TWI534509B - 固態光源及其操作方法 - Google Patents

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TWI534509B TW103128376A TW103128376A TWI534509B TW I534509 B TWI534509 B TW I534509B TW 103128376 A TW103128376 A TW 103128376A TW 103128376 A TW103128376 A TW 103128376A TW I534509 B TWI534509 B TW I534509B
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Description

固態光源及其操作方法 【0001】
本發明是關於一種固態光源及其操作方法。
 【0002】
利用人類的兩眼視差，習知的立體固態光源以分別提供觀賞者之兩眼不同的影像來達成三維顯示。而依照達成不同影像的方式差異，立體固態光源包含偏振式、紅藍式或波長多工式。
【0003】
波長多工式立體固態光源，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固態光源以兩組三原色R1、G1、B1與R2、G2、B2來區分左右眼影像。
【0004】
傳統的波長多工式立體固態光源以多個光源來提供兩組三原色，然而，常見用於作為光源的雷射，其波長位於綠色之雷射光源效率不高，且價格昂貴致使光源所佔的成本比例大幅上升。因此如何在提供兩組三原色的同時，改善上述之缺點，是業界共同努力的目標。
 【0005】
本發明提供一種固態光源，透過光源、光致發光元件、濾光片的設置，並利用液晶控制光線的路徑，可選擇性提供紅光、綠光與藍光，並可時序性的提供兩種不同的紅光、兩種不同的綠光、兩種不同的藍光。
【0006】
本發明之一態樣提供一種固態光源，包含第一光源、第二光源、光路選擇模組、多頻段濾波片、第一光致發光模組、第二光致發光模組、第一光學模組以及第二光學模組。第一光源與第二光源分別提供具有第一波長之第一光束與具有第二波長之第二光束，其中第一波長與第二波長之範圍互不重疊。光路選擇模組用以選擇第一光束與第二光束方向。多頻段濾波片能夠讓第二光束穿透且第一光束反射。第一光致發光模組用以提供第三光束或第四光束。第二光致發光模組用以提供第五光束或第六光束。第一光學模組用以接收來自光路選擇模組的第一光束或第二光束，使第一光束進入第一光致發光模組，轉換為第三光束或第四光束，並將第二光束、第三光束或第四光束引導至多頻段濾波片，通過多頻段濾波片而抵達目標位置。第二光學模組用以接收來自光路選擇模組的第一光束或第二光束，使第二光束進入第二光致發光模組，轉換為第五光束或第六光束，並將第一光束、第五光束或第六光束引導至多頻段濾波片，透過多頻段濾波片的反射而抵達目標位置。
【0007】
於本發明之一或多個實施例中，光路選擇模組包含二個液晶光學調制器與偏振分光鏡，液晶光學調制器分別對應第一光源與第二光源設置，偏振分光鏡設置於第一光束與第二光束之光路上，致使第一光束與第二光束分別穿透液晶光學調制器後，皆進入偏振分光鏡，並於偏振分光鏡選擇第一光束與第二光束的方向。
【0008】
於本發明之一或多個實施例中，第一光致發光模組包含第三光致發光件與第四光致發光件，第一光路選擇性地進入第三光致發光件或第四光致發光件，使得第一光束轉換為第三光束或第四光束，第二光致發光模組包含第五光致發光件與第六光致發光件，第二光路選擇性地進入第五光致發光件或第六光致發光件，使得第二光束轉換為第五光束或第六光束。
【0009】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組，設置於偏振分光鏡相對第一光源之一側，包含第一液晶調制器與第一偏振分光鏡，第二光學模組設置於偏振分光鏡相對第二光源之一側，包含第二液晶調制器與第二偏振分光鏡。
【0010】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組包含第一分色鏡，設置於第一偏振分光鏡鄰近第四光致發光件之一側，用以將第四光束反射至多頻段濾波片，並使第三光束通過而進入多頻段濾波片，第二光學模組包含第二分色鏡，設置於第二偏振分光鏡鄰近第六光致發光件之一側，用以將第六光束反射至多頻段濾波片，並使第五光束通過而進入多頻段濾波片。
【0011】
於本發明之一或多個實施例中，第一分色鏡使第一光束與第三光束穿透、第四光束反射，第二分色鏡使第二光束與第五光束穿透、第六光束反射。
【0012】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組包含第一濾波片與四分之一波板，對應第四光致發光件設置，用以將第二光束反射至第一分色鏡，第二光學模組包含第二濾波片與四分之一波板，對應第六光致發光件設置，用以將第一光束反射至第二分色鏡。
【0013】
於本發明之一或多個實施例中，第一濾波片使第二光束反射，第一光束、第三光束與第四光束穿透，第二濾波片使第一光束反射，使第二光束、第五光束、第六光束穿透。
【0014】
於本發明之一或多個實施例中，第三波長與第五波長之波長範圍相同，第四波長與第六波長之波長範圍相同，多頻段濾波片使第二光束、一部份之第三光束、一部份之第四光束通過，並使第一光束、另一部份之第三光束、另一部份之第四光束反射。
【0015】
於本發明之一或多個實施例中，多頻段濾波片使第二光束、第三光束、第四光束通過，並使第一光束、第五光束、第六光束反射。
【0016】
於本發明之一或多個實施例中，第一偏振分光鏡與第二偏振分光鏡在第一波長與第二波長之範圍內對具有不同偏振態之光之穿透率不同，在第三波長、第四波長、第五波長、第六波長之範圍內對具有不同偏振態之光之穿透率一致。
