476863 6936twf.doc/〇〇5 A7 B7 玉、發明說明（I) 本發明是有關於一種光機系統的設計，且特別是有 關於一種可以改善光機系統之光學品質的方法，係將雙向 分光面鏡（Dichroic Mirror，DM )設置於光機系統中的適當 位置上’以減少系統中的雜光、降低因光束所產生的熱問 題’進而改善光機系統的對比及色座標飽和度。 近年來的液晶顯示元件已經漸漸的廣泛應用於曰常 生活上’如液晶電視、手提電腦以及液晶投影機等。一般 的液晶投影機投影系統中的光機系統可以分爲離軸式（Off axial )與軸上式（〇11 iine )之設計兩種，所謂離軸式的設計 係指其入射光源與出射光源不在同一平面上，而軸上式的 設計則指其入射光源與出射光源在同一平面上。而目前液 晶投影機的投影方式又可分爲前投式與背投式兩種，現今 的液晶投影機的設計多採用背投、軸上式的設計。而在液 晶投影機的領域內，投影品質與光機系統之重量、體積一 直是被高度關注的話題。 首先請參照第1圖，其繪示爲習知反射式液晶投影機 中光機系統設計之示意圖。光機系統100中的光源102出 射一白光W，經過一濾光鏡將光源102中的紫外光與紅外 光濾掉，再經一偏振轉換器（S-P Converter )後形成一 S偏 振之白光WS。白光WS經一反射面鏡104反射至一雙向 分光面鏡106( Dichroic Mirror )，雙向分光面鏡106將白光 WS分成一反射的藍、綠混光（BS，GS)與一穿透的紅光RS。 其中，穿透紅光RS藉由一反射面鏡108反射至一偏光分 光鏡110，再藉由偏光分光鏡110將S偏振之紅光RS反射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先 閱 讀 背 意 事 項 再 填 寫 本 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476863 6936twf.doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（之） 至紅色液晶面板112上。而反射的藍、綠混光（BS，GS)再 經由一雙向分光面鏡114將藍、綠混光（BS，GS)分成一反 射之綠光GS與一穿透之藍光BS。反射之綠光GS藉由一 偏光分光鏡116將S偏振之綠光GS反射至綠色液晶面板 118上，而穿透之藍光BS藉由一偏光分光鏡120將S偏振 之藍光BS反射至藍色液晶面板122上。最後再分別由紅 色液晶面板112、綠色液晶面板118、藍色液晶面板122反 射出P偏振之紅光RP、綠光GP以及藍光BP，經由一雙 向稜鏡124( X-cube，Dichroic Prism )合光後經由一投影物 鏡126( Projector Lens )投影至螢幕（未繪示）上。 接著請參照第2圖，其繪示爲習知穿透式液晶投影機 中光機系統設計之示意圖。光機系統200中的光源202出 射一白光W，經一偏振轉換器203後形成一 S偏振之白光 WS。白光WS經一反射面鏡204反射至一雙向分光面鏡 206，雙向分光面鏡206將白光WS分成一反射的藍、綠混 光(BS，GS)與一穿透的紅光RS。其中，穿透紅光RS藉由 一反射面鏡208反射穿透一紅色液晶面板210最後到達一 雙向稜鏡212中。而反射的藍、綠混光（BS，GS)再經由一 雙向分光面鏡214將藍、綠混光（BS，GS)分成一反射之綠 光GS與一穿透之藍光Bs。反射之綠光GS將會穿透綠色 液晶面板216最後到達雙向稜鏡212中，而穿透之藍光BS 藉由一雙向分光面鏡218將S偏振之藍光BS反射至一反 射面鏡220，再藉由反射面鏡220將S偏振之藍光BS反射 穿透藍色液晶面板222最後到達雙向稜鏡212中。紅光RS、 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項』 本 頁 裝 I 訂
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 476863 6936twf. doc/00 6 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3) 綠光GS及藍光BS藉由雙向稜鏡212合光後，經由一投影 物鏡224投影至螢幕（未繪示）上。 接著請參照第3圖，其繪示爲習知另一種反射式液晶 投影機中光機系統設計之示意圖。光機系統300中的光源 302出射一白光W，經一偏振轉換器後形成一 S偏振之白 光WS。白光WS經由一偏光分光鏡304與一雙向分光稜 鏡306將紅光R、綠光G、藍光B分別投射至紅色液晶面 板308、綠色液晶面板310及藍色液晶面板312上。最後 再分別由紅色液晶面板308、綠色液晶面板310、藍色液 晶面板312反射出紅光R、綠光G以及藍光B，依原先之 光路徑合光後經由一投影物鏡投影至螢幕上。 