專利名稱：模塊化的投影合光系統(tǒng)及其合光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模塊化的投影合光系統(tǒng)及其合光方法，尤其涉及一種整合分光/合光模塊、分光反射模塊、偏振分光模塊及圖像顯示模塊，并使所述模塊一體成形的模塊化的投影合光系統(tǒng)及其合光方法。
背景技術(shù)：
如圖1所示，其為美國專利第6345895號的投影合光系統(tǒng)的示意圖。由圖中可知，現(xiàn)有的投影合光系統(tǒng)包括等光程分色模塊20a、合光模塊30a及多個圖像顯示裝置40a。其中所述等光程分色模塊20a包括多個反射鏡21a、一交叉式偏振分色鏡22a及一單片式偏振分色鏡23a。
首先，通過一發(fā)光模塊10a發(fā)出光束；然后，透過所述反射鏡21a反射該光束至所述交叉式偏振分色鏡22a，以將所述發(fā)光模塊10a的光束分成B分色光束及RG分色光束，其中所述B分色光束通過另一反射鏡21a反射至合光模塊30a，RG分色光束通過另一反射鏡21a反射至所述單片式偏振分色鏡23a，用以將RG分色光束分成R分色光束及G分色光，由此形成RGB三分色光束以等光程路徑發(fā)射至合光模塊30a；再通過該合光模塊30a反射至對應(yīng)的圖像顯示裝置40a，以轉(zhuǎn)換RGB光束形成圖像光束，且再通過所述合光模塊30a匯聚至一鏡頭模塊50a，并通過該鏡頭模塊50a投射出圖像光束。
上述現(xiàn)有的投影合光系統(tǒng)具有下列缺點1、現(xiàn)有技術(shù)利用等光程分色單元20a以傳輸光束，并將光束分成多分色光，再以等光程路徑傳送至合光單元30a。為了產(chǎn)生等光程路徑，則必須使用交叉式偏振分色鏡22a，且該交叉式偏振分色鏡22a利用二單片偏振分色鏡交叉匯編成，其間并形成交痕及縫隙，此使得光束透射至圖像顯示裝置40a時易形成具有暗紋的圖像光束。
2、現(xiàn)有技術(shù)利用光反射原理，將液晶圖像板上的圖像調(diào)變輸出，但，因光子具有波粒雙元性(即粒子性與波動性)，在各光學(xué)元件間不斷地反射、折射、透射、散射及繞射；造成光子粒數(shù)減少，產(chǎn)生光損失(optical lose)，并且，因為光子本身具有能量，當(dāng)于各光學(xué)元件中動作時，各光學(xué)元件易因熱效應(yīng)產(chǎn)生熱變形，使各光子極性相位改變，導(dǎo)致輸出對比度降低，造成色相差，圖像輸出失真。
3、現(xiàn)有技術(shù)由等光程分色模塊20a、合光模塊30a及圖像顯示裝置40a組合而成，因其體積占有率過大之故，使得現(xiàn)有技術(shù)的投影系統(tǒng)具有整體體積過于龐大的缺點。
由上可知，現(xiàn)有技術(shù)的投影合光系統(tǒng)，在實際使用上，顯然具有不便與缺失存在，需加以改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，通過一體成形的方式，整合分光/合光模塊、分光反射模塊、偏振分光模塊及圖像顯示模塊，以形成一具有RGB等光程、高對比、高光學(xué)等級(具有光學(xué)研磨面的分光反射模塊)、體積小、生產(chǎn)方便等優(yōu)點的模塊化的投影合光系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，包括反射模塊，用于反射一發(fā)光模塊的光束；分光/合光模塊，一端與所述反射模塊相接合，用于進行所述光束的分光與合光；分光反射模塊，接合于所述分光/合光模塊的另端，用于反射從所述分光/合光模塊射出的光束；偏振分光模塊，相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方，用于接收從所述分光反射模塊所反射出的光束；圖像顯示模塊，設(shè)置于所述偏振分光模塊上方，用于接收及反射從所述偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。
所述分光/合光模塊為一由分光元件及合光元件所組合的X柱體。
所述分光反射模塊為多個反射棱鏡。
所述分光反射模塊為三個分別接合于所述分光/合光模塊的另外三端的反射棱鏡。
所述反射棱鏡為具有光學(xué)磨面的等腰直角三角形棱鏡。
所述反射模塊為一體成型地接合于所述分光/合光模塊的一端。
所述分光反射模塊為一體成型地接合于所述分光/合光模塊的另端。
還包括相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊及所述偏振分光模塊間的聚光模塊。
本發(fā)明還提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，包括分光/合光模塊，用于直接接收一發(fā)光模塊的光束，并進行所述光束的分光與合光；分光反射模塊，接合于所述分光/合光模塊，用于反射從所述分光/合光模塊射出的光束；偏振分光模塊，相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方，用于接收從所述分光反射模塊所反射出的光束；圖像顯示模塊，設(shè)置于所述偏振分光模塊上方，用于接收及反射從所述偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。
