专利名称：混合式偏振分光结构及其相关光学投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种偏振分光结构及其相关光学投影系统，尤其是涉及一种采用两种不同材质(例如玻璃材质以及塑胶材质)的混合式偏振分光架构及其相关光学投影系统， 以改善光效率并降低整体的尺寸与成本。
背景技术：
随着科技的进步，大尺寸、高画质的家电设备，例如投影机、投影电视等也日新月 异，且更能满足消费者视觉感官上的需求。而不论是投影机、投影电视等设备，内部皆设有 精密的光学结构，结合了最新的制造技术。在光学投影系统当中，偏振分光棱镜为最常见的元件之一。目前市面上的偏 振分光棱镜通常是由玻璃材质所制成，这类偏振分光棱镜的优点具有低的双折射率 (birefringence)，但是它的可塑性很低，于是就产生了另一种由塑胶材质所制成的偏振分 光棱镜来取代由玻璃材质所制成的偏振分光棱镜，虽然由塑胶材质所制成的偏振分光棱镜 能够直接塑造成各种形状或任何非球面的表面，但是它的双折射率的效能却不够好。因此，如何克服这些缺点以及如何降低成本，已成为本设计领域的重要课题之一。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提出一种混合式偏振分光结构及其相关光学投影系 统，以解决上述的问题。在本发明的一范例实施例中，其揭露一种混合式偏振分光结构。混合式偏振分光 结构包含有一第一棱镜、一第二棱镜以及一分光镀膜层。第一棱镜由一第一材质所构成，而 第二棱镜由异于该第一材质的一第二材质所构成。分光镀膜层夹于第一棱镜与第二棱镜之 间。其中，第一材质为一玻璃材质，以及第二材质为一塑胶材质。在本发明的一范例实施例中，其揭露一种光学投影系统。光学投影系统包含一混 合式偏振分光结构以及一成像器。混合式偏振分光结构包含有一第一棱镜、一第二棱镜以 及一分光镀膜层。第一棱镜由一第一材质所构成，而第二棱镜由异于第一材质的一第二材 质所构成。分光镀膜层夹于第一棱镜与第二棱镜之间。其中，第一材质为一玻璃材质，以及 第二材质为一塑胶材质。成像器设置于靠近混合式偏振分光结构的第一棱镜处，用以显示 影像。
图1为本发明一混合式偏振分光结构的一第一实施例的示意图；图2为本发明一混合式偏振分光结构的一第二实施例的示意图；图3为本发明一光学投影系统的一实施例的示意图。主要元件符号说明100、200、310 混合式偏振分光结构
110第一棱镜120,220第二棱镜130分光镀膜层140光学油112第一表面114第二表面θ夹角221、222、223、224 曲面300光学投影系统320成像器330光源340外接式投影镜头350、360输入光束351 354、361 364 反射光束
具体实施例方式在说明书及所附的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域 中具有通常知识者应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明 书及所附的权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的 差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包含」为一开放式 的用语，故应解释成「包含但不限定于」。另外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电 气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电 气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。请参考图1，图1为本发明一混合式偏振分光结构100的一第一实施例的示意图。 如图1所示，混合式偏振分光结构100包含(但不局限于)一第一棱镜110、一第二棱镜 120以及一分光镀膜层130。第一棱镜110由一第一材质所构成，而第二棱镜120由异于 该第一材质的一第二材质所构成。在一实施例中，该第一材质为一玻璃材质，以及该第二 材质为一塑胶材质。分光镀膜层130夹于第一棱镜110与第二棱镜120之间。此外，为了 保护分光镀膜层130因为第一棱镜110与第二棱镜120的热膨胀系数(thermalexpansion coefficient)的不同而裂开，可将一光学油140涂覆于分光镀膜层130上。由于第一棱镜110由玻璃材质所构成且第二棱镜120由塑胶材质所构成，则本发 明所揭露的混合式偏振分光结构100可同时拥有上述两者的优点，亦即低双折射率以及较 佳的可塑性。请注意，上述的混合式偏振分光结构100可设置于一光学投影系统中，但此并非本发明的限制条件。此外，如图1所示，第一棱镜110具有一第一表面112(亦即一直角三 角形的斜边)以及一第二表面114 (亦即该直角三角形的底边)，其中第一表面112与分光 镀膜层130相接触，且第一表面112与第二表面114之间的一夹角θ并不局限于45度。换 言之，采用混合式偏振分光结构100的光学投影系统可适用于非轴对称(non-axis)或者非 对称(asymmetric)的系统之中。
