TWI465772B

TWI465772B - 立體顯示光源與立體顯示裝置

Info

Publication number: TWI465772B
Application number: TW102110796A
Authority: TW
Inventors: Junejei Huang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-12-21
Also published as: US20140293170A1; TW201437684A; US9104095B2

Description

立體顯示光源與立體顯示裝置

本發明是有關於一種立體顯示光源，尤其係應用於一立體顯示投影裝置。

利用人類的兩眼視差，習知的立體顯示裝置以分別提供觀賞者之兩眼不同的影像來達成三維顯示，例如，立體顯示投影裝置。而現有產生不同影像之方式，包含有偏振式、紅藍式或波長多工式。

波長多工式立體顯示裝置，顧名思義，是以提供觀賞者具不同波長範圍的影像來達成三維顯示。而因彩色影像多由加法三原色（R（紅色）、G（綠色）、B（藍色））來混合出色域空間內的各種顏色，因此習知的波長多工式立體顯示裝置以兩組三原色R₁ 、G₁ 、B₁ 與R₂ 、G₂ 、B₂ 來區分左右眼影像。

傳統的波長多工式立體顯示裝置以具濾波功能的色輪來產生左右眼光束。左右眼光束的波長範圍需有一定程度以上的準確度，且左右眼光束之波長範圍互相不重疊。若波長範圍稍有偏差，則左右眼光束的波長可能會互相重疊，而造成左右眼影像的干擾。

隨著立體顯示裝置的尺寸日益縮小，色輪的尺寸必須跟著變小。換言之，光束打到色輪的光點之尺寸必須縮小，取而代之的是光束入射色輪的張角將變大。然而一但張角過大，色輪濾波的波長範圍將會位移，可能導致左右眼光束的波長互相重疊，而產生互相干擾的左右眼影像。

本發明之一態樣提供一種立體顯示光源，包含第一光源、曲面鏡、旋轉輪、致動器、多頻段濾波片與光學模組。第一光源用以提供第一光束。旋轉輪置於第一光源與曲面鏡之間。旋轉輪包含第一穿透區與第一反射區。致動器用以旋轉旋轉輪，例如一馬達，使得旋轉輪之第一穿透區與第一反射區依時序位於第一光束之路徑上。多頻段濾波片能夠讓第一光束之一部分穿透，第一光束之另一部分反射，且此二部分之波長互相不重疊。光學模組置於第一光源與旋轉輪之間，用以將第一光束導引至旋轉輪，且將來自第一反射區之第一光束與來自曲面鏡之第一光束分別導引至多頻段濾波片相對之二面，使得第一光束之部分的光通過多頻段濾波片而到達出光位置，且第一光束之另一部分的光被多頻段濾波片反射而到達出光位置。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源具有一光軸。第一光束打至旋轉輪之位置偏離光軸。

在一或多個實施方式中，光學模組包含第一稜鏡、第二稜鏡、第三稜鏡與至少一聚光透鏡。第一稜鏡具有第一入射面與出光面。第一光源毗鄰第一入射面設置，且出光位置毗鄰出光面設置。第二稜鏡與第一稜鏡之間定義一第一間隙。多頻段濾波片置於第二稜鏡與第三稜鏡之間。聚光透鏡置於第二稜鏡與旋轉輪之間。

在一或多個實施方式中，光學模組包含第一稜鏡、第二稜鏡、反射鏡與至少一聚光透鏡。第一稜鏡具有第一入射面與出光面。第一光源毗鄰第一入射面設置，且出光位置毗鄰出光面設置。第二稜鏡與第一稜鏡之間定義一第一間隙。多頻段濾波片置於第二稜鏡與反射鏡之間。聚光透鏡置於第二稜鏡與旋轉輪之間。

在一或多個實施方式中，第一光束與第一稜鏡之第一入射面的法線相交一夾角。

在一或多個實施方式中，致動器係於第一時序使得旋轉輪之第一反射區位於第一光束之路徑上，並於第二時序使得第一穿透區依時序位於第一光束之路徑上。

在一或多個實施方式中，於第一時序時，第一光束入射光學模組，而被導引至旋轉輪之第一反射區，接著被第一反射區反射回光學模組，之後被光學模組導引至多頻段濾波片，使得部分之第一光束通過多頻段濾波片後，由光學模組導引至出光位置。

在一或多個實施方式中，於第二時序時，第一光束穿透旋轉輪之第一穿透區而到達曲面鏡。

在一個多個實施方式中，於第二時序時，第一光束入射光學模組，而被導引至旋轉輪之第一穿透區。第一光束穿透第一穿透區而到達曲面鏡，接著被曲面鏡反射回光學模組，因此被光學模組導引至多頻段濾波片，使得另一部分之第一光束被多頻段濾波片反射，而再度被光學模組導引至出光位置。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源更包含第二光源，用以提供第二光束。旋轉輪更包含第二穿透區與第二反射區。致動器更用以使得旋轉輪之第二穿透區與第二反射區依時序位於第二光束之路徑上。多頻段濾波片更能夠讓第二光束之一部分穿透，第二光束之另一部分反射，且此二部分之波長互相不重疊。光學模組更置於第二光源與旋轉輪之間，更用以將第二光束導引至旋轉輪，且將來自第二反射區之光束與來自第二穿透區之光束分別導引至多頻段濾波片相對之二面，使得第二光束之部分的光通過多頻段濾波片而到達出光位置，且第二光束之另一部分的光被多頻段濾波片反射而到達出光位置。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源具有一光軸。第一光束打至旋轉輪之位置偏離光軸至一側，且第二光束打至旋轉輪之位置偏離光軸至相對之一側。

