TWI270688B - Modularization of projecting and light-folding system and light-folding method - Google Patents

Description

1270688 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 法，败娜編及其合光方 才日種正Q分光/合光模組、分光反射握έ日^ 分光模組及影_示模組，並使該轉組 形之樓^ 之投影合光系統及其合光方法。 篮縣之輪組化

【先前技術】 按’隨著資訊時代的到來，再加上光學科技及 術的發展下，能夠輪出高解析度及大畫 機=^支 3影=可或缺的—環。因此，投影機之高影像品質高 儿又咬巧，已成為消費者在選購上之重大指標。 請參閱第-圖所示，其係為美國專利第 由圖中可知，習知之投影合光 顯示裝置4 ◦ a。ΐ中及複數個影像 反射錄？ 1 4社色早702 (3讀包括有：複數 色鏡23a。父叉式偏振分色鏡22a、及—單片式偏振分 先=由:發光模組10 3發出光束；然後，透過該反射 ^ a Μ光束至較叉式偏振分色鏡2 2 a，以將該發光 吴、、且、0 a之光束分成B分色光束及RG分色光束，其中該B 分色光束係藉由另—該反射鏡2 i a反射至該合光模組W 亥RG刀色光束係藉由另一該反射鏡21义反射至該單片式 5 1270688 f f ’扣將RG分色光束分成R分色光束及G分 ★ ^ Ω、曰A# GB三分色光束以等光程路徑發射至該合光模 =置4 〇 a，L/lf光模組3 0 a反射至該等對應之影像顯示 二组二、献^光束形成影像光束，且再經由該合 =射出鏡頭模組5 ◦ a ^藉由該鏡頭模組5 0 a投射出该等影像光束。 Ά白知之投影合光系統仍具有下列缺點： 束分I複^^該等光程分色單元2 Q a以傳輸錄，並將光 缺Γ為了 ’再_光程路徑傳送至該合光單^ 3 0 a。 _ ’則賴使職交叉式偏振分色鏡2 2 έ人:=式偏振$色鏡2 2 二單片偏振分色鏡交叉 、為成’，、間並形成交痕及缝隙，此亦 置4 0 a時易形成具有暗紋之劍象綠。Ut至以紅員不衣 出，’_娜板上之影像調變輸 出仁口先子具有波粒雙元性（即粒子 =件間獨地反射、_、透射、散射及繞射錢光 =〆，產生光彳貝失（optlcaUose)，再者，因為光子本 能量， ==Γ動作時，各光學元件易因熱效應產_二 相位的改變;導致輸出對一 a及3^知储由該等光程分色模組2 Q a、該合賴組3 0 之故二4鱗顯不裝置4 〇3組合而成，因其體積佔有率過大 之故’^使韻知之投料統亦财整體體積過於魔大之缺點。 是以，由上可知，上述習知之投影合光系統，在實際使 1270688 用上，頒然具有不便與缺失存在，而可待加以改善者。 緣是，本發明人有感上述缺失之可改善，且依據多年 來從事此方面之相關經驗，悉心觀察且研究之，並配合學 理之運用，而提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本 發明。 【發明内容】 本發明所要解決的技術問題，在於提供一種模組化之投 影合光系統，其係藉由一體成形的方式，整合分光/合光模 組、分光反射模組、偏振分光模組及影像顯示模組，以形 成-具有RGB等絲、高對比、高光料級（具有光學研磨 面之分光反射模組）、及體積小、生產方便等優點之模組化之投 影合光糸統。 為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提 供二種模組化之投影合光系統，包括有：反射模組、分光/ 合光模組、分光反射模組、偏振分光模組及影像顯示模組。 其中該反射模組係用於反射該發光模組之光束。該分光 合光模組之一端係與該反射模組相接合，於 之分光與合光。該分光反賴組係接合於該分; 組之另端’祕反射從該分光//合储組射出之光束。該 偏振分光模組係相對應設置於該分光反射模組上方，用於 接*^知光反射;}^組所反射出之光束。以及，該影像顯 :拉組係設置於該絲分光模組上方，用於接收及反射從 ~偏振分光模組穿射出之光束，以形成—影像光束。 7 1270688 為了解決上述技術問題，根據本發 供一種模域之投影合光_，包財··分ϋ方案έ，提 分光反射模組、偏振分光模組及影^且、 光光模組’用於直接接收該發光:、:j分 分光與合光。該分光反射模μ，係=4= :’用於反射從該分光，合光模組射出之光束。 扁振’刀光_，係相對應設置於該分光反射模电上方ν， 用於接收從該分光反射模組所反射出之光束1及 像顯示模組，係設置於該偏振分光模组上方，用 = 反射從該偏振分光模㈣射出之光束，以形成—影像光 為了解決上述技術問題，根據本發明之i中一 供-種模組化之投影合光系統之合光方法，其步驟包括^ ·首 一發光模組；接著，藉由—分光/合光模組，以 接收_光模組之絲，並_進行糾束之分光；缺後， =由-接合於該分光/合光模組之分光反射模組，以反射 亥/刀光/合光模組射出之分光光束；接下來，藉由—相 =應設置於該分光反射模組上方之偏振分光模組，以接收 從該分光反射模組所反射出之光束；再者，藉由一設置於 ^偏^分光模組上方之影像顯示模組，用以反射從該偏振 刀光模組牙射出之光束，以形成一影像光束；然後，藉由 該偏振分光模組，以反射從該影像顯示模組所反射之影像 光束，最後，藉由該分光/合光模組，以接收從該偏振分 光模組所反射之影像光束，並同時進行該影像光束之合光。 為了使貴審查委員能更進一步瞭解本發明為達成預 1270688 定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發 曰月之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵食特點， 當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參 考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。 【實施方式】 明參閱第—至五圖所示’其係為本發明模組化之投影合 光系統之第-施實例之立體圖、前視圖、府視圖（移除偏振分 • 光模組、影像顯示模組及鏡頭模組）及侧視圖。由圖中可知， 本發明係提供一種模組化之投影合光系統，包括有：一反射 模組2 :-分光/合光模組3、一分光反射模組4、一偏 振分光模組5及一影像顯示模組6。 職賴組2係為-用於反射-發域組i之光束之 反射鏡，其+中該發光模組工係可為發光二極體或擴球燈。 且该反射核組2係與該分光//合光模組3之一端相接合 (或-體成型地接合），以進行該光束之分光或合光，盆中 該分光/合光模組3係為-由分光元件3 〇及合光元件3 1所組合之X柱體（X-eube) ’其中該分光元件3 〇係為偏 振分光鏡（dlch1O1Cmirror)，該合光元件3丄係為合光稜鏡 (X-prism )。 • 該分光反射模組4係接合（或一體成型地接合）於該 分光/合光模組3之另端，用於反射從該分光/合光模組 3射出之光束，其中該分光反射模組4係為複數個反射稜 鏡4 0、或三個分別接合於該分光/合光模組3之另外三 端之反射稜鏡4 〇。其中該等反射稜鏡4 〇係為具光學磨 1270688

