TWI293716B - Optical system for projection and projector therewith - Google Patents

Description

1293716 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種投影顯示光學系統，尤指一種適用於反射式顯示 元件並用來提高光利用率的投影顯示光學系統及具有此光學系統的投 影裝置。 【先前技術】 按’有關背投影技術的研究係當今顯示領域的技術焦點之一，目 前應用於背投影的主要顯示技術有LCD (Liquid Crystal Display，液 晶顯示）、DLP (Digital Light Processing，數位光處理）以及 LCoS (Liquid Crystal on Silicon，矽基液晶顯示），其中LCos背投技術 的優勢在於高解析度、高亮度的特性，而且其結構簡單，成本降低之 潛力大。 目前LCoS光學引擎架構可大致分爲三片式及單片式，三片式lc〇s 的原理是藉由分光稜鏡將光束分爲R (紅）、G (綠）、B (藍）光後，再 分別將光束投射入三片LCoS面板，反射的三色影像經過合光系統加以 結合形成彩色影像。但是，由於三片式LCoS光學引擎需要三片面板， 並需要結合多項的分光、合光光學系統，因此體積較大、成本也較高， 故三片式LCoS難以被推廣使用，而只能朝高階的專業用途發展。單片 式LCoS光學引擎9，如第一圖所示，它是以快速旋轉的色輪90 (Color Wheel)將白光形成循序的R (紅）、G (綠）、B (藍）光，該三原色光 依次經過第一重放透鏡91、透鏡陣列92、偏極轉換器93 (PS Converter)、第二重放透鏡組94、偏極化分光鏡95、LCoS面板96及 1293716 投射鏡頭97等光學元件，並且使得三原色光與驅動程式産生的r(紅）、 G (綠）、B (藍）晝面同步，便形成分色影像。頻率足夠快時，由於人 眼視覺暫留的特性，觀察者便可以看見彩色的投影畫面。單片式光學 引擎佔用空間相對較小，僅需一片面板，系統架構比較簡單，在成本 上具競爭優勢，因此具有推廣使用的前景。但是，在理想狀態下，假 設RGB三色光的光強度相同，從光源出來的可見光，經由色輪的分時 分色到達LCoS面板上的光能量或光亮度僅剩下原有的1/3，亮度明顯 降低。爲了保證投影品質，就必須提高用作光源的燈泡功率，從而導 致燈泡壽命縮短，光學投影機之成本增加。 爲解決習知單片式LCoS之投影顯示光學系統之光利用率低的問 題，現已有諸多方案推出，例如由美國專利第6,669,343號所揭示之 投影顯示光學系統，請參第二圖所示，該投影顯示光學系統8主要包 括有光源80、透鏡陣列81、聚光透鏡82、分色裝置83、偏極轉換器 84、偏極化分光鏡85、LC〇s面板邸，以及投射鏡頭87，投影原理主 要疋利用兩個雙色鏡830、831將光路分成三路，而後利用三個旋轉稜 鏡832、833、834將RGB三色依序的在LCoS面板86上由上而下進行 ~描’因爲同時有三個顏色照在LC〇s面板86上，在理想狀態下，光 利用率可it 100%，但是該系統需要同時有三個旋轉棱鏡及多個雙色鏡 等從而使其組裂及調整都比較複雜、困難。故，該設計在實現較高 光亮度的同時，卻犧牲了對單片式LCOS所期望之架構簡單、成本低廉 之優勢。 1293716 另一解決方案，請參第三圖所示，其係由美國專利第446 號所揭示之投影顯示光學系統，該投影顯示光學系統7主要包括有光 源70、聚光透鏡71、光導管（light guide)72、色輪73、控制裝置74， 以及影像顯示模組75，其中光導管72的功能是讓從左方來的入射光進 入’然後再均勻的射出並到達色輪73，假設在某一時間點，r光通過， GB兩色光反射回光導管72内，因在光導管72的左側面鍍有反射鏡面， 只留一小孔供從光源來的光通過，所以⑶兩色光會被反射，並從右邊 開口射出到色輪73上，藉此可被再次利用。