一种光学组件，包括：一第一导光元件、一第二导光元件、一第三导光元件以一固定座。该固定座是用来固定该第一导光元件、该第二导光元件该第三导光元件，并包含有两相互垂直的第一靠框第二靠框。该第一导光元件的一第一平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第一侧面。该第二导光元件的一第二平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第二侧面。该第三导光元件的一第三平面贴平并粘贴于该第二靠框的一第三侧面。
1： 一种光学组件，包括： 一第一导光元件，该第一导光元件包括：有一第一棱柱体、一第二棱柱 体和一第一镜面，该第一镜面是设置于该第一棱柱体与该第二棱柱体之间， 用来反射透射光线； 一第二导光元件，该第二导光元件包括：有一第三棱柱体、一第四棱柱 体和一第二镜面，该第二镜面是设置于该第三棱柱体与该第四棱柱体之间， 用来反射透射光线； 一第三导光元件，该第三导光元件包括：有一第五棱柱体、一第六棱柱 体和一第三镜面，该第三镜面是设置于该第五棱柱体与该第六棱柱体之间， 用来反射透射光线；以及 一固定座，该固定座包括： 一用来安置该第一导光元件的第一设置区； 一用来安置该第二导光元件的第二设置区； 一用来安置该第三导光元件的第三设置区； 一设置于该第一设置区与该第二设置区之间的第一靠框；以及 一设置于该第二设置区与该第三设置区之间并与该第一靠框垂直的第 二靠框； 其中该第一棱柱体的一第一平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第一侧 面，该第三棱柱体的一第二平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第二侧面，该 第五棱柱体的一第三平面贴平并粘贴于该第二靠框的一第三侧面，而该第一 导光元件、该第二导光元件和该第三导光元件分别粘合于该第一设置区、该 第二设置区和该第三设置区之上。
2： 如权利要求1所述的光学组件，其特征是：该第一棱柱体、该第二 棱柱体、该第三棱柱体、该第四棱柱体、该第五棱柱体和该第六棱柱体皆与 该固定座粘合。
3： 如权利要求2所述的光学组件，其特征是：该第一棱柱体、该第二 棱柱体、该第三棱柱体、该第四棱柱体、该第五棱柱体和该第六棱柱体是借 助一粘胶粘合该固定座之上，而该粘胶以环形涂敷的方式涂敷于该固定座之 上。
4： 如权利要求1所述的光学组件，其特征是：该第一镜面与该第二镜 面相互垂直，该第一镜面与该第三镜面相互平行，该第二镜面与该第三镜面 相互垂直。
5： 如权利要求1所述的光学组件，其特征是：该第一靠框的第一侧面 与该第一靠框的第二侧面相互平行。
6： 一种组装一光学组件的方法，该光学组件包括： 一第一导光元件，该第一导光元件包括：有一第一棱柱体、一第二棱柱 体和一第一镜面，该第一镜面是设置于该第一棱柱体与该第二棱柱体之间， 用来反射和透射光线； 一第二导光元件，该第二导光元件包括：一第三棱柱体、一第四棱柱体 和一第二镜面，该第二镜面是设置于该第三棱柱体与该第四棱柱体之间，用 来反射和透射光线； 一第三导光元件，该第三导光元件包括：有一第五棱柱体、一第六棱柱 体和一第三镜面，该第三镜面是设置于该第五棱柱体与该第六棱柱体之间， 用来反射和透射光线；以及 一固定座，该固定座包括：： 一用来安置该第一导光元件的第一设置区； 一用来安置该第二导光元件的第二设置区； 一用来安置该第三导光元件的第三设置区； 一，设置于该第一设置区与该第二设置区之间的第一靠框；以及 一设置于该第二设置区与该第三设置区之间并与该第一靠框垂直的第 二靠框； 该方法有： 将该第一棱柱体的一第一平面粘合并贴平于该第一靠框的一第一侧面， 并将该第一导光元件粘合于该第一设置区之上； 将该第三棱柱体的一第二平面粘合并贴平于该第一靠框的一第二侧面， 并将该第二导光元件粘合于该第二设置区之上；以及 将该第五棱柱体的一第三平面粘合并贴平于该第二靠框的一第三侧面， 并将该第三导光元件粘合于该第三设置区之上。
