CN110908227A - 偏光旋转装置及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种偏光旋转装置，包括转轴、驱动元件以及偏光元件。驱动元件用以驱动转轴旋转。偏光元件连接于转轴且配置于至少一光束的传递路径上，其中驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动。且当偏光元件转动时，至少一光束穿透偏光元件，且穿透偏光元件的至少一光束于不同时间具有不同的偏振状态。因此，投影装置在偏振立体模式时，可使显示画面的成色或亮暗均匀，让使用者观察出均匀度较佳的立体显示画面。

Description

偏光旋转装置及投影装置

技术领域

本发明关于一种旋转装置及光学装置，且特别是关于一种偏光旋转装置及投影装置。

背景技术

投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置，随着科技技术的演进与创新，一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明系统所产生的照明光束借由光阀转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。

此外，照明系统也随着市场对投影装置亮度、色彩饱和度、使用寿命、无毒环保等等要求，一路从超高效能灯泡(Ultra-high-performance lamp，UHP lamp)、发光二极管(Light-emitting diode，LED)，一直进化到目前最先进的激光二极管(laser diode，LD)光源。但在照明系统中，目前产生红绿光较符合成本的做法为，使用蓝光激光二极管发出激发光束至荧光色轮，并利用激发光束激发荧光色轮的荧光粉来产生黄绿光。接着，再经由滤光元件将所需的红光或绿光滤出以使用。

然而，于已知的照明系统架构中，激发光束进入投影装置后的偏振极性会被投影装置内部的光学元件破坏，使得激光的偏振方向及强度变的散乱不一，进而造成显示画面的光亮度不均的问题。因此，若投影装置在偏振立体模式(镜头外加偏振片)产生立体影像的显示画面时，将使从镜头及偏振片投影出的影像画面出现画面颜色不均匀或亮暗不均匀的现象。

“背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”部分所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”部分所公开的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种偏光旋转装置及投影装置，投影装置在偏振立体模式时，可使显示画面的成色或亮暗均匀，让使用者观察出均匀度较佳的立体显示画面。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种偏光旋转装置，包括一转轴、一驱动元件以及一偏光元件。驱动元件用以驱动转轴旋转。偏光元件连接于转轴且配置于至少一光束的传递路径上，其中驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动。且当偏光元件转动时，至少一光束穿透偏光元件，且穿透偏光元件的至少一光束于不同时间具有不同的偏振状态。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括一照明系统、至少一光阀以及一投影镜头。照明系统用于提供一照明光束。照明系统包括至少一激发光源、一偏光旋转装置以及一匀光元件。至少一激发光源用于提供至少一激发光束。偏光旋转装置包括一转轴、一驱动元件以及一偏光元件。驱动元件用以驱动转达旋转。偏光元件连接于转轴。偏光元件配置于至少一激发光束的传递路径上。匀光元件用于让至少一激发光束的部分通过以形成照明光束。至少一光阀设置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为一影像光束。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束转换为一投影光束，其中驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动。当偏光元件转动时，至少一激发光束穿透偏光元件，且穿透偏光元件的至少一激发光束于不同时间具有不同的偏振状态。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括：照明系统、至少一光阀以及投影镜头；其中，照明系统用于提供一照明光束，照明系统包括：光源、偏光旋转装置以及匀光元件；光源包括至少一激发光源及至少一辅助光源，所述至少一激发光源用于提供至少一激发光束，至少一辅助光源用于提供至少一辅助光束；偏光旋转装置包括一转轴、一驱动元件以及一偏光元件，驱动元件用以驱动转轴旋转，偏光元件连接于转轴，偏光元件配置于至少一辅助光束的传递路径上；匀光元件用于让至少一激发光束的部分及至少一辅助光束通过以形成照明光束；至少一光阀设置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为一影像光束；以及投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束转换为一投影光束，其中驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动，当偏光元件转动时，至少一辅助光束穿透偏光元件，且所述偏光元件的至少一辅助光束于不同时间具有不同的偏振状态。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，包括：照明系统、至少一光阀以及投影镜头；其中，照明系统用于提供照明光束，照明系统包括包括至少两种光源以及偏光旋转装置；至少两种光源用于提供至少两种光束；偏光旋转装置包括一转轴、一驱动元件以及一偏光元件，驱动元件用以驱动转轴旋转，偏光旋转装置包括转轴、驱动元件以及偏光元件，所述驱动元件用以驱动所述转轴旋转，所述偏光元件连接于所述转轴，所述偏光元件配置于所述至少两种光束的传递路径上；至少一光阀设置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束；以及投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束转换为投影光束，其中驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动，当偏光元件转动时，至少一辅助光束穿透偏光元件，且所述偏光元件的至少一辅助光束于不同时间具有不同的偏振状态。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的偏光旋转装置或配置有偏光旋转装置的投影装置中，驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动。因此可使光束穿透偏光元件，且穿透偏光元件的光束于不同时间具有不同的偏振状态。如此一来，投影装置在偏振立体模式时(投影镜头外加偏振片)，可使得显示画面的成色或亮暗均匀，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。