然而，因爲進行中之光路 爲擴散光路，所以其光回收率無法達到1〇〇%，況且因光速甚快，通常 當GB光被反射回到色輪時，光輪還未能被及時切換到G光或B光可以 通過的鍍膜面，因此該投影顯示光學系統7對光利用率的提高仍然有 故，有必要對習知投影顯示光學系統作進一步改進。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種可提高光利用率並具良好影像品質的 投影顯不光學綠及具有此光學祕的投影裝置，而且祕該光學系 統及其裝財的光學元件還具有較高的伽壽命，從而降低成本。 依據本發明之上述目的，本發明提供一種投影顯示光學系統，適 用於反射式顯示元件，其包括有可提供照射光束的照射模組、可將照 射光束分離成複數個不敝段且以獨光雜行進的色彩光束並照射 於反射式顯示元件上的分光模組，以及投影鏡頭，其中分光模組具有 可方疋轉的色輪及一反射鏡，該色輪係由所需濾、光塊組成，每一遽光 1293716 塊均可選擇性地使得所需要波段的色彩光束通過並使其他波段的色彩 光束反射，使得色輪與反射鏡構成光反射通道，當照射光束以既定入 射角入射色輪並於色輪及反射鏡之間的光反射通道多次反射後，可產 生複數個不同波段且以不同光路徑行進的色彩光束照射於反射式顯示 元件’使得反射式顯示元件被劃分成複數個色塊影像；而投影鏡頭是 將複數個色塊影像投射於螢幕上。 上述照射模組包括光源及拋物反射鏡，提供準直的照射光束。 上述拋物反射鏡也可以由橢球反射鏡來代替，但還需要一準直透 鏡，以提供準直的照射光束。 在上述準直透鏡與橢球反射鏡之間還可以設置光導管，其中匯聚 光源發射的光束進入光導管，使其均勻化後再發射至準直透鏡。 當上述反射式顯示元件係一反射式液晶元件（LCoS面板）時，該 投影顯示光學系統還得需要一偏極轉換器，設置於色輪與反射式顯示 元件之間，將該等色彩光束偏極化後照射於反射式顯示元件。 在上述投影顯示光學系統中還設置有一偏極化分光鏡，設置於投 影鏡頭與反射式顯示元件之間，並將來自偏極轉換器的偏極化的色彩 光束反射至反射式顯示元件。 上述偏極化分光鏡也可以設置於偏極轉換器與反射式顯示元件之 間’並將來自反射式顯示元件的偏極化的色塊影像反射至投影鏡頭。 與本發明之先前技術相比較，本發明投影顯示光學系統及具有此 光學糸統的投影裝置設置有色輪與反射鏡’並且在色輪與反射鏡之間 1293716 形成了光反射通道，當照射光束經過色輪之選擇性透射及在反射鏡與 色輪之間的多次反射之後，可在同一時間點分離出複數個不同波段且 以不同光路徑行進的色彩光束，藉此提高光利用率。 【實施方式】 請參第四A圖所示，本發明投影顯示光學系統丨係適用於反射式 顯示元件，在本實施例中，反射式顯示元件採用的是LC〇s面板，該投 影顯示光學系統1主要包括有照射模組、分光模組、極化轉換模組、 影像顯示模組，以及控制模組，其中照射模組係用來提供照射光束， 其包括有光源10、反射器11、過渡鏡12、準直透鏡13 ;分光模組係 用來使得照射光束分離成複數個不同波段且以不同光路徑行進的色彩 光束並照射於反射式顯示元件上，其主要包括有反射鏡14及色輪π (Color Wheel)，而在本實施例中，在光束行進的路徑上還提供有孔 型格柵元件15、重放透鏡17、線型格柵元件18，以及透鏡陣列19 ; 極化轉換模組係用來將未被極化的光轉換爲所希望的線性極化光，其 包括有偏極轉換器20 (PS Converter)及偏極化分光鏡21 (Polarization Beam Splitter，簡稱PBS);影像顯示模組係用來將 反射式顯示元件上的影像圖案投射在螢幕上，在本實施例中，其主要 包括有LCoS面板22及投射鏡頭23;控制模組主要用來控制光源1〇及 驅動LCoS面板22’其主要包括有光源控制裝置24及驅動控制裝置％ 並經過馬達__色輪16同步，同辆可歸髓訊發送給_ 面板22。 