CN209167797U - 成像系统以及投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种成像系统以及投影装置。成像系统包括第一反射式显示器、第二反射式显示器以及合光元件。第一反射式显示器用于提供第一影像光束。第二反射式显示器与第一反射式显示器具有相同的像素配置，且第二反射式显示器用于提供第二影像光束。合光元件设置在第一影像光束的传递路径以及第二影像光束的传递路径上。合光元件具有合光面，且被第一反射式显示器和第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的第一影像光束和第二影像光束在合光面上的位置是错位的。本实用新型可在提升影像画面的解析度的同时维持良好的信赖性。

Description

成像系统以及投影装置

技术领域

本实用新型涉及一种光学系统以及电子装置，尤其涉及一种成像系统以及投影装置。

背景技术

为了提升从投影装置输出的影像画面的解析度，有技术提出高速震动在光阀与投影镜头之间的镜片(透镜或反射镜)来让影像错位，使影像画面的解析度可大于光阀的解析度。然而，在此技术中，投影装置的应用范畴以及解析度的提升幅度会受限于镜片的震动极限。举例来说，因为120Hz的作动速度超出镜片的震动极限，所以此技术无法实现4K解析度的立体投影技术。此外，此技术搭配2K解析度的光阀无法形成8K解析度的影像画面。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”段落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现有技术。在“背景技术”段落所记载的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种成像系统以及投影装置，其可降低镜片的震动极限对于应用范畴以及解析度的提升幅度的限制。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所记载的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的实施例提供一种成像系统，其包括第一反射式显示器、第二反射式显示器以及合光元件。第一反射式显示器用于提供第一影像光束。第二反射式显示器与第一反射式显示器具有相同的像素配置，且第二反射式显示器用于提供第二影像光束。合光元件设置在第一影像光束的传递路径以及第二影像光束的传递路径上。合光元件具有合光面，且被第一反射式显示器和第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的第一影像光束和第二影像光束在合光面上的位置是错位的。

为达上述的一个或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的实施例还提供一种投影装置，其包括照明系统、成像系统以及投影镜头。照明系统输出照明光束。成像系统设置在来自照明系统的照明光束的传递路径上，且成像系统包括第一反射式显示器、第二反射式显示器以及合光元件。第一反射式显示器设置在来自照明光束的第一部分的传递路径上，且第一反射式显示器将照明光束的第一部分转换成第一影像光束。第二反射式显示器设置在来自照明光束的第二部分的传递路径上，且第二反射式显示器将照明光束的第二部分转换成第二影像光束。第二反射式显示器与第一反射式显示器具有相同的像素配置。合光元件设置在来自第一反射式显示器的第一影像光束的传递路径以及来自第二反射式显示器的第二影像光束的传递路径上。合光元件具有合光面，且被第一反射式显示器和第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的第一影像光束和第二影像光束在合光面上的位置是错位的。投影镜头设置在来自合光元件的第一影像光束以及第二影像光束的传递路径上。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的成像系统以及投影装置的实施例中，借由控制两个反射式显示器的其中至少一个的位置，使被第一反射式显示器和第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的第一影像光束和第二影像光束在合光面上的位置是错位的。借此让第一影像光束所形成的影像画面与第二影像光束所形成的影像画面是错位的，从而达到提升解析度的效果。由于可以不用借由镜片高速震动来让影像错位，因此可降低镜片的震动极限对于应用范畴以及解析度的提升幅度的限制，并可在提升影像画面的解析度的同时维持良好的信赖性。

为让本实用新型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1A是本实用新型的成像系统的第一个实施例的示意图。

图1B是图1A的成像系统所提供的影像画面的示意图。

图2是本实用新型的成像系统的第二个实施例的示意图。

图3A及图3B分别是图2中合光元件的一个实施例从不同方向观看的示意图。

图4是本实用新型的成像系统的第三个实施例的示意图。

图5是本实用新型的投影装置的第一个实施例的示意图。

图6A至图6C分别是图5中照明系统的一个实施例在不同时间段的示意图。

图7是图6A至图6C中波长转换模块的正视图。

图8是图6A至图6C中滤光模块的正视图。

图9是本实用新型的投影装置的第二个实施例的示意图。

图10是本实用新型的投影装置的第三个实施例的示意图。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的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实用新型。

图1A是本实用新型的成像系统的第一个实施例的示意图。图1B是图1A的成像系统所提供的影像画面的示意图。请参照图1A及图1B，成像系统10包括第一反射式显示器100、第二反射式显示器101以及合光元件102。

第一反射式显示器100用于提供第一影像光束IB1。举例来说，第一反射式显示器100可以是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Devices,DMD)或硅基液晶面板(Liquid-Crystal-On-Silicon panel,LCOS panel)，但不以此为限。

