TWI790349B

TWI790349B - 彩色投影裝置

Info

Publication number: TWI790349B
Application number: TW108103662A
Authority: TW
Inventors: 陳石磯
Original assignee: 杭天創新科技有限公司
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2023-01-21
Also published as: TW202030522A

Abstract

一種彩色投影裝置，包含一第一LCD面板、第二LCD面板及第三LCD面板，分別接收對應之第一光源發射之具第一光色之第一光線、第二光源發射之具第二光色之第二光線，及第三光源發射之具第三光色之第三光線，以及接收來自一影像源的對應之具第一光色、第二光色及第三光色之影像，以分別輻射出對應之第一光色、第二光色及第三光色的影像；該具第一光色的影像係經由一第一反射鏡反射，並由一第二匯流分光鏡反射該第二光線而且穿透該第一反射鏡反射之第一光線，形成第一混合光線；再由一第三匯流分光鏡反射該第三光線而且令該第一混合光線穿透，形成最後影像的第二混和光線，並經由一透鏡模組經過必要的處理後投射到屏幕上形成投射影像。上述之LCD面板尚可改為切換開關以產生交錯排列之不同光色的脈波，並經由成像IC以形成所需要的投射影像。

Description

彩色投影裝置

本發明係有關於投影裝置，尤其是一種彩色投影裝置。

如圖6所示，習知技術的投影機主要是由一雷射源10'經過一螢光源60'而投射出不同顏色的整合光束，然後再經過一相位轉輪70'將整合光束分成不同的紅綠藍三種顏色的平行光束81'、82'、83'，而去除不需要之色彩的光線。然後紅綠藍三種顏色的平行光束81'、82'、83'再經過一反射鏡20'反射之後，經由一藍色分光鏡21'反射藍光之光束83'，一綠色分光鏡22'反射綠光之光束82'，再由一紅色反光鏡23'反射出紅光之光束81'，因此如圖所示，三種不同的光束81'、82'、83'在空間上被析分出來，然後該藍色之光束83'及紅色之光束81'再分別經過一反射鏡24'、25'反轉90度。

應用上述結構，該紅綠藍三種光束81'、82'、83'位在相差90度的三個方向上傳播。然後在這三個光束的傳播方向配置一U型結構30'，該U型結構30'具有三個面，每一面分別為一LCD面板31'、32'、33'，各個LCD面板31'、32'、33'由影像源(圖中未示)輸入影像，所以該三種不同的光束81'、82'、83'分別通過這三個LCD面板31'、32'、33'而形成藍色影像、綠色影像及紅色影像，在該U型結構30'的內側配置菱鏡40'，使得該藍色影像、綠色影像及紅色影像形成平行且同步的影像，然後經過一透鏡組90'後在一屏幕91'上投影，所以形成一彩色投影影像。

上述習知技術的結構，其元件相當複雜，而且各個元件之間角度的配置必須相當精準，才能夠達到最後的平行重疊影像。製作上相當困難且整體佔用空間相當大，所以所形成的投影機也相當大，難以縮小。

故本案希望提出一種嶄新的，以解決上述先前技術上的缺陷。

所以本發明的目的係為解決上述習知技術上的問題，本發明中提出一種彩色投影裝置，其可在同一平面上配置用於產生單色影像之LCD面板或是用於產生光線脈波的切換開關，以接收來自光源的不同光色的光束以進行後續的處理，因此在製造時可將所有的LCD面板或切換開關安裝在同一基板上，因此整體結構相當簡單，且僅有少數元件需要準確對位，所以在組裝上也相對容易，而可降低整體的製造成本。再者應用本案的結構也可以降低整體結構的大小，而可大幅縮小投影機的體積。上述功效為習知技術之投影機所無法達成者。

