【毕业学位论文】高效率极化光源照明系统于液晶显示器投影机之设计-电机工程

逢甲大學電機工程學系碩士班碩士文 高效極化光源照明系統於液晶顯示器投影機之設計 導 教 授 ：陳德請 博士 研 究 生 ：施秉鋐 中華民國九十九月 逢甲大學 98 學 ) 甲大學 98 學 ) 甲大學 98 學 ) 謝 ，短短長長，我的研究所生涯就這樣告一段，在這段時間受到周圍許多人的幫助，首先非常感謝指導教授陳德請師管在做人處事或是學業研究上給予許多寶貴的經驗與提攜，也感謝師母對我們這些學生的照顧，關心我們的健康與生活況，讓我們感覺到師與學生之間僅是師生關係，而像是親人般的親與溫馨。感謝口試委員張榮森師與莊正當師在文方面給予許多寶貴意，讓文可以以佳的方式呈現，最後特別感謝田春師與介仁師在我文的與設計方面遇到瓶頸時，可以適時給予許多光學與設計方面的寶貴意，讓我受用無窮。 很開心在這內有著已經認十的好朋友偉、系籃的阿吉、實驗室夥伴小胖、奕廷及張簡與學弟阿偉、阿凱的相伴扶持，讓我可以打籃球紓解壓，看電影新鮮自己的大腦，願意教我許多拆解組裝電腦的知與技巧；在研究上提供我一樣的想法突破現與瓶頸，讓我可以順完成碩士學業，我很慶幸珍惜我們的相遇結，祝你們。最後在此把我最大的感謝給予在背後支持我的家人，多謝你們願意讓我在完大學之後繼續攻研究所，完成我在學業上的目標，謝謝你們! 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 要 本研究目的是用偏振光學與照明光學設計出一種產生高效極化光源的偏振轉換元件。研究方法是使用 學程式設計系統所需偏振轉換元件，進一步使用 析軟體分析其照與光線平，以完成在 影機內的高效極化光源照明系統設計。設計結果系統整體尺寸僅有 46 4 0 5 頭的材是 源採用普通白光光源與 源作比較。光源沒有通過偏振轉換元件的情況下，其模擬照光轉換效為 ；且光源通過偏振轉換元件時，其模擬照光轉換效為 光轉換效 。本研究證實經由反射罩與偏振轉換元件可以有效地將光轉換效由 高至 同時也可達到投影顯示投影機內照明系統微小化的目的。 關鍵詞:偏振光學、化光源 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) to to of of At to of in CD 46 40 5 of ED as t BS BS is , a in CD 效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 致 謝 . 要 . V . . 目 . 目 . 一章 序 . 1 究背景與動機 . 1 究目的 . 2 閥( 投影系統 . 2 透式投影系 統 . 5 射式投影系 統 . 7 文架構 . 16 第二章 高效極化光源照 明系統基本 . 17 折射 . 17 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 振轉換系統(. 18 振分束器(. 19 延遲片( . 21 展( . 23 第三章 高效極化光源照明系統元件設計與規格 . 27 振分束器(. 27 折射 . 32 延遲片 . 34 源位置與反射罩 . 38 效極化光源照明系統 . 43 第四章 高效極化光源照 明系統分析 . 45 用 體分析照 . 45 統燈源照明系 統分析 . 46 源照明系 統分析 . 52 用 體分析整體系統照 . 56 第五章 結與未展望 . 59 考文獻 . 61 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 圖 像素法示意 圖 . 3 圖 色頻道法 示意圖 . 4 圖 序式分光法 示意圖 . 5 圖 透式投影系統 示意圖 . 6 圖 片式穿透投影 系統示意圖 . 7 圖 構示意圖 . 8 圖 基液晶顯示系 統原示意圖 . 11 圖 射式液晶光閥投影系統示意圖 . 12 圖 位微小型反射 鏡元件架構圖 . 13 圖 位微小型反射鏡 產生灰階示意圖 . 14 圖 位光訊號處投影系統 (構圖 . 15 圖 折射原示意圖 . 18 圖 振轉換系統示意圖 . 19 圖 振分束器原示意圖 . 