第二反射式显示器101用于提供第二影像光束IB2。举例来说，第二反射式显示器101可以是数字微镜元件或硅基液晶面板，但不以此为限。

第二反射式显示器101与第一反射式显示器100具有相同的像素配置。此处，相同的像素配置指的是前述两个反射式显示器具有相同数量的像素，且这些像素的排列方式皆相同。换句话说，这两个反射式显示器可提供相同解析度的影像画面，也可提供相同的影像画面，且在这两个反射式显示器对准的情况下，这两个反射式显示器所提供的影像画面会相互对齐。另外，当前述两个反射式显示器采用数字微镜元件时，相同的像素配置指的是两个反射式显示器具有相同数量的微型反射镜，且这些微型反射镜的排列方式皆相同。

合光元件102设置在第一影像光束IB1的传递路径以及第二影像光束IB2的传递路径上。合光元件102具有合光面S102。在本实施例中，合光面S102让来自第一反射式显示器100的第一影像光束IB1穿透且将来自第二反射式显示器101的第二影像光束IB2反射。然而，在另一个实施例中，合光面S102可将第一影像光束IB1反射且让第二影像光束IB2穿透。

借由使被第一反射式显示器100和第二反射式显示器101中对应位置的所有像素(例如在两个反射式显示器中具有相同(X,Y)坐标的像素)所反射的第一影像光束IB1和第二影像光束IB2在合光面S102上的位置是错位的，可让第一影像光束IB1所形成的影像画面IM1(图1B以粗实线示出影像画面IM1中的每一个像素影像P1)与第二影像光束IB2所形成的影像画面IM2(图1B以细实线示出影像画面IM2中的每一个像素影像P2)是错位的，从而达到提升解析度的效果。

前述使对应位置的像素所反射的两个影像光束在合光面S102上的位置错位的方法可包括控制第一反射式显示器100和第二反射式显示器101的其中至少一个的位置。举例来说，可在第二反射式显示器101的位置固定下，改变第一反射式显示器100的位置。例如，沿第一方向D1(或第一方向D1的反方向)和/或第二方向D2(或第二方向D2的反方向)移动第一反射式显示器100，直到确认像素影像P1与像素影像P2在像素影像P1(或像素影像P2)的对角线方向上偏离对角线长L的一半。如此，相较于单个影像画面(如影像画面IM1或影像画面IM2)，由影像画面IM1与影像画面IM2叠加后的影像画面在影像画面的水平方向DH及垂直方向DV上的解析度可分别提升为原解析度的根号二倍。例如两个反射式显示器的解析度为2716x1528，则进行影像画面IM1与影像画面IM2叠加后的影像画面在影像画面的水平方向DH及垂直方向DV上的解析度为3840x2160。

然而，两个反射式显示器的控制方式、两个影像画面中像素影像的偏移方向以及偏移量可依需求改变，而不以上述为限。举例来说，可在第一反射式显示器100的位置固定下，改变第二反射式显示器101在第二方向D2和/或第三方向D3上的位置，来让影像错位。再者，也可同时改变第一反射式显示器100以及第二反射式显示器101的位置，来让影像错位。

在本实施例中，在前述影像错位设定步骤之后，第一反射式显示器100、第二反射式显示器101以及合光元件102的位置是固定的。也就是说，在后续成像的过程中，可以不用一直改变第一反射式显示器100、第二反射式显示器101以及合光元件102中任一个的位置，也可以不用借由镜片高速震动来达到影像错位。由于可以不用借由镜片高速震动来让影像错位，因此可降低镜片的震动极限对于应用范畴以及解析度的提升幅度的限制，并可在提升影像画面的解析度的同时维持良好的信赖性。举例来说，成像系统10可应用于高解析度投影装置或是用于立体投影的高解析度投影装置，但不以此为限。

另外一提的是，成像系统10也可搭配背景技术所提及的镜片震动的技术使用。举例来说，当应用于高解析度投影装置中时，第一反射式显示器100以及第二反射式显示器101可分别采用2K的数字微镜元件。利用本实用新型的技术可将影像画面的解析度提升至4K。再利用镜片震动的技术将4K解析度的影像画面进一步错位。如此，便能实现8K解析度的投影效果。另一方面，当应用于立体投影的高解析度投影装置(例如使用3D眼镜)中时，在利用本实用新型的技术将影像画面的解析度提升至4K之后，可在60Hz下实现4K解析度的立体投影效果。

图2是本实用新型的成像系统的第二个实施例的示意图。请参照图2，成像系统10A与图1A的成像系统10的差异说明如下。在成像系统10A中，合光元件102A是偏振合光-分光元件。传递至合光元件102A的照明光束B经由合光元件102A分成第一部分B1以及第二部分B2。第一部分B1以及第二部分B2具有相互垂直的偏振态。举例来说，照明光束B的第一部分B1以及照明光束B的第二部分B2分别具有P偏振态以及S偏振态。

第一部分B1以及第二部分B2经由合光元件102A分别传递至第一反射式显示器100以及第二反射式显示器101。进一步来说，第一反射式显示器100设置在照明光束B的第一部分B1的传递路径上。此外，第一反射式显示器100用于将第一部分B1转换成第一影像光束IB1并将第一影像光束IB1反射回合光元件102A。对应地，第一影像光束IB1具有与第一部分B1相同的偏振态(如P偏振态)。第二反射式显示器101设置在照明光束B的第二部分B2的传递路径上。此外，第二反射式显示器101用于将第二部分B2转换成第二影像光束IB2并将第二影像光束IB2反射回合光元件102A。对应地，第二影像光束IB2具有与第二部分B2相同的偏振态(如S偏振态)。