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为本发明一实施例的投影装置示意图。

图2A至图2D分别为本发明中不同实施例的偏光旋转装置的示意图。

图2E和图2F分别为本发明中不同实施例的结合至滤光装置的偏光旋转装置的侧视示意图。

图3为本发明另一实施例的投影装置示意图。

图4A至图4C分别为本发明中不同实施例的结合至扩散装置的偏光旋转装置的侧视示意图。

图5为本发明另一实施例的投影装置示意图。

图6为本发明另一实施例的投影装置示意图。

附图标记列表

10、20、30、40：投影装置

50、50A、50B：光阀

60：投影镜头

100、100A、100B、100C：照明系统

105、112、114、116：光源

110：激发光源

120：辅助光源

122：第一辅助光源

124：第二辅助光源

130、130A、130B、130C、130D、130E、130F、130G、130H：偏光旋转装置

132：转轴

134、134A：驱动元件

136、136A、136B：偏光元件

136_1：偏光子区

136_2：透光区

138：间隔件

140：匀光元件

150：波长转换元件

160、160A、162、164：分光元件170：反射元件

180：滤光装置

185：扩散装置

A、B、C、D、E、F：位置

DE：扩散元件

DMS：扩散微结构

FE：滤光元件

G：间距

L、L4、L5、L6：光束

L1：激发光束

L2：辅助光束

L21：第一辅助光束

L22：第二辅助光束

L3：受激发光束

LB：照明光束

LI：影像光束

LP：投影光束

S1、S2：表面。

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1为本发明一实施例的投影装置示意图。请参考图1。在本实施例中，投影装置10用于提供一投影光束LP。具体而言，投影装置10包括一照明系统100、至少一光阀50以及一投影镜头60，且照明系统100用于提供一照明光束LB。光阀50配置于照明光束LB的传递路径上，用于将照明光束LB转换成至少一影像光束LI。所谓照明光束LB是指照明系统100在任意时间提供至光阀50的光束。投影镜头60配置于影像光束LI的传递路径上，用于将影像光束LI转换成投影光束LP，而投影光束LP用于被投射至一投影目标(未绘示)，例如一屏幕或一墙面。

在应用于立体显示的技术中，本实施例的投影装置10可应用作为偏振式立体影像投影机。具体而言，两个投影装置10在偏振立体模式(即于投影镜头60外配置偏振片或于投影装置10内建偏振片)时，可使用两个投影装置10所提供投影光束LP分别通过偏振片以产生不同偏振状态的影像画面，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出立体的显示画面，例如使用者所配戴的立体眼镜分别配置用于左眼镜片和右眼镜片的两个偏振元件，且两个偏振元件对应于投影装置的偏振片所产生的偏振状态的影像画面而让使用者的左右眼分别接收对应投影机所投射出的影像画面，进而达到立体显示的效果。

详细而言，在本实施例中，光阀50例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal OnSilicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀50也可以是透光液晶面板(Transparent LiquidCrystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Maganeto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本发明对光阀50的型态及其种类并不加以限制。光阀50将照明光束LB转换为影像光束LI的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，光阀50的数量为一个，例如是使用单一个数字微镜元件(1-DMD)的投影装置10，但在其他实施例中则可以是多个，本发明并不限于此。

投影镜头60例如包括具有屈光度的一个或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。于一实施例中，投影镜头60也可以包括平面光学镜片，以反射或穿透方式将来自光阀50的影像光束LI投射至投影目标。本发明对投影镜头60的型态及其种类并不加以限制。

此外，在一些实施例中，投影装置10还可选择性地包括聚光、折射或反射功能的光学元件，用以将照明系统100发出的照明光束LB引导至光阀50，以及，用以将光阀50发出的影像光束LI引导至投影镜头60，进而产生投影光束LP，但本发明不限于此。

照明系统100包括至少一光源105、一偏光旋转装置130以及一匀光元件140。具体而言，本实施例为使用单一个数字微镜元件(1-DMD)的投影装置10，且照明系统100还包括一波长转换元件150、至少一分光元件160、至少一反射元件170以及一滤光装置180。偏光旋转装置130可选择性地配置于照明系统100中位置A、位置B或位置C的其中之一，如图1所显示，但本发明并不限于此。

在其他实施例中，光阀50的数量也可以为两个，例如是使用两个数字微镜元件(2-DMD)的投影装置，且照明系统100可以不具有滤光装置180。偏光旋转装置130可选择性地配置于照明系统100中位置A或位置B的其中之一，如图1所显示，但本发明并不限于此。

