CN102998801B - 三色光合成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种三色光合成装置包含有第一透镜及第二透镜；第一透镜具有第一入射面、第二入射面、分光面以及出射面，第一入射面与分光面平行，第一入射面与第二入射面之间具有角度为90°减掉布鲁斯特角的夹角；第一入射面上镀设有供第一色光束穿透并反射第二色光束的第一分光膜；分光面上镀设有供第三色光束穿透并反射第一色光束与第二色光束的第二分光膜；第二透镜具有第三入射面以及穿透面，第二透镜以穿透面相对该分光面的方式设置于第一透镜一侧；当第一色光束以入射角为布鲁斯特角射入该第一入射面，且第二色光束与第三色光束以垂直该第一色光束的方式分别射入第二入射面与第三入射面时，这些光束将于分光面汇集形成合成光束并由出射面射出。

Description

三色光合成装置
技术领域
本发明与光学装置有关，更详而言之是指一种三色光合成装置。
背景技术
请参阅图1，为现有投影机中用以将三种不同颜色的光束L1～L3结合形成合成光束L4的三色光合成装置3，其由第一棱镜51、第二棱镜52、第三棱镜53以及第四棱镜54依序胶黏所组成。其中，该第一棱镜51与该第二棱镜52胶黏的面、以及该第三棱镜53与该第四棱镜54胶黏的面上镀设有一层供第一色光束L1与第二色光束L2穿透，但反射第三色光束L3的光学膜层；该第二棱镜52与该第三棱镜53胶黏的面、该第四棱镜54与该第一棱镜51胶黏的面上则镀设有一层供第二色光束L2与第三色光束L3穿透，但反射第一色光束L1的光学膜层。
藉此，当第一色光束L1射入该第一棱镜51时，将往该第二棱镜52方向反射；当第二色光束L2射入该第四棱镜54时，将穿过该第四棱镜54而与第一色光束L1位于同一路径上；当第三色光束L3射入该第三棱镜53时，将往该第二棱镜52方向反射，并与第一色光束L1与第二色光束L2汇合形成合成光束L4。
然而，随着影像科技的进步，利用投影机进行简报、视讯、会议或是观赏影片的人越来越多，且为使投影机能更便于携带与使用，投影机及其内部构件的体积也被大幅地缩小，以满足人们所期望的小型化的需求。而上述的三色光合成装置3以四片棱镜51～54组成，不仅具有较大的体积，且这些光束L1～L3须由不同方向射入该三色光合成装置3，使得投影机中亦须留设有对应的空间，而无法真正有效地达到小型化的目的。
因此，为改善上述缺点，请参阅图2，为美国公开第20070091449号专利「Method and apparatus for making an electromagnetic beam combiner」中所揭示的三色光合成装置4，其由与第一双色向分光镜61、第二双色向分光镜62以及呈平行四边形的透镜63胶黏而成，且该第一双色向分光镜61与该透镜63胶黏的面上镀设有供第二色光束L2穿透但反射第一色光束L1的光学膜层；该第二双色向分光镜62与该透镜63胶黏的面上则镀设有供第一色光束L1及第二色光束L2穿透但反射第三色光束L3的光学膜层。
藉此，便可使三种不同颜色的光束L1～L3射入该三色光合成装置4后结合形成合成光束L4，且利用上述设计可些许减少三色光合成装置4的整体体积，并可使其中两个光束L1、L3以同一方向的射入该三色光合成装置4以减少投影机中对应留设的空间，进而达到小型化的目的。然而，上述的三色光合成装置4仍须使用三片透镜来达到光合成的目的，而无法真正有效地达到缩小三色光合成装置4体积的目的，因此，现有三色光合成装置3、4的设计仍未甄完善，且尚有待改进之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中三色光合成装置无法有效缩小体积的缺陷，提供一种三色光合成装置，除可将第一色光束、第二色光束以及第三色光束结合形成合成光束外，亦可有效地达到小型化的目的。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种三色光合成装置，包含有第一透镜以及第二透镜。其中，该第一透镜具有第一入射面、第二入射面、分光面以及出射面，其中，该第一入射面与该分光面平行，且该第一入射面与该第二入射面之间具有一夹角，其角度为90°减掉布鲁斯特角(Brewster's angle)；另外，该第一入射面上镀设有第一分光膜，供该第一色光束穿透，并反射该第二色光束者；该分光面上镀设有第二分光膜，供该第三色光束穿透，并反射该第一色光束与该第二色光束者；该第二透镜具有第三入射面以及穿透面，该第三入射面与该出射面平行，且该穿透面与该第一入射面平行；另外，该第二透镜以该穿透面相对于该分光面的方式设置于该第一透镜的一侧；