在一或多個實施方式中，光學模組包含第一稜鏡、第二稜鏡、第三稜鏡、第四稜鏡與至少一聚光透鏡。第一稜鏡具有第一入射面與出光面。第一光源毗鄰第一入射面設置，且出光位置毗鄰出光面設置。第二稜鏡與第一稜鏡之間定義第一間隙。多頻段濾波片置於第二稜鏡與第三稜鏡之間。第四稜鏡與第三稜鏡之間定義第二間隙。第四稜鏡具有第二入射面，第二光源毗鄰第二入射面設置。聚光透鏡置於第二稜鏡與旋轉輪之間。

在一或多個實施方式中，第一光束與第一入射面的法線相交第一夾角，且第二光束與第二入射面的法線相交第二夾角。

在一或多個實施方式中，第一穿透區沿著旋轉輪之徑向與第二反射區相鄰設置，且第一反射區沿著旋轉輪之徑向與第二穿透區相鄰設置。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源具有一光軸。旋轉輪之第一穿透區與第一反射區依時序位於光軸上。

在一或多個實施方式中，該致動器係於第一時序使得旋轉輪之第一反射區位於第一光束之路徑上，且第二穿透區位於第二光束之路徑上。於第二時序使得第一穿透區依時序位於第一光束之路徑上，且第二反射區依時序位於第二光束之路徑上。

在一或多個實施方式中，於第一時序時，第二光束穿透旋轉輪之第二穿透區而到達曲面鏡。

在一或多個實施方式中，於第一時序時，第二光束入射光學模組，而被導引至旋轉輪之第二穿透區，第二光束穿透第二穿透區而到達曲面鏡，接著被曲面鏡反射回光學模組，因此被光學模組導引至多頻段濾波片，使得部分之第二光束通過多頻段濾波片後，由光學模組導引至出光位置。

在一或多個實施方式中，於第二時序時，第二光束入射光學模組，而被導引至旋轉輪之第二反射區，接著被第二反射區反射回光學模組，之後被光學模組導引至多頻段濾波片，使得另一部分之第二光束被多頻段濾波片反射，而再度被光學模組導引至出光位置。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源更包含平凸透鏡，置於旋轉輪與曲面鏡之間。

在一或多個實施方式中，曲面鏡為球面鏡。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源更包含色輪，置於出光位置，用以濾除一部分之抵達出光位置的光。

本發明之另一態樣提供一種立體顯示裝置，包含上述之立體顯示光源與光調制機構。光調制機構包含至少一分光鏡、複數個液晶面板與合光稜鏡。分光鏡置於出光位置，用以將部分之第一光束與另一部分之第一光束分為複數個原色光束。液晶面板用以將複數個原色光束分別形成複數個影像光束。合光稜鏡用以收集影像光束且投射至鏡頭。

因本發明一實施方式之立體顯示光源，其旋轉輪並不具有濾波的功能，因此其尺寸可比一般的色輪要小，有助於縮小立體顯示光源的整體尺寸。再加上第一光束以接近平行光的狀態到達多頻段濾波片，即第一光束可以較小的入射角入射頻段濾波片，因此左右眼光束之波長範圍可避免互相重疊，以防止左右眼影像互相干擾。

10、20、25、30．．．立體顯示光源

12、32．．．光軸

100．．．第一光源

110、120、130、160、170、180．．．路徑

150．．．第二光源

200．．．曲面鏡

300、302．．．旋轉輪

310．．．第一反射區

320．．．第一穿透區

330．．．第二反射區

340．．．第二穿透區

400．．．致動器

500．．．多頻段濾波片

600、601、602．．．光學模組

610．．．第一稜鏡

612．．．第一入射面

614．．．出光面

616．．．第一間隙

620．．．第二稜鏡

630．．．第三稜鏡

636．．．第二間隙

640．．．第四稜鏡

642．．．第二入射面

650、660．．．聚光透鏡

670、922、924、926．．．反射鏡

700．．．出光位置

710．．．色輪

720．．．色輪致動器

730、962、964、966、972、974、976．．．透鏡

740．．．光導管

800．．．平凸透鏡

900．．．光調制機構

912、914．．．分光鏡

932、934、936．．．液晶面板

940．．．合光稜鏡

950．．．透鏡陣列

980．．．鏡頭

B1、B2、G1、G2、R1、R2．．．區域

第1圖繪示依照本發明一實施方式之立體顯示光源於第一時序的光路示意圖。
第2圖繪示第1圖之之立體顯示光源於第二時序的光路示意圖。
第3圖繪示第1圖之旋轉輪的正視圖。
第4圖繪示第1圖之多頻段濾波片的光譜圖。
第5圖繪示本發明另一實施方式之立體顯示光源於第一時序的光路示意圖。
第6圖繪示本發明再一實施方式之立體顯示光源於第一時序的光路示意圖。
第7圖繪示本發明一實施方式之立體顯示裝置於第一時序的光路示意圖。
第8圖繪示依照本發明又一實施方式之立體顯示光源於第一時序的光路示意圖。
第9圖繪示第8圖之立體顯示光源於第二時序的光路示意圖。
第10圖繪示第8圖之旋轉輪的正視圖。