本發(fā)明還一種模塊化的投影合光系統(tǒng)的合光方法，包括下列步驟提供一發(fā)光模塊；通過一分光/合光模塊，以接收該發(fā)光模塊的光束，以進行所述光束的分光；通過一接合于所述分光/合光模塊的分光反射模塊，以反射從所述分光/合光模塊射出的分光光束；通過一相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方的偏振分光模塊，以接收從所述分光反射模塊反射出的光束；通過一設(shè)置于所述偏振分光模塊上方的圖像顯示模塊，用以反射從該偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束；通過所述偏振分光模塊，以反射從所述圖像顯示模塊所反射的圖像光束；通過所述分光/合光模塊，以接收從所述偏振分光模塊所反射的圖像光束，以進行所述圖像光束的合光。
本發(fā)明為以一體成形的方式，整合分光/合光模塊、分光反射模塊、偏振分光模塊及圖像顯示模塊，以形成一具有RGB等光程、高對比、高光學(xué)等級(具有光學(xué)研磨面的分光反射模塊)、體積小、生產(chǎn)方便等優(yōu)點的模塊化的投影合光系統(tǒng)。


圖1為現(xiàn)有投影合光系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第一施實例的立體圖；圖3為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第一施實例的前視圖；圖4為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)(移除偏振分光模塊、圖像顯示模塊及鏡頭模塊)的第一施實例的俯視圖；圖5為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第一施實例的側(cè)視圖；圖6為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第二施實例的立體圖；圖7為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第二施實例的前視圖；圖8為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)(移除偏振分光模塊及圖像顯示模塊)的第二施實例的俯視圖；圖9為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第二施實例的側(cè)視圖；圖10為本發(fā)明第二施實例的合光方法的流程圖。
主要元件符號說明10a發(fā)光模塊20a等光程分色模塊21a反射鏡 22a交叉式偏振分色鏡
23a單片式偏振分色鏡30a合光模塊40a圖像顯示裝置50a鏡頭模塊1發(fā)光模塊 2反射模塊3分光/合光模塊 30分光元件31合光元件 4分光反射模塊40反射棱鏡 5偏振分光模塊6圖像顯示模塊 7聚光模塊8鏡頭模塊具體實施方式
如圖2至圖5所示，為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第一施實例的立體圖、前視圖、俯視圖(移除偏振分光模塊、圖像顯示模塊及鏡頭模塊)及側(cè)視圖。由圖中可知，本發(fā)明提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，包括一反射模塊2、一分光/合光模塊3、一分光反射模塊4、一偏振分光模塊5及一圖像顯示模塊6。
反射模塊2為一用于反射一發(fā)光模塊1的光束的反射鏡，其中發(fā)光模塊1可為發(fā)光二極管或橢球燈。且反射模塊2與分光/合光模塊3的一端相接合(或一體成型地接合)，以進行該光束的分光或合光，其中分光/合光模塊3為一由分光元件30及合光元件31所組合的X柱體(X-cube)，其中分光元件30為偏振分光鏡(dichroic mirror)，合光元件31為合光棱鏡(X-prism)。
分光反射模塊4接合(或一體成型地接合)于分光/合光模塊3的另端，用于反射從分光/合光模塊3射出的光束，其中分光反射模塊4為多個反射棱鏡40或三個分別接合于該分光/合光模塊3的另外三端的反射棱鏡40。其中所述反射棱鏡40為具有光學(xué)磨面的等腰直角三角形棱鏡。
偏振分光模塊5相對應(yīng)設(shè)置于分光反射模塊4上方，用于接收從該分光反射模塊4所反射出的光束。其中偏振分光模塊5可為偏振分光棱鏡(PolarizingBeam Splitter，PBS)或平板式偏振分光棱鏡(plate PBS)。圖像顯示模塊6設(shè)置于偏振分光模塊上方，用于接收及反射從該偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。其中圖像顯示模塊可為圖像顯示元件或光閥(lightvalve)。
另外，本發(fā)明還包括聚光模塊7及鏡頭模塊8。其中該聚光模塊7相對應(yīng)設(shè)置于分光反射模塊4及偏振分光模塊5之間。且該聚光模塊7可為多個場鏡(field lens)或聚光鏡(condenser)。該鏡頭模塊8設(shè)置于分光/合光模塊3的合光元件31外側(cè)，用于匯聚從所述偏振分光模塊5所反射出的圖像光束，并投射出所述圖像光束于一反射式硅基面板(圖未示)。
如圖6至圖9所示，為本發(fā)明模塊化的投影合光系統(tǒng)的第二施實例的立體圖、前視圖、俯視圖(移除偏振分光模塊及圖像顯示模塊)及側(cè)視圖。由圖中可知，第二實施例與第一實施例最大的不同在于省略反射模塊2聚光模塊7的使用。即，分光/合光模塊3可用于直接接收發(fā)光模塊1的光束，及進行該光束的分光與合光。
如圖10所示，為本發(fā)明第二施實例的合光方法的流程圖。由流程圖中可知，本發(fā)明提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)的合光方法，其步驟包括有首先，提供一發(fā)光模塊1(見步驟S100)；通過一分光/合光模塊2，以接收發(fā)光模塊1的光束，并同時進行該光束的分光(見步驟S102)；然后，通過一接合于分光/合光模塊3的分光反射模塊4，以反射從該分光/合光模塊射出的分光光束(見步驟S104)；通過一相對應(yīng)設(shè)置于分光反射模塊4上方的偏振分光模塊5，以接收從該分光反射模塊4所反射出的光束(見步驟S106)。
