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    • 专利摘要:
    一種三色光合成裝置包含有一第一透鏡及一第二透鏡；該第一透鏡具有一第一入射面、一第二入射面、一分光面以及一出射面，該第一入射面與該分光面平行，且該第一入射面與該第二入射面之間具有一角度為90°減掉布魯斯特角之夾角；另外，該第一入射面上鍍設有一供第一色光束穿透並反射第二色光束之第一分光膜；該分光面上鍍設有一供該第三色光束穿透並反射該第一色光束與該第二色光束之第二分光膜；該第二透鏡具有一第三入射面以及一穿透面，該第二透鏡係以該穿透面相對該分光面之方式設置於該第一透鏡一側；當第一色光束以入射角為布魯斯特角射入該第一入射面，且第二色光束與第三色光束以垂直該第一色光束之方式分別射入該第二入射面與第三入射面時，該等光束將於該分光面匯集形成合成光束並由該出射面射出。
    公开号:TW201307893A
    申请号:TW100127980
    申请日:2011-08-05
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Te-Wei Liu
    申请人:Asia Optical Co Inc；
    IPC主号:G02B27-00
    专利说明:
    三色光合成裝置
    本發明係與光學裝置有關，更詳而言之是指一種三色光合成裝置。
    請參閱圖1，為習用投影機中用以將三種不同顏色之光束L1~L3結合形成合成光束L4之三色光合成裝置3，其係由一第一稜鏡51、一第二稜鏡52、一第三稜鏡53以及一第四稜鏡54依序膠黏所組成。其中，該第一稜鏡51與該第二稜鏡52膠黏之面、以及該第三稜鏡53與該第四稜鏡54膠黏之面上鍍設有一層供第一色光束L1與第二色光束L2穿透，但反射第三色光束L3之光學膜層；該第二稜鏡52與該第三稜鏡53膠黏之面、該第四稜鏡54與該第一稜鏡51膠黏之面上則鍍設有一層供第二色光束L2與第三色光束L3穿透，但反射第一色光束L1之光學膜層。
    藉此，當第一色光束L1射入該第一稜鏡51時，將往該第二稜鏡52方向反射；當第二色光束L2射入該第四稜鏡54時，將穿過該第四稜鏡54而與第一色光束L1位於同一路徑上；當第三色光束L3射入該第三稜鏡53時，將往該第二稜鏡52方向反射，並與第一色光束L1與第二色L2光束匯合形成合成光束L4。
    然而，隨著影像科技的進步，利用投影機進行簡報、視訊、會議或是觀賞影片之人越來越多，且為使投影機能更便於攜帶與使用，投影機及其內部構件的體積也被大幅地縮小，以滿足人們所期望的小型化之需求。而上述之三色光合成裝置3係以四片稜鏡51~54組成，不僅具有較大之體積，且該等光束L1~L3須由不同方向射入該三色光合成裝置3，使得投影機中亦須留設有對應之空間，而無法真正有效地達到小型化之目的。
    是以，為改善上述缺點，請參閱圖2，為美國公開第20070091449號專利「Method and apparatus for making an electromagnetic beam combiner」中所揭示之三色光合成裝置4，其係由與一第一雙色向分光鏡61、一第二雙色向分光鏡62以及一呈平行四邊形之透鏡63膠黏而成，且該第一雙色向分光鏡61與該透鏡63膠黏之面上鍍設有供第二色光束L2穿透但反射第一色光束L1之光學膜層；該第二雙色向分光鏡62與該透鏡63膠黏之面上則鍍設有供第一色光束L1及第二色光束L2穿透但反射第三色光束L3之光學膜層。
    藉此，便可使三種不同顏色之光束L1~L3射入該三色光合成裝置4後結合形成合成光束L4，且利用上述設計可些許減少三色光合成裝置4之整體體積，並可使其中兩個光束L1、L3以同一方向之射入該三色光合成裝置4以減少投影機中對應留設之空間，進而達到小型化之目的。然而，上述之三色光合成裝置4仍須使用三片透鏡來達到光合成之目的，而無法真正有效地達到縮小三色光合成裝置4體積之目的，是以，習用三色光合成裝置3、4之設計仍未甄完善，且尚有待改進之處。
    有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種三色光合成裝置，除可將一第一色光束、一第二色光束以及一第三色光束結合形成一合成光束外，亦可有效地達到小型化之目的。
    緣以達成上述目的，本發明所提供之三色光合成裝置包含有一第一透鏡以及一第二透鏡。其中，該第一透鏡具有一第一入射面、一第二入射面、一分光面以及一出射面，其中，該第一入射面與該分光面平行，且該第一入射面與該第二入射面之間具有一夾角，其角度為90°減掉布魯斯特角(Brewster's angle)；另外，該第一入射面上鍍設有一第一分光膜，係供該第一色光束穿透，並反射該第二色光束者；該分光面上鍍設有一第二分光膜，係供該第三色光束穿透，並反射該第一色光束與該第二色光束者；該第二透鏡具有一第三入射面以及一穿透面，該第三入射面與該出射面平行，且該穿透面與該第一入射面平行；另外，該第二透鏡係以該穿透面相對於該分光面之方式設置於該第一透鏡之一側；利用上述設計，該第一色光束以平行該第二入射面且入射角為布魯斯特角之方式由該第一入射面射入該第一透鏡，並由該第一入射面往該分光面之方向折射後，於該分光面反射至該出射面；該第二色光束以垂直該第二入射面與該第一色光束之方式由該第二入射面射入該第一透鏡，並於該第一入射面與該第一色光束相同路徑之方式反射至該分光面後，與該第一色光束一同於該分光面反射至該出射面；該第三色光束以垂直該第三入射面、且與該第二色光束平行之方式由該第三入射面射入該第二透鏡，並由該穿透面穿透離開該第二透鏡，再由該分光面射入該第一透鏡中，並與該第一色光束與該第二透光束匯合形成該合成光束後，一同由該出射面離開該第一透鏡。