面之等腰直角三角形稜鏡D "玄偏振分光模組5係相對應設置於該分光反射模組4 上方，用於接收從該分光反射模組4所反射出之光束。其 中。亥偏振刀光模組5係可為偏振分光稜鏡（p〇iar—叩

Beam

Splitter ’ PBS)或平板式偏振分光稜鏡pBS)。該影 像顯不核組6係設置於該偏振分光模組上方，用於接收及 反射從該偏振分光模組穿射出之光束，以形成一 影像光 束。其中該影像顯示模組係可為影像顯示元件或光閥（Ught valve) 〇 另外，本發明更進一步包括有聚光模組7及鏡頭模組 8:其中該聚光模組7係相對應設置於該分光反射模組4 ^亥偏振为光模组5之間。且該聚光模組7係可為複數個 $鏡（fieldlens)或聚光鏡（e〇ndenser)。該鏡頭模組8係 。又置方、《亥刀光/合光模組3之合光元件3 1外侧，用於匯 ，從該等偏振分光模組5所反射出之影像光束，並投射出該 等影像光束於一反射式矽基面板（圖未示）。 明^閱第/、至九圖所示，其係為本發明模組化之投影合 之第二1實例之立體圖、前涵、府視圖（移除偏振: 光杈、、且及影像顯不模組）及侧視圖。由圖中可知，每扩 例與第—實施例最大的不同在於：省略該反射模组= 組7之使用。亦即該分光/合光模嶋可用於 ^接接收_光模組i之光束，及進行該光束之分光與合 光。 /、σ 請閱第十圖所示，其係本發明第二施實例之合光方法之 ϊ27〇68§ ς桎圖。由流程圖中可知，本發明係提供一種模組化之投影合 一系統之合光方法，其步驟包括有：首先，提供一發光模