图3A及图3B分别是图2中合光元件102A的一个实施例从不同方向观看的示意图，且图3A及图3B还示意性示出图2中的第一反射式显示器100以及第二反射式显示器101。

请参照图3A及图3B，合光元件102A(偏振合光-分光元件)包括第一棱镜1020、第二棱镜1021、第三棱镜1022以及偏振合光-分光层1023。第二棱镜1021设置在第一棱镜1020和第三棱镜1022之间。偏振合光-分光层1023(图3A中以网点示出；图3B中以粗实线示出)设置在第二棱镜1021和第三棱镜1022之间。照明光束B经由第一棱镜1020和第二棱镜1021传递至偏振合光-分光层1023。偏振合光-分光层1023让第一部分B1以及第一影像光束IB1穿过且将第二部分B2以及第二影像光束IB2反射。穿过偏振合光-分光层1023的第一影像光束IB1以及被偏振合光-分光层1023反射的第二影像光束IB2依序穿过第二棱镜1021和第一棱镜1020。

详细来说，照明光束B从第一棱镜1020的入光面SI(以一点链线示出)进入第一棱镜1020后，被第一棱镜1020的反射面SR(以两点链线示出)反射，而进入第二棱镜1021并传递至偏振分光-合光层1023。偏振分光-合光层1023让照明光束B中具有第一偏振态(如P偏振态)的第一部分B1穿过且将具有第二偏振态(如S偏振态)的第二部分B2反射。穿过偏振分光-合光层1023的第一部分B1穿透第三棱镜1022并传递至第一反射式显示器100。第一反射式显示器100将第一部分B1转换成第一影像光束IB1并将第一影像光束IB1反射。被第一反射式显示器100反射的第一影像光束IB1依序穿透第三棱镜1022、偏振分光-合光层1023以及第二棱镜1021，然后从第二棱镜1021的出光面SO射出。被偏振分光-合光层1023反射的第二部分B2被第二棱镜1021面向第一棱镜1020的出光面SO反射并传递至第二反射式显示器101。第二反射式显示器101将第二部分B2转换成第二影像光束IB2并将第二影像光束IB2反射。被第二反射式显示器101反射的第二影像光束IB2进入第二棱镜1021后依序被第二棱镜1021的出光面SO、偏振分光-合光层1023反射，然后从第二棱镜1021的出光面SO射出。换句话说，第二部分B2以及第二影像光束IB2不会进入第三棱镜1022，也就是说，第三棱镜1022位于第二部分B2以及第二影像光束IB2的传递路径之外。

在本实施例中，第一棱镜1020和第二棱镜1021皆为三角柱状棱镜。第三棱镜1022为四角柱状棱镜。此外，第一反射式显示器100和偏振分光-合光层1023分别设置在第三棱镜1022的相对两侧。第二反射式显示器101、第一棱镜1020和偏振分光-合光层1023分别设置在第二棱镜1021的相邻三侧。然而，图2中的合光元件102A(偏振合光-分光元件)所包括的元件的数量、形状以及这些元件的相对设置关系可依需求改变，而不限于图3A及图3B所显示的。

在图3A及图3B中，偏振分光-合光层1023除了作为合光元件102A的合光面之外，也作为合光元件102A的分光面。借由使被第一反射式显示器100和第二反射式显示器101中对应位置的像素所反射的第一影像光束IB1和第二影像光束IB2在合光面(偏振分光-合光层1023)上的位置是错位的，可让第一影像光束IB1所形成的影像画面IM1(参见图1B)与第二影像光束IB2所形成的影像画面IM2(参见图1B)是错位的，从而达到提升解析度的效果。图2中成像系统10A的应用可参照前述，于此不再重述。

图4是本实用新型的成像系统的第三个实施例的示意图。请参照图4，成像系统10B与图2的成像系统10A的差异说明如下。在成像系统10A中，照明光束B的分光以及影像光束(如第一影像光束IB1以及第二影像光束IB2)的合光皆由合光元件102A完成。在成像系统10B中，合光元件102B用于影像光束的合光，且成像系统10B还包括偏振分光元件103用于照明光束B的分光。此外，成像系统10B还包括第一光传递元件104以及第二光传递元件105。

详细来说，偏振分光元件103用于将照明光束B分成第一部分B1以及第二部分B2。第一部分B1以及第二部分B2具有相互垂直的偏振态。举例来说，第一部分B1以及第二部分B2分别具有P偏振态以及S偏振态。对应地，合光元件102B为偏振合光元件，且设置在具有第一偏振态(如P偏振态)的第一影像光束IB1以及具有第二偏振态(如S偏振态)的第二影像光束IB2的传递路径上，且第一影像光束IB1以及第二影像光束IB2经由合光元件102B合并在一起。在本实施例中，偏振分光元件103将第一部分B1反射且让第二部分B2穿透，而偏振合光元件(合光元件102B)让第一影像光束IB1穿过且将第二影像光束IB2反射，但不以此为限。在另一个实施例中，偏振分光元件103将第一部分B1反射且让第二部分B2穿透，而偏振合光元件(合光元件102B)将第一影像光束IB1反射且让第二影像光束IB2穿透。