以下將以圖式揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請同時參照第1圖與第2圖。第1圖繪示依照本發明一實施方式之立體顯示光源10於其中一時序的光路示意圖。第2圖繪示依照第1圖之立體顯示光源10於其中另一時序的光路示意圖。立體顯示光源10包含第一光源100、曲面鏡200、旋轉輪300、致動器400、多頻段濾波片500與光學模組600。第一光源100用以提供第一光束，其中第一光源100為白光光源。第一光束進入光學模組600後，被光學模組600導引至旋轉輪300。於第一時序，第一光束被旋轉輪300反射回光學模組600，而被光學模組600依路徑120導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500能夠讓第一光束之一部分穿透，此穿透的部分第一光束即可成為左眼光束。而左眼光束接著被光學模組600導引至目標位置700。

接著請參照第2圖。在第二時序，第一光束穿透旋轉輪300而到達曲面鏡200。曲面鏡200將第一光束反射回光學模組600，而被光學模組600依路徑130導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500使得第一光束之另一部分反射，此反射的部分第一光束即可成為右眼光束，而右眼光束之波長與上述之左眼光束之波長互相不重疊。接著右眼光束被光學模組600導引至目標位置700。如此一來，經由本實施方式的立體顯示光源10，即可依時序得到左右眼光束。應注意的是，在第1圖及第2圖所繪示之光路示意圖中，虛線箭頭路徑皆示意性地繪示第一光束的行經路徑。

應注意的是，雖然第1圖中到達出光位置700的光束被定義為左眼光束，且第2圖中到達出光位置700的光束被定義為右眼光束，然而在其他的實施方式中，第1圖中到達出光位置700的光束可被定義為右眼光束，而第2圖中到達出光位置700的光束可被定義為左眼光束，本發明並不以此為限。

第3圖繪示第1圖之旋轉輪300的正視圖。詳細而言，旋轉輪300包含第一反射區310與第一穿透區320。致動器400（如第1圖所繪示）用以驅動旋轉輪300旋轉，使得第一反射區310與第一穿透區320分別在第一時序與第二時序位於第一光束的行經路徑上，如此一來，第一光束即可依時序被旋轉輪300反射，或者穿透旋轉輪300。

第4圖繪示第1圖之多頻段濾波片500的光譜圖。為了清楚起見，圖中的區域B1代表大約為410 nm～445 nm的波長範圍，區域B2代表大約為445 nm～485 nm的波長範圍，區域G1代表大約為485 nm～530 nm的波長範圍，區域G2代表大約為530 nm～570 nm的波長範圍，區域R1代表大約為570 nm～625 nm的波長範圍，而區域R2代表大約為625 nm～680 nm的波長範圍。多頻段濾波片500之穿透與反射的波長範圍並不限於僅各單一範圍，即多頻段濾波片500可設計為能夠使多個波長範圍的光穿透（例如在本實施方式中，為波長於區域B1、G1與R1的光），以及讓多個波長範圍的光反射（例如在本實施方式中，為波長於區域B2、G2與R2的光），因此波長於區域B1、G1與R1的光即組成上述之左眼光束，而波長於區域B2、G2與R2的光即組成上述之右眼光束。應注意的是，上述之各區域的波長範圍皆僅為例示，並非用以限制本發明。本發明所屬技術領域之通常知識者，應視實際需要，彈性選擇多頻段濾波片500的穿透與反射之波長範圍。

如此一來，藉由上述之結構，立體顯示光源10即可依時序產生左右眼光束。接下來將詳細敘述如何藉由本實施方式的立體顯示光源10達成左右眼光束。

請回到第1圖。光學模組600包含第一稜鏡610、第二稜鏡620、第三稜鏡630以及聚光透鏡650與660。第一稜鏡610具有第一入射面612與出光面614。第一光源100毗鄰第一入射面612設置，且出光位置700毗鄰出光面614設置。第二稜鏡620與第一稜鏡610之間定義第一間隙616。多頻段濾波片500置於第二稜鏡620與第三稜鏡630之間。聚光透鏡650與660置於第二稜鏡620與旋轉輪300之間。

於第一時序，致動器400將旋轉輪300之第一反射區310（如第3圖所繪示）旋轉至第一光束的行經路徑上。由第一光源100發出的第一光束依照路徑110而傳至旋轉輪300上。首先第一光束由第一入射面612入射第一稜鏡610，以小於第一間隙616之界面的全反射角入射第一間隙616，因此穿透第一間隙616。之後第一光束經過第二稜鏡620，且由聚光透鏡650與660聚集至旋轉輪300之第一反射區310。第一光束接著被第一反射區310反射回光學模組600，被光學模組600沿著路徑120而導引至出光位置700。首先第一光束被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射入第三稜鏡630。之後第一光束被第三稜鏡630反射至多頻段濾波片500，因此一部分之第一光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B1、G1與R1的光）穿透多頻段濾波片500而成為左眼光束。左眼光束進入第二稜鏡620，而接著以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616。因此穿透第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。

接著請回到第2圖。於第二時序，致動器400將旋轉輪300之第一穿透區320（如第3圖所繪示）旋轉至第一光束的行經路徑上。由第一光源100發出的第一光束依照路徑110而傳至旋轉輪300上。第一光束接著穿透第一穿透區320而到達曲面鏡200，被曲面鏡200與光學模組600沿著路徑130而導引至出光位置700。首先被曲面鏡200反射之第一光束由旋轉輪300之外側通過後，被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射入第二稜鏡620。第一光束以大於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此被第一間隙616反射至多頻段濾波片500。另一部分之第一光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B2、G2與R2的光）被多頻段濾波片500反射而成為右眼光束。右眼光束接著回到第二稜鏡620，而以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此穿過第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。如此一來，致動器400只要依時序重覆上述方式旋轉旋轉輪300，立體顯示光源10即可連續產生出左右眼光束。

