TWI655492B - 照明系統及具有其之投影裝置 - Google Patents

Abstract

一種照明系統，包含發光單元、蠅眼透鏡及光感測單元。發光單元可發出照明光束。蠅眼透鏡配置於照明光束的傳遞路徑上。蠅眼透鏡具有入光面、出光面以及圍繞壁，其中入光面與出光面相對，圍繞壁設置於入光面及出光面之間，用以供部分的照明光束射出。光感測單元具有感測面，感測面正對蠅眼透鏡的圍繞壁，以接收從圍繞壁出射的部分照明光束，其中感測面與蠅眼透鏡的圍繞壁之間形成間距，間距的範圍為大於0公釐且小於等於5公釐。另外，本發明的一實施例還揭露一種使用前述照明系統的投影裝置。

Description

照明系統及具有其之投影裝置

本發明有關於一種照明系統，且特別是有關於一種具有光感測單元的照明系統及包含此照明系統的投影裝置。

在習知的投影裝置中，為了使照明系統發出的照明光束可保持均勻的亮度及色溫而有效率地投射於光閥上，大多需在照明系統內設置用以接收並分析照明光束的亮度及色溫的光感測器，藉由光感測器感測分析照明光束的亮度及色溫而進一步回饋控制發光單元出光的亮度及色溫。

然而，習知技術中，光感測器對位置變異較為敏感，所以在光感測器前方通常會設置擴散片，以降低對位置變異的敏感度。此外，若光感測器接收到的光強度過強，則需另外設置衰減片，以衰減光強度。然而，設置擴散片及衰減片會增加成本，且佔用照明系統的空間，不利於縮小投影裝置的體積。

本發明提供一種照明系統與投影裝置，以縮小體積並降低成本。

本發明一實施例所提供的照明系統包含發光單元、蠅眼透鏡(fly-eye lens)及光感測單元。發光單元可發出照明光束。蠅眼透鏡配置於照明光束的傳遞路徑上。蠅眼透鏡具有入光面、出光面以及圍繞壁，其中入光面與出光面相對，圍繞壁設置於入光面及出光面之間，用以供部分 的照明光束射出。光感測單元具有感測面，感測面正對蠅眼透鏡的圍繞壁，以接收從圍繞壁出射的部分照明光束，其中感測面與蠅眼透鏡的圍繞壁之間形成間距，間距的範圍為大於0公釐且小於等於5公釐。

本發明實施例所述的投影裝置及其照明系統是將光感測單元設置於面對蠅眼透鏡的圍繞壁的位置，由於蠅眼透鏡本身的材質及其透鏡陣列會產生體散射，具有類似於擴散片的功效，所以光感測單元與圍繞壁之間不需另外設置擴散片或其他光學元件。如此，能節省成本並有助於縮小體積。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧投影裝置

100‧‧‧照明系統

110‧‧‧發光單元

120a、120b、120c‧‧‧蠅眼透鏡

122‧‧‧入光面

123、125‧‧‧透鏡陣列

124‧‧‧出光面

126‧‧‧圍繞壁

126a‧‧‧第一端面

126b‧‧‧第二端面

130‧‧‧光感測單元

132‧‧‧感測面

140‧‧‧透鏡

150‧‧‧反射膜

152‧‧‧反射面

160‧‧‧濾光膜

200‧‧‧光閥

300‧‧‧投影鏡頭

L1‧‧‧照明光束

L2‧‧‧影像光束

I‧‧‧間距

θ‧‧‧夾角

圖1繪示本發明一實施例之投影裝置的示意圖；圖2繪示本發明另一實施例中照明系統的局部元件的示意圖；圖3繪示本發明另一實施例中照明系統的局部元件的示意圖。

請參照圖1，其繪示本發明一實施例之投影裝置的示意圖。本實施例的投影裝置10主要包含了照明系統100、光閥200及投影鏡頭300三個部分。應了解到，本實施例的照明系統100、光閥200以及投影鏡頭300所設置的位置僅為例示，而非用以侷限本發明。照明系統100適於發出照明光束L1。光閥200設置於照明光束L1的行進路徑上，而可將照明光束L1轉換成影像光束L2。光閥200例如是穿透式光閥，如穿透式液晶面板，但本發明並不限制光閥的種類。

設置在影像光束L2的行進路徑上的投影鏡頭300可進一步將來自光閥200的影像光束L2投影至屏幕(圖未示)上，以產生影像畫面。應了解到，本實施例的投影裝置10雖然是以採用穿透式光閥為例，但在其他實施例中，投影裝置也可以是採用反射式光閥的架構。反射式光閥可以是數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)或矽基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel)等。

本實施例的照明系統100可包含發光單元110、蠅眼透鏡120a及光感測單元130。發光單元110可發出照明光束L1。發光單元110可包括一個或多個發光元件，其中發光元件可以是汞燈、發光二極體或雷射元件等，但不以此為限。在包括多個發光元件的實施例中，發光單元110還可包括合光架構，以將這些發光元件提供的光線合併成上述的照明光束L1。