20 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 延遲片基本原 . 21 圖 用光延遲片於 影系統示意圖 . 22 圖 展定義 . 24 圖 有平坦表面光展 計算示意圖 . 25 圖 柱面之光展定義 . 26 圖 涉儀實際架構圖 . 28 圖 用 體設計 涉儀 . 29 圖 =干涉條紋圖與 . 31 圖 =干涉條紋圖與 . 31 圖 用 計雙折射系統 . 33 圖 折射系統改變的偏振方向 . 34 圖 用 定瓊斯矩陣示意圖 . 37 圖 瓊斯矩陣的實虛部 . 37 圖 射罩大型 . 38 圖 同光源位置分析圖 . 39 圖 同光源型分析圖 . 42 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 效極化光源照 明系統架構圖 . 44 圖 源頻譜分布 . 46 圖 同光源位置的光線追跡 圖與照分布圖 . 46 圖 同光線的光線 追跡與照分布 . 47 圖 射罩同開口 的照分布圖 . 49 圖 反射罩反射的光線追跡圖 . 50 圖 反射罩反射的照分布圖 . 50 圖 算後的 二維照分布圖 . 51 圖 反射罩反射的三維 照分布圖 . 51 圖 源的燈罩與燈座 3D . 52 圖 作環境與單位 符號示意圖 . 53 圖 A) 光線追跡 (B) 光線輸出角範圍分布 . 53 圖 A) 2D B) 偏振態圖 . 54 圖 A) 2D B) 偏振態圖 . 54 圖 統的(A) 3D B) 2D . 55 圖 分布圖 . 55 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 統所有鏡組 與物件資 . 56 圖 統 3D L . 57 圖 收的功分布 . 57 圖 光波長內 的能變化 . 58 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 表 涉儀鏡組設定 . 30 表 折射元件鏡組設定 . 33 表 元件的瓊斯矩陣設定值 . 36 表 同反射罩開口的圖形比較 . 40 表 射罩與光源初 步規格 . 45 表 射罩與光源相 關最終規格 . 49 表 射罩與 源相關規格 . 53 表 統規格 . 56 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 1第一章 序 究背景與動機 1 在早期觀賞影片與電視，幾乎是使用陰極射線管型 (投式電視或陰極射線管型三槍投影機。而液晶投影機從早期 1990 前因液晶板的低解析、接收光束視角小與成像品質比陰極射線管型三槍投影機遜色許多，到 1990 隨著製作 技術逐漸成熟穩定，解析越越高與視角也大幅增加，使得單槍液晶投影機開始超越陰極射線管型三槍投影機。至今，許多各大廠均加入生產研發微型與大型投影機，使得價格因為廠商間的競爭而日趨下。且比較起其他大型投影顯示應用，液晶投影機比起陰極射線管型三槍投影機具有價格宜與裝設簡的大優點，也因此成為新主市場。所以伴隨著 遍化、多媒體簡報的盛、價格日趨下與產品往越大型或越小型的種極端發展趨勢，微型與大型投影系統儼然已成為繼 展之後的下一波發展設計重點。以滿足日增加的市場需求。其中微小型投影系統的產品規格主要是以高、高解析、低噪音、高燈泡壽命和攜帶輕為主。在此將使用干涉儀、雙折射、光線追跡與波片原建構一個光機電整合的高效照明系統。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 究目的 本研究目的主要在於希望藉由反射式投影系統中的 調制原，逐一建構出偏振轉換元件，並搭配偏振分光鏡( 轉換光源的偏振態，再經由聚焦透鏡縮小光束大小，最後達到照明系統的微型化與高效。 閥 (投影系統 2 光閥式投影系統與傳統陰極射線管式投影系統之間最大的差為光閥式投影系統是屬於非發射型的投影顯示系統。而所有的非發射型顯示器均需使用一個外部光源作為照明使用，光閥即為此光源的外部調變器。一個非發射型投影顯示系統的先決條件為高效、色彩平衡與明的光源。當有影像訊號輸入時，光閥就用各種方法調變光，產生灰階影像訊號，再用各種方法產生色彩，結合成彩色影像並投影到螢幕上。 