CN114200752A - 合光模组及应用该合光模组的投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种合光模组及投影机，其包含有偏极化分光元件、分光元件、相位延迟单元以及多个光源。该偏极化分光元件用来反射特定光束、以及允许其它光束穿透。该分光元件设置在该偏极化分光元件的一侧，用来反射特定光束、且允许其它光束穿透。该相位延迟单元设置在该分光元件旁，用来转换通过该相位延迟单元的特定光束的偏极态。多个光源分别设置在该偏极化分光元件的不同侧，输出对应光束到该偏极化分光元件。该偏极化分光元件可将部分光束直接传送到光学均匀器；并将其它光束传送到该分光元件与该相位延迟单元进行偏极态的转换，再传送到光学均匀器。本发明提供的合光模组及投影机可以实现结构紧凑，并有效改善发光均匀度。

Description

合光模组及应用该合光模组的投影机

技术领域

本发明涉及一种合光模组，尤指一种结构紧凑、并能有效改善发光均匀度以应用于投影机的合光模组以及投影机。

背景技术

雷射投影机一般使用蓝光雷射源提供照明光束。照明光束需经由波长转换装置(如：局部涂覆荧光粉/量子点的色轮)转化为其它颜色的受激光束，再与照明光束进行合光以供使用。传统的合光模组利用分光片反射照明光束经由部分的准直透镜而投往色轮，色轮具波长转换材质处相应生成受激光束，且受激光束可经由准直透镜直接投射到收光单元。此外，部份照明光束会穿越色轮无波长转换材质处，且经由另一部分的准直透镜投射到收光单元，并与受激光束合光。纯雷射光源可以获得较纯的颜色与较广的色域。然而，要达到较高的亮度时，雷射投影机光机模组尺寸往往呈几何倍数的增大，光学单元的共用性差，需要针对具体的雷射光源数量重新设计；而且照明光束与受激光束在合光时很难达到混和均匀，进而使传统雷射投影机的投影画面具有较差的色均匀度。

因此，基于体积、亮度和成本的考量，需要开发一种结构紧凑，共用性良好，且颜色均匀度较佳的合光模组，以克服上述问题。

发明内容

本发明提供一种结构紧凑、并能有效改善发光均匀度和共用性以应用于投影机的合光模组，以解决上述问题。

本发明提供一种合光模组，其包含有：

偏极化分光元件，用来反射第一光束和具有第一偏极态的第二光束、以及允许第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

分光元件，设置在该偏极化分光元件的一侧，用来反射该第二光束、且允许该第三光束穿透；

相位延迟单元，设置在该偏极化分光元件与该分光元件之间，该第二光束通过该相位延迟单元而转换其偏极态；

第一光源，设置在该偏极化分光元件的另一侧，输出该第一光束到该偏极化分光元件；

第二光源，设置在该偏极化分光元件相对于该第一光源的该侧，输出该第二光束以使具有第一偏极态的该第二光束抵达该偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该分光元件的相对于该相位延迟单元的一侧，输出该第三光束以经由该分光元件与该相位延迟单元到该偏极化分光元件。

较佳的，还包含有：光学均匀器，设置在该偏极化分光元件的相对于该第三光源的该另一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。较佳的，其中该相位延迟单元为四分之一波片。较佳的，其中该偏极化分光元件的平面法向量与该分光元件的平面法向量的夹角为四十五度，且该偏极化分光元件的平面法向量与该相位延迟单元的平面法向量的一夹角为四十五度。

本发明还提供一种合光模组，其包含有：

第一偏极化分光元件，用来反射具有第一偏极态的第一光束、以及允许一第二光束、第三光束和具有第二偏极态的该第一光束穿透；

分光元件，设置在该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第一光束、且允许该第二光束和该第三光束穿透；

第一相位延迟单元，设置在该第一偏极化分光元件与该分光元件之间，该第一光束通过该第一相位延迟单元而转换其偏极态；

第二偏极化分光元件，设置在该分光元件的相对于该第一相位延迟单元的一侧，用来反射具有第一偏极态的该第二光束和该第三光束、以及允许该第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