【0017】
於本發明之一或多個實施例中，第三波長與第五波長之波峰位於610奈米至670奈米之間，第四波長與第六波長之波峰位於510奈米至580奈米之間。
【0018】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組與第二光學模組分別包含至少一聚光透鏡，設置於第三光致發光件、第四光致發光件與第一偏振分光鏡之間以及第五光致發光件、第六光致發光件與第二偏振分光鏡之間。
【0019】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源更包含光源控制器，用以切換第一光源與第二光源。
【0020】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源更包含液晶控制器，用以切換液晶光學調制器、第一液晶調制器以及第二液晶調制器。
【0021】
於本發明之一或多個實施例中，第一光源與第二光源為藍光，第一波長之波峰位於435奈米至450奈米之間，第二波長之波峰位於455奈米至470奈米之間。
【0022】
本發明之另一態樣提供一種固態光源的操作方法，包含：提供前述之固態光源；依時序分別開啟第一光源與第二光源；依時序控制光路選擇模組，以選擇第一光束或第二光束之方向，使第一光束或第二光束進入第一光學模組或第二光學模組；以及依時序控制第一光學模組與第二光學模組，以再次選擇第一光束或第二光束之方向，使經過第一光學模組之第一光束進入第一光致發光模組，使經過第二光學模組之第二光束進入第二光致發光模組。
【0023】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含：於第一時間開啟第一光源、關閉第二光源、開啟光路選擇模組之液晶光學調制器、並關閉第二光學模組之第二液晶調制器，使第一光束經過第二光學模組後不進入第二光致發光模組而反射輸出第一光束；以及於第二時間開啟第一光源、關閉第二光源、關閉液晶光學調制器、並關閉第一光學模組之第一液晶調制器，使第一光束進入第一光致發光模組之第三光致發光件，以輸出具有第三波長之第三光束。
【0024】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含：於第三時間開啟第一光源、關閉第二光源、關閉液晶光學調制器、並開啟第一液晶調制器，使第一光束進入第一光致發光模組之第四光致發光件，以輸出具有第四波長之第四光束，其中第一波長、第三波長、第四波長之波峰皆不重疊；以及於第四時間開啟第二光源、關閉第一光源、開啟光路選擇模組之另一液晶光學調制器、並關閉第一液晶調制器，使第二光束經過第一光學模組後不進入第一光致發光模組而反射輸出第二光束。
【0025】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含：於第五時間開啟第二光源、關閉第一光源、關閉另一液晶光學調制器、並關閉第二液晶調制器，使第二光束進入第二光致發光模組之第五光致發光件，以輸出具有第五波長之第五光束；以及於第六時間開啟第二光源、關閉第一光源、關閉另一液晶光學調制器、並開啟第二液晶調制器，使第二光束進入第二光致發光模組之第六光致發光件，以輸出具有第六波長之第六光束，其中第二波長、第五波長、第六波長之波峰皆不重疊。
 【0091】
100‧‧‧第一光源
200‧‧‧第二光源
300‧‧‧光路選擇模組
310a、310b‧‧‧液晶光學調制器
320‧‧‧偏振分光鏡
400‧‧‧多頻段濾波片
500‧‧‧第一光致發光模組
510‧‧‧第三光致發光件
520‧‧‧第四光致發光件
600‧‧‧第二光致發光模組
610‧‧‧第五光致發光件
620‧‧‧第六光致發光件
700‧‧‧第一光學模組
710‧‧‧第一液晶調制器
720‧‧‧第一偏振分光鏡
730‧‧‧第一分色鏡
740‧‧‧四分之一波板
750‧‧‧第一濾波片
760‧‧‧聚光透鏡
800‧‧‧第二光學模組
810‧‧‧第二液晶調制器
820‧‧‧第二偏振分光鏡
830‧‧‧第二分色鏡
840‧‧‧四分之一波板
850‧‧‧第二濾波片
860‧‧‧聚光透鏡
910‧‧‧光源控制器
920‧‧‧液晶控制器
B1‧‧‧第一光束
B2‧‧‧第二光束
R1‧‧‧第三光束
R2‧‧‧第五光束
G1‧‧‧第四光束
G2‧‧‧第六光束
P‧‧‧目標位置
【0026】
第1圖為本發明之一實施例中的固態光源之立體示意圖。
第2圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一偏振分光鏡與第二偏振分光鏡之穿透頻譜圖。
第3圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一分色鏡與第二分色鏡之穿透頻譜圖。
第4A圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一濾波片之穿透頻譜圖。
第4B圖為第1圖之實施例中的固態光源之第二濾波片之穿透頻譜圖。
第5圖為第1圖之實施例中的固態光源之多頻段濾波片之穿透頻譜圖。
第6A圖至第6F圖為本發明之一實施例中的固態光源之光路示意圖。
第7圖為第6A圖至第6F圖之實施例中的固態光源之操作方法示意圖。
 【0027】
以下將以圖式揭露本發明之多個實施方式，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為之。
【0028】
參照第1圖，第1圖為本發明之一實施例中的固態光源之立體示意圖。本發明之一態樣提供一種固態光源，包含第一光源100、第二光源200、光路選擇模組300、多頻段濾波片400、第一光致發光模組500、第二光致發光模組600、第一光學模組700以及第二光學模組800。
