专利名称：光线分离装置的制作方法
技术领域：
本发明关于一种光学装置，尤其是一种用以分离光线的光学装置。
背景技术：
目前的投影机可大致分为两类数字光源处理(digital light processing, DLP)投影机和硅液晶(liquid crystal on silicon, LCOS)投影机。这两类投影机 均具有光路设计简单、高亮度、高对比等优点，因此被广泛应用于商用投影 机、家用投影机以及大型背投电视中。
DLP投影机和LCOS投影机都需要利用色轮(color whed)来分离不同颜 色的光线。 一般而言，色轮是由红、绿、蓝、白等四个不同颜色的滤光片组 合而成，并以高速持续转动。经色轮过滤后，白光光源中包括的红光、绿光、 蓝光以及白光本身，会依序通过色轮，再各自被投射至特定的位置。这四种 颜色的光线最后经其它光学组件调整、合成，以组合出全彩的影像。
如本领域技术人员所知，色轮装置须包括提供转动动力的马达，因此会 消耗相当高的功率。此外，在高温环境中持续高速转动的色轮具有损耗率相 当高的缺点。另一方面，上述的投影机制都是在空气中传递光线，难以避免 光线漏失或散射的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种光线分离装置，以取代传统技术中的 色轮。根据本发明的光线分离装置可利用光纤(optical fiber)传递光线，因此 其硬件配置较色轮装置有弹性，亦可避免散射、漏光等问题。
根据本发明的一优选具体实施例为一光线分离装置。该装置包括一光 源、 一输出组件、 一第一滤光器、 一第一光循环器(circulator)、 一第二滤光 器，以及一第二光循环器。
该光源用以提供一原色光；该原色光包括一第一彩色光、一第二彩色光, 以及一第三彩色光。该第一滤光器用以将该第一彩色光由该原色光中滤出， 并产生一第一过滤光。该第一光循环器用以由该光源接收该原色光，并将该 原色光输出至该第一滤光器。在该第一滤光器将该第一彩色光由该原色光中 滤出后，该第一光循环器将该第一彩色光引导至该输出组件。该第二滤光器 用以将该第二彩色光由该第一过滤光中滤出，并产生一第二过滤光。该第二 光循环器用以由该第一滤光器接收该第一过滤光，并将该第一过滤光输出至 该第二滤光器。在该第二滤光器将该第二彩色光由该第一过滤光中滤出后， 该第二光循环器将该第二彩色光引导至该输出组件。
本发明的优点与精神可以借由以下的发明详述及附图得到进一步的了解。
图1示出根据本发明的第
图2示出根据本发明的第 图3示出根据本发明的第 主要组件符号说明 10:光线分离装置 12:输出组件 14:第一光循环器 16:第二光循环器 18:第三光循环器 20:分光器
具体实施例方式
本发明的一主要目的在于提供一种光线分离装置。根据本发明的光线分 离装置可应用于DLP投影机和LCOS投影机，亦可应用于各种需要分离不 同颜色的光线的光学系统中。
请参阅图1。图1示出根据本发明的光线分离装置的第一优选具体实施 例。该光线分离装置10包括一光源11、 一输出组件12、 一第一滤光器13、 一第一光循环器14、 一第二滤光器15，以及一第二光循环器16。在实际应 用中，该等组件之间可利用光纤彼此连接。
光源11用以提供一原色光。该原色光包括一第一彩色光、 一第二彩色
一优选具体实施例的光线分离装置的方块图。 二优选具体实施例的光线分离装置的方块图。 三优选具体实施例的光线分离装置的方块图。
11:光源 13:第一滤光器 15:第二滤光器 17:第三滤光器 19:光衰减器
光，以及一第三彩色光。举例而言，该原色光可为一白光。为方便解说，以
下的实施例将假设该第一彩色光为红光(R)、该第二彩色光为绿光(G)、该第 三彩色光为蓝光(B)。实际上，该原色光中亦可能包括其它颜色的光线。
相对地，以下的实施例将假设第一滤光器13用以滤出红光。更明确地 说，第一滤光器13会将一输入光中的红光滤出并反射。该输入光中其它颜 色的光线则会通过第一滤光器13。第二滤光器15则被假设为用以滤出绿光。 于实际应用中，第一滤光器13与第二滤光器15可分别为一以阵列式波导 (array wave guide, AWG)制作而成的渐变式光纤光4册(chirp fiber Bragg grating)。
