TW504935B - Reflective liquid-crystal-on-silicon projection engine architecture - Google Patents

Description

A7 B7 、發明說明（]) 本發明概有關於後投射電視（RPTV)系統、電腦監視器以 及可攜式資料顯示系統，並更特別是關於電子式影像投射 引擎。更特別是，本發明係有關於投射引擎，該者可應用 反射性矽上液晶半導體光閥影像器裝置，茲通稱爲「矽上 液晶影像器」。 2· tgg背景匕 直到最近，電子式影像投射器的需求尚侷限於商業性和 專業性環境，而其中先前技藝影像投射系統的高成本與複 雜度即爲其廣用性之限制因素。大量的光學元件、使用中 對於維持該投射器引擎組合正確定位的要求和先前技藝電 光式「影像器」裝置（如TFT-LCD、DMD、ILA等等）之高度 成本’在在皆限制了採行該些先前技藝技術之產品的市場 行銷度。此外，先前技藝的投射引擎也無法有效地應用影 像器足得提供之光學資訊。 近來’具由極高解析度之影像内容出現在消費性電視與 電腦顯示環境裡，帶來更高的投射式影像系統需求。然而 ，先前技藝的投射引擎並無法按照消費者所允納繳付之價 款來顯示彼些高解析度影像。此外，先前技藝投射引擎甚 至播法4疋供與其售價相稱之效能水準。故有需要降低投射 式W像系統技術的複雜度與成本’但同時仍改且製作性、 可靠度、影像品質、系統壽命、加熱方式、色彩淨度、p 照效率以及抗污能力等。 對於大型、南解析度顯示裝置的需求日益迫切，此乃因 -4 - ‘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) -------訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 -------B7__ 五、發明說明（2 ) 爲美國與其他國家刻正進行一項自類比式、低度解析電視 遞送系統，提昇至數位化、高解析度遞送系統，有時亦稱 之爲「高解析電視」或HDTV，的過程之故。同時亦需要較 大尺寸且較高解析度的電腦監視器。而就解析度來説，目 削在北美地區的電視遞送系統，眾知爲NTSC者（該款格式 係由「國家電視標準委員會」所發展完成，故稱之爲NTSC) ’具有可定址式解析度，約爲425乘565像素。像素密度屬 最常見用以表示顯式裝置解析度的方法。「像素（pixel)」 者爲影像之最基本「圖像元素」（有時亦稱其爲pels)。該名 詞「像素」通常是應用在電子影像量化作業方面，該者由 各個足義出該影像上某一細小局部之像素的陣列所組成。 該等影像圖像元素所成之陣列通常是由垂直數目與水平數 目所標示，而其乘積即爲像素總數。如此，該NTSC圖像在 最佳情況下可提供總共約240，125個像素。 由於需經過頻寬轉換的因素，因此被饋送到大多數美國 豕庭的有線電視典型信號，會按較低解析度方式抵達，約 爲3 50乘466像素（總計163,1〇〇個像素）。對於數位電視而言 ’雖提出最多達1 8種不同的格式，然卻可能僅得建立三種 不同的解析度作爲最終標準，並被地面廣播、直播衛星以 及有線電視公司所採用。這些格式爲基本數位電視，即48〇 乘640像素（總計307,2〇〇個像素）、低度hDTV，即72〇乘128〇 像素（總計921,600個像素）以及高度（全）HDTV，即1080乘 1920像素（總計2,073,600個像素）。如此可見足以顯示全 HDTV解析度的電視機，必須要具備顯示近乎九倍於目前 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) ||裝--------訂---------線赢 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) NTSC廣播所需要者K象資訊（即冑乎爲9倍的像素數 的能力。此外，即便是低解析度數位電視格式，也奋 超過投射式CRT的單位像素成本之容量。 ㈢田 先前技藝的投射式影像系統無法以低成本來有效率地顧 π全HDTV解析度。目前最普遍的大型榮幕電視系統爲後投 射電視，稱爲RPTV。典型的RpTV採用三個陰極射線立方 體，將圖像資料投射在傳送榮幕的後側。接著該榮幕將圖 像資料配置於影像視域之内，觀眾可觀賞其内之奎 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，備大型影像尺寸與高解析度的價廉電視與；腦監視 咨<需求，促使了領導性半導體製造商發展諸多反射式矽 上液晶半導體影像器裝置元件。這種電子_光學元件，一般 稱爲「w像器」，基本上是一種建構以運作如反射性光閥 的電子裝置。該反射式矽上液晶光閥是由在單一矽片上的 半導體積體電路所組成，類似於〇11八]^或其他各種電子記 憶體裝置者。其表面含有諸多電子影像元素，即像素，按 万形陣列排設於其作用區域内。可藉在表面上電鍍一反射 性鏡像金屬或是適當的介電性薄膜堆層，透過諸多建構方 ^來將積體電路轉換成電子_光學裝置，讓向此照射的光線 可於該裝置表面上產生的電場之内，以高效率的方式所反 射。利用液晶顯示器產業中所眾知的技術，一種扭曲向位 (TN)或是其他這種液晶顯示細胞會被接附於該矽片表面的 ^距離之上。當以極化光線來照射這樣的組合時，其結果 °構可實際上作用爲一種反射性光線極化調變器，而其中 積把％路上的各個圖像元素可爲個別地按電子方式來控制。 ⑽二)---— 504935 五、發明說明（4 反射性先石夕上液晶光閥元件裝 ^ ^ ^ ^ 干衮置可由諸多製造廠商購得 。推動其發展的因素在於，比走 ,w丄 起既有炙全晶體式投射引螫 所採用的薄膜式電晶體(TFT)或數位微型鏡 (隨卿像器元件來説，這些可按較爲廉價 = 項 ^造。彼等也具有較高的市場可祕，因爲製造 ^ 商並不要求自訂式設備，而不像TFT與咖影像器，該此 在商業界與專業領域内僅具較狹㈣需求。相反地，反^ 性光矽上欲晶影像器裝置卻是可按既有的「記憶體晶 處理線來製造。 由方、反射性光矽上液晶光閥影像器可應用在具備較寬廣 觀視區域與較高解析度的電視和電腦監視器螢幕，故有必 要提供一種具備高效能與低成本的投射引擎光學架構。影 像器「投射引擎」是一個用本產業的名詞，以表示一投射 系統内的基本組配方式，通常是用來表示由弧燈到投射透 鏡的所有元件。而當利用反射性光矽上液晶光閥影像器時 ，沒有一種先前技藝投射引擎光學架構足可提供高效能性 或是低成本性。本發明各種具體實施例中，則展示出利用 一種足可依顧客使用者的低成本需求，提供相較於投射式 陰極射線JL方體解析度限制而明顯爲高解析度的引擎架構 之電視或電腦監視器。 將由明亮派燈照入螢幕上影像亮幕而收集之光線加以轉 換的作業，係屬影像投射引擎之基本目的。用於一 RPTV或 監視斋内的光燈，通常是一種孤燈，可按所有方向上放射 出白色光。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 才又射斋引擎的目的在於，將該隨機指向的白色光依照幾 何方式予以組織與重新導向，而成爲均勻有向與聚焦的光 線以產生影像。 光學收集郅分是由f/#或是數値孔徑其一所量化，然兩者 取量皆描述著光線一特定角錐體的角度伸展範圍並與其直 接相關。該f/#係按角錐體長度對其直徑的比値來表示該光 線角錐體的角度範圍： f/# =焦距/直徑 而數値孔徑，Ν·Α·，可直接地描述出其内含括所有光線的 光線角錐體角度爲： N.A. = η * sin θ 其中η爲該角錐體所進駐之光學媒體折射指數，而^則是由 含光線角錐體之邊緣以及光軸間所產生的夾角。該數値孔 徑可簡易地按下式轉換成f/# : f/# = 1 / (2 * N.A.) 在投射引擎的收集區段裡，該數値孔徑與f/#會將該反射器 於弧燈放射自然而然的隨機方向性上所產生之幾何方向性 增益予以量化。該些數値孔徑與f/#的絕對値（如數値量）基 本上是彼此互爲反比，然兩者俱可説明出該光線角錐體裡 相同的幾何内涵。大的Ν·Α·會對應於大的角錐體角度，而 大的f/#會對應於小的角錐體角度。 弧燈所發出的光線係屬全向性，所以反射器或鏡片或其 他Μ些收集裝置，可將此從4 π立體陘度量的最大立體角方 向性，轉換成一特定數値孔徑角錐體。這稱爲光學架構的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝--------訂----- 華·

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 μ集區段」，並且對於引擎效能極爲重要，因爲投射引 擎僅得利用含纳於該既集數値孔徑之内的光線。如漏失任 何光線（如未得收集），則亦會喪失影像亮度。在收集區我 =後屙「明耀」區段，在此，由收集區段而得的光線角錦 fa，會被轉換成另一更窄且更實際的光線角錐體，接下摩 再將孩者聚焦’藉以照亮建駐於「顯影區段」内的反射担 碎上液晶影像器。在顯影區段裡，光線會被按光譜分割、 碉變，並在經由投射鏡片射向螢幕而離開該顯影區段時拉 光讃而合併之。 /本發明之一關鍵特性爲，當聚焦於影像器作用區域上$ 光、’泉角錐爲按一種光學上稱爲遠心（teiecentrie)焦點士 特殊角度時，射達到改善顯影區段裡各項極化元件的每 能，包括反射㈣上液晶影像器。遠心焦點是該影像器區 域之各個位於焦點上的點處，含有相同且皆按相對於垂這 軸以對稱方式集巾的角束。對顯影區段提供遠心式明耀沒 能的目的在於：（1)確保各個位於顯影器裝置上的像素會祐 一光線角錐體所照亮，而該光線角錐體在空間上各方面都 會等同於照亮每個其他像素位置的光線角錐體；以及（2)碎 保孩引擎内諸極化射束分割立方體元件之斜面上的各個位 置點，會被一光線角錐體所照亮，而該光線角錐體在空^ 上各万面都會等同於照亮斜面上每個其他位置點的光線角 錐體。這項程序可於所欲之光譜波段上，顯著地改善這些 元件的極化效能。 "一 反射性矽上液晶影像器的主要性質爲光線極化。而投期 ------1-----^i —----丨訂------- -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- )U4935 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 五、發明說明（ 引擎内極化處理與轉換的程度，對於總體影像效能來説極 爲重要。極化通常會被解析爲兩個反置的空間元件，「P」 和「S」。屬於本項極化性質的向量數量即爲某特定光線射 束的「極化狀態」。在此，有興趣的是「P極化」的極化狀 態，該者爲校準於光波電場向量之極化向量，而「s極化」 則疋垂直於光波電場向量之極化向量。即如本文所採用者 ，極化邏輯是指一沿光學軸而於橫面上朝指任何方向的極 化向量，可被解析成其兩個按S方向與p方向上的組成元件 。引擎極化狀怨内的對比品質可直接被轉化爲影像裡的明 焭對比，而在影像的全黑和全白狀態時，觀視者就會看到 匕。如此，就咼影像品質而言，p極化與§極化的高對比性 確屬必要。 先前技藝之投射引擎架構並不適於採用反射性光閥影像 器裝置的顯示系統。其原因在於，除了其他的之外，矽上 液晶光閥具有明顯地不同於TFT傳送_LCD或是反射式Dmd 影像器裝置的反射性幾何特徵與極化相關性特徵。先前技 藝的引擎無法與矽上液晶光閥相互良好配合，因爲彼等會 試圖由一電子光學裝置產生影像，而其特徵卻明顯地迥星 於此。 ^ 所有的投射引擎架構必須執行下列各項功能。該引擎必 須^收集、聚縮與調節該影像器裝置照明用的原始燈光放 射資料。並且，該引擎必須能夠由該光等所發出的白光予 以分離爲三種原色、將各個色彩適當地極化以表現於三個 反射式矽上液晶光閥調變器。接著，在由影像器反射之後 ‘紙張尺度適用中(cns)A4X297 ^)

Aw ^—-----^--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__五、發明說明（8 ) ，該引擎必須能夠分析既經調變之原始影像的極化結果， 並且接著透過投射鏡片將諸原色合併起來，而將該合併影 像聚焦於螢幕上。 先前技#引擎並非理想地適於應用在反射性矽上液晶光 閥凋k斋。例如在Van Den Brandt之美國專利案號第 4,9 83,032號（即\^111^113^11(^之「032專利」）、在^111*等 人之美國專利案號第5,〇28，121號專利（即Baur之r 121專利」） 以及Kasama等人之美國專利案號第5,577,826號專利（即 Kasama之「826專利」）等文中，即說明各種為配合用於反 射式顯影元件而建置之投射引擎。然而，該些先前技藝引 革裡’供一者確霄文述特適於與反射性石夕上液晶半導體裝 置配合使用，同時各者具有不利的專屬性或特定性概念項 目與效率考量。的確，即如前述，設計用於其他像是如dmd (數位微鏡裝置）、PDLC (聚合體散佈式液晶）、FMLC (鐵磁 式液晶）等種類的反射性影像器之引擎，並不適合來作為採 用矽上液晶半導體影像器之顯示裝置的引擎。此外，該些 先削技蟄引擎無一者確考慮到真實世界的問題，其中最重 要的是，浪費了由各種應用之光學元件產生出來的光線。 後文中將對此詳加說明。 7 現特別參考到Van Den Brandt f〇32專利乙項，其第一個 限制即為可分離且合併其色彩光譜的二向色薄板。這些二 向色薄板會被設定成一個有關於傳通於該些之入射與反射 射束的角度。反射式矽上液晶光閥影像器的特徵，在於其 入射與反射射束係相反極化，使得筆可作為一種光閥調變 本紙張尺度翻家標準（CNS)A4規格（21石 、< -----------裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-i^i I ϋ ϋ ϋ ον I in n ·ϋ I ·ϋ >1 ϋ I -!ρ -11 - JU4935 五、發明說明（9 器之用。該影像器反射可藉由旋轉或「扭曲」該反射回返 極化至最高達90度，將影像編碼至入射射束。該二向色分 割層係按相對於該入射與回返射束兩者某一角度所排置， 而當此斜角之二向色層按個別且相反極化狀態的方式來處 理色彩時，其光瑨回應品質就會大幅降低。這種斜角二向 色層的組態設定結果爲入射與反射射束間的二向色光譜傳 送位移，造成無可挽救的光線色彩廢散並且降低極化純度 ’因而劣化影像品質使得整體輸出效率、色彩除度與影像 對比受到影響。 孩Van Den Brandt ’032專利的第二項限制是該者係根據 「離軸照明」爲基礎，使得反射性影像器上的入射光線會 由一主要角度掉落，而非零度者。這會造成液晶反射性影 像器對比和色彩明亮均勻度的效能按入射角度而降低。此 外’離軸照明會要求較大、較昂貴的光學元件，並且需在 所組合之引擎内對諸元進行精確的機械式定位，而這也是 成本極南而又易生問題者。 該Van Den Brandt ’032專利中所揭示架構的第三項限制 是’利用這種引擎的投影器所必須具有之光學路徑長度過 長。由影像器到投影鏡片間較長的光學路徑，會對成本及 投影鏡片的效能產生負面影響’並且不利於系統的「延擴 點」。「延擴」係一可容允之角度與亮度轉換測量値，基 本上是由熱動力學效應所導控，而後文内將對此詳加説明。 該Van Den Brandt ’032專利中所揭示架構的第四項限制 是，這會要求在其立體組合結構内之光學諸元爲正確的定 -12- 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) 農---------訂---- MT. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7

