CN102537759B - 照明模组及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种投影装置包括一照明模组、一显示面板以及一投影透镜组。照明模组包括一光源组以及一偏极化分光元件。光源组包括一导光板、一光源、一反射片以及一反射式偏光片。导光板具有一出光面、一底面以及一入光面。出光面与底面相对，而入光面连接于出光面与底面之间。光源配置于导光板旁，面向入光面。反射片面向导光板的底面。反射式偏光片面向导光板的出光面。偏极化分光元件配置于反射式偏光片远离导光板的一侧。显示面板与光源组分别位于偏极化分光元件的相邻两侧。投影透镜组则配置于偏极化分光元件远离显示面板的一侧。如此一来，光源所发出的光线可以先经由反射式偏光片与反射片的作用转换成特定偏振特性的光线以提高投影装置中光利用率。

Description

照明模组及投影装置

技术领域

本发明涉及一种照明模组及投影装置，且特别涉及一种投影装置的照明模组与投影装置。

背景技术

微型投影技术实现了重量较低、体积较小的可携式投影装置，其主要分为微型投影装置技术与口袋型投影装置技术，其中口袋投影装置与传统投影装置相似，但较为轻薄短小，可方便使用者携带，而微型投影装置则更为轻薄，可以整合于手机、数码相机等行动装置之中。

微型投影装置目前所使用的微型投影技术主要有液晶显示(LiquidCrystal Display，简称LCD)技术、数位光源处理(Digital Light Processing，DLP)技术、硅基液晶显示(Liquid crystal on silicon，LCOS)技术和微机电(Micro Electro Mechanical Systems，简称MEMs)微型扫描器(MicroScanner)等。

微型投影装置的光源主要有RGB发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)、白光发光二极管(white LED)或是雷射光源(laser)。在微型投影技术中，光源所发出的光线经过偏极化分光元件(Polarized Beam Splitter，PBS)的分光作用才被投射出去以在屏幕上呈现影像。不过，受限于偏极化分光元件的使用，这些光源所发出的光线中仅有特定偏振特性的光线可被利用而使光源的光利用率无法提升。

发明内容

本发明提供一种照明模组，应用于投影装置中，以提高光利用率。

本发明提供一种投影装置，可具有较理想的光利用率。

本发明提出一种照明模组，用于一投影装置中。照明模组包括一光源组以及一偏极化分光元件。光源组包括一导光板、一光源、一反射片以及一反射式偏光片(Dual Brightness Enhancement Film，DBEF)。导光板具有一出光面、一底面以及一入光面。出光面与底面相对，而入光面连接于出光面与底面之间。光源配置于导光板旁，面向入光面。反射片面向导光板的底面。反射式偏光片面向导光板的出光面。偏极化分光元件配置于反射式偏光片远离导光板的一侧。

本发明另提出一种投影装置，其包括上述的照明模组、一显示面板以及一投影透镜组。显示面板面向偏极化分光元件，且显示面板与光源组分别位于偏极化分光元件的相邻两侧。投影透镜组则配置于偏极化分光元件远离显示面板的一侧。

基于上述，本发明的照明模组中使用了反射式偏光片与反射片的组合。如此一来，光源所发出的光线可以先经由反射式偏光片与反射片的作用转换成特定偏振特性的光线以提高投影装置中的光利用率。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1示为本发明的一实施例的投影装置的示意图。

图2示为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。

图3示为本发明的一实施例的投影装置中的一种光源组示意图。

图4示为本发明的一实施例的投影装置中的另一种光源组示意图。

图5示为本发明的一实施例的投影装置中的又一种光源组示意图。

图6示为本发明的一实施例的投影装置中的又一种光源组示意图。

主要元件符号说明：

10、20：投影装置 100、102：照明模组

110、110A、110B、110C、110D：光源组 112：导光板

112A：出光面 112B：底面

112C：入光面 114：光源

116：反射片 118：反射式偏光片

120：偏极化分光元件 122：多层膜

130：准直元件 200：显示面板

300：投影透镜组 Lo、Lp、Ls：光

01：扩散片 02：增光片

R：1/4波片

具体实施方式

图1示为本发明的一实施例的投影装置的示意图。请参照图1，投影装置10包括一照明模组100、一显示面板200以及一投影透镜组300。显示面板200与投影透镜组300分别位于照明模组100的相对两侧。在本实施例中，显示面板200例如是一反射式显示面板(例如硅基液晶显示面板，LiquidCrystal on Silicon(LCOS)display panel)，而投影透镜组300可以包括多个透镜。本领域的人应可了解投影透镜组300系用以将显示面板200射出的显示光线投射于外部以在一屏幕上显示出影像。本实施例并不特别地限定投影透镜组300的设计。