綜合上述，因本實施方式之旋轉輪300並不具有濾波的功能，因此第一光束打在旋轉輪300上之光點可較小，如此一來，旋轉輪300的尺寸可比一般的色輪要小，有助於縮小立體顯示光源10的尺寸。再加上不論是沿著路徑120或130，第一光束皆是以近平行光的狀態到達多頻段濾波片500，即第一光束可以較小的入射角入射多頻段濾波片500，因此所產生的左右眼光束之波長範圍可避免位移而互相重疊，以防止左右眼影像互相干擾。

在一或多個實施方式中，可設計第一光束與第一稜鏡610之第一入射面612的法線相交一夾角，即第一光束並非以正向入射第一入射面612，因此第一光束打至旋轉輪300之位置將會偏離立體顯示光源10之光軸12。如此一來，沿路徑110傳播之第一光束在穿透旋轉輪300後，經由曲面鏡200的反射，即可自旋轉輪300的外側（即旋轉輪300相對於光軸12之另一側）回到光學模組600。更進一步的，因第一光束並非以正向入射第一入射面612，因此第一光束沿路徑110以小於第一間隙616之界面的全反射角穿透第一間隙616後，經過光學模組600與曲面鏡200的多次反射，以及偏離光軸12傳播的關係，第一光束沿路徑130回到第一間隙616時，其入射第一間隙616的入射角便能夠大於第一間隙616之界面的全反射角，因此可被第一間隙616反射。而接著在經過多頻段濾波片500的反射後，第一光束與第一間隙616之間的夾角再度小於第一間隙616之界面的全反射角，使得第一光束得以再度通過第一間隙616。

在本實施方式中，雖然利用曲面鏡200即可達到反射第一光束的效果，然而曲面鏡200的尺寸決定於穿透旋轉輪300的第一光束之發散角度。即若第一光束發散過大，則曲面鏡200的尺寸也必須跟著加大。因此在其他的實施方式中，立體顯示光源10可更包含平凸透鏡800，置於旋轉輪300與曲面鏡200之間，用以先聚集穿透旋轉輪300之第一光束。如此一來到達曲面鏡200的第一光束具有較小的發散角，則曲面鏡200的尺寸便可縮小。另外，曲面鏡200可為一球面鏡，本發明並不以此為限。

應注意的是，第1圖與第2圖之光學模組600的聚光透鏡650與660，其數量僅為例示，並非用以限制本發明。聚光透鏡650與660的用途為聚集光束，使得第一光束打至旋轉輪300之光點能夠縮小。因此在其他的實施方式中，聚光透鏡的數量可為一個或者多於兩個，本發明所屬技術領域具通常知識者，可視實際需要，彈性選擇光學模組600之聚光透鏡的數量。

在一或多個實施方式中，為了方便起見，立體顯示光源10亦可自三維顯示狀態切換為二維顯示狀態。請回到第1圖。當本實施方式中之立體顯示光源10切換為二維顯示狀態時，致動器400可使旋轉輪300之第一反射區310（如第3圖所繪示）固定於第一光束的行經路徑上，且多頻段濾波片500被卸下。因此由第一光源100發出之第一光束，沿著路徑110到達旋轉輪300後，被旋轉輪300反射回光學模組600。接著第一光束沿著路徑120，經過第三稜鏡630與第二稜鏡620之鄰接處（即多頻段濾波片500被卸下前的所在位置），而到達出光位置700。因在二維顯示模式下，第一光束沒有經過多頻段濾波片500，因此所有波段的第一光束皆可到達出光位置700。

然而二維顯示模式並不以上述之結構為限。請參照第2圖，在其他的實施方式中，致動器400可使旋轉輪300之第一穿透區320（如第3圖所繪示）固定於第一光束的行經路徑上，且第二稜鏡620與第三稜鏡630之鄰接處可面向第二稜鏡620插入一反射鏡，且此反射鏡可毗鄰多頻段濾波片500之任一側設置。因此由第一光源100發出之第一光束，沿著路徑110到達旋轉輪300後，穿透第一穿透區320而到達曲面鏡200，之後被曲面鏡200反射回光學模組600。接著第一光束沿著路徑130，由第二稜鏡620反射至反射鏡，因此被反射鏡反射到出光位置700。在本實施方式中，因第一光束經過反射鏡的反射，因此所有波段的第一光束皆可到達出光位置700。

接著請參照第5圖，其繪示本發明另一實施方式之立體顯示光源20於第一時序的光路示意圖。本實施方式與第1圖之實施方式的不同處在於光學模組的組成元件。在本實施方式中，光學模組601包含第一稜鏡610、第二稜鏡620、聚光透鏡650與660以及反射鏡670。第一稜鏡610具有第一入射面612與出光面614。第一光源100毗鄰第一入射面612設置，且出光位置700毗鄰出光面614設置。第二稜鏡620與第一稜鏡610之間定義第一間隙616。多頻段濾波片500置於第二稜鏡620與反射鏡670之間。聚光透鏡650與660置於第二稜鏡620與旋轉輪300之間。

因此於第一時序，致動器400將旋轉輪300之第一反射區310（如第3圖所繪示）旋轉至第一光束的行經路徑上。由第一光源100發出的第一光束依照路徑110而傳至旋轉輪300上。第一光束接著被第一反射區310反射回光學模組601，被光學模組601沿著路徑120而導引至出光位置700。首先第一光束被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射向反射鏡670。之後第一光束被反射鏡670反射至多頻段濾波片500，因此一部分之第一光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B1、G1與R1的光）穿透多頻段濾波片500而成為左眼光束。左眼光束進入第二稜鏡620，而接著以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616。因此穿過第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。

