[实用新型]具有偏极化偏差补偿装置的离轴式液晶投影仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离轴式液晶投影仪，特别是涉及一种具有补偿偏极化偏差装置的离轴式液晶投影仪。

背景技术

人类眼底负责视觉的细胞主要包括高灵敏度且不具色彩区分能力的视柱(rod)细胞，以及用以感受不同颜色的视锥(cone)细胞，视锥细胞按照其主要的感应颜色波长的频带来区分，大致可分为三种范围，由此界定出所谓红、绿、蓝三原色。

为了将预录的光学影像数据依照人类视觉的生理条件重建，目前液晶投影仪，均使用能发射涵盖可见光波长范围光束的白炽光源，其所发射的白光首先被规范转换为线偏极化光，再区分为三原色光束。预先纪录的影像数据则被区分为红、绿、蓝的分色影像数据，之后分别呈现于由多个晶体细胞组成的各对应液晶片上，各线偏极化分色光束分别入射至对应的液晶片，使各入射光束接受液晶片上不同晶体细胞位置显示的影像数据的调制，而改变个别的偏极化条件，最后经过极化分析片(analyzer)滤留符合预定极化方向的分量，再由诸如合光棱镜的一合光装置将三色光束叠合，汇集为携带完整光学影像数据的一输出光束，经过一组投影镜头组投射至屏幕或墙面上，完成光学影像的重建。

其中，采用反射式光学结构时，为避免入射至液晶片的分色光束与被调制反射的光束共平面而相互干扰，必须将入射光与反射光的光轴偏离各液晶片的法线方向，使入射光轴与液晶片的法向之间形成一倾斜角度，这就是“离轴式”液晶投影仪。

一种现有的离轴式液晶投影仪7及其光学结构8，如图1与图2所示，将光源70所发射的光束经过透镜阵列71、72均匀化，由P-S转换器73将线偏极化P分量转换为S分量，再经透镜组74聚光，构成线偏极化的未调制混色光90，并以一向上倾斜角度入射至一X-型分色镜81，该X-型分色镜81是由一片具有反射红光镀膜的分色镜片811与一片具有反射蓝光镀膜的分色镜片812彼此垂直设置而成，由此，可将混色光束区分为分别向左右反射的红、蓝光束91、93、以及直接穿透的绿色光束92，在红、绿、蓝分色光束91、92、93射出X-型分色镜81方向的途中，分别设置有偏振片821、822、823，使分色光束以较符合预期的线偏极化方向入射至对应的液晶片831、832、833，经过液晶片的调制，被调制的分色光束94、95、96再分别经过一对应极化分析片841、842、843进入X-型合光棱镜85，并汇整为输出光束97，以供投影镜头组75投射至屏幕(图中未示出)。

当施加电压至液晶片中的晶体细胞时，会使晶体细胞中的液晶分子的排列方式扭转，因此改变了入射的线偏极化光的偏极化方向，所以可利用位于液晶片下游的极化分析片过滤筛选，使得被不同晶体细胞调制的分色光束产生出对应于预录的光学影像数据的强弱变化。但是实际状况并非如此理想，从开始的未调制光束90，其偏极化情况便不单纯，不但有未完全转换为线偏极化S分量的P分量掺杂其中，更有如圆偏极化或椭圆偏极化的分量混杂。而如X-型分色镜之类的光路元件在分色过程中，也会改变传播光束的一些偏极化状况。至于专门用于滤除不符合预期偏极化方向分量的偏振片与极化分析片，也都很难达到理论上应有的绝对效果。

如图3所示，当一束光束经过S方向偏振片61进行过滤，过滤之后的线偏极化S分量正向进入如一偏极化分光器(polarized beamsplitter，简称PBS)62时，理论上S分量会被完全反射，而以九十度转折角的方式发射出，且射出的光束中不应含有P分量，然而从传感器69真正测量射出的反射光束中可以发现，如图4所示，在光束的中央部分或许可如预期的需求，但是在图标的上下两侧，则出现了非预期的P分量，且P分量的大小随着远离中央而更趋明显。为了更详细地显示此现象，如图5所示，在图3的PBS 62的右侧增加一P方向偏振片63，可获得如图6所示的P方向分量分布。若如图7所示，在图3的右侧设置一反射镜64，理论上反射至反射镜的S分量在返回PBS 62时应完全沿原途返回，在PBS 62的左侧不会测量到任何信号，而实际上则如图8所示，在PBS 62左侧则出现了同时兼具P分量与S分量的漏光，且随着远离中央部分而逐渐增强。由此证明，用于分离P分量与S分量的光路元件，实际效果并非理想。换句话说，设计者虽可主观假设上述投影仪的光学结构中，红、绿、蓝各色光的传播途径与转折方向不会造成彼此差异，但是实际运作时，光路中的诸多现有光路元件则未必理想，反而会引入众多不确定的因素。