具体而言，照明模组100包括一光源组110以及一偏极化分光元件120。光源组110包括一导光板112、一光源114、一反射片116以及一反射式偏光片(DBEF)118。导光板112具有一出光面112A、一底面112B以及一入光面112C。出光面112A与底面112B相对，而入光面112C连接于出光面112A与底面112B之间。光源114配置于导光板112旁，面向入光面112C。反射片116面向导光板112的底面112B。反射式偏光片118面向导光板112的出光面112A。也就是说，导光板112为侧面入光形式的设计。另外，偏极化分光元件120配置于反射式偏光片118远离导光板112的一侧。并且，在投影装置10中，显示面板200与光源组110分别位于偏极化分光元件120的相邻两侧。

在本实施例中，偏极化分光元件120例如具有一多层膜122，且多层膜122会根据光线的偏振特性使光线穿透或反射。举例而言，多层膜122的特性是使S型偏振态的光Ls反射，而使P型偏振态的光Lp穿透。显示面板200一般而言是反射式显示面板，且多层膜122与显示面板200的配置关系是使得被多层膜122反射的光线入射于显示面板200。也就是说，入射于显示面板200的光线为S型偏振态的光Ls。S型偏振态的光Ls经显示面板200的作用后会转变为P型偏振态的光Lp并朝向偏极化分光元件120射出。P型偏振态的光Lp，即为显示光线，可以直接穿过偏极化分光元件120的多层膜122并进入投影透镜组300以投射出去。

由此可知，在偏极化分光元件120的作用下，入射于偏极化分光元件120的光为S型偏振态的光Ls时可被投射出去以进行显示。不过，光源114例如是一发光二极管光源，光源114所发出的光Lo不具有特定的偏振特性，其包括有S型偏振态的光Ls与P型偏振态的光Lp。所以，光源114所发出的光Lo无法完全被利用。因此，为了提高光利用率，本实施例的光源组110中设置有反射片116与反射式偏光片118。

详言之，反射式偏光片118容许特定偏振态的光穿过而将其余的光反射。举例而言，在本实施例中，S型偏振态的光Ls可穿透反射式偏光片118，而P型偏振态的光Lp可被反射式偏光片118反射。所以，光源114所发出的光Lo中有一部分(S型偏振态的光Ls)会直接穿出反射式偏光片118而一部分(P型偏振态的光Lp)被反射回导光板112。直接穿出反射式偏光片118的部分可被偏极化分光元件120反射而进入显示面板200并被显示面板200反射同时转换为P型偏振态的光Lp而投射出去。因而，此一部分可有效被利用。

另一方面，反射式偏光片118所反射的P型偏振态的光Lp照射于反射片116后会再次被反射片116反射而后朝向反射式偏光片118前进。在反复地穿过导光板112以及被反射片116反射后，光线的偏振特性会受到改变而至少部分地转变为S型偏振态的光Ls。此时，S型偏振态的光Ls便可穿透反射式偏光片118而入射于偏极化分光元件120以被利用。也就是说，光源114所发出的光Lo中，P型偏振态的光Lp可经由反射式偏光片118与反射片116的作用而转变成可被利用的S型偏振态的光Ls。如此一来，照明模组100的光利用率将可大幅提升。

在本实施例中，反射式偏光片118与反射片116的搭配可提供偏振状态的转换作用。因此，光源114所发出的光Lo即使不具所需的偏振特性也可以经由转换作用而以所需偏振特性射出于反射式偏光片118。藉以达到高光线利用率的优点。不过，本发明不限于上述实施方式。在其他的实施例中，照明模组100可以还包括有其他的光学元件以有助于提高投影装置10的光利用效率。

图2示为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。请参照图2，除了包括投影装置10的所有构件外，投影装置20的照明模组102中还包括有一准直元件(collimating element)130，其配置于偏极化分光元件120与光源组110的反射式偏光片118之间。换言之，图2与图1中标示相同的元件符号者表示为相同的构件。在本实施例中，准直元件130的设置可以让光源组110所发出的光准直地入射于偏极化分光元件120。举例而言，准直元件130包括至少一透镜，其可以是凸透镜、凹透镜、凹凸透镜等各种透镜所组成的组合。如此一来，准直地入射于偏极化分光元件120的光可以依照所需角度入射于显示面板200以提高投影装置20的光利用率。

值得一提的是，传统的投影装置使发光二极管光源所发出的光直接入射于偏极化分光元件，其中有部分光线会直接穿透偏极化分光元件而不被反射至显示面板中。因此，投影装置20与传统的投影装置比较时，投影装置20的光利用率至少可提升35％。举例而言，以发光强度同样为100流明(lm)的发光二极管光源作为光源时，传统的投影装置投影出来的最大光强度约达40流明，而投影装置20投影出来的最大光强度约可达54流明。

当然，本发明不须限定采用准直元件130来实现光的准直作用。在其他实施例中，光源组110可具有合适的光学元件以使光源组110所提供的光线准直地照射于偏极化分光元件120。此外，光源组110也可以藉由其他光学元件的配置来提供更理想的光利用效率及出光效果。

