TWI480662B - 投影系統 - Google Patents

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Description

投影系統
本發明涉及一種投影系統，尤其係一種採用LCOS(Liquid Crystal on Silicon，矽基液晶)投影技術的投影系統。
隨著投影機技術的不斷發展，投影機已經慢慢的由會議室進入到了普通家庭，隨著投影機的廣泛應用，人們對投影機各方面參數的要求也就越來越高，對投影機的體積的要求是重要的一方面。
LCOS投影技術係一種結合半導體工藝與液晶顯示器的新興技術，如圖1所示，係一種典型的LCOS成像系統，首先投影機燈泡1發出的白色光線，通過分光系統(包括分色鏡2、3以及反光鏡4)分成紅綠藍三原色的光線，然後，每一束原色光線分別進入對應的偏振分光稜鏡(PBS)5中，每一個PBS中都設置有一個反射式LCOS面板6，當原色光線照射到其所對應的LCOS面板6上時，系統通過控制LCOS面板6上的液晶分子的狀態來改變該LCOS面板6上每一個畫素點反射光線的強弱，之後原色光線分別被其所對應的LCOS面板6反射進入一合光系統7，三原色光線經由該合光系統7混合後重新合成一束光線，該束光線經過投影機鏡頭8後照射到螢幕上以形成彩色圖像。
然而，在上述典型的LCOS成像系統中，由於需要將光源的光線首先分成三束原色光線，然後三束原色光線在經過複雜的光路設計 後再由合光系統混合為一束光源進入投影機鏡頭，這樣難免會使得投影機的光機模組A的體積較大，從而導致整個投影機的體積變大，這樣就會在一定程度上限制了投影機的使用範圍。
有鑒於此，有必要提供一種能夠有效解決上述問題的投影系統。
一種投影系統，其包括發光模組以及偏振分光模組，其中，該發光模組進一步包括一導光板以及發光單元，該導光板具有入光面以及出光面，該出光面朝向該偏振分光模組設置，該發光單元位於該導光板的入光面一側，該發光單元包括紅光光源、藍光光源以及綠光光源，該紅光光源、藍光光源以及綠光光源所發出的光線經由該入光面射入該導光板，然後經由該出光面射出並進入該偏振分光模組。
與先前技術相比，本發明實施例所提供的該投影系統採用具有三原色LED結合導光板的結構來做為投影系統的發光源，藉由導光板將三原色光線混合來為投影系統提供光源，從而避免了先前技術從所使用的複雜光學設計，簡化了投影系統的整體設計，並大大減縮了投影系統的體積。
100‧‧‧投影系統
10‧‧‧發光模組
11‧‧‧導光板
111‧‧‧入光面
112‧‧‧出光面
113‧‧‧反射面
12‧‧‧發光單元
20‧‧‧PBS模組
21，5‧‧‧偏振分光稜鏡
211‧‧‧偏光面
22，6‧‧‧LCOS面板
30‧‧‧鏡頭模組
40‧‧‧紅光光源
50‧‧‧綠光光源
60‧‧‧藍光光源
200‧‧‧菲涅爾透鏡
1‧‧‧投影機燈泡
2，3‧‧‧分色鏡
4‧‧‧反光鏡
7‧‧‧合光系統
8‧‧‧投影機鏡頭
圖1係先前技術之投影系統之結構示意圖。
圖2係本發明實施例所提供的投影系統之結構示意圖。
下面將結合附圖對本發明所提供的實施方式作進一步詳細說明。
請參見圖2，本發明實施方式所提供的投影系統100包括發光模組 10、偏振分光模組20以及鏡頭模組30。
發光模組10包括導光板11和發光單元12。該導光板11大致呈方形，其具有入光面111、出光面112以及一個反射面113，該反射面113與該出光面112相對設置，該入光面111與該出光面112以及反射面113相互連接，在該反射面113上還設置有反射網點。該發光單元12位於該入光面111一側，該發光單元12包括一個紅光光源40、一個綠光光源50以及一個藍光光源60。該紅光光源40、綠光光源50以及藍光光源60分別係紅光LED、綠光LED以及藍光LED，其所發出的光線分別由該入光面111進入該導光板11內，並在該反射面113上分別發生散射，由此使得該三原色光線得到充分的混合，之後該混合光線再由該出光面112射出，在本實施方式中，該混合光線為白光，當然，根據不同的設計需要，經由該導光板11混合後所發出的混合光線也可以不是白光。
可以理解的，在本發明中，該導光板的結構可以是多種多樣的，先前技術中只要能夠起到混光作用的導光板結構皆可以運用到本發明中來，當然，該導光板11的入光面111、出光面112以及反射面113的相對位置關係也會隨着導光板的結構的不同而發生改變，並且，該設置於該導光板11的入光面111一側的光源也不侷限於LED光源，其還可以是激光光源或者其它能夠發出原色光的光源，並且，該三原色光源的數量也不限於各一個，為了增加亮度等原因還可以設置複數光源。
該PBS模組20相對於該導光板11的出光面112設置，其用於接收由該導光板的出光面112所射出的光線。該PBS模組20包括一個偏振分光稜鏡21以及LCOS液晶面板22，進入該PBS模組20的光線經由 該偏振分光稜鏡21的處理後照射到該LCOS面板22上，該LCOS面板22用於將照射到其上的光線調製成具有圖像信息的圖像光並將該圖像光反射至該鏡頭模組30，最後由該鏡頭模組30射出成像。
在本實施方式中，為了更好的利用由該導光板11所射出的光線，在該導光板的出光面112與該PBS模組20之間還設置有一個菲涅爾透鏡200，由該導光板11的出光面112射出的混合光線經由該菲涅爾透鏡200會聚後進入該PBS模組20，可以理解的，該菲涅爾透鏡200還可以是其它類型的聚光透鏡，當然也可以不設置該聚光透鏡。
一般的，由發光源發光的光線都可以分為兩束相互垂直的S偏振光與P偏振光，在本實施方式中，由該導光板11所發射出來的混合光線係包含有S偏振光與P偏振光的光線，當該混合光線進入到該PBS模組20後，P偏振光直接透過該偏振分光稜鏡21的偏光面211而該S偏振光則會被該偏光面211反射到該LCOS面板22上進行調製，接著再被其反射後進入該鏡頭模組30。也就是說，由導光板11所發出的光線的利用率最多僅有50%，而另外的50%的光線則被浪費。因此，在本實施方式中，還可以在該導光板11的出光面112與該PBS模組20之間進一步設置一個偏振轉換元件(圖未示)，由該導光板11的出光面112所射出的光線經過該偏振轉換元件後將全部轉變成S偏振光進入該PBS模組20，藉由這種方式可以提高光線的利用率。當然，在該導光板的出光面112與該PBS模組20之間也可以不設置該偏振轉換元件。
與先前技術相比，本發明實施例所提供的該投影系統100採用具有三原色LED結合導光板的結構來做為投影系統的發光源，藉由 導光板將三原色光線混合來為投影系統提供光源，從而避免了先前技術從所使用的複雜光學設計，簡化了投影系統的整體設計，並大大減縮了投影系統的體積。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100‧‧‧投影系統
10‧‧‧發光模組
11‧‧‧導光板
111‧‧‧入光面
112‧‧‧出光面
113‧‧‧反射面
12‧‧‧發光單元
20‧‧‧PBS模組
21‧‧‧偏振分光稜鏡
211‧‧‧偏光面
22‧‧‧LCOS面板
30‧‧‧鏡頭模組
40‧‧‧紅光光源
50‧‧‧綠光光源
60‧‧‧藍光光源
200‧‧‧菲涅爾透鏡