至少一个第一光源，设置在该第一偏极化分光元件的至少一侧，输出该第一光束以使具有第一偏极态的该第一光束抵达该第一偏极化分光元件；

至少一个第二光源，设置在该第二偏极化分光元件的至少一侧，该第二光源输出的该第二光束经由该第二偏极化分光元件传送到该分光元件；以及

至少一个第三光源，邻设于该第二光源，该第三光源输出的该第三光束经由该第二偏极化分光元件传送到该分光元件。

较佳的，还包含有：光学均匀器，设置在该第一偏极化分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。较佳的，其中该第一相位延迟单元为四分之一波片。较佳的，其中该合光模组具有两个第一光源，该两个第一光源的其中一个第一光源设置在该第一偏极化分光元件的另一侧，该两个第一光源的另一个第一光源设置在该第一偏极化分光元件的相对于该其中一个第一光源的该侧。较佳的，其中该第二光源输出具有第二偏极态的该第二光束，该合光模组还包含有第二相位延迟单元，该第二相位延迟单元设置在该第二偏极化分光元件与该第二光源之间。较佳的，其中该第二相位延迟单元为半波片、或为两个四分之一波片。较佳的，其中该合光模组具有两个第二光源，该两个第二光源的其中一个第二光源输出具有第一偏极态的该第二光束，另一个第二光源输出具有第二偏极态的该第二光束。较佳的，该第三光源输出具有第二偏极态的该第三光束，该合光模组还包含有第二相位延迟单元，设置在该第二偏极化分光元件与该第三光源之间。较佳的，其中该第二相位延迟单元为一半波片、或为两个四分之一波片。较佳的，其中该合光模组具有两个第三光源，该两个第三光源的其中一个第三光源输出具有第一偏极态的该第三光束，另一个第三光源输出具有第二偏极态的该第三光束。

本发明还提供一种合光模组，其包含有：

第一偏极化分光元件，用来反射具有第一偏极态的第一光束、以及允许第二光束、第三光束和具有第二偏极态的该第一光束穿透；

第一分光元件，设置在该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第一光束、且允许该第二光束和该第三光束穿透；

第一相位延迟单元，设置在该第一偏极化分光元件与该第一分光元件之间，该第一光束通过该第一相位延迟单元而转换其偏极态；

第二偏极化分光元件，设置在该第一分光元件的相对于该第一相位延迟单元的一侧，用来反射具有第一偏极态的该第二光束、以及允许该第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

第二分光元件，设置在该第二偏极化分光元件的相对于该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第二光束、且允许该第三光束穿透；

第二相位延迟单元，设置在该第二偏极化分光元件与该第二分光元件之间，该第二光束通过该第二相位延迟单元而转换其偏极态；

至少一个第一光源，设置在该第一偏极化分光元件的至少一侧，输出该第一光束以使具有第一偏极态的该第一光束抵达该第一偏极化分光元件；

至少一个第二光源，设置在该第二偏极化分光元件的至少一侧，输出该第二光束以使具有第一偏极态的该第二光束抵达该第二偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该第二分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，输出该第三光束以经由该第二分光元件与该第二相位延迟单元到该第二偏极化分光元件。

较佳的，还包含有：光学均匀器，设置在该第一偏极化分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。较佳的，其中该第一相位延迟单元与该第二相位延迟单元为四分之一波片。

本发明还提供一种合光模组，其包含有：

偏极化分光元件，用来允许第一光束与具有第二偏极态的第二光束穿透、以及反射第三光束与具有第一偏极态的该第二光束；

分光元件，设置在该偏极化分光元件的一侧，用来允许该第一光束与该第三光束穿透、以及反射该第二光束；

相位延迟单元，设置在该偏极化分光元件与该分光元件之间，该第二光束通过该相位延迟单元而转换其偏极态；

第一光源，设置在该偏极化分光元件的另一侧，输出该第一光束到该偏极化分光元件；

第二光源，设置在该偏极化分光元件的相对于该分光元件与该相位延迟单元的该另一侧，输出该第二光束以使具有第二偏极态的该第二光束抵达该偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该分光元件的相对于该相位延迟单元的一侧，输出该第三光束以经由该分光元件与该相位延迟单元到该偏极化分光元件。

较佳的，还包含有：光学均匀器，设置在该偏极化分光元件的相对于该第一光源的另一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。较佳的，其中该相位延迟单元为四分之一波片。