【0029】
第一光源100與第二光源200分別提供具有第一波長之第一光束B1與具有第二波長之第二光束B2，其中第一波長與第二波長之範圍互不重疊。在此，「互不重疊」是指第一波長於光強度大於10%的最大光強度的頻譜範圍與第二波長於光強度大於10%的最大光強度的頻譜範圍不同且不重疊。
【0030】
光路選擇模組300用以選擇第一光束B1與第二光束B2方向，使第一光束B1與第二光束B2可選擇性地進入第一光學模組700或第二光學模組800。
【0031】
第一光學模組700用以使第一光束B1進入第一光致發光模組500，並使第二光束B2不進入第一光致發光模組500。第一光致發光模組500設置於第一光學模組700之周圍，第一光致發光模組500包含第三光致發光件510與第四光致發光件520，第三光致發光件510與第四光致發光件520分別用以接收第一光束B1並將第一光束B1轉換為第三光束(圖中未標示)或第四光束(圖中未標示)。
【0032】
第三光致發光件510與第四光致發光件520可為塗佈有螢光材料之元件，其螢光材料之底部可設置有反射層，用以使第三光束或第四光束反射回第一光學模組700。第一光學模組700再將第二光束B2、第三光束或第四光束引導至多頻段濾波片400，通過多頻段濾波片400而抵達目標位置P。
【0033】
相對地，第二光學模組800用以使第二光束B2進入第二光致發光模組600，並使第一光束B1不進入第二光致發光模組600。第二光致發光模組600設置於第二光學模組800之周圍，第二光致發光模組600包含第五光致發光件610與第六光致發光件620，分別用以接收第二光束B2並轉換為第五光束(圖中未標示)或第六光束(圖中未標示)。
【0034】
第五光致發光件610與第六光致發光件620可為塗佈有螢光材料之元件，其螢光材料之底部可設置有反射層，用以使第五光束或第六光束反射回第二光學模組800。第二光學模組800再將第一光束B1、第五光束或第六光束引導至多頻段濾波片400，透過多頻段濾波片400的反射而抵達目標位置P。
【0035】
於此，多頻段濾波片400能夠讓第二光束B2、第三光束與第四光束穿透且第一光束B1、第五光束或第六光束反射。
【0036】
於本實施例中，設計第一波長之波峰位於435奈米至450奈米之間，第二波長之波峰位於455奈米至470奈米之間。設計第三光束與第五光束為紅光，其波峰大約為610奈米至670奈米之間，設計第四光束與第六光束為綠光，其波峰範圍大約為510奈米至580奈米之間。
【0037】
於本發明之一或多個實施例中，第一光束B1與第二光束B2皆為線性偏振光。理想上，第一光源100與第二光源200為具有不同波長峰值之藍光雷射，本身即可發出具有線性偏振的藍光，亦可於第一光源100或第二光源200光線輸出口處添加偏振片以確保其偏振特性。
【0038】
於本實施例中，透過第一光束B1與第二光束B2之線性偏振光的特性，適當配置光路選擇模組300、第一光學模組700以及第二光學模組800以輸出不同波長之光束。以下詳細描述各個模組與元件之配置。
【0039】
光路選擇模組300包含二個液晶光學調制器310a、310b與偏振分光鏡320。液晶光學調制器310a、310b分別對應第一光源100與第二光源200設置，偏振分光鏡320設置於第一光束B1與第二光束B2之光路上，致使第一光束B1與第二光束B2穿透液晶光學調制器310a、310b後，皆進入偏振分光鏡320，並於偏振分光鏡320選擇第一光束B1與第二光束B2的方向。
【0040】
詳細而言，液晶光學調制器310a、310b可為扭曲向列型(Twisted-Nematic)液晶盒，其朝向第一光源100或第二光源200之一側之基板之液晶配向方向平行於第一光束B1或第二光束B2之偏振方向，其遠離第一光源100或第二光源200之一側之基板之液晶配向方向垂直於第一光束B1或第二光束B2之偏振方向，如此透過切換液晶光學調制器310a、310b，可以選擇性地使穿過液晶光學調制器310a、310b的第一光束B1或第二光束B2維持原本的偏振態或改變為與原本偏振態正交的偏振態。
【0041】
另一方面，偏振分光鏡320具有使S偏振光(垂直偏振光)反射並使P偏振光(水平偏振光)穿透之特性，因此第一光束B1或第二光束B2可藉由液晶光學調制器310a、310b控制其偏振態而達到於偏振分光鏡320穿透或反射的效果，進而決定其光路方向。
【0042】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組700設置於偏振分光鏡320相對第一光源100之一側，第一光學模組700用以接收來自光路選擇模組300的第一光束B1或第二光束B2，其目的在於使第一光束B1進入第一光致發光模組500，並使第二光束B2不進入第一光致發光模組500，並引導第一光束B1或第二光束B2至多頻段濾波片400。
【0043】
第一光學模組700包含第一液晶調制器710、第一偏振分光鏡720、第一分色鏡730、四分之一波板740以及第一濾波片750。如同前述的液晶光學調制器310a、310b，第一液晶調制器710具有相似的配置，透過切換第一液晶調制器710，可以選擇性地使穿過第一液晶調制器710的第一光束B1或第二光束B2維持原本的偏振態或改變為與原本偏振態正交的偏振態。
【0044】
另一方面，第一偏振分光鏡720與前述之偏振分光鏡320具有相似的配置，差別在於第一偏振分光鏡720僅於藍光波長範圍內具有使垂直偏振光反射並使水平偏振光穿透之特性，此藍光波長範圍包含第一波長與第二波長，而前述之偏振分光鏡320並不限制僅於藍光波長範圍內具有使垂直偏振光反射並使水平偏振光穿透之特性。
【0045】