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裝 訂 4 504935 發明說明（ ’826所未提出者。該Kasama ·826專利中並未教示任何移除 或排拒色彩與極化廢散的方法，使得該教示不具太高價值。 孩Kasama ’826專利中的引擎，另一項限制類似於該Van Den Brandt ’032專利者。為分割與合併諸原色，會在相對 於相反極化所具之入射及反射射束的斜角處採用二向色薄 板。這會降低輸出效率，色彩純淨度與對比效能。該Kasama 826的另一項類似限制，是在於會需要正確地將光學元件 架空排置，而這會減低穩定度並增加污染的風險。第三項 限制是過長的光學路徑，或是後方聚焦長度，由影像器到 才又;^鏡片，降低了投影鏡片效能而使得照準入射光線變得 較無效率。 該Kasama ’826專利中的第四項限制是，該項設計無法提 供入射與回溯反射射束之間的純極化狀態。由於自各個影 像器所反射的射束，在極化狀態下相對於入射射束可旋轉 最南達90度’該架構裡各個光學元件會按兩者極化狀態運 作。這會造成該者在插入後續其餘的極化元件來修整或 「清除」任一狀態時，皆會負面地影響到另一種的極化狀 態。這會導致對比效能降低。鑑於極化射束分割立方體的 物理性’如该设计所示之單個極化射束分割立方體並無法 等量地於P和S狀態下提供高品質極化結果。引擎極化狀態 内的對比品質會直接地被轉換為影像裡的亮度對比，而觀 視者所看到的即為一全黑或全白的影像狀態。 最後，該Kasama ’826專利或是該Van Den Brandt，032專 利兩者皆無法有效地被製作為按高「收集速度」的方式來 -14 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) 裝 1T---------AW. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五 、發明說明（12) 操作。收集速产匕 光線照準於小=1旨該光學系統不會試圖將來自於狐燈的 孔徑的大角度範^内，而是將其聚端於不同焦點與數値 具有密切相M W内。收集速度與投射引擎的產出效率間 其原因是’當在高速下，可收集來自於 *可改善效率性，二 在高速系統 。厂证撼，θ Μ馬引擎可作業於接近其「延擴點」處 燈導向至與光學名詞，用來描述可爲幾何方式由該旅 ::^态上的最大可容允光線，並將於後文中詳述 具細郎。 二:對万1 ί兩種專利，該Baur f 121專利的優點是在於其 :阮m f的稜鏡組合，並附接有反射性影像器裝置。 =^在運作過程中即可不需引擎組裝上的正確機械式結 j確保其疋件，亦無需密封其關鍵性的光學表面方得避 =/了木問題。接合於立體棱鏡子組合上的永久性附接影像 斋’、在其製造而非於引擎生產本身的過程裡，僅會要求一 次校準與定位作業。如此可使得該架構不必再受制於要求 對具體實施例中的各項設備與硬體進行定位及密封工作。 =而，孩Baur ’121專利所揭示之投射系統與其他類似的 先前技藝系統一樣，確仍具效能與可用度的限制性。該Μ" ’121專利所揭示之架構的第一項限制，爲需仰賴位於相反 極化 < 入射和反射射束銳角處的二向色色彩分割與合併層 。事實上，在該Baur ’121專利的架構裡這個情況會更形嚴 重，因爲這些二向色層板置陷於破璃45。角度上，而當比較 於相同的架空二向色面層時，會更加寬了彼等回應的光譜 __ ___-15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504935 五、發明說明（13) 相異性。Baur揭示-款「X立方體」組態，其中兩個不同井 請的=向色平層板，會在玻璃立方體中按X形相互交又。 这項補償一般會出現在具有傳送性TFT影像器的投射器 ，在此會將色彩分割與合併功能獨立出來，而不受相： 化的射束所影響。然而’應用於反射性矽上液晶影像哭， 由於特徵性地會偏好該些分割與合併功能係按單―且: 潮反射來運作色彩元件，故會要求該些置陷之二向色平居 板需按兩種極化方式來運作。這種處理，尤其是在揭示二 孩Baur |121專利内的各個置陷二向色層板具體實施例，梦 會產生所不欲出現的高程度廢散光、線，而如前述般，這^ 降低產出、影像品質並且造成諸原色間的色彩溢漏問題曰 如混合）。有鑑於本項原因，如該Baur,m專利的架構會（ 求近乎照準光線’而非按較快的光學速度來照亮結構， 此甚而加劇了所置陷之斜角二向色平層的負面影響。 菽BaUr |121專利架構的第二個限制是，它會要求可要 使用六個，而非三個，反射式影像器，要不就是犧牲掉曰 分（五十的引擎光線產出效率。這兩項要求皆不足以達到 令人滿意的基本或進-步的功能需求。例如，這六個在雙 計上用來負貴處理若無則會漏失的那—半可用光線部分2 反射式影像器，會按每個原色頻道爲兩個而非單一者的方 式來排置。如此不僅會使得引擎内電子光學元件的成本件 增’同時也產生額外的製作複雜性。製程中要覆蓋六個作 :像素區域’比起僅校準三個作用像素區域是更爲複雜 訂 在 不 百 許 I ....... -16 - 本紐尺度剌巾國國家標準（CNS)A4規格（·21〇 X 297公爱· V- 504935 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14 ) 該Baur ’121專利架構的第三個限制是有關於其基本結構 ，該者指配一單個極化元件，一極化射束分割立方體。由 於兩個極化作業的射束會共享該些回溯反射路徑，因此無 法利用極化修整或清除元件來改善該項設計裡受到限制的 極化對比。這會造成在可由實際的極化射束分割元件於白 光裡所能達到的狀態，以及特別是按較高的光學速度兩方 面上，對於極化品質的極高度需求。如此，該Bau]r，丨2 1專 利架構即無法產生可令人接受的基本功能性以及進一步功 能。 故即產生一種對於低成本、高效能之光學引擎的需要， 以適用在後投射電視與電腦監視器應用方面，而相較於先 前技藝者確實具備了既經改良的效能及低成本。 發明概诫 茲揭示一種新款式的投影引擎架構，可適用於無論是按 前端或後端投射之投射電視與電腦監視器或資料顯示器。 本發明第一項特性爲，一種用以於投射式影像裝置内產 生影像的方法，其中包括提供一第一極化遠心白光射束， 將孩第一極化遠心白光射束分割成爲第一極化遠心綠光射 束與第一極化遠心紫紅光射束等步驟。該第一極化遠心綠 光射束會被導向到第一矽上液晶半導體光閥顯影裝置上， 讓孩第一矽上液晶半導體光閥顯影裝置反射出含有像素資 料的第二極化綠光射束。而這個含有像素資料的第^化 綠光射束’會被切換到含有像素資料的第一極化綠光射束 之内。该項含有像素資料的第一極化綠光射束則會被導向 -----------裝—^-----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明說明（15 '/口行方；一輸出車由，而無眘所、匕士 扞至八刻Tv、、 貝上所有的綠光廢散極化光線導 仃至刀剳於孩輸出軸的軸 束内的紅光成分，極化遠《紅光射 極化紅光射束奋被導“狀伙 彳匕'.工先射束。忒弟一 w . . g ，。 1弟一矽上液晶半導體光閥顯影裝 置t上’而讓該第二曰 本有導隨閥顯影裝置反射出 : 的第一極化紅光射束。該含有像素資料的第 μ射束會被導向沿行於—輸出軸，而將實質上所 廢散極化光線導行至分割於該輸出軸的軸向上。 β 口广像素貝料的第一極化紅光射束，會被切換進入含有 ，素貪料的第二極化紅光射束。而紫紅射束内的第一極化 1光成刀曰被導向到第二矽上液晶半導體光閥顯影裝置之 上，而讓該第三矽上液晶半導體光閥顯影裝置反射出含有 像素貝料的第_極化i光射束。該含有像素資料的第二極 化藍光射束會被導向沿行於一輸出軸，而將實質上所有的 紅光廢散極化光線導行至分割於該輸出軸的軸向上。 严在本發明的另一項特性中該第一極化狀態爲s極化，而該 第二極化狀態爲p極化。 本發明的另一項特性，揭示一種用於投射式顯影裝置的 顯影結構，其中包括一色彩分割元件，可將第一極化白光 射束分割成爲第一極化綠光射束與第一極化紫紅光射束。 在較佳具體實施例中，該色彩分割元件可爲一種二向色射 鏡。該顯影結構也含有一安置以接收該第一極化綠光射束 的第一極化射束分割立方體、一安置以接收該第一極化紫 紅光射束的第二極化射束分割立方體以及一第三極化射束 -18 - 衣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) 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 504935 A7 B7 _ 五、發明說明（16 ) 分割立方體。本發明該項特性的顯影結構也包含一接附於 該第一極化射束分割立方體第一面部上的第一矽上液晶半 導體光閥顯影裝置。另第二矽上液晶半導體光閥顯影裝置 則是接附於該第二極化射束分割立方體第一面部上。而第 三矽上液晶半導體光閥顯影裝置則是接附於該第二極化射 束分割立方體第二面部上。一第一延緩器係附接於該第一 極化射束分割立方體第二面部以及該第三極化射束分割立 方體的第一面部上。一第二延緩器係附接於該第二極化射 束分割立方體第三面部上。該顯影結構也可含有一第三延 緩器，附接於該第二極化射束分割立方體第四面部以及該 第三極化射束分割立方體的第二面部上。 在本發明的另一項特性裡揭示一種顯影結構，其中包含 一色彩分割元件，可將第一極化白光射束分割成爲第一極 化綠光射束與第一極化紫紅光射束。其中安置一用以接收 該第一極化綠光射束的第一極化射束分割立方體。一第一 矽上液晶半導體光閥顯影裝置係接附於該第一極化射束分 割立方體的第一面部上。一第一延緩器係附接於該第一極 化射束分割立方體第二面部上，並經調適可切換綠光的極 化狀態。在此安置一用以接收該第一極化紫紅光射束的第 二極化射束分割立方體。一第二延緩器係附接於該第二極 化射束分割立方體第一面部上，並經調適可切換紅光的極 化狀態。一第二矽上液晶半導體光閥顯影裝置係接附於該 第二極化射束分割立方體的第二面部上。一第三矽上液晶 半導體光閥顯影裝置係接附於該第二極化射束分割立方體 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------· 裝---^-----訂--------- S— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 A7 B7 17 五、發明說明（ 的第一面巧上。一第三延緩器係附接於該第二極化射束分 割乂方體第四面部上，並經調適可切換紅光的極化狀態。 在此安置第二第二極化射束分割立方體，而讓其第一面 部會被附接於該第一延緩器，而其第二面部則是被附接於 該第三延緩器。 在本發明的另一項特性裡，揭示一種可用於電子式影像 才又射叩引擎内的新式壓擴器

Compander)，該投射器引擎採用具有特定縱橫比例與特定 表面區域之反射式顯影裝置。該壓擴器係經調適爲可接收 具有照明結構的光線射束。該壓擴器可緩和該照明結構、 去除光線射束環化、設定引擎延擴點、轉換光線射束之數 ，孔，爲某預設的數値孔徑、放大光線射束以產生具有特 二縱k比例與特定表面區域的光線射束孔洞，以及顯析出 光線！束遠心。該壓擴器包括一個由光學材質所組成的細 長成貝’並且擁有入口面部與出口面部。該出口面部位於 該：口面部的相反位置處。該入口面部爲具有第一縱橫比 ^第一=部區域的四邊形。而該出口面部則爲具有第二縱 橫比及第二面部區域的四邊形。該第二面部區域大於該第 -預設表面區域。在本發明之一特性裡，該壓擴器的第一 縱橫比與第二縱橫比實質等同。而在本發明之另一特性裡 ’該壓擴器的第二縱橫比會實質等同於一特定縱橫比。在 本發明之-特性裡，該壓擴器所用之光學材質可爲玻璃。 而在本發明之另一特性裡，該壓擴器所用之光學材 塑膠。在本發明之一特性裡，該壓擴器係屬整合、單一機 本紙張尺度翻巾關家鮮（CNS)A4規格（210 - 裝—------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- x 2^7公釐） 五、 發明說明（18) 件結構。 在本發明之另一特性裡，揭示—種用於投射裝置之引擎 架構，其内包含一收集區段、明照區段以及一顯影區段。 在本發明之另一特性裡，揭示一種引擎，其中含有光二 一可收集由該光源所放射出之光線並將其聚縮爲光線第 '一 焦點的反射器、以及一可將該光線第一焦點重新導向的射 鏡。而經置放來接收該光線第一焦點的壓擴器，包含了一 個具有入口面部與位在相對於該出口面部的細長成g。該 入口面部包括一個具有第一縱橫比的四邊形，而該出口面 部包括一個具有第二縱橫比的四邊形。該壓擴器會輸出一 個遠心光線射束。可導向一用以接收遠心光線射束的第一 極化射束分割立方體，而讓其輸出具有第一極化方式的遠 心光線射束。一聚縮器可接收這個源自於該第一極化射束 分割JL方體而具有第一極化方式的遠心光線射束，並將該 光線射束沿第一光軸而聚焦。 二向色射鏡係按實質相對於第一光軸爲45度角的方式所 排置’該者經調適爲分割光線射束成實質沿第二光軸的綠 光射束，以及實質沿第一光軸的紫紅光射束。該紫紅光射 束内具有紅色成分與綠色成分。 包含第一個二向色修整射鏡的棱鏡組合係按實質垂直於 該第一光轴而排置。而包含有第一射束分割斜面的第二極 化射束分割互方體，會沿第三光軸來反射該第一極化綠色 光線’並且沿第二光軸來傳送該第二極化綠色光線。該第 一反射性秒上液晶半導體光閥顯影裝置附接於該第二極化 本紙張尺度 + _家鮮(CNS)A4^ ^—------------- (請先間讀背面之涑意事頊存填寫本買〕 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -21 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（19 ) 射束分割互方體，實質地按垂直於該第三光軸而排置。該 第一反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置會沿第三光軸= 反射綠光而朝向第一射束分割斜面。該第一射束分割斜面 會沿第二光軸來反射該第一極化綠色光線，沿第一光軸來 傳送該第二極化綠色光線。 一第一個半波長延緩器會被附接於該第二極化射束分割 立方體，並實質爲垂直於該第三光軸。第二個二向色修整 射鏡則是按實質爲垂直於該第二光軸而排置。第二個半波 長延緩器會被附接於該第二個二向色射鏡，並實質爲垂直 於該第一光軸。該第二個半波長延緩器可將第一極化紅色 光線切換爲第二極化。 第三極化射束分割立方體包含有第二射束分割斜面，該 者可沿第四光軸來反射該第一極化光線，並且沿第二光軸 來傳送該第二極化光線。一第二反射性矽上液晶半導體光 閥顯影裝置被附接於該第三極化射束分割立方體，並按實 質爲垂直於該第一光軸而排置。該第二反射性矽上液晶半 導體光閥顯影裝置會沿第一光軸來反射紅光而朝向第二射 束分割斜面。該第二射束分割斜面沿第四光軸來反射第一 極化紅光，並且沿第一光軸來傳送該第二極化紅色光線。 一第三反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置被附接於該 第三極化射束分割立方體，並按實質爲垂直於該第四光軸 而排置。該第三反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置會沿 第四光軸來反射藍光而朝向第二射束分割斜面。該第二射 束分割斜面沿第一光軸來反射第一極化藍光，並且沿第四 -22- 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -----------裝—-----訂---------^9. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7