接著，藉由-分光/合光模組2，以接收該$ :¼組1之光束，並同時進行該光束之分光（S102);然後， 错由一接合於該分光/合光模組3之分光反射模組4，以 ^射從該分光/合光模組射出之分光光束（S104);接下 t藉由—相對應設置於該分光反射模組4上方之偏振分 (sl^)5，以接收從該分光反射模組4所反射出之光束 冉者，猎由-設置於該偏振分光模組5上方之影 2組6，用以反射從該偏振分光穿射出之光束^ 像光束（謂）；然後，藉由該偏振分光模組 “射從該影像顯示模組所反射之影像光束（sli〇) ΞϊίίΓ合光模組，以接收從該偏振分光模組所反射 之衫像光束，並同時進行該影像光束之合光（sii2)。 綜上所述’本發明係為以—體成形的方式，整 :光权組3、》光反射模組4、偏振分光模 ==6’以形成-具有RGB等光程、高對比、高光= 2 U有先學研磨面之分光反射餘）、及體積小、 耸 優點之模組化之投影合光系統。 方便專 因此，本發明實為一不可多得之 口 新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要：二；具 法提出申請，敬請詳查朗准本 ^專利 權益。 床个木寻利，以保障發明者之 !27〇688 惟以上所迷，僅為本發明取佳之一的具體實 詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，、二 以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之=非用 圍為準，凡合於本發明帽專利範圍之精神與^ ^ =實施例’皆應包含於本發明之料巾，任何心、=匕 ”在本發明之領域内’可輕易思及之變化或修飾::可、j 盍在以下本案之專利範圍。 白了 /函

【圖式簡單說明】 第一圖係習知投影合光系統之示意圖； 罘二圖係本發明模組化之投影合光系統之第_施實 圖； 汽之立 昂三圖係本發明模組化之投影合光系統之第一施 圖；只例之丽視 第四圖係本發明模組化之投影合光系統（移除偏振八一 ^

組、影像顯示模組及鏡頭模組）之第一施趣)『光挺 11 ; 焉例之府視 貫例之侧視 第五圖係本發明模組化之投影合光系統之第一施 圖； 施實例之立體 施實例之前視 第六圖係本發明模組化之投影合光系統之第 圖； 第七圖係本發明模組化之投影合光系統之第 圖； 光模組 第八圖係本發明模組化之投影合光系統（移除偏振分 1270688 及影像顯示模組）之第二施實例之府視圖； 第九圖係本發明模組化之投影合光系統之第二施實例之侧視 圖；以及 第十圖係本發明第二施實例之合光方法之流程圖。 【主要元件符號說明】 [習知]

發光模組 10a 反射鏡 21a 交叉式偏振分色鏡 22a 早片式偏振分色鏡 2 3a。 等光程分色模組 20a

合光模組 3 0a 影像顯示裝置 4 0a 鏡頭模組 5 0a [本發明] 發光模組 1 反射模組 2 分光/7合光模組 3 分光元件 分光反射模組 4 合光元件 反射稜鏡 偏振分光模組 5 影像顯示模組 6 聚光模組 7 鏡頭模組 8

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Claims (1)