為達到上述目的本發明中提出一種彩色投影裝置，包含一影像源，可以將影像分解成具第一光色、第二光色、第三光色的影像，並分別將不同光色的影像傳遞到後方的對應裝置中；一第一光源用於發射具第一光色之第一光線；一第一LCD面板置於該第一光源的上方，該第一光線傳播的路徑中，該第一LCD面板連接該影像源並接收來自影像源的具第一光色之影像；當該第一光線穿過該第一LCD面板時，會輻射出具第一光色的影像；一第一反射鏡置於該第一LCD面板的上方，且位在該第一光線的傳播路徑中，該第一反射鏡用於將該具第一光色的影像反射；一第二光源用於發射具第二光色之第二光線；一第二LCD面板置於該第二光源的上方，該第一光線傳播的路徑中，該第二LCD面板連接該影像源並接收來自影像源的具第二光色之影像；當該第二光線穿過該第二LCD面板時，會輻射出具第二光色的影像；一第二匯流分光鏡置於該第二LCD面板的上方，且位在該第二光線的傳播路徑及經該第一反射鏡反射之第一光線的傳播路徑中；其中該第二匯流分光鏡可以反射該第二光線而且穿透該第一反射鏡反射之第一光線，而使得兩光線經過反射及穿透後其路徑相重疊，因此影像也跟著重疊，形成一具有第一混和光色之第一混合光線；一第三光源用於發射具第三光色之第三光線；一第三LCD面板置於該第三光源的上方，且位在該第三光線傳播的路徑中，該第三LCD面板連接該影像源並接收來自影像源的具第三光色之影像；當該第三光線穿過該第三LCD面板時，會輻射出具第三光色的影像；一第三匯流分光鏡置於該第三LCD面板的上方，該第三光線的傳播路徑及來自該第二匯流分光鏡之第一混合光線的傳播路徑中，該第三匯流分光鏡可以反射該第三光線而且令該第一混合光線穿透，而使得兩光線經過反射及穿透後其路徑相重疊，因此影像也跟著重疊而形成最後影像的第二混和光線，該混和光線所攜帶的影像即是原來該影像源的彩色影像；一透鏡模組，接收來自該第三匯流分光鏡的第二混和光線，經過必要的光影像處理後再投射到屏幕上，而形成投射影像。其中該第一光色、該第二光色及該第三光色為不同之單一光色，且選自紅光、綠光、藍光。

本案尚提出一種彩色投影裝置，包含一影像源，可以將影像分解成具第一光色、第二光色、第三光色的影像，並分別將不同光色的影像傳遞到後方的對應裝置中；一第一光源用於發射具第一光色之第一光線；一第一切換開關置於該第一光源的上方，該第一光線傳播的路徑中，該第一切換開關連接一時脈控制器並接收來自時脈控制器的時脈控制；當該第一光線穿過該第一切換開關時，會令通過的該第一光線成為間隔的脈波；一第一反射鏡置於該第一LCD面板的上方，且位在該第一光線的傳播路徑中，該第一反射鏡用於將該第一光線的脈波反射；一第二光源用於發射具第二光色之第二光線；一第二切換開關置於該第二光源的上方，該第二光線傳播的路徑中，該第二切換開關連接該時脈控制器並接收來自該時脈控制器的時脈控制；當該第二光線穿過該第二切換開關時，會令通過的該第二光線成為間隔的脈波；一第二匯流分光鏡置於該第二LCD面板的上方，且位在該第二光線的傳播路徑及經該第一反射鏡反射之第一光線的傳播路徑中；其中該第二匯流分光鏡可以反射該第二光線而且令該第一反射鏡反射之第一光線穿透，而使得兩光線的脈波在傳播的路徑上不相重疊；一第三光源用於發射具第三光色之第三光線；一第三切換開關置於該第三光源的上方，該第三光線傳播的路徑中，該第三切換開關連接該時脈控制器並接收來自該時脈控制器的時脈控制；當該第三光線穿過該第三切換開關時，會令通過的該第三光線成為間隔的脈波；一第三匯流分光鏡置於該第三切換開關的上方，該第三光線的傳播路徑及來自該第二匯流分光鏡之光線的傳播路徑中，該第三匯流分光鏡可以反射該第三光線而且令從該第二匯流分光鏡傳送之光線脈波穿透，而使得原來該第一光線、該第二光線、該第三光線的脈波不相重疊且依序交錯排列；一成像IC接收來自影像源的影像及來自該第三匯流分光鏡的依序交錯排列的三種光色的脈波，而令該脈波經過該成像IC後會依據該成像IC的接收影像而反射出具有該影像的各種光色的影像，因此各個脈波的光束即攜帶該成像IC的影像；一透鏡模組，接收來自該成像IC的具影像之脈波，經過必要的光影像處理後再投射到屏幕上，而形成投射影像。其中該第一光色、該第二光色及該第三光色為不同之單一光色，且選自紅光、綠光、藍光。