上述習知的液晶投影機不論是反射式液晶投影機或 穿透式液晶投影機中，經由雙向分色面鏡（DM )或偏光分 光鏡（PBS )分光後的各色光路（R、G、B )仍含有一些其他 色彩的光線並非百分之百的純色，而會存在一些雜光，這 些雜光並不受控於液晶面板而加重了各色光路的熱問題’ 促使液晶面板在暗態（Dark State )時會出現較強的雜光影 響對比，而在亮態（Bnght State )時出現色度不純的現象。 此外，雜光甚至會因其所帶來的熱問題而影響到光學元件 的穿透率，進而影響到光機系統整體的投影品質。 因此，本發明的目的在提出一種改善光機系統光學 品質的方法，係將雙向分光面鏡設置於光機系統中之適當 位置，以將光機系統中之雜光反射出光機系統之外。 爲達本發明之上述目的，提出一種改善光機系統光 5 (請先閱讀背面之注意事項 .裝 --- 寫本頁) 1·— n · I MM· Μ·· ΜΗ· ΜΜΙ 瞧
本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476863 693 6twf. doc/0 06 A7 B7 五、發明說明（午） 學品質的方法，係將雙向分光面鏡設置於光機系統中之適 當位置，如將雙向分光面鏡設置於光機系統中紅、綠、藍 的光路徑上或其他需要將雜光濾掉之位置，藉由雙向分光 面鏡將光機系統所分出之紅、綠、藍光中的雜光反射出光 機系統之外，使得經過雙向分光面鏡的紅、綠、藍光爲純 色光，進而增進光機系統的對比與色座標飽和度，提昇光 機系統之光學投影品質。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易 懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖繪示爲習知反射式液晶投影機中光機系統設計 之示意圖； 第2圖繪示爲習知穿透式液晶投影機中光機系統設計 之示意圖； 第3圖繪示爲習知另一種反射式液晶投影機中光機系 統設計之示意圖； 第4圖繪示爲依照本發明一較佳實施例中反射式液晶 投影機中先機系統設g十之不意圖； 第5圖繪示爲依照本發明一較佳實施例中穿透式液晶 投影機中先機系統設g十之不意圖；以及 第6圖繪示爲依照本發明一較佳實施例中另一種反射 式液晶投影機中光機系統設計之示意圖。 圖式之標示說明： 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m n n mmmme 一S«»JI I n ϋ ϋ I I I · 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476863 6936twf. doc/006 __B7__ 五、發明說明（f ) 100、200、300、400、500、600 :光機系統 102、202、302、402、502、602 :光源 104、108、204、208 :反射面鏡 106、114、206、214、218 :雙向分光面鏡 110、116、120、304 :偏光分光鏡 112、210、308、412、510、608 :紅色液晶面板 118、216、310、418、516、610 :綠色液晶面板 122、222、312、422、522、612 :藍色液晶面板 124、212、424、512 :雙向稜鏡 126、224、426、524 :投影物鏡 203、503 :偏振轉換器 220、520 ··反射面鏡 306、606 :雙向分光稜鏡 404、408、504、508 :反射面鏡 406、414、506、514、518 :雙向分光面鏡 410、416、420、604 :偏光分光鏡 428、430、432 :雙向分光鏡面 526、528、530 :雙向分光鏡面 614、616、618 :雙向分光鏡面 較佳實施例 本發明中將雙向分光面鏡設置於光機系統中的適當 位置上，例如設置於各色光（R、G、B )進入液晶面板（Panel ) 之前的光路徑上，以減少系統中的雜光、降低因光束所產 生的熱問題，進而改善光機系統的投影對比及色座標飽和 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
476863 6936twf. doc/00 6 A7 B7 五、發明說明（έ) 度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先請先參照第4圖，其繪示爲依照本發明一較佳實 施例中反射式液晶投影機中光機系統設計之示意圖。光機 系統400中的光源402出射一白光W，經一偏振轉換器（S-P Convertei* )後形成一 S偏振之白光WS。白光WS經一反射 面鏡404反射至一雙向分光面鏡406，雙向分光面鏡406 將白光WS分成一反射的藍、綠混光（BS，GS)與一穿透的 紅光RS。其中，穿透紅光RS藉由一反射面鏡408反射經 一雙向分光面鏡428到達一偏光分光鏡410，再藉由偏光 分光鏡410將S偏振之紅光RS反射至紅色液晶面板412 上。而反射的藍、綠混光（BS，GS)再經由一雙向分光面鏡 414將藍、綠混光（BS，GS)分成一反射之綠光GS與一穿 透之藍光BS。