在本实施例中，偏振分光元件103以及偏振合光元件(合光元件102B)各自包括两个三角柱状棱镜以及设置在两个三角柱状棱镜之间的偏振分光-合光层。如图4所示，偏振分光元件103包括三角柱状棱镜1030、三角柱状棱镜1031以及设置在三角柱状棱镜1030与三角柱状棱镜1031之间的偏振分光-合光层1032，而合光元件102B包括三角柱状棱镜1024、三角柱状棱镜1025以及设置在三角柱状棱镜1024、三角柱状棱镜1025之间的偏振分光-合光层1026。

第一光传递元件104设置在来自偏振分光元件103的第一部分B1的传递路径以及来自第一反射式显示器100的第一影像光束IB1的传递路径上，其中来自偏振分光元件103的第一部分B1经由第一光传递元件104传递至第一反射式显示器100100，且来自第一反射式显示器100的第一影像光束IB1经由第一光传递元件104传递至偏振合光元件(合光元件102B)。

第二光传递元件105设置在来自偏振分光元件103的第二部分B2的传递路径以及来自第二反射式显示器101的第二影像光束IB2的传递路径上，其中来自偏振分光元件103的第二部分B2经由第二光传递元件105传递至第二反射式显示器101，且来自第二反射式显示器101的第二影像光束IB2经由第二光传递元件105传递至偏振合光元件(合光元件102B)。

在本实施例中，第一光传递元件104以及第二光传递元件105各自包括两个三角柱状棱镜。如图4所示，第一光传递元件104包括三角柱状棱镜1040以及三角柱状棱镜1041，而第二光传递元件105包括三角柱状棱镜1050以及三角柱状棱镜1051。然而，第一光传递元件104以及第二光传递元件105各自所包括的元件种类及元件数量可依需求改变，而不限于图4所显示的。

照明光束B穿过偏振分光元件103的三角柱状棱镜1030并传递至偏振分光-合光层1032。偏振分光-合光层1032将照明光束B的第一部分B1反射且让第二部分B2穿透。被偏振分光-合光层1032反射的第一部分B1接着被第一光传递元件104的三角柱状棱镜1040反射至第一反射式显示器100。第一反射式显示器100将第一部分B1转换成第一影像光束IB1并将第一影像光束IB1反射。被第一反射式显示器100反射的第一影像光束IB1依序穿透三角柱状棱镜1040、三角柱状棱镜1041、合光元件102B的三角柱状棱镜1024、偏振分光-合光层1026以及三角柱状棱镜1025，然后从成像系统10B射出。穿透偏振分光-合光层1032的第二部分B2穿透三角柱状棱镜1031，接着被第二光传递元件105的三角柱状棱镜1050反射至第二反射式显示器101。第二光反射式显示器101将第二部分B2转换成第二影像光束IB2并将第二影像光束IB2反射。被第二反射式显示器101反射的第二影像光束IB2依序穿透第二光传递元件105的三角柱状棱镜1050、三角柱状棱镜1051以及合光元件102B的三角柱状棱镜1025，再被偏振分光-合光层1026反射，然后从成像系统10B射出。

在图4中，偏振分光-合光层1026作为合光元件102B的合光面。借由使被第一反射式显示器100和第二反射式显示器101中对应位置的像素所反射的第一影像光束IB1和第二影像光束IB2在合光面(偏振分光-合光层1026)上的位置是错位的，可让第一影像光束IB1所形成的影像画面IM1(参见图1B)与第二影像光束IB2所形成的影像画面IM2(参见图1B)是错位的，从而达到提升解析度的效果。图4中成像系统10B的应用可参照前述，于此不再重述。

图5是本实用新型的投影装置的第一个实施例的示意图。请参照图5，投影装置1包括照明系统11、图1A所示的成像系统10以及投影镜头12。照明系统11输出照明光束(图5示出照明光束的第一部分B1以及第二部分B2)。成像系统10设置在来自照明系统11的照明光束的传递路径上，其中成像系统10的相关内容请参照图1A的描述，于此不再重述。第一反射式显示器100设置在来自照明光束的第一部分B1的传递路径上，且第一反射式显示器100将照明光束的第一部分B1转换成第一影像光束IB1。第二反射式显示器101设置在来自照明光束的第二部分B2的传递路径上，且第二反射式显示器101将照明光束的第二部分B2转换成第二影像光束IB2。合光元件102设置在来自第一反射式显示器100的第一影像光束IB1的传递路径以及来自第二反射式显示器101的第二影像光束IB2的传递路径上，且被第一反射式显示器100和第二反射式显示器101中对应位置的像素所反射的第一影像光束IB1和第二影像光束IB2在合光面S102上的位置是错位的。投影镜头12设置在来自合光元件102的第一影像光束IB1和第二影像光束IB2的传递路径上。

