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A7 B7 五、發明説明（1 ) 相關應用之參考資料 參考資料請參照下列常用之相關專利應用， 序 號 名 稱 申請曰 08/371，348 DMD Modulated Continous Wave Light Source for Xerographic Printer 01-11-95 08/221,739 Illumination Control Unit for Display System with Spatial Light Modulator 3-31-94 07/809,996 System and Method for Achieving Gray Scale Spatial Light Modulator Operation 12-18-91 Τ1-20502 (Attn，y Docket) Multiple Emitter Illuminator Engine 附件 相關領域 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 本發明有關於影像顯示系統（例如靜電複印機〉，尤其 有關於一照明系統’其可提供空間光調變器所需之具有^ 強度光線之均句分布的光束。 發明背景 半導體空間光調變器（SLM’s)爲高品質可生產之靜電複 印機實用化之一個可行技術。由德州儀器製造之變形鏡裝 置或數位微鏡裝置（通稱爲DMD)爲一種適用於複印機及 顯示器之可行的SLM技術。DMD是一種單片半導體裝置，具 有一組線性或區域性排列之半固定可動式微鏡，此組微^ 位於一組對應位址之記憶方格上方。美函袁〗

Printer and Method of Operation)的實施例中提出使

*1T 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 321786 A7

經濟部中央標準扃員工消費合作社印製 用鎢絲光源以鏡片聚焦至影像DMD鏡陣列的靜電複印機（ 此專利與本應用讓與相同之受讓人Neison並爲本文之參考 文獻）。 在一個使用影像DMD空間光調變器的靜電複印機中，必 須以均勻光源對長形DMD鏡陣列（通常約爲7英吋長）作 等強度照射，以讓陣列中每一個像素鐃都能調節到同樣強 度的光線。因爲此DMD鏡陣列調節光線讓一個滚動的光感 應複印鼓感光，所以上述爲必要條件，而此調節光照射的 強度及時間決定了充電鼓之相對曝光度β鼓之曝光部份包 含潛在影像，一定量的碳粉會吸附在鼓之影像上，這些碳 粉接下來會轉換到複印媒介（例如紙張）上，然後加熱結 合0 照射在DMD鏡陣列每一個單元上的光線能量必須夠強， 才能夠讓滚動的複印鼓完全感光以得到黑色影像。若從 DMD鏡陣列所調節照射到鼓上的光線能量不足，複印鼓可 能會無法完全感光，則會降低複印媒介上影像的對比。 美國專利號碼5,159,485之專利（名稱爲System and Method for Uniformity of Illumination for Tungsten Light)中提出一種變形光學路徑，可以壓縮光源之垂直 部份以符合DMD鏡陣列所需之物理特性（此專利與本應用 讓與相同之受讓人Nelson,並爲本文之參考文獻）。此實 施例非常明顯的增加系統之光學效率，光能量破壓縮後以 比光源（如鎢絲燈）更強之強度照射在DMD鏡陣列上° 美國專利號碼5，151,718之專利（名稱爲System and 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -----；-----(------1T-----|终 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝Η消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（3 )

