基本新穎特征，但是將會理解到，本領域技術人員在不背離本發(fā)明精神的情況下可以對所述設備的形式和細節(jié)及其操作進行各種省略、替換和改變。例如，以基本上相同的方式實現基本上相同功能以獲得相同結果的這些元件和/或方法步驟的全部組合明顯應該落在本發(fā)明范圍內。而且，應當認識到，結合任意公開的形式或者本發(fā)明的實施例示出和/或描述的結構和/或元件和/或方法步驟，可以作為一般的設計選擇要素包含在任意其它的公開或描述或建議的形式或實施例中。因此，本發(fā)明應僅由所附權利要求所表示的范圍限制。
權利要求
1.一種用于投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)，包括用于發(fā)射照明光的光源；透射液晶光閥(8)；折射檢偏振器裝置(1)，設置成在成像光路中通過具有第一偏振模式的光(6)并造成具有第二偏振模式的光(7)相對于所述成像路徑有角偏差；反射檢偏振器裝置(10)，其沿著所述成像路徑與所述折射檢偏振器裝置(1)相隔一定距離設置，并設置成在所述成像路徑中通過具有第一偏振模式的光(6)且將具有第二偏振模式的偏離光(7)反射出所述成像路徑。
2.權利要求1的成像光學系統(tǒng)，進一步包括設置所述成像路徑中、在提供所述相隔距離的所述折射檢偏振器(1)與所述反射檢偏振器(10)之間的二向色棱鏡(9)。
3.權利要求1的成像光學系統(tǒng)，其中所述折射檢偏振器(1)包括至少一個單軸定向雙折射層(2)，其中每個雙折射層(2)夾在兩個透明載體基底(3)之間，每個基底具有沉積在其面對所述雙折射層(2)之一的各側上的細節(jié)距鋸齒結構(4)。
4.權利要求3的成像光學系統(tǒng)，其中所述折射檢偏振器(1)包括兩個或更多個單軸定向雙折射層(2)。
5.一種投影型視頻圖像顯示設備，包含權利要求1至4中任一項的成像光學系統(tǒng)。
6.一種用于將檢偏振器設置在投影型視頻圖像顯示設備中的方法，其中所述方法包括以下步驟提供折射檢偏振器裝置，該檢偏振器裝置設置成在成像光路中通過具有第一偏振模式的光，并且造成具有第二偏振模式的光相對于所述成像路徑有角偏差；沿著所述成像路徑與所述折射檢偏振器裝置相隔一定距離提供反射檢偏振器裝置，所述反射檢偏振器設置成在所述成像路徑中通過具有第一偏振模式的光，并且將具有第二偏振模式的偏離光反射出所述成像路徑。
7.權利要求6的方法，進一步包括在所述成像路徑中、在所述折射檢偏振器與所述反射檢偏振器之間提供二向色棱鏡的步驟，從而提供所述相隔的距離。
8.權利要求6的方法，進一步包括提供折射檢偏振器的步驟，該檢偏振器包括至少一個單軸定向雙折射層，其中每個雙折射層夾在兩個透明載體基底之間，每個基底具有沉積在其面對所述雙折射層之一的各側上的細節(jié)距鋸齒結構。
9.權利要求8的方法，進一步包括提供折射檢偏振器的步驟，該檢偏振器包括兩個或更多個單軸定向雙折射層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括檢偏振器(1，10)的、用于透射LCD投影型視頻圖像顯示設備的成像光學系統(tǒng)，并涉及一種用于將這種檢偏振器(1，10)設置在該成像光學系統(tǒng)中的方法。該成像光學系統(tǒng)包括用于發(fā)射照明光的光源；透射液晶光閥(8)；折射檢偏振器裝置(1)，用于在成像光路中通過具有第一偏振模式的光(6)并造成第二偏振模式的光相對于所述成像路徑有角偏差(7)。該成像系統(tǒng)還包括沿著所述成像路徑的反射檢偏振器裝置(1)，用于在所述成像路徑中通過具有第一偏振模式的光(6)，并且將具有第二偏振模式的偏離光(7)反射出所述成像路徑。
文檔編號G02B27/28GK1742216SQ200480002931
公開日2006年3月1日 申請日期2004年1月14日 優(yōu)先權日2003年1月28日
發(fā)明者A·J·S·M·德瓦安 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司