CN1710462A - 光学投影系统及其所使用的光信道 - Google Patents

Abstract

本发明系有关于一种光学投影系统及其所使用的光信道，其中，该光信道系由两组相对应的矩形反射板所组成，并形成一光入口以及一光出口；其中一组反射板在光入口位置的相对间距至在光出口位置的相对间距系为渐缩变化，且其在光入口位置的相对间距以及在光入口位置的相对间距均小于另一组反射板的任一边长，使光信道不仅具有符合光学投影系统设计者可搭配不同的光源以及影像产生装置的优势，更可利于光信道的挟持定位。

Description

光学投影系统及其所使用的光信道

【技术领域】

本发明系关于一种光学投影系统及其所使用的光信道，该光信道系用以将光学投影系统的光源所产生的光线的强度分布均匀化，特别的是，本发明所提供的光信道，同时具有符合光学投影系统设计者可搭配不同的光源以及影像产生装置以及便于挟持定位的功效。

【背景技术】

习知的光学投影系统广泛被应用于演示文稿、娱乐等用途上，其原理是利用一光源产生光线，然后经过一种可以将光线调整成不同的色度以及亮度的影像产生装置后，投射至一显示屏上，使观众可以看出投射影像的内容。

请参照图1所示，习知的光学投影系统1包含一光源10、一色轮11、一光信道12、一传递透镜组14、一影像产生装置16以及一投射透镜组18等，其中光源10系用以产生一光线，该光线顺序经过色轮11、光信道12以及传递透镜组14后，投射于影像产生装置16上，影像产生装置16例如是数字微镜装置(Digital Micromirror Device；DMD)，其上有多个可以开关的像素镜子(图中未显示)，可以依据所需影像的数字信号控制这些多个像素镜子分别转动，以产生出所需要的像素亮度，在加上色轮11控制所需要的像素色度后，可以得到影像数字信号所欲呈现的影像，再经由投射透镜组18投射至显示屏20上，使观众可以看出投射影像的内容；另外，另一种影像产生的方式则是以一液晶显示装置(Liquid Crystal Device，LCD)来取代数字微镜装置，由于液晶显示装置本身即可使光线具有不同的亮度以及色度的功能，如此可以省却装设光轮的制程；由于光线自光源10产生后，其光线亮度分布并不太均匀，一般而言，光线中央的亮度会明显大于光线边缘的亮度，故习知技术已提供一种光信道14，来解决光源的光线亮度分布不均的问题。

习知的光信道12通常系由四片反射板所组成，请参照图2，其做法系将四片矩形的反射板的边缘两两相互连接，并藉由胶材13涂布于边缘连接的空间上，其剖面如图6A所示，如此可以将两组反射板120、120’组合成一矩形体，并形成一光入口122以及一光出口124，其中，上述的胶材13通常为环氧树酯(Epoxy)、硅胶(Silicon Rubber)或是紫外线凝固胶(UV胶)，而上述的反射板120、120’的内侧会将光线反射，两相对反射板120与两相对反射板120’的面积为相等，但反射板120与反射板120’的面积则不限定是否相等(由设计者决定)，如此，当光线自光信道12的光入口122进入后，经由反射板120、120’的内侧多次反射后自光出口124射出，其光线的亮度分布的均匀性将会大幅提高，请参照图4A，图中所示为光线在经过光信道12的前后的光线亮度分布示意图，而箭头X方向表示位置，箭头Y方向表示光线亮度，在光信道12的左边为光线进入光入口122的前的光线亮度分布，可以清楚看出光源中央的光线亮度明显高于光源边缘的光线亮度，而在光信道12的右边为光线离开光出口124之后的光线亮度分布，可以清楚看出光源中央的光线亮度约略与光源边缘的光线亮度相当，由此可以明显知道，光信道12有提供将光源所产生的光线亮度分布均匀化的功效。

上述的光信道12在应用上，由于其光入口122以及光出口124的截面积为相等，不利于设计者在面对组装不同的光源以及其它组件时，有光信道无法搭配的窘境，故习知技术提供另一种型态的光信道32，请参照图3A，图中所示的光信道32同样系由四片反射板所组成，但其中一相对的反射板320系为梯形，而另一相对的反射板320’则维持为矩形，相互组合成一渐扩的梯型体，其上视图以及侧视图请参照图3B，并形成一光入口322以及一光出口324，这样的设计可以符合设计者搭配不同的光源、影像产生装置以及其它的光学投影系统的组件，并达到更好的光线亮度均匀化的效果，其光线亮度分布图如图4B所示，这样的技术已见于美国专利号5625738以及美国专利号6332688之中，于此不再多作赘述。