7： 如权利要求6所述的方法，其特征是还包括： 将该第一棱柱体粘合于该固定座之上； 将该第二棱柱体粘合于该固定座之上； 将该第三棱柱体粘合于该固定座之上； 将该第四棱柱体粘合于该固定座之上； 将该第五棱柱体粘合于该固定座之上；以及 将该第六棱柱体粘合于该固定座之上。
8： 如权利要求7所述的方法，其特征是还包括： 将一粘胶以环形涂敷的方式涂敷于该固定座之上，以借助该粘胶将该第 一棱柱体、该第二棱柱体、该第三棱柱体、该第四棱柱体、该第五棱柱体和 该第六棱柱体粘合于该固定座之上。
9： 如权利要求6所述的方法，其特征是还包括： 以该第一镜面垂直于第二镜面的方式，将该第一导光元件粘合于该第一 设置区之上，以及将该第二导光元件粘合于该第二设置区之上。
10： 如权利要求6所述的方法，其特征是还包括： 以该第一镜面平行于该第三镜面的方式，将该第一导光元件粘合于该第 一设置区之上，以及将该第三导光元件粘合于该第三设置区之上。
11： 如权利要求6所述的方法，其特征是还包括： 以该第二镜面垂直于该第三镜面的方式，将该第二导光元件粘合于该第 二设置区之上，以及将该第三导光元件粘合于该第三设置区之上。
12： 如权利要求6所述的方法，其特征是：该第一靠框的第二侧面与 该第一靠框的第一侧面相互平行。
本发明是涉及一种光学组件与其组装方法，特别涉及一种投影显示装置的光学组件及其组装方法。
在美国专利6,089,719号“Projecting Device For Displaying ElectricalImages”中公开了一种投影显示装置，用来产生一投影图像。参考图1，图1即为美国专利6,089,719号中所公开的投影显示装置10的示意图。投影显示装置10包含有一光源装置22，三调制单元24、26和28，一方形的分光棱镜(dichroc-polarization beam splitter prism)30，以及一投影镜头32。光源装置22是用来产生照度均匀且极性不同的红(R)、绿(G*)、蓝(B)三色偏振光。调制单元24、26和28是用来以反射的方式调制一单色偏振光并改变其极性。分光棱镜30则是用来接受红(R)、绿(G*)、蓝(B)三色偏振光并将其分别导入三调制单元24、26和28中进行调制，改变其极性后再将三单色偏振光合成为一束输出光线的输出面前，用来将分光棱镜30所产生的输出光线是以四块大小一样的三角形棱镜36所构成，并分别在四块棱镜36的接触面上镀上一层镀膜做为镜面，而所镀上的镜面会依据光的极性予以透射或反射。
此外，在美国专利6,247,814号“Projecting Device For DisplayingElectronic Images”和美国专利6,364,488号“Projection Display Device ForDisplaying Electrically Encoded Images”中也分别公开了一种投影显示装置，其特点在于利用一L型光学组件来使其红、绿、蓝三种单色光束的光程几乎等长，进而减化投影显示装置的光学设计。参考图2，图2即为美国专利6,247,814号中所揭露的投影显示装置40的示意图。投影显示装置40包括一光源42、三个调制单元44、46、48、一L型光学组件50、一输入镜片组52和一投影镜头54。光源42是用来产生一极性相同的红、绿、蓝三色偏振光束，而三个调制单无44、46、48均用来以反射的方式调制一单色偏振光并改变其极性。L型光学组件50是用来控制各个单色偏振光的行进路径。输入镜片组52是设于光源42与L型光学组件50的内侧之间，而投影镜头54用来将L型光学组件50的输出光束投射至一屏幕56上。