主要產生彩色影像的方法有以下三種： 1. 次像素 (： 先將三原色的次像素以某特殊排方式排放一起，且因為這些小，所以當以適當距觀看時，這三原色的次像素會看似同一高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 3點抑或同一像素。接著搭配三原色個別次像素的強，即可調配出想要的顏色，如圖 此種方法需要具有高解析的顯示面板，才會因為像素足，而使得畫面觀賞起有顆感。通常應用於直視型(示器，如筆記型電腦上的液晶螢幕或傳統陰極射線管式螢幕。 圖 像素法示意圖 2. 三色 (道法： 此方法為將白光分成三原色，並由個別的光閥面板調變，在將三原色結合產生一個彩色影像，如圖 方法優點為光閥需要高解析，而大部分的投影照明系統大多為使用此方法，尤其是穿透式液晶投影系統與反射式液晶投影系統。但此方法會有個問題就是光彼此的對高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 4準與需要三片光閥，即為所謂的三片式系統，這樣導致此方法本身的複雜性、成本負擔與產生色彩合成誤差，也間接的影響整體投影系統的尺寸大小。 圖 色頻道法示意圖 3. 場序式分光 (： 有別於上述種方法，此方法是在時域上分光。用各色光波器，依照時間依序分成红光、光與光，並快速地照射於影像源光閥上，在投射至投影屏幕。因為三種顏色交替照射的時間極短，小於人眼睛反應時間，所以我們觀看會看到視覺暫產生的彩色影像，高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 5如圖 圖 序式分光法示意圖 此種方法僅需要一個影像源光閥，即為單片式系統架構，其優點為系統元件少，體積可大幅縮小，亦可低成本。反之，缺點為光閥面板受到三原色分別照射的同時，已經有三分之二的光被波器除，因此光使用的效與光通均低，顯現畫面較暗。且因為光閥需要在短時間內調變三原色，所以面板的反應速必須可過慢，以避免速大於人眼反應時間而產生斷色 (現象。 透式投影系統 穿透式投影系統主要是使用穿透式液晶面板調變光源的影像源光閥，並加載其餘光學元件而形成一個光學投影系統。穿透式液晶顯示面板的原如圖 示，放置於面板的前後元件為偏振方向互相正交的偏振片。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 6圖 透式投影系統示意圖 根據扭轉向型液晶 (性，當偏振光通過液晶分子時，因為液晶分子長短軸具有同的折射，導致光的偏振方向會隨著 晶分子旋轉 90 角，進而通過第二片偏振片，形成發的態；一旦在面板前後加上一個驅動電壓，產生一個電場，進而使得液晶分子形成站排的情形。則此時剛通過第一片偏振片的偏振光，將受液晶分子排方式而改變光偏振方向，且一開始未加電壓時，其前後偏振片擺放為互相正交，導致加電壓之後，其偏振光方向與第二片偏振片正交而無法穿透，進而呈現暗的態。值得一提的是，液晶顯示系統通常會藉由驅動電壓控制液晶分子排站的方式與角控制偏振光穿透偏振片的光通大小，以達到呈現全黑到全白的灰階變化。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 7圖 片式穿透投影系統示意圖 圖 示為穿透式液晶顯示光閥面板的投影系統，其原為使用雙色鏡將光源產生的白光成三原色，並依照同顏色透過同的光分別照射到三片液晶光閥面板上，且藉由光閥面板調變三原色個別的影像灰階，最後經由雙色鏡將三原色個別的影像合成為一張彩色影像，在投影至屏幕上。 此系統因為需要裝置一個驅動電，所以導致其光閥面板的開口太小與 間的縫隙過大，使得每一個 透光剩下約 40%，因此下，畫面 。 射式投影系統 有別於穿透式投影系統，反射式投影系統主要是入射光經調變後打高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 8到光閥面板反射進入鏡頭而投射到屏幕。目前主的反射式光閥製作方法可區分為使用單晶矽作為底部反射基板的液晶面板 (運用微機電 (術作成的位微型反射元件 (種： 1. 矽基液晶顯示器( 15由於穿透式液晶顯示器開口與整體體積過大的個問題，使得 近逐漸改採用反射式液晶顯示器，其中最重要的一項技術為單晶矽液晶顯示技術。