而於第二時序時，第一光束形成右眼光束之細節因與第2圖之實施方式相同，僅將第三稜鏡630替換為第5圖之反射鏡670，因此便不再贅述。另外，至於本實施方式的立體顯示光源20，其餘的細節皆與第1圖與第2圖的實施方式相同，因此亦不再贅述。

接著請參照第6圖，其繪示本發明再一實施方式之立體顯示光源25於第一時序的光路示意圖。雖然第6圖僅示意左眼光束之光路路徑，然而應瞭解到，右眼光束在離開出光面614後之光路與左眼光路係相同。為了將上述之左右眼光束進一步地分為各原色的左右眼光束，立體顯示光源25可更包含色輪710與色輪致動器720。色輪710置於出光位置700（如第1圖所繪示），用以濾除一部分之左右眼光束。而色輪致動器720用以旋轉色輪710。色輪710包含複數個濾光區，當色輪致動器720旋轉色輪710時，這些濾光區依時序而位於左右眼光束的行經路徑上。因此色輪710可進一步地依時序將左（或右）眼光束分為各原色的左（或右）眼光束。詳細而言，以紅綠藍三原色為例，色輪710可選擇包含紅原色濾光區、綠原色濾光區與藍原色濾光區。當第3圖的旋轉輪300之第一反射區310位於第一光束的行經路徑時，到達出光位置700之光束即為左眼光束。左眼光束在經過色輪710後，可依時序被進一步分為左眼紅原色光束（其波長對應第4圖之區域R1）、左眼綠原色光束（其波長對應第4圖之區域G1）與左眼藍原色光束（其波長對應第4圖之區域B1）。而當第3圖的旋轉輪300之第一穿透區320位於第一光束的行經路徑時，到達出光位置700之光束即為右眼光束。因此右眼光束在經過色輪710後，可依時序被進一步分為右眼紅原色光束（其波長對應第4圖之區域R2）、右眼綠原色光束（其波長對應第4圖之區域G2）與右眼藍原色光束（其波長對應第4圖之區域B2）。其中，色輪710的旋轉速率為旋轉輪300的二倍，換句話說，當旋轉輪300旋轉半圈時（即旋轉輪300之第一反射區310與第一穿透區320其中之一位於第一光束的行徑路徑的時間），色輪710即旋轉了一圈（即色輪710之紅原色濾光區、綠原色濾光區與藍原色濾光區皆已依序位於左右眼光束的行經路徑上）。

另外，雖然上述之色輪710以三原色為例，然而本發明不以此為限。在一或多個實施方式中，色輪710可再加入黃原色濾光區，以增加畫面的鮮豔度。而多頻段濾波片500也可對應具有不同的光譜圖。應注意的是，上述所舉之原色濾光區的顏色僅為例示，並非用以限制本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，應視實際需要，彈性設計原色濾光區的顏色。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源25可更包含透鏡730與光導管740。透鏡730置於第一稜鏡610之出光面614與色輪710之間，而光導管740置於色輪710相對於透鏡730之一側。光導管740可將通過色輪710之各左右眼原色光束均勻化，以提高光束品質，然而本發明不以此為限。

雖然第6圖之立體顯示光源25包含光學模組600，然而在其他實施方式中，立體顯示光源25之光學模組600亦可替換為光學模組601(如第5圖所繪示)，本發明不以此為限。至於本實施方式的立體顯示光源25，其餘的細節皆與第1圖與第2圖之實施方式相同，因此便不再贅述。

本發明之另一態樣提供一種立體顯示裝置。請參照第7圖，其繪示本發明一實施方式之立體顯示裝置於第一時序的光路示意圖。雖然第7圖僅示意左眼光束之光路路徑，然而應瞭解到，右眼光束在離開立體顯示光源10後之光路與左眼光路係相同。立體顯示裝置包含上述之立體顯示光源10與光調制機構900。光調制機構900用以將立體顯示光源10所產生之左右眼光束調製成複數個左右眼影像。光調制機構900包含分光鏡912與914、液晶面板932、934與936以及合光稜鏡940。分光鏡912置於立體顯示光源10之出光位置700（如第1圖所繪示）。用以將左右眼光束分為複數個原色光束，而分光鏡914用以進一步分光。液晶面板932、934與936用以將複數個原色光束分別形成複數個影像光束。合光稜鏡940用以收集影像光束且投射至鏡頭980。

在一或多個實施方式中，光調制機構900更可包含反射鏡922、924與926、透鏡陣列950、以及複數個透鏡962、964、966、972、974與976。反射鏡922、924與926分別用以將部分之原色光束導引至液晶面板932與936。透鏡陣列950置於分光鏡912與立體顯示光源10的第一稜鏡610之出光面614之間，用以將左右眼光束均勻化。透鏡962置於透鏡陣列950與分光鏡912之間，透鏡964置於分光鏡914與反光鏡924之間，透鏡966置於反射鏡924與926之間，透鏡972置於反射鏡922與液晶面板932之間，透鏡974置於分光鏡914與液晶面板934之間，以及透鏡976置於反射鏡926與液晶面板936之間。

