专利名称：用于基于lcd的透射型投影仪的检偏振器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于透射型LCD投影型视频图像显示设备的检偏振器领域，尤其涉及用于包括这种检偏振器的投影型视频图像显示设备的成像光学系统，以及将这种检偏振器设置在投影型视频图像显示设备的成像光学系统中的方法。
背景技术：
目前，许多透射LCD投影型视频图像显示设备产生的亮度有限并且其寿命有限。一个限制因素是使用吸收检偏振器，当滤除不想要的偏振光时需要检偏振器吸收大量光。这就尤其导致了不希望的热效应，其对于设备的使用寿命具有不良影响。
JP11295660中公开了一种现有技术的方法，其提出了在利用偏振光的、由光阀构成的透射投影图像显示器中增强抵抗光阀周围生成的热量的可靠性。这种投影图像显示器的构成方式使得如下所述显示图像，通过入射端偏振片将光源发射的随机光调整成单向偏振光，对于每个像素通过光阀控制该偏振光的偏振方向，并且发射端偏振片仅透射偏振沿一个偏振方向的偏振光，并由投影透镜放大和投影图像。因为发射端偏振片是反射偏振片并且相对于光阀的表面倾斜，所以抑制了在光阀和发射端偏振片附近生热。因此，抑制了可靠性的劣化。
然而，这种现有技术的方法提供紧凑设计和短的投影透镜后焦距的能力有限，这会使利用这种方法的投影仪相当大以及昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于投影型视频图像显示设备的改进的成像光学系统。
通过提供一种成像光学系统实现了该目的，该系统包括折射检偏振器设备，该检偏振器设备用于在成像路径中通过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对于所述成像路径有角偏差，还包括反射检偏振器装置，其沿着所述成像路径与所述折射检偏振器装置相隔一定距离设置，并且设置成在所述成像路径中通过具有第一偏振模式的光并且将具有第二偏振模式的偏离光反射出所述成像路径。
由于在反射检偏振器装置之前提供了折射检偏振器装置，可以保持使不想要的光偏离出所述成像路径所需的距离小，从而得到紧凑的设计，其中可以保持相关投影透镜的后焦距短，由此可以降低投影型视频图像显示设备的生产成本。
本发明的另一目的是提供一种用于在投影型视频图像显示设备中构造这种检偏振器的改进方法。
此目的是由包括以下步骤的方法实现的提供折射检偏振器装置，该检偏振器装置设置成在成像路径中通过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对于所述成像路径有角偏差；沿着所述成像路径与所述折射检偏振器装置相隔一定距离提供反射检偏振器装置，所述反射检偏振器设成在所述成像路径中通过具有第一偏振模式的光，并且将具有第二偏振模式的偏离光反射出所述成像路径。
根据以下结合附图的详细说明，将能明了本发明的其它目的和特征。然而，应当理解，附图仅用于说明并且不作为对本发明范围的定义，本发明的范围应参照所附权利要求。还应当理解，附图没有必要按照比例画出，除非特别注明，它们仅仅是概念地表示了本文中所述的结构和过程。
在附图中，在所有的几个视图中相同的附图标记表示相似的元件图1是折射检偏振器的示意图；图2是根据图1的叠层折射检偏振器的示意图；图3是用于投影型视频图像显示设备的检偏振器结构的第一实施例的示意图；图4是用于投影型视频图像显示设备的检偏振器结构的第二实施例的示意图。
具体实施例方式
图1是表示折射检偏振器1的基本构造的示意图。单轴定向双折射层2夹在两个透明载体基底3之间。每个基底3具有沉积在其各自内表面上的细节距“锯齿”结构4。该细节距“锯齿”结构4优选由聚酰亚胺塑料(PI)层制成。图中示出包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射检偏振器1上。选择材料特性的方式是，第一偏振模式，例如p偏振光束6没有观察到大的折射率变化，因此将折射检偏振器当作为平面平行板，所以该光束继续沿着成像路径传播。然而，第二偏振方向，例如s偏振光7观察到材料之间的大折射率差，并且在界面被折射，使得当该光束通过折射检偏振器1时其传播方向改变，从而造成相对于成像路径的角偏差。由于要将该折射检偏振器1设置在投影型视频图像显示设备的成像光学系统中，对成像特性的光学要求非常严格。然而，折射率差通常是有限的，使得与传播方向的偏差通常是有限的，因此在投影型视频图像显示设备的光路中单独使用一个这样的折射检偏振器通常不足以提供足以使第二偏振方向转移到成像路径之外的第二偏振方向的方向变化。
图2示出了用于提供更大的第二偏振光7的方向改变的解决方案。这是通过叠置两个或多个根据图1的折射检偏振器1实现的。按照这个方式，可以实现更大程度的角分离。包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射检偏振器1的叠层上，通过其各层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直线通过折射检偏振器1。
图3示出了在投影型视频图像显示设备的简化光路中示出的可能的检偏振器结构的第一实施例。所示光路包括液晶(LCD)光阀8、根据图1的折射检偏振器1、二向色棱镜9、反射检偏振器10和投影透镜11。根据这种结构，折射检偏振器1结合反射检偏振器10(例如所谓的Moxtek板)使用。折射检偏振器1和反射检偏振器10相互间隔一定距离放置，使得二向色重组棱镜9安装在两者之间。来自LCD光阀8的包含p和s偏振光的入射光束5入射到折射检偏振器1上。在本结构中，不想要的第二偏振模式，例如由箭头7表示的s偏振方向可以传播更长的距离以与想要的第一偏振模式分开，例如由箭头6表示的p偏振光束。想要的第一偏振模式(p偏振)光束6通过投影透镜11入射到屏幕(未示出)上，同时不想要的第二偏振模式(s偏振)光束反射出成像路径。通过这种结构，减小了由折射检偏振器1产生的用于将不想要的光转移出主光路所需的角偏差，由此可以减少折射检偏振器1的层数，优选减少到如图1所示的单个层。然而，如果需要，在根据图3的第一实施例中可以采用根据图2的折射检偏振器1的叠层。
