专利名称：改善光机系统光学质量的方法
技术领域：
本发明涉及一种光机系统的设计，且特别是一种可以改善光机系统的光学质量的方法，系将双向分光面镜(Dichroic Mirror，DM)设置于光机系统中的适当位置上，以减少系统中的杂光、降低因光束所产生的热问题，进而改善光机系统的对比及色座标饱和度。
近年来的液晶显示元件已经渐渐地广泛应用于日常生活中，如液晶电视、手提电脑以及液晶投影机等。一般的液晶投影机投影系统中的光机系统可以分为离轴式(Off axial)与轴上式(On line)两种设计，所谓离轴式设计是指其入射光源与出射光源不在同一平面上，而轴上式设计则指其入射光源与出射光源在同一平面上。而目前液晶投影机的投影方式又可分为前投式与背投式两种，现今的液晶投影机的设计多采用背投、轴上式设计。而在液晶投影机的领域内，投影质量与光机系统的重量、体积一直是被高度关注的话题。
首先请参照
图1，其为传统反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统100中的光源102出射一白光W，经过一滤光镜将光源102中的紫外光与红外光滤掉，再经一偏振转换器(S-P Converter)后形成一S偏振的白光WS。白光WS经一反射面镜104反射至一双向分光面镜106，双向分光面镜106将白光WS分成一反射的蓝、绿混光(BS，GS)与一穿透的红光RS。其中，穿透红光RS藉由一反射面镜108反射至一偏光分光镜110，再藉由偏光分光镜110将S偏振的红光RS反射至红色液晶面板112上。而反射的蓝、绿混光再经由一双向分光面镜114将蓝、绿混光分成一反射的绿光GS与一穿透的蓝光BS。反射的绿光GS藉由一偏光分光镜116将S偏振的绿光GS反射至绿色液晶面板118上，而穿透的蓝光BS藉由一偏光分光镜120将S偏振的蓝光BS反射至蓝色液晶面板122上。最后再分别由红色液晶面板112、绿色液晶面板118、蓝色液晶面板122反射出P偏振的红光RP、绿光GP以及蓝光BP，经由一双向棱镜124(X-cube，Dichroic Prism)合光后经由一投影物镜126(ProjectorLens)投影至萤屏(未示)上。
接着请参照图2，其为传统穿透式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统200中的光源200发射一白光W，经一偏振转换器203后形成一S偏振的白光WS。白光WS经一反射面镜204反射至一双向分光面镜206，双向分光面镜206将白光WS分成一反射的蓝、绿混光(BS，GS)与一穿透的红光RS。其中，穿透红光RS藉由一反射面镜208反射穿透一红色液晶面板210最后到达一双向棱镜212中。而反射的蓝、绿混光再经由一双向分光面镜214将蓝、绿混光分成一反射的绿光GS与一穿透的蓝光BS。反射的绿光GS将会穿透绿色液晶面板216最后到达双向棱镜212中，而穿透的蓝光BS藉由一双向分光面镜218将S偏振的蓝光BS反射至一反射面镜220，再藉由反射面镜220将S偏振的蓝光BS反射穿透蓝色液晶面板222最后到达双向棱镜212中。红光RS、绿光GS及蓝光BS藉由双向棱镜212合光后，经由一投影物镜224投影至萤屏(未示)上。
接着请参照图3，其为另一种传统反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统300中的光源302发射一白光W，经一偏振转换器后形成一S偏振的白光WS。白光WS经由一偏光分光镜304与一双向分光棱镜306将红光R、绿光G、蓝光B分别投射至红色液晶面板308、绿色液晶面板310及蓝色液晶面板312上。最后再分别由红色液晶面板308、绿色液晶面板310、蓝色液晶面板312反射出红光R、绿光G以及蓝光B，依原先的光路径合光后经由一投影物镜投影至萤屏上。
上述传统液晶投影机不论是反射式液晶投影机或穿透式液晶投影机，经由双向分色面镜(DM)或偏光分光镜(PBS)分光后的各色光路(R、G、B)仍含有一些其他色彩的光线并非百分之百的纯色，而会存在一些杂光，这些杂光并不受控于液晶面板而加重了各色光路的热问题，促使液晶面板在暗态(DarkState)时会出现较强的杂光影像对比，而在亮态(Bright State)时出现色度不纯的现象。此外，杂光甚至会因其所带来的热问题而影响到光学元件的穿透率，进而影响到光机系统整体的投影质量。