上述光源10可以爲高壓放電燈管，其可通過弧光放電發射出白光。 1293716 上述反射器11係包圍光源10並使光源發出的光反射至特定方 向，該反射器11可以是橢球反射鏡，也可以是拋物反射鏡，不同之處 在於：拋物反射鏡可使得光源發出的光近似平行光，而橢球反射鏡可 使得光源發出的光近似匯聚光。在本實施例中，反射器11係橢球反射 鏡。 上述過濾鏡12係爲紫外-紅外線過濾鏡（UV-IR fillter)，其可 以過濾照射光束中的紫外線與紅外線。 由光源10所提供的光線經過反射器11的反射而形成匯聚光束， 匯5^光束經過上述準直透鏡13之後形成平行光束，當然該匯聚光束也 可以先進入一光導管（可參照第三圖所示之光導管*72)，將其均勻化之 後再發射至準直透鏡13。 上述色輪16係傾斜設置於平行光束的入射通道上，其可以高速旋 轉並産生投影圖像中的全彩色，該色輪16係由所需濾光塊組成，每一 濾光塊均可選擇性地使得所需要波段的色彩光束通過並使其他波段的 色彩光束反射，且反射出去的光束與人射光束具有—定夾角，因此在 色輪16之光人射面的-娜成有白光的人射通道與反射通道，而在色 輪16之光透射面的另-侧形成了複數個與色彩光束相對應的光透射 通道。在本實施射，色輪16被分隔爲三大區域，每__均由三個 遽光塊組成，即RGB (紅、綠、藍）濾光塊，如第五圖所示。當然，也 可以根據需要將色輪分隔爲所需數目之區域。 上述孔型格柵元件15係設置於光反射通道上，用來調整照射光束 1293716 的截面形狀使得所通過的照射光束能準確地投射在色輪16上。 上述反射鏡14係一平面鏡，其與色輪16平行配置，並且還位於 色輪16之光反射通道上，藉此可將來自於色輪16上的反射光束再次 反射至色輪16之其他位置上。當照射光束射向色輪16時，部分波段 的光束經過色輪16之對應濾光塊的選擇性透射而穿過色輪，並在與其 對應之光通道中傳播’而另一部分波段的光束則被色輪16反射回去， 垓部分被色輪16反射的光束將會被反射鏡14再次反射至色輪16之其 他;慮光塊所在的位置處，精由不斷的選擇性透射及反射，最終全部照 射光束均會被色輪16分離並透射出去，並且産生複數個不同波段且以 不同光路徑行進的色彩光束，在本實施例中，主要是會被分離爲三種 有色光束（詳如後述）。因爲光反射之速度非常之快，故照射光束之三 原色光各乎疋在同一時間點被透射出去，藉此光利用率可達。 上述重放透鏡(relay lens)17、透鏡陣列（lens array)19及線型 格栅元件18係設置於色輪與反射式顯示元件之間，並位於被色輪16 透射出去的二原色光束之光傳輸通道上，可用來調整三原色光束之光 流密度使其能量均勻傳輸，而其中的線型格柵元件18主要是用來調制 該等色彩光束照射於反射式顯示元件上的色塊影像大小，從而使得該 等光束能夠準確的投射於反射式顯示元件上。 上述偏極轉換器20 (PS Converter)係用來接收未被極化的光， 並將它轉換搞«義雜化光，在本實施财，奴絲被極化 的光轉換成S偏光，以提高光利用率。 1293716 上述偏極化分光鏡21 (PBS)係由兩個45度等腰直角稜鏡底邊黏 合而成的稜鏡，其設置於投影鏡頭23與反射式顯示元件之間，當非線 性偏極化光入射至PBS 21時，PBS 21會反射入射光的s偏光（垂直於 入射線的平面），而讓P偏光（平行於入射線的平面）通過。因此，當 非線性偏極化光經過上述偏極轉換器2〇之偏極化轉換後，所希望的線 - 性極化光（S偏光）將會全部入射至pbs 21，並且被PBS 21全部反射 而入射至LCoS面板22上，如第四B圖所示。