200804866 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種合光模組,特別是指一種用於投 影機的合光模組。 【先前技術】 如圖1所示,習知一種投影機的光學系統包含一光源 發射單元1、一分光單元2、一光線整理單元3、一合光單 元4,及一投影單元5。該光源發射單元1具有一可產生光 線的光源101、一可使光線亮度均勻化的透鏡陣列1〇2、一 可反射光線的光源反射鏡103,及一可濾除不可見光並將可 見光極化的透鏡組104,該分光單元2具有一第一分光鏡 201、一第二分光鏡202、一第三分光鏡2〇3、一第一反射 鏡204,及一第二反射鏡205,該光線整理單元3包括三整 理組301,每一整理組301具有一集光鏡3〇2、一偏光分光 鏡(Polarizing Beam Splitter,PBS) 303,及一反射式液晶 面板(LCOS panel) 304,該合光單元4是為一種x菱鏡, 該投影單元5是為一種投射鏡頭。該分光單元2可將光線 分光成一紅光6、一綠光7,及一藍光8,該紅光6是穿透 該第二分光鏡202,並經該第一分光鏡201與該第一反射鏡 204反射至其中一個整理組3〇1,該綠光7是被該第二分光 鏡202反射而牙透該第一分光鏡2〇1,進而被該第二反射鏡 205、遠弟二分光鏡203反射至另一個整理組3〇1,該藍光 8是穿透該第一分光鏡201,而被該第二分光鏡2〇2、該第 二反射鏡205反射至穿透該第三分光鏡2〇3,而投射至最後 5 200804866 一個整理組3 01,該紅、蜂、誃伞 、亦監先6、7、8分別被該等整理 組3的偏光分光鏡303反射5兮榮、士 汉耵至該寺液晶面板304後,該等 液晶面板304可將該紅、綠、誃. J 風尤6、7、8整理並圖案化 ,然後再反射至該合弁i分4,上丨丨 口尤早70 4如此,當該合光單元4將該 紅、綠、藍光 6、7、8人杏尨,如^ — 口九後即可藉該投影單元5投射 至一螢幕(圖未示)上而形成影像。
雖然,上述的投影機可達到投射影像的目的,但,在 貫際製造、使用時,此種投影機卻具有以下的缺失: 一、在實際組裝時,此種投影機一般需利用三個金屬 組件(圖未示)來分別供該等偏光分光鏡3〇3與該等液晶 面板304裝設,以將同一組的偏光分光鏡3〇3與液晶面板 304分別定位於該合光單元4的三個入光面4〇ι上,由於該 等金屬組件一般是採用鋁鑄件(熱膨脹係數Μ」X l〇_6m/m-°C)或鐵鑄件(熱膨脹係數1〇·2 χ i〇—6m/m_Qc)製 作,而均具有相當大的熱膨脹係數,因此,若假設該等金 屬組件的尺寸為5cm,則當該等金屬組件受熱昇溫2〇。〇後 ,鋁鑄件與鐵鑄件製作的金屬組件將分別產生22 2 # m ( 〇.〇5m X 20 X 22·2 X 妒 m/m,C=22.2/Zm)與 1〇 2”( 〇.〇5m χ 20 χ 1〇·2 χ 1(r6=10.2//m)的熱膨脹量,然而, 就當前主流規格的液晶面板3〇4 (對角線〇·7时、解析度 1920 X 1280)來說,該等液晶面板304每一晝素的大小約 僅為而已,因此,該等金屬組件因熱膨脹而帶動該 等液晶面板304的偏移量(22.2//m或10.2 vm)將大於該 等液晶面板304的晝素大小(8.1//m),同理可知,設置於 200804866 "亥等合光單元4相反兩側上的兩塊液晶面板304的相對偏 私里更將達 44.4 ( 22.2 X 2) # m 或 20_4 ( 10.2 X 2 ) // m ,而遠大於該等液晶面板304的晝素大小(81#m),如此 ,往往會造成該等液晶面板304的畫素無法重疊與離焦的 問題’而嚴重影響投影影像的晝質。
