TW526350B - Illumination optical system and projector comprising the same - Google Patents

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五、發明說明（1 ) [發明領域] 本發明係關於一種照明光學系統及具有該系統之投影 機。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) [相關技術之說明] 第11圖係顯示一般的投影機之外觀的斜視圖。在此， 投影機501 ’係形成直立方體形狀，其包含有用以規定其 上面且配置有操作按鈕502之上殼體503、用以規定其下 面的下殼體504、及用以規定其前面的前殼體5〇5,而投影 透鏡5 06之前端部分係從前殼體5〇5突出。 該種投影機中之公知的光學系統，例如係第12圖所示 的構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 亦即，包含有：照明光學系統520，用以使來自光源 5 10之光的照度分佈均勻化，且在偏光方向調齊之狀態下 入射至液晶面板550R、550G、550B中；色光分離光學系 統530，用以將從該照明光學系統520射出的光束w，分 離成紅、綠、藍之各色光束R、G、B;中繼（relay)光學系 統540，用以將色光分離光學系統530所分離出的各色光 束中之藍色光束B導入至液晶面板550B ;三片液晶面板 5 5 0R、5 50G、5 50B，用以作為光調變機構，其可按照所提 供之影像資訊而調變各色光束；交叉式二向分光稜鏡 (cross dichroic prism)560，用以作為色光合成光學系統， 藉以合成被調變之各色光束；以及投影透鏡56〇，用以將 被合成之光束放大投影在投影面上。 第13圖係顯示照明光學系統之作用的模型圖。如該圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 1 312757 526350 A7 五、發明說明（2 所示明光學系請，係利用第—透鏡陣列521而將 光源510所發出的光分割成複數個部分光束， 第二 透鏡陣列522使該光入射至偏光轉 胃 藉由偏光轉換元件陣列523而調齊各部分光束之偏光方向 之後，利用重疊透鏡524使之重疊在液晶面板體、 550G、550B之影像形成區域上。 照明光學系統520藉由如此作用而利用一種類之偏光 的光均勻照明各液晶面板55GR、55GG、测在投影機 等進行影像顯示時，使之亮至各個角$，有助於在全區域 上提供雨對比之鮮明的影像。 然而’在利用該種的高輝度化之褒置，以小於預設之 尺寸投影影像的情況，就要在投影面上投射必要以上的 光’如此就會產i過於暈眩且影像難看的現象。作為其對 應手段，雖可考慮在投影透鏡上設置可變光圈，但是若如 此設置時會因投影透鏡之尺寸變大且其種別被限定等，而 大幅限制住投影透鏡之設計自由度。 [發明概要] 本發明係為了解決上述問題而完成者，其目的在於提 供-種可維持光學機器之高輝度化，同時可按照需要調節 其輝度而無損投影光學系統等其他光學系統之設計自由度 的明光學系統及具備該系統之投影機。 本發明之照明光學系統，其係包含有：光源；光束分 割裝置，由用以將上述光源所發出之光分割成複數個部分 光束的複數個透鏡所構成；以及用以調整光之偏光方向的 請 先 閱 讀 背 面 之 注 項· 再I | k 本 · 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 526350 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 偏光轉換元件陣列，其特徵為··上述偏光轉換元件陣列， 係具備有·偏光光束分離器陣列，用以將上述複數個部分 光束之每一個分離成二種類之偏光的光；以及相位差元 件，配置於上述偏光光束分離器陣列之出射面側，用以調 齊上述二種類之偏光的光之偏光方向，上述偏光光束分離 器陣列，係具有交互排列之複數個偏光分離膜及反射膜， 在上述光束分割裝置與上述偏光光束分離器陣列之間，具 備有用以調節入射至上述偏光分離膜之入射光量的遮光 材。藉此，就可調節入射至照明對象物之入射光量，而不 會限制投影光學系統等其他光學系統之設計自由度。又由 於可適當地調節入射光量，所以亦有助於以該照明光學系 統照明之光電裝置等的照明對象機器之長壽命化。 作為上述遮光材，例如係具備有與上述偏光分離膜與 尽射臈對應之複數個遮光部與開口部的遮光板，其係使用 可著上述偏光轉換元件陣列而配置成可移動自如者。 