详细来说，照明系统11用于时序地输出多种颜色的照明光束。也就是说，多种颜色的照明光束分别在不同的时间段从照明系统11输出，且照明系统11在每一时间段中仅输出一种颜色的照明光束。举例来说，在第一时间段中，照明系统11输出蓝色光束，即第一部分B1以及第二部分B2在第一时间段中为蓝色光束；在第二时间段中，照明系统11输出绿色光束，即第一部分B1以及第二部分B2在第二时间段中为绿色光束；且在第三时间段中，照明系统11输出红色光束，即第一部分B1以及第二部分B2在第三时间段中为红色光束。然而，从照明系统11输出的照明光束的颜色种类、颜色数量以及输出顺序不以上述为限。

图6A至图6C分别是图5中照明系统的一个实施例在不同时间段的示意图。应说明的是，图5中的照明系统11可采用现有的任何一种照明系统，而不限于图6A至图6C所显示的照明系统。

请参照图6A至图6C，照明系统11可包括激发光源110、合光元件111、波长转换模块112、滤光模块113以及分光元件114。

激发光源110输出激发光束LB。举例来说，激发光源110可包括多个发光元件。所述多个发光元件可以是多个发光二极管、多个激光二极管或上述两种发光元件的组合。激发光束LB例如是蓝色光束，但不以此为限。

合光元件111设置在来自激发光源110的激发光束LB的传递路径上。在本实施例中，合光元件111让激发光束LB穿透，但不以此为限。在另一个实施例中，合光元件111可将激发光束LB反射。

波长转换模块112设置在来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且波长转换模块112具有光转换区R1以及非光转换区R2，其中光转换区R1和非光转换区R2轮流切到来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且波长转换模块112的光转换区R1适于将激发光束LB转换成转换光束EB。

图7是图6A至图6C中波长转换模块112的正视图。请参照图7及图6A至图6C，波长转换模块112可包括载板1120、转轴1121以及波长转换层1122(未示于图6A至图6C，请参照图7)。转轴1121位于载板1120的中心。光转换区R1以及非光转换区R2沿着载板1120的圆周方向布置在转轴1121的周边，其中光转换区R1以及非光转换区R2可一起形成一环状。波长转换模块112用于以转轴1121为轴心旋转，使得光转换区R1和非光转换区R2轮流切到来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上。

波长转换模块112的波长转换层1122设置在载板1120上且位于非光转换区R2以外的区域中。换句话说，波长转换层1122不位于非光转换区R2中，且非光转换区R2没有被波长转换层1122覆盖。如图7所示，波长转换层1122设置在光转换区R1中。然而，波长转换层1122的形状和/或布置方式不以图7所显示的为限。

波长转换层1122用于将激发光束LB转换成转换光束(如图6B及图6C所示的转换光束EB)。举例来说，波长转换层1122的材料可包括荧光粉、量子点或上述两种光转换材料的组合。在本实施例中，转换光束EB为黄色光束。此外，光转换区R1以及非光转换区R2的数量分别为一个，其中光转换区R1在图6B所显示的第二时间段以及图6C所显示的第三时间段中切到来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且非光转换区R2在图6A所显示的第一时间段中切到来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上。然而，转换光束EB的颜色、光转换区R1的数量以及非光转换区R2的数量可依需求改变，而不以图7所显示的为限。在另一个实施例中，波长转换模块112可具有两个光转换区，例如将激发光束LB转换成绿色光束(转换光束)的第一转换区以及将激发光束LB转换成红色光束(转换光束)的第二转换区，且第一转换区以及第二转换区分别配置可被激发出绿色光束的波长转换层以及可被激发出红色光束的波长转换层。

请参照图6A至图6C，在本实施例中，非光转换区R2让激发光束LB穿透(如图6A所示)，且光转换区R1将转换光束EB反射(如图6B及图6C所示)。在此架构下，载板1120可为金属载板，且金属载板的非光转换区R2处形成有开口，以让激发光束LB穿透。或者，载板1120可为其上形成有反射层的透光载板，且所述反射层位于非光转换区R2以外的区域中，以让激发光束LB穿透非光转换区R2，且转换光束EB被配置于光转换区R1下的反射层反射。照明系统11可进一步包括多个反射元件(如反射元件115、反射元件116以及反射元件117)。如图6A所示，所述多个反射元件设置在穿透非光转换区R2的激发光束LB的传递路径上，且将穿透非光转换区R2的激发光束LB传递回合光元件111。

合光元件111还设置在来自波长转换模块112的转换光束EB和激发光束LB的传递路径上。在本实施例中，合光元件111将转换光束EB反射，但不以此为限。在另一个实施例中，合光元件111可将激发光束LB反射且让转换光束EB穿透。