L型光学组件50包含有三个近似方形的透明导光元件，即第一、第二第三导光元件60、62、64，三个导光元件是由多个透明的三角棱柱体66所组合而成。第二导光元件62是位于第一和第三导光元件60、64之间，第一和第三导光元件60、64内的一对角线处各设有一第一和第三分极镜(polarization beam splitter mirror)70、74，第二导光元件62内地一对角线处设有一第二分色镜(dichroic mirror)72。理想状态下，第一和第三分极镜70、74是近似沿一平面排列，而第二分色镜72则与第一和第三分极镜70、74相垂直。此外，每一分极镜70、74或分色镜72均是设于二棱柱体66之间。L型光学组件50的内侧是为一内凹的直角，其是由第一和第三导光元件60、64的一垂直侧边61、65所构成，用来输入光线。
然而，因公知组装L型光学组件50的方式并不理想，故其容易使红、蓝、绿三种单色的图像光束投射至屏幕上的位置不相同，而使得投影出来的图像不如预期般地理想。参考图3，图3是用来解释投影显示装置40如何显像。一般说来，当使用投影显示装置40时，得将要投影的图像讯号输入至投影显示装置40，以使投影显示装置40得以依据所接收到的图像讯号产生对应的投影图像，例如可将投影显示装置40连接到一电脑的显示卡的输出口，以显示该电脑的操作画面。投影显示装置40的三个调制单元44、46、48会依据所接收到的图像讯号来调制红、绿、蓝三种单色光束，并于调制后再分别输出一红色画面12、一绿色画面14和一蓝色画面16，之后并将红色画面12、绿色画面14和蓝色画面16合成为一使用者所观看到的画面。在此以投影显示装置40显示电脑的操作画面为例，一红色画面12、一绿色画面14蓝色画面16具有相同的分辨率(例如同为800×600或同为1024×768)，并包含有多个像素18，每一像素18皆依据特定座标排列并与另两画面中具相同座标的两像素18对应。理想情况下，红色画面12、绿色画面14和蓝色画面16所投射到屏幕56的角度其间的差异必须小于一容许误差范围，如此才能让每一像素18与其他相同座标的两像素18重叠地显示在相同的位置之上。举例来说，如果红色画面12、绿色画面14和蓝色画面16所投射出的角度其间的差异小于该容许误差范围的线G以及位于蓝色画面16最左上角的像素20B会彼此重叠，而形成使用者所观看到的画面中的某一像素。然而，若红色画面12、绿色画面14以及蓝色画面16所投射出的角度其间的差异大于该容许误差范围时，三像素20R、20G、20B投射到屏幕的位置即会不相同，而且如果投射的角度差异越大的话，投射画面的品质会越不理想。因此，如何使红色画面12、绿色画面14以及蓝色画面16所投射出的角度其间的差异小于该容许误差范围即成了制造投影显示装置重要的课题之一。
与投影显示装置40的其他元件相比，三个导光元件60、62、64是影响各个单色偏振光的行进路径最主要的元件，是因为三者间相对的位置如果稍有偏移的话，各单色偏振光的投射角度即会产生差异，进而影响了投射图像的画质。因此，三个导光元件60、62、64会以一个固定座来加以固定，以确保各单色偏振光的行进路径。参考图4，图4是用来说明图2中三个导光元件60、62、64如何安装于一固定座80之上。一般，公知的L型光学组件50还包括有一固定座80，该固定座用来固定三个导光元件60、62、64，以使各个单色偏振光的行进方向能如预期般地进行。每一导光元件60、62、64会借助粘胶以四点固定的方式粘贴在固定座80上，例如第二导光元件62是藉由四个胶着点82、84、86、88粘贴在固定座80上，且其中一棱柱体66以胶着点82、84粘贴，而其另一棱柱体66则以胶着点86、88粘贴。
然而，因在制造导光元件60、62、64时，是通过接合棱柱体66、分色镜72和两分极镜70、74来加以制造，故有时其会因制造时所产生的公差而使其底部不够平整，进而时导光元件60、62、64安装在固定座80上时产生偏斜的现象。参考图5，图5为光学组件50延图4中的一切线′的剖面图。其中因为第二导光元件62的两棱柱体66接合的情况不理想，借助胶着点86、88所粘贴的棱柱体66的底部高度会较借助胶着点82、84所粘贴的棱柱体66的底部高，而使得分色镜72产生偏斜，也因此各单色偏振光于L型光学组件50内的行进路径会改变并偏离了原先预设的路径。例如，图2图5中由调制单元44反射出去，并通过第一导光元件60而射至第二分色镜72的绿色偏振光G*会因第二分色镜72的偏斜，而使得其行进路径往下偏离了原先预设的路径。所以，因为公知光学组件50组装的方式不当，红色画面12、绿色画面14或蓝色画面16所投射出的角度其间的差异即有一定的概率会大于容许误差范围，而使得光学组件50的投影图像的画质不理想。