Method f〇r Solid State Illumination for DMD Devices )中提出一種LED發射源陣列，用來有效的取代傳統的鎢 絲燈光源（此專利輿本發明讓與相同之受讓人Nelson，並 爲本文之參考文獻）。此LED陣列經過幾何排列，而且可 以經由閃控操作來改變到達各像素鏡之光線強度以得到灰 階影像，同時減少模糊的線影像。陣列中每一個LED可以 附加一個鏡片來將光線聚焦在DMD鏡陣列上。使用LED可以 把光線有效率的導引並聚焦在DMD鏡陣列上，只浪費小部 份的光線。和傳統的鎢絲燈光源需對DMD鏡陣列照射特定 強度的光線比較起來，所需之光能量更少。LED可以快速 的開關，所以可以調節照射在DMD鏡陣列上之光線能量， 因而達到灰階列印。舉例來説，在一個線列印循環時， LED可以只開50%的循環時間，以該時間内所能提供之能量 的一半來照射DMD鏡陣列。鏡片的排列方式確定LED的能量 都照射到DMD鏡陣列上。也就是説，當其中一個LED失效或 衰減後，LED陣列就無法產生足夠並均句的光能量。 美國專利號碼5,105,207之專利（名稱爲System and Method for Achieving Gray Scale DMD Operation) ^ 提出一種系統，利用微調個别像素來增加靜電複印之解析 度（此專利之申請人同於本發明Nelson，並作爲本文之參 考文獻）。在每一條正方形像素掃描線中，可變的減少正 方形像素所表現之光線成爲一個有許多可調控片段之四方 形，以達到微調之目的。該f施例使用傳統的鎢絲燈。 至此，我們覺得需要一種低成本高強度的光學系統，可 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公嫠） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，-° 尊- 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 3^1726 A7 "' ____________B7 五、發明説明' —

以供f長形DMD鏡陣列均句的高強度光線。而且需要一種 可調節強度之高強度光源以進行灰階列印。此光學系統應 該爲簡單排列，讓光源中各種衰減可以均句的表現在DMD 鏡陣列上，而不會明顯的影窨靜電複印機之列印品質。 發明之综合説明 本發明達到照明系統技術的領先，此系統包含一個光發 射單元長形陣列和散佈單元，此散佈單元橫向混合來自各 先源單元之光線以照明長形空間光調變器。在較佳實施娜 中使用一個立體照像散光器來橫向的擴散並混合光線，~ 且配合使用柱狀透鏡來垂直壓缩光線。一個光發射單元衰 減10%後對空間光調變器之光強度只造成少於1¾之局部衰 減。也就是説，即使其中一個發射單元衰減，照射到長形 空間光調變器的光束強度仍然非常均勻。 本發明包含由一组長形陣列排列之光發射單元组成之照 明系統，以一個混合裝置橫向的混合各光發射單元所射出 之光線’在硬式拷貝應用上通常稱爲"交叉流程.•方向。來 自混合裝置之混合光照射在長形空間光調變器（如數位微 鏡裝置DMD)，但其也可能爲其它空間光調變器，如液晶 顯示器等。混合各發射源發出之光線使得每個微鏡都接受 到一组光線之照射，若其中一個發射源衰減，對一個微鏡 的曝光所造成之影響將會很小。本發明同時包含—投射透 鏡，經過空間光調變器調節過之光線衆焦進入投射透鏡之 曈孔。投射透鏡將調節過之光線影像聚焦至一個感光组件 (如有機光傳導（OPC)鼓）。 尽紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂

經濟部中夬標準局貝工消費合作社印製 在本發明之-個較佳實施財’光發射單元之長形陣列 爲皆曲或孤形排列。空間光調變器衆合各光發射單元發& 之光線。最好再使用柱狀透鏡沿垂直方向（亦稱爲"流程 万向.’> 壓结此長形光束。最少使用—個（兩個較佳）立 體照像散光器，在光發射單辑列前方非常接近處放置一 個長形散光器。在柱狀透鏡表面（最好是後方表面）放置 第一個王體照像散光器。這些立體照像散光器將光發射單 元陣列發出之光線沿橫向或交又流程方向擴散，有效的辞 來自各光發射單元之光線混合或均質化，使得此長形光束 能均勻的照射在長形空間光調變器上。 本發明之第二個較佳實施例中，使用一组線性共平面長 形睁列排列之光發射單元，以一個非球面透鏡將陣列發出 之光線沿著交又流程方向衆集至長形空間光調變器上。