    藉此，本發明利用兩片透鏡及鍍膜之設計，並配合將第一色光束之入射角為布魯斯特角之方式，即可有效地達到小型化之目的，並可一併達到降低製作成本和組立公差之效果。
    為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。
    請參閱圖3，本發明第一較佳實施例之三色光合成裝置1用以將一第一色光束L1、一第二色光束L2以及一第三色光束L3結合形成一合成光束L4。於本實施例中，該第一色光束L1為綠色光束、該第二色光束L2為藍色光束、而該第三色光束L3為紅色光束，但不以此為限。該三色光合成裝置1包含有由相同材料製成之一第一透鏡10以及一第二透鏡20。於本實施例中，該第一透鏡10與該第二透鏡20皆為一平板玻璃，但不以此為限，其中：該第一透鏡10具有一第一入射面11、一第二入射面12、一分光面13以及一出射面14。該第一入射面11與該分光面13平行、該第二入射面12與該出射面14平行，且該第一入射面11與該第二入射面12之間、以及該分光面13與該出射面14之間分別具有一角度為90°減掉布魯斯特角θB之夾角。
    另外，該第一入射面11上鍍設有一第一分光膜，係供該第一色光束L1穿透，並反射該第二色光束L2；該分光面13上鍍設有一第二分光膜，係供該第三色光束L3穿透，並反射該第一色光束L1與該第二色光束L2。
    該第二透鏡20具有一第三入射面21以及一穿透面22，且該第三入射面21與該穿透面22之間同樣具有一角度為90°減掉布魯斯特角θB之夾角。該第二透鏡20係以該穿透面22相對膠黏接合於該分光面13之方式設置於該第一透鏡10之一側，而使得該第三入射面21與該出射面14平行，且該穿透面22與該第一入射面11平行。
    藉此，利用上述設計，將該第一色光束L1以平行該第二入射面12且入射角為布魯斯特角θB之方式由該第一入射面11射入該第一透鏡10，並由該第一入射面11往該分光面13之方向折射後，於該分光面13反射至該出射面14。
    該第二色光束L2則是以垂直該第二入射面12與該第一色光束L1之方式由該第二入射面12射入該第一透鏡10，並於該第一入射面11以與該第一色光束L1相同路徑之方式反射至該分光面13後，與該第一色光束L1一同於該分光面13反射至該出射面14。
    該第三色光束L3以垂直該第三入射面21、且與該第二色光束L2平行之方式由該第三八射面21射入該第二透鏡20，並由該穿透面22穿透離開該第二透鏡20，再由該分光面13射入該第一透鏡10中，並於該分光面13與該第一色光束L1與該第二透光束L2匯合達到形成該合成光束L4之目的，並以垂直該出射面14之方式由該出射面14離開該第一透鏡10。
    藉此，利用上述兩片透鏡10、20及鍍膜之方式，並限定將第一色光束L1之入射角為布魯斯特角θB，即可有效地達到小型化及光合成之目的。
    另外，為更有效地達到小型化之目的，請參閱圖4，在不影響光合成作業之條件下，更可將上述實施例之該第一透鏡10以及該第二透鏡20特定之邊角切除，而使得三色光合成裝置之整體體積更為小巧。
    再者，請參閱圖5，本發明第二較佳實施例之三色光合成裝置2同樣包含有一第一透鏡30以及一第二透鏡40。其中，該第一透鏡30與上述實施例之第一透鏡10之鍍膜及角度設計相同之一第一入射面31、一第二入射面32，一分光面33以及一出射面44，於此容不再贅述。該第二透鏡40同樣具有一第三入射面41以及一穿透面42，而該第二透鏡41不同之處在於該第二透鏡40之該穿透面42係與該分光面33分離，且該穿透面42上鍍設有一可提高該第三色光束L3穿透率之抗反射膜。
    藉此，利用上述設計，將該第一色光束L1、該第二色光束L2以及該第三色光束L3以第一實施例所述之方法分別射入該第一入射面31、該第二入射面32以及該第三入射面41，而該等光束L1~L3之光路與上述實施例不同之處在於該第三色光束L3射入該第二透鏡40後，會先由該穿透面42穿透離開該第二透鏡40產生第一次折射，並由該分光面33射入該第一透鏡30中產生第二次折射，再與該第一色光束L1與該第二透光束L2匯合形成該合成光束L4一同以垂直該出射面34之方式由該出射面34離開該第一透鏡30。
    是以，由上述說明可得知，利用上述兩片透鏡30、40及鍍膜之設計，並同樣以該第一色光束L1之入射角限定為布魯斯特角θB之方法，不用膠黏接合該第一透鏡30與該第二透鏡40同樣可有效地達到小型化及光合成之目的另外，上述各種實施方式之設計，除可達到小型化之目的外，因其僅需利用兩片透鏡及可達到光合成之目的，而可一併達到降低製作成本和組立公差之效果。
