专利名称：合光模组及投影光学系统的制作方法
合光模组及投影光学系统
技术领域：
本发明关于一种光混合装置及包含此光混合装置的光学系统，且特别是关于一种 合光模组及包含此合光模组的投影光学系统。
背景技术：
一般用于投影光学系统的合光模组，通常利用分色镜(dichroic mirror供不同色 光反射或穿透来获得合光效果。然而，因现有分色镜的镀层通常为均勻的镀膜设计，当光源 发出的光束不是平行光时，由分色镜反射或穿透分色镜的光束会出现颜色不均勻的现象。 举例而言，如图7所示，因光源发出的光束不是平行光，如此光束会以不同入射角入射至分 色镜102，使分色镜102不同区域的反射光R1、R2、R3的光谱不一致，且穿透光T1、T2、T3的 光谱也不一致，而出现颜色不均勻的现象。图8Α及图8Β分别显示于图7不同入射角的情 况下，光束入射至蓝色分色镜(dichroic mirror-B)及红色分色镜(dichroic mirror-R) 的光谱图，其中曲线X代表入射角为时的穿透光谱、曲线Y代表入射角为45°时的穿 透光谱及曲线Z代表入射角为35°时的穿透光谱。由图8A或图8B都可看出，现有均勻镀 膜设计(分色镜不同区域的镀膜厚度均相同)于不同入射角下的光谱曲线并未迭合，意即 光束在分色镜不同区域的反射光谱或穿透光谱不一致，导致颜色不均勻的现象。
发明内容本发明提供一种具良好色彩均勻性的合光模组及投影光学系统。本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。为达上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明之一实施例提供一种合光 模组，包括一第一基板、相对第一基板设置的一第二基板、一第一分色镜、一第二分色镜及 一第三分色镜。第一分色镜设置于第一基板及第二基板之间，且大致垂直第一基板及第二 基板。第二分色镜设置于第一分色镜之一第一侧上并与第一分色镜夹一角度，且大致垂直 第一基板及第二基板。第三分色镜设置于第一分色镜的一第二侧上且大致垂直第一基板及 第二基板，第一分色镜的第二侧背向第二分色镜，且第三分色镜大致平行第二分色镜。第二 分色镜及第三分色镜形成一第四分色镜。第一分色镜及第四分色镜的至少其一具有一渐层 膜。于一实施例中，第一基板的一第一内侧上形成一第一高反射镀膜，且第一基板的 第一内侧面向第一分色镜、第二分色镜及第三分色镜。第二基板的一第二内侧上形成一第 二高反射镀膜，且第二基板的第二内侧面向第一分色镜、第二分色镜及第三分色镜。于一实施例中，第一分色镜与第二分色镜将第一基板及第二基板之间的空间区隔 出一入光开口，第一分色镜与第三分色镜将第一基板及第二基板之间的空间区隔出一出光 开口，且入光开口与出光开口的大小不同。本发明之另一实施例提供一种投影光学系统，包括一光源、一分色装置、数个液晶 光阀、一合光模组及一投影镜头。CN 102122073 A
说明书
2/5页分色装置适于将光源发出的白光分离为不同颜色之色光光束，液晶光阀适于接收 色光光束并依据一输入影像信号调变该些色光光束。合光模组适于偏折色光光束且使色光 光束沿同一方向行进，合光模组包括一第一基板、相对第一基板设置的一第二基板、一第一 分色镜、一第二分色镜及一第三分色镜。第一分色镜设置于第一基板及第二基板之间，且大 致垂直第一基板及第二基板。第二分色镜设置于第一分色镜之一第一侧上并与第一分色镜 夹一角度，且大致垂直第一基板及第二基板。第三分色镜设置于第一分色镜的一第二侧上 且大致垂直第一基板及第二基板，第一分色镜的第二侧背向第二分色镜，且第三分色镜大 致平行第二分色镜。第二分色镜及第三分色镜形成一第四分色镜。第一分色镜及第四分色 镜的至少其一具有一渐层膜。投影镜头适于接收来自合光模组之色光光束以投射成像。于一实施例中，分色装置包括一红色分色镜、一绿色分色镜及一蓝色分色镜，且液 晶光阀包括一红光调变液晶面板、一绿光调变液晶面板及一蓝光调变液晶面板。本发明的实施例至少具有以下其中之一个优点，借由上述各个实施例的设计，因 第一分色镜及第四分色镜的至少其一具有一渐层膜，意即膜层可对应不同入射角具有渐变 的光学厚度，如此不同入射角的光束于入射至分色镜时可具有接近的光程而获得较一致的 光谱，避免颜色不均勻的现象产生。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式， 作详细说明如下。