滤光模块113设置在来自合光元件111的转换光束EB和激发光束LB的传递路径上。图8是图6A至图6C中滤光模块113的正视图。请参照图8，滤光模块113可具有第一滤光区R113A、第二滤光区R113B以及第三滤光区R113C。第一滤光区R113A、第二滤光区R113B以及第三滤光区R113C沿着滤光模块113的圆周方向布置在转轴1131的周边，其中第一滤光区R113A以及第二滤光区R113B可一起形成一环状，第一滤光区R113A以及第二滤光区R113B对应波长转换模块112的光转换区R1设置，且第三滤光区R113C对应波长转换模块112的非光转换区R2设置。在本实施例中，第一滤光区R113A设置有让红色光束RB(参照图6C)穿过且将其余颜色光束滤除的红色滤光片1132，且第二滤光区R113B设置有让绿色光束GB(参照图6B)穿过且将其余颜色光束滤除的绿色滤光片1133。第三滤光区R113C可设置让蓝色光束(如图6A的激发光束LB)穿过且将其余颜色光束滤除的蓝色滤光片(未示出)或不设置任何滤光片。

分光元件114设置在来自滤光模块113的光束(如图6A的激发光束LB、图6B的绿色光束GB以及图6C的红色光束RB)的传递路径上且将来自滤光模块113的所述光束分成第一部分以及第二部分。在本实施例中，照明系统11中的分光元件114可为一般的分光元件，而不必为偏振分光元件。对应地，图5中的合光元件102可为一般的合光元件，而不必为偏振合光元件。然而，在另一实施例中，照明系统11中的分光元件114可为偏振分光元件。对应地，图5中的合光元件102可为偏振合光元件。

波长转换模块112和滤光模块113同步旋转。详细来说，请参照图6A，在第一时间段中，波长转换模块112的非光转换区R2切入来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且滤光模块113的第三滤光区R113C切入来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上。来自激发光源110的激发光束LB依序穿透合光元件111以及波长转换模块112的非光转换区R2，再依序被反射元件115、反射元件116以及反射元件117反射，然后再次穿透合光元件111。再次穿透合光元件111的激发光束LB接着穿透滤光模块113的第三滤光区R113C且被分光元件114分成第一部分LB1以及第二部分LB2。换句话说，在第一时间段中，照明系统11输出蓝色的激发光束LB(即包括第一部分LB1以及第二部分LB2)。

请参照图6B，在第二时间段中，波长转换模块112的光转换区R1切入来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且滤光模块113的第二滤光区R113B切入来自合光元件111的转换光束EB的传递路径上。来自激发光源110的激发光束LB穿透合光元件111之后传递至波长转换模块112的光转换区R1。光转换区R1将激发光束LB转换成转换光束EB(如黄色光束)并将转换光束EB反射回合光元件111。合光元件111将转换光束EB反射。被合光元件111反射的转换光束EB传递至滤光模块113的第二滤光区R113B。第二滤光区R113B让转换光束EB中的绿色光束GB通过且将其余颜色光束滤除。绿色光束GB经由分光元件114分成第一部分GB1以及第二部分GB2。换句话说，在第二时间段中，照明系统11输出绿色光束GB(即包括第一部分GB1以及第二部分GB2)。

请参照图6C，在第三时间段中，波长转换模块112的光转换区R1切入来自合光元件111的激发光束LB的传递路径上，且滤光模块113的第一滤光区R113A切入来自合光元件111的转换光束EB的传递路径上。在图6C中，激发光束LB与转换光束EB的传递路径可参照图6B的描述，于此不再重述。图6C与图6B的差异在于，在第三时间段中，滤光模块113的第一滤光区R113A切入来自合光元件111的转换光束EB的传递路径上，且第一滤光区R113A让转换光束EB中的红色光束RB通过且将其余颜色光束滤除。红色光束RB经由分光元件114分成第一部分RB1以及第二部分RB2。换句话说，在第三时间段中，照明系统11输出红色光束RB(即包括第一部分RB1以及第二部分RB2)。

依据不同的需求，照明系统11可进一步包括其他元件。举例来说，照明系统11还可包括多个透镜元件(未示出)。所述多个透镜元件可设置在照明系统11的任两个元件之间，以提供汇聚光束或将光束准直化等效果。此外，照明系统11还可包括光均匀化元件(未示出)，如光积分柱，但不以此为限。

请再参照图5，在第一时间段至第三时间段中，第一反射式显示器100将来自照明系统11的第一部分LB1、GB1、RB1分别转换成第一蓝色影像光束、第一绿色影像光束以及第一红色影像光束(图5仅示意性示出第一影像光束IB1)，且第二反射式显示器101将来自照明系统11的第二部分LB2、GB2、RB2分别转换成第二蓝色影像光束、第二绿色影像光束以及第二红色影像光束(图5仅示意性示出第二影像光束IB2)。

合光元件102设置在来自第一反射式显示器100的第一影像光束IB1以及来自第二反射式显示器101的第二影像光束IB2的传递路径上。在第一时间段中，合光元件102将第一蓝色影像光束以及第二蓝色影像光束合并。在第二时间段中，合光元件102将第一绿色影像光束以及第二绿色影像光束合并。在第三时间段中，合光元件102将第一红色影像光束以及第二红色影像光束合并。

投影镜头12设置在第一影像光束IB1以及第二影像光束IB2的传递路径上。在第一时间段中，投影镜头12将合并的蓝色影像光束投射至成像面。在第二时间段中，投影镜头12将合并的绿色影像光束投射至成像面。在第三时间段中，投影镜头12将合并的红色影像光束投射至成像面。投影镜头12可采用现有的投影镜头，于此不多加赘述。

