專利名稱：激光混光模塊及使用該激光混光模塊的投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種激光混光模塊，且特別是有關(guān)于一種運(yùn)用光 型調(diào)整組件將激光進(jìn)行整型的激光混光模塊及使用該激光混光模塊的投 影裝置。
背景技術(shù)：
公知的投影機(jī)光學(xué)引擎體積龐大，且需要由多個(gè)光學(xué)組件(燈管、反 射罩、兩個(gè)積分器、整形透鏡、光管)的搭配使用，造成組裝上的不便性， 因此無(wú)法有效縮小體積，使得掌上型投影器的實(shí)現(xiàn)性低。
此外，公知的投影機(jī)除使用較多組件外，亦需使用色輪及若干偏振片， 使得光使用效率及色純度低，而且光路亦較為復(fù)雜，間接提高了組裝成本。
類似的投影機(jī)結(jié)構(gòu)是例如美國(guó)專利USP6767100及USP6624949號(hào)專利，此 種投影機(jī)的色彩飽和度是受限于傳統(tǒng)光源與色輪濾波頻譜，雖然使用LED 光源可以提高色純度，但仍須搭配偏極片方能達(dá)成符合顯示需求的偏振 態(tài)，使得光利用效率低。此外，公知的投影機(jī)結(jié)構(gòu)需要色輪、聚光透鏡、 蠅眼透鏡，及散熱風(fēng)扇等組件，使得機(jī)器的體積龐大，不利于攜帶使用。 因此，所需要的是一種能有效克服公知技術(shù)缺失的投影裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為提供一種激光混光模塊，其是利用合光鏡或棱鏡配 合光型調(diào)整組件，以達(dá)到產(chǎn)生均勻光的目的。
7于本發(fā)明的一實(shí)施例中，是提供一種激光混光模塊，包含 一激光組 件，是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光； 一合光組件，是接收并匯集該等激光 后再發(fā)射的；以及一光型調(diào)整組件，其是具有一第一光學(xué)面、用于接收該
合光組件所發(fā)射的激光的一第二光學(xué)面，以及位于該第一光學(xué)面上的多數(shù)
個(gè)微結(jié)構(gòu)單元；其中，該微結(jié)構(gòu)單元是由一弧形斷面柱體所構(gòu)成，該弧形 斷面柱體的頂緣形成可供該合光組件所發(fā)射的激光通過(guò)的一彎弧面。
本發(fā)明所公開的激光混光模塊是可有效改善公知技術(shù)的缺失，體積 小、成本低、便于攜帶，且為投影機(jī)提供另一種光源的選擇。


圖1是為本發(fā)明激光混光模塊的示意圖2A是為用于本發(fā)明激光混光模塊的光整型組件；
圖2B是為用于本發(fā)明激光混光模塊的光整型組件的一變化實(shí)施例；
圖2C是為用于本發(fā)明激光混光模塊的光整型組件的另一變化實(shí)施例；
圖2D是為用于本發(fā)明激光混光模塊的光整型組件的又一實(shí)施例；
圖3是為使用本發(fā)明激光混光模塊的數(shù)字光學(xué)處理投影裝置；
圖4是為使用本發(fā)明激光混光模塊的硅液晶投影裝置；以及
圖5是為使用本發(fā)明激光混光模塊的單片穿透式液晶投影裝置。
1-激光混光模塊
3- DLP投影裝置
4- LCoS投影裝置
5- 穿透式液晶投影裝置 IO-激光組件 12-轉(zhuǎn)折鏡 14-合光鏡16-光整型組件
30-數(shù)字微型反射鏡組件
32-投影鏡頭
40-硅液晶板
42-偏極化分光鏡
50-液晶面板
52-偏光板
100-激光
160-第一光學(xué)面
162-第二光學(xué)面
164-微結(jié)構(gòu)單元
166-彎弧面
具體實(shí)施例方式
為使對(duì)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)目的和功效有更進(jìn)一步的了解與認(rèn)同，茲配合

如后。
本發(fā)明激光混光模塊的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖1，其中的激光混光模塊1包含: 一激光組件10、 一轉(zhuǎn)折鏡12、 一合光鏡14，以及一光整型組件16;該激 光組件10是發(fā)射紅、綠、藍(lán)(R、 G、 B)三色的激光100;該轉(zhuǎn)折鏡12 是設(shè)置以將該激光組件10所發(fā)射的激光100導(dǎo)入該合光鏡14中；該合光 鏡14是接收并匯集該等激光100后再將該等激光100射入該光整型組件 16;該光整型組件16是接收該合光鏡14所發(fā)射的激光100并將其均勻化。
圖2A所示是為用于本發(fā)明的光整型組件16的一實(shí)施例，其中該光整 型組件16是具有一第一光學(xué)面160、一第二光學(xué)面162以及設(shè)于該第一光 學(xué)面160上的多數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)單元164，該第二光學(xué)面162是接收該合光鏡 14所發(fā)射的激光100 (為激光100的入射面)；該微結(jié)構(gòu)單元164則為一弧形斷面柱體，該微結(jié)構(gòu)單元164頂緣形成可供激光100通過(guò)的一彎弧面 166，如此，通過(guò)繞射原理可使入射的激光100可被均勻化后射出以供使 用；該光整型組件16的詳細(xì)內(nèi)容是可參見(jiàn)臺(tái)灣專利公報(bào)200700771號(hào)「微 結(jié)構(gòu)光學(xué)膜片與光源裝置」，于此不再贅述。
