专利名称：液晶投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶投影机。特别是本发明涉及一种三板型的液晶投影机，该液晶投影机具有三个分别对应红、绿和蓝光的液晶显示器。
背景技术：
如美国未审专利申请2003/0189676中公开的内容，三板型液晶投影机是公知的，该液晶投影机具有三个分别对应红、绿和蓝色光的液晶显示器，其将各液晶显示器调制后的图像光合成，并将组合后的图像光投影到屏幕上。在该液晶投影机中，由光源发出的照明光被分为红、绿和蓝光，被分离出的各色光发射进入对应的液晶显示器中，并将各液晶显示器发射出来的图像光合成。另外，透射蓝色光的分色镜将绿色光和红色光反射到偏振光束分束器(下称为PBS)，在该偏振光束分束器中将绿色光和红色光分离开来。在该PBS前面，布置有例如一个具有波长选择能力的偏振旋转器，它通过将偏振平面旋转90度可以改变绿光或红光的偏振状态。因此，可以分离开绿光和红光，从而使绿光或红光经过PBS的偏振膜进入到PBS中，另一个由该偏振膜反射。
在通常的液晶投影机中，照明光中除了蓝光、绿光和红光之外还包含紫外线(下称UV射线)。该UV射线会使具有波长选择能力的偏振旋转器损坏。因此，该光学系统的寿命由该偏振旋转器的寿命来决定。在上述美国未公开专利申请2003/0189676的液晶投影机中，首先将波段与UV射线的波段重叠的蓝色光与绿色光和红色光分离，从而防止该UV射线进入绿色光和红色光的光学路径。
但是，即使防止了UV射线进入绿色光和红色光的光学路径，但UV射线仍然会进入蓝色光的光学路径。在构成光学系统的光学部件中，除了上述的偏振旋转器以外，还有很多部件对UV射线的抵抗力很低。因此，为了增长光学系统的寿命，有必要防止布置在蓝色光的光学路径中的光学元件由于UV射线的影响而受到损坏。
发明内容
本发明的一个主要目的是提供一种液晶投影机，它的光学元件可以防止受到UV射线的影响而损坏。
本发明的另一个目的是提供一种液晶投影机，它的光学系统具有很长的寿命。
为了实现这些和其他目的，本发明的液晶投影机包括一光源，用于发出包含红色、绿色和蓝色以及UV射线的白色光；多个液晶显示器，它们分别调制该红色、绿色和蓝色光；和一颜色分离和合成装置，它将白色光分离为红色、绿色和蓝色光，将该红色、绿色和蓝色光传送到对应液晶显示器，并将由各液晶显示器所发射的红色、绿色和蓝色光合成。该颜色分离和合成装置包括第一颜色分离装置，它将白色光分离为包含红色和绿色光的光束和包含蓝色光和UV射线的光束；第二颜色分离装置，它将包含红色和绿色光的光束分离为红色光和绿色光；以及UV射线去除装置，它从包含蓝色光和UV射线的光束中去除UV射线。
在本发明的一较佳实施例中，从光源侧开始，沿蓝色光的光学路径顺序排列有第一颜色分离装置、UV射线去除装置、和液晶显示器。该颜色分离和合成装置还包括至少一个反射或透射由第一颜色分离装置所分离出来的蓝色光的光学部件，该光学部件位于UV射线去除装置和液晶显示器之间，或位于液晶显示器之后。
本发明的另一实施例中的颜色分离和合成装置包括第一颜色分离装置，它将白色光分离为包含红色光和绿色光的光束和包含蓝色光和UV射线的光束；第二颜色分离装置，它将包含红色和绿色光的光束分离为红色光和绿色光；以及至少一个光学部件，它反射或透射由第一颜色分离装置分离出来的蓝色光。该光学部件的至少一部分和/或液晶显示器由无机材料制成。
在本发明的液晶投影机中，利用第一颜色分离装置将白色光分离为包含红色和绿色光的光束和包含蓝色光和UV射线的光束，利用UV射线去除装置从包含蓝色光的光束中去除该UV射线。因此，可以降低在该蓝色光的光学路径中布置的光学元件的损坏，从而延长了光学系统的寿命。
在本发明的其他实施例中，位于包含蓝色光和UV射线的光束的光学路径中的光学部件由无机材料制成，该无机材料对UV射线具有很强的抵抗力。因此可以降低光学元件的损坏。
当本领域技术人员阅读下面结合附图的详细说明之后，可以很容易理解本发明的上述目的和优点。
图1示出液晶投影机的透视图；和图2示出该液晶投影机的投影单元的光学结构。
具体实施例方式
