專利名稱：具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，特別涉及一種具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置。
背景技術(shù)：
投影裝置是利用光學(xué)投影方式將影像投射至屏幕上。近幾年來，較常見的投影裝置為液晶顯示(Liquid Crystal Display, LCD)投影裝置、數(shù)字光源處理(Digital Light Processing,DLP)投影裝置以及硅基液晶(Liquid CrystalOn Silicon，以下簡稱為LC0S) 投影裝置。液晶顯示投影裝置因運作時光線是以穿透的方式通過液晶顯示面板，屬于穿透式投影機。而數(shù)字光源處理投影裝置與硅基液晶投影裝置則是靠光線以反射的方式進(jìn)行投射，屬于反射式投影機。其中，液晶顯示投影裝置與硅基液晶投影裝置的所使用的光線皆為線性偏振(Linear Polarized)光。一般而言，無論是液晶顯示投影裝置、數(shù)字光源處理投影裝置或硅基液晶投影裝置，為了使投射至屏幕上的影像的亮度均勻，在投影裝置中會利用光積分柱以使投射裝置中光源所射出的光線可以均勻化。光積分柱是利用投射裝置中光源所射出的光線于柱狀空間不斷的反射，進(jìn)而達(dá)到均勻化的效果。當(dāng)光積分柱的長度越長，光線經(jīng)過光積分柱后的均勻度越好。但是光積分柱的長度越長，光線于光積分柱內(nèi)的反射次數(shù)也隨之增加，使光線經(jīng)光積分柱后亮度減小。再者，面對電子裝置微小化的時代，利用光積分柱以獲得均勻影像亮度的投影顯示裝置存在有體積過大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置藉以解決光線經(jīng)光積分柱后亮度減小且微型化投影裝置所存在無多余空間配置積分柱的問題。依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，包括發(fā)光組件、成像透鏡組以及面板。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，發(fā)光組件具有發(fā)光面，成像透鏡組將發(fā)光面實質(zhì)上成像于像平面。面板包括光學(xué)有效面，光學(xué)有效面實質(zhì)上配置于預(yù)定位置，預(yù)定位置是為像平面上或距離像平面前后一特定距離內(nèi)的位置。其中，發(fā)光組件可為發(fā)光二極管 (Light-Emitting Diode，LED)，特定距離的大小與發(fā)光面的狀態(tài)有關(guān)。舉例而言，當(dāng)發(fā)光面存在有于工藝中所造成的缺陷，若將光學(xué)有效面實質(zhì)上配置于像平面上，則光學(xué)有效面會獲得具有缺陷的照明，此時須將光學(xué)有效面移至間隔像平面一特定距離內(nèi)的位置，使光學(xué)有效面獲得照明的缺陷模糊或消失，但本舉例并非用以限定本發(fā)明。依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，成像透鏡組包括柱狀鏡，柱狀鏡能接收發(fā)光面所發(fā)出的光線并將發(fā)光面的第一長寬比調(diào)整成光學(xué)有效面的第二長寬比。本發(fā)明的功效在于，依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置可藉由成像透鏡組的設(shè)計與面板的適當(dāng)位置的配置，使得發(fā)光面所射出的光線投射至面板的光學(xué)有效面時為均勻化的照明。再者，當(dāng)成像透鏡組包括柱狀鏡時，柱狀鏡可接收發(fā)光面所射出的光線，且將發(fā)光面的第一長寬比調(diào)整成光學(xué)有效面的第二長寬比，以避免浪費發(fā)光面所射出的光線。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖IA為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的一實施例光線路徑示意圖；圖IB為依據(jù)圖IA的光學(xué)有效面示意圖；圖2A為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的另一實施例光線路徑示意圖；圖2B為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的又一實施例光線路徑示意圖；圖3A為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的再一實施例光線路徑示意圖；圖3B為依據(jù)圖3A的發(fā)光組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3C為依據(jù)圖3A的光學(xué)有效面示意圖。