TWI235875B - Projection system and its light tunnel - Google Patents

Description

1235875 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域 、、本發明係關於一種光學投影系統及其所使用之光通 道，該光通道係用以將光學投影系統之光源所產生的光線 的強度分布均勻化，特別的是，本發明所提供之光通道， 同時具有符合光學投影系統設計者可搭配不同的光源以及 影像產生裝置以及便於挾持定位的功效。 【先前技術】 習知之光學投影系統廣泛被應用於簡報、娛樂等用途 上，其原理是利用一光源產生光線，然後經過一種可以將 光線調整成不同的色度以及亮度的影像產生裝置後，投射 至一顯示幕上，使觀眾可以看出投射影像之内容。 請參照第一圖所示，習知之光學投影系統1包含一光 源10、一色輪11、一光通道12、一傳遞透鏡組14、一影像 產生裝置1 6以及一投射透鏡組1 8等，其中光源丨〇係用以產 生一光線，該光線順序經過色輪11、光通道丨2以及傳遞透 鏡組14後，投射於影像產生裝置16上，影像產生裝置u例 如是數位微鏡裝置（Digital Micromirror Device ; DMD )，其上有複數個可以開關的像素鏡子（圖中未顯 示），可以依據所需影像之數位信號控制這些複數個像素 鏡子分別轉動，以產生出所需要的像素亮度，在加上色輪 11控制所需要的像素色度後，可以得到影像數位信號所^ 呈現的影像，再經由投射透鏡組1 8投射至顯示幕2 〇上，使 觀眾可以看出投射影像之内容；另外，另一種影像產生的

1235875 五、發明說明（2) 方式則是以一液晶顯示裝置（Liquid Crystal Device ， L C D )來取代數位微鏡裝置，由於液晶顯示裝置本身即可 使光線具有不同的亮度以及色度的功能，如此可以省卻裝 設光輪的製程；由於光線自光源1 〇產生後，其光線亮度分 布並不太均勻，一般而言，光線中央之亮度會明顯大於光 線邊緣的免度’故習知技術已提供一種光通道1 4，來解決 光源之光線亮度分布不均的問題。 習知之光通道1 2通常係由四片反射板所組成，請參照 弟一圖’其做法係將四片矩形的反射板之邊緣兩兩相互連 接，並藉由膠材1 3塗佈於邊緣連接之空間上，其剖面如第 六A圖所示，如此可以將兩組反射板丨2 〇、1 2 〇，組合成一矩 形體，並形成一光入口 122以及一光出口 124，其中，上述 之膠材1 3通常為環氧樹酯（Epoxy )、矽膠（Si丨ic〇n Rubber)或是紫外線凝固膠（”膠），而上述之反射板 1 2 0、1 2 0 ’的内側會將光線反射，兩相對反射板丨2 〇與兩相 對反射板1 2 0，之面積為相等，但反射板丨2 〇與反射板 1 2 0 ’之面積則不限定是否相等（由設計者決定），如此， 當光線自光通道12之光入口122進入後，經由反射板120、 120’之内側多次反射後自光出口 124射出，其光線之亮度 分布之均勻性將會大幅提高，請參照第四A圖，圖中所示 為光線在經過光通道丨2之前後的光線亮度分布示意圖，而 前頭X方向表示位置，箭頭γ方向表示光線亮度，在光通道 12之左邊為光線進入光入口 122之前的光線亮度分布，可 以清楚看出光源中央的光線亮度明顯高於光源邊緣的光線