光源105用于提供至少一光束L。详细而言，光源105包括一激发光源110以及一辅助光源120，其中激发光源110提供一激发光束L1，辅助光源120提供一辅助光束L2。在本实施例中，激发光源110为可发出蓝色激光的激光二极管(Laser Diode，LD)，辅助光源120为可发出红色激光的激光二极管或可发出红色光束的发光二极管(LED)。换句话说，在本实施例中，光源105皆为激光发光装置。

波长转换元件150配置于激发光束L1的传递路径上，且位于激发光源110与匀光元件140之间。波长转换元件150具有波长转换材料以转换激发光束L1为一受激发光束L3。在本实施例中，例如是将蓝色激发光束转换成绿色光束或黄色光束或黄绿色光束。在不同实施例中，波长转换元件150的波长转换材料的配置可依不同类型的照明系统100而改变，本发明对波长转换元件150的配置型态及其种类并不加以限制。

至少一分光元件160配置于激发光束L1或辅助光束L2的传递路径上，而至少一反射元件170用以反射或传导上述光束。举例而言，在本实施例中，至少一分光元件160包括一反射蓝光分光镜(Dichroic Mirror with Blue reflect，DMB)以及一反射绿橘光分光镜(Dichroic Mirror with Green and Orange reflect，DMGO)，其中反射蓝光分光镜(分光元件160)位于辅助光源120及反射绿橘光分光镜(分光元件160)之间用以反射激发光束L1且允许辅助光束L2穿透。反射绿橘光分光镜(分光元件160)位于滤光装置180及反射蓝光分光镜(另一分光元件160)之间，用以反射受激发光L3及允许激发光束L1、辅助光束L2穿透，进而让所有所需光束汇集传递至滤光装置180。在不同实施例中，分光元件160以及反射元件170的配置及种类可依不同类型的照明系统100而改变，本发明对分光元件160以及反射元件170的配置型态及其种类并不加以限制。

滤光装置180配置于激发光源110与匀光元件140之间，具有不同色的滤光片让激发光束L1、辅助光束L2以及受激发光束L3通过以对应产生照明光束LB的蓝光部分、红光部分以及绿光部分。具体而言，在本实施例中，滤光装置180为一可旋转滤色轮(Filterwheel)装置，用于依时序对激发光束L1、辅助光束L2或受激发光束L3产生滤光效果，使通过滤光装置180的光束的色纯度增加。在不同实施例中，滤光装置180中不同色的滤光片的配置可依不同类型的照明系统100而改变，本发明对滤光装置180的配置型态及其种类并不加以限制。另外，在一些实施例中，光源105也可以不具有辅助光源120，而照明光束LB的红光部分可由受激发光束L3的红光波段来提供。

匀光元件140用于让至少一激发光束L1的部分通过以形成照明光束LB。意即，匀光元件140配置于激发光束L1、辅助光束L2以及受激发光束L3的传递路径上，用以调整上述光束的光斑形状，以使从匀光元件140出射的照明光束LB的光斑形状能配合光阀50之工作区的形状(例如为矩形)，且使光斑各处具有一致或接近的光强度。在本实施例中，匀光元件140例如是积分柱，但在其他实施例中，匀光元件140也可以是其它适当型态的光学元件，本发明不限于此。

图2A至图2D分别为本发明中不同实施例的偏光旋转装置的示意图。图2E和图2F分别为本发明中不同实施例的结合至滤光装置的偏光旋转装置的侧视示意图。请先参考图1及图2A。偏光旋转装置130为一可旋转轮(wheel)装置，用于依时序对激发光束L1、辅助光束L2或受激发光束L3产生改变偏振状态效果。详细而言，偏光旋转装置130包括一转轴132、一驱动元件134以及一偏光元件136。偏光元件136配置于激发光束L1的传递路径上。偏光元件136连接于转轴132，驱动元件134用以驱动转轴132旋转，进而带动偏光元件136以转轴132为旋转中心轴时序性地转动。在本实施例中，驱动元件134例如是马达，配置于偏光元件136的中心处，即连接转轴132，但本发明并不限于此。换句话说，在本实施例中，激发光束L1穿透偏光元件136的非中心处。

偏光元件136可例如为二分之一波片、四分之一波片、去偏振片、圆偏振片或四分之一波片与圆偏振片的组合。由于激发光束L1为具偏极性(线偏振)的光，故激发光束L1穿透偏光元件136后会因偏光元件136的类型而改变偏振状态。因此，当偏光元件136转动时，激发光束L1穿透偏光元件136，且穿透偏光元件136的激发光束L1于不同时间具有不同的偏振状态。换句话说，照明系统100在运作时，激发光束L1会透过偏光旋转装置130的转动而被快速的不断切换出不同偏振方向及光强度的出射光。