圖2B與圖2C是為用于本發(fā)明激光混光模塊的光整型組件的二變化實(shí) 施例。于圖2B中，該微結(jié)構(gòu)單元164是可同時(shí)位于第一光學(xué)面160及第 二光學(xué)面162之上，且是彼此對(duì)稱。而于圖2C中，位于該第一光學(xué)面160 上的微結(jié)構(gòu)單元164的中心是與位于該第二光學(xué)面162上的微結(jié)構(gòu)單元 164的中心具有一水平錯(cuò)位距離r，該水平錯(cuò)位距離r即為該微結(jié)構(gòu)單元 164的曲率半徑。
當(dāng)然，本發(fā)明的光整型組件16并非局限于圖2A所示的態(tài)樣，任何利 用應(yīng)用繞射原理來(lái)進(jìn)行光型調(diào)整的光整型組件均可使用于本發(fā)明中，圖2D 所示的微結(jié)構(gòu)即為另一實(shí)施例，即該微結(jié)構(gòu)可為任意形狀，例如矩形、 方形、三角形、六角形等。
圖3所示是為使用本發(fā)明激光混光模塊的數(shù)字光學(xué)處理(Digital Light Processing, DLP)投影裝置。所示的DLP投影裝置3的結(jié)構(gòu)與一般 DLP投影機(jī)相類似，亦具有數(shù)字微型反射鏡組件30(Digital Micromirror Device, DMD)及投影鏡頭32，所差異之處是在于該DLP投影裝置3的光源 是由本發(fā)明的激光混光模塊1來(lái)取代，該數(shù)字微型反射鏡組件30是接收 該激光混光模塊1所發(fā)射的激光并將其轉(zhuǎn)化為影像訊息(圖中未示出)后， 再經(jīng)由投影鏡頭32將影像訊息放大并投射至顯示布幕或平面(圖中未示出) 上。如此一來(lái)，該DLP投影裝置3將不需使用公知的色輪、蠅眼透鏡、聚
焦透鏡及散熱風(fēng)扇等組件。
圖4所示是為使用本發(fā)明激光混光模塊的硅液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)投影裝置。當(dāng)LCoS投影裝置4使用本發(fā)明的激光混光模 塊1來(lái)作為光源時(shí)，該激光混光模塊1所射出的激光會(huì)先經(jīng)過(guò)一偏極化光鏡42反射至硅液晶板40 (LCoS Panel)，接著該液晶硅板40會(huì)將激光轉(zhuǎn) 化為影像訊息，意即，該液晶硅板40利用控制液晶的旋轉(zhuǎn)來(lái)決定激光偏 極化的程度，即如圖中所示般，入射光為S偏振，反射后的出射光為P偏 振，以將欲顯示的影像訊息經(jīng)由該偏極化分光鏡42射出并顯示。與傳統(tǒng) 硅液晶投影裝置相較，本應(yīng)用例是能省略一片偏極片，因而可提高光源使 用效率。
圖5所示是為使用本發(fā)明激光混光模塊的單片穿透式液晶投影裝置。 當(dāng)穿透式液晶投影裝置5使用本發(fā)明的激光混光模塊1來(lái)作為光源時(shí)，該 激光混光模塊1所射出的激光會(huì)先經(jīng)過(guò)一液晶面板50，接著會(huì)將激光轉(zhuǎn)化 為影像訊息，意即，該液晶面板50利用控制液晶的旋轉(zhuǎn)來(lái)決定激光偏極 化的程度，以將欲顯示的影像訊息經(jīng)由一偏光板52射出并顯示。
而于本發(fā)明中，除了使用轉(zhuǎn)折鏡外，亦可使用棱鏡。于激光混光模塊 中，該激光組件是包含三個(gè)激光發(fā)射源，且該等激光發(fā)射源是分別發(fā)射紅、 綠、藍(lán)三色的激光；當(dāng)然，人們亦可以分開使用三個(gè)不同的激光發(fā)射單元， 分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光，再利用合光鏡接收并匯集該等激光。此 外，除了合光鏡外，人們亦可以使用合光棱鏡(即所謂X-prism或X-Cube) 來(lái)進(jìn)行激光的匯集。
如此一來(lái)，本發(fā)明所主張的激光混光模塊是可有效改善公知技術(shù)的缺 失，且為投影機(jī)提供另一種光源的選擇，實(shí)為一開創(chuàng)性的技術(shù)。
唯以上所述者，僅為本發(fā)明的最佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以之限定本發(fā) 明所實(shí)施的范圍。即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng) 仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光混光模塊，其特征在于，包含激光組件，是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光；合光組件，是接收并匯集該等激光后再發(fā)射；以及光型調(diào)整組件，其是具有第一光學(xué)面、用于接收該合光組件所發(fā)射的激光的第二光學(xué)面，以及位于該第一光學(xué)面上的多數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)單元；其中，該微結(jié)構(gòu)單元是由弧形斷面柱體所構(gòu)成，該弧形斷面柱體的頂緣形成供該合光組件所發(fā)射的激光通過(guò)的彎弧面。
2. 如權(quán)利要求1所述的激光混光模塊，其特征在于，其更包括轉(zhuǎn)折單 元，該轉(zhuǎn)折單元是設(shè)于該激光組件及該合光組件之間，以將該激光組件所 發(fā)射的激光導(dǎo)入該合光組件中。