此外，該pbs 21還可以 將入射到LCoS面板22上的光束與反射後的光束分開。 鲁 上述LCoS面板22係反射式顯示元件，用於接受入射光並將所需 的影像加到入射光上，並且當液晶顯示爲亮態時，s偏光將改變成p偏 光，而P偏光將會穿過PBS 21 (請參第四β圖所示），而最後會進入投 射鏡頭23 ’然後藉由投射鏡頭23將成像光放大並將其投射到顯示螢幕 (未圖示）上，藉此得到所需之影像。 本發明投影顯示光學系統1也可以採用如第四c圖所示之實施 例’其與第四Α圖所示之光學系統之不同之處在於：LC〇s面板22與 # PBS 21之相對位置不同，即pbs 21係位於LCoS面板22與偏極轉換器 20之間’且其光路行進之路捏也略有不同。在第四c圖所示之光學系 統中，偏轉換器20的主要作用是將未被極化的光轉化爲p偏光，如 第四D圖所示之韻統的部分光束路徑，p偏光將會全部穿過pBS 21 而到達LCoS面板22上，P偏光經過LC〇s面板22的調制後將被改變爲 S偏光’最終该S偏光將會被PBS 21全部反射而進入投射綱23，然 12 I293716 後再藉由投射鏡頭23將成像光放大並將其投射到顯示區域（未圖示） 上，藉此得到所需之影像。 請繼續參照第四請與第五圖所示，當色輪16在第_時間點進行 疑轉時’照射模組射出的平行光束第一次入射分光模組，假設Ε光先 仃穿過了色輪16上的第-紅色濾光塊⑻而進人第_通道a，而⑶ ’ 光則被反射到位於色輪16前方的反射鏡14，GB光經反射鏡14的反射 後再度進入色輪16，此時g光會穿過色輪16上的第一綠色濾光塊（◦) 而進入第二通道b，而B光則又被反射至反射鏡14，B光經反射鏡14 ❿ 的再度反射後穿過色輪16，最後進入第三通道c。由此可看出，在第 時間點上，白光之三原色RGB分別通過了通道a、b、c，然後再經過 適當的透鏡陣列19及光學鏡組（包括重放透鏡17與線型格柵元件18) 之後，三個通道的有色光束（RGB)均將入射至影像顯示模組中，並入 射到LCoS面板22上。假設a通道的光束是照射在LC〇s面板22上之 右邊1/3的面積上，b通道的光束是照射在LCos面板22之中間位置， 而c通道的光束是照射在LCoS面板22之左邊1/3的面積上。故，在 _ 第一時間點由三原色光（RGB)形成的色塊影像在lc〇S面板上的分佈 如第六A圖所示。 當色輪16轉到下一個時間點（第二時間點）時，進入通道a、b、 c的三原色光也發生了變化，依次爲GBR，當該等三原色光入射到LC〇s 一 面板22上時，所形成的色塊影像之分佈狀況如第六β圖所示。同理， 在第三個時間點上，進入通道a、b、c的三原色光依次爲brg，而在 13 1293716 LCoS面板22上形成的色塊影像之分佈狀況如第六c圖所示。 結合第六A至六C圖所示之由三原色光投射在LCos面板22上的 色塊影像之分佈狀況，可以知道，在Lc〇s面板22之右邊1/3面積上， RGB三色光將依次並會循環照射於其上，因爲視覺暫留的效應，而可以 合成所需要的色彩。同理’在LCoS面板22之其他區域上也同樣可以 合成所需要的色彩。由於色輪16的高速轉動，三色光可以不停地循環， 使得在理想狀態下的光利用率達100%，從而提高影像品質。又，由於 本發明投影顯示光學系統1所採用的旋轉構件僅有色輪丨6 —個，故機 構調整簡單，便於使用。 此外，當三色光照射LCoS面板22時，可能會發生部分重疊的情 況，從而在重疊處將產生具有互補色的色塊影像，如第七A圖所示， 當R光與G光照射LCoS面板22時，發生部分重疊，重疊處產生互補 色黃色（Yellow，簡稱Y)，並且每次重疊之寬度、面積等同；g光與b 光照射LCoS面板22時，發生部分重疊，重疊處產生互補色青色（cyan, 簡稱C)，並且每次重疊之寬度、面積亦等同。