此实施例中的第一光循环器14与第二光循环器16均为三端口(3-port) 的光循环器。如本领域技术人员所知，光循环器可引导光线往特定方向传播。 以图1中的第一光循环器14为例，第一光循环器14的三个输入/输出(10) 端分别标有l、 2、 3的标号。 一般而言，由1号IO端进入第一光循环器14 的光线会由2号10端输出。由2号10端进入第一光循环器14的光线会由 3号10端输出。由3号10端进入第一光循环器14的光线则会由1号10端 输出。第二光循环器16的运作规则亦同于此，因此不再赘述。
第一光循环器14首先通过1号IO端由光源11接收该原色光，并通过2 号IO端将该原色光输出至第一滤光器13。该原色光中的红光会被第一滤光 器13滤出并反射回第一光循环器14。该原色光中其它颜色的光线则会通过 第一滤光器13,成为第一过滤光。被反射回第一光循环器14的红光进入第 一光循环器14的2号IO端，再由第一光循环器14的3号IO端输出。也就 是说，第一光循环器14会将红光引导至输出组件12。
第二光循环器16通过1号IO端由第一滤光器13接收该第一过滤光， 并通过2号I0端将该第一过滤光输出至第二滤光器15。第二滤光器15将 绿光由该第一过滤光中滤出并反射至第二光循环器16的2号IO端后，再由 第二光循环器16的3号10端将该绿光引导至输出组件12。第一过滤光中 其它颜色的光线则会通过第二滤光器15,成为第二过滤光。若该原色光中除 了红光、绿光、蓝光外，未包括其它颜色的光线，则该第二过滤光即为蓝光。
如图1所示，经第一滤光器13与第二滤光器15滤出的红、绿、蓝三色 光线分别被传送至输出组件12。在实际应用中，输出组件12可为一光开关 (optical switch),用以选择性地输出红光、绿光或蓝光。借此，光线分离装置 10即可达成分离并提供各色光线的功效。
请参阅图2。图2示出根据本发明的第二优选具体实施例的方块图。于 此实施例中，光线分离装置IO进一步包括一第三滤光器17、 一第三光循环 器18,以及一光衰減器(optical attenuator) 19 。
假设该原色光中除了红光、绿光、蓝光外，还包括其它颜色的光线，则 第三滤光器17可用以将蓝光由该第二过滤光中滤出。如图2所示，第三光 循环器18用以由第二滤光器15接收该第二过滤光，并将该第二过滤光输出 至第三滤光器17。第三滤光器17将蓝光由该第二过滤光中滤出后，第三光 循环器18将蓝光引导至输出组件12。第二过滤光中其它颜色的光线则会通 过第三滤光器17,成为第三过滤光。光衰减器19用以由第三滤光器17接收 该第三过滤光，并将该第三过滤光衰减。此处的第三过滤光通常为杂散光。
请参阅图3。图3示出根据本发明的第三优选具体实施例的方块图。相 较于前一个实施例，此实施例中的光线分离装置10又进一步包括一分光器 20。
分光器20置放于光源11与第一光循环器14之间，并用以依特定比例 将该原色光分离为一第一原色光与一第二原色光。举例来说，分光器20可 将光源11输出的白光分成两个部份。其中一部份的白光会进入第一光循环 器14,另一部份的白光(W)则被直接传送至输出组件12。相对应地，此实施 例中的输出组件12具有四个输入端，分别用以接收红光、绿光、蓝光以及 白光。输出组件12可选择性地输出这四种颜色的光线，或是周期地依序输 出该等光线。加入一定比例的白光后，投影机提供的影像亮度可被提升。
根据本发明的光线分离装置可取代传统技术中的色轮。由于根据本发明 的光线分离装置可利用光纤传递光线，因此其硬件配置较传统光学系统有弹 性，亦可避免光线漏失、散射至周遭环境中的问题。此外，根据本发明的光 线分离装置可应用于DLP投影机和LCOS投影机，亦可应用于各种需要分 离不同颜色的光线的光学系统中。
借由以上优选具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与
相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明的范畴 内。
权利要求