图4示出了基本上对应于图3实施例的第二实施例，但是差别在于反射检偏振器10设置成相对于成像路径成一定角度，由此可以进一步增加不想要的光束7的偏离。
下文中将描述用于将检偏振器设置在投影型视频图像显示设备的成像光学系统中的方法。该方法包括以下步骤提供折射检偏振器装置，其设置成在成像路径中通过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)相对于成像路径的角偏差；沿着所述成像路径、与所述折射检偏振器装置相隔一定距离提供反射检偏振器装置，所述反射检偏振器设置成在成像路径中通过具有第一偏振模式的光以及将具有第二偏振模式的偏离光反射出所述成像路径。
在另一实施例中，该方法还包括在所述折射检偏振器与所述反射检偏振器之间的所述成像路径中提供二向色棱镜的步骤，从而提供所述相隔的距离。
在另一实施例中，该方法包括提供折射检偏振器的步骤，该检偏振器包括至少一个单轴定向双折射层，其中每个双折射层夹在两个透明载体基底之间，每个基底具有沉积在其面对所述双折射层中的一个的各侧上的细节距锯齿结构。
在又一实施例中，该方法包括提供折射检偏振器的步骤，该检偏振器包括两个或更多个单轴定向双折射层。
因此尽管已经示出并描述以及指出了用于本发明优选实施例的基本新颖特征，但是将会理解到，本领域技术人员在不背离本发明精神的情况下可以对所述设备的形式和细节及其操作进行各种省略、替换和改变。例如，以基本上相同的方式实现基本上相同功能以获得相同结果的这些元件和/或方法步骤的全部组合明显应该落在本发明范围内。而且，应当认识到，结合任意公开的形式或者本发明的实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤，可以作为一般的设计选择要素包含在任意其它的公开或描述或建议的形式或实施例中。因此，本发明应仅由所附权利要求所表示的范围限制。
权利要求
1.一种用于投影型视频图像显示设备的成像光学系统，包括用于发射照明光的光源；透射液晶光阀(8)；折射检偏振器装置(1)，设置成在成像光路中通过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)相对于所述成像路径有角偏差；反射检偏振器装置(10)，其沿着所述成像路径与所述折射检偏振器装置(1)相隔一定距离设置，并设置成在所述成像路径中通过具有第一偏振模式的光(6)且将具有第二偏振模式的偏离光(7)反射出所述成像路径。
2.权利要求1的成像光学系统，进一步包括设置所述成像路径中、在提供所述相隔距离的所述折射检偏振器(1)与所述反射检偏振器(10)之间的二向色棱镜(9)。
3.权利要求1的成像光学系统，其中所述折射检偏振器(1)包括至少一个单轴定向双折射层(2)，其中每个双折射层(2)夹在两个透明载体基底(3)之间，每个基底具有沉积在其面对所述双折射层(2)之一的各侧上的细节距锯齿结构(4)。
4.权利要求3的成像光学系统，其中所述折射检偏振器(1)包括两个或更多个单轴定向双折射层(2)。
5.一种投影型视频图像显示设备，包含权利要求1至4中任一项的成像光学系统。
6.一种用于将检偏振器设置在投影型视频图像显示设备中的方法，其中所述方法包括以下步骤提供折射检偏振器装置，该检偏振器装置设置成在成像光路中通过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对于所述成像路径有角偏差；沿着所述成像路径与所述折射检偏振器装置相隔一定距离提供反射检偏振器装置，所述反射检偏振器设置成在所述成像路径中通过具有第一偏振模式的光，并且将具有第二偏振模式的偏离光反射出所述成像路径。
7.权利要求6的方法，进一步包括在所述成像路径中、在所述折射检偏振器与所述反射检偏振器之间提供二向色棱镜的步骤，从而提供所述相隔的距离。
8.权利要求6的方法，进一步包括提供折射检偏振器的步骤，该检偏振器包括至少一个单轴定向双折射层，其中每个双折射层夹在两个透明载体基底之间，每个基底具有沉积在其面对所述双折射层之一的各侧上的细节距锯齿结构。
9.权利要求8的方法，进一步包括提供折射检偏振器的步骤，该检偏振器包括两个或更多个单轴定向双折射层。
全文摘要
本发明涉及一种包括检偏振器(1，10)的、用于透射LCD投影型视频图像显示设备的成像光学系统，并涉及一种用于将这种检偏振器(1，10)设置在该成像光学系统中的方法。该成像光学系统包括用于发射照明光的光源；透射液晶光阀(8)；折射检偏振器装置(1)，用于在成像光路中通过具有第一偏振模式的光(6)并造成第二偏振模式的光相对于所述成像路径有角偏差(7)。该成像系统还包括沿着所述成像路径的反射检偏振器装置(1)，用于在所述成像路径中通过具有第一偏振模式的光(6)，并且将具有第二偏振模式的偏离光(7)反射出所述成像路径。
文档编号G02B27/28GK1742216SQ200480002931
公开日2006年3月1日 申请日期2004年1月14日 优先权日2003年1月28日
发明者A·J·S·M·德瓦安 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司