參照第2圖，第2圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一偏振分光鏡720與第二偏振分光鏡820之穿透頻譜圖。於藍光波長範圍內，兩互向正交之偏振態具有不同的穿透率，如圖中波長為435至470奈米之範圍，P偏振光(水平偏振光)之穿透率接近100%，S偏振光(垂直偏振光)之穿透率接近0%。於藍光波長以外的範圍，兩互向正交之偏振態則具有相同且高的穿透率，如圖中波長為510至670奈米之範圍，P偏振光與S偏振光之穿透率皆接近100%。
【0046】
因此，第一光束B1或第二光束B2可藉由第一液晶調制器710控制其偏振態而達到於第一偏振分光鏡720穿透或反射的效果，進而決定其光路方向。
【0047】
第一光學模組700之第一分色鏡730設置於第一偏振分光鏡720鄰近第四光致發光件520之一側。參照第3圖，第3圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一分色鏡730與第二分色鏡830之穿透頻譜圖。第一分色鏡730於波長範圍約480奈米至600奈米具有接近0%的穿透率，此波長範圍包含第四波長，因此可使第四光束G1反射，而第一分色鏡730於480奈米至600奈米以外之其他波長範圍則具有接近100%的穿透率，包含第一波長與第三波長，而可使第一光束B1與第三光束R1穿透。第一分色鏡730用以將第四光束G1反射至多頻段濾波片400，並使第三光束R1通過而進入多頻段濾波片400。
【0048】
第一光學模組700之第一濾波片750對應第四光致發光件520設置。參照第4A圖，第4A圖為第1圖之實施例中的固態光源之第一濾波片750之穿透頻譜圖。第一濾波片750使第一光束B1、第三光束R1與第四光束G1穿透，並用以將第二光束B2反射至第一分色鏡730。此外，第一光學模組700之四分之一波板740設置於第一濾波片750朝向第一偏振分光鏡720的一側，用以轉換光的偏振態。
【0049】
於本發明之一或多個實施例中，第一光學模組700更包含聚光透鏡760，設置於第三光致發光件510、第四光致發光件520與第一偏振分光鏡720之間，用以集中第三光束R1與第四光束G1。
【0050】
如此一來，當第一光束B1受到第一液晶調制器710的控制成為S偏振光(垂直偏振光)時，第一光束B1於第一偏振分光鏡720反射，而輸出至第三光致發光件510並轉換為第三光束，其後第三光束再反射並聚光回到第一偏振分光鏡720，由於第一偏振分光鏡720於第三波長的穿透率接近100%，而第一分色鏡730於第三波長的穿透率亦接近100%，因此第三光束可穿過第一偏振分光鏡720與第一分色鏡730，而輸送至多頻段濾波片400。
【0051】
另一方面，當第一光束B1受到第一液晶調制器710的控制成為P偏振光(水平偏振光)時，第一光束B1穿過第一偏振分光鏡720而輸送至第一分色鏡730，由於第一分色鏡730於第一波長的穿透率接近100%，且第一濾波片750於第一波長的穿透率亦接近100%，因此第一光束B1可穿過第一分色鏡730與第一濾波片750而輸出至第四光致發光件520，第四光致發光件520接收第一光束B1並輸出第四光束G1。由於第一濾波片750於第四波長的穿透率接近100%，而第一分色鏡730於第四波長的穿透率接近0%，第四光束G1被反射後可穿過第一濾波片750，再受到第一分色鏡730的反射，而輸送至多頻段濾波片400。
【0052】
另一種狀況，第二光束B2進入第一光學模組700時，第二光束B2被控制成不會進入第一光致發光模組500，第二光束B2受到第一液晶調制器710的控制成為P偏振光(水平偏振光)，進而於穿過第一偏振分光鏡720。由於第一分色鏡730於第二波長的穿透率接近100%且第一濾波片750於第二波長的穿透率接近0%，因此，第二光束B2穿過第一分色鏡730、四分之一波板740而輸送至第一濾波片750，受到第一濾波片750反射而再次穿過四分之一波板740、第一分色鏡730，由於在此路徑中反射的第二光束B2經過兩次四分之一波板740，因此原本第二光束B2的P偏振態(水平偏振態)被轉換成S偏振態(垂直偏振態)，使得反射後的第二光束B2於第一偏振分光鏡720再次反射，而輸送至多頻段濾波片400。
【0053】
相同地，第二光學模組800與第二光致發光模組600具有相似於第一光學模組700與第一光致發光模組500的設置。為詳細說明起見，以下亦介紹第二光學模組800與第二光致發光模組600之配置，與前部份重複的細節將不再贅述。
【0054】
於本發明之一或多個實施例中，第二光學模組800設置於偏振分光鏡320相對第二光源200之一側，第二光學模組800用以接收來自光路選擇模組300的第一光束B1或第二光束B2，其目的在於使第二光束B2進入第二光致發光模組600，並使第一光束B1不進入第二光致發光模組600，並引導第一光束B1或第二光束B2至多頻段濾波片400。
【0055】
相同地，第二光學模組800包含第二液晶調制器810、第二偏振分光鏡820、第二分色鏡830、四分之一波板840以及第二濾波片850。
【0056】
如同前述的第一液晶調制器710與前述之第一偏振分光鏡720，第二液晶調制器810與第二偏振分光鏡820具有相同的配置，第二偏振分光鏡820可參照第2圖。如此一來，透過切換第二液晶調制器810，第一光束B1或第二光束B2可藉由第二液晶調制器810控制其偏振態而達到於第二偏振分光鏡820穿透或反射的效果，進而決定其光路方向。
【0057】
第二光學模組800之第二分色鏡830設置於第二偏振分光鏡820鄰近第六光致發光件620之一側。參照第3圖，第二分色鏡830於波長範圍約480奈米至600奈米具有接近0%的穿透率，此波長範圍包含第六波長，因此可使第六光束G2反射，而第二分色鏡830於480奈米至600奈米以外之其他波長範圍則具有接近100%的穿透率，包含第二波長與第五波長，而可使第二光束B2與第五光束R2穿透。第二分色鏡830用以將第六光束G2反射至多頻段濾波片400，並使第五光束R2通過而進入多頻段濾波片400。