當色輪16依序轉動時， 請接著參考第七B圖所示，B光與R光照射lc〇S面板22時，發生部分 重疊，重疊處產生互補色洋紅（Magenta，簡稱M)，並且每次重疊之寬 度、面積等同。同理在第七C圖中亦出現了部分重疊的情況。 請參考第七A至七C圖，LCoS面板22亦同時會產生類似第六a至 六C圖的色彩變化，不過三原色光每次皆會部份重疊而依序產生互補 色光。非重疊區域可混合RGB三原色光產生多種變化的色彩；至於重 1293716 疊區域亦可混合CMY互補色光產生多種變化的色彩，而當投影所需的 顏色爲黑色K時，只須_U(bs面板的作動，就不會產生任何色彩而 呈現爲黑色。 在影像處理時，控制模組將會依據色輪16轉動的速率及角度來控" 制LCoS面板22上相對應的像素（Pixel)點，並作256階的灰階控制，， 配合視覺暫留效應，在極賴時_混合RGB三種顏色，創造出一千 六百萬餘種顏色的變化，從而可形成高品質的彩色畫面。 由上述實施例所揭示之本發明投影顯示光學系統及具有此光學系 φ 統之裝置是利用了反射鏡14與色輪16來提高光利用率，而該原理還 可以應用於DLP (Digital Light Processing，數位光處理）投影技術 中，而DLP投影技術的主要特點是它利用了數位微鏡裝置⑽制 MiCr〇mirror Device，簡稱DMD)而非LCoS面板，因兩者之影像反射 原理類似，故在此不作詳細介紹。須注意的是，當使用dmd時，可省 略使用偏極轉換器及偏極化分光鏡。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申 _ 請。惟，以上所述者僅爲本發明之較佳實施方式，舉凡熟習本案技術 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆涵蓋於後附之申 請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖係習知單片式LCoS光學引擎架構示意圖。 第二圖係其中一習知投影顯示光學系統之示意圖。 15 第： 二圖係另一習知投影顯示光學系統之示意圖。 第四A圖係本發明投影顯示光學系統之第一實施例。 第四B圖係在第四A圖所示之光學系統中的部分光德徑示意圖。 第四c圖係本發明投影顯示光學系統之第二實施例。 第四D圖係在第四C圖所示之光學系統中的部分光束路徑示意圖。 第五圖係位於本發明投細示光學祕之色輪上_光塊的分佈圖。 第六A圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第一時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況。 第六B圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第二時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況。 第六C圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第三時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況。 第七A圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第一時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況，其中三色光發生 部分重疊。 第七B圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第二時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況，其中三色光發生 部分重疊。 