图1为本发明一实施例的投影光学系统的示意图。图2A为本发明一实施例的合光模组立体示意图，图2B为图2A的俯视平面示意 图。图3为显示光束以不同入射角入射至本发明一实施例的分色镜的示意图。图4A-4C分别显示于图3不同入射角的情况下，光束入射至蓝色分色镜的光谱图。图5A-5C分别显示于图3不同入射角的情况下，光束入射至红色分色镜的光谱图。图6为本发明另一实施例的合光模组的示意图。图7为显示光束以不同入射角入射至现有设计的分色镜的示意图。图8A及图8B分别显示于图7不同入射角的情况下，光束入射至蓝色分色镜及红 色分色镜的光谱图。10 投影光学系统12 光源14 分色装置14B 蓝色分色镜14G 绿色分色镜14R 红色分色镜16 合光模组161 第一基板162 第二基板163第一分色镜
164第二分色镜
165第三分色镜
166第四分色镜
18液晶光阀
18B蓝光调变液晶面板
18G绿光调变液晶面板
18R光调变液晶面板
20光均勻化元件
22投影镜头
24,26反射镜
28渐层膜
36合光模组
102分色镜
I白光
IO入光开口
EO出光开口
IR,IR'红光
IG、IG'绿光
IB、IB，蓝光
R1、R2、R3反射光
T1、T2、T3穿透光
Χ、Υ、Ζ光谱曲线
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的实施例 的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如上、下、左、右、前 或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发 明。图1为本发明一实施例的投影光学系统的示意图。请参照图1，投影光学系统10 包括一光源12、一分色装置14、一合光模组16、数个液晶光阀18、及一投影镜头22。光源 12适于发出一白光I，且分色装置14适于将通过光均勻化元件20的白光I分离为不同颜 色的色光光束。于本实施例中，分色装置14包括一红色分色镜14R、一绿色分色镜14G及 一蓝色分色镜14B，且该些液晶光阀18例如包括一红光调变液晶面板18R、一绿光调变液晶 面板18G及一蓝光调变液晶面板18B。红色分色镜14R可反射红光顶并容许绿光IG及蓝 光IB穿透，绿色分色镜14G可反射绿光IG并容许蓝光IB穿透，且蓝色分色镜14B可反射 蓝光IB。分离后的红光IR、绿光IG及蓝光IB分别入射至红光调变液晶面板18R、绿光调变 液晶面板18G及蓝光调变液晶面板18B。红光调变液晶面板18R、绿光调变液晶面板18G及 蓝光调变液晶面板18B依据一输入影像信号分别调变红光IR、绿光IG及蓝光IB，经调变后 的红光顶’、绿光IG’及蓝光IB’再由合光模组16合光。反射镜MJ6可设置于分色装置14与合光模组16之间以分别反射来自分色装置的红光顶及蓝光IB，并将红光顶及蓝光 IB导向合光模组16。投影镜头22接收被合光模组16导向同一方向的不同色光光束，并将 该些色光光束投射成像。图2A为本发明一实施例的合光模组立体示意图，图2B为图2A的俯视平面示意 图，图3为显示光束以不同入射角入射至本发明一实施例的分色镜的示意图。请参考图2A、 图2B及图3，于本实施例中，合光模组16包括一第一基板161、一第二基板162、一第一分色 镜163、一第二分色镜164及一第三分色镜165。第二分色镜164及第三分色镜165形成一 第四分色镜166。第一基板161与第二基板162相对设置且大致平行。第一分色镜163设置 于第一基板161及第二基板162之间，且大致垂直第一基板161及第二基板162。第二分色 镜164设置于第一分色镜163之一第一侧P上并与第一分色镜163夹一角度，且第二分色镜 164大致垂直第一基板161及第二基板162。第三分色镜165设置于第一分色镜163的一第 二侧Q上，且大致垂直第一基板161及第二基板162。第一分色镜163的第二侧Q背向第二 分色镜164，且第三分色镜165大致平行第二分色镜164。于本实施例中，第一分色镜163、 第二分色镜164、及第三分色镜165均具有一渐层膜(bevelgradient dichroic film) 28, 换句话说，第一分色镜163及第四分色镜166均具有渐层膜(bevel gradient dichroic filmUS。如图3所示，例如将第一分色镜163依光入射角不同区分为三个区域，A点对应 的光入射角为45°，B点对应的光入射角为35°，C点对应的光入射角为55°，因第一分 色镜163具有渐层膜观，意即膜层可对应不同入射角具有渐变的光学厚度，如此不同入射 角的光束于入射至第一分色镜163时可具有接近的光程而获得较一致的光谱，避免颜色不 均勻的现象产生。