蠅眼透鏡120a配置於發光單元110發出的照明光束L1的傳遞路徑上，進一步的說，蠅眼透鏡120a的彼此相對的入光面122及出光面124係位於照明光束L1的傳遞路徑上。因此，發光單元110發出的照明光束L1可自蠅眼透鏡120a的入光面122進入並自蠅眼透鏡120a的出光面124射出，照明系統100也可包括其他光學元件，配置於蠅眼透鏡120a與光閥200之間，例如透鏡140。

另一方面，蠅眼透鏡120a的圍繞壁126可圍繞地設置於入光面122及出光面124之間。詳細而言，圍繞壁126是圍繞並連接入光面122及出光面124的表面，應了解到，圍繞壁126的數量可由入光面122及出光面124的構形所決定。舉例來說，圍繞壁126可為環形表面或由多個平面組成。在本實施例中，蠅眼透鏡120a的材質可為塑膠或玻璃，但不以此為限。蠅眼透鏡120a本身的材質及透鏡陣列123、125會產生體散射，使部分照明光束L1從圍繞壁126散射出。

詳細來說，蠅眼透鏡120a的圍繞壁126可具有相對的第一端面126a及第二端面126b，也就是說，蠅眼透鏡120a的圍繞壁126中的相對兩區塊可被定義為第一端面126a及第二端面126b。在本實施例中，第一端面126a平行於第二端面126b，但不以此為限，在其他實施例中，第一端面126a可不平形於第二端面126b。進一步的說，蠅眼透鏡120a的圍繞壁126定義出的第一端面126a可正對光感測單元130的感測面132且與感測面132形成間距I。同時，自第一端面126a散射出的照明光束L1可進入感測面132，以供光感測單元130分析照明光束L1的亮度、色溫或其他光學特性，以即時回饋調控發光單元110發出的照明光束L1的亮度、色溫或其他光學特性。

另外，本實施例的光感測單元130具有感測面132，其中感測面132係正對蠅眼透鏡120a的圍繞壁126而可接收自圍繞壁126散射出的部分照明光束L1。在本實施例中，光感測單元130的感測面132可平行蠅眼透鏡120a的第一端面126a，但不以此為限。感測面132與蠅眼透鏡120a的圍繞壁126之間例如形成間距I，間距I的範圍可為大於0公釐且小於等於5公釐，但不以此為限。光感測單元130可用以感測照明光束L1的亮度、色溫或其他光學特性。在一些實施例中，光感測單元130可為彩色光感測單元，用以感測各種顏色光的亮度及色溫，但不以此為限。光感測單元130也為黑白光感測單元，用以感測照明光束L1的整體亮度及色溫。

在一些實施例中，為了改善光感測單元130因接收的照明光束L1的強度不足而產生感測誤差的問題，蠅眼透鏡120a的圍繞壁126之未與光感測單元130相對的部分(例如圍繞壁126之第一端面126a以外的部分)可為粗糙表面。圍繞壁126的粗糙表面可增加體散射效果，增加自圍繞壁126之與光感測單元130相對的部分散射出的照明光束L1的強度，以供光感測單元130的感測面132接收。

另外，在本實施例中雖僅例示了發光單元110可直接地發射照明光束L1至蠅眼透鏡120a的入光面122，以及照明光束L1可自蠅眼透鏡120a的出光面124出光後射向透鏡140而直接地射向光閥200。但是，在其他實施例中，發光單元110與光閥200之間的照明光束L1的傳遞路徑上還可以配置其他光學元件。舉例來說，這些光學元件例如是透鏡、反射鏡、分光片或其他適當的光學元件。另一方面，投影鏡頭300內或投影鏡頭300與光閥200之間亦可設置適當的光學元件，但不限於此。

在本實施例中，由於蠅眼透鏡120a本身的材質及其透鏡陣列123、125會產生體散射，具有類似於擴散片的功效，所以光感測單元130與圍繞壁126之間不需另外設置擴散片或其他光學元件，同時，擴散片也不會存在於本實施例的照明系統100內。如此，能節省成本並有助於縮小體積。

請參照圖2，其繪示本發明另一實施例中照明系統的局部元件的示意圖。如圖2所示，相較於圖1的照明系統100，本實施例的照明系統還可包含形成於蠅眼透鏡120b的圍繞壁126的第二端面126b上的反射膜150，其中反射膜150具有反射面152，反射面152正對圍繞壁126的第一端面126a。因此，本實施例的照明光束L1進入蠅眼透鏡120b後，部分的照明光束L1可被反射膜150的反射面152反射而自第一端面126a發散出，增加光感測單元130接收到的照明光束L1的強度，改善光感測單元130因接收的照明光束L1的強度不足而產生誤差的問題。另外，在一些實施例中，反射膜150也可為分色反射膜，藉此過濾第一特定波長的照明光束L1(例如紅光與藍光)，使得第二特定波長的照明光束L1(例如綠光)可被反射膜150的反射面152反射至第一端面126a而射入光感測單元130內，藉此可補足進入光感測單元130的照明光束L1的強度，同時改善了進入光感測單元130的 第二特定波長的照明光束L1(例如綠光)的強度不足的問題。此時，本實施例的光感測單元130可為彩色光感測單元，但不以此為限。另一方面，本實施例的第二端面126b與出光面124可形成夾角θ，舉例來說，第二端面126b與出光面124形成的夾角θ可為鈍角，但不以此為限，在其他實施例中，第二端面126b與出光面124形成的夾角θ也可為銳角或直角，詳細而言，在本實施例中，前述的夾角θ可為大於90度，且小於等於120度之間，但不以此為限。

