CN103543528B - 光通道及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光通道及其制造方法，光通道适用于光学投影系统中，包含：多个反射板，每一反射板邻设于其它两个反射板之间，使多个反射板共同形成为中空结构的一光通路；其中至少一反射板具有为倾斜结构的一第一表面，且具有第一表面的反射板以倾斜方式邻接于其它两个反射板之间，使光通路的截面为非矩形，且第一表面紧贴于相邻接的反射板上，以使具第一表面的反射板与相邻接的反射板之间的一接合处以零缺口的方式相紧贴。

Description

光通道及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光学元件及其制造方法，尤指一种适用于光学投影系统的光机引擎的光通道及其制造方法。

背景技术

光学投影系统已广泛地运用于简报及娱乐表演中。在一般光学投影系统中，通常需要一光均匀化装置以将一光源发出的入射光线聚光且于均匀化其亮度分布后射出，而该光均匀化装置目前以光通道(light tunnel)来实现。光通道可均匀且准确地将通过其本身的光线投射至一光源调变装置的有效区域，藉此避免在一光机引擎的特定光路径中产生亮度不一的问题。

图1A为现有光通道的结构示意图，以及图1B为图1A所示的光通道沿着线段A-A的剖面示意图。如图1A及图1B所示，光通道1为四片长条型的反射板(例如反射镜片)相组接而形成的中空柱体，其中四个反射板包括一顶部反射板11、一底部反射板12、一右侧反射板13及一左侧反射板14。为组装形成光通道1，每一反射板与邻近的反射板边缘与边缘相接，而通过将右侧反射板13及左侧反射板14邻接于顶部反射板11及底部反射板12，便可形成具有一光线入口16及一光线出口(未图示)的光通路(light passage)15，且可用黏着剂9，例如环氧树脂(epoxy)、硅胶(silicon rubber)、紫外线光固化型黏着剂(ultra-violet-curved)涂布于相连的顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14间的外部接合处，藉此使顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14可结合而形成光通道1。

图2为现有光通道的制造流程示意图。如图1A、图1B及图2所示，现有光通道1的制造流程如下所述。首先，于步骤S1，先形成四个反射板，包括顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14，其中顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14皆为长方体元件。之后，于步骤S2，将顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14结合而形成光通道1。

在步骤S1中，顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14的形成过程还包含以下子步骤。首先，于步骤S11，提供附有薄膜的一玻璃板。之后，于步骤S12，将具有薄膜的玻璃板进行裁切工艺，以形成四个长方体的反射板，即顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14。其中，顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14分别为长方体元件，其各自具有六个面，且各自的六个面中，任意两个相邻面相互垂直。

由于顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14皆为长方体元件，因此各反射板的各自的六个面中，任意两个相邻面相互垂直。当顶部反射板11、底部反射板12、右侧反射板13及左侧反射板14需组装形成光通道1，且需使光通道1的光通路15的一截面为非矩形时，例如图1B所示，必须将左侧反射板14斜放于顶部反射板11及底部反射板12之间来构成截面为非矩形的光通路15。此时，左侧反射板14的第一表面141及顶部反射板11的底面111(或称内表面)间的接合处将因为左侧反射板14为长方体元件而产生一缺口(即间隙)17，亦即一锐角，而此缺口17将导致光衰退进而恶化光通道1的光学质量，并会在显示影像上形成黑色线条，进而影响光学投影系统的投影效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于光学投影系统的光通道及其制造方法，其可使光通道内的光通路的截面为非矩形且使其两个相连反射板间的接合处不会形成缺口，进而可以提升光通道的光亮度及光学质量，且可避免在显示影像上形成黑色线条而可以提升光学投影系统的投影效果。

为达上述目的，本发明的一较广义实施形式为提供一种光通道，适用于光学投影系统中，包含：多个反射板，每一反射板邻设于其它两个反射板之间，使多个反射板共同形成为中空结构的一光通路；其中至少一反射板具有为倾斜结构的一第一表面，且具第一表面的反射板以倾斜方式邻接于其它两个反射板之间，使光通路的截面为非矩形，且第一表面紧贴于相邻接的反射板上，以使具第一表面的反射板与相邻接的反射板之间的一接合处以零缺口的方式相紧贴。