由于偏光旋转装置130所转动的速度所造成不同偏振方向激发光束L1会操控在无法被人眼察觉出的范围，故人眼将感受到强度均匀且无特定偏振方向的影像画面。举例来说，偏光旋转装置130的转速可以是大于等于1800转(rpm)，其转速例如是1800转、3600转或7200转，但本发明不局限于此。如此一来，当两个投影装置10在偏振立体模式(即于投影镜头60外配置偏振片或于投影装置10内建偏振片)时，使得两个投影装置10中通过偏光旋转装置130的光束再依序穿透投影镜头60及偏振片后，可于屏幕上产生成色及亮暗均匀的影像画面，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。

值得一题的是，偏光旋转装置130可选择性地配置于照明系统100或投影装置10的多个不同位置。详细而言，偏光旋转装置130可配置于辅助光源120与波长转换元件150之间，如图1所显示的位置A。如此一来，可让通过波长转换元件150的激发光束L1及从辅助光源120发出的辅助光束L2通过，进而使激发光束L1及辅助光束L2的偏振态时序性均匀，具有良好的显示效果。此外，偏光旋转装置130可不配置于受激发光束L3的传递路径上，使受激发光束L3不通过偏光元件136，以避免受激发光束L3的亮度耗损，可具有较佳的光效率。然而在不同的实施例中，亦可以将偏光旋转装置130配置于波长转换元件150与滤光装置180之间，如图1所显示的位置B，以让激发光束L1、辅助光束L2以及受激发光束L3通过，但本发明并不限于此。

在另一实施例中，偏光旋转装置130还可包括一滤光元件(例如是绘示于图2E和图2F的滤光元件FE，后文将详细说明)，滤光元件与偏光元件136的配置位置重叠，即偏光旋转装置130配置于滤光元件上。换句话说，即将图1实施例的偏光旋转装置130结合至滤光装置180，如图1所显示的位置C。因此，可使激发光束L1及辅助光束L2与受激发光束L3通过偏光旋转装置130时可同时获得滤光的效果。此外，在一些特殊的实施例中，可直接将偏光旋转装置130配置于投影镜头60外侧，即投影镜头60与外部偏振片之间，本发明并不限于此。

请参考图1及图2B。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130A取代图2A的偏光旋转装置130。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光旋转装置130A的驱动元件134A为带动组件，例如是皮带、链条或齿轮组等组件，例如当驱动元件134A为齿轮组(未绘示)时，偏光元件的边缘则对应设置可相互啮合的齿，借以被驱动元件134A带动旋转。因此，激发光源110所提供的激发光束L1可穿透偏光元件136的中心处。如此一来，可减小偏光旋转装置130A的体积，但本发明并不限于此。

请参考图1及图2C。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130B取代图2A的偏光旋转装置130。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光元件136A包括多个偏光子区136_1，且偏光子区136_1具有不同的偏振方向的偏振材料。具体而言，在本实施例中，偏光元件136A由多个不同偏振方向的偏振材料环状排列而成。因此，当偏光元件136A转动时，激发光束L1依序穿透偏光元件136A的该些偏光子区136_1，且穿透偏光元件136A的该些偏光子区136_1的激发光束L1于不同时间具有不同的偏振状态，且偏振状态的变化不连续。如此一来，可在结合至滤光装置180的实施态样中(即图1所显示偏光旋转装置位于位置C的实施例)，让经过滤光作用的各色光的不同偏振状态更佳均匀，进一步增加立体显示画面的成像及亮暗均匀度。

请参考图1及图2D。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130C取代图2A的偏光旋转装置130。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光元件136B还包括至少一透光区136_2，用以使受激发光束L3通过。在本实施例中，透光区136_2例如是对应于绿光或黄光滤光片。因此，当偏光元件136B转动时，激发光束L1依序穿透偏光元件136B的该些偏光子区136_1，穿透偏光元件136B的激发光束L1于不同时间具有不连续且不同的偏振状态，且受激发光束L3可直接经过偏光元件136B的透光区136_2及滤光片而转换成绿光或黄光而不经过偏振材料。如此一来，可在结合至滤光装置180的实施态样中(即图1所显示偏光旋转装置位于位置C的实施例)，让经过滤光作用的各色光的不同偏振状态更加均匀，且避免绿光或黄光的亮度耗损，以进一步加强黄光或绿光的发光强度以增加立体显示画面的成像及亮暗均匀度。