〜 -------SI 五、發明說明（2〇 ) 光軸來傳送該第二極化藍色光線。 一第三個半波長延緩器會被附接於該第三極化射束分割 、、方β豆’並貫貝爲垂直於該第四光轴。第三個半波長延緩 器可將第一極化紅色光線切換爲第二極化。第四極化射束 分割立方體附接於第一半波長延緩器以及第三個半波長延 緩器’而讓第三光軸實質垂直於第四光軸。該第四極化射 束分割JL方體包含有第三射束分割斜面，該者可沿第三光 軸來反射該第一極化光線，並且沿第四光軸來傳送該第二 極化光線。 在本發明的另一項特性中，該影像投射引擎裝置可讓具 有第一極化之光線射束爲s極化狀態，而具有第二極化之光 線射束爲ρ極化狀態。 在本發明的另一項特性中，該影像投射引擎裝置可讓其 第縱檢比與第二縱橫比爲相同。而在本發明的另一項特 性中，孩影像投射引擎裝置可讓入口面部具有比起出口面 部爲較小的表面區域。在本發明的另一項特性中，該影像 =射引擎裝置可讓第一顯影裝置、帛二顯影裝置與第三顯 影裝置爲四邊形並具有一個第三縱橫比。在本發明的另」 員特性中，该影像投射引擎裝置可讓該第三縱橫比等於第 縱橫比。在本發明的另一項特性中，該影像投射引擎裝 置也包3片沿於該第四光軸而校準的投射透鏡。而又在 本發明的另一項特性中，揭示一款採用本引擎之後投射 視或電腦監視器。 根據本發明之基本投射引擎架構之建構與排置方式，可 本紙張尺度適用^標準 ----------Filipp裝------丨訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 華 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -24- A7 五、發明說明（21 ) 提供諸多相較於先前技藝的優點。其一示範性優點即爲在 所有基本功能屬性方面，可提供矽上液晶投射引擎較佳的 影像效能。光度效率、對比、亮度輸出、色彩均勻度與解 析度，倶優於應用在類似款式之競爭性投射器技術的既有 架構者。另一項可提供之優點爲可解決該反射性矽上液晶 顯像方面所專具的特定性實體漏失機制問題。本發明另一 項可供之優點爲，根據本架構來實作或製造高品質引擎 設計，可大幅地降低的成本、複雜度與元件數量。而另一 項優點爲，可按最少的元件數量而提供高投射影像效能。 而另一項優點爲，以其精巧之光學元件，比起先前技藝投 射备，可將其引擎產品的體積大幅縮小。而另一項優點爲 ’冋速度的光收集作業。而另一項優點爲，明照區段内的 數値孔徑轉換作業無需仰賴複雜的聚縮鏡片系統。而另一 項優點爲，明照區段裡内採基本的遠心方式。而又另一項 優點爲，對於封閉式後投射機盒的投射弧燈遠端理想位置 之定位功能’而不必承受可能出現的幾何效益漏損。而又 另一項優點爲’於聚縮鏡片之前將主要極化PB s.立方體元 件包含於明照區段裡，而不是放在聚縮鏡片之後的顯影區 段。而又另一項優點爲縮短的後焦長度（BFL)顯影區段，可 大幅降低投射鏡片成本與提高製作性。 本發明新式特性之一優點爲，可提供一種既經改良之影 像投射引擎架構。 ^ 本發明新式特性之另一優點爲，可提供一種既經改良之 投射引擎。 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格297公17 -U----^---------Awi ---------訂------ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) # 五、發明說明（22 ) 本發明新式特性之另—優 明顯地降低的成本，脖—種^ 件數I以及 仏種既經改良之投射引擎。 本發明新式特性之另一優 β人、，、、„ 1占馬，可提供一種後投射引鼙 ，、&I消費性電視、電腦監視 用。 收以及廣泛性、一般性應 新式：性之另一優點爲，可提供一種既經改良並 投射引擎，適於商業或企業界應用。 本發明新式特性之進一步優 H甘 能性’諸如效益性與對比效能/…R 土本的引擎功 本發明新式特性之另一優點爲’可消除掉在回溯反射區 焱裡運作於斜角處的二向色元件。 ^明新式特性之進—步優點爲，可藉由在紫紅色與綠 色波奴内操作孩主要色彩處理功能，讓後續的紅-藍色分割 作業得進行於紫紅波段的空£部分或是格陷處，按此來改 善影像品質效能。 本發明新式特性之另一優點爲一簡易的明照區段，該項 可將理想幾何方式建構之光線遞交給該項含有反射性石夕上 液晶影像器的顯影區段。 本發明新式特性之又-優點爲—種立體、固接之顯影區 段組合，該者可於產品引擎組裝作業時消除掉機械式定位 硬體。 本發明新式特性之又一優點爲一種引擎顯影區段，其中 可由特定的裝置與實作方式，來消除掉因極化與色彩^割 漏失所致生之廢散光線與回拒光線。 五、發明說明（23) 本發明新式特性之又一優點 顯影區段「出A ,二a— ，、肩&棱叙子組裝夂内y 後，卞h *在顯影區段内產生了廢散光線之 後邊者可立即將其移除。 元nr述與其他較佳特性，包括各種新式實作細節與 項而:,：將於下又中並參酌隨附圖式及申請專利範圍列 説明。然應知悉本發明所實作之特定方法 =明性質’而不應被視爲本發明之限制。對於熟扮本 人士而言，確可按各種無數之具體實施例的方式 f實作出本發明諸多原.理與特點，而仍無虞悖離本發明之 範轉。 圖式簡述 現參考隨附圖式，其中列述本發明各項特點的示範性丑 體實施例，按此本發明新式特性及優點可爲顯而易見。 0爲反射性梦上液晶投射引.擎架構的較佳具體實施例 之斜角視圖。 a 腎2b爲高速光收集與轉換壓擴器導波的μ佳具體實 施例!圖’而根據本發明作爲明照區段之一部份。 圖據本發明，相對於反射性矽上液晶裝置作用區域 孩導薦&件壓擴器與該出口面部尺寸之細部圖。 圖4爲影像區段之側視圖，其中包括根據本發明之固接棱 鏡子組裝’可表示顯影區段裡所有光譜色彩成分的位置。 圖5a與5b爲根據本發明之二向色分割元件個別的傳送光 譜。 圖5c及5d爲根據本發明之延缓器顏色分割元件之個別的 -26 - I紙張尺錢財關家標準 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（24 ) 傳送光镨。 圖6 a爲顯影區段之侧滿闯 一 側視圖，表不出孩三種原色的主要光 學路徑與產出邏輯。 尤 _6d爲顯影區段之側視圖，表示出該三種原色各個 的廢散光線路徑與所對應之出阜。 圖7a到7c爲顯示出由各種光學元件所產生之光線路徑、 極化狀悲與廢散光線路徑略圖。 圖8a到8e爲採用本發明引擎架構之後投射電視或電腦監

視器觀視圖。 I 圖式詳述 現參閲後附諸圖，本文將詳細説明本發明較佳之裝置與 方法。 、 參閱圖1，所示者爲本發明現屬較佳之具體實施例1〇。爲 便於説明，茲將本發明現屬較佳之引擎架構10區隔爲三個 個別不同的光學區段或模組61、62與63。這三個如圖i所示 之光學區段或模組61、62與63，各者皆包括特定元件之排 置與設計方式，而組成完整的引擎丨〇。 即如圖1所示，一光線收集區段61可於高數値孔徑處收集 光線，並透過一反射性「冷射鏡」22而將既經聚縮之光線 遞交給明照區段62。該明照區段62處置並調理由收集區段 而來的光線，以便理想地將此遞交給該顯影區段63。該顯 影區段然後再進一步處置並調理由明照區段而來的光線俾 成爲投射影像，並經過投射鏡片47將其導至投射螢幕上。 現再度回到圖卜該收集區段6 1的目的在於收集由弧燈所 -27- t紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） AWI —------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 A7 ------— B7 _______ 五、發明說明（25 ) 發出的白色光，將其聚縮至延擴點所得允許之最緊焦點， 移除該孤燈的負面性射光，並將其交遞至明照區段。這可 由弧燈20、反射器2 1與冷射鏡22按組合建構出該收集區段 之方式所達成。 孩明照區段62的功能在於備製與調理由該收集區段6 i而 來的光線，以便進入該顯影區段63。該明照區段62的特定 功能爲（1)緩和弧燈的光照結構；（2)將該射束除環化而成爲 四方形；（3)設定引擎的延擴點；（4)適當遞轉換該顯影區段 所要求的數値孔徑；（5)弧燈的穿孔影像放大爲反射性影像 器作用區域的尺寸；（6)顯析出既經收集之光線遠心；（7) 主要地將白色光極化爲高品質者；（8)彎摺該照明軸9〇度， 以於照明路徑上構成一光學性「旋轉關節」；（9)將弧燈組 裝遠置於該電視或監視器機盒内更爲可用之位置處；以及 (10)將適當數値孔徑所放大後的影像，聚焦於裝駐在後續 顯影區段内的反射性影像器之上。而該明照區段62的這些 各個功能，皆由壓擴器導波33、主要極化射束分割立方體 24、彎折棱鏡25以及聚縮組裝26所總體達成，共同構成該 引擎的多功能明照區段。 該顯影區段63的功能在於，將由該明照區段a所提供之 白色光分割爲三種原色射束，接著再以獨立方式對彼等進 行調變，並經由該投射鏡片而導至該螢幕上。詳細地説， 該顯影區段63的功能在於（1)將該明照區段62所提供的極 化白色光射束首先分割成爲綠光與紫紅光射束；（2)在棱鏡 組合50内將紫紅光射束進一步分割成爲紅光與藍光射束， -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------φά (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- #· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 五、發明說明（26 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而知建JL紅、綠與藍原色光；（3)藉由三個反射性矽上液晶 影像器來進行各個原色光射束的獨立極化調變作業；（4)調 變射束的極化分析，以及將原色光射束重組爲白光射束俾 投影至螢幕上；並且（5)移除或消除掉因眞實元件所致生的 極化廢散與色彩廢散問題。 即如圖1所示，本揭較適之收集區段61包含一弧燈2〇、反 射备2 1以及一冷射鏡22。圖2a與2b顯示兩個收集區段對該 明照區段之介面的本揭較適具體實施例。因此，該圖2&與 2tu兑明兩種建構出高速收集原理的方法。高速光線收集是 才曰由某弧燈源2 0收集光線’並將其壓縮至一大型數値孔徑 角焦’可具體實作出由弧燈處將更爲可用之光線遞交給影 像器的優點。高速光線收集亦有助符合對於簡短的路徑長 度要求之進一步功能性，大幅減少整體光學機具尺寸，因 而引擎的總實體大小可爲微型化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲簡化起見，該冷射鏡彎摺元件22並未緣示於圖2a與2b 内，而缺少彼等不致於影響所列述之原理。在爲熟捻本項 技藝之人士所廣知的各項方法中，冷射鏡可更理想地移除 掉像是熱度與紫外光輻射的損害性弧燈放射，而僅留存可 見光線。亦可採用像是「熱射鏡」的類似元件，來移除孤 燈的損害性放射，不過其整體效益會略爲降低，這是因爲 熱射鏡會將不需要的放射回返給該弧燈處。 現參考圖2a，此爲一橢圓形反射器21，可將自弧燈20處 而來的光線放射加以收集並聚縮至數値孔徑41以抵達焦點 F 1。該橢圓形反射器2 1的焦點F 1係透過壓擴器入口面部3 1 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 刈4935 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（27 ) 而導向到壓擴器導波23内。弧燈20位在該橢圓形反射器21 的其一焦點處，而該壓擴器入口面部3 1上的明照區段入口 ，則是位在該橢圓形反射器2 1的另一個焦點處。利用熟悉 本項技藝人士所眾知之電腦光徑追蹤方法，即可精確地計 算出該橢圓物2 1，以收集實體上所盡可能收集到該弧燈隨 機發散的光線，並將其聚縮到既選而由所該數値孔徑4 1所 標定的角形角錐體内。在該橢圓形反射器2 1的設計上一項 重要因素是，該橢圓形反射器雖然可將光線自某單一光點 予以聚縮並聚焦到另單一光點，不過這僅屬理論狀況，因 爲眞實弧燈的發射表面會產生某種程度而無意義的反射器 放大作用，而產生聚焦光線的擴張結果。在爲最佳化設計 該橢圓形反射器2 1時，就必須加以考量到這項眞實世界的 事實情況。基於這個理由，弧燈即確屬較佳，因爲比起其 他型式的弧燈而言，其放射區域的實體範圍可爲建構成較 細微者。 圖2b説明利用雙曲線反射器21P，而非一橢圓形反射器的 孤燈光線南速收集之另種具體實施例。該雙曲線反射器並 不聚縮光線，而是由單一焦點照準到極低數値孔徑的似平 行射束内。類似於該橢圓形反射器2 1，事實是該弧燈的放 射表面範圍會影響到雙曲線所產生之照準效果的品質。爲 提高如圖2b所繪雙曲線反射器情況下的收集速度，會以一 聚縮鏡片2 1L來對該雙曲線反射器2 1P增加聚焦功能，將所 收集的光線聚縮至適當的數値孔徑内，而透過壓：擴器入口 3 1進入明照區段。 __ - 30 麵 -L- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂----- #· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504935 A7 B7 五、發明說明（28 ) 孩雙曲線反射裔21P對於本揭架構雖可具備某些產品可 行性，不過，當施用於高數値孔徑時，雙曲線反射器與聚 縮鏡片21L的組合會比較無法如橢圓形反射器精巧般產生 I焦結果。要產生具有競爭力的焦點時會要求大型孔洞的 非球形鏡片，而這些款式的鏡片元件在玻璃業界卻是筇貴 無比。因此，本揭架構的較佳具體實施例即標定如圖2a内 的橢圓形反射备，但是如圖2b所示之雙曲線反射器與鏡片 的組合確仍屬其替代方案。 現討論該明照區段62。即如前述，該壓縮擴張導波23， 即「壓擴器」元件，係特屬於本揭發明，因爲該裝置可執 行諸多對於反射性矽上液晶影像器的照明要求極爲重要之 光學功能。本發明所揭示較佳的壓擴器23可僅僅並按低成 本方式執行這些功能。圖3a與3b爲本揭引擎架構之壓擴導 波元件23的上視與側視圖。這兩項圖示説明了對角尺寸D i 與面積A1的平面長方形入口面部31，以及對角尺寸〇2與面 積A2的平面長方形出口面部32。然應知悉，即如本文所使 用方式，該名詞「長方形」意指一密閉式平面四邊形，其 對邊爲相等長度分別爲a與b，同時四角皆爲直角。然於本 發明各種具體實施例中，該長度3與b可爲相等，因此構成 一正方形。 同時圖3a與3b中亦繪示出壓擴器總體長度L，以及該尖角 (taper)的角度T1與T2。該壓擴器23係由像是玻璃或是清淨 塑膠的光學材質所構成，並實作有具備四個平面且適於光 學導波之潔淨品質的邊側9 -31 - 本紙張尺度過用笮國國豕標準（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) 裝 ----訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 乂35 五、 發明說明（29) 該壓擴器23之入口面部31與出口面部32「縱橫比」（即各 個面部上其高度對寬度的相對比例）通常是彼此相等，但此 非必要。並且，該縱橫比一般會等於反射性影像器裝置作 用區域的縱橫比。然即使是該壓擴器入口面部3丨與壓擴器 出口面部32的「縱橫比」通常是彼此相等，該壓擴器入= 面部31與壓擴器出口面部3'2的對角大小（因而其區域八丨與 A2)亦爲不同。這會使得該壓擴器23沿其延長軸l呈現出二 個尖角。該尖角可由圖3a與3b中看出分別具有角度丁丨與丁二 。汪意到在圖3a與3b中兩個壓擴器面部的「縱橫比」繪示 爲16 · 9，即作爲DTV影像的標準者。對於熟撿先前技藝之 人士應即可認知確得採取任何縱橫比，可根據其應用以及 所相對應的影像器裝置之縱橫比而定。當該入口面部31與 出口面# 3 2的「縱橫比」彼此相等，而該出口面部3 2的對 角尺寸較大時，尖角T1與T2的角度値就會依照長度匕而定。 在圖2a與2b中説明了該壓擴器23是如何按照導波或「光 立方體徑」的原理而運作。該壓擴器利用「全内部反射」 的實體程序，透過寬廣的角度範圍，藉由在架空之光學材 質内部邊牆上進行重複性與侷限性反射，而得按此傳送光 、、泉。這會整合孤燈照明結構，並產生均勻性的射束，而也 可傳送光線而無漏失，即如旅經某個「立方體徑」一般。 而藉由對該反射器21所建立的初始環形收集孔洞予以除環 化，該壓擴器23的長方形斷面也可產生長方形的影像孔洞。 現忒明如何選取該壓擴器入口面部3丨與出口面部3 2的對 角尺寸D1與D2。該壓擴器23的入口面部31與出口面部32之