又’其中上述遮光材亦可由呈平行之複數個遮光板所構 成’並使其其中之任一個移動以調節上述入射光量。藉由 該等構成，即可輕易地調節入射光量。另外，上述之情況， 當使複數個遮光板分別對應上述複數個偏光分離膜而配置 時，即可調節入射至各偏光分離膜之入射光量，且可提高 該調節精度。 又’上述遮光材’亦可為可任意調節入射至偏光分離 膜之入射光量的可變光圈。此時，可變光圈，係可形成有 光之通過部以作為開縫，並藉由該開縫之寬度變更而調節 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 會· 0, ΊΛΊΊ^Ί 526350 五、發明說明（ 入射至上述偏光分離膜之入射光量者。 藉由該等的可變光圈，即可調節入射至照明對象物之 入射光量而不會限制投影光學系統等其他光學系統之設計 自由度’同時亦有助於以該照明先璺 元予系統照明之光電裝置 等的照明對象機器之長壽命化。 另外’遮光材，較佳者係由光反射率80%以上之金屬 材料所構成。藉由使用該種材料，即可抑制遮光材U吸 收，且即使在高輝度條件下亦可作為耐熱性佳之遮光材或 光圈。 另一方面’本發明之投影機，係包含有上面所述之照 明光學系統、及光調變用光電裝置者。 該投影機，可形成更包含有以下構件的構成：色光分 離光學系統，用以將透過上述照明光學系統的光束分離成 3色光束，複數個上述光電裝置，用以調變由該色光分離 光學系統所分離的各色光束；用以合成該經調變過之各色 光束的色光合成光學系統；以及用以投射該合成光的投影 透鏡。 藉由該等的投影機，即可具體地發揮上述照明光學系 統之效果。 [圖式之簡單說明] 第1圖係顯示本發明實施形態之投影機之光學系統的 平面圖。 第2圖係構成第1圖之光學系統的照明光學系統之說 明圖。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽x的7公餐） 4 312757 526350 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _____Β7 _五、發明說明（5 ) 弟3圖係構成照明光學系統之第一透鏡陣列的正面圖 (Α)及侧面圖（Β)。 第4圖係顯不偏光轉換元件陣列之外觀的斜視圖。 第5圖係顯示偏光轉換元件陣列之作用的模型圖。 第6圖係顯示用以調節入射至偏光分離膜之入射光量 的遮光板之一例的正面圖。 第7圖係顯示用以調節入射至偏光分離膜之入射光量 的遮光板之另一例的正面圖。 第8圖係顯示本發明實施形態之照明光學系統之作用 的模型圖。 第9圖係設有第8圖之光學系統中之遮光板的附近的 放大圖。 第10圖係顯示用以調節入射至偏光分離膜之入射光 量的可變光圈之一例的概略斜視圖。 第11圖係顯示一般之投影機外觀的斜視圖。 第12圖係顯示公知之投影機之光學系統的構成圖。 第1 3圖係顯示橼成第12圖之光學系統之照明光學系 統之作用的模型圖。 [較佳實體例之說明] 其次，根據實施例說明本發明之實施形態。另外，在 以下之說明中，只要沒有作特別說明，即是將光之行進方 向當作Ζ方向，且從該ζ方向來看，將12點鐘方向當作y 方向，將3點鐘方向當作x方向。 第1圖係顯示組有作為本發明之一實施例之照明光學 ) mm ts Λ/ί is 故 9Q7 八趁、 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 裝 %· 526350 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6) 系統的投影機之光學系統構成的概略平面圖。該光學系 統，係具備光源單元20、光學單元30、及投影透鏡40之 三個主要部分所成。 光學單元30’係包含有·後述之積分器（integrator)光 學系統300;具有二向分光鏡（以〇111*〇1〇；111卜1<〇1：)382、386及 反射鏡384之色光分離光學系統380 ;具有入射側透鏡 392、中繼透鏡396、反射鏡394、398的中繼光學系統390， 更包含有··三片場透鏡（field lens)400、402、404 ;三片液 晶面板410R、410G、410B ;以及作為色光合成光學系統 的交叉式二向分光稜鏡420。 光源單元20，係配置於光學單元30之第一透鏡陣列 3 20的入射面側，投影透鏡40，係配置於光學單元30之交 叉式二向分光稜鏡420之射出面侧。 第2圖係顯示用以照明作為第1圖所示之投影機之照 明區域的三片液晶面板之照明光學系統的說明圖。該照明 光學系統，係包含有備於光源單元20内的光源200、及備 於光學單元30内之積分器光學系統3 00。