请参考图1及图2E。在图1所示的偏光旋转装置130位于位置C的实施例中，也就是将图1的偏光旋转装置130结合至滤光装置180的实施例中，偏光旋转装置130与滤光装置180整合成单一旋转装置的方式可参考图2E的偏光旋转装置130D。在本实施例中，偏光旋转装置130D还可包括滤光元件FE，滤光元件FE与偏光元件136的配置位置重叠，且滤光元件FE透过胶或机构件而固定至偏光元件136。举例来说，可透过胶或其他适当的粘着方式来将滤光元件FE与偏光元件136贴合在一起，或是透过螺丝、卡扣件或其他适当的机构件来将滤光元件FE与偏光元件136锁在一起或扣合在一起。因此，滤光元件FE与偏光元件136可透过同一驱动元件134来达到转动的效果，且可使激发光束L1、辅助光束L2与受激发光束L3通过偏光旋转装置130D时可同时获得滤光的效果。此处，图2E是以滤光元件FE位于入光侧为例，然而在其他实施例中也可以是偏光元件136位于入光侧。

请参考图1及图2F。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130E取代图2E的偏光旋转装置130D。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光旋转装置130E的滤光元件FE透过间隔件138而连结至偏光元件136，并与偏光元件136保持间距G。另外，间隔件138例如配置于偏光旋转装置130E的旋转中心轴上。然而，在其他实施例中，偏光元件136与滤光元件FE也可以有其他结合方式，本发明不局限于此。

值得一提的是，通过将偏光旋转装置130与滤光装置180结合成一单一旋转装置，可简化机构设计，因此可提高空间运用的弹性并减少成本。此外，滤光元件FE与偏光元件136可共用同一驱动元件134，因此也可减少噪音源。图3为本发明另一实施例的投影装置示意图。图4A至图4C分别为本发明中不同实施例的结合至扩散装置的偏光旋转装置的侧视示意图。请先参考图3，本实施例的投影装置20类似于图1的投影装置10，唯两者不同之处在于，在本实施例中，投影装置20的照明系统100A还包括扩散装置185。扩散装置185配置于激发光束L1和辅助光束L2的传递路径上，且扩散装置185用于让通过的激发光束L1或辅助光束L2产生扩散效果，以减小或消除激发光束L1或辅助光束L2的激光散班(speckle)现象。

在本实施例的投影装置20中，偏光旋转装置130还可包括一扩散元件(例如是绘示于图4A至图4C的扩散元件DE，后文将详细说明)，扩散元件与偏光元件的配置位置重叠。换句话说，即将图3实施例的偏光旋转装置130与扩散装置185结合成单一旋转装置。如此一来，可让激发光束L1和辅助光束L2通过，进而使激发光束L1和辅助光束L2能量均匀，且同时可获得扩散的效果，具有良好的显示效果。然而在其他实施例中，偏光旋转装置130和扩散装置185也可以是独立的两个构件。

由于偏光旋转装置130可不配置于受激发光束L3的传递路径上，使受激发光束L3不通过偏光元件136，以避免受激发光束L3的亮度耗损，可具有较佳的光效率。

请参考图3及图4A。偏光旋转装置130与扩散装置185整合成单一旋转装置的结合方式可参考图4A的偏光旋转装置130F。在本实施例中，偏光旋转装置130F还可包括扩散元件DE，扩散元件DE与偏光元件136的配置位置重叠，且扩散元件DE透过胶或机构件而固定至偏光元件136。举例来说，可透过胶或其他适当的粘着方式来将扩散元件DE与偏光元件136贴合在一起，或是透过螺丝、卡扣件或其他适当的机构件来将扩散元件DE与偏光元件136锁在一起或扣合在一起。因此，扩散元件DE与偏光元件136可透过同一驱动元件134来达到转动的效果，且可使激发光束L1及辅助光束L2通过偏光旋转装置130F时可同时获得扩散的效果。此处，图4A是以扩散元件DE位于入光侧为例，然而在其他实施例中也可以是偏光元件136位于入光侧。

请参考图3及图4B。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130G取代图4A的偏光旋转装置130F。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光旋转装置130G的扩散元件DE透过间隔件138而连结至偏光元件136，并与偏光元件136保持间距G。另外，间隔件138例如配置于偏光旋转装置130F的旋转中心轴上。

请参考图3及图4C。在另一实施例中，可选择将偏光旋转装置130H取代图4A的偏光旋转装置130F。两者不同之处在于，在本实施例中，偏光旋转装置130H的扩散元件DE为扩散微结构DMS，其中偏光元件136例如具有相对的表面S1及表面S2，扩散微结构DMS位于偏光元件136的至少一表面。图4C的扩散微结构DMS是以位于偏光元件136的表面S1为例，然而扩散微结构DMS也可以是位于偏光元件136的表面S2，或是同时位于偏光元件136的表面S1和表面S2。然而，在其他实施例中，偏光元件136与扩散元件DE也可以有其他结合方式，本发明不局限于此。

