TWI306517B - - Google Patents

Description

1306517 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i 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2〇2、一第三分光鏡203、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302、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301，該綠光7是被該第二分光 鏡202反射而穿透該第一分光鏡2〇1，進而被該第二反射鏡 205、該第三分光鏡203反射至另一個整理組301，該藍光 8是穿透該第一分光鏡201，而被該第二分光鏡202、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 1306517 一個整理組301，該紅、綠、藍光6、7、8分別被該等整理 組3的偏光分光鏡303反射至該等液晶面板3〇4後，該等 液曰曰面板3 04可將該紅、綠、藍光6、7、8整理並圖案化 ，然後再反射至該合光單元4，如此，當該合光單元4將該 紅、綠、藍光6、7、8合光後，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 實際製造、使用時，此種投影機卻具有以下的缺失： 一、在貫際組裝時，此種投影機一般需利用三個金屬 組件（圖未不）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—組的偏光分光鏡3〇3肖液晶面板 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22.2 x liTm/m-t)或鐵鑄件（熱膨脹係數1〇2 χ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A 5em，則當該等金屬組件受熱昇溫赃後 ，鋁鑄件與鐵鑄件製作的金屬組件將分別產生U以瓜（ 0.05m X 20 X 22.2 x 1〇-6m/m_〇c=22.2^m)^i〇^m( 0.05m x20 χ 10_2 x 1〇-6=1〇2/zm)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吋、解析度 1920 X 128G)來說’該等液晶面板3G4每—晝素的大小約 僅為8.1/zm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 #n丄……將大於該 等液晶面板304的晝素大小（8.同理可知，設置於 1306517 該等合光單元4相反兩侧上的兩塊液晶面板304的相對偏 移量更將達 44.4 ( 22.2 X 2) //m 或 20.4 ( 1〇_2 X 2) a m ’而运大於该專液晶面板304的晝素大小（8.1"rn)，如此 ，往往會造成該等液晶面板304的晝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304，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】 種熱膨脹偏移量小 因此，本發明之目的，即在提供一 且可便於製造與組裝的用於投影機的合光模組。 本發月用於才又影機的合光模組，包含一合光菱鏡單元 、一安裝基板單元、三液晶面板單元，及三偏光分光單元 。該合光蔓鏡單元具有一出光面、一第—入光面、—第二 入光面及-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：、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—人光面之間。該安裝基板單元呈有 三組分別設置於該等人光面上的基板組，每—基板組具有 -互相平灯且間隔地設置於其中—人光面上的基板，該等 基板的-膨脹絲是小於3.5 χ心/mH基板且有 -固设於該人光面上的定位端緣、— 面的第一安裝端緣，及—傾斜於該人光面的第二 1306517 。f寺液晶面板單元是分別固設於每-基板組的基板的第 ,,二，’表上’而分別貫質上垂直於該等入光面0該等偏 ""單元是刀別固5又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 .下配5 ,考圖式之二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。 多閱圖2、3、4，本發明用於投影機的合光模組丨〇〇的 第-較佳實施例，是可運用於—投影機系統㈣，該投影機 系、.先200亦包括一類似於習知光源發射單元^的光源發射單 兀300、一類似於習知分光單元2的分光單元，及一類 似於t知投影單元5的投影單元5〇〇，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.’且340，該分光單元4〇〇具有數分光鏡41〇、數反射鏡 42〇，及數集光鏡430，該分光單元400藉由該等分光鏡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 及監光70，該紅、綠、藍光5〇、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、一女裝基板單元20、三液晶面板單元30，及三偏光分 光單元40。 1306517 該合光菱鏡單元Η)在本施例中是為—種χ菱鏡，該人 光菱鏡單元1〇具有具有一出光面u、一第一入光面^、一