借由前述成像系统10的设置，投影镜头12在每一个时间段中所投射出的影像画面是由图1B中影像画面IM1与影像画面IM2叠加形成。因此，投影镜头12所投射出的影像画面的解析度可以大于单个反射式显示器的解析度。当投影镜头12所投射出的影像画面IM1(参照图1B)中的像素影像P1与影像画面IM2中的像素影像P2在像素影像P1(或像素影像P2)的对角线方向上偏离对角线长L的一半时，叠加后的影像画面在影像画面的水平方向DH及垂直方向DV上的解析度可分别提升为原解析度的根号二倍。

图9是本实用新型的投影装置的第二个实施例的示意图。请参照图9，投影装置1A与图5的投影装置1的差异说明如下。在投影装置1A中，照明系统11A可采用图6A至图6C所显示的照明系统或是现有的任何一种照明系统。在采用图6A至图6C所显示的照明系统的架构下，照明光束B的分光可由合光元件102A完成，因此照明系统11A可省略图6A至图6C中的分光元件114。图9中关于成像系统10A的相关内容请参照图2的描述，于此不再重述。

图10是本实用新型的投影装置的第三个实施例的示意图。请参照图10，投影装置1B与图9的投影装置1A的差异说明如下。在投影装置1B中，以成像系统10B取代图9中的成像系统10A。图10中关于成像系统10B的相关内容请参照图4的描述，于此不再重述。

综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的成像系统以及投影装置的实施例中，借由控制两个反射式显示器的其中至少一个的位置，使被第一反射式显示器和第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的第一影像光束和第二影像光束在合光面上的位置是错位的。借此让第一影像光束所形成的影像画面与第二影像光束所形成的影像画面是错位的，从而达到提升解析度的效果。由于可以不用借由镜片高速震动来让影像错位，因此可降低镜片的震动极限对于应用范畴以及解析度的提升幅度的限制，并可在提升影像画面的解析度的同时维持良好的信赖性。在一个实施例中，两个影像画面在像素影像的对角线方向上偏离对角线长的一半。在另一个实施例中，合光元件是偏振合光-分光元件。在又一个实施例中，合光元件是偏振合光元件，且成像系统进一步包括偏振分光元件。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即所有依本实用新型权利要求书及实用新型说明书所作的简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利覆盖的范围内。另外本实用新型的任一个实施例或权利要求不须达成本实用新型所记载的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (20)

1.一种成像系统，其特征在于，所述成像系统包括：第一反射式显示器、第二反射式显示器以及合光元件；其中，

所述第一反射式显示器用于提供第一影像光束；

所述第二反射式显示器与所述第一反射式显示器具有相同的像素配置，用于提供第二影像光束；以及

所述合光元件设置在所述第一影像光束的传递路径以及所述第二影像光束的传递路径上，其中所述合光元件具有合光面，且被所述第一反射式显示器和所述第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的所述第一影像光束和所述第二影像光束在所述合光面上的位置是错位的。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述合光元件是偏振合光-分光元件，传递至所述合光元件的照明光束经由所述合光元件分成第一部分以及第二部分，所述第一部分以及所述第二部分具有相互垂直的偏振态，所述第一反射式显示器设置在所述第一部分的传递路径上且将所述第一部分转换成所述第一影像光束，所述第二反射式显示器设置在所述第二部分的传递路径上且将所述第二部分转换成所述第二影像光束。

3.根据权利要求2所述的成像系统，其特征在于，所述合光元件包括第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及偏振合光-分光层，所述第二棱镜设置在所述第一棱镜和所述第三棱镜之间，所述偏振合光-分光层设置在所述第二棱镜和所述第三棱镜之间，所述照明光束经由所述第一棱镜和所述第二棱镜传递至所述偏振合光-分光层，所述偏振合光-分光层让所述第一部分以及所述第一影像光束穿过且将所述第二部分以及所述第二影像光束反射，且穿过所述偏振合光-分光层的所述第一影像光束以及被所述偏振合光-分光层反射的所述第二影像光束依序穿过所述第二棱镜和所述第一棱镜。

4.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述第三棱镜位于所述第二部分以及所述第二影像光束的传递路径之外。

5.根据权利要求3所述的成像系统，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜皆为三角柱状棱镜，所述第三棱镜为四角柱状棱镜，所述第一反射式显示器和所述偏振合光-分光层分别设置在所述第三棱镜的相对两侧，且所述第二反射式显示器、所述第一棱镜和所述偏振合光-分光层分别设置在所述第二棱镜的相邻三侧。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其特征在于，所述合光元件是偏振合光元件，且所述成像系统还包括：

偏振分光元件，用于将照明光束分成第一部分以及第二部分，所述第一部分以及所述第二部分具有相互垂直的偏振态，所述第一反射式显示器设置在所述第一部分的传递路径上且将所述第一部分转换成所述第一影像光束，所述第二反射式显示器设置在所述第二部分的传递路径上且将所述第二部分转换成所述第二影像光束。