將 非球面透鏡與線性陣列一起使用在功能上和第一實施例中 之光發射單元彎曲陣列相同，都能夠將長形光束濃縮/聚 集到空間光調變器上。最少使用一個混合裝置來將陣列發 出之光線沿橫向混合，雖然有别種光線混合器（如磨砂玻 璃板或折射栅）可用，但最好是使用立體照像散光器。然 而並不表示限定在使用立體照像散光器。在光發射單元陣 列前方葬常接近處放置一個長形散光器。在非球面透鏡表 面（最好是後方表面）放置第二個立體照像散光器。最好 再使用柱狀透鏡沿垂直方向或流程方向壓縮此來自光發射 單元陣列之光束，使其照射至空間光調變器。 本發明之其餘實施例中，可以使用柱狀透鏡、非球面造 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!〇X297公釐） (#先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印掣 A7 _____B7 五、發明説明（6 ) 鏡、Fresnel透鏡、及光線混合單元之各種組合，沿著交 又流程方向來有效的混合光發射單元長形陣列所發出之光 線。這些實施例都能夠供應空間光調變器有效混合的長形 光束，其中任一個光發射單元輸出光線的衰減對長形空間 光調變器上之區域光線強度只會有極輕微的影響。最好使 用LED來當做光發射單元，但是也可以使用閃光燈之雷 射光源。使用本發明可以補償某些光發射單元在使用1〇〇〇 小時後的預期衰減（約10¾)，使照射在空間光調變器上 的光束不會出現明顯的衰減。 _ 圖示的簡單説明 圖1爲依據本發明之較佳實施例照明系統的透視圖久其 中光發射單元長形陣列產生一長形光束，配合一個散佈單 凡將來自各光發射單元之光線沿橫向或交又流程方向徹底 的混合，此混合光線照射到一個長形空間光調變器上； 圖2爲本發明之一個較佳實施例的透視圖，其中光發射 單π長形陣列爲彎曲或弧形排列，立體照像散光器將來自 各光發射單元之光線沿橫向擴散然後聚集於空間光調變器 上，而柱狀透鏡沿垂直或流程方向將光線濃縮； 圖3爲圖2中實施例之光學示意圖，顯示來自-光發射單 元臀曲降列之光線被一個立體照像散光器沿交叉流程方向 做橫向擴散、被柱狀透鏡沿流程方向濃縮、被空間光調變 器調節、然後被投射透鏡衆焦至一個影像平面（如硬式拷 貝複印機之有機光傳導器0PC); 圖4爲本發明之另一個較佳實施例的透視圖，其空間光 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 屬！

A7 A7 經濟部中央棣準局員工消費合作杜印製 發明説明（·） 調變器可爲透射式（如液晶顯示器）； 圖5爲顯示來自各光發射單元之光線路徑的光學示意圖 ，參考圖2中之裝置，則表现光發射單元陣列之彎曲情 形，及顯示相對於空間光調變器其柱狀透鏡是如何傾斜； 圈6爲圖5光學示意圖之側視圖、，顯示來自各光發射單 元之光線被柱狀透鏡沿垂直方向磨缩至空間光調變器，然 後被空間光調變器向下導引至投射透鏡； 圈7爲圖2裝置之底視圖，顴示兩個立體照像散光器冬 柱狀透鏡相對於光發射單元陣列及空間光調變器之方位， 也顯示放置LED之基座開口； 圈8爲本發明之另一個較佳實施例的透視圈，其使用一 组線性共平面長形陣列排列之光發射單元，以一個非球面 透鏡將陣列發出之光線沿著交叉流程方向濃缩/聚集至長 形空間光調變器上，使用一個柱狀透鏡將光線沿垂直或流 程方向壓缩； 圖9爲圖8中實施例之光學示意圖，顯示非球面透鏡沿 又又流程方向將來自光發射單元長形陣列之光線衆集至空 間光調變器並衆焦進入投射透鏡； 圖10爲圖8中實施例之側面光學示意圖，顯示柱狀透鏡 沿垂直或交又流程方向將光線壓縮至空間光調變器並衆隹 進入投射透鏡； 1 圖11顯不一個適用於本發明之由一列光發射單元構成的 線性降列，可提供一個窄長形的光束； 圖12顯示另一種光發射單元陣列的構造，其由數列光發 -9 f ϋ IIIT尊 1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3^1726 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（° ) 射單元構成，可產生較強但較寬之長形光束； 圏13爲本發明之另一個較佳實施例的光學示意圈，與圓 