由下文的說明可更進一步瞭解本發明的特徵及其優點，閱讀時並請參考附圖。

1‧‧‧影像源

2‧‧‧成像IC

3‧‧‧時脈控制器

4‧‧‧基板

10‧‧‧雷射源

10'‧‧‧雷射源

11‧‧‧第一雷射源

12‧‧‧第二雷射源

13‧‧‧第三雷射源

20'‧‧‧反射鏡

21‧‧‧第一分流分光鏡

43‧‧‧第三匯流分光鏡

51‧‧‧第一切換開關

52‧‧‧第二切換開關

53‧‧‧第三切換開關

60‧‧‧螢光源

60'‧‧‧螢光源

70‧‧‧前透鏡

70'‧‧‧相位轉輪

71‧‧‧第一前透鏡

72‧‧‧第二前透鏡

73‧‧‧第三前透鏡

21'‧‧‧藍色反射鏡

22‧‧‧第二分流分光鏡

22'‧‧‧綠色分光鏡

23‧‧‧第三反射鏡

23'‧‧‧紅色分光鏡

24'‧‧‧反射鏡

25'‧‧‧反射鏡

30'‧‧‧U型結構

31‧‧‧第一LCD面板

31'‧‧‧LCD面板

32‧‧‧第二LCD面板

32'‧‧‧LCD面板

33‧‧‧第三LCD面板

33'‧‧‧LCD面板

40'‧‧‧菱鏡

41‧‧‧第一反射鏡

42‧‧‧第二匯流分光鏡

81‧‧‧第一光線

81'‧‧‧光束

82‧‧‧第二光線

82'‧‧‧光束

83‧‧‧第三光線

83'‧‧‧光束

84‧‧‧第一混合光線

85‧‧‧第二混和光線

90‧‧‧透鏡模組

90'‧‧‧透鏡組

91'‧‧‧屏幕

95‧‧‧反射鏡

100‧‧‧第一光源

200‧‧‧第二光源

300‧‧‧第三光源

圖1顯示本案之第一實施例之元件組合示意圖。

圖2顯示本案之第二實施例之元件組合示意圖。

圖3顯示本案之第三實施例之元件組合示意圖。

圖4顯示本案之第四實施例之元件組合示意圖。

圖5顯示本案之第五實施例之元件組合示意圖。

圖6顯示習知技術之投影機結構示意圖。

茲謹就本案的結構組成，及所能產生的功效與優點，配合圖式，舉本案之一較佳實施例詳細說明如下。

請參考圖1所示，顯示本發明之彩色投影裝置之第一實施例，包含下列元件：一影像源1，可以將影像分解成具第一光色、第二光色、第三光色的影像，並分別將不同光色的影像傳遞到後方的對應裝置中。

一第一光源100用於發射具第一光色之第一光線81，該第一光源100包含：一雷射源10，用於發射雷射光。

一螢光(或磷光)源60，下文中以螢光源60為總稱，接收來自該雷射源10的雷射光之後，發射出白色的螢光，再將該白色的螢光往前發射。

一前透鏡70位在該螢光源60的前端，螢光傳遞的路徑上，會使得入射的螢光經過該前透鏡70後成為平行光束，以利後段的處理。

一第一分流分光鏡21，接收來自該前透鏡70的螢光，而反射具第一光色之第一光線81，而使其餘之螢光穿透並向前傳播，在本案中該第一光色為紅色。

一第一LCD面板31置於該第一分流分光鏡21的上方，該第一光線81傳播的路徑中，該第一LCD面板31連接該影像源1並接收來自影像源1的具第一光色之影像。當該第一光線81穿過該第一LCD面板31時，會輻射出具第一光色的影像。