1235875 五、發明說明（3) 亮度 1 而 在 光 通道1 2之 右 邊為光線離開光出口 1 2 4之後的 光線 亮 度 分 布 ，可以清 楚 看出光源中央的光線亮度約略與 光源 邊 緣 的 光 線亮度相 當 ，由此可以明顯知道，光通道1 2 有提 供 將 光 源 所產生之 光 線亮度分布均勻化的功效。 上 述 的 光 通道12在 應 用上，由於其光入口丨22以及光 出口 124之截面積為相等 不利於設計者在面對組裝不同 的光 源 以 及 其 他元件時 1 有光通道無法搭配的窘境，故習 知技 術 提 供 另 一種型態 之 光通道32，請參照第三a圖，圖 中所 示 之 光 通 道32同樣 係 由四片反射板所組成，但其中一 相對 之 反 射 板320係為梯形，而另一相對之反射板32〇，則 維持 為 矩 形 1 相互組合 成 一漸擴之梯型體，其上視圖以及 侧視 圖 請 參 昭 第三B圖， ，並形成一光入口 322以及一光出口 324 ， ，這樣的設計可以符合設計者搭配不同的光源、影像 產生 裝 置 以 及 其他的光 學 投影系統之元件，並達到更好的 光線 亮 度 均 勻 化的效果 其光線亮度分布圖如第四B圖所 示， 這 樣 的 技 術已見於 美 國專利號5625 738以及美國專利 號6332688之中，於此不再多作贅述。 位， 一 般 而 言 ，光通道 在 光學投射系統中需要精密的定 才 能 提 供 均勻的光 線 投射至預設的位置，若是定位失 準則 將 會 影 響 投射影像 的 正確性’但上述之光通道32由於 其側 面 為 漸 縮 之邊緣， 在 製造時並不容易準確地被定位， 且即 便 定 位 完 成，也容 易 因為震動或是其他因素而導致定 位偏 移 大 大 地影響光 學 投射系統所投射影像的品質，更 有甚 Hi r/iijii1 — 者 "DU1· If 如 第 六A圖所不 ，習知光通道邊緣之膠材常常由 ΙΙΜΙΙ

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=製程的關係而突出於反射板12〇、 的膠材將使光通道抉持定仿# 田μ 表面之外大出 有辂人％外土 1 p 、疋位更·、、、員困難，如何製作一同時具 於抽i =计者搭S^不同的光源以及影像產生裝置以及便 ；、疋位的功效疋為此一領域迫切需要解決的問題。 【發明内容】 “本發明提供一種光學投影系統及其所使用之光通道， 了光通道没计不僅可以達到光線均勻化的功效以及具有可 以符合設計者搭配不同的光源以及影像產生裝置的優點， 且更利於挾持定位。 根據上述構想’本發明提供一種由複數個反射板所組 伞的光通道，具有一光入口以及一光出口，使光線可以自 Z入口進入光通道，並經由複數個反射板反射後，自光出 f射出，其中’至少一相對之反射板係為矩形，兩反射板 目互平行且面積相等，可以利於挾持定位。 根據上述構想，本發明之光通道之另一相對之反射 板’其在光入口位置之相對間距不等於在光出口位置之相 對間距’且其在光入口位置之相對間距以及在光出口位置 之相對間距均小於該等相對反射板之矩形之任一邊長，其 中’在光入口位置之相對間距至光出口位置之相對間距係 為漸縮變化或是階梯變化。 根據上述構想’本發明之光通道係應用於光學投影系 、、先中’用以將光源所產生之光線之亮度分佈均勻化，其中 所述之光學投影系統更進一步包含一傳遞透鏡組、一影像

第10頁 1235875 五、發明說明（5) 產生裝置以及一投射透鏡組，光線係通過光通道後，再依 序通過傳遞透鏡組、影像產生裝置以及投射透鏡組後，投 射至一顯示幕上，其中所述之影像產生裝置係為一液晶顯 示裝置（Liquid Crystal Device，LCD);上述之光學投 影系統更進一步可以包含一色輪，位於光源與影像產生裝 置之間，且影像產生裝置係為一數位微鏡裝置（Digital Micromirror Device ； DMD ) 〇 【實施方式】 本發明之較佳實施例請參見第五A圖，圖中所示為本 發明之光通道5 2之立體示意圖，由圖中可知本發明之光通 道52係由兩組相對應之反射板520、520’所組成，其中一 組相對之反射板5 2 0係為矩形，而另一組相對之反射板 520’同樣為矩形，相互組合後形成一光入口 522以及一光 出口 524 ;其中，上述之反射板520、520，内側係用以讓光 線產生反射，其光入口 522以及光出口 524之截面積不相 等’自反射板5 2 0，在光入口 5 2 2位置之相對間距至在光出 口 5 24位置之相對間距係為漸縮變化，且其在光入口 522位 置之相對間距以及在光出口 5 2 4位置之相對間距均小於反 射板520之任一邊長，換句話說，反射板520，之位置不會 突出於反射板5 2 0之邊緣外，請參照第五B圖，圖中所示為 上述光通道5 2之上視以及側視示意圖，由上視圖中亦可以 明顯看出，反射板5 2 0 ’之位置係位於反射板5 2 〇之内，而 不會突出於反射板520之外；如上所述之光通道52，當光

