专利名称：激光混光模块及使用该激光混光模块的投影装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种激光混光模块，且特别是有关于一种运用光 型调整组件将激光进行整型的激光混光模块及使用该激光混光模块的投 影装置。
背景技术：
公知的投影机光学引擎体积庞大，且需要由多个光学组件(灯管、反 射罩、两个积分器、整形透镜、光管)的搭配使用，造成组装上的不便性， 因此无法有效縮小体积，使得掌上型投影器的实现性低。
此外，公知的投影机除使用较多组件外，亦需使用色轮及若干偏振片， 使得光使用效率及色纯度低，而且光路亦较为复杂，间接提高了组装成本。
类似的投影机结构是例如美国专利USP6767100及USP6624949号专利，此 种投影机的色彩饱和度是受限于传统光源与色轮滤波频谱，虽然使用LED 光源可以提高色纯度，但仍须搭配偏极片方能达成符合显示需求的偏振 态，使得光利用效率低。此外，公知的投影机结构需要色轮、聚光透镜、 蝇眼透镜，及散热风扇等组件，使得机器的体积庞大，不利于携带使用。 因此，所需要的是一种能有效克服公知技术缺失的投影装置。
发明内容
本发明的目的是为提供一种激光混光模块，其是利用合光镜或棱镜配 合光型调整组件，以达到产生均匀光的目的。
7于本发明的一实施例中，是提供一种激光混光模块，包含 一激光组 件，是发射红、绿、蓝三色的激光； 一合光组件，是接收并汇集该等激光 后再发射的；以及一光型调整组件，其是具有一第一光学面、用于接收该
合光组件所发射的激光的一第二光学面，以及位于该第一光学面上的多数
个微结构单元；其中，该微结构单元是由一弧形断面柱体所构成，该弧形 断面柱体的顶缘形成可供该合光组件所发射的激光通过的一弯弧面。
本发明所公开的激光混光模块是可有效改善公知技术的缺失，体积 小、成本低、便于携带，且为投影机提供另一种光源的选择。
图1是为本发明激光混光模块的示意图2A是为用于本发明激光混光模块的光整型组件；
图2B是为用于本发明激光混光模块的光整型组件的一变化实施例；
图2C是为用于本发明激光混光模块的光整型组件的另一变化实施例；
图2D是为用于本发明激光混光模块的光整型组件的又一实施例；
图3是为使用本发明激光混光模块的数字光学处理投影装置；
图4是为使用本发明激光混光模块的硅液晶投影装置；以及
图5是为使用本发明激光混光模块的单片穿透式液晶投影装置。
1-激光混光模块
3- DLP投影装置
4- LCoS投影装置
5- 穿透式液晶投影装置 IO-激光组件 12-转折镜 14-合光镜16-光整型组件
30-数字微型反射镜组件
32-投影镜头
40-硅液晶板
42-偏极化分光镜
50-液晶面板
52-偏光板
100-激光
160-第一光学面
162-第二光学面
164-微结构单元
166-弯弧面
具体实施例方式
为使对于本发明的结构目的和功效有更进一步的了解与认同，兹配合
如后。
本发明激光混光模块的结构请参见图1，其中的激光混光模块1包含: 一激光组件10、 一转折镜12、 一合光镜14，以及一光整型组件16;该激 光组件10是发射红、绿、蓝(R、 G、 B)三色的激光100;该转折镜12 是设置以将该激光组件10所发射的激光100导入该合光镜14中；该合光 镜14是接收并汇集该等激光100后再将该等激光100射入该光整型组件 16;该光整型组件16是接收该合光镜14所发射的激光100并将其均匀化。
图2A所示是为用于本发明的光整型组件16的一实施例，其中该光整 型组件16是具有一第一光学面160、一第二光学面162以及设于该第一光 学面160上的多数个微结构单元164，该第二光学面162是接收该合光镜 14所发射的激光100 (为激光100的入射面)；该微结构单元164则为一弧形断面柱体，该微结构单元164顶缘形成可供激光100通过的一弯弧面 166，如此，通过绕射原理可使入射的激光100可被均匀化后射出以供使 用；该光整型组件16的详细内容是可参见台湾专利公报200700771号「微 结构光学膜片与光源装置」，于此不再赘述。
图2B与图2C是为用于本发明激光混光模块的光整型组件的二变化实 施例。于图2B中，该微结构单元164是可同时位于第一光学面160及第 二光学面162之上，且是彼此对称。而于图2C中，位于该第一光学面160 上的微结构单元164的中心是与位于该第二光学面162上的微结构单元 164的中心具有一水平错位距离r，该水平错位距离r即为该微结构单元 164的曲率半径。
当然，本发明的光整型组件16并非局限于图2A所示的态样，任何利 用应用绕射原理来进行光型调整的光整型组件均可使用于本发明中，图2D 所示的微结构即为另一实施例，即该微结构可为任意形状，例如矩形、 方形、三角形、六角形等。
图3所示是为使用本发明激光混光模块的数字光学处理(Digital Light Processing, DLP)投影装置。所示的DLP投影装置3的结构与一般 DLP投影机相类似，亦具有数字微型反射镜组件30(Digital Micromirror Device, DMD)及投影镜头32，所差异之处是在于该DLP投影装置3的光源 是由本发明的激光混光模块1来取代，该数字微型反射镜组件30是接收 该激光混光模块1所发射的激光并将其转化为影像讯息(图中未示出)后， 再经由投影镜头32将影像讯息放大并投射至显示布幕或平面(图中未示出) 上。如此一来，该DLP投影装置3将不需使用公知的色轮、蝇眼透镜、聚