为达上述目的，本发明的另一较广义实施形式为提供一种光通道的制造方法，其中光通道适用于光学投影系统中，光通道的制造方法包括步骤：(a)形成多个反射板，其中的一个反射板具有为倾斜结构的第一表面；以及(b)使多个反射板相连接以形成光通道，其中每一反射板邻接于其它两个反射板之间以形成具有中空结构的光通路，其中具第一表面的反射板以倾斜方式设置于其它两个反射板之间，使光通路的截面为非矩形，且其中第一表面紧贴于相邻接的反射板上，以使具第一表面的反射板与相邻接的反射板之间的一接合处以零缺口的方式相紧贴。

附图说明

图1A：其为现有光通道的结构示意图。

图1B：其为图1A所示的光通道沿着线段A-A的剖面示意图。

图2：其为现有光通道的制造流程示意图。

图3A：其为本发明较佳实施例的光通道的结构示意图。

图3B：其为图3A所示的光通道沿线段B-B的剖面示意图。

图4：其为图3B所示的左侧反射板的结构示意图。

图5：其为图3A所示的光通道的制造流程示意图。

图6：其为例示将一玻璃板裁切为如图4所示的左侧反射板的形成示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、2：光通道

11、21：顶部反射板

111、211：底面

12、22：底部反射板

13、23：右侧反射板

14、24：左侧反射板

141、231、241：第一表面

15、25：光通路

16、26：光线入口

17：缺口

221：顶面

232：第二表面

242：第二表面

243：第三表面

244：第四表面

245：入口端表面

246：出口端表面.

7：玻璃板

8：基座

80：平台

9：黏着剂

A-A：剖面线

B-B：剖面线

C1：第一外部接合处

C2：第二外部接合处

C3：第三外部接合处

C4：第四外部接合处

S1~S2：现有光通道的制造步骤

S11~S12：步骤S1的子步骤

S3~S4：本发明光通道的制造步骤

S31~S33：步骤S3的子步骤

θ1~θ4：第一角度~第四角度

L：裁切线

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的形式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上用于说明，而非架构于限制本发明。

图3A为本发明较佳实施例的光通道的结构示意图；以及图3B为图3A所示的光通道沿线段B-B的剖面示意图。如图3A及图3B所示，光通道2适用于一光学投影系统的一光机引擎(未图标)，但不以此为限，以用于聚光并使其亮度分布均匀化。该光通道2包含多个反射板，例如四个反射板21,22,23,24，以及由所述多个反射板21,22,23,24所定义形成的具有一光线入口26及一光线出口(未图示)的一光通路25。其中所述四个反射板包括顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24(或分别称为第一、第二、第三及第四反射板)，且各自具有六个表面，并可由例如非透光玻璃或是具反射层薄膜的透光玻璃所构成，但不以此为限。

于本实施例中，顶部反射板21及底部反射板22可以平行的方式相对设置，且顶部反射板21及底部反射板22的形状可相同或相似，但不以此为限。右侧反射板23及左侧反射板24则相对地设置于顶部反射板21及底部反射板22之间，且分别与顶部反射板21及底部反射板22相邻接，进而定义形成光通路25。此外，为了构成一光通路25，其具有一平行于光线入口26的非矩形截面，右侧反射板23及左侧反射板24两者则可择一或全部以倾斜方式设置且连接于顶部反射板21及底部反射板22之间。如图4所示的实施例中，是将左侧反射板24以倾斜方式设置且连接于顶部反射板21及底部反射板22之间，右侧反射板23则垂直设于顶部反射板21及底部反射板22之间，藉此使顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24定义形成截面为非矩形，例如梯形的光通路25。于一些实施例中，顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24的组接方式可以内定位的方式实现，即先提供一可定义出光通路25区域的模具，并将顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24紧贴于该模具上，再将顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24的外部接合处以黏着剂使其相互连接而组合形成光通道2。于其它实施例中，顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24的组接方式亦可利用外定位的方式来实现。