【0058】
第二光學模組800之第二濾波片850對應第六光致發光件620設置，用以將第一光束B1反射至第二分色鏡830。參照第4B圖，第4B圖為第1圖之實施例中的固態光源之第二濾波片850之穿透頻譜圖。第二濾波片850使第二光束B2、第五光束R2、第六光束G2穿透，並使第一光束B1反射。此外，第二光學模組800之四分之一波板840設置於第二濾波片850朝向第二偏振分光鏡820的一側，用以轉換光的偏振態。
【0059】
於本發明之一或多個實施例中，第二光學模組800更包含聚光透鏡860，設置於第五光致發光件610、第六光致發光件620與第二偏振分光鏡820之間，用以集中第五光束R2與第六光束G2。
【0060】
如此一來，當第二光束B2受到第二液晶調制器810的控制成為S偏振光(垂直偏振光)時，第二光束B2於第二偏振分光鏡820反射，而輸出至第五光致發光件610並轉換為第五光束R2，其後第五光束R2再反射並聚光回到第二偏振分光鏡820，由於第二偏振分光鏡820於第五波長的穿透率接近100%(參考第2圖)，而第二分色鏡830(參照第3圖)於第五波長的穿透率亦接近100%，因此第五光束R2可穿過第二偏振分光鏡820與第二分色鏡830，而輸送至多頻段濾波片400。
【0061】
另一方面，當第二光束B2受到第二液晶調制器810的控制成為P偏振光(水平偏振光)時，第二光束B2穿過第二偏振分光鏡820而輸送至第二分色鏡830，由於第二分色鏡830於第二波長的穿透率接近100%(參照第3圖)，且第二濾波片850於第二波長的穿透率亦接近100%(參考第4B圖)，因此第二光束B2可穿過第二分色鏡830與第二濾波片850而輸出至第六光致發光件620，第六光致發光件620接收第二光束B2並輸出第六光束G2。由於第二濾波片850於第六波長的穿透率接近100%(參考第4B圖)，而第二分色鏡830於第六波長的穿透率接近0%，第六光束G2被反射後可穿過第二濾波片850，再受到第二分色鏡830的反射，而輸送至多頻段濾波片400。
【0062】
另一種狀況，當第一光束B1進入第二光學模組800時，第一光束B1被控制成不會進入第二光致發光模組600，第一光束B1受到第二液晶調制器810的控制成為P偏振光(水平偏振光)，進而於穿過第二偏振分光鏡820。由於第二分色鏡830於第一波長的穿透率接近100%(參照第3圖)且第二濾波片850於第一波長的穿透率接近0%(參照第4B圖)，因此，第一光束B1穿過第二分色鏡830而輸送至第二濾波片850，受到第二濾波片850反射而再次穿過第二分色鏡830，由於在此路徑中反射的第一光束B1經過兩次四分之一波板840，因此原本第一光束B1的P偏振態(水平偏振態)被轉換成S偏振態(垂直偏振態)，使得反射後的第一光束B1於第二偏振分光鏡820再次反射，而輸送至多頻段濾波片400。
【0063】
如此一來，多頻段濾波片400接收來自第一光學模組700的第二光束B2、第三光束R1、第四光束G1與來自第二光學模組800的第一光束B1、第五光束R2、第六光束G2。參照第5圖，第5圖為第1圖之實施例中的固態光源之多頻段濾波片400之穿透頻譜圖。多頻段濾波片400使450奈米至550奈米與640奈米以上的光波長範圍為穿透多頻段濾波片400的波長範圍(穿透率接近100%)，並使450奈米以下、550奈米至640奈米之光波長範圍為被多頻段濾波片400所反射的波長範圍(穿透率接近0%)。其中穿透的光波長範圍涵蓋第二波長、一部份之第三波長與第五波長、一部份之第四波長與第六波長，而反射的光波長範圍則涵蓋第一波長、另一部份之第三波長與第五波長、另一部份之第四波長與第六波長。
【0064】
於本發明之一或多個實施例中，第三波長與第五波長之波長範圍相同，第四波長與第六波長之波長範圍相同，多頻段濾波片400用以使第二光束B2、一部份之第三光束R1、一部份之第四光束G1通過，並使第一光束B1、另一部份之第三光束R1、另一部份之第四光束G1反射。如此一來，可使光線藉由多頻段濾波片400的反射或穿透而輸送至一目標位置P。
【0065】
實際操作上，可設置第三波長之範圍不同於第五波長之範圍，且第四波長之範圍不同於第六波長之範圍，相對地，在此種狀態操作下，亦應改變多頻段濾波片400的設置，讓多頻段濾波片400可分別使第二光束B2、第三光束R1、第四光束G1通過，並使第一光束B1、第五光束R2、第六光束G2反射，而輸送至目標位置P。
【0066】
於本發明之一或多個實施例中，固態光源更包含光源控制器910與液晶控制器920，光源控制器910用以切換第一光源100與第二光源200，液晶控制器920用以切換液晶光學調制器310a、310b、第一液晶調制器710以及第二液晶調制器810，光源控制器910與液晶控制器920可時序性地互相搭配而切換開關，以於不同的時間點產生具有不同波長之輸出光線。
【0067】
參照第6A圖至第6F圖，第6A圖至第6F圖為本發明之一實施例中的固態光源之光路示意圖。本發明之另一態樣提供一種固態光源的操作方法，包含提供第1圖所述之固態光源，依時序分別開啟第一光源100或第二光源200，依時序控制光路選擇模組300，以及依時序控制第一光學模組700與第二光學模組800。如此一來，第一光源100或第二光源200提供的第一光束B1或第二光束B2輸送至光路選擇模組300，以選擇第一光束B1或第二光束B2之方向，使第一光束B1或第二光束B2選擇性地進入第一光學模組700或第二光學模組800，於第一光學模組700或第二光學模組800再次選擇第一光束B1或第二光束B2之方向，最終經由多頻段濾波片400而輸送至目標位置P。
【0068】
以下詳細說明固態光源時序性地輸出第一光束B1、第二光束B2、第三光束R1、第四光束G1、第五光束R2或第六光束G2之操作方法。
