專利名稱：反射式液晶投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射式液晶投影儀，其具有三個用于光的三原色的反射式液晶元件面板。更具體而言，本發(fā)明涉及一種反射式液晶投影儀，其通過將由所述液晶元件調(diào)制的三種彩色光學(xué)影像進行組合，在屏幕上顯示出全色影像。
背景技術(shù)：
反射式液晶投影儀主要由光源、分色光學(xué)元件(如分色鏡或雙色棱鏡、偏光分光棱鏡(以后簡稱為PBS棱鏡))、三個液晶元件、復(fù)合棱鏡、以及投影透鏡組成。來自光源的白光被分離成藍色照明光束、紅色照明光束、以及綠色照明光束。液晶元件分別對三種彩色照明光束進行調(diào)制和反射，以產(chǎn)生三種彩色光學(xué)影像。這三種彩色光學(xué)影像通過復(fù)合棱鏡被組合到一起，組合后的全色影像通過投影透鏡投影到屏幕上。
在傳統(tǒng)的液晶投影儀中，復(fù)合棱鏡由棱鏡支架固定在預(yù)定位置，如日本專利申請2001-42425中所述。所述復(fù)合棱鏡是一種直角棱鏡，且所述棱鏡支架上形成有安裝部，直角棱鏡的頂面和底面粘接到此安裝部上。所述安裝部設(shè)有用于容納粘結(jié)劑的孔。在復(fù)合棱鏡的頂面和底面與安裝部接觸后，粘結(jié)劑流入孔中，從而將復(fù)合棱鏡的頂面和底面固定到安裝部上。
在反射式液晶投影儀中，PBS棱鏡用來將照明光路與影像光路分離。PBS棱鏡習(xí)慣上通過用粘結(jié)劑將棱鏡頂側(cè)和底側(cè)粘到各棱鏡支架上來固定住。在液晶投影儀被使用時，由于棱鏡支架的熱膨脹，PBS棱鏡容易使投影到屏幕上的影像變形，降低影像質(zhì)量。因為棱鏡支架被粘到PBS棱鏡的頂面和底面上，由于棱鏡支架需要安裝空間，使得液晶投影儀的總體尺寸變大。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于前述問題，本發(fā)明的主要目的是提供一種反射式液晶投影儀，其體積小，且能獲得高質(zhì)量的投影影像。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的反射式液晶投影儀包括三個反射式液晶元件，其分別由三原色照明光束來照明，以將三色照明光束調(diào)制成三原色光學(xué)影像；直角復(fù)合棱鏡，其具有用于接收三色光學(xué)影像的入射面，和用于將三色光學(xué)影像組合成全色光學(xué)影像的組合面，以及用于將全色光學(xué)影像導(dǎo)出復(fù)合棱鏡的出口面；投影透鏡，其用于將全色光學(xué)影像投影到屏幕上；棱鏡底板，所述復(fù)合棱鏡的底面被固定到棱鏡底板上；以及至少兩個直角棱鏡形狀的偏光分光器，所述偏光分光器單獨放在液晶元件和復(fù)合棱鏡的入射面之間，以將三色照明光束導(dǎo)向到液晶元件上，以及將三色光學(xué)影像導(dǎo)向到復(fù)合棱鏡的組合面上，其中偏光分光器僅在其底面被固定到棱鏡底板上。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述偏光分光器為第一和第二偏光分光器，第一偏光分光器具有照明光入射面、影像出口面以及偏光反射面，所述照明光入射面接收三色照明光束中的第一光束和第二光束，三色光學(xué)影像中的第一影像和第二影像從所述影像出口面中出來，其中，所述偏光反射面?zhèn)鬏數(shù)谝徊噬彰鞴馐⒎瓷涞诙噬彰鞴馐?，以分別將第一和第二彩色照明光束導(dǎo)向到三個液晶元件中的第一和第二個，所述偏光反射面將來自第一液晶元件的第一彩色光學(xué)影像反射到第一偏光分光器的影像出口面，并將來自第二液晶元件的第二彩色光學(xué)影像傳輸?shù)剿鲇跋癯隹诿妗?br> 因為所述偏光分光器僅在其底面被固定到棱鏡底板上，如果棱鏡底板熱膨脹，偏光分光器也不會傾斜，從而投影到屏幕上的影像質(zhì)量也不會下降。另外，因為不必要將一些棱鏡支架粘到PBS棱鏡的頂側(cè)和底側(cè)，這種結(jié)構(gòu)節(jié)省了安裝空間，從而本發(fā)明的反射式液晶投影儀可以做得更緊湊。