其中，附圖標(biāo)記100、200、300、400具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置102、202、302、402 發(fā)光組件103、203、303、403 發(fā)光面104、204、304、404 成像透鏡組206、306偏極分光單元108、208、308、408 面板109、209、309、409 光學(xué)有效面310 棱鏡112、214、314、412 光線114、216、316、422 像平面218、318 第一偏振光119、219、319、419 預(yù)定位置120、432 面積210平板型偏極分光鏡212第一柱狀鏡414 基板418發(fā)光層420保護層428第二柱狀鏡L 長度W 寬度D、R、Q、T 特定距離
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述請參照圖1A，為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的一實施例光線路徑示意圖。具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置100包括發(fā)光組件102、成像透鏡組 104以及面板108。其中，發(fā)光組件102可為但不限于發(fā)光二極管，成像透鏡組104可為但不限于遠(yuǎn)心透鏡組，面板108可為但不限于數(shù)字微型鏡裝置(Digital Micromirror Device, DMD)。舉例而言，發(fā)光組件102也可為具有均勻發(fā)光面的發(fā)光組件。在本實施例中，發(fā)光組件102 (即發(fā)光二極管)具有發(fā)光面103并射出光線112，關(guān)于發(fā)光組件102的結(jié)構(gòu)請容后詳述。成像透鏡組104接收光線112且將發(fā)光面103實質(zhì)上成像于像平面114。其中，成像透鏡組104可由多個透鏡所組成，在本實施例中，成像透鏡組 104可由四個凸透鏡所組成，但本實施例并非用以限定本發(fā)明，可依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。面板108 (即數(shù)字微型鏡裝置)包括光學(xué)有效面109，光學(xué)有效面109實質(zhì)上配置于預(yù)定位置119，預(yù)定位置119為像平面114或距離像平面114前后一特定距離D的位置。 更詳細(xì)地說，光線112被發(fā)光組件102射出后穿過成像透鏡組104且光線112投射至面板 108的光學(xué)有效面109上。其中，特定距離D的大小與發(fā)光面103的狀態(tài)有關(guān)。舉例而言， 當(dāng)發(fā)光面103存在有于工藝中所造成的缺陷，例如但不限于長晶時形成的缺陷，若將光學(xué)有效面109實質(zhì)上配置于像平面114上，則光學(xué)有效面109會獲得具有缺陷的照明，此時須將光學(xué)有效面109移至間隔像平面114 一特定距離D內(nèi)的位置，使光學(xué)有效面109所獲得的照明缺陷模糊或消失，但本舉例并非用以限定本發(fā)明。在本實施例中，發(fā)光面103經(jīng)成像透鏡組104而投射于像平面114的面積120 (請參照圖1B)可比光學(xué)有效面109(請參照圖1B)大，但本實施例并非用以限定本發(fā)明，可依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。由于上述具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置100可藉由成像透鏡組104的設(shè)計與面板108的光學(xué)有效面109的適當(dāng)位置的配置，使得面板108的光學(xué)有效面109可獲得均勻的照明。請參照圖2A，為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的另一實施例光線路徑示意圖。具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置200包括發(fā)光組件202、成像透鏡組204、偏極分光單元206以及面板208。其中，發(fā)光組件202可為但不限于發(fā)光二極管，成像透鏡組204可為但不限于遠(yuǎn)心透鏡組，偏極分光單元206可包括平板型偏極分光鏡 210與第一柱狀鏡212，面板208可為但不限于硅基液晶面板(Liquid Crystal On Silicon Panel, LCOS Panel)。在本實施例中，發(fā)光組件202 (即發(fā)光二極管)具有發(fā)光面203并射出光線214。 成像透鏡組204接收光線214且將發(fā)光面203實質(zhì)上成像于像平面216。