9所不類似，其中以一柱狀透鏡來垂直壓縮來自光發射單 元陣列之光線，而不一定需要一般附屬於LED之圓形透鏡； 圈14爲圖13所示較佳實施例之另一側的光學示意圖，顯 示柱狀透鏡將來自光發射單元陣列之光線投影到空間光調 變器上； 圖15爲本發明之另一個較佳實施例的光學示意圈，類示 第一個非球面透鏡將來自光發射單元阵列之光線衆焦至立 體照像散光器，然後一對非球面透鏡將擴散後之光線導至 空間光調變器處； 圖16爲爾15所示較佳實施例之另一個光學示意_，顯示 穿過鏡片之光束寬度； μ 圖17爲本發明之另一個較佳實施例，其中使用一個玻璃 平板積分器沿交又流程方向來徹底並有效的混合來自光發 射單元陣列之光線； 圖18爲圖17所示實施例之側視圈，顯示組合破域平板積 分器利用其斜角邊緣將光線從一片破璃導引至另〜片玻璃 ，以達到徹底混合光線之效果； 圖19爲本發明之另一個較佳實施例，以一個先線積分器 配合一個立禮照像散光器使用，以達到徹底混合先線之效 果； ' 圖20爲圖19所示實施例之側視圈。 較佳實施例之詳細説明 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 B7 五、發明説明（9 ) "~~~ 參照圖1，以10代表本發明此實施例之照明系統。系統 1〇包含由光發射單元14所组成之長形陣列12,光線散佈單 元16沿橫向或交又流程方向混合來自各單元14之光線。來 自光線散佈單元16之混合光線被導引至長形空間光調變器 18(最好爲數位微鏡裝置DMD (如德州儀器製造））， 但也可能爲其它空間光調變器，如液晶類示器等。空間光 調變器18調節投射光線並將形成之影像導入投射透鏡2〇。 投射透鏡20將來自空間光調變器18之影像光線衆焦至感光 组件（如有機光傳導器（0PC)24)之影像平面22。透鏡26~ 及28可以單獨或配合使用來將來自長形陣列12之長形光束 壓縮並衆集，並把光發射單元發出之光線導至空間光調變 器18。此較佳實施例中之光線混合裝置16以立髏照像散光 器較理想，但仍可使用别種光線混合器（如磨砂玻璃板或 折射栅）。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裳 參照圈2，以30代表本發明此實施例。照明系統30包含 由光發射單元34所組成之彎曲或弧形陣列32，每個光發射 單元34可爲一 15毫瓦之LED。彎曲陣列32爲内四式，而LED 34之光發射端位於彎曲陣列32之内凹面，來自各LED 34之 光線通過柱狀透鏡36然後聚集至長形空間光調變器40。空 間光調變器40可爲數位微鏡裝置DMD。長形立體照像散光 器42位於陣列32上LED 34之光發射端的前方極近處，並以 平行於陣列32之狀態寶曲。立體照像散光器42沿橫向或交 叉流程方向將來自光發射單元34之光線擴散。第二個散光 器46固定在柱狀透鏡36的平面之前，但也可依需要置於柱狀 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公董） 〇2172β A7 B7 五、發明説明（） 透鏡36之後。立體照像散光器46在擴散光線進入空間光調 變器40之前將光束沿交叉流程方向投射入柱狀透鏡36。空 間光調變器40調節並呈像此擴散光線，然後導入投射透鏡 50，透鏡50將來自空間光調變器4〇之光線影像衆焦至影像 平面52。 闽3顯示圖2中實施例之光學示意圖。陣列32上各LED 34發出之光線通過第一個立體照像散光器42及第二個立體 照像散光器46進入柱狀透鏡36。透鏡36與陣列32位於同一 平面，並沿流程方向垂直壓缩來自LED陣列32之光束。壓 縮光被引導照射到DMD空間光調變器40上。長形空間光調 變器40調節此入射光並導引此調節過之光影像到位於陣列 32下方之投射透鏡50處•投射透鏡50將來自空間先調變器4〇 之光影像衆焦至影像平面52上。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 典 圖4爲本發明不同於圈2、3之另一較佳實施例，以60 代表之。其中使用穿透式空間光調變器62 (如液晶顯示器 )取代反射式DMD空間光調變器40。在此實施例中，光發 射單元34組成之皆曲陣列32位於距穿透式空間光調變器62 較遠處。