另外，請參照圖3，其繪示本發明另一實施例中照明系統的局部元件的示意圖。如圖3所示，相較於圖1的照明系統100，本實施例的照明系統還可包含形成於第一端面126a上的濾光膜160，濾光膜160可降低照明光束L1自第一端面126a穿透的穿透率，以降低光感測單元130接收到的照明光束L1的強度，可改善光感測單元130因接收的照明光束L1的強度過強而產生誤差的問題。在光感測單元130為彩色光感測單元的實施例中，可依需求而選擇分色膜作為濾光膜160，分色膜可過濾第一特定波長的照明光束L1(例如紅光與藍光)而使第二特定波長的照明光束L1(例如綠光)通過。

綜合以上所述實施例，由於蠅眼透鏡本身的材質及其透鏡陣列會產生體散射，具有類似於擴散片的功效，所以光感測單元與圍繞壁之間不需另外設置擴散片或其他光學元件，同時，擴散片也不會存在於本實施例的照明系統內。如此，能節省照明系統及投影裝置的成本並有助於縮小照明系統及投影裝置的體積。此外，當光感測單元接收到的照明光束的強度不足或過強時，可透過設置不同膜層(例如：反射膜或濾光膜)的蠅眼透鏡或改變蠅眼透鏡的表面結構使其散射出強度適中的照明光束至光感測單元內，而不需在光感測單元附近另外增設其他調整強度的構件或改變光 感測單元的位置。因此，本發明實施例的投影裝置及照明系統可節省整體使用空間，使得投影裝置及照明系統整體的尺寸得以縮小。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種照明系統，包含：一發光單元，用以發出一照明光束；一蠅眼透鏡，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該蠅眼透鏡具有一入光面、一出光面以及一圍繞壁，其中該入光面與該出光面相對，該圍繞壁設置於該入光面及該出光面之間，用以供部分的該照明光束射出；以及一光感測單元，具有一感測面，該感測面正對該蠅眼透鏡的該圍繞壁，以接收從該圍繞壁出射的部分該照明光束，其中該感測面與該蠅眼透鏡的該圍繞壁之間形成一間距，該間距的範圍為大於0公釐且小於等於5公釐。
2. 如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該蠅眼透鏡的該圍繞壁具有相對的一第一端面及一第二端面，該第一端面正對該光感測單元的該感測面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之照明系統，其中該第一端面平行於該第二端面。
4. 一種照明系統，包含：一發光單元，用以發出一照明光束；一蠅眼透鏡，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該蠅眼透鏡具有一入光面、一出光面以及一圍繞壁，其中該入光面與該出光面相對，該圍繞壁設置於該入光面及該出光面之間，用以供部分的該照明光束射出，該蠅眼透鏡的該圍繞壁具有相對的一第一端面及一第二端面；一光感測單元，具有一感測面，該感測面面對該蠅眼透鏡的該圍繞壁的該第一端面，以接收從該圍繞壁出射的部分該照明光束；以及一反射膜，形成於該蠅眼透鏡的該圍繞壁的該第二端面上，該反射膜具有一反射面，該反射面面對該第一端面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之照明系統，其中該第二端面與該出光面形成一夾角，該夾角為鈍角。
6. 一種照明系統，包含：一發光單元，用以發出一照明光束；一蠅眼透鏡，配置於該照明光束的傳遞路徑上，該蠅眼透鏡具有一入光面、一出光面以及一圍繞壁，其中該入光面與該出光面相對，該圍繞壁設置於該入光面及該出光面之間，用以供部分的該照明光束射出，其中該蠅眼透鏡的該圍繞壁具有相對的一第一端面及一第二端面；一光感測單元，具有一感測面，該感測面面對該蠅眼透鏡的該圍繞壁的該第一端面，以接收從該圍繞壁出射的部分該照明光束；以及一濾光膜，形成於該第一端面上。
7. 如申請專利範圍第6項所述之照明系統，其中該濾光膜為一分色膜。
8. 申請專利範圍第1至7項的任一項所述之照明系統，其中該光感測單元為彩色光感測單元或黑白光感測單元。
9. 申請專利範圍第1至7項的任一項所述之照明系統，其中該蠅眼透鏡的該圍繞壁包含一粗糙表面。
10. 一種投影裝置，包含：一如申請專利範圍第1至7項任一項所述的照明系統，用以提供該照明光束；一光閥，設置在該照明光束的傳遞路徑上，用以將該照明光束轉換成一影像光束；以及一投影鏡頭，設置在該影像光束的傳遞路徑上。