【0069】
為方便說明起見，以下圖示中僅以填滿斜線表示元件關閉狀態，例如第6A圖之第二液晶調制器810與第二光源200，並以空白表示元件開啟狀態，例如第6A圖之第一光源100與液晶光學調制器310a。其餘光路不會經過的元件，其開關不會影響最終結果，例如第6A圖中，第一光束B1不會經過液晶光學調制器310b或第一液晶調制器710，則液晶光學調制器310b或第一液晶調制器710的開關並不限制。
【0070】
參照第6A圖，於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含於第一時間T1開啟第一光源100、關閉第二光源200、開啟液晶光學調制器310a、並關閉第二光學模組800之第二液晶調制器810。使第一光束B1經過第二光學模組800後不進入第二光致發光模組600而反射輸出第一光束B1。
【0071】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第一光束B1經過開啟之液晶光學調制器310a後，維持原偏振態，受到偏振分光鏡320反射輸送至第二光學模組800，經過關閉之第二液晶調制器810後，第一光束B1的S偏振態轉變為P偏振態，因此穿過第二偏振分光鏡820，而輸送至第二分色鏡830、四分之一波板840與第二濾波片850。
【0072】
如前述第3圖之第二分色鏡830與第4B圖之第二濾波片850，第一光束B1穿過第二分色鏡830與四分之一波板840後，受到第二濾波片850反射，而使第一光束B1再次穿過四分之一波板840，其中因為兩次穿過四分之一波板840，第一光束B1的P偏振態轉變為S偏振態，因此當第一光束B1穿過第二分色鏡830而輸送至第二偏振分光鏡820時，第一光束B1將被第二偏振分光鏡820反射而輸送至多頻段濾波片400，如第5圖之多頻段濾波片400，第一光束B1將被反射而輸送至目標位置P。
【0073】
參照第6B圖，於第二時間T2開啟第一光源100、關閉第二光源200、關閉液晶光學調制器310a、並關閉第一光學模組700之第一液晶調制器710，使第一光束B1進入第一光致發光模組500之第三光致發光件510，以輸出具有第三波長之第三光束R1。
【0074】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第一光束B1經過關閉之液晶光學調制器310a轉變為P偏振態(水平偏振態)，穿過偏振分光鏡320後輸送至第一光學模組700，經過關閉之第一液晶調制器710後，第一光束B1的P偏振態轉變為S偏振態，因此受到第一偏振分光鏡720反射而輸送至第三光致發光件510，轉換為第三光束R1。
【0075】
其後，第三光束R1經由聚光透鏡760等導向第一偏振分光鏡720，如第2圖所示，第一偏振分光鏡720僅對第一波長與第二波長之不同偏振態有不同之穿透率，而第一偏振分光鏡720如前述第3圖所示。因此，第三光束R1穿過第一偏振分光鏡720後，再穿過第一分色鏡730，而輸送至多頻段濾波片400，如第5圖之多頻段濾波片400，第三光束R1將穿過多頻段濾波片400而輸送至目標位置P。
【0076】
參照第6C圖，於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含於第三時間T3開啟第一光源100、關閉第二光源200、關閉液晶光學調制器310a、並開啟第一液晶調制器710，使第一光束B1進入第一光致發光模組500之第四光致發光件520，以輸出具有第四波長之第四光束G1，其中第一波長、第三波長、第四波長之波峰皆不重疊。
【0077】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第一光束B1經過關閉之液晶光學調制器310a轉變為P偏振態(水平偏振態)，穿過偏振分光鏡320後輸送至第一光學模組700，經過開啟之第一液晶調制器710後，第一光束B1維持原偏振態，因此，第一光束B1穿過第一偏振分光鏡720、第一分色鏡730(如第3圖所示)、四分之一波板740、以及第一濾波片750(如第4A圖所示)，而進入第一光致發光模組500之第四光致發光件520，轉換為第四光束G1。
【0078】
其後，第四光束G1經由聚光透鏡760等導向第一分色鏡730(如第3圖所示)，其間第四光束G1穿過第一濾波片750(如第4A圖所示)、四分之一波板740，最後於第一分色鏡730反射(如第3圖所示)，而輸送至多頻段濾波片400(如第5圖所示)，第四光束G1將穿過多頻段濾波片400而輸送至目標位置P。
【0079】
參照第6D圖，於第四時間T4開啟第二光源200、關閉第一光源100、開啟光路選擇模組300之另一液晶光學調制器310b、並關閉第一液晶調制器710，使第二光束B2經過第一光學模組700後不進入第一光致發光模組500而反射輸出第二光束B2。
【0080】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第二光束B2經過開啟之液晶光學調制器310b維持原偏振態，輸送至偏振分光鏡320後反射至第一光學模組700，經過關閉之第一液晶調制器710後，第二光束B2的S偏振態轉變為P偏振態，因此穿過第一偏振分光鏡720，而輸送至第一分色鏡730、四分之一波板740與第一濾波片750。
【0081】
如前述第3圖之第一分色鏡730與第4B圖之第一濾波片750，第二光束B2穿過第一分色鏡730與四分之一波板740後，受到第一濾波片750反射，而使第二光束B2再次穿過四分之一波板740，其中因為兩次穿過四分之一波板740，第二光束B2的P偏振態轉變為S偏振態，因此當第二光束B2穿過第一分色鏡730而輸送至第一偏振分光鏡720時，第二光束B2將被第一偏振分光鏡720反射而輸送至多頻段濾波片400，如第5圖之多頻段濾波片400，第二光束B2將被反射而輸送至目標位置P。