一、由於母一金屬組件(圖未示)必須同時固定一個 偏光分光鏡303與一個液晶面板3〇4,因此,此種金屬組件 的結構較為複雜而難以設計,容易導致製造與組裝上的困 擾。此外,此種金屬組件為了確保尺寸精度,更需在熱處 理後,進行銑床加工等二次加工的步驟,而不便於製造。 【發明内容】 因此,本發明之目的,即在提供一種熱膨脹偏移量小 且可便於製造與組裝的用於投影機的合光模组。 本發明用於投影機的合光模鈕,包含一合光菱鏡單元 、-安裝基板單元、三液晶面板單元,及三偏光分光單元 。該合光菱鏡單元具有一出光面、一第一入光面、一第二 入光面及一第三入光面,該出光面與該第一入光面是彼此 平行設置,該第二、三人光面是彼此平行設置且垂直地連 接於該出光面與該第一入光面之間。該安裝基板單元具有 三組分別設置於該等人光面上的基板組,每—基板組具有 二互相平行且間隔地設置於其中—人光面上的基板,該等 基板的一膨脹係數是小於3·5 χ,每一基板具有 -固設於該人光面上較位端緣、—實質上垂直於該又光 面的第-安裝端緣,及-傾斜於該人光面的第m緣 200804866 省等液晶面板單元是分別固設於每一基板組的基板的第 一女衣端緣上’而分別實質上垂直於該等入光面。該等偏 光分光單元是分別固設於每一基板組的基板的第二安裝端 緣上。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效,在 以下配合芩考圖式之三較佳實施例的詳細說明中,將可清楚 的明白。 在提出詳細說明之前,要注意的是,在以下的說明中 ,類似的元件是以相同的編號來表示。 茶閱圖2、3、4,本發明用於投影機的合光模組1〇〇的 第一較佳貫施例,是可運用於一投影機系統2〇〇,該投影機 系統200亦包括一類似於習知光源發射單元i的光源發射單 元300、一類似於習知分光單元2的分光單元400,及一類 似於習知投影單元5的投影單元500,該光源發射單元具有 一光源310、一透鏡陣列32〇、一光源反射鏡33〇,及一透 鏡組340,該分光單元4〇〇具有數分光鏡41〇、數反射鏡 420,及數集光鏡430,該分光單元4〇〇藉由該等分光蜱41〇 與該等反射鏡420亦可將光線分光成一紅光5〇、一綠光6〇 ,及一藍光70,該紅、綠、藍光50、60、70亦可分別被投 射至該合光模組1〇〇上。 如圖5所示,該合光模組1〇〇包含:一合光菱鏡單元 1〇、一女I基板單元2〇、二液晶面板單元3〇,及三偏光分 光單元40。 8 200804866 該合光菱鏡單元1()在本施例t是為-種x㉞,心 ,菱鏡單元H)具有具有一出光面u、一第一入光面…一 第二入光面13及一第三入光面14,該出光面u與該第一 入光面12是彼此平行設置,該第二、三人光面m是彼 此平行設置且垂直地連接於該出光面n與該第—人光面12 之間。在本實施例中,該出光Φ U與該第一入光面12是沿 第一方向X設置,該第 入光面13、14是沿一第二
方向Y設置,且,該第一、二、二 一八无面12、13、14可分 別供該綠、紅、藍光60、5〇、7〇射入(見圖2、3、4)。
一忒女裝基板單元20具有三組分別設置於該第一、二、 一入光面12、13、14上的基板組21,每—基板組21具有 二互相平行且間隔地設置於該第一、二、三入光面η:、" :14其中一者上且概呈梯形的基板2ιι,在本實施例中,該 等基板2U的材質可為熱膨脹係數等於3·25 χ 心。⑶ μ夕玻呙(B〇rofl〇at/Bor〇slhcate⑺咖)、熱膨騰係數 寺於^75 X 1(FW〇C_石玻璃(Silica Glass)及熱膨脹 ^ 等於 Ο·4 x 10 m/m_ c 的溶融石英(Fused Quartz),在 、下的°兒明中该等基板211的材質是以硼矽玻璃作說明。 每基板211具有一固設於該第一、二、三入光面 一 13、14上的定位端緣212、· 一實質上垂直於該第一、二、 #入光面12、π、14並與該定位端緣212連接的第一安裝 :緣一213、-傾斜於該第-、二、三入光面12、13、14並 =忒第夭裝端緣213連接的第二安裝端緣214,及一連接 ' °亥疋位鳊緣212與該第二安裝端緣214之間並平行於該第 200804866 一安裝端緣213的靖# 連接端緣21 5,且,每一其彳 、二安裝端緣213、214 .母基板211的弟一 θ 。 s可定義出—小於九十度的夾角 第,例中’該等基板組21的其中-者是設置料 弟一入光面12上,兮其苓疋叹置於a 是沿一垂直於該第—〜方的基板211的定位端緣212 第一入光面12上,^ 、Y的第三方向2固設於該 mm ^ 1的基板211的第一安裝端緣