因此，本发明的目的在于提供一种改善光机系统光学质量的方法，系将双向分光面镜设置于光机系统中的适当位置，以将光机系统中的杂光反射出光机系统之外。
为达本发明上述目的，提供了一种改善光机系统光学质量的方法，系将双向分光面镜设置于光机系统中的适当位置，如将双向分光面镜设置于光机系统中红、绿、蓝的光路径上或其他需要将杂光滤掉的位置，藉由双向分光面镜将光机系统所分出的红、绿、蓝光中的杂光反射出光机系统之外，使得经过双向分光面镜的红、绿、蓝光为纯色光，进而增进光机系统的对比与色座标饱和度，提高光机系统的光学投影质量。
为让本发明上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例并结合附图作详细说明，其中图1为传统反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图；图2为传统穿透式液晶投影机中光机系统设计的示意图；图3为另一种传统反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图；图4为依照本发明一优选实施例的反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图；图5为依照本发明一优选实施例的穿透式液晶投影机中光机系统设计的示意图；以及图6为依照本发明一优选实施例的另一种反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图。
附图标记的说明100、200、300、400、500、600光机系统102、202、302、402、502、602光源104、108、204、208反射面镜106、114、206、214、218双向分光面镜110、116、120、304偏光分光镜112、210、308、412、510、608红色液晶面板118、216、310、418、516、610绿色液晶面板122、222、312、422、522、612蓝色液晶面板124、212、424、512双向棱镜126、224、426、524投影物镜203、503偏振转换器220、520反射面镜306、606双向分光棱镜404、408、504、508反射面镜406、414、506、514、518双向分光面镜410、416、420、604偏光分光镜428、430、432双向分光镜面
526、528、530双向分光镜面614、616、618双向分光镜面本发明中将双向分光面镜设置于光机系统中的适当位置上，例如设置于各色光(R、G、B)进入液晶面板(Panel)之前的光路径上，以减少系统中的杂光、降低因光束所产生的热问题，进而改善光机系统的投影对比及色座标饱和度。
首先请参照图4，其为依据本发明一优选实施例的反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统400中的光源402发射一白光W，经一偏振转换器(S-P Converter)后形成一S偏振的白光WS。白光WS经一反射面镜404反射至一双向分光面镜406，双向分光面镜406将白光WS分成一反射的蓝、绿混光(BS，GS)与一穿透的红光RS。其中，穿透红光RS藉由一反射面镜408反射经一双向分光面镜428到达一偏光分光镜410，再藉由偏光分光镜410将S偏振的红光RS反射至红色液晶面板412上。而反射的蓝、绿混光再经由一双向分光面镜414将蓝、绿混光分成一反射的绿光GS与一穿透的蓝光BS。反射的绿光GS经过一双向分光面镜430，并藉由一偏光分光镜416将S偏振的绿光GS反射至绿色液晶面板418上，而穿透的蓝光BS经过一双向分光面镜432，并藉由一偏光分光镜420将S偏振的蓝光BS反射至蓝色液晶面板422上。最后再分别由红色液晶面板412、绿色液晶面板418、蓝色液晶面板422反射出P偏振的红光RP、绿光GP以及蓝光BP，经由一双向棱镜424(X-cube，Dichroic Prism)合光后经由一投影物镜426投影至萤屏(未示)上。
上述双向分光面镜428、430、432可分别将红光、绿光及蓝光中的杂光反射出光机系统400之外，且其摆设角度以可将杂光射出光机系统400为原则。