此技術主要是使用單晶矽材作為基板，電子遷移為以往穿透式非晶矽基板的 1000 倍，這樣的做法可以使得整體呈現的解析大幅提升又可以縮小整體體積，其開口比起以往穿透式可大幅提升到 95%以上。 圖 構示意圖 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 9如圖 示， 以往穿透式液晶面板最大的區別是將顯示器畫素的驅動電以半導體製程作在矽晶圓上，並以玻璃封裝後填充液晶為 製作過程。首先位於最下層顯示器畫素的驅動電是以矩陣型式排，其電主要是以互補式屬氧化物半導體 (程設計成隨機存取記憶體( 其中隨機存取記憶體又可以細分為動態(靜態 (種。 一個畫素當中包含一個電晶體與一個儲存電容器，具有簡單定址電與縮小面積的好處，但是因為電容器會有電的情形產生，所以常常會導致具有對比下的缺點。另外 有儲存電容，反而每一個畫素中具有個電晶體，主要是由脈波寬調變 (訊號驅動， 以減少光電對於電的影響，光進入畫素之後會到下方的驅動電，讓最底下的矽基板吸收到能而產生電，就是所謂的光電，這會導致電極電壓上升，讓液晶對於排方式誤判，進而使反射光小心被調變。整體，這種隨機存取記憶體各有弊，但是以我們最關注的體積大小看， 製作方式其畫素會比 的大。 在製作完驅動電之後，我們必須在每一個畫素電極鍍上反射極高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 10高的屬反射鏡，又因為驅動電均位於反射鏡下方，所以在裝置反射鏡時，可以互相貼的很近。這就是為麼反射式面板開口極高的原因，因為驅動電的存在位置會擋到光通過的徑，且反射鏡也可以互相靠近。屬反射鏡並非僅是為反射入射光，還具有將驅動電產生的電場與玻璃基板上透明電極者互相搭配，間接用以控制液晶偏轉，調變光的偏振型態。 在反射式光閥光學系統之中，通常會使用偏振分束器 (將一束光源射入 而分成 S 態偏振光與 P 態偏振光，在搭配驅動電壓呈現或暗的態。當驅動電壓未開時，我們先輸入一道 S 態偏振光經由 反射到光閥，經過光閥且受到隨機的液晶分子排而使得反射後的 S 態偏振光旋轉 90 變成 P 態偏振光，回到 從初始的反射變成透射到投影鏡頭，而將影像投射到屏幕，這為的態。一旦驅動電壓啟動，液晶分子的排方式就會被有規則的排著，也就導致入射 S 態偏振光經過液晶分子後，偏振方向再因為液晶分子排一樣而旋轉，進而變依然為 S 態偏振光，也就導致無法穿透 得屏幕上的影像因投影鏡頭沒有接收到光源，而整體呈現暗的態，如圖 示。值得一提的是，藉由驅動電對於液晶分子排方式的控制，可以讓反射光具有同的偏振態，再搭配高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 11用，即可讓穿透 偏振光達到灰階變化的效果。 圖 基液晶顯示系統原示意圖 常的反射式液晶光閥投影系統是將白光光源使用光學元件分成紅、三原色，再搭配偏振分束器 (讓偏振光罩設在液晶光閥面板上，經光閥面板調變後的灰階影像，反射到投影鏡頭而投影到屏幕上，如圖 示。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 12圖 射式液晶光閥投影系統示意圖 整體，單矽晶顯示器具有體積小與較大開口，且其驅動電使用為國內成熟的 造技術，隨著製程的躍進，導致 解析可以滿足人們最渴望的輕攜帶與強大性，近幾也成微型投影機的主要製作方法之一。只是要注意的是，因為採取的是反射方式且搭配偏振分束器，使得入射與反射者光彼此的重疊會導致對比下的缺點。因此光學元件的使用也是需要一定的水準之上。 2. 位微型反射鏡元件(3456： 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 13此項方法最大的代名詞就是美國德州儀器 ( 司，主要使用微機電技術於西元 1987 研發出。其用途是作為一種對光的空間光學調變元件。如圖 示，圖片中每一個畫素是由一片為小的屬鏡面所建構成，底部則使用互補式屬氧化物半導體(動電產生磁場，進而控制 件最上端個傾斜鏡面的旋轉角。 