:σ該弟-方向γ設置而垂直於該第-入光面12。 料ΐ本編=’該_組21的其他兩者是分別設置 ―、二入光面13、14上,該等基板組21 的定位端緣川是沿該第三方向2固設於該第二、=入光 疋/口。亥第一方向x設置而垂直於該第二、三入光面13 、14 〇 該等液晶面板單元3〇是分別固設於每—基板組Μ的 基板211的第一安裝端緣213上,而分別實質上垂直於該第 一、:、三入光面12、13、14,在本實施例中,該等液晶 面板單元30分別具有一固設於該等基板211的第一安裝端 緣213上的承載座31,及一裝設於該承載座31上的反射式 液晶面板 32 ( LCOS panel)。 該等偏光分光單元40是分別固設於每一基板組2〇的 基板21的第二安裝端緣214上,而分別傾斜於該第一、一 、三入光面12、13、14。在本實施例中,該等偏光分光單 元40是為Moxtek公司所生產的一種薄膜金屬絲格栅偏光 10 200804866 片(Wire Grid PBS )。 藉此,如圖2、3、a仏- ^ ^ 所不,备该紅、綠、藍光5〇、6〇 二分別穿透該等偏光分光單元40後,可被轉換成s偏振 孓悲的紅、綠、監光’並朝該等液晶面板32投射,接著, 邊紅、綠、藍光50、60、7〇可被該等液晶面板32反射,並 被轉換成P偏振型態的紅、綠、藍光,此後,該紅、綠、 監光50、60、70即可分別被該等偏光分光單元4〇反射至士亥 合光菱鏡單元1〇的第一、二、三入光面12、13,14,如: ,當該合光菱鏡單元10將該紅、綠、藍光5〇、6〇、7〇合光 後,:可由該出光面U射出’再藉該投影單元5〇〇投射至 一螢幕(圖未示)上而形成影像。 、、、二由以上的5兒明,可再將本發明的優點歸納如下: 一、本發明安裝基板單元2〇的基板211的材質是採用 熱膨脹係數相當低的硼矽玻璃(熱膨脹係數為3•乃X 1〇 m/m_C ),因此,若同樣假設該等基板211的尺寸為.5cm ,則當該等基板2U同樣受熱昇溫抓後,财玻璃材質 的基板211也只會產生3.25#m (0.05m χ 2〇 χ 3 25 χ 1(r6m/H3·25^)的熱膨嚴量而已,因此,該等基I 211因熱膨脹而帶動該等液晶面板32的偏移量也只有以 ⑽而已,再者’裝設於該第二、三入光面13、14上的基 板帶動該等液晶面板32產生的相對偏移量,也是只^ 6·5 (3·25 X 2) 而已,如此,相較於習知的投影機, 即便本發明的液晶面板32也是採用同樣的主流規袼(對角 、、泉〇·7吋、解析度·192〇 χ 128〇),而同樣具有僅為u心 200804866 大小的畫素,本發明的基板211因熱膨脹而帶動該等液晶面 板32所產生的偏移罝(3.25# m)或相對偏移量(6 5 ,也都是遠小於一個晝素的大小⑷心),因此,本發明 的液晶面板32並不會因熱膨脹而發生晝素無法重疊與離焦 的問題,而可於投影時產生良好的投影影像畫質 、… 。二、本發明的安裝基板單元2()是―次利用兩片構型簡 單的基板2U來固設連結同—組的液晶面板單元%與偏光 分光單元40,因此,相較於習知的金屬組件,該等基板川 不僅容易設計,更可透過簡單的切割步驟來生產製造 三、再者,如圖6所示,本發明更可藉由一且有一容 槽81的組裝治具8〇來定位該分光菱鏡單元H)與該等基板 2H ’該容槽80具有-可容置定位該分光菱鏡單元1〇的主 容置部811及數傾斜角度配合該等基板2ιι的第二安裝端緣 214的導滑部812,如此,當該分光菱鏡單元w定位於該 主容置部811内後.,將該等基板211分別置入該等導滑部 m,該等基板211即會因重力作用而自動朝該分光菱鏡單 元 10的第一、二、二Λ水;& 〇 —先面12、13、14移動,則當確認 。亥寻基板211與5亥第-、二、三入光面ΐ2、η、μ之間鉦 間隙後,即可點膠將該等基板211與該分域鏡單元1〇黏 固成一體,因此,本發明更具有容易組裝的優點。 .如圖所示,為本發明的—第二較佳實施例,該第 :較佳實施例是類似於該第-較佳實施例,其差異之處在 每-基板2U的定位端緣212的兩端是分別與第一、二 12 200804866 安裝端緣213、214互相連接,每一基板211的第一、二安 衣立而緣213、214的另一端是互相連接而呈三角形。 