另外，当投影显示装置40启动或关闭的期间，通常会有摄氏数十度的温差(例如室温为摄氏20度，而投影显示装置40运行时的机体温度达摄氏50度)，然而因为棱柱体66与固定座80是分别以玻璃金属材质制造并具有不一样的膨胀系数，所以当投影显示装置40启动或关闭的期间，棱柱体66与固定座80会因膨胀程度的不同而发生彼此拉址的现象，且两棱柱体66之间也会发生彼此推挤的现象。参考图6，图6为投影显示装置40启动后两棱柱体66所受外力的示意图。如上所述，棱柱体66是由玻璃材料制造成，而固定座80是由金属材料制造成，因此固定座80的膨胀系数会大于棱柱体66的膨胀系数，故当投影显示装置40启动而使机体温度提高后，固定座80会于四个胶着点82、84、86、88处分别施予棱柱体66如图所示的F1、F2、F3、F4的外力，而两棱柱体66亦会因膨胀而对彼此施予F5、F6的外力。然而，因为外力F1、F2、F3、F4分别以胶着点82、84、86、88为施力点，故在投影显示装置40的机体温度提高的期间，导光元件62很容易因为力矩不平衡而产生了小角度的旋转，并因而改变了单色偏振光的行进方向。
因此，本发明的目的是提供一种投影显示装置的光学组件及其组装方法，以改善上述公知技术中的问题。
该光学组件包括：一第一导光元件、一第二导光元件、一第三导光元件和一固定座。该固定座是用来固定该第一导光元件、该第二导光元件和该第三导光元件，并包含有两相互垂直的第一靠框和第二靠框。该第一导光元件包括：一第一棱柱体、一第二棱柱体和一第一镜面，而该第一镜面是设置于该第一棱柱体与该第二棱柱体之间，用来反射透射光线。该第二导光元件包括：一第三棱柱体、一第四棱柱体和一第二镜面，而该第二镜面是设置于该第三棱柱体与该第四棱柱体之间，用来反射透射光线。该第三导光元件包括：一第五棱柱体、一第六棱柱体和一第三镜面，而该第三镜面是设置于该第五棱柱体与该第六棱柱体之间，用来反射透射光线。该固定座包括一第一靠框和一第二靠框，而该第一靠框与该第二靠框相互垂直。
本发明的光学组件的特点之一在于：该第一导光元件的一第一平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第一侧面，该第二导光元件的一第二平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第二侧面，而该第三导光元件的一第三平面贴平并粘贴于该第二靠框的一第三侧面。
图11为图10光学组件沿一切线光学组件沿一切线投影显示装置启动后第一导光元件的两棱柱体所受外力的示意图。
参考图7，图7为本发明光学组件100安装于一投影显示装置90的示意图。投影显示装置90包括：一光源92、三个调制单元94、96、98、光学组件100、一输入镜片组102和一投影镜头104。光源92是用来产生一极性相同的红、绿、蓝三色偏振光束，而三个调制单元94、96、98均用来以反射的方式调制一单色偏振光并改变其极性。光学组件100是用来控制各个单色偏振光的行进路路径，它包含有三个近似方形的透明导光元件，即第一导光元件110、第二导光元件112和第三导光元件114，而其中第二导光元件112是位于第一与第三导光元件110、114之间。输入镜片组102是设于光源92与L型光学组件100的内侧之间，而投影镜头104用来将光学组件100的输出光束投射至一屏幕106上。