利用上述设计，该第一色光束以平行该第二入射面且入射角为布鲁斯特角的方式由该第一入射面射入该第一透镜，并由该第一入射面往该分光面的方向折射后，于该分光面反射至该出射面；
该第二色光束以垂直该第二入射面与该第一色光束的方式由该第二入射面射入该第一透镜，并于该第一入射面与该第一色光束相同路径的方式反射至该分光面后，与该第一色光束一同于该分光面反射至该出射面；
该第三色光束以垂直该第三入射面、且与该第二色光束平行的方式由该第三入射面射入该第二透镜，并由该穿透面穿透离开该第二透镜，再由该分光面射入该第一透镜中，并与该第一色光束与该第二色光束汇合形成该合成光束后，一同由该出射面离开该第一透镜。
藉此，本发明利用两片透镜及镀膜的设计，并配合将第一色光束的入射角为布鲁斯特角的方式，即可有效地达到小型化的目的，并可一并达到降低制作成本和组立公差的效果。
附图说明
图1为现有三色光合成装置的结构图。
图2为另一现有三色光合成装置的结构图。
图3为本发明第一实施例三色光合成装置的结构图。
图4为揭示以图3的架构设计为基础来缩减整体体积。
图5为本发明第二实施例三色光合成装置的结构图。
具体实施方式
为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合附图详细说明如后。
请参阅图3，本发明第一较佳实施例的三色光合成装置1用以将第一色光束L1、第二色光束L2以及第三色光束L3结合形成合成光束L4。于本实施例中，该第一色光束L1为绿色光束、该第二色光束L2为蓝色光束、而该第三色光束L3为红色光束，但不以此为限。该三色光合成装置1包含有由相同材料制成的第一透镜10以及第二透镜20。于本实施例中，该第一透镜10与该第二透镜20皆为平板玻璃，但不以此为限，其中：
该第一透镜10具有第一入射面11、第二入射面12、分光面13以及出射面14。该第一入射面11与该分光面13平行、该第二入射面12与该出射面14平行，且该第一入射面11与该第二入射面12之间、以及该分光面13与该出射面14之间分别具有角度为90°减掉布鲁斯特角θB的夹角。
另外，该第一入射面11上镀设有第一分光膜，供该第一色光束L1穿透，并反射该第二色光束L2；该分光面13上镀设有第二分光膜，供该第三色光束L3穿透，并反射该第一色光束L1与该第二色光束L2。
该第二透镜20具有第三入射面21以及穿透面22，且该第三入射面21与该穿透面22之间同样具有角度为90°减掉布鲁斯特角θB的夹角。该第二透镜20以该穿透面22相对胶黏接合于该分光面13的方式设置于该第一透镜10的一侧，而使得该第三入射面21与该出射面14平行，且该穿透面22与该第一入射面11平行。
藉此，利用上述设计，将该第一色光束L1以平行该第二入射面12且入射角为布鲁斯特角θB的方式由该第一入射面11射入该第一透镜10，并由该第一入射面11往该分光面13的方向折射后，于该分光面13反射至该出射面14。
该第二色光束L2则因此垂直该第二入射面12与该第一色光束L1的方式由该第二入射面12射入该第一透镜10，并于该第一入射面11以与该第一色光束L1相同路径的方式反射至该分光面13后，与该第一色光束L1一同于该分光面13反射至该出射面14。
该第三色光束L3以垂直该第三入射面21、且与该第二色光束L2平行的方式由该第三入射面21射入该第二透镜20，并由该穿透面22穿透离开该第二透镜20，再由该分光面13射入该第一透镜10中，并于该分光面13与该第一色光束L1与该第二色光束L2汇合达到形成该合成光束L4的目的，并以垂直该出射面14的方式由该出射面14离开该第一透镜10。
藉此，利用上述两片透镜10、20及镀膜的方式，并限定将第一色光束L1的入射角为布鲁斯特角θB，即可有效地达到小型化及光合成的目的。
另外，为更有效地达到小型化的目的，请参阅图4，在不影响光合成作业的条件下，更可将上述实施例的该第一透镜10以及该第二透镜20特定的边角切除，而使得三色光合成装置的整体体积更为小巧。