于上述实施例中，当顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24相互连接而组合成光通道2时，右侧反射板23以第一角度θ₁与顶部反射板21相连接(例如以黏附的方式连接)，右侧反射板23以第二角度θ₂与底部反射板22连接，左侧反射板24以第三角度θ₃与顶部反射板21连接，左侧反射板24以第四角度θ₄与底部反射板22连接，其中第一角度θ₁及第二角度θ₂因右侧反射板23垂设于顶部反射板21及底部反射板22之间而分别为直角，第三角度θ₃以及第四角度θ₄则因左侧反射板24以倾斜方式设置于顶部反射板21及底部反射板22之间而分别为钝角及锐角，且第一角度θ₁、第二角度θ₂、第三角度θ₃以及第四角度θ₄的总合为360度。换言之，即由顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24所定义而成的光通路25的截面为非矩形，例如梯形，且具有第一角度θ₁、第二角度θ₂、第三角度θ₃以及第四角度θ₄的四个内角。

请参阅图4，并配合图3A图3B，其中图4为图3B所示的左侧反射板的结构示意图。于一些实施例中，倾斜设置于顶部反射板21及底部反射板22之间的左侧反射板24或/及右侧反射板23将具有至少一表面为倾斜结构。如图4所示的实施例，倾斜设置于顶部反射板21及底部反射板22之间的左侧反射板24具有一第一表面241、一第二表面242、一第三表面243、一第四表面244、一入口端表面245及一出口端表面246，其中第一表面241与第二表面242相对设置，且各自邻接于第三表面243及第四表面244之间。第一表面241为倾斜表面，且由第三表面243朝第四表面244向下倾斜，故第一表面241及第三表面243之间将形成一锐角，而第一表面241及第四表面244之间则形成一钝角。第二表面242分别与第三表面243及第四表面244相互垂直邻接，且第二表面242与第三表面243之间或与第四表面244之间的垂直连接处将紧靠于底部反射板22上，例如图3B所示，第二表面242与第三表面243之间的垂直连接处紧靠于底部反射板22上。第三表面243与第四表面244相对设置，且邻接于第一表面241及第二表面242。第三表面243位于光通道2的光通路25内，以作为光通道2的光通路25的一内壁面。入口端表面245及出口端表面246则相对设置，且入口端表面245与光通路25的光线入口26相邻，出口端表面245则与光通路25的光线出口相邻，此外，入口端表面245及出口端表面246各自与第一表面241、第二表面242、第三表面243以及第四表面244相邻接。于本实施例中，顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23可为长方体结构，其各自的六个面中，任两个相邻面皆为相互垂直，而左侧反射板24可为直角梯形体结构，亦即左侧反射板24的其中一个面，例如第一表面241，倾斜地邻接于第三表面243及第四表面244之间，而其余的面之间，例如第二表面242、第三表面243、第四表面244、入口端表面245及出口端表面246之间，任意两个相邻的面皆为相互垂直，但不以此为限。

请再参阅图3A及图3B，当顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24组合成光通道2时，为了使光通道2的光通路25的截面可为例如梯形的非矩形，除了将右侧反射板23垂直设置于顶部反射板21及底部反射板22之间外，更需将左侧反射板24以倾斜的方式设置于顶部反射板21及底部反射板22之间。左侧反射板24的倾斜表面，亦即第一表面241构造为与顶部反射板21的底面相紧贴，以使左侧反射板24与相邻接的顶部反射板21之间的接合处以零缺口的方式相紧贴。此外，例如图3B所示，可将倾斜的第一表面241其相对较高处紧贴于顶部反射板21的底面211，而使第一表面241相对较低处位于光通道2的外部区域，使左侧反射板24的第一表面241与顶部反射板21的底面211间位于光通道25内的接合处为零缺口，亦即使左侧反射板24与顶部反射板21之间位于光通道25内的接合处可形成为光通道25其中的一内角，例如第三角度θ₃，如此一来，便可避免如现有光通道会有一缺口形成于两个反射板的接合处，因此本发明可增强光通道2的亮度及光学质量，且可避免显示影像中的黑色线条，进而提升光学投影系统的投影效果。