Claims (9)

  1. 一種投影系統，其包括發光模組以及偏振分光模組，其改進在於：該發光模組包括一導光板、一發光單元及一聚光透鏡，該導光板具有入光面以及出光面，該出光面朝向該偏振分光模組設置，該發光單元位於該導光板的入光面一側，該發光單元包括紅光光源、藍光光源以及綠光光源，該紅光光源、藍光光源以及綠光光源所發出的光線經由該入光面射入該導光板並混合，然後經由該出光面射出，該聚光透鏡位於該導光板的出光面與該偏振分光模組之間，由該導光板出光面射出的混合光線經由該聚光透鏡會聚後進入該偏振分光模組內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的投影系統，其中：該投影系統進一步包括一偏振轉換元件，該偏振轉換元件該導光板的出光面與該偏振分光模組之間，該偏振轉換元件用於轉換由該導光板出光面射出的混合光線的偏振態。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的投影系統，其中：該聚光透鏡係菲涅爾透鏡。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的投影系統，其中：該導光板進一步包括有一個反射面，由該入光面射入該導光板內的光線經由該反射面反射後到達該出光面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的投影系統，其中：該反射面上設置有微結構，以使得由該入光面射入該導光板內的光線在該反射面上發生散射。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的投影系統，其中：該反射面與該出光面相對設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的投影系統，其中：紅光光源、藍光光源以及 綠光光源分別係紅光LED、藍光LED以及綠光LED。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的投影系統，其中：該偏振分光模組包括一個偏振分光稜鏡以及一個矽基液晶面板，射入該偏振分光模組的光線經過該偏振分光稜鏡處理後射入該矽基液晶面板進行調製以形成圖像光。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的投影系統，其中：該投影系統進一步包括一個鏡頭模組，該圖像光由該矽基液晶面板反射後進入該鏡頭模組並由該鏡頭模組輸出成像。
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