接着请参照图5，其为依照本发明一优选实施例的穿透式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统500中的光源502发射一白光W，经一偏振转换器503后形成一S偏振的白光WS。白光WS经一反射面镜504反射至一双向分光面镜506，双向分光面镜506将白光WS分成一反射的蓝、绿混光(BS，GS)与一穿透的红光RS。其中，穿透红光RS经过一双向分光面镜526，并藉由一反射面镜508反射穿透一红色液晶面板510最后到达一双向棱镜512中。而反射的蓝、绿混光再经由一双向分光面镜514将蓝、绿混光分成一反射的绿光GS与一穿透的蓝光BS。反射的绿光GS经过一双向分光面镜528并穿透绿色液晶面板516最后到达双向棱镜212中，而穿透的蓝光BS藉由一双向分光面镜518将S偏振的蓝光BS反射经过一双向分光面镜530最后到达一反射面镜520，再藉由反射面镜520将S偏振的蓝光BS反射穿透蓝色液晶面板522最后到达双向棱镜212中。红光RS、绿光GS及蓝光BS藉由双向棱镜512合光后，经由一投影物镜524投影至萤屏(未示)上。
上述双向分光面镜526、528、530可分别将红光、绿光及蓝光中的杂光反射出光机系统500之外，且其摆设角度以可将杂光射出光机系统500为原则。
最后请参照图6，其为依照本发明一优选实施例的另一种反射式液晶投影机中光机系统设计的示意图。光机系统600中的光源602发射一白光W，经一偏振转换器后形成一S偏振的白光WS。白光WS经由一偏光分光镜604与一双向分光棱镜606将红光R、绿光G、蓝光B分别投射至红色液晶面板608、绿色液晶面板610及蓝色液晶面板612上。最后再分别由红色液晶面板608、绿色液晶面板610、蓝色液晶面板612反射出红光R、绿光G以及蓝光B，依原先的光路径合光后经由一投影物镜投影至萤屏上。
上述双向分光面镜614、616、618可分别将红光、绿光及蓝光中的杂光反射出光机系统600之外，且其摆设角度以可将杂光射出光机系统600为原则。
综上所述，本发明至少具有下列优点1.本发明将适当数目的双向分光面镜设置于光机系统中的液晶面板前，将杂光反射并使之离开光机系统，以消除杂光杂讯、降低元件因吸收过多光线而造成热问题，改善投影质量。
2.本发明将适当数目的双向分光面镜设置于光机系统中的液晶面板前的光路径上，将杂光反射并使之离开光机系统以提高系统的对比与色座标饱和度，进而提高光机系统的投影质量。
3.本发明利用双向分光面镜达到过滤多余杂光的效果，在整体光机系统设计并未做大幅度调整的条件下，仍然可以改善光机系统的投影质量，所需耗费的成本低廉。
虽然本发明已结合优选实施例作了说明，然其并非用以限定本发明，业内人士在不脱离本发明精神和范围的条件下，可作各种更动与润饰，因此本发明保护范围当由后附权利要求书界定。
权利要求
1.一种改善光机系统光学质量的方法，适于改善液晶投影机的投影质量，该改善光机系统光学质量的方法至少包括提供一光机系统，该光机系统至少具有一光源、一分光系统、一合光系统，多个液晶面板以及一投影物镜，其中该分光系统将该光源分成一第一色光、一第二色光与一第三色光；以及将多个双向分光面镜设置于该第一色光、第二色光与第三色光的光路径上，以将该第一色光、第二色光及第三色光中的杂光反射出光机系统外。
2.如权利要求1所述的改善光机系统光学质量的方法，其中该光机系统的光路设计包括反射式液晶投影机。
3.如权利要求1所述的改善光机系统光学质量的方法，其中该光机系统的光路设计包括穿透式液晶投影机。
4.一种改善光机系统光学质量的方法，至少包括提供一光机系统；以及将多个双向分光面镜设置于该光机系统中第一色光、第二色光及第三色光的光路径上，以将该第一色光、第二色光及第三色光中的杂光反射出该光机系统外。
5.如权利要求4所述的改善光机系统光学质量的方法，其中该光机系统的光路设计包括反射式液晶投影机。
6.如权利要求4所述的改善光机系统光学质量的方法，其中该光机系统的光路设计包括穿透式液晶投影机。
全文摘要
本发明公开了一种改善光机系统光学质量的方法,其将双向分光面镜设置于光机系统中的适当位置,如将双向分光面镜设置于光机系统中红、绿、蓝的光路径上或其他需要将杂光滤掉的位置处,藉由双向分光面镜将光机系统所分出的红、绿、蓝光中的杂光反射出光机系统之外,使得经过双向分光面镜的红、绿、蓝光为纯色光,进而增进光机系统的对比与色座标饱和度,提高光机系统的光学投影质量。
文档编号G02B27/18GK1366196SQ0110163
公开日2002年8月28日 申请日期2001年1月19日 优先权日2001年1月19日
发明者吕光爵 申请人:台达电子工业股份有限公司