Aw- —------^—----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

^υ4935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（3〇) 對角尺寸D 1與D2，可根據收集區段6 1與顯影區段63之間的 延擴點關係而得精確計算，並得實際上設定該引擎的「延 擴點」。有鑑於此，選取適當的對角尺寸D 1與D2並因而面 積A1與A2就極爲重要。延伸是一種建立於光學領域内的熱 動力學量詞，即「固定亮度定理」。該定理説明在某光學 系統内，影像數値孔徑與孔洞大小放大轉換作用，絕不會 產出一種其中影像竟比光源亮度爲高的組合情況。按此， 延擴即統領著孔洞面積與行經於此之射束的數値孔徑立體 角間的關係。在投射引擎的情況下，該延擴點決定收集區 段亮度與顯影區段亮度間之關係的最大値。該延擴E的關係 式爲： E = Α*Ω 其中Α爲孔洞區域，而ω爲包含於光線之數値孔徑角錐體 内的立體角。對於所有出現在該引擎之内的光學轉換，這 項乘積必爲常數。 位於或靠近該延擴點，該壓擴器23會轉換f/#，將反射器 的高數値孔徑收集角錐體，於較佳設計裡此爲f/1，轉換成 一較低、而又適於焦點照明該棱鏡組合50内（詳如後文）和 該些影像器的精確光學路徑附近之作用區域的數値孔徑。 在當出口對角尺寸D2與對應之面積A2被標定成大於該入 口對角尺寸D1與面積A1時，該壓擴器23可轉換f/#，以於導 波之邊牆處建構出諸尖角。在延擴點上， A2 = E / Ω 對於相同的縱橫比，該壓擴器面部面積A1與A2係正比於其 -33 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -r· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 「裝---^------^訂·--- 等 504935 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（31 ) 對角尺寸D1與D2，因此其放大率1^爲 M = D2 / D1 當該壓擴器23的出口面郅32具有比起入口面部31爲大的面 積時（即D2大於D 1 )，該明照區段62的數値孔徑就會變小， 將照明轉換成較高的f/#。在本較佳具體實施例中，該明照 區段62會將f/#由f/Ι轉換成f/2』。即如圖2a所示，該壓擴器 23會由該出口面部32處輸出具有出口角錐角度42的光線， 該者小於輸入角錐角度41。 該壓擴器23可大幅減少或甚移除輸入光線的方向性，而 該者會產生適當混合的輸出光線。如此，由該壓擴器23的 出口面邵3 2處所出來的光線，基本上係屬遠心者，意思是 該壓擴器出口面部之上的各點，可傳送等於f/2 · 8而對稱於 垂直軸且相同強度的光線角錐體給其他點處。這種由該壓 擴器23所產生之照明光線遠心結構，必須忠實地被傳送到 落於反射性影像器作用區域内的對焦光線，以防止投射影 像裡因所有顯影區段極化元件所造成之可見瑕疵，其中包 含諸多碎上液晶影像器以及延緩器與極化射束分割立方體 元件。 該明照區段62可透過該壓擴器出口面部32，藉由聚縮鏡 片26a和26b，而輸出一個可被對焦至該顯影區段63内，並 接著到該顯影區段63的反射性影像器裝置11、12與13上之優 質照明射束。這基本上是該出口面部32朝向該反射性影像 器上藉由聚縮鏡片26a和26b而進行的對焦作業，以有效地 設定系統的「照明孔洞」，意思是該壓擴器出口面部32的 ——— 34 - 本紙張尺^適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） ! "~ -------------AW- ^ —------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 ----—__B7____ 五、發明說明（32 ) 範圍會成爲孔洞邊界，其内含納著所有的照明作業。因此 ’該壓擴器出口面部32朝向該些反射性裝置II、12與13上所 進行的近域影像對焦作業，即等同於系統的照明孔洞對於 該些裝置上的對焦作業。 這兩種相似的聚縮鏡片26a和26b組合可共同作業爲一聚 縮組裝2 6 ’這可將該壓擴器出口面部3 2的影像對焦於該些 反射性裝置上。即如前述，該壓擴器23經設計爲讓從該壓 擴器透過該出口面部32所發出的照明光線可爲一特定角度 者’這稱爲遠心。當這項照明係透過顯影區段極化元件p J 、P2和P3所對焦，並藉由聚縮鏡片26a和26b而至該些反射 性影像器裝置11、12與13之上時，這種遠心照明必須維持不 變。如同組裝26的運作方式，聚縮鏡片26a和26b係經特別 設計爲維繫該遠心性要求。可利用業界廣知的方法，藉由 對該些聚縮鏡片26a和26b的精確光學設計，而達成維持聚 縮組裝處之焦點的照明遠心性。在本較佳具體實施例中， 這疋利用兩個相同的非球面聚縮鏡片26a和26b來完成，這 些會被精確計算且定位，而讓彼此之間的光學距離會正好 是其有效焦距長度的兩倍。應注意的是本發明之引擎1〇的 各種具體實施例可採用一種僅含有單一聚縮鏡片的聚縮組 裝26 ’或是按需要更爲精密之鏡片聚縮系統。 在本較佳具體實施例中，該壓擴器導波23的出口面部32 具有與反射性矽質影像器裝置（Π、12與13)上作用區域相同 的縱橫比、對角尺寸之D2與A2。如此，除了該者的其他功 能外，本較佳壓擴器23的也會將照明孔洞，即出口面部32 ____ -35- 纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) ""— - -----------裝---------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（33) ，放大爲反射性影像器之作用區域的準確大小。藉由設定 縱橫比，該出口面部32的對角尺寸D2與面積A2會相等於該 二〜像备11、12與13者，而聚縮鏡片組合26的功能則僅僅是 以放大率（即ΓΜ」値）等於1的方式，將該壓擴器出口面部 32顯影於顯影區段63内和於影像器作用區域上。照明孔洞 範圍與照明影像範圍間的單位放大率可產生一特殊情況， 中照明4分的空間遠心度會按内含方式傳送至影像部分 ，而無需要求該聚縮鏡片組合26需完成與放大效果有關的 角> 度轉換作業。當該聚縮鏡片組合26按照放大率「Μ」値 等於1的方式而作業時，該組裝26會具有相同以及相反的共 軛點（將於後文説明），不會產生放大作用，並可維持遠心 輸出而無需進行角度處理。本發明敎示可理論性地確保即 使疋簡易、饧廉的聚縮鏡片組合26，既經遞交給顯影區段 的照明光線内仍具純粹遠心性，而可替換於先前技藝中可 見之昂貴且複雜的多重鏡片聚縮器系統。 於一放大作用處，並因而於相同之「共軛點」，來操作 如聚縮鏡片組合26的另一項優點爲，有關於此的内含式引 擎設計簡易性。任何鏡片系統的共軛點是指，到物體的距 離以及到相關於該鏡片系統之影像的距離。當放大作用等 於1時，物體與由聚縮鏡片組合26所產生的影像距離，即其 共輕點，會等於且相對在自其主參考點起算的光學距離處 。如此，孩聚縮鏡片組合26的聚焦性質設計，就成爲僅僅 是將自其主參考點到壓擴器出口面部32之光學路徑距離， 與自其主參考點到反射性影像器11、12和13之光學路徑距離 AWI ^---------^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # -36- 五、發明說明（34) 相互配對的工作。田Φ , …… Q此，M=1時的特殊共軛點關係，也就

爲這綱鏡片參考所算出之光學距離就會彼此相等I 可大巾田也P奪低聚功能的成本與複雜度，而同時改呈敕 的引擎效能。相對於本發明且 生、’斗4 〇正 具組貫犯例，先珂技藝系統需 忭賴2業万;向放大性與角度轉換作業的聚縮鏡片系統，造 成較高成本、低效能以及計算出其中各個共軛點間之光學 距離的複雜數學關係。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於矽上液晶影像器係屬極化調變裝置，將諸功能併合 於内该投射引擎之内的關鍵在於該極化射束分割立方體， 或稱PBS。PBS是-種立方體狀光學棱鏡，可將光線分割或 解析爲兩個主要極化狀態，稱之爲「極化成分」。這兩種 極化成分即爲前述之Γ P」極化狀態以及「s」極化狀態。 建構PBS立方體的方式是，先將兩個45度的玻璃三角棱鏡 之斜面互接固妥。然後在這兩個斜面間鍍上一層適當的介 電性薄膜，以於併合之斜面處，藉由反射某一極化狀態而 傳通另外一種極化狀態的方式來產生分離作用。圖7a所示 者爲P B S立方體的光學作用。即如圖7 &所示，該項含有按 某比例之兩種極化元件狀態P與S特殊混合方式的pbS立方 體，入射於此之光線會被沿著兩個不同而相離9〇度的光軸 所分割，並爲傳通P狀態而反射S狀態。而在這種由PBS立 方體所進行之極化狀態分割作業中所無可避免的就是該分 割作業所低於理想値之效能，即如由圖7所示者。然而，P 極化狀態可純淨地傳通而不會殘留S狀態的光線，這個意思 是在所傳通的P狀態射束裡，不會出現S極化狀態，而所反 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504935 A7 B7 五、發明說明（3S) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 射的部分内卻是包含了 S極化光線以及少部分的P極化光線 。這種少部分P狀態光線的「溢漏」到S狀態光線裡的現象 ，會形成無法避免的Γ S的P污染」情形，一般爲百分之十 ，即使是可利用高效能的PB S立方體來減低這個污染水準 至約百分之五水準Γ S的P污染」。這個處理因而產生了廢 散光線的痕跡，而必須在抵達投射輸出軸120之前，先於顯 影區段内予以移除。「純淨極化」的射束其中是完全不含 相反極化狀態的痕跡。而射束所得抵達之純淨水準或「極 化品質」，爲所欲之極化狀態對該無義狀態者的比例。在 PBS立方體的情況裡，僅有傳通之P極化射束爲「純淨」極 化者。所反射的S極化射束爲非屬純淨極化，因爲其内的p 狀態污染痕跡，並因而僅具有較低的極化品質。對於引擎 架構的影像品質而言，眞實PB S立方體限制性的解決方法 至爲關鍵，這是因爲循環於顯影區段63内的兩種極化狀態 的純淨度’會被直接轉譯成螢幕上的圖像對比。在本發明 敎示與較佳之具體實施裡，即確保這項解決方法已併合於 其設計概念層級之内。 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 總體來説，PBS立方體的基本功能爲讓p極化光線傳通其 斜面，而反射S極化光線離開斜面。 顯影區段6 3要求S極化光線，因此必須由該明照區段6 2 中顯現出適當的S極化狀態。即如圖1所示，該主極化元件 PB S立方體24係沿著位於該展擴器出口面部32與聚縮鏡片 組合26間的光軸而插置。在本較佳具體實施例中，該主極 化元件PBS立方體24係作爲傳通之用，而將所反射的極化 -38 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 B7 五、發明說明（36 ) 成分自系統中拋棄不計。而爲由該PBS立方體24獲得純淨s 極化光線，而不是其所擅長之純淨P極化光線，因而該PBs 立方體24需按相對於該顯影區段内的PBS立方體Pi、P2與 P3面向，而被以反時鐘旋轉方向90度來置放。藉由將該主 極化PBSjl方體24 (並因而其斜面平面）相對於該顯影區段 63内的其他PBS立方體實體旋轉9〇度，其純淨p極化輸出射 束會因元件貫體旋轉結果變成純淨S極化，而出現於該顯影 區段63内。在另外的具體實施例中，可導向該pBS立方體 24，而讓其反射S極化的部分被導往該顯影區段63内，即無 須旋轉其斜面，然因S的P污染因素，使得必須對原始的s 極化反射作進一步處理。 現仍參考圖1，在本較佳具體實施例中，該主極化PBS立 方體24之後爲旋轉式棱鏡25。在本較佳具體實施例中，該 旋轉式棱鏡25單一 45度玻璃棱鏡，可將照明軸反射達9〇度 而至入射軸。該旋轉式棱鏡2 5爲一可選擇性元件，可作爲 -旋轉軸或是「光學關節」，出現於該旋轉式棱鏡乃相對 於旋轉點5 1的輸出面部處。因此，可將入射於該旋轉式棱 鏡的照明軸與諸it件，設定爲相對於該顯影區段63的任何 旋轉角度上。而爲確保對於任何所選定之關節旋轉角度， 該壓擴器出口面部32皆可對準於顯影裝置，當關節旋ς角 度不是180度時，就有必要對其光學轴處提供額外待命的譽 擴器扭曲。產生一個光學關節的原因在於該引擎1〇會連同 其他元件被裝封於機盒之内。由於電視與監視器確受體積 、外型、封裝佈置、歸安裝、氣流、美觀品質與造型因 ----I----— I — 丨—I —--訂·!—-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -39 - 504935 A7 B7 五、發明說明（37 ) 素等諸多限制，故該引擎1 〇必須爲可加調適而安裝於機盒 内，此屬極爲重要之項目。該旋轉棱鏡25並不具其他實質 目的。故該旋轉棱鏡2 5概屬選擇性者，此因倘旋轉功能非 屬必要，則該旋轉棱鏡25亦無須裝設。 現討論顯影區段63。參考圖1，該顯影區段63被來自於明 知、區段62的光線所照亮，該者呈遞一個經角度調理而按純 淨s極化的光線給該顯影區段。本發明較佳顯影區段63對於 先前技藝者係一重大改善，因爲本項將因極化與色彩成分 所產生的廢散光線列入考量並予以移除。 本發明技藝之關鍵重點，在於顯影區段裡回溯反射軸之 外所進行的初始分割作業，將白色光分爲綠色與紫紅色光 譜波段’有效地將顯影區段分割成兩個個別且得獨立運作 的路控。沿著入射於棱鏡組合5 〇的紫紅光軸，該紫紅光接 著會被進一步解析成爲藍光與紅光成分。這與先前技藝不 同’該者通常是在顯影區段裡同時地分割建構出紅、綠、 藍三個光譜成分。 圖4描述顯影區段裡的各個色彩處理元件。一値紫紅傳送 二向色射鏡DM1架空位在相對於聚縮組合26的45度角處， 可按如下方式將來自於明照區段62處的極化白光，分割成 紫紅色波段光線以及綠色波段光線。該紫紅傳送二向色射 鏡DM1接收到來自於明照區段62的極化白光，並傳出紫紅 色波段光線，但自該二向色射處反射出綠色波段光 線。即如圖5a所示，該紫紅色波長光線的色彩光譜實質上 疋由位於全可見波段相反端處上的紅色與藍色原色光加總 __ -40- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) -裴

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I υ 1 V X / ▲ >、 I Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 --------Β7_____ 五、發明說明（38 ) 而成，而中央處的綠色部分既已移除。這種分割光譜通常 稱之爲「格陷」光譜。由DM1所反射的綠色波段，會具有 如圖5b所繪之光譜。而這種的分割光譜通常稱之爲「指突」 光譜。 由二向色射鏡DM 1所反射與傳通的光線射束會被呈遞給 棱鏡組合5 0。該棱鏡組合5 0，即如後文所詳述者，其中含 有第二個二向色射鏡DM2，半波長延緩器IU、R2與R3，PBS 立方體PI、P2與P3 ’第三個二向色射鏡DM2，以及影像器 II、12與13。在本較佳具體實施例中，最好是利用適當的抗 UV光學固劑，將這些元件彼此固定。如圖4所述般將這些 顯影區段内的元件組態之面部彼此固接的結果，可爲單一 、立體的棱鏡組合50。 如圖5 a所述之二向色射鏡DM 1傳送光譜，可自諸多提供 常用二向色薄膜沉積技術元件之光學供應廠商取得。由於 二向色射鏡的效能對於入射角以及彼等所處位置之周圍媒 介物極爲敏感，故爲達到如圖5 a的傳送光謂，該二向色射 鏡DM 1應被標定於架空4 5度角而運作。然應注意雖如圖5 a -5d圖所示之原色光譜係代表所欲最適於操作本揭引擎的 光譜，然其波段位置、位移與動態範圍等細節確得於所標 示製作之諸元内另加變化，而並不影響本發明基本敎示。 該些延緩器R卜R2與R3係極化元件，作用以影響該入射 光線的極化狀態。該些延緩器可將某極化旋轉或「切換」 而爲另一個極化狀態。並亦如圖4般固接於該棱鏡組合5〇 内的適當位置處。這些「半波長相位延緩器」元件係、由雙 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------丨丨裝-------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 """ ' ----- B7____ —__ 五、發明說明（39 ) 折射性材質所製作，在其内沿著兩個主軸則光速會變爲不 同，造成入射於其内之極化光線狀態出現9〇度的旋轉，或 稱「切換」（例如自S極化切換成p極化）。 本發明較佳具體實施例所採用的這些半波長相位延緩器 元件具有兩種個別且不同型態。這兩種型態的延緩器可如 圖7b與7c所示。圖7b所示者爲「寬頻帶」半波長延緩器（即 R1),意思是其對於入射射束極化狀態切換的效應與入射射 束之光譜分配方式無關。當與寬頻帶式延緩器互動時，所 有光譜波長的光線都會進行半波長旋轉，並因此而「切換」 其極化狀態。而如圖7c所示者爲第二種型式，即「窄頻帶」 半波長延緩器（即R2與R3)，意思是其對於入射射束之極化 狀態切換效應僅出現在特定光譜波段内，而讓位於該特定 光婿波段之外的波長並不會進行極化狀態切換作業。如此 ，這兩種型式的半波長延緩器，即本架構較佳具體實施例 所採用的「寬頻帶」與「窄頻帶」，差別僅爲對於某個彼 寺會影響其入射射束極化的光講頻帶範圍。 圖5c繪示如半波長延緩器R2與R3的延緩光譜，而圖5d則 是説明半波長延缓器R1的延緩光譜。在這些光譜裡，座標 軸上的零値表示入射極化狀態無變化，而對座標軸上的完 整半波長延緩則表示出極化狀態的切換結果。 顯影區段63内的立體、固接之稜鏡組合50的基本功能可 如圖6a所示。該二向色射鏡DM1將來自於該明照區段62的 純淨極化白色光線光轴，分割成兩個一致的Γ回溯反射轴」 。回溯反射軸是在當於〇度入射角（即垂直於或「正交於」 _ -42- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝---_--— III ^« — 1 —----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 五、發明說明（4〇 ) 其鏡像表面）而照明時，#近該反射㈣ 附近處所產生者。回溯性反射會引發光轴的特：：= 射射束兩者皆落於相同路徑上，其差二在： 彼寺係按相反方向而播送。第一個回溯反射軸爲「綠回溯 I*生反射軸」，既經隔離之綠色波段會被限沿於此。而第二 個回溯反射軸爲「紫紅回溯性反射轴」，該此紫紅色波段 會被限沿於此。而當彼等進入該顯像區段63的棱鏡組合50 時，各軸皆延進至個別且不同的PBS立方體内。