值得一提的是，通过将偏光旋转装置130与扩散装置185结合成单一旋转装置，可简化机构设计，因此可提高空间运用的弹性并减少成本。此外，扩散元件DE与偏光元件136可共用同一驱动元件134，因此也可减少噪音源。

在本实施例中，光阀50的数量为一个，例如是使用单一个数字微镜元件(1-DMD)的投影装置20。在其他实施例中，光阀50的数量也可以为两个，例如是使用两个数字微镜元件(2-DMD)的投影装置，且照明系统100A可以不具有滤光装置180。

图5为本发明另一实施例的投影装置示意图。请参考图5，本实施例的投影装置30类似于图1的投影装置10，唯两者不同之处在于，在本实施例中，光阀50A的数量为三个，例如是使用三个数字微镜元件(3-DMD)的投影装置30，且波长转换元件150不具有让激发光束L1穿透的区段。在投影装置30中，辅助光源120还包括一第一辅助光源122以及一第二辅助光源124，并且投影装置30的照明系统100B还包括扩散装置185。扩散装置185用于让通过的激发光束L1或辅助光束L2产生滤光效果，以减小或消除激发光束L1或辅助光束L2的激光散班(speckle)现象。在本实施例中，第一辅助光源122提供一第一辅助光束L21，且第二辅助光源124提供一第二辅助光束L22。具体而言，在本实施例中，激发光源110为可发出蓝色激光的激光二极管，提供第一蓝色光束(即激发光束L1)，第一辅助光源122为可发红色激光的激光二极管或可发出红色光束的发光二极管，提供红色光束，第二辅助光源124为可发出蓝色激光的激光二极管或可发出蓝色光束的发光二极管，提供第二蓝色光束，其中第一蓝色光束用于被激发为受激发光束L3，第二蓝色光束用于提供作为照明光束LB的蓝光部分，且第一蓝色光束及第二蓝色光束的峰值波长不同，但本发明并不限于此。而本实施例中，第一辅助光源122为可发红色激光的激光二极管，第二辅助光源124为可发出蓝色激光的激光二极管。另外，在一些实施例中，辅助光源120也可以不具有第一辅助光源122，而照明光束LB的红光部分可由受激发光束L3的红光波段来提供。

在本实施例中，至少一分光元件160包括反射蓝光分光镜(Dichroic Mirror withBlue reflect，DMB)以及反射绿橘光分光镜(Dichroic Mirror with Green and Orangereflect，DMGO)，其中反射蓝光分光镜(分光元件160)位于第一辅助光源122及反射绿橘光分光镜(分光元件160)之间，用以反射第二辅助光束L22(第二蓝色光束)且允许第一辅助光束L21(红色光束)穿透。反射绿橘光分光镜(分光元件160)位于匀光元件140及反射蓝光分光镜(另一分光元件160)之间，用以反射受激发光L3及允许激发光束L1(第一蓝色光束)、第一辅助光束L21(红色光束)、第二辅助光束L22(第二蓝色光束)穿透，进而让所有所需光束汇集传递至匀光元件140。在不同实施例中，分光元件160的配置及种类可依不同类型的照明系统100B而改变，本发明对分光元件160的配置型态及其种类并不加以限制。

在本实施例的投影装置30中，偏光旋转装置130可选择性地配置于位置D、位置E或位置F的其中之一，如图5所显示，但本发明并不限于此。详细而言，偏光旋转装置130可配置于辅助光源120与波长转换元件150之间，如图5所显示的位置D。如此一来，可让辅助光束L2通过，进而使辅助光束L2能量均匀，具有良好的显示效果。

或者是，亦可以将偏光旋转装置130配置于波长转换元件150与匀光元件140之间，如图5所显示的位置F，以让激发光束L1、辅助光束L2以及受激发光束L3通过。又或者是，偏光旋转装置130还可包括一扩散元件(例如是绘示于图4A至图4C的扩散元件DE，相关描述可参考前述实施例，于此不再赘述)，扩散元件与偏光元件的配置位置重叠。换句话说，即将图5实施例的偏光旋转装置130与扩散装置185结合成单一旋转装置，如图5所显示的位置E。因此，可使辅助光束L2(即第一辅助光束L21以及第二辅助光束L22)通过偏光旋转装置130时可同时获得扩散的效果。

当偏光旋转装置130配置于位置D或位置E时，由于偏光旋转装置130可不配置于受激发光束L3的传递路径上，使受激发光束L3不通过偏光元件136，以避免受激发光束L3的亮度耗损，可具有较佳的光效率。

