投影装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种投影装置。
【背景技术】
[0002]利用人类的两眼视差，公知的立体显示装置以分别提供观赏者两眼不同的光源影像来达成立体显示。而其中的立体裸视显示器，顾名思义，不像其他的立体显示装置需要使用眼镜来区分左右眼光源影像，立体裸视显示器将具不同光源影像的光束分别传送到空间上不同的位置，因此若不同的光源影像同时传至观赏者的左右眼，观赏者即能够以裸视感受到立体影像。立体裸视显示技术能避免眼镜式立体显示技术的不便，是目前重要的发展方向。
【发明内容】
[0003]本发明的一态样提供一种投影装置，包含光源、电位镜、偏振选择器、光学模块、光调制器、镜头与棱镜组。光源用以提供光束。电位镜用以依时序将光束偏转至不同方向。偏振选择器用以选择性地改变光束的偏振态。光学模块具有入口与出口。通过偏振选择器的光束自入口进入光学模块，且光学模块将光束导引至出口。光学模块包含偏振分光元件、反射镜、第一波长延迟片、直角三角棱镜与第二波长延迟片。偏振分光兀件具有入口与出口。偏振分光兀件依入射入口的光束的偏振态而将光束导引至不同光路。第一波长延迟片置于偏振分光元件与反射镜之间。直角三角棱镜具有底面与相对的二腰面。直角三角棱镜的底面面向偏振分光元件设置。第二波长延迟片置于直角三角棱镜的腰面其中之一上。光调制器用以将通过光学模块的出口的光束依时序调制成多个影像。棱镜组用以将通过光学模块的出口的光束导引至光调制器，并用以将影像导引至镜头。
[0004]在一或多个实施方式中，反射镜置于偏振分光元件相对入口的一侧，且直角三角棱镜置于偏振分光兀件相对出口的一侧。
[0005]在一或多个实施方式中，反射镜置于偏振分光元件相对出口的一侧，且直角三角棱镜置于偏振分光兀件相对入口的一侧。
[0006]在一或多个实施方式中，直角三角棱镜的腰面皆为全反射面。
[0007]在一或多个实施方式中，光学模块还包含二反射层，分别置于直角三角棱镜的腰面上。
[0008]在一或多个实施方式中，偏振分光兀件为偏振分光棱镜(Polarizing BeamSplitter,PBS)。
[0009]在一或多个实施方式中，光学模块还包含棱镜，置于偏振分光兀件与第一波长延迟片之间。
[0010]在一或多个实施方式中，偏振选择器为液晶面板。当液晶面板处于开启状态时，液晶面板能够转变光束的偏振态，当液晶面板处于关闭状态时，光束通过液晶面板时维持该偏振态。
[0011]在一或多个实施方式中，电位镜于第一期间的旋转方向与电位镜于第二期间的旋转方向相反。
[0012]在一或多个实施方式中，光调制器于第一期间所调制的影像间隔相同于光调制器于第二期间所调制的影像间隔。
[0013]在上述实施方式中，藉由偏振选择器与光学模块，投影装置产生各视角的序列影像皆具有相同的画面频率(frame rate)。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一实施方式的投影装置的立体图。
[0015]图2为光束的光轴所在处于光学模块的入口与出口的位置的关系图。
[0016]图3为图1的投影装置于第一期间的光路示意图。
[0017]图4为图1的光学模块于第一期间的光路示意图。
[0018]图5为图1的投影装置于第二期间的光路示意图。
[0019]图6为图1的光学模块于第二期间的光路示意图。
[0020]图7为本发明另一实施方式的直角三角棱镜、第二波长延迟片与反射层的侧视图。
[0021]图8为本发明另一实施方式的光学模块的侧视图。
[0022]图9为应用图1的投影装置的立体显示装置的示意图。
[0023]其中，附图标记说明如下:
[0024]1、2、3:光轴100:投影装置
[0025]110:光源120:电位镜
[0026]122、124:轴向130:偏振选择器
[0027]140:光学模块140a:入口
[0028]140b:出口142:偏振分光元件
[0029]144:反射镜146:第一波长延迟片
[0030]148:直角三角棱镜148c:底面
[0031]148a、148b:腰面152:第二波长延迟片
[0032]154、172、174、176:棱镜156a、156b:反射层
[0033]160:光调制器170:棱镜组
[0034]178:全反射界面180:镜头
[0035]192、194、196、198:透镜200:屏幕
[0036]202:成像面210:第一透镜阵列
[0037]220:第二透镜阵列300:准直透镜
[0038]O:观赏面T0、T1、T2:时间
[0039]Θ:投射夹角Φ:投影夹角
【具体实施方式】
[0040]以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。