圖 位微小型反射鏡元件架構圖 要是用 射光束藉由單一反射鏡偏轉而轉換成單一方向的反射圖元，再結合投影鏡頭孔徑光闌（ 裝置，如同光學開關一般，產生明暗的光學投影高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 14影像7。而其中的原是使用二進制脈波調變 (術，將 8位元控制訊號產生 256種脈衝寬，使每一個鏡面停的時間長短有 256種8。這樣一，反射透過偏振分束器進入投影鏡頭的光會因為光通大小同而產生暗的灰階變化，圖 位微小型反射鏡產生灰階示意圖 依照整個系統討，照明系統產生的白光必須通過色 (出紅、三原色，伴隨著時間調變的方式，依序入射到閥面板上，搭配上述產生灰階的方式，每個顏色在每個畫素上可高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 15以表示出 256 個灰階，三色光整個混合起則可以創造出 16,777,216種的全彩影像，如圖 示。 圖 位光訊號處投影系統 (構圖 整體 配國內成熟的半導體製程技術使得此系統越越穩定，也具有快速、解析高、穩定性高且光學系統較為簡，導致整體體積像反射式投影系統一樣可以很微小。也就導致 反射式投影系統為現今微小型投影機的主要技術。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 文架構 本文的內容安排，第一章為介紹研究背景動機、目的與當今設計投影機的各種主方法介紹。第二章介紹高效極化光源照明系統設計原。第三章為照明系統各元件設計與規格。第四章為系統分析並討，最後是結與未展望。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 17第二章 高效極化光源照明系統基本 折射 910 高斯光學中所提到光在等向性（ 質中，如水、玻璃，將沿折射定的方向傳播。但在向性（ 介質，如方解石，一束光線被折射成二束光線，產生雙折射現象。1669 ，麥科學家巴納斯（ 方解石觀察物體時，發現有雙像顯示，經反覆試驗後，確定方解石晶體對光有雙折射現象：尋常折射和非尋常折射。荷科學家惠斯（ 察到其他晶體（如石英）也有似效應，只是效果較差。他認為尋常折射仍然遵守折射定，非尋常折射則遵守折射定。至於雙折射現象，惠斯認為方解石等晶體的顆可能具有特殊形，光通過時，在某一方向比在另一方向傳播得快，於是出現同的折射。雙折射晶體內存在個軸（快軸與慢軸） ，互相正交。光入射晶體時會被分解為沿這個軸的偏振光，而這束偏振光會以同的速前進（因折射同） ，如果入射光與晶體面有一定的角，則這束偏振光的折射角也會同，形成雙折射現象，如圖 示。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 18圖 折射原示意圖 振轉換系統 (11大多的液晶投影機均使用液晶顯示器當作光閥，所以輸入光源必須需要經過偏振化處。一個方法是用吸收性偏振器，將同偏振方向的偏振光吸收，而讓同方向的偏振光通過。但是通常採用此方法會有一個問題就是其光能損耗超過 50%。現今有另外一種偏振轉換系統(以將未偏振的光源偏振化，且充分用光源，使得光能損耗低。其原如圖(示，當一個未偏振光源入射到 閥前的偏振分束器 (，會使得 S 偏振態的分光反射到光閥上，而 P 偏振態的分光透射。為改善光源沒有完全使用的缺點，我們將 P 偏振態的分光轉換成 S 偏振態，一同入射到 甲大學 98 學 ) 19光閥上，以達到高效的光源使用。這樣的概需要將一個(或個)偏振分束器搭配二分之一波片達成。圖 振轉換系統示意圖 振分束器 (11在於投影系統，偏振分束器是一項極為重要的元件，其功能為將 S 偏振態光反射， P 態偏振光穿透，如圖( 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 20圖 振分束器原示意圖 由圖(以看出，光穿透偏振分束器共次。光線第一次穿透偏振分束器，其 S 偏振態分光經偏振分束器反射而往下射，入射到下方的反射式 當 S 態偏振光經由反射式 合之後，其光源回到偏振分束器而使得 S 態偏振光反射回到原始光源輸入地方， P 態偏振光透射到投影屏幕。