詳細而言，以紅綠藍三原色為例，當立體顯示光源10產生左眼光束後，左眼光束通過透鏡陣列950與透鏡962而到達分光鏡912。分光鏡912可將左眼光束先分為左眼藍原色光束與左眼黃原色光束。左眼藍原色光束被反射至反射鏡922後，經過透鏡972而到達液晶面板932。液晶面板932可將左眼藍原色光束調制成左眼藍原色影像。之後左眼藍原色影像自合光稜鏡940一側進入，而被接著導引至鏡頭980。另一方面，左眼黃原色光束則到達分光鏡914。分光鏡914進一步將左眼黃原色光束分為左眼綠原色光束與左眼紅原色光束。左眼綠原色光束接著被反射至透鏡974而到達液晶面板934。液晶面板934將左眼綠原色光束調制成左眼綠原色影像。之後左眼綠原色影像自合光稜鏡940另一側進入，而被接著導引至鏡頭980。另一方面，左眼紅原色光束接著經過透鏡964、966與976且被反射鏡924與926導引至液晶面板936。液晶面板936將左眼紅原色光束調制成左眼紅原色影像。之後左眼紅原色影像自合光稜鏡940再另一側進入，而被接著導引至鏡頭980。如此一來，只要依序開啟液晶面板932、934與936，即可於鏡頭980前方依序得到左眼藍原色影像、左眼綠原色影像與左眼紅原色影像。至於右眼光束形成右眼藍原色影像、右眼綠原色影像與右眼紅原色影像的過程，因與左眼光束相同，因此便不再贅述。

雖然第7圖之立體顯示裝置包含立體顯示光源10，然而在其他實施方式中，立體顯示裝置之立體顯示光源10亦可替換為立體顯示光源20(如第5圖所繪示)，本發明不以此為限。至於本實施方式的立體顯示裝置，其立體顯示光源10之其餘細節皆與第1圖與第2圖之實施方式相同，因此便不再贅述。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源可使用二組光源以增加光強度。詳細而言，請同時參照第8圖與第9圖。第8圖繪示依照本發明又一實施方式之立體顯示光源30於第一時序的光路示意圖。第9圖繪示第8圖之立體顯示光源30於第二時序的光路示意圖。應注意的是，在第8圖及第9圖所繪示之光路示意圖中，虛線箭頭路徑皆示意性地繪示第一光束的行經路徑，而實線箭頭路徑皆示意性地繪示第二光束的行經路徑。立體顯示光源30包含第一光源100、第二光源150、曲面鏡200、旋轉輪302、致動器400、多頻段濾波片500與光學模組602。第一光源100用以提供第一光束，而第二光源150用以提供第二光束，其中第一光源100與第二光源150皆可為白光光源。第一光束進入光學模組602後，被光學模組602導引至旋轉輪302。

請參照第8圖。於第一時序，第一光束被旋轉輪302反射回光學模組602，而被光學模組602依路徑120導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500能夠讓第一光束之一部分穿透，此穿透的部分第一光束即可成為左眼光束，並接著被光學模組602導引至目標位置700。同一時序，第二光束穿透旋轉輪302而到達曲面鏡200。曲面鏡200將第二光束反射回光學模組602，而被光學模組602依路徑170導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500使得第二光束之一部分穿透，此穿透的部分第二光束亦成為左眼光束，接著左眼光束被光學模組602導引至目標位置700。如此一來，第一光束與第二光束皆在第一時序中形成左眼光束，因此本實施方式之立體顯示光源30的出光量可為第1圖之立體顯示光源10的兩倍。

接著請參照第9圖。於第二時序，第一光束穿透旋轉輪302而到達曲面鏡200。曲面鏡200將第一光束反射回光學模組602，而被光學模組602依路徑130導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500使得第一光束之另一部分反射，此反射的部分第一光束即成為右眼光束，而右眼光束之波長與上述之左眼光束之波長互相不重疊。接著右眼光束被光學模組602導引至目標位置700。同一時序，第二光束被旋轉輪302反射回光學模組602，而被光學模組602依路徑180導引至多頻段濾波片500。多頻段濾波片500能夠讓第二光束之一部分反射，此反射的部分第二光束亦成為右眼光束。接著右眼光束被光學模組602導引至目標位置700。如此一來，第一光束與第二光束皆在第二時序中形成右眼光束，因此本實施方式之立體顯示光源30的出光量即為第2圖之立體顯示光源10的兩倍。

應注意的是，雖然第8圖中到達出光位置700的光束被定義為左眼光束，而第9圖中到達出光位置700的光束被定義為右眼光束，然而在其他的實施方式中，第8圖中到達出光位置700的光束可被定義為右眼光束，而第9圖中到達出光位置700的光束可被定義為左眼光束，本發明並不以此為限。

第10圖繪示第8圖之旋轉輪302的正視圖。詳細而言，旋轉輪302包含第一反射區310、第一穿透區320、第二反射區330與第二穿透區340。致動器400（如第8圖所示）用以驅動旋轉輪302旋轉，使得第一反射區310與第一穿透區320分別在第一時序與第二時序位於第一光束的行經路徑上，且第二反射區330與第二穿透區340分別在第二時序與第一時序位於第二光束的行經路徑上。因此第一光束與第二光束皆可依時序被旋轉輪302反射，或者穿透旋轉輪302。

接下來將詳細敘述如何藉由本實施方式的立體顯示光源30達成左右眼光束。請回到第8圖。光學模組602包含第一稜鏡610、第二稜鏡620、第三稜鏡630、第四稜鏡640以及聚光透鏡650與660。第一稜鏡610具有第一入射面612與出光面614。第一光源100毗鄰第一入射面612設置，且出光位置700毗鄰出光面614設置。第二稜鏡620與第一稜鏡610之間定義第一間隙616。多頻段濾波片500置於第二稜鏡620與第三稜鏡630之間。第四稜鏡640與第三稜鏡630之間定義第二間隙636，且第四稜鏡640具有第二入射面642。第二光源150毗鄰第二入射面642設置。聚光透鏡650與660置於第二稜鏡620與旋轉輪302之間。