在图1中，在液晶投影机10的壳体11的前部提供了一个漫透射类型的屏幕12。从该屏幕12的前侧来监视投影到屏幕12后侧上的图像。投影单元14位于壳体11中。从投影单元14投影的图像由反射镜16，17反射并被聚焦在屏幕12的后侧上。液晶投影机10在壳体11内设置了一公知电路单元，该电路单元包括调谐器电路和用于视频信号和音频信号再现的电路。通过在投影单元14内设置的液晶显示器上显示视频信号的再现图像，该液晶投影机10可以用作为具有大屏幕的电视机。
在图2中，在投影单元14内包含三个分别对应蓝色、绿色和红色光的反射液晶显示器21B、21G、21R。光源22发射出包含蓝色、绿色和红色光(图2中分别简单表示为R，G，B)的照明光。例如，作为白色光源的氙灯、汞灯光源等可以用作光源22。反射器23反射从光源22发射出来的照明光，从而使照明光形成基本平行的光线。
偏振器25位于光源22前面。该偏振器25将光源22发出的蓝色、绿色和红色光转换为S偏振的光，这些蓝色、绿色和红色光不具有特定的偏振平面。在图2中，各线上的点和十字线表示各颜色光的偏振状态。这些点表示具有垂直偏振平面的S偏振的光，十字线表示具有水平偏振平面的P偏振的光。经过偏振器25的各颜色光进入分色镜26。
投影单元14的颜色分离和合成光学系统20包括分色镜26、第一PBS27、合成棱镜29、紫外线(UV)切割滤光器30、偏振旋转器31、第二PBS32、投影透镜33。
分色镜26为用于从白色光中分离出蓝色光的第一颜色分离装置，它反射绿色和红色光并透射包含蓝色光的短波长光。作为公知常识，UV射线的波长小于蓝色光的波长，因此该UV射线(图2中简称为UV)与蓝色光一起通过分色镜26。通过首先利用分色镜26分离蓝色光，可以防止UV射线进入绿色光和红色光的光学路径。
由分色镜26反射的红色和绿色光进入偏振旋转器31中。偏振旋转器31和第二PBS32构成第二颜色分离装置，它分离红色光和绿色光。该偏振旋转器31具有波长选择能力，它在透射红色光时将红色光的偏振平面旋转90度，在透射绿色光时不旋转偏振平面。该偏振旋转器31由无机材料制成，它对UV射线的抵抗力尤其低。但是，由于如上所述已经避免了UV射线进入绿色光和红色光的光学路径中，因此可以抑制对该偏振旋转器31的损坏。
通过偏振旋转器31将红色光的偏振平面旋转90度，从而将红色光从S偏振的光转变为P偏振的光。该红色光通过第二PBS32的偏振膜32a，进入液晶显示器21R。当利用液晶显示器21R将红色光调制为图像光时，红色光被转换为S偏振的光。从液晶显示器21R输出的S偏振的红色光被第二PBS32反射，并进入合成棱镜29。
进入偏振旋转器31中的绿色光在没有被转换偏振状态的情况下通过偏振旋转器31，并进入第二PBS32。由于进入的绿色光为S偏振的光，因此该绿色光被偏振膜32a反射。这样，红色光和绿色光被分离，且分离出的绿色光进入液晶显示器21G。利用液晶显示器21G将进入液晶显示器21G的绿色光调制为图像光，并转换为P偏振的光。从该液晶显示器21G输出的P偏振的绿色光通过第二PBS32并进入合成棱镜29。
另一方面，经过分色镜26的蓝色光进入第一PBS27中，该第一PBS27反射S偏振的光而透射P偏振的光。进入第一PBS27的蓝色光为S偏振的光，它被偏振膜27a反射并进入液晶显示器21B。利用液晶显示器21B将进入液晶显示器21B的蓝色光调制为图像光，并转换为P偏振的光。从该液晶显示器21B输出的P偏振的蓝色光通过第一PBS27并进入合成棱镜29。
UV切割滤光器30位于分色镜26和第一PBS27之间。作为公知常识，该UV切割滤光器30可以吸收UV射线并透射其他颜色光。如上所述，分色镜26透射UV射线和蓝色光。该UV切割滤光器30通过吸收经过分色镜26的UV射线，从蓝色光的光学路径中去除UV射线。因此，由于位于蓝色光的光学路径中的光学部件(例如第一PBS27、合成棱镜29、和液晶显示器21B)可以避免照射UV射线，因此可以防止UV射线损坏光学部件。
在某些情况下，由于光学系统的设计，对UV射线具有非常低的耐用性的偏振旋转器、偏振板等可能位于蓝色光的光学路径中。在这些情况下，该UV切割滤光器30更为有效。