通過一設(shè)置于偏振分光模塊5上方的圖像顯示模塊6，用以反射從該偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束(見步驟S108)；然后，通過偏振分光模塊，以反射從圖像顯示模塊所反射的圖像光束(見步驟S110)；通過分光/合光模塊，以接收從偏振分光模塊所反射的圖像光束，并同時進行該圖像光束的合光(見步驟S112)。
綜上所述，本發(fā)明為以一體成形的方式，整合分光/合光模塊3、分光反射模塊4、偏振分光模塊5及圖像顯示模塊6，以形成一具有RGB等光程、高對比、高光學(xué)等級(具有光學(xué)研磨面的分光反射模塊)、體積小、生產(chǎn)方便等優(yōu)點的模塊化的投影合光系統(tǒng)。
上述實施例僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于，包括反射模塊，用于反射一發(fā)光模塊的光束；分光/合光模塊，一端與所述反射模塊相接合，用于進行所述光束的分光與合光；分光反射模塊，接合于所述分光/合光模塊的另端，用于反射從所述分光/合光模塊射出的光束；偏振分光模塊，相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方，用于接收從所述分光反射模塊所反射出的光束；圖像顯示模塊，設(shè)置于所述偏振分光模塊上方，用于接收及反射從所述偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述分光/合光模塊為一由分光元件及合光元件所組合的X柱體。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述分光反射模塊為多個反射棱鏡。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述分光反射模塊為三個分別接合于所述分光/合光模塊的另外三端的反射棱鏡。
5.如權(quán)利要求4所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述反射棱鏡為具有光學(xué)磨面的等腰直角三角形棱鏡。
6.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述反射模塊為一體成型地接合于所述分光/合光模塊的一端。
7.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于所述分光反射模塊為一體成型地接合于所述分光/合光模塊的另端。
8.如權(quán)利要求1所述的模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于還包括相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊及所述偏振分光模塊間的聚光模塊。
9.一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，其特征在于，包括分光/合光模塊，用于直接接收一發(fā)光模塊的光束，并進行所述光束的分光與合光；分光反射模塊，接合于所述分光/合光模塊，用于反射從所述分光/合光模塊射出的光束；偏振分光模塊，相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方，用于接收從所述分光反射模塊所反射出的光束；圖像顯示模塊，設(shè)置于所述偏振分光模塊上方，用于接收及反射從所述偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。
10.一種模塊化的投影合光系統(tǒng)的合光方法，其特征在于，包括下列步驟提供一發(fā)光模塊；通過一分光/合光模塊，以接收該發(fā)光模塊的光束，以進行所述光束的分光；通過一接合于所述分光/合光模塊的分光反射模塊，以反射從所述分光/合光模塊射出的分光光束；通過一相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方的偏振分光模塊，以接收從所述分光反射模塊反射出的光束；通過一設(shè)置于所述偏振分光模塊上方的圖像顯示模塊，用以反射從該偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束；通過所述偏振分光模塊，以反射從所述圖像顯示模塊所反射的圖像光束；通過所述分光/合光模塊，以接收從所述偏振分光模塊所反射的圖像光束，以進行所述圖像光束的合光。
全文摘要
本發(fā)明提供一種模塊化的投影合光系統(tǒng)，包括反射模塊，用于反射一發(fā)光模塊的光束；分光/合光模塊，一端與所述反射模塊相接合，用于進行所述光束的分光與合光；分光反射模塊，接合于所述分光/合光模塊的另端，用于反射從所述分光/合光模塊射出的光束；偏振分光模塊，相對應(yīng)設(shè)置于所述分光反射模塊上方，用于接收從所述分光反射模塊所反射出的光束；圖像顯示模塊，設(shè)置于所述偏振分光模塊上方，用于接收及反射從所述偏振分光模塊穿射出的光束，以形成一圖像光束。通過本發(fā)明可形成一具有RGB等光程、高對比、高光學(xué)等級(具有光學(xué)研磨面的分光反射模塊)、體積小、生產(chǎn)方便等優(yōu)點的模塊化的投影合光系統(tǒng)。
文檔編號G02B27/14GK1952730SQ20051011429
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者林己文 申請人:示創(chuàng)科技股份有限公司