一第一反射鏡41置於該第一LCD面板31的上方，且位在該第一光線81的傳播路徑中，該第一反射鏡41用於將該具第一光色的影像反射。

一第二光源200用於發射具第二光色之第二光線82，該第二光源200包含：一第二分流分光鏡22位在該第一分流分光鏡21的前方，接收來自該第一分流分光鏡21的螢光，而反射具第二光色之第二光線82，而使其餘之螢光穿透並向前傳播，在本案中該第二光色為綠色。

一第二LCD面板32置於該第二分流分光鏡22的上方，該第二光線82傳播的路徑中，該第二LCD面板32連接該影像源1並接收來自影像源1的具第二光色之影像。當該第二光線82穿過該第二LCD面板32時，會輻射出具第二光色的影像。

一第二匯流分光鏡42置於該第二LCD面板32的上方，且位在該第二光線82的傳播路徑及經該第一反射鏡41反射之第一光線81的傳播路徑中。其中該第二匯流分光鏡42可以反射該第二光線82而且穿透該第一反射鏡41反射之第一光線81，而使得兩光線經過反射及穿透後其路徑相重疊，因此影像也跟著重疊，形成一具有第一混和光色之第一混合光線84。

一第三光源300用於發射具第三光色之第三光線83，該第三光源300包含：一第三反射鏡23位在該第二分流分光鏡22的前方，接收來自該第二分流分光鏡22的螢光，而反射具第三光色之第三光線83，在本案中該第三光色為藍色。

一第三LCD面板33置於該第三匯流分光鏡43的上方，且位在該第三光線83傳播的路徑中，該第三LCD面板33連接該影像源1並接收來自影像源1的具第三光色之影像。當該第三光線83穿過該第三LCD面板33時，會輻射出具第三光色的影像。

一第三匯流分光鏡43置於該第三LCD面板33的上方，該第三光線83的傳播路徑及來自該第二匯流分光鏡42之第一混合光線84的傳播路徑中，該第三匯流分光鏡43可以反射該第三光線83而且令該第一混合光線84穿透，而使得兩光線經過反射及穿透後其路徑相重疊，因此影像也跟著重疊而形成最後影像的第二混和光線85，該混和光線所攜帶的影像即是原來該影像源1的彩色影像。

本案中該第一光色、第二光色、第三光色的顏色並不受限於上述的順序或色彩。較佳者係採用紅、綠、藍三種顏色。

較佳者該第一LCD面板31、第二LCD面板32及第三LCD面板33係位在同一平面上，且安裝在同一基板4上。

一透鏡模組90，接收來自該第三匯流分光鏡43的第二混和光線85，經過必要的光影像處理後再投射到屏幕上，而形成投射影像。

圖2顯示本案之第二實施例，在本例中與上述實施例相同的元件應用相同的符號表示，且具有相同的功能，故在此不再贅述其細節。惟在本例中係以三個獨立的雷射源直接產生上述實施例中的第一光線81、第二光線82及第三光線83，而不使用上述第一實施例之雷射源10、螢光源60、第一分流分光鏡21、第二分流分光鏡22及第三反射鏡23。下文中僅說明與第一實施例之差異處。

一第一光源100用於發射具第一光色之第一光線81，該第一光源100包含：一第一雷射源11，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第一光色之第一光線81。其中該第一光色為紅色。

一第一前透鏡71位在該第一LCD面板31下方，該第一雷射源11的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第一前透鏡71後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第一前透鏡71發射之第一光線81係入射到該第一LCD面板31。

一第二光源200用於發射具第二光色之第二光線82，該第二光源200包含：一第二雷射源12，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第二光色之第二光線82。其中該第二光色為綠色。

一第二前透鏡72位在該第二LCD面板32下方，該第二雷射源12的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第二前透鏡72後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第二前透鏡72發射之第二光線82係入射到該第二LCD面板32。