【0082】
參照第6E圖，於本發明之一或多個實施例中，固態光源的操作方法包含第五時間T5開啟第二光源200、關閉第一光源100、關閉另一液晶光學調制器310b、並關閉第二液晶調制器810，使第二光束B2進入第二光致發光模組600之第五光致發光件610以輸出具有第五波長之第五光束R2。
【0083】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第二光束B2經過關閉之液晶光學調制器310b轉變為P偏振態(水平偏振態)，穿過偏振分光鏡320後輸送至第二光學模組800，經過關閉之第二液晶調制器810後，第二光束B2的P偏振態轉變為S偏振態，因此受到第二偏振分光鏡820反射而輸送至第五光致發光件610，轉換為第五光束R2。
【0084】
其後，第五光束R2經由聚光透鏡860等元件，導向第二偏振分光鏡820，如第2圖之第二偏振分光鏡820，第二偏振分光鏡820對第一光束B1與第二光束B2之不同偏振態有不同之穿透率，而第二分色鏡830如前述第3圖所示。因此，第五光束R2穿過第二偏振分光鏡820後，再穿過第二分色鏡830，而輸送至多頻段濾波片400，如第5圖之多頻段濾波片400，第五光束R2將穿過多頻段濾波片400而輸送至目標位置P。
【0085】
參照第6F圖，第六時間T6開啟第二光源200、關閉第一光源100、關閉另一液晶光學調制器310b、並開啟第二液晶調制器810，使第二光束B2進入第二光致發光模組600之第六光致發光件620，以輸出具有第六波長之第六光束G2，其中第二波長、第五波長、第六波長之波峰皆不重疊。
【0086】
於此，S偏振態(垂直偏振態)的第二光束B2經過關閉之液晶光學調制器310b轉變為P偏振態(水平偏振態)，穿過偏振分光鏡320後輸送至第二光學模組800，經過開啟之第二液晶調制器810後，第二光束B2維持原偏振態，因此第二光束B2穿過第二偏振分光鏡820、第二分色鏡830(如第3圖所示)、四分之一波板840、以及第二濾波片850(如第4A圖所示)，而進入第二光致發光模組600之第六光致發光件620，轉換為第六光束G2。
【0087】
其後，第六光束G2經由聚光透鏡860等導向第二分色鏡830，其間第六光束G2再次穿過第二濾波片850、四分之一波板840，最後於第二分色鏡830反射，而輸送至多頻段濾波片400，如第5圖之多頻段濾波片400，第六光束G2將穿過多頻段濾波片400而輸送至目標位置P。
【0088】
參照第7圖，第7圖為第6A圖與第6F圖之實施例中的固態光源之操作方法示意圖。第7圖總結了第6A圖至第6F圖中，於第一時間T1至第六時間T6的操作與輸出結果。透過適當操作液晶光學調制器310ba、310b、第一液晶調制器710、第二液晶調制器810以及第一光源100、第二光源200之開關，可以時序性地於目標位置P得到第一光束B1、第三光束R1、第四光束G1、第二光束B2、第五光束R2、第六光束G2。
【0089】
本發明提供一種固態光源，透過光源、光致發光元件、多頻段濾光片的設置，並利用液晶控制光線的路徑，可選擇性提供紅光、綠光與藍光，並可時序性的提供兩種不同的紅光、兩種不同的綠光、兩種不同的藍光，此技術可以較佳地應用於裸視立體顯示之相關技術中，以兩組三原色紅、綠、藍來區分左右眼影像。
【0090】
雖然本發明已以實施例揭露如上，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。
 
100‧‧‧第一光源
200‧‧‧第二光源
300‧‧‧光路選擇模組
310a、310b‧‧‧液晶光學調制器
320‧‧‧偏振分光鏡
400‧‧‧多頻段濾波片
500‧‧‧第一光致發光模組
510‧‧‧第三光致發光件
520‧‧‧第四光致發光件
600‧‧‧第二光致發光模組
610‧‧‧第五光致發光件
620‧‧‧第六光致發光件
700‧‧‧第一光學模組
710‧‧‧第一液晶調制器
720‧‧‧第一偏振分光鏡
730‧‧‧第一分色鏡
740‧‧‧四分之一波板
750‧‧‧第一濾波片
760‧‧‧聚光透鏡
800‧‧‧第二光學模組
810‧‧‧第二液晶調制器
820‧‧‧第二偏振分光鏡
830‧‧‧第二分色鏡
840‧‧‧四分之一波板
850‧‧‧第二濾波片
860‧‧‧聚光透鏡
910‧‧‧光源控制器
920‧‧‧液晶控制器
B1‧‧‧第一光束
B2‧‧‧第二光束
P‧‧‧目標位置

Claims (19)

  1. 一種固態光源，包含：一第一光源，用以提供具有一第一波長之一第一光束；一第二光源，用以提供具有一第二波長之一第二光束，其中該第一波長與該第二波長之範圍互不重疊；一光路選擇模組，用以選擇該第一光束與該第二光束方向；一多頻段濾波片，該多頻段濾波片能夠讓該第二光束穿透，該第一光束反射；一第一光致發光模組，包含一第三光致發光件與一第四光致發光件，其中該第一光束選擇性地進入該第三光致發光件或該第四光致發光件，使得該第一光束轉換為具有一第三波長之一第三光束或具有一第四波長之一第四光束；一第二光致發光模組，包含一第五光致發光件與一第六光致發光件，其中該第二光束選擇性地進入該第五光致發光件或該第六光致發光件，使得該第二光束轉換為具有一第五波長之一第五光束或具有一第六波長之一第六光束；一第一光學模組，用以接收來自該光路選擇模組的該第一光束或該第二光束，使該第一光束進入該第一光致發光模組，轉換為該第三光束或該第四光束，並將該第二光束、該第三光束或該第四光束引導至該多頻段濾波片，通過該多頻段濾波片而抵達一目標位置；以及 一第二光學模組，用以接收來自該光路選擇模組的該第一光束或該第二光束，以使該第二光束進入該第二光致發光模組，轉換為該第五光束或該第六光束，並將該第一光束、該第五光束或該第六光束引導至該多頻段濾波片，透過該多頻段濾波片的反射而抵達該目標位置。
