CN101477295B - 投影装置 - Google Patents
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Abstract
一种投影装置，包括第一激光光源，提供具有高相干性的第一光束；第二激光光源，提供具有高相干性的第二光束；第三激光光源，提供具有高相干性的第三光束；合光元件，包括第一表面，其中，所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述合光元件，并在所述合光元件混成混成光束；扩散片，设在所述合光元件的所述第一表面上，供所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射；以及致动元件，连接所述合光元件，以致动所述合光元件，用于改变所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述扩散片的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种投影装置，尤其涉及一种能减少散斑干涉(SpeckleInterferometry)的投影装置。
背景技术
当使用激光光源作为投影装置的光源时，由于激光的高相干特性容易产生散斑干涉(Speckle Interferometry)，造成投影影像的质量变差或是画质不清晰。因此，需要额外的扩散元件来降低激光束的相干性。
现有技术如美国专利US 5313479、US 6594090、US 6874893以及US 6005722等专利，均只教导在光路之中增设额外的扩散元件，用于降低激光束的相干性。然而，增设额外的扩散元件会增加光学元件的数量以及成本，并且会增加整个光机系统的体积，同时，也增加了光机系统的设计难度。
发明内容
本发明主要目的在于整合扩散元件以及合光元件，由此减少光学元件的数量以及成本。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述的一或部份或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例的投影装置包括：第一激光光源，提供具有高相干性的第一光束；第二激光光源，提供具有高相干性的第二光束；第三激光光源，提供具有高相干性的第三光束；合光元件，包括第一表面，其中，所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述合光元件，并在所述合光元件混成混成光束；扩散片，设在所述合光元件的所述第一表面上，供所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射；以及致动元件，连接所述合光元件，以致动所述合光元件，用于改变所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述扩散片的位置。
在另一实施例中也提供投影装置，包括：第一激光光源，提供具有高相干性的第一光束；第二激光光源，提供具有高相干性的第二光束；第三激光光源，提供具有高相干性的第三光束；合光元件，其中，所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束入射所述合光元件，并于所述合光元件混成混成光束；扩散片，设在所述合光元件的第一表面上，供所述第一光束、所述第二光束及所述第三光束入射；第一致动元件，连接所述第一激光光源，以致动所述第一激光光源，用于改变所述第一光束入射至所述扩散片的位置；第二致动元件，连接所述第二激光光源，以致动所述第二激光光源，用于改变所述第二光束入射至所述扩散片的位置；以及第三致动元件，连接所述第三激光光源，以致动所述第三激光光源，用于改变所述第三光束入射至所述扩散片的位置。
应用本发明，由于扩散片直接以镀膜或黏贴的方式设在合光元件的表面，因此可减少光学元件的数量，缩小整个光机系统的体积，并简化光机系统的设计难度。
附图说明
图1显示本发明第一实施例的投影装置；
图2显示第一实施例的合光元件的细部结构；
图3a显示致动元件旋转合光元件的情形；
图3b显示致动元件振动合光元件的情形；
图4显示扩散片的细部结构；
图5显示本发明第二实施例的投影装置；
图6a显示本发明第三实施例的投影装置；
图6b显示第三实施例的合光元件的细部结构；
图7显示本发明第四实施例的投影装置；
图8a显示积分柱前端设置集光元件的情形；
图8b、8c显示中空的集光元件；
图8d、8e显示实心的集光元件。
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下结合附图的优选实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
参照图1，其显示本发明第一实施例的投影装置100，包括第一光源110、第二光源120、第三光源130、合光元件140、合光元件150、透镜组161、积分柱162、照明透镜组163、光阀(optical valve)164以及投射镜组165。第一光源110提供第一光束111。第二光源120提供第二光束121。第三光源130提供第三光束131。该第一光束111、该第二光束121以及该第三光束131具有高相干性。该第一光束111以及该第二光束121入射该合光元件140，并在该合光元件140混成混成光束101。混成光束101以及该第三光束131入射该合光元件150，并在该合光元件150混成混成光束102。混成光束102从该合光元件150，经过该透镜组161、积分柱162、照明透镜组163、光阀164以及投射镜组165，被投射于投影平面166。