偏極分光單元206 配置于成像透鏡組204與像平面216間，偏極分光單元206接收穿過成像透鏡組204的光線214且使光線214中的第一偏振光218投射于像平面216。其中，偏極分光單元206包括平板式偏極分光鏡210與第一柱狀鏡212，平板式偏極分光鏡210接收穿過成像透鏡組204的光線214且將光線214中的第一偏振光218投射于像平面216。第一柱狀鏡212配置于面板208與平板式偏極分光鏡210間，且第一柱狀鏡212與平板式偏極分光鏡210呈四十五度夾角。面板208(即硅基液晶面板)包括光學(xué)有效面209，光學(xué)有效面209實質(zhì)上配置于預(yù)定位置219且接收第一偏振光218，預(yù)定位置 219為像平面216上或距離像平面216前后一特定距離T內(nèi)的位置。其中，特定距離T的大小與發(fā)光面203的狀態(tài)有關(guān)，于此便不再多作贅述。在本實施例中，投射至面板208上的第一偏振光218可為P型線性偏振光，由于第一偏振光218為P型線性偏振光，則第一偏振光218穿透平板式偏極分光鏡210與第一柱狀鏡212而投射至面板208的光學(xué)有效面209上，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。換句話說，當(dāng)投射至面板208的光學(xué)有效面209上的第一偏振光218可為S型線性偏振光時，第一偏振光218(即S型線性偏振光)進(jìn)入平板式偏極分光鏡210后被反射轉(zhuǎn)向且經(jīng)過第一柱狀鏡212而投射至面板208的光學(xué)有效面209上，也就是說，依據(jù)第一偏振光218的型態(tài)不同，面板208與第一柱狀鏡212的配置位置也不同。請參照圖2B，為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的又一實施例光線路徑示意圖。具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置300包括發(fā)光組件302、成像透鏡組304、偏極分光單元306以及面板308。其中，發(fā)光組件302可為但不限于發(fā)光二極管， 成像透鏡組304可為但不限于遠(yuǎn)心透鏡組，偏極分光單元306可包括二棱鏡310、312，面板 308可為但不限于液晶顯示面板。在本實施例中，發(fā)光組件302(即發(fā)光二極管)具有發(fā)光面303并發(fā)射光線314。 成像透鏡組304將發(fā)光面303實質(zhì)上成像于像平面316。偏極分光單元306系配置于成像透鏡組304與像平面316間，偏極分光單元306接收穿過成像透鏡組304的光線314且使光線314中的第一偏振光318投射于像平面316。其中，偏極分光單元306包括二棱鏡310，偏極分光單元306接收穿過成像透鏡組 304的光線314且將光線314中的第一偏振光318投射于像平面316。面板308 (即液晶顯示面板Liquid Crystal Display, LCD)包括光學(xué)有效面309，光學(xué)有效面309實質(zhì)上配置于預(yù)定位置319且接收第一偏振光318，預(yù)定位置319為像平面316上或距離像平面316前后一特定距離Q內(nèi)的位置。特定距離Q的大小與發(fā)光面303的狀態(tài)有關(guān)，于此便不再多作贅述。請參照圖3A，為依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置的再一實施例光線路徑示意圖。具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置400包括發(fā)光組件402、成像透鏡組 404以及面板408。其中，發(fā)光組件402可為但不限于發(fā)光二極管，成像透鏡組404可為但不限于遠(yuǎn)心透鏡組，面板408可為但不限于數(shù)字微型鏡裝置。在本實施例中，發(fā)光組件402(即發(fā)光二極管)具有發(fā)光面403并射出光線412。 更詳細(xì)地說，發(fā)光組件402還具有基板414、發(fā)光層418與保護層420，發(fā)光層418配置于基板414與保護層420間。發(fā)光層418射出光線412并穿過保護層420而射出(請參照圖 3B，為依據(jù)圖3A的發(fā)光組件結(jié)構(gòu)示意圖)，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。其中，發(fā)光面 403可為發(fā)光層418與保護層420的交接處，也可為發(fā)光層418或保護層420中的任一面， 且發(fā)光面403可為矩形面、方形面或不規(guī)則面。在本實施例中，發(fā)光面403為發(fā)光層418與保護層420的交接處且為方形面，但本實施例并非用以限定本發(fā)明。成像透鏡組404接收光線412，且將發(fā)光面403實質(zhì)上成像于像平面422。