[0041]图1为本发明一实施方式的投影装置100的立体图。投影装置100包含光源110、电位镜120、偏振选择器130、光学模块140、光调制器160、棱镜组170与镜头180。光源110用以提供光束。电位镜120用以依时序将光束偏转至不同方向。偏振选择器130用以选择性地改变光束的偏振态。光学模块140具有入口 140a与出口 140b。通过偏振选择器130的光束自入口 140a进入光学模块140，且光学模块140将光束导引至出口 140b。光学模块140包含偏振分光兀件142、反射镜144、第一波长延迟片146、直角三角棱镜148与第二波长延迟片152。偏振分光元件142具有入口 140a与出口 140b。偏振分光元件142依入射入口 140a的光束的偏振态而将光束导引至二光路其中一者(详见后述)。第一波长延迟片146置于偏振分光兀件142与反射镜144之间。直角三角棱镜148具有底面148c与相对的二腰面148a、148b。直角三角棱镜148的底面148c面向偏振分光元件142设置。第二波长延迟片152置于直角三角棱镜148的腰面148a。光调制器160用以将通过光学模块140的出口 140b的光束依时序调制成多个影像。棱镜组170用以将通过光学模块140的出口140b的光束导引至光调制器160，并用以将影像导引至镜头180。
[0042]请一并参照图1与图2，其中图2为光束的光轴所在处于光学模块的入口 140a与出口 140b的位置的关系图。具体而言，当于第一期间(时间TO至时间Tl)时，电位镜120往一方向旋转，因此光束的光轴打至入口 140a的位置依时序而有所偏移(例如在图2中是往正方向偏移)。光束通过偏振选择器130后,其偏振态被改变。之后光束通过光学模块140，且自出口 140b离开，此时光束的光轴依时序而有所偏移(例如在图2中是往正方向偏移)。当于第二期间(时间Tl至时间T2)时，电位镜120往另一方向旋转，其中电位镜120于第一期间的旋转方向与电位镜120于第二期间的旋转方向相反。光束通过偏振选择器130并维持其偏振态。光束的光轴打至光学模块140的入口 140a的位置依时序而有所偏移(例如在图2中是往负方向偏移)。在光束通过光学模块140后，光束自出口 140b离开，并且其光轴依时序而有所偏移(例如在图2中是往正方向偏移)。
[0043]若电位镜120于第一期间的旋转方向与电位镜120于第二期间的旋转方向相反，且光束未通过偏振选择器130与光学模块140，则投影装置100所产生的各视角的影像画面重现频率会有所不同。中间视角(例如于时间(Tl+T0)/2时所产生的影像的视角)，画面重现的时间间隔最短，愈近两端视角(例如于时间Tl时所产生的影像的视角)，画面重现的时间间隔愈长。然而在本实施方式中，纵使电位镜120于第一期间的旋转方向与电位镜120于第二期间的旋转方向相反，使得于第一期间与第二期间时，光束在光学模块140的入口 140a的偏移方向相反。然而在通过偏振选择器130与光学模块140后,不论于第一期间或第二期间，光束在光学模块140的出口 140b皆沿同一方向偏移，因此投影装置100即可产生各视角皆具有与中间视角相同的最大的画面频率(frame rate)。
[0044]详细而言，请参照图3，其为图1的投影装置100于第一期间的光路示意图。其中为了清楚起见，图3以平面图绘示之，自光源110至电位镜120之间的区域是沿图1的俯视方向绘示的，且自电位镜120至镜头180之间的区域是沿图1的侧视方向绘示的。在本实施方式中，光源110可为激光，用以提供具P偏振态的光束，然而本发明不以此为限。偏振选择器130可为液晶面板。当液晶面板处于开启状态(定义为第一期间)时，液晶面板能够转变光束的偏振态。当液晶面板处于关闭状态(定义为第二期间)时，光束通过液晶面板时维持该偏振态。另外，投影装置100可还包含多个透镜192、194与196。透镜192与194分别置于光源110与电位镜120之间，透镜196置于电位镜120与偏振选择器130之间。因此在第一期间时，光源110发出P偏振态的光束。光束经过透镜192与194后打至电位镜120，电位镜120沿着轴向122旋转，因此光束被电位镜120依时序反射至不同方向。而光束接着再依序通过透镜196与偏振选择器130，因此光束的偏振态被偏振选择器130依时序转变为S偏振态。
[0045]接着请一并参照图3与图4，其中图4为图1的光学模块140于第一期间的光路示意图。在本实施方式中，光学模块140的反射镜144置于偏振分光兀件142相对入口 140a的一侧，且直角三角棱镜148置于偏振分光元件142相对出口 140b的一侧。第一波长延迟片146与第二波长延迟片152皆为四分之一波长延迟片。直角三角棱镜148的腰面148a与148b (皆如图1所绘示)皆为全反射面。偏振分光元件142可为偏振分光棱镜(PolarizingBeam Splitter, PBS)，其中偏振分光元件142例如可容许具S偏振态的光束通过，且反射具P偏振态的光束。在一或多个实施方式中，光学模块140可还包含棱镜154,置于偏振分光元件142与第一波长延迟片146之间。
[0046]在第一期间时,具S偏振态的光束依时序打至入口 140a。在图4中，不同时序的光束分别由其光轴1、2与3表不之,且标号的顺序表不时序的顺序。换言之,具光轴I的光束存在的时序早于具光轴2的光束，且具光轴2的光束存在的时序早于具光轴3的光束，亦即光束依时序往出图面的方向(对应图2的正方向)偏移。在此应注意的是，虽然在图4中以三个光轴为例示，也就是说，在第一期间时，电位镜120将光束依时序偏转至三个不同的方向，然而本发明不以此为限。本发明本领域的技术人员，可视实际需要，弹性选择