一第三光源300用於發射具第三光色之第三光線83，該第三光源300包含：一第三雷射源13，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第三光色之第三光線83。其中該第三光色為藍色。

一第三前透鏡73位在該第三LCD面板33下方，該第三雷射源13的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第三前透鏡73後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第三前透鏡73發射之第三光線83係入射到該第三LCD面板33。

應用上述的結構，來自該第一雷射源11、第二雷射源12及第三雷射源13的第一光線81、第二光線82及第三光線83，分別經由對應的該第一LCD面板31、該第二LCD面板32及該第三LCD面板33發射到該第一反射鏡41、第二匯流分光鏡42及第三匯流分光鏡43，再應用與上述實施例相同的方式，由該第三匯流分光鏡43發射出該第二混和光線85，最後由該透鏡模組90接收該第二混和光線85，經過必要的光影像處理後再投射到屏幕上，而形成投射影像。

圖3顯示本案之第三實施例，係經由切換開關的控制而產生不同光色之脈波，並投射到成像IC以產生所需要的影像。本例中包含下列元件：一影像源1，可以將影像分解成具第一光色、第二光色、第三光色的影像，並分別將不同光色的影像傳遞到後方的對應裝置中。

一第一切換開關51置於該第一分流分光鏡21的上方，該第一光線81傳播的路徑中，該第一切換開關51連接一時脈控制器3並接收來自時脈控制器3的時脈控制。當該第一光線81穿過該第一切換開關51時，會令通過的該第一光線81成為間隔的脈波。

一第一反射鏡41置於該第一切換開關51的上方，且位在該第一光線81的傳播路徑中，該第一反射鏡41用於將該第一光線81的脈波反射。

一第二切換開關52置於該第二分流分光鏡22的上方，該第二光線82傳播的路徑中，該第二切換開關52連接該時脈控制器3並接收來自該時脈控制器3的時脈控制。當該第二光線82穿過該第二切換開關52時，會令通過的該第二光線82成為間隔的脈波。

一第二匯流分光鏡42置於該第二切換開關52的上方，且位在該第二光線82的傳播路徑及經該第一反射鏡41反射之第一光線81的傳播路徑中。其中該第二匯流分光鏡42可以反射該第二光線82而且令該第一反射鏡41反射之第一光線81穿透，而使得兩光線的脈波在傳播的路徑上不相重疊。

一第三切換開關53置於該第三反射鏡23的上方，該第三光線83傳播的路徑中，該第三切換開關53連接該時脈控制器3並接收來自該時脈控制器3的時脈控制。當該第三光線83穿過該第三切換開關53時，會令通過的該第三光線 83成為間隔的脈波。

一第三匯流分光鏡43置於該第三切換開關53的上方，該第三光線83的傳播路徑及來自該第二匯流分光鏡42之光線的傳播路徑中，該第三匯流分光鏡43可以反射該第三光線83而且令從該第二匯流分光鏡42傳送之光線脈波穿透，而使得原來該第一光線81、該第二光線82、該第三光線83的脈波不相重疊且依序交錯排列。

較佳者該第一切換開關51、第二切換開關52及第三切換開關53係位在同一平面上，且安裝在同一基板4上。

一成像IC 2接收來自影像源1的影像及來自該第三匯流分光鏡43的依序交錯排列的三種光色的脈波，而令該脈波經過該成像IC 2後會依據該成像IC 2的接收影像而反射出具有該影像的各種光色的影像，因此各個脈波的光束即攜帶該成像IC 2的影像。

該成像IC 2如TI DLP DMD IC。

一透鏡模組90，接收來自該成像IC 2的具影像之脈波，經過必要的光影像處理後再投射到屏幕上，而形成投射影像。

如圖所示，必要時可在該透鏡模組90與該成像IC 2之間配置適當的反射鏡95，以導引具影像之脈波的傳遞方向。

圖4顯示本案之第四實施例，本例中與上述實施例相同的元件應用相同的符號表示，且具有相同的功能，故在此不再贅述其細節。惟在本例中並不使用上述實施例的第一分流分光鏡21、第二分流分光鏡22及第三反射鏡 23，而改以三個獨立的雷射源來產生上述實施例中的第一光線81、第二光線82及第三光線83。下文中僅說明與上述實施例之差異處。