在結(jié)合附圖閱讀下面描述的優(yōu)選實施例后，本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點將更加明顯，在各圖中類似的或相應(yīng)的部件用類似的參考號來表示，其中圖1為本發(fā)明一個實施例的反射式液晶投影儀的示意性透視圖；圖2為圖1中的反射式液晶投影儀的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；圖3為沿棱鏡固定板的豎直平面截取的第一PBS棱鏡和復(fù)合棱鏡的剖視圖；圖4為沿包括投影透鏡的光軸在內(nèi)的棱鏡底板的垂直平面截取的復(fù)合棱鏡和第二PBS棱鏡的剖視圖；以及圖5為本發(fā)明第二實施例的反射式液晶投影儀的示意透視圖，其中投影透鏡具有折射光軸。
具體實施例方式
在圖1中，基框6由棱鏡底板6a和透鏡安裝板6b組成。棱鏡底板6a用于固定放在其上的直角棱鏡形狀的第一和第二PBS棱鏡8和10，復(fù)合棱鏡15，以及第一至第三偏光旋轉(zhuǎn)器9、11和12。
用于調(diào)制藍色照明光的反射式液晶元件20位于與第一PBS棱鏡8的側(cè)面相對處，第一PBS棱鏡8將由液晶元件20調(diào)制的藍色光學(xué)影像的光路與藍色照明光的光路分離。
用于調(diào)制紅色照明光的反射式液晶元件22和用于調(diào)制綠色照明光的反射式液晶元件24位于第二PBS棱鏡10的第一和第二側(cè)面的相對處。第二PBS棱鏡10將由液晶元件22調(diào)制的紅色光學(xué)影像的光路和紅色照明光的光路分離，也將由液晶元件24調(diào)制的綠色光學(xué)影像的光路和綠色照明光的光路分離。
來自光源如超高壓水銀燈(未示出)的光線包括藍、綠、紅光束，并照到分色鏡40上。分色鏡40將來自光源的此光線分離成藍、紅、綠照明光束。來自分色鏡40的藍色照明光束照到第一PBS棱鏡8上，而紅、綠照明光束照到第二PBS棱鏡10上。用于使光強度平衡的積分器(未示出)和用于對來自積分器的光束進行聚光的聚光鏡42位于光源和分色鏡40之間，從光源側(cè)按此順序布置。
如圖2所示，復(fù)合棱鏡15是直角棱鏡，其中四個側(cè)面中的兩個是入射面15c和15d，用于由液晶元件20、22和24調(diào)制的光學(xué)影像。另一個側(cè)面是供組合光學(xué)影像從中出來的出口面15b。
基框6的透鏡安裝部6b垂直于棱鏡底板6a，固定投影透鏡30的透鏡筒17螺紋連接到透鏡安裝部6b中。具體而言，透鏡筒17的后端固定到透鏡安裝部6b的開口中，透鏡筒17的直角法蘭17a螺紋連接到透鏡安裝部6b的四個角上。
棱鏡底板6a設(shè)有用于復(fù)合棱鏡15的光滑安裝面6c和用于第二PBS棱鏡10的光滑安裝面6d。復(fù)合棱鏡15的底面15a和第二PBS棱鏡10的底面10a通過粘結(jié)劑固定到安裝面6c和6d上。因為以這種方式固定，如果棱鏡底板6a熱膨脹的話，第二PBS棱鏡10不會傾斜，只是在平行于板表面的方向上移動。請注意，安裝面6c和6d從棱鏡底板6a的頂面稍凹進，以限定復(fù)合棱鏡15和第二PBS棱鏡10的位置。
復(fù)合棱鏡15的出口面15b和第二入射面15d垂直于投影透鏡30的光軸。第二PBS棱鏡10的影像出口面10b(其與第二入射面15d相對)也垂直于投影透鏡30的光軸。第三偏光旋轉(zhuǎn)器12通過底座件安裝到棱鏡底板6a上，位于第二PBS棱鏡10和復(fù)合棱鏡15之間。第三偏光旋轉(zhuǎn)器12將紅色光學(xué)影像的偏光從S型偏光改變到從S型偏光處旋轉(zhuǎn)90度的P型偏光。