举例而言，图3示为本发明的一实施例的投影装置中的一种光源组示意图。请参照图3，光源组110A包括前述的导光板112、光源114、反射片116以及反射式偏光片118。并且，光源组110A还包括有扩散片01，其配置于导光板112远离反射片116的一侧，位于出光面112A与反射式偏光片118之间。扩散片01的配置有助于提高光源组110A的出光均匀性。所以，光源组110A应用于投影装置10或投影装置20时有助于提高整体元件的显示品质。

此外，图4示为本发明的一实施例的投影装置中的另一种光源组示意图。请参照图4，光源组110B包括前述的导光板112、光源114、反射片116以及反射式偏光片118。并且，光源组110B还包括有增光片02，其配置于导光板112远离反射片116的一侧，位于出光面112A与反射式偏光片118之间。增光片02例如是一棱镜片，其配置有助于提高光源组110B的出光亮度。在其他实施例中，出光面112A与反射式偏光片118之间可以设置有两片增光片02，其棱镜方向彼此正交以提供理想的出光效果。

当然，图3的扩散片01与图4的增光片02可以同时应用于光源组中，即如图5所示。图5示为本发明的一实施例的投影装置中的又一种光源组示意图。请参照图5，光源组110C包括前述的导光板112、光源114、反射片116以及反射式偏光片118。并且，光源组110C还包括有扩散片01以及增光片02。扩散片01以及增光片02配置于导光板112的出光面112A与反射式偏光片118之间。

在本实施例中，扩散片01配置于增光片02以及导光板112之间。不过，在其他实施例中，扩散片01以及增光片02的配置位置也可彼此互换而使增光片02配置于扩散片01以及导光板112之间。或是，将扩散片01以及增光片02配置于反射式偏光片118远离导光板112的一侧。换言之，本实施例不须限定这些光学构件(增光片、扩散片、反射式偏光片等)的排列方式。凡是反射式偏光片118与反射片116分别配置于导光板112的相对两侧即可符合本发明的精神，其余光学构件的配置位置可随不同的需求而改变。

此外，图6示为本发明的一实施例的投影装置中的再一种光源组示意图。请参照图6，本实施例的光源组110D除了导光板112、光源114、反射片116以及反射式偏光片118外，还包括一1/4波片R，其配置于反射式偏光片118与反射片116之间，以将反射式偏光片118反射回来的光线(例如为P型偏振状态的光)转换为第一旋光方向的圆偏振光。第一旋光方向的圆偏振光经由反射片116反射后会转变成第二旋光方向的圆偏振光，其中第一旋光方向与第二旋光方向恰为相反。此时，第二旋光方向的圆偏振光在行经1/4波片R后可全部转换成S型偏振状态的光以穿透反射式偏光片118而被利用。在这样的配置下，光源114所发出的光线可以更有效率地被利用，而有助于降低能源的损耗。此外，在其他的实施方式中，图5的扩散片01、增光片02以及图6的1/4波片R都可选择性地配置于本发明的光源组中。

综上所述，本发明的投影装置中采用多个光学构件，例如导光板、反射式偏光片与反射片，搭配光源作为照明模组中的光源组以使光源组可提供特定偏振特性的光。此外，这些光学构件可以将光线转变成所需的偏振特性。因此，照明模组具有理想光利用率。如此一来，投影装置可以具有理想的品质且因为光利用率的提升也有助于降低能源的耗费。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许的更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种照明模组，用于一投影装置中，该照明模组包括：

一光源组，该光源组包括：

一导光板，具有一出光面、一底面以及一入光面，该出光面与该底面相对，而该入光面连接于该出光面与该底面之间；

一光源，配置于该导光板旁，面向该入光面；

一反射片，面向该导光板的该底面；

一反射式偏光片，面向该导光板的该出光面，该光源发出的一部分的光被该反射式偏光片反射，而该反射片反射被该反射式偏光片反射的该部分的光；以及

一偏极化分光元件，配置于该反射式偏光片远离该导光板的一侧。

2.根据权利要求1所述的照明模组，其中还包括一准直元件，配置于该偏极化分光元件与该光源组的该反射式偏光片之间。

3.根据权利要求2所述的照明模组，其中该准直元件包括至少一透镜。

4.根据权利要求1所述的照明模组，其中该光源组还包括一扩散片，配置于该导光板远离该反射片的一侧。

5.根据权利要求1所述的照明模组，其中该光源组还包括一增光片，配置于该导光板远离该反射片的一侧。

6.根据权利要求1所述的照明模组，其中该光源组的该光源为一发光二极管光源。

7.根据权利要求1所述的照明模组，其中该偏极化分光元件具有一多层膜，该多层膜根据一光线的一偏振特性使该光线穿透或反射。

8.根据权利要求1所述的照明模组，其中该光源组还包括一1/4波片，配置于该反射式偏光片与该反射片之间。

9.一种投影装置，包括：

如权利要求1所述的照明模组；

一显示面板，面向该偏极化分光元件，且该显示面板与该光源组分别位于该偏极化分光元件的相邻两侧；以及

一投影透镜组，配置于该偏极化分光元件远离该显示面板的一侧。