当然，光通路25的截面形状并不局限于如图3B所示，可依实际投影需求而调整顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24之间的组合关系及结合位置，且为了避免上述任一反射板在以倾斜方式连接于相邻的其它反射板之间时，其接合处会于光通路25产生缺口，以倾斜方式设置的反射板可具有至少一倾斜的表面，进而可运用前述例示的倾斜的表面与相邻的反射板的连接方式来避免缺口的形成，例如左侧反射板24除了第一表面241可为倾斜表面外，与第一表面241相对设置的第二表面242亦可为倾斜表面(未图示)，藉此使第二表面242可与底部反射板22的顶面相紧贴，以使左侧反射板24与相邻接的底部反射板22之间的接合处亦以零缺口的方式相紧贴。

于上述实施例中，右侧反射板23的第一表面231及左侧反射板24的第一表面241紧贴于顶部反射板21的底面211，右侧反射板23的第二表面232及左侧反射板24的第二表面242紧靠于底部反射板22的顶面221。且任两邻接的反射板将于光通道2的外部形成一外接合处，亦即于光通道2的外部，顶部反射板21的底面211及左侧反射板24的第一表面241间形成第一外部接合处C1，顶部反射板21的底面211及右侧反射板23的第一表面231间形成一第二外部接合处C2，底部反射板22的顶面221及左侧反射板24的第二表面242间形成一第三外部接合处C3，底部反射板22的顶面221及右侧反射板23的第二表面232间形成一第四外部接合处C4，且第一~第四外部接合处C1~C4可涂布黏着剂，例如环氧树脂、硅胶或紫外线光固化型黏着剂等，使顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24可结合而成光通道2。此外，顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24的各自的其中一表面可用于形成光通路25，且可构造为反射光线，使光线通过光通道2。

请参阅图5，并配合图3A、3B及图4，其中图5为图3A所示的光通道的制造流程示意图。本示范性实施例的光通道2的制造流程如下所述，首先，于步骤S3，形成多个反射板，例如顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24，其中左侧反射板24具有一倾斜表面，即第一表面241。之后，于步骤S4，将顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24相互组接以形成具有光通路25的光通道2，其中光通路25的截面为非矩形，且具有倾斜表面(即第一表面241)的左侧反射板24以倾斜方式设置于相邻的其它反射板之间，亦即设置于顶部反射板21及底部反射板22之间，且第一表面241紧贴顶部反射板21的底面211。

而在步骤S3中，顶部反射板21、底部反射板22、右侧反射板23及左侧反射板24的形成过程还包含以下子步骤。首先，于步骤S31，提供附有反射层薄膜的两个玻璃板。接着，于步骤S32，将其中的一个玻璃板裁切成为具有倾斜结构的第一表面241的至少一反射板，即左侧反射板24。之后，于步骤S33中，将另一玻璃板裁切为形状相似且为长方体的至少一顶部反射板21、至少一底部反射板22以及至少一右侧反射板24。而在步骤S4中，右侧反射板23垂直设置于为平行设置的顶部反射板21与底部反射板22之间。

请参阅图6，其为例示将一玻璃板裁切为如图4所示的左侧反射板的形成示意图。于一些实施例中，于步骤S32中，为了将玻璃板裁切成为具有倾斜表面的至少一左侧反射板24，先将一玻璃板7放置于一裁切机器的基座8的倾斜平台80上，再利用切割刀从倾斜平台80及玻璃板7的正上方直接朝垂直水平面的方向向下裁切玻璃板7的一端部，亦即如图6所示的箭头方向。于沿着裁切线L裁切玻璃板7的该端部后，玻璃板7的该端部便可形成倾斜表面，后续再利用玻璃一般的裁切方式形成其它非倾斜表面，即可使玻璃板7裁切成为具有一倾斜表面的至少一左侧反射板24。当然，将玻璃板裁切成为具有倾斜表面的至少一左侧反射板24的方式并不局限于如图6所例示的实施例，可替换地，亦可以例如机械切割、水刀切割或是激光切割等方式实现。至于，于步骤S33中，顶部反射板21、底部反射板22以及右侧反射板24的形成方式则可依一般玻璃切割方法来形成，故于此不再赘述。