積分器光學系統 300，係具有第一透鏡陣列320、第二透鏡陣列340、後述 之遮光材350及偏光轉換元件陣列360、以及重疊透鏡 370 〇 另外’第2圖中，為了容易說明起見，只顯示用以說 明照明光學系統之功能的主要構成要件。 光源200，係具備有光源燈泡21〇及凹面鏡212。由光 源燈泡210射出的光，係由凹面鏡212反射而成為略呈平 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 裝 訂· · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 6 312757 526350 A7 五、發明說明（7， 行的光線束朝第一透鏡陣列32〇之方向射出。 在此，作為光源燈泡210者’可採用自素燈泡或金屬 ή化物燈泡、高壓水銀燈泡，而作為凹面鏡212者，係以 使用拋物面鏡者為佳。 第3圖係顯示第—透鏡陣列32()之外觀的正面圖⑷ 及側面圖⑻^第-透鏡陣列32G，係將具有矩形狀之輪 廓的小透鏡321排列成縱方向有Νχ 2行（在此n=4)、橫方 向有Μ列（在此M=1G)的矩陣狀，從z方向觀看各小透鏡 321的外形形狀，係設定成與各液晶面板41服、41〇心41仙 之形狀大致呈相似的形狀。例如，液晶面板之影像形成區 域之寬高比（寬與高之尺相比率）為4:3的話，則各小透 鏡321之寬高比亦設定為4 : 3。 第二透鏡陣列340,係具有引導由第一透鏡陣列32〇 射出之複數個部分光束使之聚光在二個偏光轉換元件陣列 36卜362之偏光分離膜鳩上的功能，且由與構成第一透 鏡陣列320之透鏡數相同的小透鏡341所構成。另外，第 一透鏡陣列320及第二透鏡陣列34Q之透鏡的方向，係可 ,+ζ方向或—Z方向之任一個方向，且如第2圖所示亦可 朝向互為不同的方向。 偏光轉換元件陣列剔，係如第2圖所示配置在二個 偏光轉換元件陣列361、362隔著光軸而相對稱的方向上。 3 4 不一方之偏光轉換元件陣列361之外觀的斜視 圖。偏先轉換疋件陣列361，係包含有：由複數個 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 %_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 束分離器所構成的偏光光束分離器陣列363 ;以及選擇性

526350 A7 ____ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8) 地配置於偏光光束分離器陣列363之光射出面之一部分上 的又/2相位差板364(又為光之波長）。偏光光束分離器陣 列363，係具有截面分別為平行四邊型之圓柱狀之複數個 透光性構件365依序貼合的形狀。在透光性構件365之界 面上’交互形成有偏光分離膜366及反射膜367。又/2相 位差板364，係選擇性地貼附在偏光分離膜366或反射膜 3 67之光射出面的X方向之映像（map)部分上。在本例中， 係在偏光分離膜366之光射出面的X方向之映像部分上貼 附λ /2相位差板364。 偏光轉換元件陣列361，係具有將被入射之光束轉換 成1種類的直線偏光的光之後再射出的功能。第5圖係顯 示偏光轉換元件陣列361之作用的模型圖。當對偏光轉換 元件俾列361之入射面，入射包含s偏光成份與ρ偏光成 份的非偏光之光，即具有隨機之偏光方向的入射光時，該 入射光’首先會因偏光分離膜366而分離成s偏光的光與 Ρ偏光的光。s偏光的光，係因偏光分離膜3 66而大致垂直 反射，並由反射膜3 67更進一步反射之後再射出。另一方 面，Ρ偏光的光，係直接透過偏光分離膜366。透過偏光分 離膜366的ρ偏光的光之射出面上，配置有λ /2相位差板 3 64，該ρ偏光的光會轉換成s偏光的光之後再射出。因而， 通過偏光轉換元件陣列361之光，幾乎全部會變成s偏光 的光再射出。另外，在希望使由偏光轉換元件陣列361射 出的光成為ρ偏光的光之情況’只要將又/2相位差板3 6 4， 配置在由反射膜367所反射之s偏光的光射出之射出面上 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) _ 裝 %· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） S12757 526350 A7 B7 五、發明說明（9) 即可。又，只要能調齊偏光方向，使用λ/4相位差板，或 將所希望之相位差板設在ρ偏光的光與s偏光的光之射出 面之雙方向皆可。