    以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構及製作方法變化，理應包含在本發明之專利範圍內。
    1．．．三色光合成裝置
    10．．．第一透鏡
    11．．．第一入射面
    12．．．第二入射面
    13．．．分光面
    14．．．出射面
    20．．．第二透鏡
    21．．．第三入射面
    22．．．穿透面
    2．．．三色光合成裝置
    30．．．第一透鏡
    31．．．第一入射面
    32．．．第二入射面
    33．．．分光面
    34．．．出射面
    40．．．第二透鏡
    41．．．第三入射面
    42．．．穿透面
    3．．．三色光合成裝置
    51．．．第一稜鏡
    52．．．第二稜鏡
    53．．．第三稜鏡
    54．．．第四稜鏡
    4．．．三色光合成裝置
    61．．．第一雙色向分光鏡
    62．．．第二雙色向分光鏡
    63．．．透鏡
    L1．．．第一色光束
    L2．．．第二色光束
    L3．．．第三色光束
    L4．．．合成光束
    θB．．．布魯斯特角
    圖1為習用三色光合成裝置之結構圖。
    圖2為另一習用三色光合成裝置之結構圖。
    圖3為本發明第一實施例三色光合成裝置之結構圖。
    圖4為揭示以圖3之架構設計為基礎來縮減整體體積。
    圖5為本發明第二實施例三色光合成裝置之結構圖。
    1．．．三色光合成裝置
    10．．．第一透鏡
    11．．．第一入射面
    12．．．第二入射面
    13．．．分光面
    14．．．出射面
    20．．．第二透鏡
    21．．．第三入射面
    22．．．穿透面
    L1．．．第一色光束
    L2．．．第二色光束
    L3．．．第三色光束
    L4．．．合成光束
    θB．．．布魯斯特角
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] 一種三色光合成裝置，用以將一第一色光束、一第二色光束以及一第三色光束結合形成一合成光束，該三色光合成裝置包含有：一第一透鏡，具有一第一入射面、一第二入射面、一分光面以及一出射面，其中，該第一入射面與該分光面平行，且該第一入射面與該第二入射面之間具有一夾角，其角度為90°減掉布魯斯特角(Brewster's angle)；另外，該第一入射面上鍍設有一第一分光膜，係供該第一色光束穿透，並反射該第二色光束者；該分光面上鍍設有一第二分光膜，係供該第三色光束穿透，並反射該第一色光束與該第二色光束者；以及一第二透鏡，具有一第三入射面以及一穿透面，該第三入射面與該出射面平行，且該穿透面與該第一入射面平行；另外，該第二透鏡係以該穿透面相對於該分光面之方式設置於該第一透鏡之一側；該第一色光束以平行該第二入射面且入射角為布魯斯特角之方式由該第一入射面射入該第一透鏡，並由該第一入射面往該分光面之方向折射後，於該分光面反射至該出射面；該第二色光束以垂直該第二入射面與該第一色光束之方式由該第二入射面射入該第一透鏡，並於該第一入射面與該第一色光束相同路徑之方式反射至該分光面後，與該第一色光束一同於該分光面反射至該出射面；該第三色光束以垂直該第三入射面、且與該第二色光束平行之方式由該第三入射面射入該第二透鏡，並由該穿透面穿透離開該第二透鏡，再由該分光面射入該第一透鏡中，並與該第一色光束及該第二透光束匯合形成該合成光束後，一同由該出射面離開該第一透鏡。
    [2] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第一透鏡之該分光面係與該第二透鏡之穿透面膠黏接合。
    [3] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第一透鏡係與該第二透鏡分離，且該第二透鏡之穿透面上鍍設有一層抗反射膜層。
    [4] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第一透鏡之第二入射面與該出射面平行，且該出射面與該分光面之間具有一夾角，其角度為90°減掉布魯斯特角。
    [5] 如請求項4所述之三色光合成裝置，其中，該合成光束係以與該出射面垂直的方式由該出射面離開該第一透鏡。
    [6] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第一透鏡之該第二入射面係與該出射面平行。
    [7] 如請求項6所述之三色光合成裝置，其中，該第二透鏡之該第三入射面與該穿透面之間具有一角度為90°減掉布魯斯特角之夾角。
    [8] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第一透鏡係一平板玻璃。
    [9] 如請求項1所述之三色光合成裝置，其中，該第二透鏡係一平板玻璃。
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