陣列32上之光發射單元34發出的光線聚集於空間 光調變器62上，此穿透調節過之光線接著被導入投射透鏡 64。投射透鏡64將此光影像衆焦至影像平面66。來自陣列 32的光線經由立體照像散光器68及70沿交又流程方向擴散 ，而拄狀透鏡72則將來自陣列32的光線如前所述沿流程方 向壓縮。 圖5爲圖2、3中實施例之光學示意圖，顯示各光發射 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 五 ΊΓ A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 、發明説明（ 單元34之方位，及各單元34發出光線之光線路徑。如圖所 示，來自各單元34之光線通過平行於陣列32之立體照像散 光器42,再通過第二個立體照像散光器46及柱狀透鏡36, 然後衆焦至DMD空間光調變器40。空間光調變器40調節此 混合長形光束，調節後之光線影像則進入投射透鏡5〇。如 圖示，柱狀透鏡36和空間光調變器40之平行線間有一夹角 β，柱狀透鏡36的這種方位可以有效的導引來自彎曲陣列 32的光線，使其均句的照射在空間光調變器4〇上（或依特 殊設定方式照射）。陣列32的曲度爲特别選定，使得來自' 所有陣列發射單元之综合6 cams將會衆焦成一個中央濃縮 能量到達投射透鏡之瞳孔中。此技術通常稱爲••Koehler·， 照度。垂直或"流程方向·•之光束被柱狀透鏡36聚焦在空間 光調變器的平面上。此技術通常稱爲"Abbe"照度或臨界照 度。 各DMD鏡可從其基準狀態（一個旋轉45度之轴）轉動+ 1 一 10度。因爲此DMD裝置之縱橫比極長，每個二極體所定 之角度均能夠把其能量導向DMD陣列之各鏡，然後進入投 射透鏡50之輸入曈孔中。重點在於把所有LED 34之能量儘 可能的導至影像平面52上。本發明之較佳實施例使用一個 4.7英叶長之DMD鏡陣列及一個F5.6之投射透鏡，每個LED 34方塊排列在距離DMD活動區域平面139.43mm處。DMD活動 平面到F5.6投射透鏡之輸入曈孔的距離爲185.403咖，因 此LED方塊構成之弧形其半徑爲324.833mm。即遑些LED方 塊位於一半徑爲324.833咖之弧形上。此本發明之較佳實 施例中使用32個二極體來確保當照明鏡片位於複合角時照 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 ΙΟ 五、發明説明（） 射衰減能被補償。然而，本發明並不只限制於遑些特定的 方位、照明單元之數量或種類。 選擇曲線的一個重要特點在於此曲線提供反射式SLM’s 最佳的反射效率，也就是説來自每個鏡像素之反射光線其 長度及交又流程方向並不相同。此影響係因投射透鏡不同 徑向角之傾斜反射所造成。因而可以求得不同的陣列角度 ，使不同種類之SLM’s (反射及穿透式）最佳化。 本發明之另一特徵爲LED 34之強度可以個别設定，使砰 照射於任一重要平面（本發明中爲影像平面52)之光束爲 均句的。亦即要使空間光調變器40能夠從一端到另一端都 被均句照射，需要理想的選擇各LED之輸出以捕償其光學 變數如光學系統（含投射透銳50>之cos4 Θ效應，以及 使用DMD時DMD偏斜之cos0效應。也可以使用穿透式空間 光調變器（如LCD顯示器或其它空間光調變器），每一個 LCD 34的輸出調整之多變性爲其優點。 圖6爲系統30之側邊光學示意國，顯示從光發射單元34 到空間光調變器40之光線路徑。如圖所示，柱狀透鏡36沿 垂直或流程方向壓缩光線至空間光調變器40。空間光調變 器40將影像光線導入位於柱狀透鏡36下後方之投射透鏡50 〇 圖7爲由照明系統30下方觀察之機械圖，顯示一系列的 柱狀開口 76在一彎曲基座78上形成開口，而各光發射單元 34位於其中。較理想之狀況爲各LED 34位於一同軸光線反 射管（或洞）80中，以使各LED34之光線會沿著管80之中心 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 典！ B7 五、發明説明（） 軸輸出。一個管80加上LED 34以黏著劑或類似物品固定在 一個柱狀開口 76中。