1235875 線進入光入口522後，反射板5 2 0、52 0，内側會將光線進行 多次反射後，自光出口 5 2 4射出，使光線亮度的分布均句 化，同時，由於本發明之反射板520’之位置不會突出於反 射板520之外，故當欲挾持本發明之光通道52時於光學投 影系統時，由於相對應之反射板5 2 0皆係為矩形，且相互 平行，將比習知之光通道更有利於挾持固定，更有甚者， 本發明之光通道5 2挾持固定後，也比習知之光通道更+胃 因為震動的因素，而導致光通道位移，甚至脫落，因此改 善了光通道的定位問題。 本發明之光通道5 2之組合方式請參照第六B圖所示， 本圖係為第五A圖中沿著b-b’線的剖面示意圖，本發明之 光通道52主要係將相對之反射板52 0’的上下緣塗佈膠材 1 5，再與相對應之反射板5 2 0的相對側膠合連接，由於其 部份膠材1 5在反射板5 2 0 ’與反射板5 2 0之結合過程中會渗 出來，但由於反射板5 2 0 ’之位置係位於反射板5 2 0邊緣之 内，故所滲出之部份膠材1 5不會突出於反射板5 2 0邊緣之 外，不致於造成光通道52於光學投影系統中的定位失準。 此外，本發明之實施方式不限於上述之實施例，光通 道之光入口 522以及光出口 524之截面積不相等的狀況下皆 可以據以實施，例如：自反射板5 2 0 在光入口 5 2 2位置之 相對間距至在光出口 5 2 4位置之相對間距係為階梯變化 等，只要反射板520，在光入口 522位置之相對間距小於在 光出口 524位置之相對間距；甚至是反射板52 0’在光入口 5 2 2位置之相對間距大於在光出口 5 2 4位置之相對間距的狀

可以符合設計 ，其光通道之 成梯型狀，為 第七Α圖所 直，在裁切時 增加了製作的 所有的反射板 過如本發明之 源以及影像產 貫用價值。 ’上述實施例 利範圍，本發 凡依本發明申 本發明之涵蓋 1235875 五、發明說明（7) 況苗句可以達到本發明所欲達成之+ 更進一步說明，習知之弁、g =，之功效 者搭配不同的光源Κ 為了具有 梯：f的設計需要將其中相對應的反：：： 7避免反射板材料的浪費，其裁切i;;f :有：r的裁1 刀方式由於裁切線無法相 曰有裁刀刀具疋位的複雜問題， 難度以及時間；而本發明之光通道;住f幅 均為矩形狀，裁切時卻無上述之問題，於 組合後，具有可以符合設計者搭配不同^， 生t置的優勢，足見本發明確實具有高户“ 以上所述僅為本發明之較佳實施5 ς， 僅係用來說明而非用以限定本發明之申过 明之範疇係由以下之申請專利範圍所界^專 請專利範圍所作之均等變化與修飾，比^ 範圍。 白應屬 第13頁 1235875 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第一圖為習知光學投影系統之功能示意圖。 第二圖為習知光學投影系統中之光通道之立體示意圖。 第三A圖為習知光學投影系統中之另一種光通道之立體示 意圖。 第三B圖為第三A圖所示之光通道之上視以及側視示意 圖。 第四A圖為第二圖所示之光通道中，光線進入以及射出的 強度分佈示意圖。 第四B圖為第三A圖所示之光通道中，光線進入以及射出 的強度分佈示意圖。 第五A圖為本發明之光通道之立體示意圖。 第五B圖為第五A圖所示之光通道之上視以及側視示意 圖。 第六A圖為第二圖所示之光通道沿著a-a’線之剖面示意 圖。 第六B圖為第二圖所示之光通道沿著b-b’線之剖面示意 圖。 第七A圖為第三A圖所示之光通道之反射板裁切方式之示 意圖。 第七B圖為本發明之光通道之反射板裁切方式之示意圖。 1 光學投影系統