於第一時序，致動器400將旋轉輪302之第一反射區310（如第10圖所繪示）旋轉至第一光束的行經路徑上。由第一光源100發出的第一光束依照路徑110而傳至旋轉輪302上。首先第一光束由第一入射面612入射第一稜鏡610，以小於第一間隙616之界面的全反射角入射第一間隙616，因此穿透第一間隙616。之後第一光束經過第二稜鏡620，且由聚光透鏡650與660聚集至旋轉輪302之第一反射區310。第一光束接著被第一反射區310反射回光學模組602，被光學模組602沿著路徑120而導引至出光位置700。首先第一光束被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射入第三稜鏡630，以大於第二間隙636之界面的全反射角入射第二間隙636，因此被第二間隙636反射至多頻段濾波片500。一部分之第一光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B1、G1與R1的光）穿透多頻段濾波片500而成為左眼光束。左眼光束進入第二稜鏡620，而接著以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616。因此穿過第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。

在同一時序，旋轉輪302之第二穿透區340（如第10圖所繪示）亦位於第二光束的行經路徑上。由第二光源150發出的第二光束依照路徑160而傳至旋轉輪302上。首先第二光束由第二入射面642入射第四稜鏡640，以小於第二間隙636之界面的全反射角入射第二間隙636，因此穿透第二間隙636。之後第二光束經過第三稜鏡630，且由聚光透鏡650與660聚集至旋轉輪302之第二穿透區340。第二光束接著穿透第二穿透區340而到達曲面鏡200，被曲面鏡200與光學模組602沿著路徑170而導引至出光位置700。首先被曲面鏡200反射之第二光束由旋轉輪302之外側通過後，被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射入第三稜鏡630。第二光束以大於第二間隙636之界面的全反射角的角度入射第二間隙636，因此被第二間隙636反射至多頻段濾波片500。一部分之第二光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B1、G1與R1的光）穿透多頻段濾波片500而成為左眼光束。左眼光束接著經過第一間隙616而到達出光位置700。

接著請參照第9圖。於第二時序，致動器400將旋轉輪302之第一穿透區320（如第10圖所繪示）旋轉至第一光束的行經路徑上。由第一光源100發出的第一光束依照路徑110而傳至旋轉輪302上。第一光束接著穿透第一穿透區320而到達曲面鏡200，被曲面鏡200與光學模組602沿著路徑130而導引至出光位置700。首先被曲面鏡200反射之第一光束返回旋轉輪302之第一穿透區320而再次通過旋轉輪302，被聚光透鏡660與650發散成近平行光後射入第二稜鏡620。第一光束以大於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此被第一間隙616反射至多頻段濾波片500。另一部分之第一光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B2、G2與R2的光）被多頻段濾波片500反射而成為右眼光束。右眼光束接著回到第二稜鏡620，而以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此穿過第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。

在同一時序，旋轉輪302之第二反射區330（如第10圖所繪示）亦位於第二光束的行經路徑上。由第二光源150發出的第二光束依照路徑160而傳至旋轉輪302上。第二光束接著被第二反射區330反射回光學模組602，被光學模組602沿著路徑180而導引至出光位置700。首先第二光束被聚光透鏡660與650發散成近平行光而射入第二稜鏡620。第二光束以大於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此被第一間隙616反射至多頻段濾波片500。另一部分之第二光束（在本實施方式中，為波長於第4圖之區域B2、G2與R2的光）被多頻段濾波片500反射而成為右眼光束。右眼光束接著回到第二稜鏡620，而以小於第一間隙616之界面的全反射角的角度入射第一間隙616，因此穿過第一間隙616，經過第一稜鏡610而到達出光位置700。如此一來，致動器400只要依時序重覆上述方式旋轉旋轉輪302，立體顯示光源30即可連續產生出左右眼光束。

綜合上述，因本實施方式之旋轉輪302並不具有濾波的功能，因此第一光束與第二光束打在旋轉輪302上之光點可較小，如此一來，旋轉輪302的尺寸可比一般的色輪要小，有助於縮小立體顯示光源30的尺寸。再加上第一光束與第二光束皆是以近平行光的狀態到達多頻段濾波片500，即第一光束與第二光束可以較小的入射角入射多頻段濾波片500，因此所產生的左右眼光束之波長範圍可避免位移而互相重疊，以防止左右眼影像互相干擾。更甚者，藉由第一光源100、第二光源150、旋轉輪302與光學模組602之設計，本實施方式之立體顯示光源30可選擇性地增加其出光量。

在一或多個實施方式中，可設計第一光束與第一稜鏡610之第一入射面612的法線相交第一夾角，即第一光束並非以正向入射第一入射面612，因此第一光束打至旋轉輪302的位置將會偏離立體顯示光源之光軸32。如此一來，沿路徑110傳播之第一光束在穿透旋轉輪302後，經由曲面鏡200的反射，即偏離至光軸32之另一側而再次穿透旋轉輪302，回到光學模組602。換句話說，第一穿透區320需位於光軸32上，也因此於第一時序，第一反射區310經由致動器400的旋轉也會位於光軸32上。更進一步的，因第一光束並非以正向入射第一入射面612，因此第一光束沿路徑110以小於第一間隙616之界面的全反射角穿透第一間隙616後，經過光學模組602與曲面鏡200的多次反射，以及偏離光軸32傳播的關係，第一光束沿路徑130回到第一間隙616時，其入射第一間隙616的入射角便能夠大於第一間隙616之界面的全反射角，因此可被第一間隙616反射。而接著在經過多頻段濾波片500的反射後，第一光束與第一間隙616之間的夾角再度小於第一間隙616之界面的全反射角，使得第一光束得以再度通過第一間隙616。