1270688 十、申請專利範圍： 1、 一種模組化之投影合光系統，包括有： 反射模組，係用於反射一發光模組之光束； 分光/合光模組，其—端係與該反射模組相接合，用 於進行該光束之分光與合光； 分光反射模組’係接合於該分光/合光模組之另端， 用於反射從該分光/合光模組射出之光束； ❿ 偏振分光模組，係相對應設置於該分光反射模組上 方，用於接收從該分光反射模組所反射出之光束；以及 影像顯不模組，係設置於該偏振分光模組上方，用於 接收及反射從該偏振分光模組穿射出之光束，以形成一影 像光束。 2、 如申規專利範圍第1項所述之模組化之投影合光系 統，其巾該發錢_為發光二極體_球燈。 3、 如ψ請專利範圍第所述之模組化之投影合光系 統’其中該反射模組係為一反射鏡。 泰 4、如申請專利範圍» 1項所述之模組化之投影合光系 統，其中該分光/合光模組係為一由分光元件及合光元件 所組合之X柱體（X_cube)。 • f如申明專她圍第4韻述之模組化之投影合光系 統’，、中心光兀件係為偏振分光鏡（——Μ·)。 ^如中#專利範圍第4項所述之模組化之投影合光系 統，其中該合光元件係為合光稜鏡（X_pnsm)。 7、如中請專利範圍第所述之模組化之投影 合光系 Η 1270688 統，其中該A光反射模組係為複數個反射稜鏡。 έ 8、如申睛專利範圍第1項所述之模組化之投影合光系 統’其中該分歧射模_為三個分別接合於該分光/合 光模組之另外三端之反射稜鏡。 9、如申請專利範圍第7或8項所述之模組化之投影合 H、、先其中邊等反射稜鏡係為具光學磨面之等腰直角三角 形稜鏡。 1 Q、如巾請翻範圍第1項所述之模祕之投影合光 广死、中該反射模_—體成型地接合於該分光/合光模 、、且之一端。 ^1甘1、如申請專利範圍帛1項所述之模組化之投影合光 中该分光反射模組係—體成型地接合於該分光/合 光杈組之另端。 2 ' Μ請專·81第1項所述之模組化之投影合光 柘+ 、中忒偏振分光模組係為偏振分光稜鏡（PBS)或平 板式偏振分光稜鏡（plate PBS)。 “ 、如_請專職圍第1韻叙漁化之投影合光 valve’/。、中該影像顯示模組係為影像顯示元件或光閥（1_ “ V4、如申請專利範圍第1項所述之模組化之投影合光 更進—步包括有相對應設置於該分光反射模組及該偏 振刀光模組間之聚光模組。 15、如中請專利第i 4項所述之模組化之投影合 、、’ ’其中该聚光模組係為複數個場鏡（field lens)或聚 15 1270688 光鏡（condenser) ° 1 6、一種模組化之投影合光系統，包括有： 分光/合光模組，用於直接接收一發光模組之光束， 及進行該光束之分光與合光； 分光反射模組’係接合於該分光/合光模組，用於反 射伙δ亥分光/合光模組射出之光束； 偏振分光模組，係相對應設置於該分光反射模組上 方，用於接收從該分光反射模組所反射出之光束；以及 影像顯示模組，係設置於該偏振分光模組上方，用於 接收，反射從該偏振分光池穿射出之光束，以形成一影 像光束。 上」Li中請專利範圍第1 6項所述之模組化之投影合 光糸'洗’…中該發光模_為發光二極體或擴球燈。 土Vi申請專利範圍第1 6項所述之模組化之投影合 ^ D亥刀光/合光模組係為一由分光元件及合光元 件所組合之X柱體（x-cube)。 …I 9甘、广申請專利範圍第1 8項所述之模組化之投影合 t 、中5亥分光元件係為偏振分光鏡（dichroic minror )。 丄」甘！1申請專利範㈣18項所述之模組化之投影合 光糸其中該合光元件係為合光棱鏡（x_prism)。 專利範圍第1 6項所述之模組化之投影合 一 “及刀光反射模組係為複數個反射稜鏡。 t各π # dT申凊專利範圍第1 8項所述之模組化之投影合 光m該分歧射模纟讀為三個分職合於該分光/ 16 1270688 合光模組之三端之反射稜鏡。 I、如申睛專利範圍第2 1項所述之模組化之投影合 形稜鏡中該等反射稜鏡係為具光學磨面之等腰直角三角 本4、如申請專利範圍第1 6項所述之模組化之投影合 3、、1’其中該反射模組係—體成型地接合於該分光/合光 棋組之一端。