第七C圖係本發明投影顯示光學系統之色輪旋轉的第三時間點，三色 光形成於LCoS面板上的色塊影像之分佈狀況，其中三色光發生 部分重疊。 1293716 【主要元件符號說明】 投影顯示光學系統1、7、8 光源 10、70、80 反射器 11 過濾鏡 12 準直透鏡 13 反射鏡 14 孔型格柵元件 15 色輪 16、73、90 重放透鏡 17 線型格栅元件 18 透鏡陣列 19、81、92 偏極轉換器 20、84、93 偏極化分光鏡 2卜 85、95 LCoS面板 22、86、96 投射鏡頭 23、87、97 光源控制裝置 24 驅動控制裝置 25 聚光透鏡 7卜82 光導管 72 控制裝置 74 影像顯示模組 75 分色裝置 83 雙色鏡 830 、 831 旋轉稜鏡 832、833、834 單片式LCoS光學引擎9 第一重放透鏡 91 第二重放透鏡組 94 17

Claims (1)

1293716 拾、申請專利範圍： l 一種投影顯示光學系統，適用於反射式顯示元件，其包括： 照射模組，提供照射光束； 分光模組’具有一可旋轉的色輪及一反射鏡，該色輪係由所需濾 光塊組成’每一濾光塊均可選擇性地使得所需要波段的色彩光 束通過並使其他波段的色彩光束反射，使得色輪與反射鏡構成 光反射通道，當照射光束以既定入射角入射色輪並於色輪及反 射鏡之間的光反射通道多次反射後，可產生複數個不同波段且 以不同光路徑行進的色彩光束照射於反射式顯示元件，使得反 射式顯示元件被劃分成複數個色塊影像；以及 投影鏡頭，將複數個色塊影像投射於螢幕上。 2.如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，其中照射模組包 括光源及拋物反射鏡，提供準直的照射光束。 3·如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，其中照射模組包 括光源、橢球反射鏡及準直透鏡，藉由橢球反射鏡匯聚光源發射 的光束後，再經由準直透鏡提供準直的照射光束。 4·如申請專利範圍第3項所述之投影顯示光學系統，其更包括一光導 管’其中匯聚光源發射的光束進入光導管，使其均勻化後再發射 至準直透鏡。 5.如申請專利範圍第2或3項所述之投影顯示光學系統，其更包括透 鏡陣列，將來自分紐組_等色彩騎均勻化後顧設於反射 18 1293716 式顯示元件。 6·如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，其更包括孔型袼 栅元件，設置於光反射通道並用來調整照射光束的截面形狀。 7·如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，其更包括線型格 柵元件，設置於色輪與反射式顯示元件之間調制該等色彩光束照 射於反射式顯示元件上的滤光塊影像大小。 8. 如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，當反射式顯示元 件係一反射式液晶元件時，該投影顯示光學系統更包括一偏極轉 換器，設置於色輪與反射式顯示元件之間，將該等色彩光束偏極 化後照射於反射式顯示元件。 9. 如申請專利範圍第8項所述之投影顯示光學系統，其更包括偏極化 分光鏡，設置於投影鏡頭與反射式顯示元件之間，並將來自偏極 轉換器的偏極化的色彩光束反射至反射式顯示元件。 10. 如申請專利範圍第8項所述之投影顯示光學系統，其更包括偏極化 分光鏡，設置於偏極轉換器與反射式顯示元件之間，並將來自反 射式顯示元件的偏極化的色塊影像反射至投影鏡頭。 11. 如申請專利範圍第3項所述之投影顯示光學系統，其更包括一過渡 鏡，設置於準直透鏡與光源之間。 