图6为本发明另一实施例的投影装置示意图。请参考图6，本实施例的投影装置40的光阀50B的数量可以为一个、两个或三个，照明系统100C包括至少一光源105、一偏光旋转装置130以及一匀光元件140，在本实施例中，照明系统100C没有配置波长转换元件。照明系统100C的光源105包括至少两种光源，且至少两种光源用于提供至少两种光束。如图6所示，光源105包括光源112、光源114以及光源116为例，光源112用于提供光束L4，光源114用于提供光束L5，而光源116用于提供光束L6。具体而言，在本实施例中，光源112为可发出蓝色激光的激光二极管，提供蓝色光束(即光束L4)，光源114为可发出红色激光的激光二极管，提供红色光束(即光束L5)，光源116为可发出绿色激光的激光二极管，提供绿色光束(即光束L6)，其中蓝色光束(即光束L4)、红色光束(即光束L5)以及绿色光束(即光束L6)用于分别提供作为照明光束LB的蓝光部分、红光部分以即绿光部分，但本发明并不限于此。

在本实施例中，至少一分光元件160A包括分光元件162及分光元件164。分光元件162及分光元件164位于光源116与偏光旋转装置130之间，且位于光源112与光源114之间。分光元件162例如是反射蓝光分光镜，分光元件164例如是反射红光分光镜，其中反射蓝光分光镜用以反射光束L4且允许光束L5和光束L6穿透，反射红光分光镜用以反射光束L5且允许光束L4和光束L6穿透，进而让所有所需光束汇集传递至匀光元件140。在不同实施例中，分光元件160A的配置及种类可依不同类型的照明系统100C而改变，本发明对分光元件160A的配置型态及其种类并不加以限制。

在本实施例的投影装置40中，偏光旋转装置130可配置于至少一分光元件160A与匀光元件140之间，如此一来，可让光束L4、光束L5和光束L6通过，进而使光束L4、光束L5和光束L6能量均匀，具有良好的显示效果。

在本实施例中，偏光旋转装置130还可包括一扩散元件(例如是绘示于图4A至图4C的扩散元件DE，相关描述可参考前述实施例，于此不再赘述)，扩散元件与偏光元件的配置位置重叠。换句话说，即将图6实施例的偏光旋转装置130与扩散装置185结合成单一旋转装置。因此，可使光束L3、光束L4和光束L5通过偏光旋转装置130时可同时获得扩散的效果。然而在其他实施例中，偏光旋转装置130和扩散装置185也可以是独立的两个构件。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的偏光旋转装置或配置有偏光旋转装置的投影装置中，驱动元件用以带动偏光元件以转轴为旋转中心轴时序性地转动。因此可使光束穿透偏光元件，且穿透偏光元件的光束于不同时间具有不同的偏振状态。如此一来，投影装置在偏振立体模式(即投影镜头外加偏振片)时，可使得显示画面的成色或亮暗均匀，进而让使用者透过偏振式立体眼镜观察出均匀度较佳的立体显示画面。

以上所述，仅为本发明之优选实施例而已，不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开之全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。

Claims (32)

1.一种偏光旋转装置，其特征在于，包括：转轴、驱动元件以及偏光元件，其中：

所述驱动元件用以驱动所述转轴旋转；

所述偏光元件连接于所述转轴且配置于至少一光束的传递路径上，其中所述驱动元件用以带动所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴时序性地转动，且当所述偏光元件转动时，所述至少一光束穿透所述偏光元件，且穿透所述偏光元件的所述至少一光束于不同时间具有不同的偏振状态。

2.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述偏光元件为二分之一波片、四分之一波片、去偏振片、圆偏振片或四分之一波片与圆偏振片的组合。

3.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述偏光元件包括多个偏光子区，且所述多个偏光子区具有不同的偏振方向的偏振材料。

4.根据权利要求3所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述偏光元件还包括至少一透光区，用以使所述至少一光束的其中之一通过。

5.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述驱动元件为马达，且连接所述转轴，所述至少一光束穿透所述偏光元件的非中心处。

6.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述驱动元件为带动组件，且所述至少一光束穿透所述偏光元件的中心处。

7.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述偏光旋转装置还包括滤光元件，

所述滤光元件配置于所述偏光元件并与所述偏光元件重叠。

8.根据权利要求1所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述偏光旋转装置还包括扩散元件，

所述扩散元件配置于所述偏光元件并与所述偏光元件重叠。

9.根据权利要求8所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述扩散元件透过胶或机构件而固定至所述偏光元件。

10.根据权利要求8所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述扩散元件透过间隔件而连结至所述偏光元件，并与所述偏光元件保持间距。