'入光面13及-第二入光面14 ’該出光面11與該第一 入光面12是彼此平行設置，該第二、三入光自i3、、i4是彼 此平行設置且垂直地連接於該出光面u與該第—人光面η 2間。在本實施例中，該出光® 11與該第一入光面12是沿 —第—方向X設置，該第二、三人光面13、14是沿—第二 方向γ設置’且’該第一、二、三入光面12、13、14可分 別供該綠、紅、藍光60、50、70射入（見圖2、3、4)。 一遠安裝基板單兀20具有三組分別設置於該第一、二、 三入光面12、13、14上的基板組2卜每一基板組21 :有 —互相平行且間隔地設置於該第一、二、三入光面a、。 :14其中一者上且概呈梯形的基板^，在本實施例中，該 等基板211的材質可為熱膨脹係數等於3 25 χ瓜的 奸夕玻㈣（B_flGat/BGrGsilieate FIGat Glass)、熱膨脹係數 等於〇·75 X 10-Wm-t的石夕石玻璃（训⑶⑴㈣）及熱膨脹 係數等於0 4 χ 1(r6m/m，c的溶融石英（Fused ，在 以下的說明中該等基板211的材質是以卿玻璃作說明。 每一基板211具有一固設於該第一、二、三入光面12 13 14上的疋位端緣212、一實質上垂直於該第一、二、 ~入光面12、13、14並與該定位端緣212連接的第一安裝 端緣213、-傾斜於該第—、二、三入光面& & 14並 與該第一安裝端緣213連接的第二安裝端緣214，及一連接 於忒疋位端緣212與該第二安裝端緣214之間並平行於該第 1306517 安裝端緣2 13的連接端緣2丨 一〜 豕215，且，母一基板211的第一 一女裝端緣213、214之库b θ 。 之間可疋義出一小於九十度的夾角 在本錢财，該#基板組21的其卜者是設置於該 θ L入先面12上’該基板纽21的基板叫的定位端緣212 U一垂直於該第-、二方向χ、γ的第三方向z固設於該 12上，該基板組21絲板2n的第—安裝端緣

疋/〇 4第二方向Y設置而垂直於該第一入光面12。 在本實施例中，該等基板組21的其他㈣是分別設置 於該第二、三入光面13、14上，該等基板組2!的基板211 的定位端、緣212是沿該第三方向z固設於該第二、三入光 面13、14上，該等基板組21的基板2ιι的第一安裝端緣 213是沿該第一方向χ設置而垂直於該第二、三入光面u 、14 °

該等液晶面板單元3G是分設於每—基板組Η的 基板211的第一女裝端緣加上，而分別實質上垂直於該第 一、：：三入光面12、13、14，在本實施例t，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—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、二 、二入光面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柵偏光 10 1306517 片（Wire Grid PBS )。 此’如圖 2、q、/i ^ 4所示，當該紅、綠、藍光5〇 、7〇分別穿透該等偏异八伞„ _ 型態的紅、綠、藍先Τλ後’可被轉換成s偏振 ^ 亚朝5亥萼液晶面板3 2投射，接著， ^ 、亲孤光5〇、60、70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'、’ 監先50、60、70即可分別被該等偏光分光單元40反射至节 合：菱鏡單元1〇的第—、二、三入光面i2、i3，i4，如： ，當該合光菱鏡單元10將該紅、綠、藍光5〇、6〇、％ 後，即可由該出光面11射出，再藉該投影單元500投二至 —榮幕（圖未示）上而形成影像。 經由以上的說明，可再將本發明的優點歸納如下：