類似的，請回到第8圖。可設計第二光束與第四稜鏡640之第二入射面642的法線相交第二夾角，即第二光束並非以正向入射第一入射面642，因此第二光束打至旋轉輪302之位置將會偏離立體顯示光源之光軸32。如此一來，沿路徑160傳播之第二光束在穿透旋轉輪302後，經由曲面鏡200的反射，即可自旋轉輪302外側回到光學模組602。更進一步的，因第二光束並非以正向入射第二入射面642，因此第二光束沿路徑160以小於第二間隙636之界面的全反射角穿透第二間隙636後，經過光學模組602與曲面鏡200的多次反射，以及偏離光軸32傳播的關係，第二光束沿路徑170回到第二間隙636時，其入射第二間隙636的入射角便能夠大於第二間隙636之界面的全反射角，因此可被第二間隙636反射。

請回到第10圖。為了在第一時序中，使得第一光束能夠打至旋轉輪302之第一反射區310，且第二光束能夠打至旋轉輪302之第二穿透區340；在第二時序中，使得第一光束能夠打至旋轉輪302之第一穿透區320，且第二光束能夠打至旋轉輪302之第二反射區330，第一穿透區320沿著旋轉輪302之徑向可與第二反射區330相鄰設置，且第一反射區310沿著旋轉輪302之徑向可與第二穿透區340相鄰設置。

請回到第8圖。在本實施方式中，雖然利用曲面鏡200即可達到反射第一光束與第二光束（如第9圖之光路所繪示）的效果，然而曲面鏡200的尺寸決定於穿透旋轉輪302的第一光束與第二光束之發散角度，即若第一光束與第二光束發散過大，則曲面鏡200的尺寸也必須跟著加大。因此在其他的實施方式中，立體顯示光源30可更包含平凸透鏡800，置於旋轉輪302與曲面鏡200之間，用以先聚集穿透旋轉輪302之第一光束與第二光束。如此一來到達曲面鏡200的第一光束與第二光束具有較小的發散角，則曲面鏡200的尺寸便可縮小。另外，曲面鏡200可為一球面鏡，本發明並不以此為限。

應注意的是，第8圖與第9圖之光學模組602的聚光透鏡650與660，其數量僅為例示，並非用以限制本發明。聚光透鏡650與660的用途為聚集光束，使得第一光束與第二光束打至旋轉輪302之光點能夠縮小。因此在其他的實施方式中，聚光透鏡的數量可為一個或者多於兩個，本發明所屬技術領域具通常知識者，可視實際需要，彈性選擇光學模組602之聚光透鏡的數量。

在一或多個實施方式中，為了方便起見，立體顯示光源30亦可自三維顯示狀態切換為二維顯示狀態。請回到第8圖。當本實施方式中之立體顯示光源30切換為二維顯示狀態時，致動器400可使旋轉輪302之第一反射區310（如第10圖所繪示）固定於第一光束的行經路徑上，同時旋轉輪302之第二穿透區340固定於第二光束的行經路徑上，而多頻段濾波片500被卸下。因此由第一光源100發出之第一光束，沿著路徑110到達旋轉輪302後，被旋轉輪300反射回光學模組602。接著第一光束沿著路徑120，經過第三稜鏡630與第二稜鏡620之鄰接處（即多頻段濾波片500被卸下前的所在位置），而到達出光位置700。而由第二光源150發出之第二光束，沿著路徑160到旋轉輪302後，穿透旋轉輪302而被曲面鏡200反射。接著第二光束沿著路徑170，經過第三稜鏡630與第二稜鏡620之鄰接處，而到達出光位置700。因在二維顯示模式下，第一光束與第二光束皆沒有經過多頻段濾波片500，因此所有波段的第一光束與第二光束皆可到達出光位置700。

然而二維顯示模式並不以上述之結構為限。請參照第9圖，在其他的實施方式中，致動器400可使旋轉輪302之第一穿透區320（如第10圖所繪示）固定於第一光束的行經路徑上，旋轉輪302之第二反射區330（如第10圖所繪示）固定於第二光束的行經路徑上。另外第二稜鏡620與第三稜鏡630之鄰接處可面向第二稜鏡620插入一反射鏡，且此反射鏡可毗鄰多頻段濾波片500之任一側設置。因此由第一光源100發出之第一光束，沿著路徑110到達旋轉輪302後，穿透第一穿透區320而到達曲面鏡200，之後被曲面鏡200反射回光學模組602。接著第一光束沿著路徑130，由第二稜鏡620反射至反射鏡，因此被反射鏡反射到出光位置700。另一方面，由第二光源150發出之第二光束，沿著路徑160到達旋轉輪302後，被旋轉輪302沿著路徑180反射至反射鏡，因此被反射鏡反射至出光位置700。在本實施方式中，因第一光束與第二光束經過反射鏡的反射，因此所有波段的第一光束與第二光束皆可到達出光位置700。

在一或多個實施方式中，立體顯示光源30亦可加入如第6圖之色輪710與色輪致動器720，以進一步將左右眼光束分為左右眼原色光束。另外，本實施方式之立體顯示光源30也可配合第7圖之光調制機構900而組成立體顯示裝置，其分光與光調制的細節也因與第7圖相同，因此亦不再贅述。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，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為準。

10．．．立體顯示光源

12．．．光軸