如图4A-4C所示，以光束入射至设有渐层膜28的蓝色分色镜(dichroic mirror-B)为例，于入射角45° (图4A)、入射角35° (图4B)、入射角55° (图4C)的不 同条件下，均具有接近一致的光谱。再者，如图5A-5C所示，以光束入射至设有渐层膜观的 红色分色镜(dichroic mirror-R)为例，于入射角45° (图5A)、入射角35° (图5B)、入 射角(图5C)的不同条件下，同样具有接近一致的光谱。于一实施例中，第一分色镜163适于反射红光顶并使绿光IG穿透，第二分色镜 164及第三分色镜165适于反射蓝光IB并使绿光IG穿透。于另一实施例中，第一分色镜 163适于反射蓝光IB并使绿光IG穿透，第二分色镜164及第三分色镜165适于反射红光 顶并使绿光IG穿透。图6为本发明另一实施例的合光模组的示意图。如图6所示的合光模组36，第一 分色镜163与第二分色镜164将该第一基板161及第二基板162之间的空间区隔出一入光 开口 10，且第一分色镜163与第三分色镜165将第一基板161及第二基板162之间的空间 区隔出一出光开口 E0。于本实施例中，因为第一基板161与第二基板162并不平行，所以入 光开口 10与出光开口 EO的大小不同。当设计为入光开口 10较大且出光开口 EO较小时， 会有较佳的聚光效果，反之当设计为入光开口 10较小且出光开口 EO较大时，可有效地收敛 光发散角度。于一实施例中，第一基板161的内侧上可形成一高反射镀膜，且第一基板161的 内侧面向第一分色镜163、第二分色镜164及第三分色镜165。第二基板162的内侧上也 可形成一高反射镀膜，且第二基板162的内侧面向第一分色镜163、第二分色镜164及第三 分色镜165，因第一基板161及第二基板162的光反射效果可降低输入光斑两边的发散程度，使输出光斑外形趋向扁平，如此当后端的光均勻化元件为一蝇眼透镜阵列时，可有效提 高光利用率。再者，虽然上述实施例中第一分色镜163、第二分色镜164及第三分色镜165 均形成有渐层膜28，换句话说，第一分色镜163及第四分色镜166均具有渐层膜28，但其不 限定，在另一实施例中，第一分色镜163及第四分色镜166的至少其一形成有渐层膜，也就 是可以仅需第一分色镜形成有渐层膜，或者可以仅需第二分色镜与第三分色镜形成有渐层 膜，即可带来提高色彩均勻度的效果。 惟以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围， 即大凡依本发明申请专利范围及发明说明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发 明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或申请专利范围不须达成本发明所揭露之 全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来 限制本发明之权利范围。
权利要求
1.一种合光模组，包括一第一基板；一第二基板，相对该第一基板设置；一第一分色镜，设置于该第一基板及该第二基板之间且大致垂直该第一基板及该第二 基板；一第二分色镜，设置于该第一分色镜之一第一侧上并与该第一分色镜夹一角度，且大 致垂直该第一基板及该第二基板；以及一第三分色镜，设置于该第一分色镜的一第二侧上且大致垂直该第一基板及该第二 基板，该第一分色镜的该第二侧背向该第二分色镜，且该第三分色镜大致平行该第二分色 镜；其中该第二分色镜及该第三分色镜形成一第四分色镜，且该第一分色镜及该第四分色 镜的至少其一具有一渐层膜。
2.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于该第一基板的一第一内侧上形成一第 一高反射镀膜，且该第一基板的该第一内侧面向该第一分色镜、该第二分色镜及该第三分 色镜，该第二基板的一第二内侧上形成一第二高反射镀膜，且该第二基板的该第二内侧面 向该第一分色镜、该第二分色镜及该第三分色镜。
3.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于该第一分色镜与该第二分色镜将该第 一基板及该第二基板之间的空间区隔出一入光开口，且该第一分色镜与该第三分色镜将该 第一基板及该第二基板之间的空间区隔出一出光开口。