本发明还提供一种投影机，该投影机中包含上述任一项所述的合光模组。

本发明利用不同位置关系、不同数量及不同光学性质的偏极化分光元件、非偏极化分光元件与相位延迟单元，搭配多种光源组合成多种合光模组。本发明可依实际亮度需求选择一单色光源的数量，相同布置的偏极化分光元件、非偏极化分光元件与相位延迟单元，可适用于对不同数量的单色光源的合光，，组成结构紧凑并具有较佳发光均匀度的合光模组。

附图说明

图1为本发明第一实施例的合光模组的示意图。

图2为本发明第二实施例的合光模组的示意图。

图3为本发明第三实施例的合光模组的示意图。

图4为本发明第四实施例的合光模组的示意图。

图5为本发明第五实施例的合光模组的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例合光模组10A的示意图。合光模组10A具有结构紧凑及较佳发光均匀度的特点，可应用于投影机，以使投影机能符合微型化与高亮度的设计趋势。合光模组10A可包含偏极化分光元件12、分光元件14、相位延迟单元16、第一光源18、第二光源20、第三光源22以及光学均匀器24。第一光源18、第二光源20与第三光源22较佳可为雷射光源，然实际应用不限于此；举例来说，若合光模组10A还包含特定的透镜组合，第一光源18、第二光源20与第三光源22也可设计为白光光源。

第一光源18、第二光源20和第三光源22分别输出第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。举例来说，第一光束B1可为红光、第二光束B2可为蓝光、第三光束B3可为绿光。偏极化分光元件12经过特殊的偏光分光设计，可以反射第一光束B1和具有第一偏极态的第二光束B2_1、及允许具有第二偏极态的第二光束B2_2和第三光束B3穿透。分光元件14可设置在偏极化分光元件12的一侧，用来反射第二光束B2、并且允许第三光束B3穿透。相位延迟单元16可设置在偏极化分光元件12与分光元件14之间，用来在第二光束B2通过相位延迟单元16而转换其偏极态。

第一光源18可设置在偏极化分光元件12的不同于分光元件14所在侧的另一侧。第二光源20可设置在偏极化分光元件12的相同于分光元件14所在侧的一侧，但其位置相对于第一光源18。第三光源22可设置在分光元件14的相对于相位延迟单元16的一侧。第一光源18输出第一光束B1直接抵达偏极化分光元件12。第二光源20可输出具有第一偏极态的第二光束B2_1到偏极化分光元件12；或者，第二光源20可输出非偏振第二光束B2，非偏振第二光束B2再经由特定光学元件(例如起偏器，未示于图中)转换为具偏极态的第二光束B2而抵达偏极化分光元件12。第三光源22输出的第三光束B3则能通过分光元件14与相位延迟单元16传送到偏极化分光元件12。

光学均匀器24可以是光导管、或是具有类似功能的其它元件，其设置在偏极化分光元件12的相对于第三光源22所在侧的另一侧，用来接收以及均匀化第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。相位延迟单元16用来转换第二光束B2的偏极态，故在第一实施例以四分之一波片作为相位延迟单元16，然实际应用不限于此。特别一提的是，本发明较佳可将偏极化分光元件12的平面法向量与分光元件14的平面法向量的夹角设计为四十五度、或是以四十五度为基准且正负差百分之十的角度范围；另外，偏极化分光元件12的平面法向量与相位延迟单元16的平面法向量的夹角也可设计为四十五度、或是以四十五度为基准且正负差百分之十的角度范围。

第一光源18输出的第一光束B1抵达偏极化分光元件12后，经由偏极化分光元件12的反射会直接进入光学均匀器24。来自第二光源20的具有第一偏极态的第二光束B2_1抵达偏极化分光元件12后，经由偏极化分光元件12的反射会通过相位延迟单元16而抵达分光元件14，再经由分光元件14的反射而穿过相位延迟单元16转换为具有第二偏极态的第二光束B2_2；具有第二偏极态的第二光束B2_2可直接穿透偏极化分光元件12，进入光学均匀器24。第三光源22输出的第三光束B3可穿过分光元件14与相位延迟单元16，没有偏极态的转换，然后再通过偏极化分光元件12进入光学均匀器24。

偏极化分光元件12、分光元件14和相位延迟单元16的相对角度关系能确保第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3能以完全重合或近乎完全重合的方式投射到光学均匀器24。由此可知，本发明的第一实施例只需利用少量的光学元件，如偏极化分光元件12、分光元件14与相位延迟单元16，就能将第一光源18、第二光源20以及第三光源22的输出光束均匀重合在光学均匀器24，得到结构紧凑的合光模组10A。