再者，请参阅图5，本发明第二较佳实施例的三色光合成装置2同样包含有第一透镜30以及第二透镜40。其中，该第一透镜30与上述实施例的第一透镜10的镀膜及角度设计相同的第一入射面31、第二入射面32，分光面33以及出射面44，于此容不再赘述。该第二透镜40同样具有第三入射面41以及穿透面42，而该第二透镜41不同之处在于该第二透镜40的该穿透面42与该分光面33分离，且该穿透面42上镀设有可提高该第三色光束L3穿透率的抗反射膜。
藉此，利用上述设计，将该第一色光束L1、该第二色光束L2以及该第三色光束L3以第一实施例所述的方法分别射入该第一入射面31、该第二入射面32以及该第三入射面41，而这些光束L1～L3的光路与上述实施例不同之处在于该第三色光束L3射入该第二透镜40后，会先由该穿透面42穿透离开该第二透镜40产生第一次折射，并由该分光面33射入该第一透镜30中产生第二次折射，再与该第一色光束L1与该第二色光束L2汇合形成该合成光束L4一同以垂直该出射面34的方式由该出射面34离开该第一透镜30。
因此，由上述说明可得知，利用上述两片透镜30、40及镀膜的设计，并同样以该第一色光束L1的入射角限定为布鲁斯特角θB的方法，不用胶黏接合该第一透镜30与该第二透镜40同样可有效地达到小型化及光合成的目的。
另外，上述各种实施方式的设计，除可达到小型化的目的外，因其仅需利用两片透镜及可达到光合成的目的，而可一并达到降低制作成本和组立公差的效果。
以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及权利要求所为的等效结构及制作方法变化，理应包含在本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种三色光合成装置，用以将第一色光束、第二色光束以及第三色光束结合形成合成光束，其特征在于，该三色光合成装置包含有：
第一透镜，具有第一入射面、第二入射面、分光面以及出射面，其中，该第一入射面与该分光面平行，且该第一入射面与该第二入射面之间具有夹角，其角度为90°减掉布鲁斯特角；另外，该第一入射面上镀设有第一分光膜，供该第一色光束穿透，并反射该第二色光束；该分光面上镀设有第二分光膜，供该第三色光束穿透，并反射该第一色光束与该第二色光束；以及
第二透镜，具有第三入射面以及穿透面，该第三入射面与该出射面平行，且该穿透面与该第一入射面平行；另外，该第二透镜以该穿透面相对于该分光面的方式设置于该第一透镜的一侧；
该第一色光束以平行该第二入射面且入射角为布鲁斯特角的方式由该第一入射面射入该第一透镜，并由该第一入射面往该分光面的方向折射后，于该分光面反射至该出射面；
该第二色光束以垂直该第二入射面与该第一色光束的方式由该第二入射面射入该第一透镜，并于该第一入射面与该第一色光束相同路径的方式反射至该分光面后，与该第一色光束一同于该分光面反射至该出射面；
该第三色光束以垂直该第三入射面、且与该第二色光束平行的方式由该第三入射面射入该第二透镜，并由该穿透面穿透离开该第二透镜，再由该分光面射入该第一透镜中，并与该第一色光束及该第二色光束汇合形成该合成光束后，一同由该出射面离开该第一透镜。
2.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第一透镜的该分光面与该第二透镜的穿透面胶黏接合。
3.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第一透镜与该第二透镜分离，且该第二透镜的穿透面上镀设有一层抗反射膜层。
4.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第一透镜的第二入射面与该出射面平行，且该出射面与该分光面之间具有一夹角，其角度为90°减掉布鲁斯特角。
5.如权利要求4所述的三色光合成装置，其特征在于，该合成光束以与该出射面垂直的方式由该出射面离开该第一透镜。
6.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第一透镜的该第二入射面与该出射面平行。
7.如权利要求6所述的三色光合成装置，其特征在于，该第二透镜的该第三入射面与该穿透面之间具有角度为90°减掉布鲁斯特角的夹角。
8.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第一透镜是平板玻璃。
9.如权利要求1所述的三色光合成装置，其特征在于，该第二透镜是平板玻璃。
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