上述光阀164可以为数字微镜元件(DMD)或是单晶硅液晶面板(LCOS)或是其它光调变元件。该第一光源110为绿光光源，该第二光源120为红光光源，该第三光源130为蓝光光源。
参照图2，合光元件140为分色镜，包括第一表面(光出射面)141以及第二表面142。扩散片143设在该第一表面141上。该第一光束111从该第二表面142入射该合光元件140，该第二光束121在该合光元件140的该第一表面141反射。该第一光束111在该扩散片143表面上形成第一光点112，该第二光束121在该扩散片143表面上形成第二光点122。致动元件144设在该合光元件140上，其中，该致动元件144致动该合光元件140，以连续变化该第一光点112以及该第二光点122在该扩散片143上的位置，由此以降低激光束的相干性。合光元件150上也设有扩散片以及致动元件，且合光元件150的操作相似于合光元件140，其详细说明在此不加累述。
参照图3a，在第一实施例中，该致动元件144可以为马达，通过旋转该合光元件140，以连续变化该第一光点112以及该第二光点122在该扩散片143上的位置。参照图3b，该致动元件144也可以为振动器，通过振动该合光元件140，以连续变化该第一光点112以及该第二光点122在该扩散片143上的位置。
参照图4，该扩散片143可以为螺旋型扩散片。
应用本发明，由于扩散片直接以镀膜或黏贴的方式设在合光元件的表面，因此可减少光学元件的数量，缩小整个光机系统的体积，并简化光机系统的设计难度。
参照图5，其显示本发明第二实施例的投影装置100’，其特点在于，将致动元件改连接于光源上，第一光源110上设有第一致动元件113、第二光源120上设有第二致动元件123、第三光源130上设有第三致动元件133。通过该第一致动元件113、第二致动元件123以及第三致动元件133，振动该第一光源110、该第二光源120以及该第三光源130，由此，连续变化该光源所发出的光线照射至合光元件上的位置，而降低激光束的相干性。
参照图6a，其显示本发明第三实施例的投影装置200，其特点在于，以合光棱镜(X-Prism)作为合光元件，合光元件210包括多个光入射面212以及光出射面(第一表面)211，该第一光束111、该第二光束121以及该第三光束131在该光入射面212入射该合光元件210，以形成混成光束102。混成光束102从该光出射面211离开该合光元件210。该光出射面211上设有扩散片220。辅助参照图6b，合光元件210的底部设有致动元件230，该致动元件230振动该合光元件210，以连续变化该混成光束102照射至该扩散片220上的位置。
参照图7，其显示本发明第四实施例的投影装置200’，同第三实施例，其以合光棱镜(X-Prism)作为合光元件。同时，同第二实施例，其特点在于，将致动元件改连接于光源上，第一光源110上设有第一致动元件113、第二光源120上设有第二致动元件123、第三光源130上设有第三致动元件133。通过该第一致动元件113、第二致动元件123以及第三致动元件133，振动该第一光源110、该第二光源120以及该第三光源130，由此，连续变化该光源所发出的光线照射至合光元件上的位置，而降低激光束的相干性。
应用本发明，光束经过扩散片之后，光束的发散角度会变大，使用振动器时，则光束亦会振动造成有效光束尺寸增加，此时，可以重新设计透镜组的收光率，并通过透镜组收光，使光束能够大致上全部进入积分柱，可提高光利用率。此外，参照图8a，积分柱162的前端可设置集光元件1621，例如，锥形反射罩(cap-rod or tapered rod)，其具有供混成光束入射的光入射面1623；及面积小于光入射面的面积的光出射面1624，该光出射面1624的面积小于该光入射面1623的面积，该混成光束经该光出射面1624入射该积分柱，通过集光元件增加光入射面的面积，并收集大角度的发散光线，可更进一步地提高光利用率。参照图8b、8c，集光元件1621可以为中空元件，其表面镀有高反射率的材料。参照图8d、8e，集光元件1621’也可以为实心元件，其通过全反射或是表面镀膜等方式引导光束。集光元件1621的截面可以为方形、圆形或多角型等各种形状。
以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明专利涵盖的范围。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的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的权利范围。
Claims (20)
1.一种投影装置，包括：
第一激光光源，提供具有高相干性的第一光束；
第二激光光源，提供具有高相干性的第二光束；
第三激光光源，提供具有高相干性的第三光束；
合光元件，包括第一表面，其中，所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述合光元件，并在所述合光元件混成混成光束；