一般而言，光信道在光学投射系统中需要精密的定位，才能提供均匀的光线投射至预设的位置，若是定位失准则将会影响投射影像的正确性，但上述的光信道32由于其侧面为渐缩的边缘，在制造时并不容易准确地被定位，且即便定位完成，也容易因为震动或是其它因素而导致定位偏移，大大地影响光学投射系统所投射影像的品质，更有甚者，如图6A所示，习知光信道边缘的胶材常常由于制程的关系而突出于反射板120、120’表面之外，突出的胶材将使光信道挟持定位更显困难，如何制作一同时具有符合设计者可搭配不同的光源以及影像产生装置以及便于挟持定位的功效是为此一领域迫切需要解决的问题。

【发明内容】

本发明提供一种光学投影系统及其所使用的光信道，其光信道设计不仅可以达到光线均匀化的功效以及具有可以符合设计者搭配不同的光源以及影像产生装置的优点，且更利于挟持定位。

根据上述构想，本发明提供一种由多个反射板所组成的光信道，具有一光入口以及一光出口，使光线可以自光入口进入光信道，并经由多个反射板反射后，自光出口射出；其中，至少一相对的反射板系为矩形，两反射板相互平行且面积相等，可以利于挟持定位。

根据上述构想，本发明的光信道的另|相对的反射板，其在光入口位置的相对间距不等于在光出口位置的相对间距，且其在光入口位置的相对间距以及在光入口位置的相对间距均小于该等相对反射板的矩形的任一边长，其中，在光入口位置的相对间距至光出口位置的相对间距系为渐缩变化或是阶梯变化。

根据上述构想，本发明的光信道系应用于光学投影系统中，用以将光源所产生的光线的亮度分布均匀化，其中所述的光学投影系统更进一步包含一传递透镜组、一影像产生装置以及|投射透镜组，光线系通过光信道后，再依序通过传递透镜组、影像产生装置以及投射透镜组后，投射至一显示屏上，其中所述的影像产生装置系为一液晶显示装置(Liquid Crystal Device，LCD)；上述的光学投影系统更进一步可以包含一色轮，位于光源与影像产生装置之间，且影像产生装置系为一数字微镜装置(Digital Micromirror Device；DMD)。

【附图说明】

图1为习知光学投影系统的功能示意图。

图2为习知光学投影系统中的光信道的立体示意图。

图3A为习知光学投影系统中的另一种光信道的立体示意图。

图3B为图3A所示的光信道的上视以及侧视示意图。

图4A为图2所示的光信道中，光线进入以及射出的强度分布示意图。

图4B为图3A所示的光信道中，光线进入以及射出的强度分布示意图。

图5A为本发明的光信道的立体示意图。

图5B为图5A所示的光信道的上视以及侧视示意图。

图6A为图2所示的光信道沿着a-a’线的剖面示意图。

图六B为图2所示的光信道沿着b-b’线的剖面示意图。

图7A为图3A所示的光信道的反射板裁切方式的示意图。

图7B为本发明的光信道的反射板裁切方式的示意图。

【具体实施方式】

本发明的较佳实施例请参见图5A，图中所示为本发明的光信道52的立体示意图，由图中可知本发明的光信道52系由两组相对应的反射板520、520’所组成，其中一组相对的反射板520系为矩形，而另一组相对的反射板520’同样为矩形，相互组合后形成一光入口522以及一光出口524；其中，上述的反射板520、520’内侧系用以让光线产生反射，其光入口522以及光出口524的截面积不相等，自反射板520’在光入口522位置的相对间距至在光出口524位置的相对间距系为渐缩变化，且其在光入口522位置的相对间距以及在光入口524位置的相对间距均小于反射板520的任一边长，换句话说，反射板520’的位置不会突出于反射板520的边缘外，请参照图5B，图中所示为上述光信道52的上视以及侧视示意图，由上视图中亦可以明显看出，反射板520’的位置系位于反射板520之内，而不会突出于反射板520之外；如上所述的光信道52，当光线进入光入口522后，反射板520、520’内侧会将光线进行多次反射后，自光出口524射出，使光线亮度的分布均匀化，同时，由于本发明的反射板520’的位置不会突出于反射板520之外，故当欲挟持本发明的光信道52时于光学投影系统时，由于相对应的反射板520皆系为矩形，且相互平行，将比习知的光信道更有利于挟持固定，更有甚者，本发明的光信道52挟持固定后，也比习知的光信道更不易因为震动的因素，而导致光信道位移，甚至脱落，因此改善了光信道的定位问题。