  2. 如請求項1所述之固態光源，其中該光路選擇模組包含二液晶光學調制器與一偏振分光鏡，該些液晶光學調制器分別對應該第一光源與該第二光源設置，該偏振分光鏡設置於該第一光束與該第二光束之光路上，致使該第一光束與該第二光束分別穿透該些液晶光學調制器後，皆進入該偏振分光鏡，並於該偏振分光鏡選擇該第一光束與該第二光束的方向。
  3. 如請求項2所述之固態光源，更包含一液晶控制器，用以切換該些液晶光學調制器、該第一光學模組之一第一液晶調制器以及該第二光學模組之一第二液晶調制器。
  4. 如請求項1所述之固態光源，其中該第一光學模組，設置於該偏振分光鏡相對該第一光源之一側，包含一第一液晶調制器與一第一偏振分光鏡，該第二光學模組設置於該偏振分光鏡相對該第二光源之一側，包含一第二液晶調制器與一第二偏振分光鏡。
  5. 如請求項4所述之固態光源，其中該第一光學模組包含一第一分色鏡，設置於該第一偏振分光鏡鄰近該第四光致發光件之一側，用以將該第四光束反射至該多頻段濾波片，並使該第三光束通過而進入該多頻段濾波片，該第二光學模組包含一第二分色鏡，設置於該第二偏振分光鏡鄰近該第六光致發光件之一側，用以將該第六光束反射至該多頻段濾波片，並使該第五光束通過而進入該多頻段濾波片。
  6. 如請求項5所述之固態光源，其中該第一分色鏡使該第一光束與該第三光束穿透、該第四光束反射，該第二分色鏡使該第二光束與該第五光束穿透、該第六光束反射。
  7. 如請求項5所述之固態光源，其中該第一光學模組包含一第一濾波片與一四分之一波板，對應該第四光致發光件設置，用以將該第二光束反射至該第一分色鏡，該第二光學模組包含一第二濾波片與另一四分之一波板，對應該第六光致發光件設置，用以將該第一光束反射至該第二分色鏡。
  8. 如請求項7所述之固態光源，其中該第一濾波片使該第二光束反射，第一光束、第三光束與第四光束穿透，該第二濾波片使該第一光束反射，使該第二光束、該第五 光束、第六光束穿透。
  9. 如請求項4所述之固態光源，其中該第三波長與該第五波長之波長範圍相同，該第四波長與該第六波長之波長範圍相同，該多頻段濾波片使該第二光束、一部份之第三光束、一部份之第四光束通過，並使該第一光束、另一部份之第三光束、另一部份之第四光束反射。
  10. 如請求項4所述之固態光源，其中該多頻段濾波片使該第二光束、該第三光束、該第四光束通過，並使該第一光束、該第五光束、該第六光束反射。
  11. 如請求項4所述之固態光源，其中該第一偏振分光鏡與該第二偏振分光鏡在該第一波長與該第二波長之範圍內對具有不同偏振態之光之穿透率不同，在該第三波長、該第四波長、該第五波長、該第六波長之範圍內對具有不同偏振態之光之穿透率一致。
  12. 如請求項4所述之固態光源，其中該第三波長與該第五波長之波峰位於610奈米至670奈米之間，該第四波長與該第六波長之波峰位於510奈米至580奈米之間。
  13. 如請求項4所述之固態光源，該第一光學模組與該第二光學模組分別包含至少一聚光透鏡，設置於該第三 光致發光件、該第四光致發光件與該第一偏振分光鏡之間以及該第五光致發光件、該第六光致發光件與該第二偏振分光鏡之間。
  14. 如請求項4所述之固態光源，更包含一光源控制器，用以切換該第一光源與該第二光源。
  15. 如請求項1所述之固態光源，其中該第一光源與該第二光源為藍光，該第一波長之波峰位於435奈米至450奈米之間，該第二波長之波峰位於455奈米至470奈米之間。
  16. 一種固態光源的操作方法，包含：提供如請求項1所述之固態光源；依時序分別開啟該第一光源與該第二光源；依時序控制該光路選擇模組，以選擇該第一光束或第二光束之方向，使該第一光束或第二光束進入該第一光學模組或該第二光學模組；以及依時序控制該第一光學模組與該第二光學模組，以再次選擇該第一光束或該第二光束之方向，使經過該第一光學模組之該第一光束進入該第一光致發光模組，使經過該第二光學模組之該第二光束進入該第二光致發光模組。
  17. 如請求項16所述之固態光源的操作方法，其中包 含：於一第一時間開啟該第一光源、關閉該第二光源、開啟該光路選擇模組之一液晶光學調制器、並關閉第二光學模組之一第二液晶調制器，使該第一光束經過該第二光學模組後不進入該第二光致發光模組而反射輸出該第一光束；以及於一第二時間開啟該第一光源、關閉該第二光源、關閉該液晶光學調制器、並關閉該第一光學模組之一第一液晶調制器，使該第一光束進入該第一光致發光模組之一第三光致發光件，以輸出具有一第三波長之一第三光束。
  18. 如請求項17所述之固態光源的操作方法，其中包含：於一第三時間開啟該第一光源、關閉該第二光源、關閉該液晶光學調制器、並開啟該第一液晶調制器，使該第一光束進入該第一光致發光模組之一第四光致發光件，以輸出具有一第四波長之一第四光束，其中該第一波長、該第三波長、該第四波長之波峰皆不重疊；以及於一第四時間開啟該第二光源、關閉該第一光源、開啟該光路選擇模組之另一液晶光學調制器、並關閉該第一液晶調制器，使該第二光束經過該第一光學模組後不進入該第一光致發光模組而反射輸出該第二光束。
  19. 如請求項18所述之固態光源的操作方法，其中包 含：於一第五時間開啟該第二光源、關閉該第一光源、關閉該另一液晶光學調制器、並關閉該第二液晶調制器，使該第二光束進入該第二光致發光模組之一第五光致發光件，以輸出具有一第五波長之一第五光束；以及於一第六時間開啟該第二光源、關閉該第一光源、關閉該另一液晶光學調制器、並開啟該第二液晶調制器，使該第二光束進入該第二光致發光模組之一第六光致發光件，以輸出具有一第六波長之一第六光束，其中該第二波長、該第五波長、該第六波長之波峰皆不重疊。
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