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 上述偏光轉換元件陣列361之中，包含有相鄰之一個 偏光分離膜366及一個反射膜367，更可將由一個；I /2相 位差板364所構成的一個方塊（block)，當作一個偏光轉換 元件3 6 8。偏光轉換元件陣列3 61，係在X方向上排列有複 數個該種的偏光轉換元件368。 另外，由於偏光轉換元件陣列362亦為與偏光轉換元 件陣列3 61完全相同的構成，所以省略其說明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，就作為遮光材的遮光板3 50加以說明。第6圖 係顯示用以調節入射至偏光分離膜366之入射光量的遮光 板之一例的正面圖。該遮光板350，係一種與構成偏光轉 換元件陣列360(361、362)之各透光性構件365的光入射面 對應，且由用以遮蔽具有與該光入射面寬度大致相同寬度 之光的遮光部3 51與使光透過之開口部352交互形成的板 狀體，該遮光板350係保持於導件353上，同時與已知的 驅動機構相組合，並構成可沿著反射膜367之排列方向， 即第6圖之箭號方向移動自如。 該遮光板350係配置在第二透鏡陣列340與偏光轉換 元件陣列3 6 0之間，通常’係以光只入射至二個偏光轉換 元件陣列361、362之光的入射面之中與偏光分離膜366 對應的光入射面上的方式，事先決定遮光部351及開口部 352的位置。在該情況下，可發揮照明光學系統所具有之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐 9 312757 526350 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --~----^-—__ 五、發明說明（10 ) 最大的輝度。 另一方面，在上述通常的狀態下當輝度過高時，就藉 由使遮光板3 50微動，並利用該遮光部351遮蔽入射至與 偏光分離膜366對應之透光性構件365之光入射面上的光 之一部分，以適當地調節該入射光量。 另外，偏光轉換元件陣列360附近由於係成為光源之 電弧像的近旁，所以偏光轉換元件陣列36〇附近與投影透 鏡之入射曈會大致成為共軛的關係。因而，在該位置上即 使利用遮光板3 5 0等切斷光線，亦可與利用投影透鏡之光 圈來調節者相同，不會發生照明不均而可調節亮度。 第7圖係顯示達成與上述遮光板3 5〇同樣目的之另一 個遮光板430之構成的正面圖。在前面之遮光板中， 各遮光部351係一體形成且成為遮光板35〇，相對於此， 該遮光板430，係使對應前面之各遮光部35丨之部分成為 分別獨立的遮光部431八至4311，且該等的遮光部431八 至4311係隔著對應各透光性構件365之入射面寬度的間隔 而可在導件433上保持移動自如。另外，遮光部彳^八至 4311之移動可藉由已知之驅動機構而進行，且遮光部431八 至4311，可沿著連結有複數個構成偏光轉換元件陣列 之偏光轉換元件的方向，即相鄰之遮光部431八至^^的 方向，分別獨立移動。 即使在該遮光板430中，亦以通常光只入射至二個偏 光轉換元件陣列361、362之光的入射面之中與偏光分離膜 366對應的光入射面上的方式，事先決定遮光部⑶a至 本紙張尺㈣用中_家標準（CNS)A4規格（ χ挪公髮: 10 312757

裝 ιδ· - — — — I- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 526350 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11 ) 43 Η的位置。然後，在需要輝度之調整的情況，可按照狀 況只使遮光部431Α至4311之全部或其中必要的部分微 動’即可調節入射至偏光分離臈366之入射光量，並可提 高輝度調節之精度。 另外，亦可分別使用二個遮光板35〇、43〇，或組合該 等的遮光板350 ' 430,以光只入射至與偏光分離膜366對 應之光入射面的方式預先決定一方之遮光板的位置並加以 固定，並使與之平行配置之另一方的遮光板（在遮光板43〇 方面係為遮光部431Α至4311)移動，而調節入射至偏光分 離膜366的入射光量。又，亦可分別使用三個以上之遮光 板3 50 430，或以二個以上之組合而使用該等的遮光板 3 50、430。如此，就有可完全阻止光入射至位於轉換元件 陣列360中的反射膜367上之優點。 其次，說明組有遮光板之照明光學系統的作用。另外 遮光板之基本作用，由於遮光板43〇係與遮光板35〇相同， 所以在此係舉例說明遮光板35〇。 