请再注意，混合式偏振分光结构100的第二棱镜120可包含至少一曲面(可为两 个或者更多)，用以作为一反射罩(reflector)或者一投影镜头(projection lens)，然而 熟知此项技艺者应可了解，此并非本发明的限制条件。如此一来，可以达到具有模块化设计 的光学投影系统。请参考图2，图2为本发明一混合式偏振分光结构200的一第二实施例 的示意图，其为图1所示的混合式偏振分光结构100的一变化实施例。在图2中，混合式偏 振分光结构200与图1所示的混合式偏振分光结构100类似，两者不同之处在于混合式偏 振分光结构200的第二棱镜220包含有数个曲面221、222、223、224分别用来作为一反射罩 (reflector)或者一投影镜头(projection lens) 0举例而言，曲面221、222分别用来作为 一反射罩，而曲面223、224则分别用来作为一输出镜头以及一投影镜头，然而熟知此项技 艺者应可了解，曲面的数目以及功用并不局限。由于第二棱镜220可形成数个曲面来取代 外接式投影镜头，因此，外接式投影镜头的数量可以减少以达到模块化设计。请参考图3，图3为本发明一光学投影系统300的一实施例的示意图。光学投影系 统300包含一混合式偏振分光结构310、一成像器(imager) 320、一光源330以及一外接式 投影镜头340。在本实施例中，混合式偏振分光结构310与图2所示的混合式偏振分光结构 200相同，而成像器320设置于靠近混合式偏振分光结构310的第一棱镜110处，用以显示 影像。光源330用来产生输入光束350、360至混合式偏振分光结构310。在接下来的叙述 当中，将举几个例子来说明输入光束350、360的路径。
在第一个例子当中，输入光束350穿透第一棱镜110而传送至分光镀膜层130，并 产生一第一反射光束351至成像器320，而第一反射光束351经过成像器320调整后会产生 一第二反射光束352，并穿透分光镀膜层130而传送至第二棱镜220，第二反射光束352经 过曲面221反射之后会产生一第三反射光束353，接着，第三反射光束353经过曲面222反 射之后而产生一第四反射光束354。最后，第四反射光束354经由曲面223输出并送至外接 式投影镜头340，而外接式投影镜头340则投射出第四反射光束354所对应的影像。同样地，在第二个例子当中，输入光束360穿透第一棱镜110而传送至分光镀膜层 130，并产生一第一反射光束361至成像器320，而第一反射光束361经过成像器320调整后 会产生一第二反射光束362，并穿透分光镀膜层130而传送至第二棱镜220，第二反射光束 362经过曲面221反射之后会产生一第三反射光束363，接着，第三反射光束363经过曲面 222反射之后而产生一第四反射光束364。最后，第四反射光束364经由曲面223输出并送 至外接式投影镜头340，而外接式投影镜头340则投射出第四反射光束364所对应的影像。由图3可得知，由于第一棱镜110(由一玻璃材质所构成)具有低双折射率，因此 第一反射光束351、361并不会被双折射效应严重影响到而降低其整体效能(例如对比度或 者均勻度)。此外，由于第二棱镜220 (由一塑胶材质所构成)具有较佳的可塑性，可任意形 成数个曲面在第二棱镜220上以取代外接式的投影镜头以达模块化设计。如此一来，不只 光学投影系统300的尺寸可以缩小，还可以节省成本。请注意，外接式投影镜头340可搭配本发明所揭露的混合式偏振分光结构310来 提升投射影像的画质，举例而言，可透过校正外接式投影镜头340来提供对焦或者缩放等 功能。以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明的范畴。 由上可知，本发明提供一种混合式偏振分光结构及其相关光学投影系统。透过同时采用玻璃材质以及塑胶材质来构成混合式偏振分光结构，本发明所揭露的混合式偏振分光结构 310可以兼具两者的优点(亦即低双折射率以及较佳的可塑性)。再者，由于第二棱镜220 可形成数个曲面来取代外接式投影镜头以达模块化设计，如此一来，不但可以缩小光学投 影系统300的尺寸，还能够节省成本。此外，外接式投影镜头340可搭配本发明所揭露的混 合式偏振分光结构310来提升投射影像的画质。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种混合式偏振分光(polarization beam splitter，PBS)结构，包含有第一棱镜，其由一第一材质所构成；第二棱镜，其由异于该第一材质的一第二材质所构成；以及分光镀膜层(beam splitting coating layer)，其夹于该第一棱镜与该第二棱镜之间。
2.如权利要求1所述的混合式偏振分光结构，其中该第一材质为一玻璃材质，以及该 第二材质为一塑胶材质。
3.如权利要求2所述的混合式偏振分光结构，其中该第二棱镜具有一曲面，用以作为 一反身寸罩(reflector)。
4.如权利要求2所述的混合式偏振分光结构，其中该第二棱镜具有一曲面，用以作为 一投影镜头(projection lens)。
5.如权利要求2所述的混合式偏振分光结构，其另包含 光学油，涂覆于该分光镀膜层上。
6.如权利要求1所述的混合式偏振分光结构，其设置于一光学投影系统中。
7.如权利要求6所述的混合式偏振分光结构，其中该光学投影系统为一非轴对称 (non-axis)光学投影系统或者一非对称(asymmetric)光学投影系统。
8.一种光学投影系统，包含有 混合式偏振分光结构，包含有 第一棱镜，其由一第一材质所构成；第二棱镜，其由异于该第一材质的一第二材质所构成；以及 分光镀膜层，其夹于该第一棱镜与该第二棱镜之间；以及成像器(imager)，设置于靠近该混合式偏振分光结构的该第一棱镜处，用以显示影像。
9.如权利要求8所述的光学投影系统，其中该第一材质为一玻璃材质，以及该第二材 质为一塑胶材质。
10.如权利要求9所述的光学投影系统，其中该第二棱镜具有一曲面，用以作为一反射罩。
11.如权利要求9所述的光学投影系统，其中该第二棱镜具有一曲面，用以作为一投影fe头。
12.如权利要求9所述的光学投影系统，其另包含 光学油，涂覆于该分光镀膜层上。
13.如权利要求8所述的光学投影系统，其为非轴对称性或者非对称性。
全文摘要
本发明公开一种混合式偏振分光结构及其相关光学投影系统。该混合式偏振分光结构包含有一第一棱镜、一第二棱镜以及一分光镀膜层。第一棱镜由一第一材质所构成，而第二棱镜由异于第一材质的一第二材质所构成。分光镀膜层夹于第一棱镜与第二棱镜之间。其中，第一材质为一玻璃材质，以及第二材质为一塑胶材质。
文档编号H04N5/74GK101813828SQ20091000496
公开日2010年8月25日 申请日期2009年2月20日 优先权日2009年2月20日
发明者游进洲, 陈俊民 申请人:立景光电股份有限公司