1.一种光线分离装置，包括一光源，该光源用以提供一原色光，该原色光包括一第一彩色光、一第二彩色光，以及一第三彩色光；一输出组件；一第一滤光器，该第一滤光器用以将该第一彩色光由该原色光中滤出，并产生一第一过滤光；一第一光循环器，该第一光循环器用以由该光源接收该原色光，并将该原色光输出至该第一滤光器，在该第一滤光器将该第一彩色光由该原色光中滤出后，该第一光循环器将该第一彩色光引导至该输出组件；一第二滤光器，该第二滤光器用以将该第二彩色光由该第一过滤光中滤出，并产生一第二过滤光；以及一第二光循环器，该第二光循环器用以由该第一滤光器接收该第一过滤光，并将该第一过滤光输出至该第二滤光器，在该第二滤光器将该第二彩色光由该第一过滤光中滤出后，该第二光循环器将该第二彩色光引导至该输出组件。
2. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该原色光为一白光。
3. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该第一彩色光为一红光， 该第二彩色光为一绿光，该第三彩色光为一蓝光。
4. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该第二过滤光为该第三彩 色光。
5. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该输出组件为一光开关， 并用以选择性地输出该第 一彩色光或该第二彩色光。
6. 根据权利要求1所述的光线分离装置，该光线分离装置进一步包括 一第三滤光器，该第三滤光器用以将该第三彩色光由该第二过滤光中滤出，并产生一第三过滤光；以及一第三光循环器，该第三光循环器用以由该第二滤光器接收该第二过滤 光，并将该第二过滤光输出至该第三滤光器，在该第三滤光器将该第三彩色 光由该第二过滤光中滤出后，该第三光循环器将该第三彩色光引导至该输出 组件。
7. 根据权利要求6所述的光线分离装置，该光线分离装置进一步包括 一光衰减器，该光衰减器用以由该第三滤光器接收该第三过滤光，并将该第三过滤光衰减。
8. 根据权利要求6所述的光线分离装置，其中该输出组件为一光开关， 并用以选择性地输出该第一彩色光、该第二彩色光，或该第三彩色光。
9. 根据权利要求1所述的光线分离装置，该光线分离装置进一步包括 一分光器，该分光器置放于该光源与该第一光循环器之间，并用以将该原色光分离为一第一原色光与一第二原色光、将该第一原色光输出至该第一 光循环器、将该第二原色光输出至输出组件。
10. 根据权利要求9所述的光线分离装置，其中该输出组件为一光开关， 并用以选择性地输出该第一彩色光、该第二彩色光、该第三彩色光，或该第 二原色光。
11. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该输出组件、该第一滤 光器、该第一光循环器、该第二滤光器，以及该第二光循环器之间是以一光 纤彼此连接。
12. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该第一滤光器与该第二 滤光器分别为一渐变式光纤光栅。
13. 根据权利要求1所述的光线分离装置，其中该第一滤光器与该第二 滤光器分别以一阵列式波导制作而成。
全文摘要
本发明提供一种光线分离装置，其中包括光源、输出组件、第一滤光器、第一光循环器、第二滤光器，与第二光循环器。该光源提供包括第一彩色光、第二彩色光，以及第三彩色光的原色光。第一滤光器将第一彩色光由原色光中滤出，并产生一第一过滤光。第一光循环器由光源接收原色光，并将原色光输出至第一滤光器。第一光循环器将第一彩色光引导至输出组件。第二滤光器将第二彩色光由第一过滤光中滤出，并产生一第二过滤光。第二光循环器由第一滤光器接收第一过滤光，并将第一过滤光输出至第二滤光器。第二光循环器将第二彩色光引导至输出组件。
文档编号G02B27/10GK101178483SQ20061014470
公开日2008年5月14日 申请日期2006年11月7日 优先权日2006年11月7日
发明者张耀民 申请人:明基电通股份有限公司