一、本發明安ft基板單元2〇的基板211的材f是採用 熱恥脹係數相當低的硼矽玻璃（熱膨脹係數為3.25 X ,C) 口此，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2代後， 的基板。211也只會產……〇·—0χ 3 25 χ' 10 m/m- C - 3.25 a m )的熱膨脹量而已，因此，該等基板 hi因熱膨脹而帶動該等液晶面板32的偏移量也只有以 P而已，再者’裝設於該第二、三入光面13、Μ上的基 板2 11 f動該等液晶面板32產生的相對偏移量，也是口、有 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格（/對角 線时、解析度侧x酬），而同樣具有僅為 1306517 大小的晝素，本發明的基板211因熱膨嚴而帶動該等液晶面 板32所產生的偏移量（3.25 #m)或相對偏移量（Μ ^爪） ，也都是遠小於-個晝素的大小（8] 0 m)，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晝質 ’、、、 二、 本發㈣安裝基板單元2G是—次湘兩片構型簡 =的基板211來固設連結同一組的液晶面板單元％與偏光 分光單元40,因此，相較於習知的金屬組件，該等基板 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ό所示，本發明更可藉由一具有一容 槽81的組裝治具8〇來定位該分光菱鏡單元ι〇與該等基板 211，該容槽80具有一可容置定位該分光菱鏡單元⑺的主 容置部811及數傾斜角度配合該等基板211的第二安裝端緣 214的導滑部812，如此，當該分光菱鏡單元1()定位於該 主容置部8U内後，將該等基板211分別置入該等導滑 812,該等基板2U即會因重力作用而自動朝該分光菱鏡單 兀ίο的第、一、二入光面12、13、14移動，則當確認 該等基板211與該第-、二、三入光面12、i3、i4之間益 間隙後’即可點膠將該等基板211與該分光菱鏡單元則占 固成一體，因此，本發明更具有容易組裝的優點。 如圖7、8所示，為本發明的一第二較佳實施例，該第 較佳實施例是類似於該第—較佳實施例，其差異之處在 於 母-基板211的定位端緣212的兩端是分別與第— 12 06517 文放立而緣213、214互；)：日·;查拉 >- 壯山 互相連接，每一基板2Π的第一、二安 衣、緣213、214的另一端是互相連接而呈三角形。 °亥寻基板組 2 1 的：中 ^一 ^ 3 ^-n. ^ ΛΑ- h、甲者疋5又置於該苐一入光面12 ’該基板組21的基板211収位端緣212是沿該第一方 2固設於該第一入光面12上，該基板組的基板211 二弟―安裝端緣213是沿該第二方向γ設置而垂直於該第 入光面12。 、，°亥等基板組21的其他兩者是分別設置於該第二、三入 3 4上該等基板組21的基板211的定位端緣212 调第二方向Y固設於該第二、三入光面"、"上，該 ^基板組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、三入光面13、14。 如此，该第二較佳實施例配合以不同方式排列的分光 鏡410與反射鏡，亦可達到與上述第-較佳實施例相同 的目的與功效。 如圖9、1〇所示，為太 為本發明的一第三較佳實施例，該 佳實施例是類似於該第-較佳實施例，其差異之處 在於： 邊#基板組2 1的：Μ： φ a _ ^ ^ ^ 町，、中—者是設置於該第一入光面12 上’該基板組21的某拓9 1 1 & + 反211的疋位端緣212是沿該第一方 向X固没於該第一入光面I) ^ ^ 12上，戎基板組21的基板211 的第—安裝端緣2 13是沪兮筮-十二 疋化及第一方向γ設置而垂直於該第 —入光面12。 該等基板組2!的其他兩者是分㈣置於㈣二、三人 13 1306517 ^面二14上’該等基板組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 等基板組21的基板211的第一安裝端緣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，該第二較佳實施例配合以不同方式排列的分光 鏡410與反射鏡42〇,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，本發明之用於投影機的合光模組，不僅基 板的熱膨脹偏移量小，而可有效防止液晶面板的晝素發生 無法重疊與離焦的問題，更可容易地進行製造與組裝，故 確實能達到發明之目的。 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，即大凡依本發明申請專利 fe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 1306517 【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的右側示意圖； 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。

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【主要元件符號說明】 200**· …投影機系統 215… …連接$而緣 300·· …光源發射單元 3 0*.·*· …液晶面板單元 310 …光源 31·，.·. …承載座 320… …透鏡陣列 32..… 液日日面板 330… …光源反射鏡 40···.· …偏光分光單元 340··· …透鏡組 50•…. …紅光 400"， …分光單元 60·.··· …綠光 410··· • · ·分光鏡 70..··· …藍光 420···· …反射鏡 80.… …組裝治具 4 3 〇 …· …集光鏡 81…. …容槽 500 ···· ••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…… …苐 方向 11...... ••出光面 Y…… …第二方向 12 ..... ••第一入光面 Z…… …第一方向 13 .•… ••弟一入光面 Θ ···‘. …夾角 14 ..... ••第三入光面 20 ..... …安裝基板單元 21 —. ••基板組 211··· …基板 212 ···· …定位端緣 213 ··· ••第一安裝端緣 214···· •-第二安裝端緣 16

Claims (1)