扩散片，设在所述合光元件的所述第一表面上，供所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射；以及
致动元件，连接所述合光元件，以致动所述合光元件，用于改变所述第一光束、所述第二光束和所述第三光束入射至所述扩散片的位置。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述合光元件为分色镜。
3.如权利要求2所述的投影装置，其中，所述合光元件还包括第二表面，所述第一光束经所述第二表面入射至所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且于所述扩散片上形成第一光点，所述第二光束经所述第二表面入射至所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且于所述扩散片上形成第二光点，及所述第三光束经所述第二表面入射至所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且于所述扩散片上形成第三光点。
4.如权利要求3所述的投影装置，其中，所述致动元件包含马达，所述致动元件旋转所述合光元件，以连续变化所述第一光点以、所述第二光点及所述第三光点在所述扩散片上的位置。
5.如权利要求3所述的投影装置，其中，所述致动元件为振动器，所述致动元件振动所述合光元件，以连续变化所述第一光点以、所述第二光点及所述第三光点在所述扩散片上的位置。
6.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述合光元件为合光棱镜。
7.如权利要求6所述的投影装置，其中，所述合光元件包括多个光入射面以及光出射面，所述第一光束、所述第二光束及所述第三光束经所述光入射面入射至所述合光元件，并经所述光出射面离开所述合光元件，所述第一表面为所述光出射面。
8.如权利要求7所述的投影装置，其中，所述致动元件为振动器，所述致动元件振动所述合光元件，以连续变化所述混成光束在所述扩散片上的位置。
9.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述扩散片为螺旋型扩散片。
10.如权利要求1所述的投影装置，其还包括收光透镜组以及积分柱，其中，所述混成光束经过所述收光透镜组入射所述积分柱。
11.如权利要求10所述的投影装置，其还包括集光元件，所述集光元件设置在所述积分柱的前端，所述集光元件具有光入射面，供所述混成光束入射；及光出射面，所述光出射面的面积小于所述光入射面的面积，所述混成光束经所述光出射面入射所述积分柱。
12.一种投影装置，包括：
第一激光光源，提供具有高相干性的第一光束；
第二激光光源，提供具有高相干性的第二光束；
第三激光光源，提供具有高相干性的第三光束；合光元件，其中，所述第一光束、所述第二光束以及第三光束入射所述合光元件，并于所述合光元件混成混成光束；
扩散片，设在所述合光元件的第一表面上，供所述第一光束、所述第二光束及所述第三光束入射；
第一致动元件，连接所述第一激光光源，以致动所述第一激光光源，用于改变所述第一光束入射至所述扩散片的位置；
第二致动元件，连接所述第二激光光源，以致动所述第二激光光源，用于改变所述第二光束入射至所述扩散片的位置；以及
第三致动元件，连接所述第三激光光源，以致动所述第三激光光源，用于改变所述第三光束入射至所述扩散片的位置。
13.如权利要求12所述的投影装置，其中，所述第一致动元件、所述第二致动元件以及第三致动元件分别为振动器。
14.如权利要求13所述的投影装置，其中，所述合光元件为分色镜。
15.如权利要求14所述的投影装置，其中，所述合光元件还包括第二表面，所述第一光束经所述第二表面入射所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且在所述扩散片上形成第一光点，所述第二光束经所述第二表面入射至所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且于所述扩散片上形成第二光点，及所述第三光束经所述第二表面入射至所述合光元件，并经过所述第一表面上的所述扩散片离开所述合光元件，且于所述扩散片上形成第三光点，所述第一致动元件、所述第二致动元件以及第三致动元件分别振动所述第一激光光源、所述第二激光光源以及第三激光光源，以连续变化所述第一光点、所述第二光点以及第三光点在所述扩散片上的位置。
16.如权利要求12所述的投影装置，其中，所述合光元件为合光棱镜。
17.如权利要求16所述的投影装置，其中，所述合光元件包括多个光入射面以及光出射面，所述第一光束、所述第二光束以及所述第三光束经所述光入射面入射所述合光元件，并经所述光出射面离开所述合光元件，所述第一表面为所述光出射面。
18.如权利要求12所述的投影装置，其中，所述扩散片为螺旋型扩散片。
19.如权利要求12所述的投影装置，其还包括透镜组以及积分柱，其中，所述混成光束经过所述透镜组入射所述积分柱。
20.如权利要求19所述的投影装置，其还包括集光元件，所述集光元件设置在所述积分柱的前端，所述集光元件具有光入射面，供所述混成光束入射；及光出射面，所述光出射面的面积小于所述光入射面的面积，所述混成光束经所述光出射面入射所述积分柱。
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