圖6a所描述的各個射束係爲清晰而經標示以及化狀態s 或是P。即如前述，經極化之白色光7〇 (標示爲「ws」，因 爲此爲具有S極化的白光）會由明照區段62所提供。亦如前 述，二向色射鏡DM1所反射具有S極化的綠色波段光線7 i ’會被反射朝向PBS立方體pi。二向色射鏡DM1所反射產 生的副產品爲會出現負面影響的綠色波段邊緣移位波長。 如果不將這種具有S極化的綠色廢散光線自顯影區段63内 移除的話’則該顯影區段6 3所產生的影像品質就會被劣化 。如此，該綠色波段光線7 1會被傳通經過綠色傳送二向色 「修整」射鏡DG。在本較佳具體實施例中，該二向色修整 射鏡DG是一片按架空相對於綠色光軸爲零度所置放的綠 色傳送二向色射鏡。該二向色修整射鏡DG將因DM1所產生 之不需要的綠色廢散光線反射回到二向色射鏡DM 1，然後 該者再反射回到光源處而離開顯影區段。在綠色波段光線 7 1被傳通該二向色修整射鏡DG後，這就已經修整爲最佳綠 色光譜，並且純淨S極化綠色射束（Γ GS」）72會進入PBS -43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂---- ♦ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 五、發明說明（41) 立方體P1的綠色光軸内。 即如圖6a所示，純淨S極化綠色射束GS 72會於該PBS立 方體P1的斜面P1H處被反射，而被遞交到影像器11上的高 品質焦點處，而該者在本較佳具體實施例中爲一負責綠色 原色光色彩調變作業的矽上液晶影像器。該品質焦點爲一 由聚縮組合26所建立之壓擴器出口面部32之精確影像。由 於經修整的入射綠色射束7 2係按純淨S極化光線而沿綠軸 來自於明照區段，故不會有在PBs立方體P1之斜面p 1 η處所 產生的Ρ極化痕跡，並因而由pBS立方體Ρ1&射的結果是， 不會有疑或發生之Γ S的Ρ污染」問題出現在射束73裡。因 此，純淨S極化綠色光線73會照明綠光反射影像器丨丨的作用 區域。這個用於本較佳具體實施例中的反射性矽上液晶影 像器，可按某個介於全白或全黑間的水準，對應於由圖像 内容爲各個像素所定義的灰階水準，針對各個像素來調變 極化狀態。這些用於整個像素陣列的調變水準，即屬按整 個，、彔色反射射束7 4的範圍而加「極化編碼」。 ^矽上液晶影像器一般的製造方式是，藉由9〇度旋轉或是 影像=裝置極化狀態全切換讓其「折返原黑」，即影像像 素的取小党度或厂黑色狀態」。所需用以建構出影像而位 於全白與全黑間的各種灰階水準，可藉由該裝置透過極化 :態部分旋轉的方式而製得，其本質上是一種零度(全白狀 怨）到90度（全黑狀態）間的極化水準的電-光「調變」。這種 極化錢係影像器裝置液晶部分的性質之一。該 影像器最高調變（即+ f此舍匕、λ. ^ ’曰曰 门Κ即王黑狀⑪），會出現在#綠色極化光線 -44- •297^17 本紙張尺度翻巾關家縣（CNS)A4規格 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 ___Β7 五、發明說明（42 ) 7 3自影像器反射折回，而被旋轉，或被切換，成爲P極化光 線（Γ GP」）74的時候。 現討論P極化，該綠色反射射束74透過PBS立方體Pi的斜 面P1H而朝向輸出PBS立方體P3進行傳送。當綠色射束74 傳通PBS立方體P1的斜面P1H時，會提高P極化84的品質， 這是因爲任何由影像器11所產生之S極化廢散光線的痕跡 皆會被反射回到P1H處的光源。在透過斜面P1H之後，p極 化綠色光線（「GP」）74會通過廣頻段半波長延緩器ri，該 者會產生全90°的綠色射束74極化切換。故彼者會以s極化 綠色射束（「GS」）75的形式，由該廣頻段半波長延緩器R1 出現而進入PBS立方體P3。該S極化綠色射束75接著會被反 射離該輸出PBS立方體P3的斜面P3H，而沿投射軸120以S 極化綠色射束（「GS」）76的方式離開該輸出極化器P3。該 輸出極化器P 3基本上會將由影像器11所編碼之極化値，分 析或「解碼」到綠色射束像素上，按此轉換極化値爲亮度 値。 現參考圖6a以敘述該紫紅色波段射束之照明路徑。不同 於綠色光軸，該紫紅色波段射束必須再進一步被分割成另 外的色彩波段，特別是紅色與藍色波段。即如圖6a所繪示 者’該純淨S極化紫紅色射束8 1 ( Γ MS」）會通過位在相對 光軸爲零度架空之第二紫紅色二向色射鏡DM2，該者可提 供類似於沿綠軸上的二向色修整射鏡DG的光譜修整功能 。如此，其功能僅爲將由DM1所產生之紫紅色廢散光線反 射離開顯影區段。接著，將經過修整的紫紅色光，透過窄 __ - 45 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21Q x 297公爱）---- 11111 —AWI --- — — — 訂·-----1 — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明說明（们） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一段半波長延緩器R2與紫紅色光軸pbs立方體P2的組合， 分割成紅色與藍色成分。該窄頻段半波長延緩器R2可僅切 換紫紅色射束8 1内的紅色波段部分極化，藉此僅將紅色波 段部分由S極化轉換成p極化。如此，該p極化紅色射束 (「RP」）82會由延緩器R2出現。該p極化紅色射束82會透過 PBSjl方體P2的斜面P2H而按類似綠軸的方式所傳通。該p 極化射束會先被聚縮組合26帶到負貴紅色原色之矽上液晶 影像器12上的品質焦點處。即如前述之綠色波段射束者， 利用該矽上液晶影像器12上的「折返原黑」邏輯（即藉由全 90度旋轉或切換其極化狀態，而達到影像像素的最小亮度 或「黑色狀態」），當紅色p極化射束8 6被影像器12旋轉成 紅色S極化光線8 7時，就會出現最大調變，故當反射紅色射 束時，即於極化層級按此來編碼該影像。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著該紅色S極化射束87會再朝向PBS立方體P2的斜面 P2H而行，在此它會被反射回窄頻段半波長延緩器r3。該 窄頻段半波長延緩器R3會旋轉90度，或切換，該紅色S極 化射束88，讓紅色p極化射束（「rp」）89入射於該輸出PBS 立方體P3。現在p極化、紅色射束89會被傳通該PBS立方體 P 3的斜面P 3 Η，並在此與綠色輸出射束7 6合併，而沿著輸 出軸120離開顯影棱鏡。當被傳通該pBS立方體Ρ3的斜面 Ρ3Η時，可提高該紅色射束89的品質，因爲射束88裡任何 出現自延緩器R3的Ρ狀態污染廢散光線皆傳通於斜面Ρ3Η ，並不會沿著軸心120而被反射回紅色輸出射束89。按類似 於綠色射束的方式，該輸出極化器Ρ3可實質分析或「解碼」 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504935 A7

五、發明說明（44) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 該些經影像器12所編碼之極化値而投至紅色射束像素上， 藉此轉換極化値爲亮度値。 即如上述之紅色分割作業，藍色分割作業也諱言該紫紅 色光軸進行。該窄頻段半波長延緩器尺2對於紫紅色射束（ 「MS」）8 1内的藍色波段部分之功能會不同於其紅色部分 ，差別在於該窄頻段半波長延緩器R2内的紅色部分，並不 會切換到紫紅色射束裡藍色部分的極化狀態。如此，藍色 射束（「BS」）82會以S極化方式出現在延緩器r2，其狀態 會與紅色射束（Γ RP」）83的狀態相反，而該者如前述係具 有P極化。該藍色射束（Γ BS」）82會反射於PBS立方體P2 的斜面P2H處，經由聚縮組合26而來到負責藍色原色之矽 上液晶影像器13上的品質焦點處。如此，8極化藍色光線（ 「BS」）84可照明該藍色影像器13的作用區域。 再次利用本較佳具體實施例之「折返原黑」邏輯（該者即 如前述般，旋轉其極化狀態至最高90度，而讓藍色波段具 有P極化），最高極化調變會出現在當藍色S極化射束84自影 像器13反射而被切換成藍色P極化射束（「bp」）85時。該藍 色P極化射束（ΓΒΡ」）85接著會透過PBS立方體P2的斜面 P2H所傳通，而成爲p極化藍色射束（「bp」）9〇，該者會傳 通經過第二個窄頻段半波長延緩器R3。由於如圖7所示之延 緩器R3的性質，該p極化藍色射束（「bp」）90並不會受其 所影響。如此，出現於第二個延緩器R3處的p極化藍色射 束（「BP」）91會入射至合併Pbs立方體P3。現P極化藍色射 束（「BP」）91會鑽過該pbs立方體P3的斜面P3H，在此會 ____________________ -47- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) .裝 H ϋ I I—』：eJ ϋ n ϋ ϋ n n I I #. 504935 A7

504935 A7 B7 五、發明說明（46 ) 二向色射鏡，和圖5c内的窄頻段延緩器。光譜曲線的斜坡 邵分表示這些移轉範圍。廢散光線是產生在這些「移轉範 圍」内’或是諸色彩元件的波段瑕縫裡，其中分割的波段 緊鄰相接。在二向色射鏡裡，某一波段會被傳通而另者卻 被反射，而於彼等波段間會存在一個移轉範圍，在此，光 譜的相鄰部分既爲傳通又會反射，造成某些波長會出現於 傳通與反射兩種路徑上。類似於傳通該窄波段延緩器，某 一波段的極化狀態會被切換，而另一波段的極化狀態則不 爻影響。並且，移轉範圍也存在於這些波段之間，其中光 譖的鄰接部分於兩種極化狀態下皆可傳通。如此，這些元 件各者在與入射光互動時，就會在互動之後立刻產生某些 廢散光線。 廢散光線光譜會污染投射引擎的基本功能，而降低了對 比與影像品質。這可類推於汽車廢氣，因爲這是無法再重 用或加以控制者，同時者也等同於混亂並需予以移除。如 前又所述之先前技藝引擎裡，並未説明到任何有關於消除 因色彩分割與合併程序所產生之廢散光線的方法.。在特定 於反射性矽上液晶影像器的投射引擎架構下，廢散光線的 情況會益加劣化，這是因爲往返於影像器的回溯反射顯影 路徑必須在兩種極化狀態下運作，並且是密不可分者。當 回溯反射光學路徑運作於p極化與8極化兩種狀態下前往與 返回自影像器時，先前技藝引擎並無法改善某一極化狀態 而又同時不會負面地影響到另一者。相對來說，本發明 較佳具體實施例可根本上設計來自各個元件產生廢散光線 -----------si (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