在除了UV切割滤光器之外还有光学元件位于分色镜26和第一PBS27之间的情况下，该UV切割滤光器位于分色镜26和光学部件之间，从而不会使UV射线进入光学部件中。
由于分色膜29a反射蓝色光并透射绿色和红色光，因此利用合成棱镜29的分色膜29a将进入合成棱镜中的蓝色、绿色和红色图像光合成。利用透射透镜33将合成后的光作为投影光投影到屏幕12上。
在上述实施例中，使用了吸收UV射线的UV切割滤光器。但是，还可以使用反射UV射线并透射蓝色光的分色滤光器来替换该UV切割滤光器。
另外，为了进一步提高光学部件对UV射线的耐久性，可以使用对UV射线具有高低抗性的无机材料(例如玻璃)来制造光学部件。由无机材料制成的光学部件可与UV切割滤光器一起使用或用于UV切割滤光器。
如上所述，该UV切割滤光器最好正好位于作为第一颜色分离装置的分色滤光器的后面。但是，在光学系统的设计中，由于布置间隔等的限制，也存在UV切割滤光器没有正好位于分色滤光器后面的情况。在该情况下，位于分色滤光器和UV切割滤光器之间的光学部件最好由无机材料制成。
虽然反射型液晶显示器用于上述实施例的液晶投影机，但是本发明还可用于使用透射液晶显示器的液晶投影机。另外，也可以从液晶投影机中去除屏幕12，并使用外部屏幕来使图像投影其上。
本发明还可能有很多种变化和修改，它们都将落入本发明范围之内。
权利要求
1.一种液晶投影机，包括一光源，用于发出包含红色、绿色和蓝色以及UV射线的白色光；多个液晶显示器，它们分别调制该红色、绿色和蓝色光；和一颜色分离和合成装置，它将白色光分离为红色、绿色和蓝色光，将该红色、绿色和蓝色光传输到对应液晶显示器，并将由各液晶显示器所发射的红色、绿色和蓝色光合成，所述颜色分离和合成装置包括第一颜色分离装置，它将白色光分离为包含红色和绿色光的光束和包含蓝色光和UV射线的光束；第二颜色分离装置，它将包含红色和绿色光的光束分离为红色光和绿色光；以及UV射线去除装置，它从包含蓝色光和UV射线的光束中去除UV射线。
2.如权利要求1所述的液晶投影机，其中从光源侧开始，沿蓝色光的光学路径顺序排列有第一颜色分离装置、UV射线去除装置、和液晶显示器，其中所述颜色分离和合成装置还包括至少一个反射或透射由第一颜色分离装置所分离出来的蓝色光的光学部件，该光学部件位于UV射线去除装置和液晶显示器之间，或位于液晶显示器之后。
3.如权利要求1所述的液晶投影机，其中所述UV射线去除装置为分色滤光器或UV切割滤光器。
4.如权利要求1所述的液晶投影机，其中所述第一颜色分离装置为分色镜，所述第二颜色分离装置为偏振旋转器和PBS。
5.一种液晶投影机，包括一光源，用于发出包含红色、绿色和蓝色以及UV射线的白色光；多个液晶显示器，它们分别调制该红色、绿色和蓝色光；和一颜色分离和合成装置，它将白色光分离为红色、绿色和蓝色光，将该红色、绿色和蓝色光传输到对应液晶显示器，并将由各液晶显示器所发射的红色、绿色和蓝色光合成，所述颜色分离和合成装置包括第一颜色分离装置，它将白色光分离为包含红色光和绿色光的光束和包含蓝色光和UV射线的光束；第二颜色分离装置，它将包含红色和绿色光的光束分离为红色光和绿色光；以及至少一个光学部件，它反射或透射由第一颜色分离装置分离出来的蓝色光，其中该光学部件的至少一部分和/或液晶显示器由无机材料制成。
6.如权利要求5所述的液晶投影机，其中所述颜色分离和合成装置还包括一UV射线去除装置，它从包含蓝色光和UV射线的光束中去除UV射线。
全文摘要
利用分色镜将光源发出的照明光分离包含红色和绿色光的光束和包含蓝色和UV射线的光束。该蓝色光被第一PBS反射并进入对应该蓝色光的液晶显示器中。另一方面，利用偏振旋转器和第二PBS将包含红色和绿色光的光束分离为红色光和绿色光，分离后的红色光和绿色光进入对应各颜色光的液晶显示器中。利用合成棱镜将各液晶投影机发射的蓝色、绿色和红色光合成。一UV切割滤光器位于分色镜和第一PBS之间。该UV切割滤光器可以通过吸收该UV射线，从蓝色光的光学路径中去除UV射线。
文档编号G03B21/00GK1584730SQ20041005778
公开日2005年2月23日 申请日期2004年8月19日 优先权日2003年8月20日
发明者川合悟 申请人:富士写真光机株式会社