1306517 申請專利範圍： 1. 種用於投影機的合光模組，包含： 一合光菱鏡單元，具有—出 出先面、一第一入光面、 一第二入光面及一第三入光面， 逆出光面與該第一入光面 是彼此平行設置，該第二、三 尤面疋彼此平行設置且垂 直地連接於該出光面與該第—入光面之間· 一安裝基板單元，具有= 曰， 旁一、，且刀別設置於該等入光面 上的基板組，每一基板組具有_ ^ ^ 旁—互相平行且間隔地設置於 /、中入光面上的基板，該等其;. 寺基板的一膨脹係數是小於 3·5 X l〇6m/m_C，每一其把目 士 母基板具有一固設於該入光面上的 定位端緣、一實質上呑亩於 、 直於該入光面的第一安裝端緣，及 一傾斜於該入光面的第二安裝端緣； 三液晶面板單元，是分別固設於每一基板組的基板 裝端緣上，而分別實質上垂直於該等人光面，·及 U刀光單& ’是分別固設於每―基板組的基板 的第二安裝端緣上。 2.根據中請專利範圍第1項之用於投影機的合光模組’其中 ’母-基板的定位端緣與第—安裝端緣是互相連接，每一 基板的帛、—安裝端緣是互相連接，且，每一基板的第 一、-安裝端緣之間可定義出—小於九十度的夹角。 L根據申請專利(fl # , ^ 圍苐1項之用於投影機的合光模組，其中 ’該出光面與該第— 一 一 罘入先面疋沿一弟一方向設置，該第二 曰 光面疋/ 口 —第二方向設置，該等基板組的其中一者 是設置於該第—入光面上，該基板組的基板的定位端緣是 17 Ι3Ό6517 沿一垂直於該第一、二方向的第三方向固設於該第一入光 面上，該基板組的基板的第一安裝端緣是沿該第二方向設 置而垂直於該第一入光面，該等基板組的其他兩者是分別 設置於該第二、三入光面上，該等基板組的基板的定位端 緣是沿該第三方向固設於該第二、三入光面上，該等基板 組的基板的第一安裝端緣是沿該第一方向設置而垂直於該 第二、三入光面。 4. 根據申請專利範圍第3項之用於投影機的合光模組，其中 ，每一基板的定位端緣與第一安裝端緣是互相連接，每一 基板的第一、二安裝端緣是互相連接，每一基板的第一、 二安裝端緣之間可定義出一小於九十度的夹角，且，每一 基板更具有一連接於該定位端緣與該第二安裝端緣之間並 平行於該第一安裝端緣的連接端緣。 5. 根據申請專利範圍第1項之用於投影機的合光模組，其中 ，該出光面與該第一入光面是沿一第一方向設置，該第二 、三入光面是沿一第二方向設置，該等基板組的其中一者 是設置於該第一入光面上，該基板組的基板的定位端緣是 沿該第一方向固設於該第一入光面上，該基板組的基板的 第一安裝端緣是沿該第二方向設置而垂直於該第一入光面 ，該等基板組的其他兩者是分別設置於該第二、三入光面 上’該寺基板組的基板的定位端緣是沿該第二方向固設於 該第二、三入光面上，該等基板組的基板的第一安裝端緣 是沿該第一方向設置而垂直於該第二、三入光面。 6. 根據申請專利範圍第5項之用於投影機的合光模組，其中 18 1306517 ’每一基板的定位p 且4 緣與第一安裝端緣是互相漣桩— 基板的定位端緣與第接，母_ 筮 ^ # 裒^ 4疋互相連接，每一美妨ΛΑ 弟一、二安裝•是互相連 ^ #基板的 安裝端緣之Ητα相連接且，母-基板的第-、二 4豪之間可定義出—小於九十度的夾角。 7-根據申請專利範圍篦 ’每-基板的定位端緣盘於“機的合光模組，其中 :=Γ、二安裳端緣是互相連接，每-基板的第―、 二 之間可定義出-小於九十度的夹角，且，每 接於該定位端緣與該第二安裝端緣之間： 丁於㈣―女裝端緣的連接端緣。 8·根據申請專利蔚圊笛 軌圍弟1項之用於投影機的合光模組，宜中 ’㈣基板的材質是選自於由下列低熱膨服係數之材質所 組成的族群:·夕玻璃、石夕石玻璃及熔融石英。 9. 一種用於投影機的合光模組，包含： 〇光菱鏡單兀，具有-出光面，及至少—入光面 ， 安裝基板單凡，具有至少一組設置於該入光面上 的基板組’该基板組具有二互相平行且間隔地設置上的基 板，該等基板的一膨脹係數是小於3 5 χ i〇_6m/m_t，每 -基板具有一固設於該入光面上的定位端緣、一實質上垂 直於該入光面的第一安裝端緣，及一傾斜於該入光面的第 二安裝端緣； 至：>、面板單元’是固設於該基板組的基板的第一 安裝端緣上，而實質上垂直於該等入光面；及 19 1306517 至^偏光分光單元，是固設於該基板組的基板的 第二安裝端緣上。 ίο.根據申請專利範圍第9項之用於投影機的合光模組，其 中，每一基板的定位端緣與第—安裝端緣是互相連接，每 -基板的定位端緣與第二安裝端緣是互相連接，每—基板 的第-、二安裝端緣是互相連接，且，每一基板的第一、 二安裝端緣之間可定義出—小於九十度的夾角。 Π·根射請專利範圍第9項之用於投影機的合光模組，其 中’每-基板的定位端緣與第—安裳端緣是互相連接，每 -基板的第一、二安裝端緣是互相連接，每一基板的第一 、二安裝端緣之間可定義出一小於九十度的夾角，且，每 Γ基板更具有—連接於該定位端緣與該第二安裝端緣之: 並平行於該第一安裝端緣的連接端緣。 12·根據申請專利範圍第9項之用於投影機的合光模植，盆 中’該等基板的材質是選自於由下列低熱膨脹係 曾 所組成的族群：硼矽玻璃'矽石玻璃及熔融石英。 、 20