一第一前透鏡71位在該第一切換開關51下方，該第一雷射源11的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第一前透鏡71後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第一前透鏡71發射之第一光線81係入射到該第一切換開關51。

一第二前透鏡72位在該第二切換開關52下方，該第二雷射源12的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第二前透鏡72後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第二前透鏡72發射之第二光線82係入射到該第二切換開關52。

一第三前透鏡73位在該第三切換開關53下方，該第三雷射源13的雷射光的發射路徑上，會使得入射的螢光經過該第三前透鏡73後成為平行光束，以利後段的處理。其中從該第三前透鏡73發射之第三光線83係入射到該第三切換開關53。

圖5顯示本案之第五實施例，本例中與上述第三實施例相同的元件應用相同的符號表示，且具有相同的功能，故在此不再贅述其細節。惟在本例中係將第三實施例中的各個切換開關整合到對應之雷射源上，以分別產生該第一光線81之脈波、第二光線82之脈波及第三光線83之脈波。下文中僅說明與上述第三實施例之差異處。

一第一光源100用於發射具第一光色之第一光線81，該第一光源100包含：一第一雷射源11，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第一光色之第一光線81。

其中該第一切換開關51及該第一雷射源11係整合成一體的型態，經由該第一切換開關51使得該第一雷射源11產生該第一光線81之脈波。

一第二光源200用於發射具第二光色之第二光線82，該第二光源200包含：一第二雷射源12，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第二光色之第二光線82。

其中該第二切換開關52及該第二雷射源12係整合成一體的型態，經由該第二切換開關52使得該第二雷射源12產生該第二光線 82之脈波。

一第三光源300用於發射具第三光色之第三光線83，該第三光源300包含：一第三雷射源13，可發射單色雷射光，該單色雷射光為具第三光色之第三光線83。

其中該第三切換開關53及該第三雷射源13係整合成一體的型態，經由該第三切換開關53使得該第三雷射源13產生該第三光線83之脈波。

一第一前透鏡71位在該第一雷射源11上方，該第一光線81的傳播路徑中，會使得入射的該第一光線81之脈波經過該第一前透鏡71後成為平行光束脈波，以利後段的處理。其中從該第一前透鏡71發射之第一光線81之脈波係入射到該第一反射鏡41。

一第二前透鏡72位在該第二雷射源12上方，該第二光線82的傳播路徑中，會使得入射的該第二光線82之脈波經過該第二前透鏡72後成為平行光束脈波，以利後段的處理。其中從該第二前透鏡72發射之第二光線82之脈波係入射到該第二匯流分光鏡42。

一第三前透鏡73位在該第三雷射源13上方，該第三光線83的傳播路徑中，會使得入射的該第三光線83之脈波經過該第三前透鏡73後成為平行光束脈波，以利後段的處理。其中從該第三前透鏡73發射之第三光線83之脈波係入射到該第三匯流分光鏡43。

本案的優點在於可在同一平面上配置用於產生單色影像之LCD面板或是用於產生光線脈波的切換開關，以接收來自光源的不同光色的光束以進行後續的處理，因此在製造時可將所有的LCD面板或切換開關安裝在同一基板上，因此整體結構相當簡單，且僅有少數元件需要準確對位，所以在組裝上也相對容易，而可降低整體的製造成本。再者應用本案的結構也可以降低整體結構的大小，而可大幅縮小投影機的體積。上述功效為習知技術之投影機所無法達成者。

綜上所述，本案人性化之體貼設計，相當符合實際需求。其具體改進現有缺失，相較於習知技術明顯具有突破性之進步優點，確實具有功效之增進，且非易於達成。本案未曾公開或揭露於國內與國外之文獻與市場上，已符合專利法規定。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。