第8圖係顯示組有遮光板35〇之照明光學系統之作用 的模型圖，第9圖係第8圖之光學系統中之遮光板35〇附 近的放大圖。在此，係將遮光板35〇中之塗黑部分當作遮 光部351，而將透明部當作開口部（元件編號省略”通過第 一透鏡陣列320及第二透鏡陣列340的光，係可按照遮光 板350之位置’而利用遮光部351來遮蔽其一部分，剩餘 的光則會通過開口部而入射至偏光轉換元件陣列36〇中之 偏光分離膜366。另外，之後的光之通過路徑係如已說明 312757 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： %· 526350

五、發明說明（12 ) 般0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因而’在想使儘量多的光入射至偏光分離膜366的情 況亦即要求較尚之輝度的情況，就以遮光部351不與對 應偏光分離膜366之透光構件的光入射面相重疊的方^， 決疋遮光板350的位置。另一方面，在想降低其輝度的情 況，就以遮光部351與對應偏光分離膜366之偏光轉換元 件的光入射面相重疊的方式，使遮光板35〇移動至達到適 當的輝度為止。 達到該種作用之遮光板350、430，係可由在透光部上 设置開口的板金、或在遮光部上蒸鍍反射膜的透光性板材 所形成。 以上，雖係就藉由遮光板350、430而進行光量調節的 情況加以說明，但是亦可使用可變光圈。例如，第圖係 顯示為了達成與遮光板350、430同樣目的而使用之用以調 節入射至偏光分離膜366之入射光量的可變光圈之一例的 概略斜視圖。該可變光圈440，係使具有將光通過部442 形成開縫狀的左右一對反射板441之可變光圈441A、 441B、441C、441D等，對應於構成偏光轉換元件陣列36〇 之各偏光轉換元件而分別設置’而可籍由已知的驅動機構 而任意變更該開縫寬度者。 該可變光圈440，亦可配置於第二透鏡陣列340與偏 光轉換元件陣列360之間，通常係使各可變光圈441A、 441B、441C、441D等呈全開狀態，且使光只入射至二個 偏光轉換元件陣列361、362之光的入射面之中與偏光分離 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 312757 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 %. 526350 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----~~--si----五、發明說明（13 ) - 膜366對應之光入射面上，以發揮照明光學系統所具有的 最大之輝度。 另一方面，在上述通常之狀態下當輝度過高時，就縮 小光通過部442之開縫寬度以調節該等之各可變光圈 441A 441B、441C、441D等的全部或其中之任意的可變 光圈，以適當地調節人射至與偏光分㈣之偏光轉換 元件之光入射面的入射光量。 另外，亦可一齊使用該可變光圈440，及以光只入射 至與偏光分離膜366對應之光入射面的方式而固定配置的 遮光板。 上述之遮光板350、430或可變光圈44〇(441A、441B、 441C、441D等），係當以光反射率較高的鋁等之金屬材料 製作時，則其耐熱性佳，且可在高輝度下長期使用。另外， 該金屬材料之反射率較佳者為80%以上。 其次，說明如上述所構成的投影機之動作。 由第2圖所示之光源200所射出的非偏光之光，係可 藉由構成積分器光學系統300之第一透鏡陣列32〇的複數 個小透鏡321而分割成複數個部分光束2〇2，且可藉由第 二透鏡陣列340之複數個小透鏡341而聚光在二個偏光轉 換元件陣列361、362之偏光分離膜366的近旁，同時可按 照遮光板350之位置而調節朝向偏光分離膜366之近旁的 光量。如此入射至二個偏光轉換元件陣列361、362之複數 個部分光束，就如上面所述，可轉換成丨種類的直線偏光 的光並射出。然後’從一個偏光轉換元件陣列3 61、3 6 2