必須將LED 34固定於反射管（或洞） 80内之原因是要確保從LED發出之光線會正確的沿中心轴 前進，在其它LED裝置中可能不會如此。若從LED 34發出 之光線能正確的沿裝置中心轴前進，則在將管80插入基座 78之前不需再做裝置34之校正。 經濟部中央標準局員工消費合作社印黎 本發明技術上之領先處在於以長形分佈之等強度光線照 射於長形空間光調變器40。巳知經過一段長時間後一個年 多個LED 34輸出之光線將會有可高達1〇%的衰減。在某些 裝置中通常此衰減會發生於操作1〇〇〇小時之後。本發明沿 交又流程方向徹底的邃合來自各LED之光線，使得空間光 調變器40上因爲一個或多個LED衰減造成之區域光線強度 衰減效應被降低。一個LED 34輸出衰減10%對本發明中長 形空間光調變器40上任一區域光線強度造成之衰減少於1% 。當一個LED 34輸出衰減達20%，空間光調變器4〇上任一 區域光線強度之衰減最大值爲3%。在最糟的狀況任一led 輸出衰減達30%時，長形空間光調變器4〇上任一區域光線 強度之衰減値爲6%。因此，藉由同時使用光發射單元長形 陣列及散佈單元（最好包含立體照像散光器>，光線沿交 又流程方向被有效的混合及均質化，因而降低空間光調變 器40上區域性的光線衰減。光發射單元之聲曲阵列產生足 夠的光線輪出，而且可以放置在非常接近空間光調變器 處（如圖示）。使用32個光發射單元34(較佳），每個 LED之光線輸出爲0.5毫瓦。陣列32之長度約爲2〇〇咖，而 -15 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公後） 經濟部中央標準扃員工消費合作社印裳 A7 B7 五、發明説明（4) 空間光調變器40之長度約爲120咖〇 接下來圖8顯示本發明之另一較佳實施例（以1〇〇代表） 。照明系統100類似圖2所示之系統30，其中使用一個共 平面線性陣列102 (由光發射單元1〇4組成）。柱狀透鏡106 沿垂直或流程方向壓縮來自陣列1〇2之長形光束，然後將 此壓縮光線導入一個非球面鏡108。一環狀非球面鏡1〇8沿 交又流程方向同時沿流程方向壓缩光線，然後照射到空間 光調變器110 (如前述相關專利中之DMD較佳〉。空間光, 變器40調節入射光線，然後將此調節過之光線影像導入投 射透鏡112，其可爲F/5.6之投射透鏡或别種透鏡。投射透 鏡112將此調節過之光線影像聚焦至一個影像平面114 (可 爲0PC感光组件），例如η 1之鼓24。一個長形立體照像散 光器118位於LED陣列102之前，用來沿橫向或交又流程方 向擴散來自各LED 34之光線，如同前文圈2之實施例所述 。散光器118將光線沿流程方向擴散0.2度，沿交又流程方 向擴散11度或更多。第二個立體照像散光器120位於柱狀 透鏡106之前並進一步沿交又流程方向將光線擴散，以確 定來自各LED 104的光線能徹底混合◊照明系統1〇〇使用一 非球面鏡108來壓縮/聚集長形擴散光束至空間光調變器 110，類似圖2中使用LED 34組成之脊曲陣列32。因此本 發明包括使用一個光發射單元的長形陣列（其可爲彎曲或 不彎曲），由光發射陣列發出之光線被沿橫向混合（使用 立體照像散光器較佳），在照射空間光調變器之前達到徹 底的混合。再一次聲明，雖然DMD空間光調變器爲較佳選 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨ΟΧ2?7公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 Μ ! A7 B7 15 --— 五、發明説明（） 擇並應用於本發明之較佳實施例中，但其它穿透式空間光 調變器，如液晶顯示器，亦可用來取代DMD，並不限定於 某種特定的空間光調變器》而本發明適合用來照明一長 形，或一不規則形狀的空間光調變器，如本發明中使用4.7 英吋長的DMD來調節入射光線並形成一光線影像使影像平 面感光。 圈9爲照明系統100之光學示意圉，顯示來自各光發射 單元104之光線路徑β如圖示，非球面透鏡118及108沿交 叉流程方向將光發射單元104之發射光投影至投射透鏡112 的曈孔中。柱狀透鏡106及114沿流程方向將光發射單元 104之發射光投影至DMD 110處。