如圖3所示，第一PBS棱鏡具有與復(fù)合棱鏡15的第一入射面15c面對的影像出口面8b。第一PBS棱鏡8的底面8a用粘結(jié)劑固定到棱鏡底板6a的光滑安裝面6e上。因為僅在其底面8a處被固定，如果棱鏡底板6a熱膨脹，第一PBS棱鏡8不會傾斜。另外，安裝面6e從棱鏡底板6a的頂面稍凹進，從而使第一PBS棱鏡8定位在棱鏡底板6a上。
第一偏光旋轉(zhuǎn)器9通過底座件安裝在棱鏡底板6a上，位于第一PBS棱鏡8和復(fù)合棱鏡15之間。第一偏光旋轉(zhuǎn)器9使藍色光學(xué)影像從P型偏光改變到S型偏光。
現(xiàn)在參考圖2描述本發(fā)明實施例反射式液晶投影儀的操作過程。
來自光源(未示出)的光線(包括三原色光束)通過未示出的積分器進行強度平衡，并通過聚光鏡42被聚光，然后照到分色鏡40上。分色鏡40傳輸藍色照明光束并反射紅、綠照明光束。在通過分色鏡40傳輸后，藍色照明光束照到第一PBS棱鏡8的照明光入射面8c上。
在照到照明光入射面8c上時，藍色照明光束是S型偏光，并從第一PBS棱鏡8的偏光反射面8d向液晶元件20反射。液晶元件20將藍色照明光束調(diào)制成藍色光學(xué)影像，而且將藍色光學(xué)影像從S型偏光變成P型偏光。這樣，藍色光學(xué)影像通過偏光反射面8d傳輸，并從第一PBS棱鏡8的影像出口面8b出來到第一偏光旋轉(zhuǎn)器9。通過第一偏光旋轉(zhuǎn)器9使藍色光學(xué)影像又從P型偏光變?yōu)镾型偏光，并照到復(fù)合棱鏡15的第一入射面15c上。
在經(jīng)分色鏡40反射后，紅、綠照明光束照到第二偏光旋轉(zhuǎn)器11上。通過第二偏光旋轉(zhuǎn)器11，只有紅色照明光束被從S型偏光變?yōu)镻型偏光。P型偏光的紅色照明光束和S型偏光的綠色照明光束被導(dǎo)向到第二PBS棱鏡10的一個照明光入射面10c上，此入射面面對著第二偏光旋轉(zhuǎn)器11。紅色照明光束穿過第二PBS棱鏡10的偏光反射面10d，并照到液晶元件22上，而綠色照明光束從偏光反射面10d上反射，并照到液晶元件24上。
液晶元件22將紅色照明光束調(diào)制成紅色光學(xué)影像，并將其偏光性從P型偏光變?yōu)镾型偏光。這樣，紅色光學(xué)影像就從偏光反射面10d上反射，再從第二PBS棱鏡10的影像出口面10b上出來。液晶元件24將綠色照明光束調(diào)制成綠色光學(xué)影像，并將綠色光學(xué)影像從S型偏光變?yōu)镻型偏光。這樣，綠色光學(xué)影像通過偏光反射面10d傳輸，并從第PBS棱鏡10的影像出口面10b上出來。
來自影像出口面10b的紅、綠光學(xué)影像穿過第三偏光旋轉(zhuǎn)器12，并照到復(fù)合棱鏡15的第二入射面15d上。另外，第三偏光旋轉(zhuǎn)器12使紅色光學(xué)影像的偏光性從S型偏光變到P型偏光。
進入第一入射面15c的藍色光學(xué)影像從復(fù)合棱鏡15的組合面15e反射，而進入第二入射面15d的紅、綠光學(xué)影像通過組合面15e傳輸。這樣，從復(fù)合棱鏡15的出口面15b出來的三種彩色光學(xué)影像進入到投影透鏡30。投影透鏡30將三種彩色光學(xué)影像投影到屏幕上，因此全色影像就顯示在屏幕上。
在上述實施例中，投影透鏡組的光軸沿直線延伸。但本發(fā)明也可適于具有前透鏡組45的投影儀，前透鏡組45的光軸是折射的，如圖5所示。在這種液晶投影儀中，第一后透鏡組50和第二后透鏡組52安裝到垂直于棱鏡底板6a的安裝框55上，前透鏡組45和后透鏡組50、52構(gòu)成投影透鏡。
雖然上述實施例中使用了兩個PBS棱鏡，但也可用三個PBS棱鏡，在這種情況下，交叉的雙色棱鏡用作復(fù)合棱鏡，其中，四個側(cè)面中的三個是入射面。三個PBS棱鏡的影像出口面設(shè)為與復(fù)合棱鏡的三個入射面分別相對。本發(fā)明最好用于這樣一種液晶投影儀，以防止投影到屏幕上的影像變形。
在上述實施例中，藍色照明束光束首先通過分色鏡分離，然后紅、綠照明光束被分離。但是，顏色分離的順序并不限于上述。例如，紅色照明光束或綠色照明光束可以先分離。