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第15頁 圖式簡單說明 10 光 源 11 色 輪 12 習 知 之 光 通 道 120 > 12(Γ 反 射 板 122 光 入 D 124 光 出 V 13 膠 材 14 傳 遞 透 鏡 組 15 膠 材 16 影 像 產 生 裝 置 18 投 射 透 鏡 組 20 顯 示 幕 32 習 知 之 光 通 道 320 > 32 0’ 反 射 板 322 光 入 Π 324 光 出 U 52 本 發 明 之 光 通 520 、520, 反 射 板 522 光 入 α 524 光 出 π

Claims (1)

1235875 六、申請專利範圍 【申請專利範圍】 1 · 一種光通道，該光通道係由複數個反射板所組成’具有 一光入口以及一光出口，使一光線可以自該光入口進入該 光通道，並經由該等複數個反射板反射後，自該光出口射 出；其中，至少一相對之反射板係為矩形，且相互平行， 另一相對之反射板，其在該光入口位置之相對間距不等於 在該光出口位置之相對間距，且其在該光入口位置之相對 間距以及在該光出口位置之相對間距均小於該等相對反射 板之矩形之任一邊長。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中所述之另一 該等相對之反射板，其在該光入口位置之相對間距至該光 出口位置之相對間距係為漸縮變化。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中所述之該等 相對反射板之矩形面積係為相等，係用以便於挾持。 4 ·如申請專利範圍第1項所述之光通道，該光通道係應用 於一光學投影系統中，用以將一光源所產生之該光線之亮 度分佈均勻化。 5 ·如申請專利範圍第4項所述之光通道，其中所述之光學 投影系統更進一步包含一傳遞透鏡組、一影像產生裝置以 及一投射透鏡組，該光線係通過該光通道後，再依序通過

第16頁 1235875 六、申請專利範圍 該傳遞透鏡組、該影像產生裝置以及該投射透鏡組後，投 射矣/顯示幕上。 6 ·如申請專利範圍第5項所述之光通道，其中所述之影像 產生裝置係為~液晶顯示装置（Li quid Crystal Device ， LCD ) 〇 7 ·如申請專利範圍第5項所述之光通道，其中所述之光學 投影系統更進一步包含一色輪，位於該光源與該影像產生 裝置之間’且影像產生裝置係為一數位微鏡裝置 (Digital Micromirror Device ； DMD ) ° 8 · —種光學投影系統，其中包含： 一光源，係用以產生一光線； 一光通道，係由複數個反射板所組成，具有一光入口以及 一光出口，使該光線可以自該光入口進入該光通道，並經 由該等複數個反射板反射後，自該光出口射出；其中，至 少一相對之反射板係為矩形，且相互平行；另一相對之反 射板，其在該光入口位置之相對間距不等於在該光出口位 置之相對間距，且其在該光入口位置之相對間距以及在該 光出口位置之相對間距均小於該等相對反射板之矩形之任 一邊長，該光通道係用以將該光源所產生之該光 分佈均勻化； 一傳遞透鏡組’接收並傳遞該光出口射出之該光線；

第17頁 1235875 六、申請專利範圍 ----------- 衫像產生裝置，#吹該傳遞透鏡組所射出之該光線後產 生一影像；以及 —投射透鏡組’係用以將該影像投射至-顯示幕上。 9夕：申請專利範圍第8項所述之光學投影系統，其中所述 另一邊等相對之反射板，其在該光入口位置之相對間距 至忒光出口位置之相對間距係為漸縮變化。 1 0 ·如申清專利範圍第8項所述之光學投影系統，其中所述 之該等相對反射板之矩形面積係為相等，係用以便於挾 11 ·如申請專利範圍第8項所述之光學投影系統，其中所述 之影像產生裝置係為一液晶顯示裝置（Liquid Crystal Device ， LCD ) 〇 1 2 ·如申請專利範圍第8項所述之光學投影系統，其中該光 學投影系統更進一步包含一色輪，位於該光源與該影像產 生裝置之間，且影像產生裝置係為一數位微鏡裝置 (Digital Micromirror Device ; DMD ) 〇

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