综上所述，本发明提供一种适用于光学投影系统的光通道及其制造方法，其可使光通道内的光通路的截面为非矩形且使其两个反射板间的接合处不会形成缺口，进而可以提升光通道的光亮度及光学质量，且可避免在显示影像上形成黑色线条而可以提升光学投影系统的投影效果。

本发明得由熟习此技术的人员进行任意修改，皆不脱所附权利要求书所欲保护的范围。

Claims (9)

1.一种光通道，适用于一光学投影系统中，包含：

多个反射板，每一反射板邻设于其它两个反射板之间，使所述多个反射板共同形成为中空结构的一光通路；

其中至少一反射板具有一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一入口端表面及一出口端表面；该第一表面倾斜设置于该第三表面与该第四表面之间，且由该第三表面朝第四表面向下倾斜，该第一表面与该第三表面之间形成一锐角，而该第一表面与该第四表面之间则形成一钝角；该第二表面与该第一表面相对设置且与该第三表面以及该第四表面垂直连接，该第三表面及该第四表面相对设置，该入口端表面及该出口端表面分别与该第二表面、该第三表面及该第四表面垂直连接；且该第二表面与该第三表面之间的垂直连接处紧靠于底部的另一反射板上；且具有该第一表面的该反射板是以倾斜方式邻接于其它两个反射板之间，使该光通路的一截面为非矩形，且该第一表面紧贴于相邻接的一反射板上，以使具有该第一表面的该反射板与相邻接的该反射板之间的一接合处以零缺口的方式相紧贴；

除了具有该第一表面的该反射板之外，其它的反射板为长方体元件。

2.如权利要求1所述的光通道，其中该光通路的该截面为一梯形。

3.如权利要求1所述的光通道，其中所述多个反射板包括一顶部反射板、一底部反射板、一右侧反射板以及一左侧反射板，且该左侧反射板具有该第一表面。

4.如权利要求3所述的光通道，其中该顶部反射板及该底部反射板平行设置，且该右侧反射板垂直设置于该顶部反射板及该底部反射板之间。

5.如权利要求3所述的光通道，其中该左侧反射板的该第一表面紧贴于该顶部反射板上，该第二表面与该第三表面之间的一垂直连接处紧靠于该底部反射板上。

6.如权利要求1所述的光通道，其中该光通路具有四个内角，且该四个内角的角度总和为360度。

7.如权利要求6所述的光通道，其中具有该第一表面的该反射板与相邻接的该反射板之间的该接合处构成该光通路的其中的一个内角。

8.一种光通道的制造方法，包括以下步骤：

(a)形成多个反射板，其中的一个反射板具有一第一表面、一第二表面、一第三表面、一第四表面、一入口端表面及一出口端表面；该第一表面倾斜设置于该第三表面与该第四表面之间，且由该第三表面朝第四表面向下倾斜，该第一表面与该第三表面之间形成一锐角，而该第一表面与该第四表面之间则形成一钝角；该第二表面与该第一表面相对设置且与该第三表面以及该第四表面垂直连接，该第三表面及该第四表面相对设置，该入口端表面及该出口端表面分别与该第二表面、该第三表面及该第四表面垂直连接；且该第二表面与该第三表面之间的垂直连接处紧靠于底部的另一反射板上；

于步骤(a)中还包含以下步骤：

(a1)提供两个玻璃板；

(a2)将其中的一个玻璃板裁切成为具有该第一表面的至少一该反射板；以及

(a3)将另一玻璃板裁切为除了具有该第一表面的该反射板之外的其它多个反射板，以及

(b)使所述多个反射板相连接以形成该光通道，其中每一反射板邻接于其它两个反射板之间以形成为中空结构的一光通路，其中具有该第一表面的反射板是以倾斜方式设置于其它两个反射板之间，使该光通路的一截面为非矩形，且其中该第一表面紧贴于相邻接的一反射板上，以使具有该第一表面的该反射板与相邻接的该反射板之间的一接合处以零缺口的方式相紧贴。

9.如权利要求8所述的光通道的制造方法，其中于步骤(a2)中，该玻璃板放置于一基座的一倾斜平台上，并从垂直一水平面的一方向裁切该玻璃板的一端部，以使该玻璃板的该端部形成该第一表面。