由此可知，一個高性能的偏振分束器，對於 S 偏振態分光必須具有較高的反射，且對於 P 偏振態分光具有較高穿透。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 延遲片 (111314 延遲波片通常是由石英晶體製作而成，依照其晶格排方式可以對應光在內部傳播型態的快軸與慢軸。對於一個四分之一波長延遲片而言，當一個線性偏振光入射至波片後，會因為快軸與慢軸所傳播的速同，使得慢軸電場分與快軸電場分相差四分之一的波長相位，也讓線性偏振光變成橢圓偏振光，入射電場與光軸差 45 角，則會形成圓偏振；同樣的，對於一個二分之一波長的光延遲片而言，當一個線性偏振光入射到波片，其線性偏振光會因為相位差半個波長，而得到另一個線性偏振光，並與原偏振光偏振方向相差 90 角，如圖( 圖 延遲片基本原 通常 影系統會在 間放置四分之一波長的光延遲高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 22片，經由 射的 S 偏振態分光透過四分之一光延遲片而形成橢圓偏振進入 板，經過 板反射後的光會再次通過光延遲片，所以總相位差為二分之一波長，而改以 P 偏振態光穿透 圖( 圖 用光延遲片於 影系統示意圖 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 展 (31115 驗室在 1996 定義在照明與光學系統中常使用的光展(其中與光束發散和其面積有關。光展被定義為光之延伸或光學變，當一束經過正確排、好性能與完美調整保持水平的光束，其光展並會因此改變。也就是，如果將一道準直的光束經過一個好且正確的透鏡而聚焦為一個光點時，光束的面積縮小，但光束的收斂(發散)角卻增加，所以光展並沒有改變。在光學元件中適當地修改或加入散射條件，光展就會增加。光展與熱學第二定相似，熵 (會減少只會增加。如圖 示，其光展的定義為3： (高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 24圖 展定義 其中 E 為光展，元素面積， d為元素體角，為表面與體角之間的夾角，光展之單位為 也再一次表示光展在自然界之幾何意義。值得一提的是，光展並完全為內部光強分布的影響表現，而是只及幾何邊界的光強分布。此外，光展的積分定義在一般應用上會讓人感到困惑。通常它的積分涵蓋個空間與角之維，常用的為極座標和球座標。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 25圖 有平坦表面光展計算示意圖 如圖(子中，依照光展的定義可以在光束具有均勻發散角2涵蓋的平坦表面上積分，其光展為： 22 ) / 4( /#)2 f(其中 A 為光閥的面積， f/#為光或透鏡的焦。 接下我們將繼續使用同的子學習計算光展。電弧燈的電弧長大多設定為 Z 0，直徑為 D 0，且所有光線均為經由反射罩所反射。大部高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 26分在設計反射罩均設定成角對稱，所以包含內集光角和外集光角，如圖( 圖 柱面之光展定義 其光展公式可以表示成3： 00 000 ) )/ 2E (在這必須注意到的是從反射罩所反射的光線光展會遠比單獨由電弧發射出的光線光展大。當光展在好且正確的光學系統中達成平衡時，伴隨著系統產生像差，光展就會明顯增加。 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 27第三章 高效極化光源照明系統元件設計與規格 在本研究中，我們將使用光學設計軟體 223設計系統中各項元件，藉由比較而得到最終規格，最後整合成一個高效極化光源照明系統。 振分束器 (由於干涉儀在光學測上，對於光學元件的品質要求極為重要，這跟先前提到反射式的 統一樣，因此本研究在此小節主要使用涉儀進偏振分束器的設計。 (一) 初始系統干涉儀模型建： 此元件設計主要是以發展穩定的 涉儀進，如圖( 高效極化光源照明系統於液晶顯示投影機之設計 逢甲大學 98 學 ) 28圖 涉儀實際架構圖 其光源採用為 射 (632.8 玻璃材質為 光鏡為50因為模擬與實際實驗中差別在於環境的干