该等基板組21的其中一者是設置於該第一入光面12 上孩基板組21的基板211的定位端緣212是沿該第一方 向^固設於該第一入光面12上,該基板組21的基板2ΐι 的弟一安裝端緣213是沿該第二方向γ設置而垂直於該第 一入光面12。 一 °亥等基板組21的其他兩者是分別設置於該第二、三入 ^面13、14上,該等基板組21的基板2ιι的定位端緣Μ〗 ί沿該第二方向Y固設於該第二、三人光面13、14上,該 手基板組21的基板211的第—安|端緣213是沿該第一方 向X設置而垂直於該第二、三入光面13、14。 如此,β亥弟二較佳實施例配合以不同方式排列的分光 =10與反射鏡420,亦可達到與上述第—較佳實施例相同 的目的與功效。 第一 =p9、1G所示’為本發明的—第三較佳實施例,該 ::較佳貫施例是類似於該第—較佳實施例,其差異之處 σ亥專基板組21的盆中_和Η 的^、中者是設置於該第一入光面12 :土反組21的基板211的定位端緣212是沿該第一方 向X固玟於該第一入光面12 的签一—壯山 该基板組21的基板211 、 女衣編緣213是沿該第二方向γ执w &千& 一入光面12〇 方向Y叹置而垂直於該第 該等基板組21的其他兩者是分狀置於該第二、三入 13 200804866 光面13 14上,该等基板組21的基板211的定位端緣212 是沿該第二方向Y固設於該第二、三入光面13、14上,該 等基板、’且21的基板211的第—安裝端緣213是沿該第一方 向X設置而垂直於該第二 —入光面13、14。 如此n較佳實施例配合以不同方式排列的分光 鏡4Π)與反射鏡42G,亦可達到與上述第—較佳實施例相同 的目的與功效。 歸納上述,本發明 板的熱膨脹偏移量小, 無法重疊與離焦的問題 確實能達到發明之目的
之用於投影機的合光模組,不僅基 而可有效防止液晶面板的晝素發生 ,更可容易地進行製造與組裝,故 惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不 能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明中請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 14 200804866 【圖式簡單說明】 圖1是習知一種投影機的光學系統配置示意圖; 圖2是本發明之用於投影機的合光模組一第一較佳實 施例應用於一投影機系統的前視示意圖; 圖3是圖2的仰視示意圖’; 圖4是圖2的右側不意圖, • 圖5是該第一較佳實施例的立體示意圖; 圖6是一組裝示意圖,說明該第一較佳實施例的一合 光菱鏡單元與數基板可利用一組裝治具組裝成一體; 圖7是本發明之用於投影機的合光模組一第二較佳實 施例與一投影單元的俯視示意圖; 圖8是該第二較佳實施例的立體示意圖; 圖9是本發明之用於投影機的合光模組一第三較佳實 施例與一投影單元的俯視示意圖;及 圖10是該第三較佳實施例的立體示意圖。 15 200804866 【主要元件符號說明】 200……投影機系統 215……連接端緣 3 00……光源發射單元 30·•……液晶面板單元 3 1 0……光源 31 —…*承載座 320……透鏡陣列 32…"…液晶面板 3 3 0 ^ —光源反射鏡 40·……·偏光分光单元 340……透鏡組 50··……紅光 4 0 0……分光單元 6 0 ·…·…綠光 410……分光鏡 70·…·…藍光 420……反射鏡 8(l·…·…組裝治具 430……集光鏡 81......••容槽 5 00……投影單元 811……主容置部 100……合光模組 · 812……導滑部 10…*…合光菱鏡單元 X………第一方向 11,,……出光面 Y………第二方向 12……,第一入光面 Z………第三方向 13…·…第二入光面 0…♦•…夾角 14,……第三入光面 ' 20,安裝基板單元 - 2 1…‘…基板組 2 11……基板 2 1 2……定位端緣 2 1 3……第一安裝端緣 214……第二安裝端緣 16