504935 五 、發明說明（47) 之後立即將其消除，有效地移除所有因 ^ 元件所致生之有害廢散光線。 π色彩分剳 广襄本發明之引擎1〇得以移除廢散光線，本發明1 :例内的各項色彩分割元件的排置方式，必須能夠確二 有因色彩分割與合併几件所產生之廢散光線，會沿 抵達顯影區段63内的輸出軸120前就會被移除:二學路= 而傳旅。這個概念可按策略性地在棱鏡組合5〇中安=一 ^ 光學出口阜孔，或稱「傾倒阜孔」，的形式而實 傾倒阜孔（後文詳述）可提供作爲廢散光線在產生出來之後 ，而於抵達投射輸出軸120前的逃逸路徑之用。藉由在抵達 輸出軸120之前即將廢散光線移除，投射 ^ 山 益、、色彩純淨度與整體影像品質就不會因廢象:先= 。忒以策略性地安置光學出口阜孔之範例而言，可觀察到 二向色射鏡DlVn、DM2與DG係被放置在該棱鏡組合％^外 部，並因而:僅按單一種極化狀態而運作，s。基於此項原 ，因二向色射鏡DM1、DM2與DG而產生的廢散光線並不 進入顯影區段。 兀件的排置與選取方式會使得本較佳具體實施例的引 10得以要不透過出口阜孔移除掉廢散光線，要不就是讓 擎對其鈍化。讓引擎會對該廢散光線失去敏感性的位置 是在顯影區段63紫紅部分内之延緩器R2與R3的藍-紅色 分剳功能處。當延緩器R2與R3的光譜移轉範圍產生了有 性的波段瑕縫，即如圖5c所示之波長550 nm處，引擎就 再對其敏感，因爲部分的顯影區段會運作於「紫紅格陷 效 化 因 會 # 擎 引 彩 害 不 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 刈4935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（48 内，而其中並不存在有5 5 0 nm的光線。該紫紅格陷基本上 是一個紫紅波段上的光譜沉域，並未併合於投射引擎之内 。藉由在紫紅格陷内操作該延緩器R3紅/藍色彩分割作業 ’其移轉波長會完全出現在紫紅波段格陷範圍裡，並因而 實際上是「被藏起來」而不會到引擎的投射輸出處。顯影 區段的綠色部分不會如同紫紅色般啓動進一步的色彩分割 作業’因此這項主題也就與此無關。 極化元件，即如PBS立方體Pi、P2與P3，也會在兩種極 化狀態中其一者内產生出低於完美極化品質形式的廢散光 線。即如前文所述並參考圖7 a，該極化射束分割立方體的 該S極化反射射束裡，總會含有「s的P污染」。由於在兩種 極化狀態下的最終對比，會被直接地轉換成投射影像的亮 度對比’因此廢散光線亦必須在產生之後，且於抵達顯影 區段63輸出軸120之前予以移除。即如後文列述，利用序列 式PBSjl方體（P2與P3、P1與P3)，在顯影區段裡按三角式排 列，即如圖4所示之本較佳具體實施例，係移除極化廢散光 線之基本型式。 該反射性矽上液晶影像器影像器裝置内亦具有極化元件 ，雖然這些元件會影響到極化狀態的電子光學調變，而不 是如PBS立方體内的狀態分割作業。無論如何，這些影像 裝置本身也會產生極化廢散光線，而同樣亦需按類似方式 ，在產生之後和抵達投射輸出軸12〇之前，予以排除離開該 顯影區段。眞實的矽上液晶影像器影像器元件（即相對於理 想元件），會於反射切換時產生低於完美的極化結果，留下 -51 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） ------------裝·—.—丨丨訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（49) 與所欲狀態相混之不需要的極化狀態光線痕跡。這種不需 要的極化狀怨光線亦必須予以移除。 因色彩與極化元件所產生的有害廢散光線，不應與引擎 内通稱爲「迷途光線」的散射或溢散光線相混淆。迷途光 線是一種因材質散光、霧化或引擎元件不恰當的設計與製 作方式，所引起的具有不適當或隨機性方向之有害性光、線 。相對地，廢散光線是一種内駐於顯影區段裡數値孔徑或 光學細孔之内的有害性光線。這會出現在沿著引擎軸，而 按完全相同於所欲之投射光線輸出的方向範圍，並因而爲 幾何性地位在該項之上。 先削技藝引擎架構並未考慮到，亦因而無法按其架構之 基本概念來嘴試移除有害性廢散光線。本發明各種具體實 施例利用一種有效裝置，來克服並消除因眞實元件實體限 制所產生的廢散光線。本發明較佳具體實施例用以完全消 除來自於投射影像之廢散光線的方式’將於後文並參考圖 6b-6d加以詳述。 現參考圖6b，該圖中映示並分析不需要的有害性廢散光 線極化與射束沿綠色光軸之路徑。這有時亦可稱爲綠光 「傾倒」路徑，也就是產生於顯影區段内以後即行移除綠 色廢散光線。圖6b中該廢散光線射束係於其極化狀態標號 一側上註記以星號（*)。S極化下的綠色波段射束171進入棱 1¾組合5 0 ’藉傳通綠色二向色修整射鏡D G，並進入綠色光 軸PBS立方體Pi。二向色射鏡DM1與DG所產生的廢散光線 GS*並不會進入顯影區段，這是因爲它會被二向色射鏡 ____ -52- 本Λ張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） ------------裝—------訂--------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 B7___ 五、發明說明（5〇 ) 沿著路徑176反射回到光源處。即如前述，PBS立方體P1的 斜面P1H會分割S極化綠色射束172成爲純淨S極化綠色光 線173和不需要的綠色廢散光線射束「GP*」177，而該者 具有P極化。此外，出現在射束17 2裡的P極化光線痕跡，也 會肇因於該明照區段62内PBS立方體24的低於完美之原色 極化而發生。而排置PBS立方體P1的方式，是爲讓這個P極 化綠色廢散光線射束GP* 177傳通過斜面P1H，並透過出口 阜孔而離開該顯影區段。即如前述，所欲之S極化綠色光線 GS 173會被反射回影像器η上。 當未經調變之光線由影像器Η沿著與所欲之調變光線相 同的路徑而反射時，也會因此產生綠色廢散光線。廢散光 線射束GS* 174仍維持爲S極化，會因影像器II而產生。在 本發明較佳具體實施例中，該廢散光線射束GS* 174會在該 PBS立方體P1的斜面1>111處完全反射而爲廢散光線射束 GS* 175，通過二向色射鏡dG，而被二向色射鏡dmI所反 射馬綠色光線射束GS*176並離開顯影區段63。如此，所有 的綠色廢散光線皆已要不沿著路徑176而反射回到光源處 ，要不沿著路徑177透過出口阜孔EP1而被送離顯影區段。 如此’沒有任何的綠色廢散光線會進入輸出pBS立方體p3 ’並因而不會出現在該引擎的所欲輸出路徑12〇内。 現參酌於圖6c討論移除紅色波段廢散光線。即如前述，s 極化*紅射束8 1由二向色射鏡DM1出現，並傳通過二向色 修整射鏡DM2。由1)乂1與1)]^2而來的廢散光線，會被以類 似於綠色光軸的方式反射回光源處。該s極化紫紅射束8 i ---I----I----I-----^ ---------^___w (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紐尺錢--- A7 -----— ______ 五、發明朗（51 ) " C請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 通=有頻帶半波長延緩器R2。該延緩器咖如前述般切換 孩紫紅射束内的紅色波段部分之極化狀態，藉以將該紅色 波段部分由S極化轉換爲p極化。如此該p極化紅色射束 (」）會由忒延緩器R2處出現。然而，該延緩器R2的移 轉範圍（即S極化紫紅光線射束8丨會被分割成一 ？極化紅色 光線射束以及一 S極化藍色光線射束），也會產生含有兩種 極化狀態RS*與RP*的廢散紅色光線射束1〇〇。在本發明較 佳具體實施例中，這個窄頻帶半波長延緩器R2的紅_藍移轉 範圍會出現在紫紅色格陷内的光譜「沉域」中央處。這可 確保含有RS* + RP*的紅色廢散光線射束ι〇〇可爲低強度， 因爲最接近光譜移轉瑕缝的色彩波長，實際上並不會出現 在紫紅格陷内的中央處。然而，即使是對於最佳的二向色 射鏡來説，在紫紅格陷裡該強度仍屬非零，並因此必須迫 使其離開顯影區段。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 即如圖6c所示，該紅色廢散射束1〇〇含有rS*+rP*兩者極 化成分。該紅色廢散射束1〇〇會被PBS立方體P2的斜面P2H 所分割。多數的P極化紅色廢散射束RP* 1〇2傳通過PBS立 方體P2的斜面P2H，而以紅色廢散射束102朝向該紅色影像 器12時，仍會維持p極化。該紅色廢散射束1〇〇裡不按紅色 廢散射束10 2所傳通的一邵份（即S極化紅色廢教），會以s極 化按紅色廢散射束104而被反射到藍色影像器13上。即如前 述，任何PBS立方體的基本物理性皆會讓「S的P污染」痕 跡RP*伴隨S極化RS*而生，並共同組成射束104。如此，藍 色影像器13會收到RS*+RP*紅色廢散射束104。由於按「折 -54- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 ---------— —__B7 _ 五、發明說明（52 ) (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 返原黑」模式而運作的反射性矽上液晶影像器會產生低於 冗美的極化知換結果，該紅色影像器12與藍色影像器^會 反射彼等的紅色廢散光線部分，但不會出現切換。如此， 照明著該紅色影像器12的紅色廢散光線尺卜1〇2與照明著 该監色影像姦13的紅色廢散射束rs* + RP* 104就會分別由 該些影像器12與13出現在回溯反射射束内。該紅色影像器12 會反射具P極化之紅色廢散光線射束rP* 1〇6，該者接著又 遭遇到PB S立方體P2的斜面P2H，在此其大多數會以紅色廢 散光線射束RP* 107傳通該斜面P2H而返回朝向明照區段62 ’並沿著路徑13 0與13 1而離開顯影區段。再次地，由於pB s 立方體的物理性，藉由PBS立方體P2斜面P2H的反射而進一 步降低紅色廢散光線射束1 〇 6的量，產生紅色廢散光線RP * 射束108。而下文中將説明移除該紅色廢散光線RP*射束 10 8的方式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 類似地，該藍色影像器13會反射紅色廢散射束i 〇4裡的S 極化RS*部分而成爲紅色廢散射束RS*+RP* 1〇9。由於如前 述按「折返原黑」模式而運作的反射性矽上液晶影像器， 該紅色廢散射束RS*+RP* 109主要是含有S極化紅色光線 RS*，不過也含有微量的P極化紅色廢散RP*。大部分的紅 色廢散射束RS*+RP* 109會在PBS立方體P2斜面P2H處，以 紅色廢散射束RS* 110反射回到明照區段62。剩下的紅色廢 散射束RS*+RP* 109會傳通該PBS立方體P2斜面P2H而爲紅 色廢散射束RP * 112，此爲P極化。如此，紅色廢散光線rp * 射束108與RP* 112會由斜面P2H出現。由於這個廢散光線 -55- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 ---------—--21 五、發明說明（53) 爲紅色，故於錢段半波長延緩器&3處，紅色廢散光線射 束RP* 108與RP* 112兩者的極化會加切換。延緩器们與延 緩器R1相同，並且類似地也會於紫紅色格陷内進行這項進 一步的極化切換，而在此並不會出現對延緩器们移轉範圍 敏感的波長部分。按此，當紅色廢散光線射束尺8* 114與ιΐ6 進入輸出PBS立方體P3時，彼等是由延緩器R3按純淨s極化 的方式出現。因爲紅色廢散光線射束RS* 114與116内的s 極化純淨性（意思是並無P極化），故不會在該pBs立方體 斜面P3H出現「S的P污染」，並因而P3H會反射所有的紅色 廢散光線射束11 7與1 1 8，該等將透過出口阜孔Ep2離開顯影 區段。如此即可確保不會有紅色廢散光線的痕跡出現在投 射路徑120裡。 現參酌於圖6d討論移除藍色波段廢散光線。即如前述之 紫紅色光軸内，S極化紫紅色射束8 1會出現自二向色射鏡 DM1，並傳通二向色修整射鏡DM2。由DM1與DM2而來的 廢散光線會被反射回到光源處，並且S極化紫紅色射束8 J 會通過窄頻段半波長延緩器R2處。該延緩器R2並不會切換 紫紅色射束裡藍色波段部分的極化，因爲這不在紅色波段 裡’而讓藍光以S極化不受影響地通過R2。如此，s極化藍 色射束（「BP」）出現自該延緩器R2。然而，再次地，該延 緩器R2的移轉範圍（即其中S極化紫紅色光線射束8 1會被分 割成P極化紅色光線射束以及S極化藍色光線射束）會產生 含有P極化BP*廢散光線痕跡的廢散藍色光線射束119。類 似於紅色廢散光線處理方式，該窄頻段半波長延緩器R2的 __ -56- 本紙張尺i適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公^ . i--------^---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 _ 五、發明說明（54 ) 紅-藍移轉範圍會出現在紫紅色格陷内的光譜「沉域」中央 處。這可確保含有BP*的廢散藍色光線射束119可爲低強度 ’因爲最接近光譜移轉瑕縫的色彩波長，實際上並不會出 現在紫紅格陷内的中央處。然而，即使是對於最佳的二向 色射鏡來説，在紫紅格陷裡該強度仍屬非零，並因此必須 迫使其離開顯影區段。 即如圖6d所示，該藍色廢散射束119含有BP*極化。該藍 色廢散射束119會被？68立方體？2的斜面1>211所分割。多數 的P極化藍色廢散射束BP* 134傳通過PBS立方體P2的斜面 P2H而朝向該紅色影像器12並維持P極化。該藍色廢散射束 BP* 119裡並未於P2H按藍色廢散射束134傳通的部份，會 以藍色廢散射束BP* 133而被反射到藍色影像器π上，此因 如前述般，任何PBS立方體的基本物理性皆會讓p極化的痕 跡出現在包含射束13 3的射束之反射部分内。如此，藍色影 像器13會收到BP*藍色廢散射束133。由於按「折返原黑」 模式而運作的反射性矽上液晶影像器會產生低於完美的極 化切換結果，該紅色影像器12與藍色影像器13會反射彼等 的藍色廢散光線部分，但不會進行切換。如此，照明著該 紅色影像器12的藍色廢散光線BP* 134與照明著該藍色影 像器13的藍色廢散射束BP* 133就會出現在分別由該些影 像器12與13所反射的射束内。該紅色影像器12會反射具p極 化BP*與S極化BS*之藍色廢散光線射束137，該者接著又遭 遇到PBS立方體P2的斜面P2H，在此，大多數的p極化藍色 射束BP*會以藍色廢散光線射束bp* Π6傳通該斜面p2H而 _______ -57- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） -------------農---------訂--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 A7 B7___ 五、發明說明（55 ) 返回朝向明照區段62，並沿著路徑1 3 1而離開顯影區段。剩 下來自於射束137的S極化藍色廢散光線BS*會被PBS立方 體P2的斜面P2H所反射，即如後文所述。由藍色影像器13 射束132而來的P極化藍色廢散光線BP*會通過P2H並聯合 由紅色影像器12而來的藍色廢散光線B S *，構成一藍色廢散 射束BS* + BP* 138，而入射於延緩器R3。 由於該廢散光線射束1 3 8為藍色，故窄頻段半波長延緩器 R3並不會切換該藍色廢散光線射束bs* + BP* 138的極化 。因此，當藍色廢散光線射束BS* + BP* 139進入輸出PBS 立方體P3時，就會以未受延緩器R3所影響的方式出現。再 次地’由於PB S立方體的物理性，藍色廢散射束丨3 9的s極 化BS*部分，會於PBS立方體p3斜面p3H處沿著射束14〇而完 全反射，該者會透過出口孔洞EP2離開顯影區段。而該藍色 廢散射束13 9的BP *邵分，也會按r s的p污染」透過出口孔 洞E P 2而離開。 孩射束139内的BP*剩下部分會沿著射束ι41而通過p3H ^造成藍色廢散射束BP* 142沿著輸出路徑12〇而與所欲之 輸出光線與相併合，使得沿著輸出路徑12〇出現純淨p極化 藍色廢散光線的痕跡。然而，該藍色廢散光線射束142最終 痕，量的大小確以降低為千分之二，因為它是產生於顯影 區段内。，在投射影像裡，對於肉眼來說是完全無法感知 U確以„用盡各種方式消除之。如果抵達螢幕的光線總 I設足成1單位，則出現於投射影像内之藍色廢散光線射束 的〜、痕跡，相對於影像裡所欲光線調變光線為 0,08 * 0,3 * °*1 * 0.9 * 0.9 = .000194 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I --------訂---------^__w— . -58- 504935 A7 B7_五、發明說明（56 ) 或是投射影像光線的0.019 %。這會對應爲藍色廢散光線輸 出的減少成約5200分之一，或是5200 : 1的對比率，這對於 觀賞者來説是完全無法看出的，且遠低於引擎輸出的對比 門檻値。因此即使是理論上沿著光學路徑142仍殘餘有微量 的藍色廢散光線痕跡，其大小實質上確經消除而降至不可 見。 現參考圖1，此爲説明一種利用參數設計範例方式的本發 明較佳具體實施例。現參考圖1，該較佳具體實施例可藉由 對前揭結構之諸基本數量指配各項數値而加描述。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參數 標號 數値 孤燈大小： 20 1 mm X 0.5 反射器幾何値： 21 橢圓形 反射器孔洞： 21 75 mm 反射器收集F/# : 21 f/1 影像器縱橫比·· 11-13 16 ： 9 影像器對角大小： 11-13 17.7 mm 壓擴器出口對角： 32 17.7 mm 顯影區段f/# : 23 ^2.8 可選轉動功能··稜鏡·· 25 是 影像器比投射鏡片：BFL : 63 最小値 色彩成分光譜： 圖5a 至5d 收集區段臨區： 61 遠端 -59- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 504935 A7 B7 五、發明說明（57) 本較佳具體實施例對元素2丨係採用一橢圓形反射器幾何 性質’並採取尖角形壓擴器導波作爲數値孔徑轉換，而放 大値爲Μ = 1。然對於熟检本項技藝之人士而言，即可認知 本發明實不受限於按橢圓形所組成之反射器元素2丨。即如 圖2b所描緣者’雙曲線反射器的幾何性亦得適用作爲該反 射器21P ’同時額外的收斂鏡片21乙亦仍得應用於本發明敎 示。即如圖2b得知，可藉由將圖2b的平行邊牆替換成尖角 形邊牆，來移除掉該壓擴器導波元素23中的數値孔徑轉換 功能，而仍可應用本發明敎示。 顯影區段的延擴點可由下式決定 E = A * Ω 其中A爲影像器裝置η、12與13的作用區域，以及壓擴器導 波出口面部32的區域，而Ω表示顯影區段内數値孔徑的立 體角度。在所示之較佳具體實施例裡，該裝置與壓擴器出 口區域爲A = 133.7 sqmm (mm2)，f/2.8照明角錐體的立體角 0= 0.0978立體毯度量（steradi an)。因此， E = 13.1 sqmm-ster 該延擴點對於所有出現於引擎内的數値孔徑轉換必須爲常 數，而對此該延擴點所得承允之壓擴器導波入口面部3 1的 最大尺寸爲： A = E / Ω 在由橢圓形反射器所定義之f/1收集區段處，該Ω =0.6633 立體涇度量，因此該入口面部31的最大可允區域爲A = 19.7 sqmm。按16 : 9的縱橫比，這對應爲壓擴器導波入口面部 -60- 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) 裝 tT-!------禮· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（58) 31對角大小Dl=6.89 mm。而D2爲壓擴器出口面部的對角大 小以及作用裝置區域的對角大小。按此，D1和D2的對角大 小比例爲放大率，只要該壓擴器導波係 M = D2 / D1 而]^=17.7 mm / 6.89 mm = 2.57 放大率 該壓擴器出口面部31的對角大小D1經計算爲Dl=6,89 mm，即可按此被建立爲入口面部孔洞的最大尺寸，而所有 由反射器所收集與聚縮之光線皆必須進入此處。爲於延擴 點處達到最大光線產出，橢圓形反射器2 1的離心率，就可 特按爲將入射落於該壓擴器入口面部3 1上且具對角大小 D1 = 6.89 mm的光線最大化而計算求得。這可藉由業界所 眾知的電腦光線追縱方法而達成。對於採用1 rnm X 〇. 5 mm 特定弧燈大小之特定75 mm反射器孔洞，電腦模擬分析可 標示出該反射器21理想的橢圓形離心率爲Eccentricity = 0.770 〇 藉由該架構的基本概念，壓擴器導波的長度L不會產生任 何影響’故可被設定成任何特定長度，像是12，，，以便讓該 些弧燈收集區段、冷射鏡和反射器组合可遠離於投射軸。 一旦顯影區段數値孔徑或f/#確已標定於基本參數内，在 本較佳具體實施例中爲2.8/f，然後就可利用業界廣知的光 線追蹤與機械設計技術，來導出所有顯影區段裡各個元件 的完整尺寸、材質型態與範圍。這些技術可算出在由延擴 點所設定之限制裡’由影像器到SF-1玻璃型式的投射鏡片 之最短顯影區段路徑長度爲45.5 mm。而比較起同類型的先 __-61 - ------------袭--------訂·-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺！過用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 504935 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（59) 前技藝系統，此爲一固有 > 雜 百艾間短路徑長度，並可按給定某 組所欲之鏡片參數而磕# 了 $、，， 门/双向隹用取不複雜的投射鏡片。同樣地， 由本項技術計算出PBS立方骨# ρ〗知Ρ9 %曰τ 二万把Η和Ρ2的取小尺寸爲2〇 〇 mm X 20.0mm X 28 ftmm , π _l、、，斤 少 8.Umm，而按此算出該輸出PBS立方體P3 的尺寸爲25.4mm X 25.4mm x 28.0mm。比較起同類型的先 前技藝系&，這些皆爲固有之小型元件尺寸，並得確保最 低成本。 -旦設女顯影區段的大小，gp亦可利用t界眾知之光線 追蹤技術，來計算出明照區段聚縮鏡片組合％的大小與數 値孔徑。利用該項技術，可發現適當的遠心鏡片組合爲兩 個相同的非球面聚縮鏡片，孔洞大小爲45 mm，置於距離 50 mm處，且數値孔徑對應到f/1的合併式鏡片速度規格。 即如業界所眾知，並不是僅有鏡片聚縮組裝規格方得適用 於本較佳具體實施例，因爲各種鏡片大小與f/#的組合皆可 產生理想的遠心焦點。 現再度參考圖1，直角旋轉稜鏡25於其輸出面部的中央點 處建立了一個旋轉軸，該者基本上是繞著顯影區段軸54而 旋轉。明照區段軸52與收集區段軸53相互耦接，並連同所 有位於其上而按固定的特有位置而排列之元件皆可繞行於 顯影區段軸54而旋轉，此因電視或電腦監視器機盒内要求 較高的適裝性與形式。雖然這個專屬該旋轉棱鏡25的「旋 轉關節」係可選擇性而不屬於本引擎架構之基本功能，不 過這確實是對該引擎1 0在該封裝内的安置方式增加了設計 彈性。此因在垂直於該顯影區段軸54之平面上相互|禺接的 62- ^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) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明說明（60) 轴:52和训要求料域轉歧，μ含納 當:月照區段抽52與收集區段轴53相互搞接：内 衫區段軸心54而旋轉時，就备 义耆〜 元件主PBS24以及壓擴哭2:;一對應的明照區段軸52 壓擴态24弟二個旋轉或是「自旋」。這 ，因=明照軸心旋轉至關於旋轉點51的某任意特定角度時 θ將長万形壓擴器出口面部32的邊界，旋轉到相對於 /形影像器η、12和13相同的任意特定角度。該影像器雖 疋固疋爲直立位置’而由於原來的軸心 的結果，使得照亮這些的長方形壓擴器面部32也會旋S 特足任意角度。這個情況會需要對壓擴器面部32旋轉予以 補償，方得弭平照明孔鏡面向與影像器面向間的差異。同 ，地’王PBS 24所設定之極化軸的方向，也會受到明照區 段繞於中央點51而任意實體旋轉所影響。爲對此提供補償 可僅在明照區段軸52上繞著該明照區段軸52來旋轉或「 自旋」這兩個元件。即如上述，這些沿著明照區段軸52且 要求補償性第二旋轉的元件爲壓擴器23與主pBS立方體24 。例如，如果在旋轉點51處標定了某四十五度而繞行於顯 影區段軸54的旋轉角度，則該壓擴器23與主PBs立方體24 必須繞於明照區段軸52而被旋轉至45。角。這個第二補償性 旋轉可確保入射落於影像器上的長方形照明會再度地與各 個長方形影像器本身相互對齊。 而有關於在所欲之機盒内諸引擎元件的彈性化局向方面 ’本項足可改善其進一步功能性之較佳具體實施例的另一 項特點，在於弧燈收集區段的軸角與鄰近位置。臥置於收 -63 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) 五、發明說明（61) 集區段轴53上的各項收集區段61元件，像是派燈2〇與反射 器21，可按獨立方式繞於位在冷射鏡22的收集區段旋轉點 55處之明照區段軸52，而旋轉至任何所欲角度。由於該反 射器25具有圓形孔徑，故無須進行補償性第二旋轉。該收 集區段軸53的旋轉可與前文所釋之明照區段旋轉相互獨立 ，並可被彳承足爲任意角度而無後續影響。 由前述光學旋轉所滿足之進一步功能，係有關於熱性投 射弧燈20在UL(Underwriter實驗室）所規範之消費者產品安 全與鄰接問題。這會產生引擎光學設計方面所顧及以外的 影響，而通常易與光學設計相衝突。纟廳用或桌上型產品 必須具備有效的風扇氣流、散熱方向與使用者接取更換弧 燈等功犯。這些規足一般是指示投射弧燈必須位於電視或 監視器機盒内’而這點相對於投射軸位置和與機盒f折射 鏡或遮蔽功能來説就不甚理想。而先前技藝對此並未揭示 任何解決方法。 技射弧k接近引擎的顯影區段元件，會產生其他有關弧 燈週遭溫度與對於彼等之熱幸命出等熱性效應的進一步要求 。舲弧燈的熱性環境自該顯影區段玻璃與影像器附近移開 ’亦即將纟「移離」顯影區段，可降低或消除對光學玻璃 的短期與長期因熱性所引致之張力，以及對半導體影像器 的效犯漏失兩項問題。熱性張力會在顯影區段玻璃裡產生 因張力而引致 < 雙折射性，並且在對極化敏感的裝置造成 〜像αα貝降低。先前技藝對本項進一步功能並未揭示任何 解決方法。