太紙張尺麼i商用中固國宏標乘（CNS)A4梘格（210 X 297公W 312757 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂： 526350 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（14 ) 射出的複數個部分光束，可藉由重疊透鏡37〇而重疊在後 面所述之液晶面板410R、410G、410B上。 另外，第1圖所示的反射鏡372，係為了將從重疊透 鏡370射出的光束導引至色光分離光學系統38〇之方向而 設’因而’其係依光學系統之構成而定之並非一定需要的 元件。 色光分離光學系統380，係具備有第一及第二二向分 光鏡382、386，且具有將照明光學系統所射出的光，分離 成紅、綠、藍三顏色的色光之功能。第一二向分光鏡382， 係使從重疊透鏡370射出的光中之紅色光成份通過，同時 反射藍色光成份與綠色光成份。透過第一二向分光鏡382 的紅色光，係由反射鏡384反射，再通過場透鏡400而到 達紅色光用之液晶面板410R上。該場透鏡400，係將從重 疊透鏡370射出的各部分光束轉換成與其中心軸（主光線） 呈平行的光束。設在其他的液晶面板410G、410B之前的 場透鏡402、404亦有同樣的作用。 更且，在第一二向分光鏡3 82上反射的藍色光及綠色 光之中的綠色光係由第二二向分光鏡3 86來反射，再通過 場透鏡402而到達綠色光用之液晶面板410G。另一方面， 藍色光，係透過第二二向分光鏡3 86，並通過中繼光學系 統390，即入射侧透鏡392、反射鏡394 '中繼透鏡396、 及反射鏡398，更進一步通過場透鏡404而到達藍色光用 之液晶面板410B。另外，在藍色光中採用中繼光學系統 390者，係由於藍色光之光學路徑的長度比其他色光之光 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ 裝 ι'δι- i ra cb節κι它搏准娟坆八卷 14 112757 526350

學路徑的長度還長，所以為了防止光的利用效率因而降低 而設者。亦即，為了將入射至入射侧透鏡392的部分光束 直接傳遞至場透鏡404而設者。 二個液晶面板410R、410G、410B，係具有將入射之 光，當作按照所提供之影像資訊（影像信號）而調變之光電 裝置的功能。藉此，入射至三個液晶面板41 or、41〇g、 410B的各色光，係按照所提供的影像資訊而調變以形成各 色光的影像。另外，在三個液晶面板410R、41〇〇、41()b 的光入射面侧及光出射面側，設有未圖示之偏光板。 由三個液晶面板410R、410G、410B射出的三色之調 變光’係入射至交叉式二向分光稜鏡420上。交叉式二向 分光稜鏡420，係具有作為合成三色之調變光以形成彩色 影像的色光合成光學系統之功能。在交叉式二向分光稜鏡 420上，設有用以反射紅色光之介電質多層膜、及用以反 射藍色光之介電質多層膜，並在4個直角稜鏡之界面形成 大致呈X字狀。藉由該等的介電質多層膜可合成三色之調 變光’並形成用以投影彩色影像的合成光。該交叉式二向 分光稜鏡420中所生成的合成光，係朝投影透鏡40之方向 射出。投影透鏡40，係具有將該合成光投射在投影螢幕上 的功能，且在投影螢幕上顯示彩色影像。 在以上之本實施例的投影機中，藉由調整遮光板350、 430之位置或可變光圈440的開缝寬度，即可在較大的螢 幕上投射影像時獲得高輝度且鮮明的影像，另一方面，在 較小的螢幕上投射影像的情況，由於可降低其輝度直至影 (靖先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) _ 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 15 312757 526350 A7 __B7 五、發明說明（16) 像變得容易看見為止，所以無論螢幕之大小皆可利用一個 投影機。 又，由於偏光轉換元件陣列360附近係成為光源之電 弧像的近旁，且偏光轉換元件陣列360附近與投影透鏡之 入射瞳會大致成為共輛的關係，所以在該附近即使配置遮 光板350、430或可變光圈440，亦可藉由該等的作用而不 會發生照明不均。 又，藉由降低輝度，由於入射至液晶面板410R、410G、 410B的光量整體會減少，所以可提高該等液晶面板之耐光 性，並有助於其長壽命化。 另外，上述實施形態中，雖係就在使用透過型之液晶 面板的投影機中應用本發明之情況的例子加以說明，但是 本發明亦可適用於使用反射型之液晶面板的投影機中。 又，如後面所述，光電裝置並未被限定於液晶面板。在此， 所謂「透過型」，係指液晶面板等的光電裝置為透過光之型 式之意，所謂「反射型」，係指液晶面板等的光電裝置為反 射光之型式之意。在採用反射型之光電裝置的投影機中， 二向分光稜鏡，係可當作將光分離成紅、綠、藍三顏色之 光的色光分離機構來利用，同時亦可當作合成經調變過之 三顏色的光並朝同一方向出射的色光合成機構來利用。 又’光調變用光電裝置並非被限定於液晶面板，例如 亦可為使用微鏡片（micro mirror)的裝置。 