3. 如權(quán)利要求2所述的激光混光模塊，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)折單元 為由轉(zhuǎn)折鏡、棱鏡與反射鏡所組成的群組中任選出之一。
4. 如權(quán)利要求1所述的激光混光模塊，其特征在于，其中該激光組件 是包含三個(gè)激光發(fā)射源，且該等激光發(fā)射源是分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的 激光。
5. 如權(quán)利要求1所述的激光混光模塊，其特征在于，其中該合光組件 是為由合光鏡與合光棱鏡所組成的群組中任選出之一。
6. 如權(quán)利要求1所述的激光混光模塊，其特征在于，其中該多數(shù)個(gè)微 結(jié)構(gòu)單元更位于該第二光學(xué)面上。
7. 如權(quán)利要求6所述的激光混光模塊，其特征在于，其中位于該第一 光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心是與位于該第二光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心 具有水平錯(cuò)位距離，該水平錯(cuò)位距離是在0 r的范圍內(nèi)，其中r為該微 結(jié)構(gòu)單元的曲率半徑。
8. —種投影裝置，是于表面上產(chǎn)生影像訊息，包含激光混光模塊，其特征在于，包括 激光組件，是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光；合光組件，是接收并匯集該等激光后再發(fā)射的；以及光型調(diào)整組件，其是具有第一光學(xué)面、用于接收該合光組件所發(fā)射的 激光的第二光學(xué)面，以及位于該第一光學(xué)面上的多數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)單元；其中，該微結(jié)構(gòu)單元是由弧形斷面柱體所構(gòu)成，該弧形斷面柱體的頂 緣形成可供該合光組件所發(fā)射的激光通過(guò)的彎弧面；數(shù)字微型反射鏡組件，是接收該光型調(diào)整組件所發(fā)射的激光并將其轉(zhuǎn) 化為該影像訊息；以及投影組件，是接收該影像訊息并將其放大投射至該表面上。
9. 如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光混光模塊 更包括轉(zhuǎn)折單元，該轉(zhuǎn)折單元是設(shè)于該激光組件及該合光組件之間，以將 該激光組件所發(fā)射的激光導(dǎo)入該合光組件中。
10. 如權(quán)利要求9所述的投影裝置，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)折單元 是為由轉(zhuǎn)折鏡、棱鏡與反射鏡所組成的群組中任選出之一。
11. 如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光組件 是包含三個(gè)激光發(fā)射源，且該等激光發(fā)射源是分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的 激光。
12. 如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，其中該合光組件 是為由合光鏡與合光棱鏡所組成的群組中任選出之一。
13. 如權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于，其中該多數(shù)個(gè)微 結(jié)構(gòu)單元更位于該第二光學(xué)面上。
14. 如權(quán)利要求13所述的投影裝置，其特征在于，其中位于該第一光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心是與位于該第二光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心 具有水平錯(cuò)位距離，該水平錯(cuò)位距離是在0 :r的范圍內(nèi)，其中r為該微 結(jié)構(gòu)單元的曲率半徑。
15. —種投影裝置，包含 激光混光模塊，其特征在于，包括 激光組件，是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光； 合光組件，是接收并匯集該等激光后再發(fā)射的；以及光型調(diào)整組件，其是具有第一光學(xué)面、用于接收該合光組件所發(fā)射的激光的第二光學(xué)面，以及位于該第一光學(xué)面上的多數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)單元；其中，該微結(jié)構(gòu)單元是由弧形斷面柱體所構(gòu)成，該弧形斷面柱體的頂緣形成可供該合光組件所發(fā)射的激光通過(guò)的彎弧面；偏極化分光組件，是接收該光型調(diào)整組件所發(fā)射的激光并將其反射的；以及液晶硅基板，是接收該偏極化分光組件所反射的激光并將其轉(zhuǎn)化為影 像訊息后再透過(guò)該偏極化分光組件而射出。
16. 如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光混光 模塊更包括轉(zhuǎn)折單元，該轉(zhuǎn)折單元是設(shè)于該激光組件及該合光組件之間， 以將該激光組件所發(fā)射的激光導(dǎo)入該合光組件中。