12·如申請專利範圍第1項所述之投影顯示光學系統，其更包括一重放 透鏡，設置於色輪與反射式顯示元件之間，將複數個不同波段且 以不同光路徑行進的色彩光束照射於反射式顯示元件。 1293716 13· -種投影顯示光學系統，係可提高光利用率，其包括有·· 光源，係用於提供照射光束； 色輪’係由所需遽光塊組成，每一濾光塊均可選擇性地使得所需 要波段的色彩光麵職使其他波段的色彩光束反射 ’該反射 光束所在之光反射通道與原照射光束之光入射通道均位於色輪 的同一側並且兩通道之間具有一定夾角，而從色輪透射出去的 色彩光束則位於色輪的另一側並且形成了光透射通道； 反射鏡，係位於色輪之光反射通道上，其用於接受來自於色輪的 反射光束，該反射鏡可將該反射光束再次反射至色輪之其他濾 光塊上以再次進行選擇性透射，藉此由光源産生的照射光束均 將會從色輪透射出去並形成複數個沿不同光路徑行進的色彩光 束； 反射式顯示元件，係位於色彩光束之光透射通道上，用來接受色 彩光束，並可被劃分成複數個色塊影像；以及 投影鏡頭，係將複數個色塊影像投射於影像顯示區域中。 14·如申請專利範圍第13項所述之投影顯示光學系統，其中色輪是傾 斜a又置於照射光束的入射通道上’而反射鏡是與色輪平行配置。 15·如申請專利範圍第η項所述之投影顯示光學系統，其中反射式顯 示元件係LCoS面板。 16·如申請專利範圍第15項所述之投影顯示光學系統，其更包括一偏 極轉換器，設置於色輪與反射式顯示元件之間，可將該等色彩光 1293716 束偏極化轉換。 17·如申請專利範圍第16項所述之投影顯示光學系統，其更包括偏極 化分光鏡，設置於投影鏡頭與反射式顯示元件之間，並將來自偏 極轉換器的偏極化的色彩光束反射至反射式顯示元件上，然後來 自反射式顯示元件之色塊影像將通過該偏極化分光鏡並入射至投 影鏡頭。 18·如申請專利範圍第16項所述之投影顯示光學系統，其更包括偏極 化分光鏡，設置於偏極轉換器與反射式顯示元件之間，來自偏極 鲁 轉換器的偏極化的色彩光束將會全部通過該偏極化分光鏡，並到 達反射式顯示元件上，並且該偏極化分光鏡還可將來自反射式顯 示元件的偏極化的色塊影像反射至投影鏡頭。 19·如申請專利範圍第13、17或18項所述之投影顯示光學系統，其更 包括有一拋物反射鏡，其包圍光源以提供準直的照射光束。 20.如申請專利範圍第13、17或18項所述之投影顯示光學系統，其更 包括有一橢球反射鏡，其包圍光源並匯聚照射光束。 鲁 21·如申請專利範圍第20項所述之投影顯示光學系統，其更包括有一 準直透鏡，當照射光束經過準直透鏡之後可形成準直的照射光束。 22. 如申請專利範圍第21項所述之投影顯示光學系統，其更包括一光 導管，其中由光源發射的照射光束經由橢球反射鏡的匯聚後再進 入光導管，藉此可將光束均勻化後再發射至準直透鏡。 23. 如申請專利範圍第13、17或18項所述之投影顯示光學系統，其更 21 1293716 包括透鏡陣列，將來自色輪的該等色彩光束均勻化後再照設於反 射式顯示元件。 24. 如申請專利範圍第23項所述之投影顯示光學系統，更包括孔型格 柵元件，設置於光反射通道並用來調整照射光束的截面形狀。 “ 25. 如申請專利範圍第24項所述之投影顯示光學系統，更包括線型格 - 栅元件，設置於色輪與反射式顯示元件之間調制該等色彩光束照 射於反射式顯示元件上的色塊影像大小。 26·如申請專利範圍第22項所述之投影顯示光學系統，更包括一過遽 φ 鏡，設置於準直透鏡與光源之間。 27.如申請專利範圍第21項所述之投影顯示光學系統，更包括一重放 透鏡，設置於色輪與反射式顯示元件之間，將複數個不同波段且 以不同光路徑行進的色彩光束照射於反射式顯示元件。 28·如申請專利範圍第13或14項所述之投影顯示光學系統，其中反射 式顯示元件係DMD數位微鏡裝置。 