朵」5甘、士°申請專利範圍第16項所述之模組化之投影合 入先r、中斜歧射模組係—體成型地接合於該分光/ 合光核組之另端。 光^ ϋ申請專鄕㈣16賴狀模組化之投影合 平板ΛϋΆ偏振分域組係為偏振分光稜鏡（pbs)或 十板式偏振分光稜鏡（plate PBS)。 μ Γ =申請專利範圍第16項所述之模組化之投影合 η.、：、、中该影像顯示模組係為影像顯示元件或光閥 C light valve) 〇 2 8、如申請專利範圍第丄6項所述之模組化之投影合 光糸統H步包括有相對應設置於該分光反射模組及該 偏振分光模組間之聚光模組。 2 9如申明專利辜巳圍第2 8項所述之模組化之投影合 光系統，其巾該聚光模組係為複軸場鏡㈤diens)或聚 光鏡（condenser)。 3 0 —觀祕讀影合料敬合光方法 ，其步驟包 括有· 17 1270688 以進行該光束之分光，係藉 提供一發光模组； 接收该發光板纟且之光束 由一分光/合光模組； 反射從該分光/合光模組射出之分光光束 接合於該分光/合光模組之分光反射模組； 係藉由一 接收從該分光反射模組所反射出之 對應設置於齡歧射模組上方之偏振分光餘；由

、，反射=該偏振分光模組穿射出之光束，以形成—影像 光束ίτ、藉由 < 置於該偏振分光模纟且上方之影像顯示模 組； ' 反射從該影像顯示模组所反射之影像光束，係藉由該 偏振分光模組；以及 ^接收從該偏振分光模組所反射之影像光束，以進行該 衫像光束之合光，係藉由該分光/合光模組。 於31、如申凊專利範圍第3〇項所述之模組化之投影合 光系統之合光方法，其中該發光模組係為發光二極體或橢球 燈。 3 2、如申請專利範圍第3 〇項所述之模組化之投影合 光系統之合光方法，其中該分光/合光模組係為一由分光元 件及合光元件所組合之叉柱體（x_cube)。 3 3、如申請專利範圍第3 2項所述之模組化之投影合 光系統之合光方法，其中該分光元件係為偏振分光鏡 (dichroic mirror ) 〇 3 4、如申請專利範圍第3 2項所述之模組化之投影合 18 1270688 光系統之合光方法，其中該合光元件係為合光棱鏡 (X-prism ) 〇 • / 3 5、如申請專利_第3 〇韻述之模組化之投影合 光糸統之合光方法’其中該分光反射模組係為複數個反射稜 鏡。 / 3 6彡巾w專利範圍第3〇項所述之模組化之投影合 光系統之合紋法，其中該分光反射模組係為三個分別接合 • 於該分光/合光模組之三端之反射稜鏡。 、"3 7、、如申明專利L第3 5項所述之模組化之投影合 光糸、、先之合光方去’其中該等反射稜鏡係為具光學磨面之等 腰直角三角形稜鏡。 、〆3 8、如申明專利圍第3 〇項所述之模組化之投影合 光糸、'先之。光方/会其中该反射模組係一體成型地接合於該 分光/合光模組之一端。 / 39、如申請專利範圍第3 0項所述之模組化之投影合 先线之合光方法’其中該分光反射模組係—體成型地接合 響 於该分光/合光模組之另端。 / 4 〇、如申5胃專利範圍第3 Q項所述之模組化之投影合 光之合光方法，其中該偏振分光模組係為偏振分光稜鏡 • S)或平板式偏振分光稜鏡（plate PBS)。 / 41、如申請專利範圍第3 0項所述之模組化之投影合 光糸統之合光方法，其中該影像顯示模組係為影像顯示元件 或光閥（light valve )。 4 2、如申请專利範圍第3 〇項所述之模組化之投影合 19 1270688 ! <* 光系統之合光方法，更進一步包括有相對應設置於該分光反 射模組及該偏振分光模組間之聚光模組。 43、如申請專利範圍第42項所述之模組化之投影合 光系統之合光方法，其中該聚光模組係為複數個場鏡（field lens)或聚光鏡（condenser)。

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