4.如权利要求3所述的合光模组，其特征在于该入光开口与该出光开口的大小不同。
5.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于该第一基板大致平行该第二基板。
6.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于该第一分色镜适于反射红光并使绿光 穿透，该第二分色镜及该第三分色镜适于反射蓝光并使绿光穿透。
7.如权利要求1所述的合光模组，其特征在于该第一分色镜适于反射蓝光并使绿光 穿透，该第二分色镜及该第三分色镜适于反射红光并使绿光穿透。
8.一种投影光学系统，包括一光源，适于发出一白光；一分色装置，适于将该白光分离为不同颜色的色光光束；数个液晶光阀，适于接收该些色光光束并依据一输入影像信号调变该些色光光束；一合光模组，适于偏折该些色光光束使该些色光光束沿同一方向行进，该合光模组包括一第一基板；一第二基板，相对该第一基板设置；一第一分色镜，设置于该第一基板及该第二基板之间且大致垂直该第一基板及该第二 基板；一第二分色镜，设置于该第一分色镜之一第一侧上并与该第一分色镜夹一角度，且大 致垂直该第一基板及该第二基板；以及一第三分色镜，设置于该第一分色镜的一第二侧上且大致垂直该第一基板及该第二基 板，该第一分色镜的该第二侧背向该第二分色镜，且该第三分色镜大致平行该第二分色镜，其中该第二分色镜及该第三分色镜形成一第四分色镜，且该第一分色镜及该第四分色镜的 至少其一具有一渐层膜；以及一投影镜头，适于接收来自该合光模组的该些色光光束以投射成像。
9.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该分色装置包括一红色分色镜、一 绿色分色镜及一蓝色分色镜。
10.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该些液晶光阀包括一红光调变液 晶面板、一绿光调变液晶面板及一蓝光调变液晶面板。
11.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于还包括至少一反射镜设置于该分 色装置与该合光模组之间，以改变该些色光光束的行进方向。
12.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该第一基板的一第一内侧上形成 一第一高反射镀膜，且该第一基板的该第一内侧面向该第一分色镜、该第二分色镜及该第 三分色镜，该第二基板的一第二内侧上形成一第二高反射镀膜，且该第二基板的该第二内 侧面向该第一分色镜、该第二分色镜及该第三分色镜。
13.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该第一分色镜与该第二分色镜将 该第一基板及该第二基板之间的空间区隔出一入光开口，且该第一分色镜与该第三分色镜 将该第一基板及该第二基板之间的空间区隔出一出光开口。
14.如权利要求13所述的投影光学系统，其特征在于该入光开口与该出光开口的大 小不同。
15.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该第一基板大致平行该第二基板。
16.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该第一分色镜适于反射红光并使 绿光穿透，该第二分色镜及该第三分色镜适于反射蓝光并使绿光穿透。
17.如权利要求8所述的投影光学系统，其特征在于该第一分色镜适于反射蓝光并使 绿光穿透，该第二分色镜及该第三分色镜适于反射红光并使绿光穿透。
全文摘要
一种合光模组，包括一第一基板、一第二基板、一第一分色镜、一第二分色镜及一第三分色镜。第一分色镜设置于第一基板及第二基板之间，且大致垂直第一基板及第二基板。第二分色镜设置于第一分色镜之一第一侧上并与第一分色镜夹一角度，且大致垂直第一基板及第二基板。第三分色镜设置于第一分色镜的一第二侧上且大致垂直第一基板及第二基板，且第三分色镜大致平行第二分色镜。第二分色镜及第三分色镜形成一第四分色镜。第一分色镜及第四分色镜的至少其一具有一渐层膜。本发明具有良好色彩均匀性。
文档编号G02B27/10GK102122073SQ20101000351
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者严振兴, 吴信昌, 廖育民, 蔡樟谙 申请人:昆山扬明光学有限公司