请参阅图2，图2为本发明第二实施例的合光模组10B的示意图。合光模组10B可包含第一偏极化分光元件26、分光元件28、第一相位延迟单元30、第二偏极化分光元件32、第一光源34、第二光源36、第三光源38以及光学均匀器40。如第一实施例所述，第一光源34、第二光源36与第三光源38较佳可为雷射光源。此外，第一光源34、第二光源36和第三光源38的数量较佳可为两个，然实际应用不限于此；例如可缩减数量为单个第一光源34、单个第二光源36及单个第三光源38。

第一光源34、第二光源36和第三光源38分别输出第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。各光束的颜色可如第一实施例所述态样，故此不再重复说明。第二实施例中，第一偏极化分光元件26可以反射具有第一偏极态的第一光束B1_1、以及允许具有第二偏极态的第一光束B1_2、第二光束B2和第三光束B3穿透。分光元件28可设置在第一偏极化分光元件26的一侧，用来反射第一光束B1、并且允许第二光束B2和第三光束B3穿透。第一相位延迟单元30可设置在第一偏极化分光元件26与分光元件28之间，第一光束B1可通过第一相位延迟单元30而转换其偏极态。第二偏极化分光元件32可设置在分光元件28的相对于第一相位延迟单元30的一侧，用来反射具有第一偏极态的第二光束B2_1和第三光束B3_1、以及允许具有第二偏极态的第二光束B2_2和第三光束B3_2穿透。

第二实施例以两个第一光源34、两个第二光源36和两个第三光源38为应用态样。两个第一光源34可分别设置在第一偏极化分光元件26的两个相对侧。两个第二光源36可分别设置在第二偏极化分光元件32的两个相对侧。两个第三光源38则能分别邻设于两个第二光源36。光学均匀器40则可设置在第一偏极化分光元件26的相对于第二偏极化分光元件32的一侧，用来接收与均匀化第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。第一相位延迟单元30用来转换光束偏极态，故可设计为四分之一波片，然实际应用不限于此。

进一步来看，两个第一光源34的其中一个第一光源34设置在第一偏极化分光元件26的不同于分光元件28所在侧的一侧，另一个第一光源34则设置在第一偏极化分光元件26的相同于分光元件28所在侧的另一侧；此外，分光元件28与光学均匀器40隔着第一偏极化分光元件26彼此相对，两个第一光源34也会隔着第一偏极化分光元件26彼此相对，但两个第一光源34的相对位置不同于分光元件28和光学均匀器40的相对位置。两个第二光源36的其中一个第二光源36设置在第二偏极化分光元件32的不同于分光元件28所在侧的一侧，并且隔着第二偏极化分光元件32相对于分光元件28；另一个第二光源36设置在第二偏极化分光元件32的相同于分光元件28所在侧的另一侧、但其位置不同于分光元件28。

两个第一光源34各自输出第一光束B1，并使具有第一偏极态的第一光束B1_1抵达第一偏极化分光元件26。来自右侧第一光源34的具有第一偏极态的第一光束B1_1经由第一偏极化分光元件26的反射进入光学均匀器40。来自左侧第一光源34的具有第一偏极态的第一光束B1_1经由第一偏极化分光元件26的反射穿过第一相位延迟单元30到分光元件28，再经由分光元件28的反射通过第一相位延迟单元30，转换为具有第二偏极态的第一光束B1_2，从而穿透第一偏极化分光元件26进入光学均匀器40。一般来说，第一光源34可直接输出具有第一偏极态的第一光束B1_1到第一偏极化分光元件26；或者，第一光源34可输出非偏振第一光束B1，非偏振第一光束B1再经由特定光学元件(例如起偏器，未示于图中)转换为具偏极态的第一光束B1而抵达第一偏极化分光元件26。

此外，两个第二光源36分别输出具有第一偏极态的第二光束B2_1、及具有第二偏极态的第二光束B2_2到第二偏极化分光元件32；两个第三光源38分别输出具有第一偏极态的第三光束B3_1、及具有第二偏极态的第三光束B3_2到第二偏极化分光元件32。第二偏极化分光元件32可反射具有第一偏极态的第二光束B2_1及具有第一偏极态的第三光束B3_1，使其穿过分光元件28、第一相位延迟单元30与第一偏极化分光元件26进入光学均匀器40。第二偏极化分光元件32还能允许具有第二偏极态的第二光束B2_2及具有第二偏极态的第三光束B3_2穿透，使其穿过分光元件28、第一相位延迟单元30与第一偏极化分光元件26进入光学均匀器40。