本紙張尺度_ t _ ) A7 五、發明說明（62 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在本揭架構裡，可透過如前述兩個光學旋轉關節以及壓 擴器23的組合，而達到降低熱性張力之㈣，而該組合可 延伸明照區段，而讓孤燈與反射器遠離於該引擎而不會失 去任何效能。在本較佳具體實施例中，壓擴器23的尺;長 度與光學設計完全無關，並得依照所需而實作。該壓擴器 23可大幅地加長至一適當長度，而橫展於後投射機盒的内 部大小，例如九英吋到二十四英吋長。壓擴器的「光立方 體徑」作用可讓設計者將弧燈及其反射器的位置定位在遠 離投射引擎的附近，而不致對引擎效益或效率產生負面影 響。壓擴器導波的這項性質極爲適合將弧燈擺置在機盒的 後端或側面較低處，而不會影響到投射器輸出光軸的較佳 位置。 經濟部智慧財產局員工'消費合作社印製 圖8a、8b與8c所示者爲本發明之較佳電視與電腦監視器 具體實施例。圖8a與8b顯示常見的單射鏡後投射電視系統 200與201，分別地連同其彎折射鏡％丨。圖8c則顯示雙射鏡 桌上型投射監視器202，連同兩個彎折射鏡μ 1與m2。各圖 皆緣示一機盒2 11、後投射螢幕2 10、既經揭示之引擎實作 體2 1 5以及|瓜燈/反射器模組2 12。在圖8 a裡，該後投射電視 系統200係經緣示爲其派燈/反射器模組2 12遠離於機盒的 底層後端角落。而在圖8b裡，該後投射電視系統2〇 1係經緣 示爲其弧燈/反射器模組2 12遠離於機盒的底層前端。而圖 8c所獨特者，爲該後投射電視系統202係其弧燈/反射器模 組2 12遠離於機盒的頂層後端角落。利用兩個光學旋轉關節 51與55(參考圖1)連同長度既延之壓擴器23，幾乎可達到任 -65- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 504935 第089127499號專利申請案 中文說明書修正頁(91年6月） A7 B7 雙H8修正 ^甫充 五、發明説明（63 ) 何為遠移該弧燈/反射器模組2 1 2的組合方式，而不致對投 射引擎的基本效能造成後續影響，滿足於安裝與形式因素 ，以及安全性與熱度的控制要求。 本發明自不受限於如諸圖中所揭示之元件排置、規格或 組態設定方式，而是足可延展為利用本文揭示之架構建置 幾何性的所有元件組態 、元素與數值。 按此，即已揭示一種較佳影像投射器引擎架構以及較佳 後投射電視/電腦監視器 。本發明諸具體實施例與應用雖已 如前述列，然對於熟捻本項技藝之人士自屬顯所易見者， 即為確得施用於更多具體實施例與應用而仍未悖離本揭之 發明概念。從而本發明應仍按後附申請專利範圍之精神為 其周限。 元件符號說明表 10 引擎架構 20 弧燈 21 反射器 21L 聚縮鏡片 21P 雙曲線反射鏡 22 冷射鏡彎折元件 23 壓擴器波導 24 主要極化分割立方體 25 旋轉式棱鏡 O:\68\68258-910627.DOC\ 4 -66 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

504935 91· 年 第089127499號專利申請案 中文說明書修正頁(91年6月） 6* 28 曰

'ZF 五、發明説明（63a ) 26 聚縮組合 26a, 26b 聚縮鏡片 31 入口面部 32 出口面部 41 輸入角錐角度 42 出口角錐角度 50 棱鏡組合 51 旋轉點 52 明照區段軸 53 收集區段軸 54 顯影區段軸 55 收集區段旋轉點 61 光線收集區段 62 明照區段 63 顯影區段 70 極化之白色光 71 綠色波段光線 72 入射綠色射束 73 S極化綠色光線 74 P極化綠色光線 O:\68\68258-910627.DOC\ 4 -66a - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 504935 9L Β. ΓΡ 第089127499號專利申請案 年月〜日以丄匕 中文說明書修正頁(91年6月） $ 省fi /己 五、發明説明（63b) 75 P極化綠色射束 76 S極化綠色射束 81 S極化紫紅色射束 82 P極化紅色射束 83 紅色射束 84 S極化藍色射束 85 P極化藍色射束 86 P極化紅色射束 87 S極化紅色射束 88 S極化紅色光線 89 P極化紅色射束 90 P極化藍色射束 91 P極化藍色射束 100 紅色廢散射束 102 紅色廢散射束RP* 104 紅色廢散射束RS* + RP* 106 紅色廢散光線射束RP* 107 紅色廢散光線射束RP* 108 紅色廢散光線RP * b eam 109 紅色廢散光線RS* + RP* O:\68\68258-910627.DOC\ 4 -66b - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935 第089127499號專利申請案 二::工丨

中文說明書修正頁(91年6月） A7 ;丨;浦_ I

^ '··»* 叫 ' ”糾 Λ- Χ.·^ -------------·",____ , I 五、發明説明（63c ) 112 紅色廢散光線RP* 114, 116 紅色廢散射束RS* 117， 118 射束 119 藍色廢散光線 120 輸出路徑 133 藍色廢散射束BP* 134 藍色廢散光線BP* 136 藍色廢散光線射束BP* 137 藍色廢散光線射束BP* and BS* 138 藍色廢散光線射束BP*+BS* 139 藍色廢散光線射iBS* + BP* 140 藍色廢散光線射束BS* 141 藍色廢散光線射束BP* 142 藍色廢散射束BP* 171 綠色波段射束 172 S極化綠色射束 173 S極化綠色光線 174 j -* 綠色廢散射束GS* 175 綠色廢散光線射束GS* 176 綠色光線射束GS* O:\68\68258-910627. DOC\ 4 -66c - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935

補充 第089127499號專利申請案 中文說明書修正頁(91年6月） 年月曰 五、發明説明（63d ) 177 綠色廢散光線射束GP* 200, 201 常見的單射鏡後投射電視系統 202 雙射鏡桌上型投射監視器 210 後投射螢幕 211 機盒 212 弧燈/反射器模組 215 引擎實作體 A1 面積 A2 面積 Dl, D2 對角尺寸 F1 焦聚 ΤΙ, T2 尖角角度 L 長度 11， 12, 13 反射性影像器 Pl，P2, P3 PBS立方體 DM1 二向色射鏡 DM2 二向色射鏡 DG 二向色射鏡 Rl，R2, R3 半波延緩器 Ml, M2 彎折射鏡 O:\68\68258-910627.DOC\ 4 -66d- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公袭)

Claims (1)

1. 504935 第089127499號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(91年6月）

   申請專利範圍 1. 一種用以於投射式影像裝置内產生影像的方法，其中包 括： /、 提供一第一極化遠心白光射束； 將該第一極化遠心白光射束分割成為第一極化遠心綠 光射束與第一極化遠心紫紅光射束，而該第一極化遠心 紫紅光射束内含有第一極化紅光原色和第一極化藍光原 色； I 將該第一極化遠心綠光射束導向到第一矽上液晶半導 體光閥顯影裝置上，讓該第一矽上液晶半導體光閥顯影 裝置反射出含有像素資料的第二極化綠光射束； 將這個含有像素資料的第二極化綠光射束切換到含有 像素資料的第一極化綠光射束之内； 將該項含有像素資料的第一極化綠光射束導向沿行於 一輸出軸’而將實質上所有的綠光廢散極化光線導行至 分割於該輸出軸的軸向上； 將該第一極化遠心紫紅光射束内的紅光成分切換到第 二極化紅光射束； 將該第二極化紅光射束導向到第二矽上液晶半導體光 閥顯影裝置之上，而讓該第二矽上液晶半導體光閥顯影 裝置反射出含有像素資料的第一極化紅光射束； 將該含有像素資料的第一極化紅光射束導向沿行於— 輸出軸’而將實質上所有的紅光廢散極化光線導行至分 割於該輸出軸的軸向上； 將該含有像素資料的第一極化紅光射束切換進入含有 O:\68\68258.910627.DOO 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

   像素資料的第二極化紅光射束； 將紫紅射束内的第一極化藍光成分導向到第三矽上液 晶半導體光閥顯影裝置之上，而讓該第三矽上液晶半導 體光閥顯影裝置反射出含有像素資料的第二極化藍光射 束，並且 將該含有像素資料的第二極化藍光射束導向沿行於一 輸出軸，而將實質上所有的紅光廢散極化光線導行至分 割於該輸出軸的軸向上。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一極化為s極化。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二極化為p極化。 4· 一種用於投射式顯影裝置的顯影結構，其中包括： 一色彩分割元件，可將第一極化白光射束分割成為第 一極化綠光射束與第一極化紫紅光射束； 一用以接收該第一極化綠光射束的第一極化射束分割 立方體、一安置以接收該第一極化紫紅光射束的第二極 化射束分割立方體以及一第三極化射束分割立方體； 一接附於該第一極化射束分割立方體第一面部上的第 一矽上液晶半導體光閥顯影裝置； 一接附於該第二極化射束分割立方體第一面部上的第 二石夕上液晶半導體光閥顯影裝置； 一接附於該第二極化射束分割立方體第二面部上的第 二碎上液晶半導體光閥顯影裝置， 一附接於該第一極化射束分割立方體第二面部以及該 第三極化射束分割立方體的第一面部上的第一延緩器； O:\68\68258-9I0627DOC\ 5 -厶- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

   504935 六、申請專利範圍 一附接於該第二極化射束分割立方體第三面部的第二 延緩器；以及 一附接於該第二極化射束分割立方體第四面部以及該 第三極化射束分割立方體的第二面部上的第三延緩器。 5. 如申請專利範圍第4項之顯影結構，其中該色彩分割元件 可為一種二向色射鏡。 6. —種用於投射顯影裝置的顯影結構，其中包含： 一色彩分割元件，可將第一極化白光射束分割成為第 一極化綠光射束與第一極化紫紅光射束； 一用以接收該第一極化綠光射束的第一極化射束分割 立方體； 一接附於該第一極化射束分割立方體的第一面部上的 第一矽上液晶半導體光閥顯影裝置； 一接附於該第一極化射束分割立方體的第一面部上的 第一延緩器，該第一延緩器經調適可切換綠光的極化狀 態； 一用以接收該第一極化紫紅光射束的第二極化射束分 割立方體； 一附接於該第二極化射束分割立方體第一面部上的第 二延緩器，該第二延緩器並經調適可切換紅光的極化狀 態； 一接附於該第二極化射束分割立方體的第二面部上的 第二矽上液晶半導體光閥顯影裝置； 一接附於該第二極化射束分割立方體的第三面部上的 O:\68\68258-910627.DOC\ . 5 - 3 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

   504935 ABCD 2 *片 β 1^— 9 充 六、申請專利範圍 第三矽上液晶半導體光閥顯影裝置； 一附接於該第二極化射束分割立方體第四面部上的第 三延緩器，該第二延緩器並經調適可切換紅光的極化狀 態；以及 一第三第二極化射束分割立方體，而讓其第广面部會 被附接於該第一延緩器，而其第二面部則是被附接於該 第三延緩器。 7. 如申請專利範圍第6項之顯影結構，其中該色彩分割元件 可為一種二向色射鏡。 8. —種可用於電子式影像投射器引擎内的新式壓擴器，該 投射器引擎採用具有特定縱橫比例與特定表面區域之反 射式顯影裝置’该堡擴為係經調適為可接收具有照明结 構的光線射束，該壓擴器可緩和該照明結構、去除光線 射束環化、設定引擎延擴點、轉換光線射束之數值孔徑 為某預設的數值孔徑、放大光線射束以產生具有特定縱 橫比例與特定表w區域的光線射束孔洞，以及顯析出光 線射束遠心，該壓擴器包括： 一個由光學材質所組成的細長成員，並且擁有入口面 部與出口面部，該出口面部位於該入口面部的相反位置 處， 該入口面部為具有第一縱橫比及第一表面區域的四邊 形；並且 而該出口面部則為具有第二縱橫比及第二面部區域的 四邊形，而該第二面部區域大於該第一表面區域。 O:\68\68258-910627.DOC\ 5 « 4 本紙張尺度適用t ® ®家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) OU4935

   =申請專利範圍第8項之壓擴器，其中該壓擴 橫比與第二縱橫比實質等同。 、 9. 器的第一縱 申請專利範圍第9項之壓擴器，其中該壓擴器的第二縱 ^比會實質等同於一特定縱橫比。

   裝 如:請專利範圍第8項之壓擴器，其中該光學材質為玻璃。 ^如申請專利範圍第8項之壓擴器，其中該光學材質為塑膠。 A如申請專利範圍第8項之|擴器，其中顆擴器係屬-一體 成型的、單一機件結構。 14· 一種影像投射引擎裝置，其内包含： 一光源； 神-可收集由該光源所放射出之光線並將其聚縮為光線 第一焦點的反射器； 可將该光線弟一焦點重新導向的射鏡· Λ 一經置放來接收該光線第一焦點的壓擴器，該壓擴器 包含了 一個具有入口面部與位在相對於該出口面部的細 長構件，該入口面部包括一個具有第一縱橫比的四邊形 ’而該出口面部包括一個具有第二縱橫比的四邊形，而 該壓擴器會輸出一個遠心光線射束， 一用以接收遠心光線射束的第一極化射束分割立方體 ，而可導向該第一極化射束分割立方體讓其輸出具有第 一極化方式的遠心光線射束； 一可接收這個源自於該第一極化射束分割立方體而具 有第一極化方式的运心光線射束的聚縮器，並將該光線 射束沿第一光軸而聚焦， O:\68\68258-9l0627.DOa 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 x 297公嫠) 504935 A8 B8 C8 D8 % 六、申請專利範圍 —個二向色射鏡，按實質相對於第一光軸為45度角的 方式所排置，該二向色射鏡經調適為分割光線射束成實 質沿第二光軸的綠光射束，以及實質沿第一光軸的紫紅 光射束，該紫紅光射束内具有紅色成分與綠色成分； 一稜鏡組合，該棱鏡組合包含： 一第一二向色修整射鏡，實質地按垂直於該第二光 軸而排置； 一第二極化射束分割立方體，該第二極化射束分割 立方體包含有第一射束分割斜面，會沿第三光軸來反 射該第一極化綠色光線，並且沿第二光軸來傳送該第 二極化綠色光線； 一第一反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置，附接 於該第二極化射束分割立方體，實質地按垂直於該第 三光軸而排置，會沿第三光軸來反射綠光而朝向第一 射束分劉斜面’该第一射束分割斜面會沿第二光軸來 反射該第一極化綠色光線，沿第一光軸來傳送該第二 極化綠色光線； 一第一半波長延緩器，附接於該第二極化射束分割 立方體，並實質為垂直於該第三光軸； 一第二個二向色修整射鏡，實質為垂直於該第二光 軸而排置； 一第二半波長延緩器，被附接於該第二個二向色射 鏡，並實質為垂直於該第一光軸，該第二個半波長延 緩器可將第一極化紅色光線切換為第二極化； -6- O:\68\68258-910627.DOa 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935 A B c D