7.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述偏振分光元件将所述第一部分反射且让所述第二部分穿透，而所述偏振合光元件让所述第一影像光束穿过且将所述第二影像光束反射。

8.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述偏振分光元件将所述第一部分反射且让所述第二部分穿透，而所述偏振合光元件将所述第一影像光束反射且让所述第二影像光束穿透。

9.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述偏振分光元件以及所述偏振合光元件各自包括两个三角柱状棱镜以及设置在所述两个三角柱状棱镜之间的偏振合光-分光层。

10.根据权利要求6所述的成像系统，其特征在于，所述成像系统还包括：

第一光传递元件，其中来自所述偏振分光元件的所述第一部分经由所述第一光传递元件传递至所述第一反射式显示器，且来自所述第一反射式显示器的所述第一影像光束经由所述第一光传递组件传递至所述偏振合光元件；以及

第二光传递元件，其中来自所述偏振分光元件的所述第二部分经由所述第二光传递元件传递至所述第二反射式显示器，且来自所述第二反射式显示器的所述第二影像光束经由所述第二光传递元件传递至所述偏振合光元件。

11.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括：照明系统、成像系统以及投影镜头；其中，

所述照明系统输出照明光束；

所述成像系统设置在来自所述照明系统的所述照明光束的传递路径上，且所述成像系统包括：第一反射式显示器、第二反射式显示器以及合光元件；其中，

所述第一反射式显示器设置在来自所述照明光束的第一部分的传递路径上，且所述第一反射式显示器将所述照明光束的所述第一部分转换成第一影像光束；

所述第二反射式显示器设置在来自所述照明光束的第二部分的传递路径上，所述第二反射式显示器将所述照明光束的所述第二部分转换成第二影像光束，且所述第二反射式显示器与所述第一反射式显示器具有相同的像素配置；以及

所述合光元件设置在来自所述第一反射式显示器的所述第一影像光束的传递路径以及来自所述第二反射式显示器的所述第二影像光束的传递路径上，其中所述合光元件具有合光面，且被所述第一反射式显示器和所述第二反射式显示器中对应位置的像素所反射的所述第一影像光束和所述第二影像光束在所述合光面上的位置是错位的；以及

所述投影镜头设置在来自所述合光元件的所述第一影像光束以及所述第二影像光束的传递路径上。

12.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述合光元件是偏振合光-分光元件，来自所述照明系统的所述照明光束经由所述合光元件分成所述第一部分以及所述第二部分，所述第一部分以及所述第二部分具有相互垂直的偏振态，且所述第一部分以及所述第二部分经由所述合光元件分别传递至所述第一反射式显示器以及所述第二反射式显示器。

13.根据权利要求12所述的投影装置，其特征在于，所述合光元件包括第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜以及偏振合光-分光层，所述第二棱镜设置在所述第一棱镜和所述第三棱镜之间，所述偏振合光-分光层设置在所述第二棱镜和所述第三棱镜之间，所述照明光束经由所述第一棱镜和所述第二棱镜传递至所述偏振合光-分光层，所述偏振合光-分光层让所述第一部分以及所述第一影像光束穿过且将所述第二部分以及所述第二影像光束反射，且穿过所述偏振合光-分光层的所述第一影像光束以及被所述偏振合光-分光层反射的所述第二影像光束经由所述第二棱镜和所述第一棱镜传递至所述投影镜头。

14.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述第三棱镜位于所述第二部分以及所述第二影像光束的传递路径之外。

15.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜皆为三角柱状棱镜，所述第三棱镜为四角柱状棱镜，所述第一反射式显示器和所述偏振合光-分光层分别设置在所述第三棱镜的相对两侧，且所述第二反射式显示器、所述第一棱镜和所述偏振合光-分光层分别设置在所述第二棱镜的相邻三侧。

16.根据权利要求11所述的投影装置，其特征在于，所述合光元件是偏振合光元件，且所述成像系统还包括：

偏振分光元件，将所述照明光束分成所述第一部分以及所述第二部分，所述第一部分以及所述第二部分具有相互垂直的偏振态。

17.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，所述偏振分光元件将所述第一部分反射且让所述第二部分穿透，而所述偏振合光元件让所述第一影像光束穿过且将所述第二影像光束反射。

18.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，所述偏振分光元件将所述第一部分反射且让所述第二部分穿透，而所述偏振合光元件将所述第一影像光束反射且让所述第二影像光束穿透。

19.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，所述偏振分光元件以及所述偏振合光元件各自包括两个三角柱状棱镜以及设置在所述两个三角柱状棱镜之间的偏振合光-分光层。

20.根据权利要求16所述的投影装置，其特征在于，所述成像系统还包括：

第一光传递元件，其中来自所述偏振分光元件的所述第一部分经由所述第一光传递元件传递至所述第一反射式显示器，且来自所述第一反射式显示器的所述第一影像光束经由所述第一光传递组件传递至所述偏振合光元件；以及

第二光传递元件，其中来自所述偏振分光元件的所述第二部分经由所述第二光传递元件传递至所述第二反射式显示器，且来自所述第二反射式显示器的所述第二影像光束经由所述第二光传递元件传递至所述偏振合光元件。