请参阅图3，图3为本发明第三实施例的合光模组10C的示意图。合光模组10C可包含第一偏极化分光元件26、分光元件28、第一相位延迟单元30、第二偏极化分光元件32、第一光源34、第二光源36、第三光源38、光学均匀器40以及第二相位延迟单元42。第三实施例中，与第二实施例具有相同编号的元件具有相同的结构与功能，于此不再重复说明。相比于第二实施例的合光模组10B，合光模组10C还可包含第二相位延迟单元42，设置在第二偏极化分光元件32与其中一组的第二光源36及第三光源38之间，例如在第二偏极化分光元件32与右侧的第二光源36及第三光源38之间。

第三实施例中，右侧的第二光源36及第三光源38可分别输出具有第二偏极态的第二光束B2_2与具有第二偏极态的第三光束B3_2。具有第二偏极态的第二光束B2_2和第三光束B3_2可穿过第二相位延迟单元42而转换为具有第一偏极态的第二光束B2_1和第三光束B3_1。具有第一偏极态的第二光束B2_1和第三光束B3_1可为第二偏极化分光元件32反射，并与穿透第二偏极化分光元件32的具有第二偏极态的第二光束B2_2和第三光束B3_2重合进入光学均匀器40。第二相位延迟单元42用来转换光束偏极态，可为单个半波片、或为两个四分之一波片，然其变化态样不限于此，端视设计需求而定。

请参阅图4，图4为本发明第四实施例的合光模组10D的示意图。合光模组10D可包含第一偏极化分光元件44、第一分光元件46、第一相位延迟单元48、第二偏极化分光元件50、第二分光元件52、第二相位延迟单元54、第一光源56、第二光源58、第三光源60以及光学均匀器62。如前揭实施例所述，第一光源56、第二光源58与第三光源60较佳可为雷射光源。此外，第一光源56与第二光源58的数量较佳可为两个，然实际应用不限于此，例如可缩减数量为单个第一光源56与单个第二光源58，例如，位于第一偏极化分光元件44两侧的第一光源56可以仅保留一个，本发明不以此为限。

第一光源56、第二光源58与第三光源60可分别输出第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。各光束的颜色可如第一实施例所述态样，故此不再重复说明。第四实施例中，第一偏极化分光元件44可反射具有第一偏极态的第一光束B1_1、以及允许具有第二偏极态的第一光束B1_2、第二光束B2和第三光束B3穿透。第一分光元件46可设置在第一偏极化分光元件44的一侧，用来反射第一光束B1、且允许第二光束B2和第三光束B3穿透。第一相位延迟单元48可设置在第一偏极化分光元件44与第一分光元件46之间。第一光束B1可通过第一相位延迟单元48而转换其偏极态。

另外，第二偏极化分光元件50可设置在第一分光元件46的相对于第一相位延迟单元48所在侧的一侧(换句话说，第二偏极化分光元件50和第一相位延迟单元48分别设置于第一分光元件46的两侧)，用来反射具有第一偏极态的第二光束B2_1、以及允许第三光束B3和具有第二偏极态的第二光束B2_2穿透。第二分光元件52可设置在第二偏极化分光元件50的相对于第一偏极化分光元件44所在侧的一侧(或者说，第二分光元件52和第一偏极化分光元件44分别设置于第二偏极化分光元件50的两侧)，用来反射第二光束B2、且允许第三光束B3穿透。第二相位延迟单元54可设置在第二偏极化分光元件50与第二分光元件52之间。第二光束B2可通过第二相位延迟单元54而转换其偏极态。光学均匀器62可设置在第一偏极化分光元件44的相对于第二偏极化分光元件50所在侧的一侧(换句话说，光学均匀器62和第二偏极化分光元件50分别设置在第一偏极化分光元件44的两侧)，用来接收与均匀化第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。