經由特殊設計可以使1〇4 之影像沿交叉流程方向只靠近112的瞳孔而非進入曈孔， 同時104之影像沿流程方向只靠近DMD而非在DMD上。透鏡 108將來自各LED 104之光線衆集並導引到空間光調變器 110上。來自空間光調變器110之光線影像被導入投射透鏡 112。參照圖10，可以看出柱狀透鏡1〇6及114沿垂直或流 程方向壓縮光線至空間光調變器110。若有需要可以將一 個散佈單元（如立體照像散光器）放在靠近光源104及靠 近透鏡108處，以達到混合光源之效果。 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ 圖11顯示一適用於陣列32及102之單行LED陣列的簡圖。 此陣列產生一適用於空間光調變器之狹窄線性光束。圖12 中LED陣列可能包含數行光發射單元以產生更強之光束。 然而此長形光束將比圖11中陣列所產生之光束更寬。依照 需求，柱狀透鏡沿流程方向充分的壓縮來自這兩種陣列之 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（1) 光束至空間光調變器。 圖13爲本發明之另一較佳實施例之光學示意國，以13〇 代表。照明系統130類似圖8、9及10所示之系統100，但 在本實施例中係將一群LED鑲崁在132 (此裝置爲一包含數 個發射源之陣列）中。此照射器之光源由數個此種陣列 132。照射器所使用之陣列數目及每個陣列中的發射源數 目可爲特殊應用之設計參數》—個陣列中可放入很多發射 源而此照射器可以由此單一陣列所驅動。同時使用一柱琴 透鏡134。 圈15及16顢示本發明之另一較佳實施例，以照明系統 150代表。在系统150中，LED 154组成之線性陣列152發射 光線至柱狀透鏡156 (瞄準來自LED 154之光線）中。一 非球面透鏡158將這些平行光束聚禁並將光線聚焦至立體 照像散光器160。來自散光器之擴散光線接著沿交又流程 方向被一對非球面透鏡162及164聚集，並沿流程方向被一 柱狀透鏡166聚集至DMD空間光調變器168處。非球面透鏡 162及164可依需要使用Fresnel Aspheres以減少系統之厚 度。然後來自DMD 168之影像光線被導入投射透鏡170之曈 孔中。 雖然比前圖中之照明系統30及100複雜，照明系統150在 技術上確實有其領先處，包括在透鏡158之焦點處光線能 達到更多擴散效果。 圖17及18顯示本發明之另一較佳實施例，以照明系統180 代表。發射源184位於透鏡186之焦點平面上（沿交又流程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 Μ ! 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7 321726 17 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 方向）。在流程方向，透鏡188將發射源投影至積分平板 190之表面。積分平板混合來自發射源之光束。平板之前 端彎曲以讓離開平板之光線被導至投射透鏡192的曈孔中 。一對鏡196所形成的缝隙被透鏡194投影至DMD 198上。 光線接下來從DMD反射進入投射透鏡192。圖18爲積分平板 190之側視圖（縮排以節省空間），顯示沿流程方向造成缝 隙之一對鏡子。 圈19及20顯示本發明之另一較佳實施例，以照明系統 200代表。此實施例爲圈15及圖17之實施例的组合，其中* 擴散效果係由玻璃平板積分器202和一個散佈單元或散光 器204所共同達成。發射源206位於透鏡208之焦點平面上 ，光線沿交叉流程方向被導入積分器平板202。透鏡210將 發射源沿流程方向投影至積分器表面。積分器平板202混 合來自發射源之光線。平板202—端之彎曲將導引光線沿 流程方向到達散光器204。透鏡216沿交又流程方向投影散 光器進入投射透鏡218之孔徑中。透鏡220沿流程方向將孔 徑投影至DMD 222。使用透明片226來立體的選擇性的散射 落在DMD上之光線，使其強度儘量均勻。 經濟部中央標準局員工消費合作社印黎 如同上述本發明的不同實施例所顯示及描述，本發明以 均勻的照射長形空間光調變器達成技術上的領先。