面板 408 (即數(shù)字微型鏡裝置)包括光學(xué)有效面409，光學(xué)有效面409實質(zhì)上配置于預(yù)定位置419，預(yù)定位置419系為像平面422或距離像平面422前后一特定距離R內(nèi)的位置。特定距離R的大小與發(fā)光面403的狀態(tài)有關(guān)，于此便不再多作贅述。在本實施例中，成像透鏡組404包括柱狀鏡4 (請參照圖3C)，柱狀鏡4 能接收發(fā)光面403所發(fā)出的光線412并將發(fā)光面403的第一長寬比調(diào)整成光學(xué)有效面409的第二長寬比。舉例而言，請參照圖1B、圖3A、圖;3B與圖3C，其中，圖IB為依據(jù)圖IA的投影面示意圖，圖3C為依據(jù)圖3A的投影面示意圖。當(dāng)發(fā)光面103的第一長寬比為一比一，且成像透鏡組104未包括柱狀鏡時(即圖IA的實施例)，投影至面板108的光學(xué)有效面109的第二長寬比為一比一(因為成像透鏡組104以成像方式投射至面板108的光學(xué)有效面109 上)。而當(dāng)光學(xué)有效面409的第二長寬比為十六比九時，可利用柱狀鏡4 將發(fā)光面403的寬度W所射出的光線412收斂而長度L所射出的光線412依原來的光線路徑(因未經(jīng)過柱狀鏡428的收斂，即柱狀鏡4 具有一維收斂光線的能力)投射至面板408的光學(xué)有效面 409上，使投射至面板408的光學(xué)有效面409的第二長寬比轉(zhuǎn)變成十六比九，且不會浪費發(fā)光面403所射出的光線412。其中，發(fā)光面103經(jīng)成像透鏡組104而投射于像平面114的面積120可比光學(xué)有效面109大，發(fā)光面403經(jīng)成像透鏡組404而投射于像平面422的面積 432可比光學(xué)有效面409大，但本實施例并非用以限定本發(fā)明，可依據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整。依據(jù)本發(fā)明所揭露的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置可藉由成像透鏡組的設(shè)計與面板的適當(dāng)位置的安排，使得投影裝置以有限的空間配置而達(dá)到均勻照明的目的。再者，當(dāng)成像透鏡組包括柱狀鏡時，柱狀鏡可將發(fā)光面的第一長寬比調(diào)整成光學(xué)有效面的第二長寬比，以避免浪費發(fā)光面所射出的光線。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，包括一發(fā)光組件，包括一發(fā)光面；一成像透鏡組，該成像透鏡組將該發(fā)光面成像于一像平面；以及一面板，該面板包括一光學(xué)有效面，該光學(xué)有效面配置于一預(yù)定位置，該預(yù)定位置為該像平面或距離該像平面前或該像平面后一特定距離內(nèi)的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，該發(fā)光組件為一發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，該成像透鏡組包括一柱狀鏡，該柱狀鏡能接收該發(fā)光面所射出的一光線并將該發(fā)光面的一第一長寬比調(diào)整成該光學(xué)有效面的一第二長寬比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，該成像透鏡組為一遠(yuǎn)心透鏡組。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，該面板為一硅基液晶面板、一數(shù)字微型鏡裝置或一液晶顯示面板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，其特征在于，該發(fā)光組件還包括一基板、一發(fā)光層與一保護層，該發(fā)光層配置于該基板與該保護層間。
全文摘要
一種具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置，包括發(fā)光組件、成像透鏡組以及面板。發(fā)光組件包括發(fā)光面，面板包括光學(xué)有效面。發(fā)光面為成像透鏡組的物平面，光學(xué)有效面配置于成像透鏡組的像平面上或與成像透鏡組的像平面距離一特定距離長度內(nèi)的位置，使得具有均勻光線的發(fā)光面可成像于光學(xué)有效面上。因此，具有均勻照明光學(xué)系統(tǒng)的投影裝置于面板的光學(xué)有效面上具有均勻的照明。
文檔編號G02B27/09GK102455581SQ20101051402
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者盧文記, 孔建平, 洪維毅 申請人:前鼎光電股份有限公司