17. 如權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)折單元 是為由轉(zhuǎn)折鏡、棱鏡與反射鏡所組成的群組中任選出之一。
18. 如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光組件 是包含三個(gè)激光發(fā)射源，且該等激光發(fā)射源是分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的 激光。
19. 如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，其中該合光組件 是為由合光鏡與合光棱鏡所組成的群組中任選出之一。
20. 如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，其中該偏極化分 光組件是為偏極化分光鏡。
21. 如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，其中該多數(shù)個(gè)微 結(jié)構(gòu)單元更位于該第二光學(xué)面上。
22. 如權(quán)利要求21所述的投影裝置，其特征在于，其中位于該第一 光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心是與位于該第二光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心 具有水平錯(cuò)位距離，該水平錯(cuò)位距離是在0 r的范圍內(nèi)，其中r為該微 結(jié)構(gòu)單元的曲率半徑。
23. —種投影裝置，包含 激光混光模塊，其特征在于，包括-激光組件，是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光； 合光組件，是接收并匯集該等激光后再發(fā)射的；以及 光型調(diào)整組件，其是具有第一光學(xué)面、用于接收該合光組件所發(fā)射的激光的第二光學(xué)面，以及位于該第一光學(xué)面上的多數(shù)個(gè)微結(jié)構(gòu)單元；其中，該微結(jié)構(gòu)單元是由弧形斷面柱體所構(gòu)成，該弧形斷面柱體的頂緣形成可供該合光組件所發(fā)射的激光通過(guò)的彎弧面；液晶組件，是接收該光型調(diào)整組件所發(fā)射的激光并將其轉(zhuǎn)化為影像訊息后再發(fā)射的；偏光組件，是接收該影像訊息并允許具有與該偏光組件相同特性的影 像訊息通過(guò)。
24. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光混光 模塊更包括轉(zhuǎn)折單元，該轉(zhuǎn)折單元是設(shè)于該激光組件及該合光組件之間， 以將該激光組件所發(fā)射的激光導(dǎo)入該合光組件中。
25. 如權(quán)利要求24所述的投影裝置，其特征在于，其中該轉(zhuǎn)折單元 是為由轉(zhuǎn)折鏡、棱鏡與反射鏡所組成的群組中任選出之一。
26. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該激光組件是包含三個(gè)激光發(fā)射源，且該等激光發(fā)射源是分別發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的 激光。
27. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該合光組件 是為由合光鏡與合光棱鏡所組成的群組中任選出之一。
28. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該液晶組件 是為液晶面板。
29. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該偏光組件 是為偏光板。
30. 如權(quán)利要求23所述的投影裝置，其特征在于，其中該多數(shù)個(gè)微 結(jié)構(gòu)單元更位于該第二光學(xué)面上。
31. 如權(quán)利要求30所述的投影裝置，其特征在于，其中位于該第一 光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心是與位于該第二光學(xué)面上的微結(jié)構(gòu)單元中心 具有一水平錯(cuò)位距離，該水平錯(cuò)位距離是在0 r的范圍內(nèi)，其中r為該 微結(jié)構(gòu)單元的曲率半徑。
全文摘要
一種激光混光模塊，包含一激光組件、一合光組件，以及一光型調(diào)整組件；該激光組件是發(fā)射紅、綠、藍(lán)三色的激光；該合光組件是接收并匯集該等激光后再發(fā)射至該光型調(diào)整組件；該光型調(diào)整組件是接收該合光組件所發(fā)射的激光并整型之。
文檔編號(hào)G02B27/10GK101315462SQ20071010308
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2007年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月28日
發(fā)明者姚柏宏, 聶雅玉, 陳政寰 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院