参考图8，图8为图7第一导光元件110、第二导光元件112第三导光元件114的爆炸图。第一导光元件110包括：一第一棱柱体121、一第二棱柱体122和一第一镜面130，其中第一镜面130是设置于第一棱柱体121与第二棱柱体122之间，并与第一棱柱体121和第二棱柱体122接合在一起，用来反射透射光线，其中第二镜面132是设置于第三棱柱体123与第四棱柱体124之间，并与第三棱柱体123和第四棱柱体124接合在一起，用来反射透射光线，其中第三镜面134是设置于第五棱柱体125与第六棱柱体126之间，并与第五棱柱体125和第六棱柱体126接合在一起，用来反射透射光线。本实施例中，光学组件100的第一镜面130与第三镜面134可分别为一分极镜，而其第二镜面132可为一分色镜，且第一镜面130、第三镜134相互平行，而第二镜面132与第一和第三镜面130、134相互垂直，即光学组件100的光学性质与美国专利6,247,814号中所公开的光学组件50的光学性质相同。然而，光学组件100的第一镜面130、第二镜面132、第三镜面134也可都为分极镜，即其光学性质与美国专利6,364,488号中所公开的L型光学组件的光学性质一样，而在此情况下，投影显示装置90的投影镜头104需移至到第二导光元件112的左侧。
参考图9，图9为图7光学组件100的一固定座150的示意图。固定座150由金属物质所制成，它包括：一第一设置区152、一第二设置区154一第三设置区156，分别用来安置第一导光元件110、第二导光元件112和第三导光元件114。固定座150还包括一第一靠框160和一第二靠框162，其中第一靠框160垂直地设置于第一设置区152与第二设置区154之间，而第二靠框162垂直地设置于第二设置区154与第三设置区156之间，并与第一靠框160垂直。此外，第一靠框160与第二靠框162分别构成了两光通道170、172，光线之间行进。
参考图8至图10，图10为图7光学组件100完成组装后的示意图。当组装光学组件100时，如图9所示，是先将一粘胶180分别涂敷在第一侧面164、第二侧面166第三侧面168，并将粘胶180以环形涂敷的方式涂敷于第一设置区152、第二设置区154和第三设置区156的表面，之后再将第一导光元件110、第二导光元件112和第三导光元件114分别粘合在第一设置区152、一第二设置区154和第三设置区156之上，而第一导光元件110、第二导光元件112和第三导光元件114的摆设方式是如图7所示，以使第一镜面130、第三镜面134相互平行，并使得第二镜面132与第一第三镜面130、134相互垂直。当将第一导光元件110粘合于第一设置区152上时，第一棱柱体121的一第一平面140是与第一靠框160的一第一侧面164贴平并借助粘胶180粘合于第一侧面164，之后第一导光元件110的第一棱柱体121和第二棱柱体122即可借助涂敷在第一设置区152的粘胶180与固定座150粘合。相似地，当将第二导光元件112粘合于第二设置区154上时，第三棱柱体123的一第二平面142是与第一靠框160的一第二侧面166贴平并借助粘胶180粘合于第二侧面166，之后第二导光元件112的第三棱柱体123和第四棱柱体124即可借助涂敷在第二设置区154的粘胶180与固定座150粘合。另外，当将第三导光元件114粘合于第二设置区156上时，第五棱柱体125的一第三平面144是与第二靠框160的一第三侧面168贴平并藉由粘胶180粘合于第三侧面168，之后第三导光元件114的第五棱柱体125和第六棱柱体126即可借助由涂敷在第三设置区156的粘胶180与固定座150粘合。