焦透镜及散热风扇等组件。
图4所示是为使用本发明激光混光模块的硅液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)投影装置。当LCoS投影装置4使用本发明的激光混光模 块1来作为光源时，该激光混光模块1所射出的激光会先经过一偏极化光镜42反射至硅液晶板40 (LCoS Panel)，接着该液晶硅板40会将激光转 化为影像讯息，意即，该液晶硅板40利用控制液晶的旋转来决定激光偏 极化的程度，即如图中所示般，入射光为S偏振，反射后的出射光为P偏 振，以将欲显示的影像讯息经由该偏极化分光镜42射出并显示。与传统 硅液晶投影装置相较，本应用例是能省略一片偏极片，因而可提高光源使 用效率。
图5所示是为使用本发明激光混光模块的单片穿透式液晶投影装置。 当穿透式液晶投影装置5使用本发明的激光混光模块1来作为光源时，该 激光混光模块1所射出的激光会先经过一液晶面板50，接着会将激光转化 为影像讯息，意即，该液晶面板50利用控制液晶的旋转来决定激光偏极 化的程度，以将欲显示的影像讯息经由一偏光板52射出并显示。
而于本发明中，除了使用转折镜外，亦可使用棱镜。于激光混光模块 中，该激光组件是包含三个激光发射源，且该等激光发射源是分别发射红、 绿、蓝三色的激光；当然，人们亦可以分开使用三个不同的激光发射单元， 分别发射红、绿、蓝三色的激光，再利用合光镜接收并汇集该等激光。此 外，除了合光镜外，人们亦可以使用合光棱镜(即所谓X-prism或X-Cube) 来进行激光的汇集。
如此一来，本发明所主张的激光混光模块是可有效改善公知技术的缺 失，且为投影机提供另一种光源的选择，实为一开创性的技术。
唯以上所述者，仅为本发明的最佳实施例而已，当不能以之限定本发 明所实施的范围。即大凡依本发明权利要求所作的均等变化与修饰，皆应 仍属于本发明权利要求保护涵盖的范围内。
权利要求
1.一种激光混光模块，其特征在于，包含激光组件，是发射红、绿、蓝三色的激光；合光组件，是接收并汇集该等激光后再发射；以及光型调整组件，其是具有第一光学面、用于接收该合光组件所发射的激光的第二光学面，以及位于该第一光学面上的多数个微结构单元；其中，该微结构单元是由弧形断面柱体所构成，该弧形断面柱体的顶缘形成供该合光组件所发射的激光通过的弯弧面。
2. 如权利要求1所述的激光混光模块，其特征在于，其更包括转折单 元，该转折单元是设于该激光组件及该合光组件之间，以将该激光组件所 发射的激光导入该合光组件中。
3. 如权利要求2所述的激光混光模块，其特征在于，其中该转折单元 为由转折镜、棱镜与反射镜所组成的群组中任选出之一。
4. 如权利要求1所述的激光混光模块，其特征在于，其中该激光组件 是包含三个激光发射源，且该等激光发射源是分别发射红、绿、蓝三色的 激光。
5. 如权利要求1所述的激光混光模块，其特征在于，其中该合光组件 是为由合光镜与合光棱镜所组成的群组中任选出之一。
6. 如权利要求1所述的激光混光模块，其特征在于，其中该多数个微 结构单元更位于该第二光学面上。
7. 如权利要求6所述的激光混光模块，其特征在于，其中位于该第一 光学面上的微结构单元中心是与位于该第二光学面上的微结构单元中心 具有水平错位距离，该水平错位距离是在0 r的范围内，其中r为该微 结构单元的曲率半径。
8. —种投影装置，是于表面上产生影像讯息，包含激光混光模块，其特征在于，包括 激光组件，是发射红、绿、蓝三色的激光；合光组件，是接收并汇集该等激光后再发射的；以及光型调整组件，其是具有第一光学面、用于接收该合光组件所发射的 激光的第二光学面，以及位于该第一光学面上的多数个微结构单元；其中，该微结构单元是由弧形断面柱体所构成，该弧形断面柱体的顶 缘形成可供该合光组件所发射的激光通过的弯弧面；数字微型反射镜组件，是接收该光型调整组件所发射的激光并将其转 化为该影像讯息；以及投影组件，是接收该影像讯息并将其放大投射至该表面上。
9. 如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，其中该激光混光模块 更包括转折单元，该转折单元是设于该激光组件及该合光组件之间，以将 该激光组件所发射的激光导入该合光组件中。
10. 如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，其中该转折单元 是为由转折镜、棱镜与反射镜所组成的群组中任选出之一。
11. 如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，其中该激光组件 是包含三个激光发射源，且该等激光发射源是分别发射红、绿、蓝三色的 激光。
12. 如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，其中该合光组件 是为由合光镜与合光棱镜所组成的群组中任选出之一。