反射之綠光GS經過一雙向分光面鏡430， 並藉由一偏光分光鏡416將S偏振之綠光GS反射至綠色 液晶面板418上，而穿透之藍光BS經過一雙向分光面鏡 432，並藉由一偏光分光鏡420將S偏振之藍光BS反射至 藍色液晶面板422上。最後再分別由紅色液晶面板412、 綠色液晶面板418、藍色液晶面板422反射出P偏振之紅 光RP、綠光GP以及藍光BP，經由一雙向稜鏡424( X-cube， Dichroic Prism )合光後經由一投影物鏡 426( Projector Lens ) 投影至發幕（未繪示）上。 上述雙向分光面鏡428、430、432可分別將紅光、綠 光及藍光中的雜光反射出光機系統4⑻之外，且其擺設角 度以可將雜光射出光機系統400爲原則。 8 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 一 476863 A7 B7 6936twf. doc/006 五、發明說明（7) 接著請參照第5圖，其繪示爲依照本發明一較佳實施 例中穿透式液晶投影機中光機系統設計之示意圖。光機系 統500中的光源502出射一白光W，經一偏振轉換器503 後形成一 S偏振之白光WS。白光WS經一反射面鏡504 反射至一雙向分光面鏡506，雙向分光面鏡506將白光WS 分成一反射的藍、綠混光（BS，GS)與一穿透的紅光RS。 其中，穿透紅光RS經過一雙向分光面鏡526，並藉由一反 射面鏡508反射穿透一紅色液晶面板510最後到達一雙向 稜鏡512中。而反射的藍、綠混光（BS，GS)再經由一雙向 分光面鏡514將藍、綠混光（BS，GS)分成一反射之綠光GS 與一穿透之藍光BS。反射之綠光GS經過一雙向分光面鏡 528並穿透綠色液晶面板516最後到達雙向稜鏡512中， 而穿透之藍光BS藉由一雙向分光面鏡518將S偏振之藍 光BS反射經過一雙向分光面鏡530最後到達一反射面鏡 520，再藉由反射面鏡520將S偏振之藍光BS反射穿透藍 色液晶面板522最後到達雙向稜鏡512中。紅光RS、綠光 GS及藍光BS藉由雙向稜鏡512合光後，經由一投影物鏡 524投影至螢幕（未繪示）上。 上述雙向分光面鏡526、528、530可分別將紅光、綠 光及藍光中的雜光反射出光機系統500之外，且其擺設角 度以可將雜光射出光機系統500爲原則。 最後請參照第6圖，其繪示爲依照本發明一較佳實施 例中另一種反射式液晶投影機中光機系統設計之示意圖。 光機系統600中的光源602出射一白光W，經一偏振轉換 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2川x四7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
r裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476863 693 6twf. doc/00 6 A7 B7 五、發明說明（θ) 器後形成一 S偏振之白光WS。白光ws經由一偏光分光 鏡604與一雙向分光稜鏡606將紅光R、綠光G、藍光B 分別投射至紅色液晶面板608、綠色液晶面板610及藍色 液晶面板612上。最後再分別由紅色液晶面板608、綠色 液晶面板610、藍色液晶面板612反射出紅光R、綠光G 以及藍光B，依原先之光路徑合光後經由一投影物鏡投影 至螢幕上。 上述雙向分光面鏡614、616、618可分別將紅光、綠 光及藍光中的雜光反射出光機系統600之外，且其擺設角 度以可將雜光射出光機系統600爲原則。 綜上所述，本發明至少具有下列優點： 1. 本發明將適當數目的雙向分光面鏡設置於光機系統 中的液晶面板前，將雜光反射並使之離開光機系統，以消 除雜光雜訊、降低元件因吸收過多光線而造成熱問題，改 善投影品質。 2. 本發明將適當數目的雙向分光面鏡設置於光機系統 中的液晶面板前之光路徑上，將雜光反射並使之離開光機 系統以提高系統的對比與色座標飽和度，進而提升光機系 統的投影品質。 3. 本發明利用雙向分光面鏡達到過濾多餘雜光的效 果，在整體光機系統設計並未做大幅度調動的條件下，仍 然可以改善光機系統的投影品質，所需耗費之成本低廉。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之 10 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁)
裝--------訂---------線I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476863 693 6twf. doc/00 6 五、發明說明（7 ) 精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之 保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）