为说明本发明的优点，且参考图7、图10至图12，图11为光学组件100沿图10中的一切线光学组件100沿图10中的一切线′的剖面图。如前所述，第一靠框160的第一侧面164与第一靠框160的第二侧面166相互平行，而第一棱柱体121的第一平面140是贴平于第一靠框160的第一侧面164，而第三棱柱体123的第二平面142贴平于第一靠框160的第二侧面166，因此第一镜面130与第二镜面132会相互垂直(如图7所示)，而不会如图5中的第一镜面70会因制造时的公差而产生偏斜的情形。同理，因第一靠框160与第二靠框162相互垂直，且第五棱柱体125的第三平面144贴平于第二靠框162的第三侧面168，故第二镜面132与第三镜面134会相互垂直(如图7所示)，也不会如图5中的第一镜面70因制造时的公差而产生偏斜的情形。所以，当第一导光元件110、第二导光元件112和第三导光元件114以上述的方式粘合于固定座150上时，第一镜面132、第二镜面132与第三镜面134会如预期地设立在固定座150上，而使得投影显示装置90的各个单色偏振光会沿着预期的路线行进，进而使投影显示装置90所投影出来的各单色画面不致产生偏移而影响了投影图像的画质。
此外，与光学组件50相比，单色偏振光于光学组件100的行进路线较不受气温变化的影响。参考图13，图13为图7投影显示装置90启动后第一导光元件110的两棱柱体121、122所受外力的示意图。因固定座150与棱柱体121、122是分别以金属玻璃材料制造，所以固定座150的膨胀系数会大于棱柱体121、122的膨胀系数，也因此当投影显示装置100启动而使机体温度提高后，固定座150单位长度的膨胀量会较棱柱体121单位长度的膨胀量大，因此固定座150借助粘胶180施予棱柱体121的外力的方向是由棱柱体121的中心点向棱柱体121的三边扩散，而使得棱柱体121所受到的外力向量和会等于零，进而使棱柱体121处于力与力矩平衡的状态，也因此第一镜面130在固定座150上的位置并不会因环境和温度变化而有所改变。同理，环境温度有变化时，第二镜面132与第三镜面134在固定座150上的位置也不会有所改变，故当环境温度有所变化时，光学组件100各个单色偏振光的行进路线不会因而受到影响。此外，用来粘合棱柱体121～126的粘胶180具有特殊的延展性，当因气温变化而使得固定座150与六个棱柱体121～126相互位址或推挤时，棱柱体121～126的表面不会因受力不当而遭受破坏。
本发明的固定座以组装方法除了如上所述可应用于L型光学组件50之外，也可用来固定图1中的公知的分光棱镜30。参考图14图15，图14为另一个本发明的固定座200的示意图，图15为图1分光棱镜30安置于图14的固定座200的示意图。固定座200包含有一体成型的一第一靠框202、第二靠框204和一设置区206，其中第一靠框202和第二靠框204分别形成有一第一光通道208和一第二光通道210，光可由第一光通道208和第二光通道210通过。当欲将分光棱镜30安置于固定座200时，是如图15所示，是将分光棱镜30的两个内侧面分别贴平于第一靠框202、第二靠框204并以粘胶将光棱镜30的三个内侧面分别粘合于第一靠框202、第二靠框204设置区206。这样一来，分光棱镜30即可稳固地安置在固定座200之上。
与公知的光学组件相比，本发明的光学组件的固定座包含有两相垂直的靠框，而该光学组件中的棱柱体其侧面是贴平于某一靠框的侧面而粘合于该固定座之上，故于组装该光学组件时，该光学组件的导光元件的制造公差对于该光学组件中所行进的单色偏振光的行进方向的影响程度可被降至最低。另外，该棱柱体所通过粘合于该固定座的粘胶是以环形涂敷的方式涂敷于该固定座之上，故该棱柱体易于达到力与力矩的平衡，而不产生偏转的情形。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
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一种光学组件，包括：一第一导光元件、一第二导光元件、一第三导光元件以一固定座。该固定座是用来固定该第一导光元件、该第二导光元件该第三导光元件，并包含有两相互垂直的第一靠框第二靠框。该第一导光元件的一第一平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第一侧面。该第二导光元件的一第二平面贴平并粘贴于该第一靠框的一第二侧面。该第三导光元件的一第三平面贴平并粘贴于该第二靠框的一第三侧面。 。