第四实施例以两个第一光源56、两个第二光源58与单个第三光源60为应用态样。两个第一光源56可分别设置在第一偏极化分光元件44的两个相对侧；第一分光元件46与光学均匀器62也是分设在第一偏极化分光元件44的两个相对侧，但两个第一光源56的相对位置不同于第一分光元件46和光学均匀器62的相对位置。两个第二光源58可分别设置在第二偏极化分光元件50的两个相对侧；第一分光元件46与第二分光元件52也是分设在第二偏极化分光元件50的两相对侧，但两个第二光源58的相对位置不同于第一分光元件46与第二分光元件52的相对位置。第三光源60则可设置在第二分光元件52的相对于第二偏极化分光元件50所在侧的一侧(换句话说，第三光源60和第二偏极化分光元件50分别设置在第二分光元件52的两侧)。

两个第一光源56各自输出第一光束B1，并使具有第一偏极态的第一光束B1_1抵达第一偏极化分光元件44。来自右侧第一光源56的具有第一偏极态的第一光束B1_1经由第一偏极化分光元件44之反射进入光学均匀器62。来自左侧第一光源56的具有第一偏极态的第一光束B1_1经由第一偏极化分光元件44的反射穿过第一相位延迟单元48到第一分光元件46，再经由第一分光元件46的反射通过第一相位延迟单元48，转换为具有第二偏极态的第一光束B1_2，从而穿透第一偏极化分光元件44进入光学均匀器62。通常来说，第一光源56可直接输出具有第一偏极态的第一光束B1_1到第一偏极化分光元件44；或者，第一光源56可输出非偏振第一光束B1，非偏振第一光束B1再经由特定光学元件(例如起偏器，未示于图中)转换为具偏极态的第一光束B1而抵达第一偏极化分光元件44。

两个第二光源58各自输出第二光束B2，并使具有第一偏极态的第二光束B2_1抵达第二偏极化分光元件50。来自右侧第二光源58的具有第一偏极态的第二光束B2_1经由第二偏极化分光元件50的反射穿过第一分光元件46、第一相位延迟单元48及第一偏极化分光元件44，进入光学均匀器62。来自左侧第二光源58的具有第一偏极态的第二光束B2_1经由第二偏极化分光元件50的反射穿过第二相位延迟单元54到第二分光元件52，再经由第二分光元件52的反射通过第二相位延迟单元54，转换为具有第二偏极态的第二光束B2_2，从而穿透第二偏极化分光元件50、第一分光元件46、第一相位延迟单元48及第一偏极化分光元件44进入光学均匀器62。通常来说，第二光源58可直接输出具有第一偏极态的第二光束B2_1到第二偏极化分光元件50；或者，第二光源58可输出非偏振第二光束B2，非偏振第二光束B2再经由特定光学元件(例如起偏器，未示于图中)转换为具偏极态的第二光束B2而抵达第二偏极化分光元件50。

另外，第三光源60输出的第三光束B3可依序穿过第二分光元件52与第二相位延迟单元54，没有偏极态的转换，然后再穿过第二偏极化分光元件50、第一分光元件46、第一相位延迟单元48与第一偏极化分光元件44，从而进入光学均匀器62，与第一光束B1及第二光束B2重合与混光。因此，第一相位延迟单元48与第二相位延迟单元54用来转换光束的偏极态，故可设计为四分之一波片，然实际应用不限于此。

请参阅图5，图5为本发明第五实施例的合光模组10E的示意图。合光模组10E可包含偏极化分光元件64、分光元件66、相位延迟单元68、第一光源70、第二光源72、第三光源74以及光学均匀器76。如前揭实施例所述，第一光源70、第二光源72与第三光源74较佳可为雷射光源，然实际应用不限于此。第一光源70、第二光源72与第三光源74可分别输出第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。各光束的颜色可如第一实施例所述态样，故此不再重复说明。

第五实施例中，偏极化分光元件64可允许第一光束B1与具有第二偏极态的第二光束B2_2穿透、以及反射具有第一偏极态的第二光束B2_1与第三光束B3。分光元件66可设置在偏极化分光元件64的一侧，用来允许第三光束B3穿透、以及反射第二光束B2。相位延迟单元68可设置在偏极化分光元件64与分光元件66之间，第二光束B2可通过相位延迟单元68而转换其偏极态；故相位延迟单元68可为四分之一波片，然实际应用不限于此。第一光源70可设置在偏极化分光元件64的另一侧，第二光源72可设置在偏极化分光元件64的相对于分光元件66与相位延迟单元68所在侧的该另一侧，第三光源74可设置在分光元件66的相对于相位延迟单元68的一侧。光学均匀器76可设置在偏极化分光元件64的相对于第一光源70所在侧的另一侧，用来接收与均匀化第一光束B1、第二光束B2与第三光束B3。