   々、申請專利範圍 一第三極化射束分割立方體，該第三極化射束分割 立方體包含有第二射束分割斜面，該者可沿第四光軸 來反射該第一極化光線，並且沿第二光軸來傳送該第 二極化光線； 裝 一第二反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置，附接 於該第三極化射束分割立方體，並按實質為垂直於該 第一光軸而排置，該第二反射性矽上液晶半導體光閥 顯影裝置會沿第一光軸來反射紅光而朝向第二射束分 割斜面，該第二射束分割斜面沿第四光軸來反射第一 極化紅光，並且沿第一光軸來傳送該第二極化紅色光 線； Λ 一第三反射性矽上液晶半導體光閥顯影裝置，附接 於該第三極化射束分割立方體，並按實質為垂直於該 第四光軸而排置，該第三反射性矽上液晶半導體光閥 顯影裝置會沿第四光軸來反射藍光而朝向第二射束分 割斜面，該第二射束分割斜面沿第一光軸來反射第一 極化藍光，並且沿第四光軸來傳送該第二極化藍色光 線； 一第三個半波長延緩器，附接於該第三極化射束分 割立方體，並實質為垂直於該第四光軸，第三個半波 長延緩器可將第一極化紅色光線切換為第二極化；以 及 第四極化射束分割立方體，附接於第一半波長延緩 器以及第三個半波長延緩器，而讓第三光軸實質垂直 .如. O:\68\68258-910627.DOC\ 5 - 7 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935 A B c D

   一正充 六、申請專利範圍 " ^ 於第四光軸，該第四極化射束分割立方體包含有第三 射束分割斜面，該者可沿第三光軸來反射該第一極化 元線’並且沿第四光軸來傳送該第二極化光線。 15·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該項 具有第一極化之光線射束為s極化狀態。 16·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該項 具有第二極化之光線射束為p極化狀態。 17·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該第 一半波長延緩器包含寬頻帶半波長延緩器。 18.如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該第 一二向色修整射鏡包含一綠色傳送二向色修整射鏡。 19·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中第二 半波長延緩器與第三半波長延緩器各者包含一窄頻帶半 波長延緩器。 20·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該第 一縱橫比與第二縱橫比為等同。 21·如申請專利範圍第20項之影像投射引擎裝置，其中該入 口面部具有比該出口面部為小的表面區域。 22·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該第 一顯影裝置、第二顯影裝置與第三顯影裝置外型係四邊 形，而且具有第三縱橫比。 23·如申請專利範圍第22項之影像投射引擎裝置，其中該第 三縱橫比等於該第二縱橫比。 24·如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中更包 -8 - ΟΛ68\68258·910627 DOC\ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐) A B c D G月 αι,年

   正充 六、申請專利範圍 含一旋轉棱鏡，插置於該第一極化射束分割立方體與該 聚縮器之間，該旋轉棱鏡可將自該第一極化射束分割立 方體所輸出的光線轉變入射於該聚縮器。 25. 如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該聚 縮器包含單一鏡片。 26. 如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中該聚 縮器包含多重鏡片。 27. 如申請專利範圍第14項之影像投射引擎裝置，其中進一 步包含一個沿該第四光軸所對準的投射鏡片。 28. —種電視機，包含有： 一螢幕，用以接收構成一圖像之光學資料，置放於一 機盒中，而可讓該螢幕基本上是垂直於安裝表面； 一影像投射引擎裝置，配置於該機盒内，該影像投射 引擎裝置包含： 一光線收集區段； 一明照區段，其中包含一壓擴器，該壓擴器沿展離 開該光線收集區段，並具有一位於該入口面部相反位 置處的出口面部，該入口面部具有第一縱橫比，而該 出口面部則具有第二縱橫比，該壓擴器輸出光線焦點 置旋轉棱鏡處，而該者又將光線焦點導向至第一極化 射束分割（PBS)立方體，該PBS立方體輸出一具有第一 極化狀態的白光射束給聚縮器，而該聚縮器可沿第一 光軸將該白光射束聚焦； 一顯影區段，其中包含一實質地按相對於該第一光 O:\68\68258-910627.DOC\ 5 - 9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935

   々、申請專利範圍 軸為四十五度角而排置的第一二向色修整射鏡，該第 一二向色修整射鏡可實質沿第二光軸反射該第一極化 的綠光，並可實質沿第一光軸傳通該第一極化的紫紅 光； 裝 該顯影區段可進一步包含一第二PBS立方體、一第 三PBS立方體與一第四PBS立方體，該第二PBS立方體 具有一個附接於其第一面部而實質地按垂直於該第二 光轴而排置之二向色修整射鏡，而該第一極化射束分 割立方體的第二面部其上附接第一顯影裝置，該PBS 立方體的第一面部與第二面部係相鄰接且實質相距90 度，該第二PBS立方體具有其上附接半波長延緩器之 第三面部，該第二PBS立方體的第三面部係正對於該 第二PBS立方體的第二面部； 該第三PBS立方體具有一第二半波長延緩器附接於 其第一面部，該第二半波長延緩器具有一第二二向色 修整射鏡附接於其上，該第三PBS立方體的第一面部 、該第二半波長延緩器與該第二二向色修整射鏡倶係 實質垂直於該第一光軸，該第三PBS立方體於其第二 面部附接有一第二顯影裝置，該第三PBS立方體的第 二面部係正對於該第三PB S立方體的第一面部，該第 三PBS立方體於其第三面部附接有一第三顯影裝置， 該第三PBS立方體的第三面部係鄰接並實質垂直於該 第三PBS立方體的第一面部與第二面部，該第三PBS 立方體具有一該第三半波長延緩器附接於其第四面部 O:\68\68258-9! 0627.DOC\ 5 - 1〇 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 504935 A B c D 申請專利範圍 ，該第四面部係正對於該第三PBS立方體的第三面部； 該第四PBS立方體於其第一面部上附接有一第一半 波長延緩器，該第四PBS立方體係於其第二面部上附 接於該第三半波長延緩器，該第四PBS立方體的第一 面部與第二面部係相鄰接而實質上彼此垂直；以及 一鏡片組合，用以將由該顯影區段所輸出的光學資料 11 聚焦於螢幕之上。 29. —種用於電子式影像投射引擎一個第一二向色修整射鏡，議_ 軸45度角而排置，該第一二向整射鏡之特徵為可將 白光射束分割為沿第二光軸的綠光射束與沿第一光軸的 紫紅光射束，該紫紅光射束具有紅光成分與藍光成分； 一第一極化射束分割立方體（「PBS」），包含有第一射 束分割斜面，會沿第三光軸來反射該第一極化綠色光線 ，並且沿第二光軸來傳送該第二極化綠色光線； 一第二PBS立方體，包含有第二射束分割斜面，會沿 第四光軸來反射該第一極化光線，並且沿第二光軸來傳 送該第二極化光線； 一第一顯影裝置，附接於該第二PBS立方體，實質地 按垂直於該第三光轴而排置，會沿第三光轴來反射綠光 而朝向第一射束分割斜面； 一第一個半波長延緩器，被附接於該第一 PBS立方體 ，並實質為垂直於該第三光軸； 一第二個二向色修整射鏡，實質上為垂直於該第二光 陶影裝置，其中包含： 地按相對於一第一光 O:\68\68258-910627.DOC\ 5 -11 -

   本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 504935 A8 B8 C8 91. 28^ -p 年月日卜少-It補无 六 、申請專利範圍 袖而排置； 一第一個半波長延緩器，被附接於該第二個二向色射 鏡，實質為垂直於該第一光軸，該第二個半波長延緩器 可將紅色成分光線由第一極化切換為第二極化； 一第二顯影裝置，附接於該第二PBS立方體，實質地 按垂直於該第一光軸而排置，該第二顯影裝置會沿第一 光軸來反射紅光而朝向第二射束分割斜面，而讓該第二 射束分割斜面沿第四光軸來反射該第一極化紅色光線， 並且沿第一光軸來傳送該第二極化紅色光線； 一第三顯影裝置，附接於該第二PBS立方體，實質地 按垂直於該第四光軸而排置，該第三顯影裝置會沿第四 光軸來反射第二極化藍光而朝向第二射束分割斜面，而 讓該第二射束分割斜面沿第一光軸來反射該第一極化藍 色光線，並且沿第四光軸來傳送該第二極化藍色光線； 一第三半波長延緩器，被附接於該第二pBS立方體， 實質為垂直於該第四光軸，該第三半波長延緩器可將第 一極化紅色光線切換為第二極化紅色光線；以及 一第三PBS立方體，附接於該第一半波長延緩器與第 三半波長延緩器，而讓該第三光軸實質為垂直於該第四 光軸，該第三PBS立方體包含有第三射束分割斜面，該 者可反射該第一極化光線並且傳通第二極化光線。 3〇· —種後投射電視，包含有： 一螢幕，架設於一機盒中以顯示光學資料； 一光源； -12- O:\68\68258-9l0627.DOa 5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935 A BCD ίΑ cr 9 i S 2 β :/> 六、申請專利範園 一反射器，可收集由該光源所發出的光線並聚縮為光 - 線的第一焦點； 一可重導該光線第一焦點的射鏡； 一經置放來接收該光線第一焦點的壓擴器，該壓擴器 包含了一個具有入口面部與位在相對於該出口面部的細 長成員，該入口面部包括一個具有第一縱橫比的四邊形 ，而該出口面部包括一個具有第二縱橫比的四邊形，而 該壓擴器會輸出一光線第二焦點； 一用以接收光線弟一焦點的第一極化射束分割立方體 ，而可導向該第一極化射束分割立方體讓其輸出具有第 一極化方式的光線射束； 一可接收這個源自於該第一極化射束分割立方體而具 有第一極化之光線射束的聚縮器，並將該光線射束沿第 一光軸而聚焦； 一第一個二向色射鏡，按實質相對於第一光軸為45度 角的方式所排置，該第一二向色射鏡經調適為分割該光 線射束成實質沿第二光軸的綠光射束，以及實質沿第一 光軸的紫紅光射束，該紫紅光射束内具有紅色成分與綠 色成分； 一棱鏡組合，該稜鏡組合包含： 一二向色修整射鏡，實質地按垂直於該第二光軸而 排置； 一第二極化射束分割立方體，該第二極化射束分割 ϋ方體包含有第一射束分割斜面，會沿第三光軸來反 O:\68\68258-9I0627DOC\ 5 . - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐）

   射該第一極化綠色光線，並且沿第二光軸來傳送該第 二極化綠色光線； 一第一顯影裝置，附接於該第二極化射束分割立方 體，實質地按垂直於該第三光軸而排置，會沿第三光 軸來反射綠光而朝向第一射束分割斜面，該第一射束 分割斜面會沿第二光軸來反射該第一極化綠色光線， 沿第一光軸來傳送該第二極化綠色光線； 一第一半波長延緩器，被附接於該第二極化射束分 割立方體，並實質為垂直於該第三光軸； 一第二個二向色修整射鏡，實質地為垂直於該第二 光軸而排置； 一第二個半波長延緩器，被附接於該第二二向色射 鏡’並實質為垂直於該第一光軸，該第二個半波長延 緩器可將第一極化紅色光線切換為第二極化； 一第三極化射束分割立方體，該第三極化射束分割 立方體包含有第二射束分割斜面，該者可沿第四光軸 來反射該第一極化光線，並且沿第二光軸來傳送該第 二極化光線； 一第二顯影裝置，附接於該第三極化射束分割立方 體，並按實質為垂直於該第一光軸而排置，該第二顯 影裝置會沿第一光軸來反射紅光而朝向第二射束 > 割 斜面，該第二射束分割斜面沿第四光軸來反射第一極· 化紅光，並且沿第一光軸來傳送該第二極化紅色光線； 一第三顯影裝置，附接於該第三極化射束分劉立方 O:\68\68258-910627 DOC\ 5 - 14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 504935 補充 A8 B8 C8 -----..._ D8 六、申請專利範園 體，並按實質為垂直於該第四光軸而排置，該第三顯 影裝置會沿第四光軸來反射藍光而朝向第二射束分割 斜面，該第二射束分割斜面沿第一光軸來反射第一極 化藍光，並且沿第四光軸來傳送該第二極化藍色光線； 一第三個半波長延緩器，附接於該第三極化射束分 割三方體’並實賀為垂直於該第四光軸，第三個半波 長延緩器可將第一極化紅色光線切換為第二極化； 第四極化射束分割立方體，附接於該第一半波長延 緩器以及第三個半波長延緩器，而讓第三光軸實質垂 直於第四光軸，該第四極化射束分割立方體包含有第 三射束分割斜面，該者可沿第三光軸來反射該第一極 化光線’並且沿第四光軸來傳送該第二極化光線；以 及 一鏡片，用以將來自於該第四極化射束分割立方體的 光線射束聚焦進入該勞幕上。 31. —種影像投射引擎裝置，其中包含·· 一光源； 一可收集由該光源所放射出之光線並將其聚縮為光線 第一焦點的反射器； 一可將該光線第一焦點重新導向的射鏡； 一經置放來接收該光線第一焦點的壓擴器，該壓擴器 包含了 一個具有入口面部與位在相對於該出口面部的細 長成員，該入口面部包括一個具有第_縱橫比的四邊形 ，而該出口面部包括一個具有第二縱橫比的四邊形，而 O:\68\68258-910627.DOC\ 5 _ ’ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公董） 504935 A8 B8 C8 D8 91. ft. 止 六、申請專利範圍 該壓擴器會輸出一個光線第二焦點， 一用以接收該光線第二焦點的第一極化射束分割立方 體（「PBS」），而可排置該第一 PBS立方體讓其輸出具有 第一極化方式的光線射束； 裝 一可接收這個源自於該第一 PBS立方體而具有第一極 化的光線射束的聚縮器，並將該光線射束聚焦於第一二 向色射鏡上，該第一二向色射鏡係按實質相對於該聚縮 器為45度角的方式所排置，該第一二向色射鏡經調適為 分割光線射束成為實質沿第一光軸的紫紅光射束，以及 實質沿第二光軸的綠光射束； 一棱鏡組合，該棱鏡組合包含： 一二向色修整射鏡，實質地按垂直於該第二光軸而 排置； 暴 一第二PBS立方體，該第二PBS立方體包含有第一射 束分割斜面，會沿第三光軸來反射該第一極化光線， 並且沿第二光軸來傳送該第二極化綠色光線；該第二 PBS立方體進一步包含有實質地按垂直於該第二光軸 的第一廢散光線出口阜孔； 一第一顯影裝置，附接於該第二PBS立方體，實質 地按垂直於該第三光軸而排置，該第一顯影裝置會沿 第三光軸來反射光線而朝向第一射束分割斜面； 一第一半波長延緩器，附接於該第二PBS立方體， 並實質為垂直於該第三光軸； 一第二個二向色修整射鏡，實質為垂直.於該第二光 O:\68\68258-9丨0627.DOC\ 5 - 16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 504935 A BCD

   六、申請專利範圍 轴而； 一第二半波長延緩器，被附接於該第二個二向色射 鏡，並且該第二半波長延緩器實質為垂直於該第一光 軸，該第二個半波長延緩器可將第一極化紅色光線切 換為第二極化； 一第三PBS立方體，包含有第二射束分割斜面，該 者可沿第四光軸來反射該第一極化光線，並且沿第二 光軸來傳送該第二極化光線； 一第二顯影裝置，附接於該第三PBS立方體，並按 實質為垂直於該第一光軸而排置，該第二顯影裝置會 沿第一光軸來反射紅光而朝向第二射束分割斜面，該 第二射束分割斜面沿第四光軸來反射第一極化紅光， 並且沿第一光軸來傳送該第二極化紅色光線； 一第三顯影裝置，附接於該第三極化射束分割立方 體，並按實質為垂直於該第四光軸而排置，該第三顯 影裝置會沿第四光軸來反射藍光而朝向第二射束分割 斜面，該第二射束分割斜面沿第一光軸來反射第一極 化藍光，並且沿第四光軸來傳送該第二極化藍色光線； 一第三半波長延緩器，被附接於該第三PBS立方體 ，並實質為垂直於該第四光軸，第三個半波長延緩器 可將第一極化紅色光線切換為第二極化；以及- 第四PBS立方體，附接於第一半波長延緩器以及第 三個半波長延緩器，而讓第三光軸實質垂直於第四光. 軸，該第四PBS立方體包含有第三射束分割斜面，該 O:\68\68258-9I0627.DOC\ 5 - 17 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)

   504935 8 8 8 8 A B c D 9 £ 月 年 充 4rre 々、申請專利範圍 者可沿第三光軸來反射該第一極化光線，並且沿第四 光軸來傳送該第二極化光線。 O:\68\68258-910627.DOC\ 5 - 18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)