雖然PBS棱鏡和復(fù)合棱鏡直接固定到根據(jù)上述實施例的棱鏡底板上，但也可以通過擰在棱鏡底板上的各底座件將他們固定到棱鏡底板上。
這樣，本發(fā)明并不限于上述實施例，而是可以在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)作各種變化。
權(quán)利要求
1.一種反射式液晶投影儀，其特征在于，包括三個反射式液晶元件，其分別被三原色的三種彩色照明光束照明，以將所述三種彩色照明光束調(diào)制成三原色的三種彩色光學(xué)影像；直角復(fù)合棱鏡，其具有用于接收所述三種彩色光學(xué)影像的入射面、用于將三種彩色光學(xué)影像組合成全色影像的組合面、以及使所述全色光學(xué)影像從所述復(fù)合棱鏡出來的出口面；投影透鏡，用于將所述全色光學(xué)影像投影到屏幕上；棱鏡底板，所述復(fù)合棱鏡在其底面被固定到棱鏡底板上；以及至少兩個直角棱鏡形的偏光分光器，所述偏光分光器被單獨放在所述液晶元件和所述復(fù)合棱鏡的入射面之間，用于將所述三種彩色照明光束導(dǎo)向到所述液晶元件上，并用于將所述三種彩色光學(xué)影像導(dǎo)向到所述復(fù)合棱鏡的組合面上，其中，所述偏光分光器僅在其底面被固定到所述棱鏡底板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影儀，其特征在于，所述偏光分光器是第一和第二偏光分光器，所述第一偏光分光器具有用于接收所述三種彩色照明光束中的第一和第二個的照明光入射面，供所述三種彩色光學(xué)影像中的第一和第二個從中出來的影像出口面，以及偏光反射面，其中，所述偏光反射面?zhèn)鬏斔龅谝徊噬彰鞴馐?，并反射所述第二彩色照明光束，以將所述第一和第二彩色照明光束分別導(dǎo)向到所述液晶元件中的第一和第二個上，所述偏光反射面將來自所述第一液晶元件的所述第一彩色光學(xué)影像反射到所述影像出口面，并將來自所述第二液晶元件的所述第二彩色光學(xué)影像傳輸?shù)剿鲇跋癯隹诿妗?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式液晶投影儀，其特征在于，所述偏光分光器的底面用粘結(jié)劑固定到所述棱鏡底板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射式液晶投影儀，其特征在于，所述棱鏡底板設(shè)有用于放置所述偏光分光器底面的光滑安裝面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射式液晶投影儀，其特征在于，所述光滑安裝面從所述棱鏡底板的項面稍凹進，用于將所述偏光分光器定位到所述棱鏡底板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射式液晶投影儀，其特征在于，所述復(fù)合棱鏡用粘結(jié)劑將其底面固定到所述棱鏡底板上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反射式液晶投影儀，照明光被分離成藍、綠、紅照明光束。三種彩色照明光束分別被三個反射式液晶元件調(diào)制成藍、綠、紅彩色光學(xué)影像。第一偏光分光棱鏡將藍色光學(xué)影像導(dǎo)向到復(fù)合棱鏡的第一入射面，而第二偏光分光棱鏡將紅、綠色光學(xué)影像導(dǎo)向到復(fù)合棱鏡的第二入射面。由復(fù)合棱鏡將三種彩色光學(xué)影像重新組合成全色影像，且由投影棱鏡將此全色影像投影到屏幕上。第一和第二偏光分光棱鏡和復(fù)合棱鏡僅在其底面被固定到棱鏡底板上。
文檔編號G03B21/14GK1580939SQ20041005628
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月12日
發(fā)明者稻本雅之 申請人:富士寫真光機株式會社