13. 如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，其中该多数个微 结构单元更位于该第二光学面上。
14. 如权利要求13所述的投影装置，其特征在于，其中位于该第一光学面上的微结构单元中心是与位于该第二光学面上的微结构单元中心 具有水平错位距离，该水平错位距离是在0 :r的范围内，其中r为该微 结构单元的曲率半径。
15. —种投影装置，包含 激光混光模块，其特征在于，包括 激光组件，是发射红、绿、蓝三色的激光； 合光组件，是接收并汇集该等激光后再发射的；以及光型调整组件，其是具有第一光学面、用于接收该合光组件所发射的激光的第二光学面，以及位于该第一光学面上的多数个微结构单元；其中，该微结构单元是由弧形断面柱体所构成，该弧形断面柱体的顶缘形成可供该合光组件所发射的激光通过的弯弧面；偏极化分光组件，是接收该光型调整组件所发射的激光并将其反射的；以及液晶硅基板，是接收该偏极化分光组件所反射的激光并将其转化为影 像讯息后再透过该偏极化分光组件而射出。
16. 如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，其中该激光混光 模块更包括转折单元，该转折单元是设于该激光组件及该合光组件之间， 以将该激光组件所发射的激光导入该合光组件中。
17. 如权利要求16所述的投影装置，其特征在于，其中该转折单元 是为由转折镜、棱镜与反射镜所组成的群组中任选出之一。
18. 如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，其中该激光组件 是包含三个激光发射源，且该等激光发射源是分别发射红、绿、蓝三色的 激光。
19. 如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，其中该合光组件 是为由合光镜与合光棱镜所组成的群组中任选出之一。
20. 如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，其中该偏极化分 光组件是为偏极化分光镜。
21. 如权利要求15所述的投影装置，其特征在于，其中该多数个微 结构单元更位于该第二光学面上。
22. 如权利要求21所述的投影装置，其特征在于，其中位于该第一 光学面上的微结构单元中心是与位于该第二光学面上的微结构单元中心 具有水平错位距离，该水平错位距离是在0 r的范围内，其中r为该微 结构单元的曲率半径。
23. —种投影装置，包含 激光混光模块，其特征在于，包括-激光组件，是发射红、绿、蓝三色的激光； 合光组件，是接收并汇集该等激光后再发射的；以及 光型调整组件，其是具有第一光学面、用于接收该合光组件所发射的激光的第二光学面，以及位于该第一光学面上的多数个微结构单元；其中，该微结构单元是由弧形断面柱体所构成，该弧形断面柱体的顶缘形成可供该合光组件所发射的激光通过的弯弧面；液晶组件，是接收该光型调整组件所发射的激光并将其转化为影像讯息后再发射的；偏光组件，是接收该影像讯息并允许具有与该偏光组件相同特性的影 像讯息通过。
24. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该激光混光 模块更包括转折单元，该转折单元是设于该激光组件及该合光组件之间， 以将该激光组件所发射的激光导入该合光组件中。
25. 如权利要求24所述的投影装置，其特征在于，其中该转折单元 是为由转折镜、棱镜与反射镜所组成的群组中任选出之一。
26. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该激光组件是包含三个激光发射源，且该等激光发射源是分别发射红、绿、蓝三色的 激光。
27. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该合光组件 是为由合光镜与合光棱镜所组成的群组中任选出之一。
28. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该液晶组件 是为液晶面板。
29. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该偏光组件 是为偏光板。
30. 如权利要求23所述的投影装置，其特征在于，其中该多数个微 结构单元更位于该第二光学面上。
31. 如权利要求30所述的投影装置，其特征在于，其中位于该第一 光学面上的微结构单元中心是与位于该第二光学面上的微结构单元中心 具有一水平错位距离，该水平错位距离是在0 r的范围内，其中r为该 微结构单元的曲率半径。
全文摘要
一种激光混光模块，包含一激光组件、一合光组件，以及一光型调整组件；该激光组件是发射红、绿、蓝三色的激光；该合光组件是接收并汇集该等激光后再发射至该光型调整组件；该光型调整组件是接收该合光组件所发射的激光并整型之。
文档编号G02B27/10GK101315462SQ20071010308
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月28日 优先权日2007年5月28日
发明者姚柏宏, 聂雅玉, 陈政寰 申请人:财团法人工业技术研究院