11.根据权利要求8所述的偏光旋转装置，其特征在于，所述扩散元件为扩散微结构，其中所述扩散微结构位于所述偏光元件的至少一表面。

12.一种投影装置，其特征在于，包括：照明系统、至少一光阀以及投影镜头；其中，

所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括至少一激发光源、偏光旋转装置以及匀光元件，其中：

所述至少一激发光源用于提供至少一激发光束；

所述偏光旋转装置包括转轴、驱动元件以及偏光元件，所述驱动元件用以驱动所述转轴旋转，所述偏光元件连接于所述转轴，所述偏光元件配置于所述至少一激发光束的传递路径上；

所述匀光元件用于让所述至少一激发光束的部分通过以形成所述照明光束；

所述至少一光阀设置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束转换为投影光束，其中所述驱动元件用以带动所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴时序性地转动，当所述偏光元件转动时，所述至少一激发光束穿透所述偏光元件，且穿透所述偏光元件的所述至少一激发光束于不同时间具有不同的偏振状态。

13.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述偏光元件为二分之一波片、四分之一片波片、去偏振片、圆偏振片或四分之一波片与圆偏振片的组合。

14.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述偏光元件包括多个偏光子区，且所述多个偏光子区具有不同的偏振方向的偏振材料。

15.根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于，所述偏光元件还包括至少一透光区，用以使至少一受激发光束通过，其中所述至少一受激发光束由所述激发光束转换而成。

16.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述驱动元件为马达，且连接所述转轴，所述至少一激发光束穿透所述偏光元件的非中心处。

17.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述驱动元件为带动组件，且所述至少一激发光束穿透所述偏光元件的中心处。

18.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括波长转换元件，配置于所述至少一激发光束的传递路径上，且位于所述至少一激发光源与所述匀光元件之间。

19.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统还包括滤光装置，所述滤光装置配置于所述至少一激发光源与所述匀光元件之间。

20.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述偏光旋转装置还包括滤光元件，所述滤光元件配置于所述偏光元件并与所述偏光元件重叠。

21.根据权利要求20所述的投影装置，其特征在于，所述滤光元件透过胶或机构件而固定至所述偏光元件。

22.根据权利要求20所述的投影装置，其特征在于，所述滤光元件透过间隔件而连结至所述偏光元件，并与所述偏光元件保持间距。

23.一种投影装置，其特征在于，包括：照明系统、至少一光阀以及投影镜头，其中：

所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括光源、偏光旋转装置以及匀光元件，其中：

所述光源包括至少一激发光源及至少一辅助光源，所述至少一激发光源用于提供至少一激发光束，所述至少一辅助光源用于提供至少一辅助光束；

所述偏光旋转装置包括转轴、驱动元件以及偏光元件，所述驱动元件用以驱动所述转轴旋转，所述偏光元件连接于所述转轴，所述偏光元件配置于所述至少一辅助光束的传递路径上；

所述匀光元件用于让所述至少一激发光束的部分及所述至少一辅助光束通过以形成所述照明光束；

所述至少一光阀设置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束转换为一投影光束，其中所述驱动元件用以带动所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴时序性地转动，当所述偏光元件转动时，所述至少一辅助光束穿透所述偏光元件，且穿透所述偏光元件的所述至少一辅助光束于不同时间具有不同的偏振状态。

24.根据权利要求23所述的投影装置，其特征在于，所述偏光旋转装置还包括扩散元件，所述扩散元件配置于所述偏光元件并与所述偏光元件重叠。

25.根据权利要求24所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件透过胶或机构件而固定至所述偏光元件。

26.根据权利要求24所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件透过间隔件而连结至所述偏光元件，并与所述偏光元件保持间距。

27.根据权利要求24所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件为扩散微结构，其中所述扩散微结构位于所述偏光元件的至少一表面。

28.一种投影装置，其特征在于，包括：照明系统、至少一光阀以及投影镜头；其中，

所述照明系统用于提供照明光束，所述照明系统包括至少两种光源以及偏光旋转装置，其中：

所述至少两种光源用于提供至少两种光束；

所述偏光旋转装置包括转轴、驱动元件以及偏光元件，所述驱动元件用以驱动所述转轴旋转，所述偏光元件连接于所述转轴，所述偏光元件配置于所述至少两种光束的传递路径上；

所述至少一光阀设置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束转换为投影光束，其中所述驱动元件用以带动所述偏光元件以所述转轴为旋转中心轴时序性地转动，当所述偏光元件转动时，所述至少两光束穿透所述偏光元件，且穿透所述偏光元件的所述至少两种光束于不同时间具有不同的偏振状态。

29.根据权利要求28所述的投影装置，其特征在于，所述偏光旋转装置还包括扩散元件，所述扩散元件配置于所述偏光元件并与所述偏光元件重叠。

30.根据权利要求29所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件透过胶或机构件而固定至所述偏光元件。

31.根据权利要求29所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件透过间隔件而连结至所述偏光元件，并与所述偏光元件保持间距。

32.根据权利要求29所述的投影装置，其特征在于，所述扩散元件为扩散微结构，其中所述扩散微结构位于所述偏光元件的至少一表面。

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