又’作為色光合成光學系統的稜鏡，並未被限定於沿 著4個二角柱狀稜鏡之黏接面而形成有二種類之色選擇面 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 16 312757 17 526350 五、發明說明（ 的二向分光稜鏡，亦可 為色t擇面為一種類之二向 鏡、或偏光光束分離考 * 刀先稜 斋。其他，稜鏡，亦可為在略呈六而 體狀之透光性的箱中至八面 T配置光選擇面’並在該處填充液體 者。 更且，作為投影機去 、， 飛者雖有從觀察投影像之方向進杆 投影的前侧投影機、及座翻狡 及與觀察投影像之方向相反的方 行投影的後側投影機，但蚤名 α 運 一疋在上連實施形態中所示的構 成’係可適用於其任一個投影機中。 若依據本發明，則可雜媒 W Γ獲传一種維持光學機器之高輝 化，同時可按照需要調節苴經择 凋即八輝度而無損其他光學系統之設 计自由度，且不會產峰昭日日I % …、月不均的照明光學系統以及且有 該系統之投影機。 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [元件編號之說明] 20 光源單元 30 光學單元 40 投影透鏡 200 光源 210 光源燈泡 212 凹面鏡 300 積分器光學系統 320 第一透鏡陣列 340 第二透鏡陣列 350 遮光板 351 遮光部 352 開口部 353 導件 360 偏光轉換元件陣列 361 > 362 偏光轉換元件陣列 363 偏光光束分離器陣列 364 λ /2相位差板 365 透光性構件 366 偏光分離膜 367 反射膜 368 偏光轉換元件 370 重疊透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） 3Τ275Τ %_ 526350 五、發明說明（18 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _B7 372 反射鏡 380 色光分離光學系統 382 > 386 二向分光鏡 384 反射鏡 390 中繼光學系統 392 入射側透鏡 394 、 398 反射鏡 396 中繼透鏡 400 > 402 > 404 場透鏡 410R、410G、410B 液晶面板 420 交叉式二向分光棱鏡 430 遮光板 431A至4311遮光部 433 導件 440 可變光圈 501 投影機 502 操作按紐 503 上殼體 504 下殼體 505 前殼體 506 投影透鏡 510 光源 520 照明光學系統 521 第一透鏡陣列 522 第二透鏡陣列 523 偏光轉換元件陣列 530 色光分離光學系統 540 中繼光學系統 550R、550G、550B 液晶面板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 M2757

Claims (1)

1. f--------^---------$ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 19 312757 526350

   六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 個遮光板（43 1A至43 m，# \ u)係分別對應上述複數個偏光 分離膜（366)而配置。 5. 如申請專利範圍第i項 〜…、刊九学糸統，其中上述遮光 材，係可任意調節人鼾5 m _ 構成上述偏光轉換元件陣列之 偏光分離膜之光量的可變光圈（44〇)。 6. 如申請專利範圍第5項之照明光學系統，其中上述可變 f圈（440) ’係形成有光之通過部（442)以作為開縫，並 藉由該開縫之寬度變更而調節入射至上述偏光分離膜 (366)之入射光量。 7·如申明專利範圍帛1至6項中任一項之照明光學系統， 其中上述遮光材，係由光反射率8〇%以上之金屬材料所 構成。 8 · —種投影機，其特徵為包含有：申請專利範圍第丨至7 項中任一項所記載的照明光學系統、及用以調變由該照 明光學系統所照射之光的光電裝置。 9.如申請專利範圍第8項之投影機，其更包含有： 色光分離光學系統（380)，用以將由上述照明光學 系統所照射的光束分離成3色光束； 複數個上述光電裝置（410R，410G，410B)，用以調變 由該色光分離光學系統（380)所分離的各色光束； 用以合成該經調變過之各色光束的色光合成光學 系統（420);以及 用以投射該合成光的投影透鏡（40)。 ^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 312757