因此，第一光源70输出的第一光束B1可穿透偏极化分光元件64抵达光学均匀器76。第二光源72输出第二光束B2，以使具有第二偏极态的第二光束B2_2抵达偏极化分光元件64。具有第二偏极态的第二光束B2_2穿透偏极化分光元件64，并通过相位延迟单元68而抵达分光元件66，再经由分光元件66的反射而穿过相位延迟单元68转换为具有第一偏极态的第二光束B2_1；具有第一偏极态的第二光束B2_1可为偏极化分光元件64所反射，进入光学均匀器76。第二光源72可直接输出具有第二偏极态的第二光束B2_2到偏极化分光元件64；或者，第二光源72可输出非偏振第二光束B2，非偏振第二光束B2再经由特定光学元件(例如起偏器，未示于图中)转换为具偏极态的第二光束B2而抵达偏极化分光元件64。第三光源74输出的第三光束B3穿过分光元件66与相位延迟单元68，没有偏极态的转换而抵达偏极化分光元件64，再经由偏极化分光元件64的反射进入光学均匀器76。

由此可见，第二至第五实施例相对于第一实施例，通过近似的结构部件组合的扩展及较少的改动，即可实现多光源的引入从而增加对应光源投影颜色的亮度，合光模组部件共用性佳。光源的排列与摆放对称，易于设计布局。

综上所述，本发明利用不同位置关系、不同数量及不同光学性质的偏极化分光元件、非偏极化分光元件与相位延迟单元，搭配多种光源组合成多种合光模组。本发明可依实际亮度需求选择光源的数量，不同数量的光源则会配合特定位置、数量及性质的偏极化分光元件、非偏极化分光元件与相位延迟单元，组成结构紧凑并具有较佳发光均匀度和较佳共用性的合光模组。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (21)

1.一种合光模组，其特征在于，包含有：

偏极化分光元件，用来反射第一光束和具有第一偏极态的第二光束、以及允许第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

分光元件，设置在该偏极化分光元件的一侧，用来反射该第二光束、且允许该第三光束穿透；

相位延迟单元，设置在该偏极化分光元件与该分光元件之间，该第二光束通过该相位延迟单元而转换其偏极态；

第一光源，设置在该偏极化分光元件的另一侧，输出该第一光束到该偏极化分光元件；

第二光源，设置在该偏极化分光元件相对于该第一光源的该侧，输出该第二光束以使具有第一偏极态的该第二光束抵达该偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该分光元件的相对于该相位延迟单元的一侧，输出该第三光束以经由该分光元件与该相位延迟单元到该偏极化分光元件。

2.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于，还包含有：

光学均匀器，设置在该偏极化分光元件的相对于该第三光源的该另一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。

3.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于，该相位延迟单元为四分之一波片。

4.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于，该偏极化分光元件的平面法向量与该分光元件的平面法向量的夹角为四十五度，且该偏极化分光元件的平面法向量与该相位延迟单元的平面法向量的一夹角为四十五度。

5.一种合光模组，其特征在于，包含有：

第一偏极化分光元件，用来反射具有第一偏极态的第一光束、以及允许一第二光束、第三光束和具有第二偏极态的该第一光束穿透；

分光元件，设置在该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第一光束、且允许该第二光束和该第三光束穿透；

第一相位延迟单元，设置在该第一偏极化分光元件与该分光元件之间，该第一光束通过该第一相位延迟单元而转换其偏极态；

第二偏极化分光元件，设置在该分光元件的相对于该第一相位延迟单元的一侧，用来反射具有第一偏极态的该第二光束和该第三光束、以及允许该第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

至少一个第一光源，设置在该第一偏极化分光元件的至少一侧，输出该第一光束以使具有第一偏极态的该第一光束抵达该第一偏极化分光元件；

至少一个第二光源，设置在该第二偏极化分光元件的至少一侧，该第二光源输出的该第二光束经由该第二偏极化分光元件传送到该分光元件；以及

至少一个第三光源，邻设于该第二光源，该第三光源输出的该第三光束经由该第二偏极化分光元件传送到该分光元件。

6.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，还包含有：

光学均匀器，设置在该第一偏极化分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。

7.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该第一相位延迟单元为一四分之一波片。

8.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该合光模组具有两个第一光源，该两个第一光源的其中一个第一光源设置在该第一偏极化分光元件的另一侧，该两个第一光源的另一个第一光源设置在该第一偏极化分光元件的相对于该其中一个第一光源的该侧。