使用一 光發射單元長形陣列，其各單元發出之光線輸出沿橫向或 交又流程方向有效的混合，以在光線照射空間光調變器之 前達到徹底混合狀態。最好以一或多個立體照像散光器來 攏底混合光線（沿交叉流程方向）。單一或數個光發射單 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（2!〇><297公釐） 18 A7 B7 五、發明説明（ 元之光線輸出衰減不會明顯的減低立體空間光調變器上任 一區域之光線輸出。光單元可爲LED、雷射、閃光燈、或 其它可以快速••開"的單元。線性或彎曲陣列均可使用，其 中從陣列發出之光線衆集在空間光調變器上。使用非球面 透鏡及柱狀透鏡的组合來導引長形光束到空間光調變器。 來自空間光調變器之影像光線被投射透鏡聚焦至一個影像 平面（如感光组件）。 雖然本發明係以特定之較佳實施例來描述，熟知此技$ 者在閲讀本應用之後將可提出許多的變化及修改。因此相 關之專利申請範固應該考慮習知技術及所有之變化及修改 來從寬解釋 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ，βτ Μ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -20

Claims (1)

1. 321726 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種照明系統，包含： (a) —個由可發射光線之光發射單元組成之長形陣列 (b) —個光線混合裝置，橫向混合來自該長形單元陣 列之該光線；及 (c) 一個長形空間光調變器，由該混合光線照明。 2. 如申請專利範園第1項之系統，尚包含一柱狀透鏡，位 於該單元陣列及該空間光調變器之間。 - 3. 如申請專利範園第2項之系統，其中該柱狀透鏡與該單 元陣列位於同一平面。 4. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該柱狀透鏡與該單 元陣列平行。 5. 如申請專利範園第1項之照明系統，其中該單元陣列爲 旅形。 6. 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中該單元陣列爲 線性。 7. 如申請專利範圍第6項之照明系統，包含一透鏡衆集來 自該單元陣列之該光線，並導引該陣列光線至該空間光 調變器。 8. 如申請專利範園第7項之照明系統，其中該透鏡包含一 非球面透鏡。 9. 如申請專利範圍第7項之照明系統，其中該透鏡包含一 fresnel 透鏡。 10. 如申請專利範園第1項之照明系統，其中該光線混合 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -、ST 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 裝置爲一空間光調變器。 11. 如申請專利範園第10項之照明系統，並包含最少一透 鏡來衆集該擴散光線至該空間光調變器。 12. 如申請專利範園第11項之照明系統，其中該透鏡包含 一個柱狀透鏡。 <13.如申請專利範園第12項之照明系統，其中該透鏡包含 一對柱狀透鏡。 14. 如申請專利範園第1項之照明系統，其中該光線混合 裝置爲一光線積分器。 15. 如申請專利範園第14項之照明系統，並包含一散光器 擴散來自該光線積分藪乏該光線。 16. 如申請專利範園第1項之照明系統，並包含一投射透 鏡，來自該空間光調變器之該調節光線聚焦於該投射透 鏡。 17. 如申請專利範園第16項之照明系統，其中該空間光調 變器反向導引該調節光線到該入射混合光線下方。 18. 如申請專利範園第16項之照明系統，並包含一感光組 件接收來自該投射透鏡之該調節光線。 19. 如申請專利範園第1項之照明系統，其中該長形空間 光調變器從一端至另一端都被均勻的照射。 20. 如申請專利範圍第1項之照明系統，其中該長形空間 光調變器從一端至另一端接受不均勻的照射。 I 爾r;P'_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tT