29·—種分光裝置，係可應用於投影顯示光學系統中以提高光利用率， 麵 其包括有一可旋轉的色輪及一反射鏡，該色輪係由所需濾光塊組 成’每一濾光塊均可選擇性地使得所需要波段的色彩光束通過並 使其他波段的色彩光束反射，並且在色輪與反射鏡之間形成光反 射通道，當可見光束以既定入射角入射色輪並於色輪及反射鏡之 間的光反射通道多次反射後，可產生複數個不同波段且以不同光 路徑行進的色彩光束，藉此提高光利用率。 22 1293716 3〇·如申請專利範圍第29項所述之分光裝置，其中色輪與反射鏡是平 行配置，且可見光束是以一定角度傾斜入射至色輪上。 31·—種投影裝置，係可提高光利用率，其包括有： 照射模組，其具有一光源，用於提供照射光束； 分光模組，具有一可旋轉的色輪及一反射鏡，該色輪係由所需濾 光塊組成，每一濾光塊均可選擇性地使得所需要波段的色彩光 束通過並使其他波段的色彩光束反射，使得色輪與反射鏡構成 光反射通道，當照射光束以既定入射角入射色輪並於色輪及反 射鏡之間的光反射通道多次反射後，可產生複數個不同波段且 以不同光路徑行進的色彩光束；以及 影像顯示模組，其包括有顯示元件及投射鏡頭，顯示元件係用於 接受來自於分光模組的色彩光束並將該等光束進行調制以輸出 具有影像圖案的彩色光，投射鏡頭係用於將具有影像圖案的彩 色光投射在所需區域上；及 控制模組，其主要用來控制光源、色輪轉動速率及施加於反射式 顯示元件上的電信號。 32.如申請專利範圍第31項所述之投影裝置，其中色輪是傾斜設置於 照射光束的入射通道上，而反射鏡是與色輪平行配置。 33·如申請專概圍第31項所狀彡裝置，其帽示元件爲反射式 顯示元件。 34_如申請專利細第％項所述之投影裝置，當反射式顯示元件係一 23 1293716 反射式液sa元件時，該投影裝置還包括有一偏極轉換器，其設置 於色輪與反射式顯示元件之間，將該等色彩光束偏極化後照射於 反射式顯示元件。 35.如申請專利範圍第34項所述之投影裝置，其還包括有一偏極化分 光鏡，其設置於投影鏡頭與反射式顯示元件之間，並將來自偏極 轉換器的偏極化的色彩光束反射至反射式顯示元件。 36·如申請專利範圍第34項所述之投影裝置，其還包括偏極化分光 鏡，其設置於偏極轉換器與反射式顯示元件之間，並將來自反射 鲁 式顯示元件的具有影像圖案的偏極化的彩色光反射至投影鏡頭。 37·如申請專利範圍第33、35或36項所述之投影裝置，其中照射模組 還包括有一拋物反射鏡，其可使得光源發出的照射光束準直。 38·如申請專利範圍第33、35或36項所述之投影裝置，其中照射模組 還包括有橢球反射鏡及準直透鏡，藉由橢球反射鏡匯聚光源發射 的光束後，再經由準直透鏡提供準直的照射光束。 39·如申請專利範圍第38項所述之投影裝置，其更包括一光導管，其 _ 中匯聚光源發射的光束進入光導管，使其均勻化後再發射至準直 透鏡。 40. 如申請專利範圍第33項所述之投影裝置，其更包括透鏡陣列，將 來自分光模組的該等色彩光束均勻化後再照設於反射式顯示元 件。 41. 如申晴專利範圍第33項所述之投影裝置，其更包括孔型格拇元 24 1293716 件，設置於光反射通道並用來調整照射光束的截面形狀。 42.如申請專利範圍第犯項所述之投影裝置，其更包括線型格栅元 件，設置於色輪與反射式顯示元件之間調制該等色彩光束照射於 反射式顯不元件上的遽光塊影像大小。 43·如申請專利範圍第38項所述之投影裝置，其更包括一過濾鏡，設 置於準直透鏡與光源之間。 44.如申請專利範圍第33項所述之投影裝置，其更包括一重放透鏡， 設置於色輪與反射式顯示元件之間，將複數個不同波段且以不同參 光路徑城咐彩光束騎肢射趣示元件。

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