9.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该第二光源输出具有第二偏极态的该第二光束，该合光模组还包含有第二相位延迟单元，该第二相位延迟单元设置在该第二偏极化分光元件与该第二光源之间。

10.如权利要求9所述的合光模组，其特征在于，该第二相位延迟单元为半波片、或为两个四分之一波片。

11.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该合光模组具有两个第二光源，该两个第二光源的其中一个第二光源输出具有第一偏极态的该第二光束，另一个第二光源输出具有第二偏极态的该第二光束。

12.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该第三光源输出具有第二偏极态的该第三光束，该合光模组还包含有第二相位延迟单元，设置在该第二偏极化分光元件与该第三光源之间。

13.如权利要求12所述的合光模组，其特征在于，该第二相位延迟单元为一半波片、或为两个四分之一波片。

14.如权利要求5所述的合光模组，其特征在于，该合光模组具有两个第三光源，该两个第三光源的其中一个第三光源输出具有第一偏极态的该第三光束，另一个第三光源输出具有第二偏极态的该第三光束。

15.一种合光模组，其特征在于，包含有：

第一偏极化分光元件，用来反射具有第一偏极态的第一光束、以及允许第二光束、第三光束和具有第二偏极态的该第一光束穿透；

第一分光元件，设置在该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第一光束、且允许该第二光束和该第三光束穿透；

第一相位延迟单元，设置在该第一偏极化分光元件与该第一分光元件之间，该第一光束通过该第一相位延迟单元而转换其偏极态；

第二偏极化分光元件，设置在该第一分光元件的相对于该第一相位延迟单元的一侧，用来反射具有第一偏极态的该第二光束、以及允许该第三光束和具有第二偏极态的该第二光束穿透；

第二分光元件，设置在该第二偏极化分光元件的相对于该第一偏极化分光元件的一侧，用来反射该第二光束、且允许该第三光束穿透；

第二相位延迟单元，设置在该第二偏极化分光元件与该第二分光元件之间，该第二光束通过该第二相位延迟单元而转换其偏极态；

至少一个第一光源，设置在该第一偏极化分光元件的至少一侧，输出该第一光束以使具有第一偏极态的该第一光束抵达该第一偏极化分光元件；

至少一个第二光源，设置在该第二偏极化分光元件的至少一侧，输出该第二光束以使具有第一偏极态的该第二光束抵达该第二偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该第二分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，输出该第三光束以经由该第二分光元件与该第二相位延迟单元到该第二偏极化分光元件。

16.如权利要求15所述的合光模组，其特征在于，还包含有：

一光学均匀器，设置在该第一偏极化分光元件的相对于该第二偏极化分光元件的一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。

17.如权利要求15所述的合光模组，其特征在于，其中该第一相位延迟单元与该第二相位延迟单元为四分之一波片。

18.一种合光模组，其特征在于，其包含有：

偏极化分光元件，用来允许第一光束与具有第二偏极态的第二光束穿透、以及反射第三光束与具有第一偏极态的该第二光束；

分光元件，设置在该偏极化分光元件的一侧，用来允许该第一光束与该第三光束穿透、以及反射该第二光束；

相位延迟单元，设置在该偏极化分光元件与该分光元件之间，该第二光束通过该相位延迟单元而转换其偏极态；

第一光源，设置在该偏极化分光元件的另一侧，输出该第一光束到该偏极化分光元件；

第二光源，设置在该偏极化分光元件的相对于该分光元件与该相位延迟单元的该另一侧，输出该第二光束以使具有第二偏极态的该第二光束抵达该偏极化分光元件；以及

第三光源，设置在该分光元件的相对于该相位延迟单元的一侧，输出该第三光束以经由该分光元件与该相位延迟单元到该偏极化分光元件。

19.如权利要求18所述的合光模组，其特征在于，还包含有：

一光学均匀器，设置在该偏极化分光元件的相对于该第一光源的另一侧，用来接收与匀化该第一光束、该第二光束与该第三光束。

20.如权利要求18所述的合光模组，其特征在于，其中该相位延迟单元为四分之一波片。

21.一种投影机，其特征在于，该投影机中包含如权利要求1至20任一项所述的合光模组。

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