本发明的光信道52的组合方式请参照图六B所示，本图系为图5A中沿着b-b’线的剖面示意图，本发明的光信道52主要系将相对的反射板520’的上下缘涂布胶材15，再与相对应的反射板520的相对侧胶合连接，由于其部份胶材15在反射板520’与反射板520的结合过程中会渗出来，但由于反射板520’的位置系位于反射板520边缘之内，故所渗出的部份胶材15不会突出于反射板520边缘之外，不致于造成光信道52于光学投影系统中的定位失准。

此外，本发明的实施方式不限于上述的实施例，光信道的光入口522以及光出口524的截面积不相等的状况下皆可以据以实施，例如：自反射板520’在光入口522位置的相对间距至在光出口524位置的相对间距系为阶梯变化等，只要反射板520’在光入口522位置的相对间距小于在光出口524位置的相对间距；甚至是反射板520’在光入口522位置的相对间距大于在光出口524位置的相对间距的状况之下，均可以达到本发明所欲达成的功效。

更进一步说明，习知的光信道为了具有可以符合设计者搭配不同的光源以及影像产生装置的因素，其光信道的梯形体的设计需要将其中相对应的反射板裁成梯型状，为了避免反射板材料的浪费，其裁切方式会如图7A所示，这样的裁切方式由于裁切线无法相互垂直，在裁切时会有裁切刀具定位的复杂问题，这往往大幅增加了制作的难度以及时间；而本发明的光信道中，由于所有的反射板均为矩形状，裁切时却无上述的问题，且通过如本发明的组合后，具有可以符合设计者搭配不同的光源以及影像产生装置的优势，足见本发明确实具有高度的实用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，上述实施例仅系用来说明而非用以限定本发明的申请专利范围，本发明的范畴系由以下的申请专利范围所界定。凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种光信道，该光信道系由多个反射板所组成，具有一光入口以及一光出口，使一光线可以自该光入口进入该光信道，并经由该等多个反射板反射后，自该光出口射出；其中，至少一相对的反射板系为矩形，且相互平行；另一相对的反射板，其在该光入口位置的相对间距不等于在该光出口位置的相对间距，且其在该光入口位置的相对间距以及在该光入口位置的相对间距均小于该等相对反射板的矩形的任一边长。

2.根据权利要求1所述的光信道，其特征在于，所述的另一该等相对的反射板，其在该光入口位置的相对间距至该光出口位置的相对间距系为渐缩变化。

3.根据权利要求1所述的光信道，其特征在于，所述的该等相对反射板的矩形面积系为相等，系用以便于挟持。

4.根据权利要求1所述的光信道，其特征在于，该光信道系应用于一光学投影系统中，用以将一光源所产生的该光线的亮度分布均匀化，其中所述的光学投影系统更进一步包含一传递透镜组、一影像产生装置以及一投射透镜组，该光线系通过该光信道后，再依序通过该传递透镜组、该影像产生装置以及该投射透镜组后，投射至一显示屏上。

5.根据权利要求4所述的光信道，其特征在于，所述的影像产生装置系为一液晶显示装置(Liquid Crystal Device，LCD)。

6.根据权利要求4所述的光信道，其特征在于，所述的光学投影系统更进一步包含一色轮，位于该光源与该影像产生装置之间，且影像产生装置系为一数字微镜装置(Digital Micromirror Device；DMD)。

7.一种光学投影系统，其中包含：

一光源，系用以产生一光线；

一光信道，系由多个反射板所组成，具有一光入口以及一光出口，使该光线可以自该光入口进入该光信道，并经由该等多个反射板反射后，自该光出口射出；其中，至少一相对的反射板系为矩形，且相互平行；另一相对的反射板，其在该光入口位置的相对间距不等于在该光出口位置的相对间距，且其在该光入口位置的相对间距以及在该光入口位置的相对间距均小于该等相对反射板的矩形的任一边长，该光信道系用以将该光源所产生的该光线的亮度分布均匀化；

一传递透镜组，接收并传递该光出口射出的该光线；

一影像产生装置，接收该传递透镜组所射出的该光线后产生一影像；以及一投射透镜组，系用以将该影像投射至一显示屏上。

8.根据权利要求7所述的光学投影系统，其特征在于，所述的另一该等相对的反射板，其在该光入口位置的相对间距至该光出口位置的相对间距系为渐缩变化，其中所述的该等相对反射板的矩形面积系为相等，系用以便于挟持。

9.根据权利要求7所述的光学投影系统，其特征在于，所述的影像产生装置系为一液晶显示装置(Liquid Crystal Device，LCD)。

10.根据权利要求7所述的光学投影系统，其特征在于，该光学投影系统更进一步包含一色轮，位于该光源与该影像产生装置之间，且影像产生装置系为一数字微镜装置(Digital Micromirror Device；DMD)。

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