TW202215139A

TW202215139A - 投影系統

Info

Publication number: TW202215139A
Application number: TW109135142A
Authority: TW
Inventors: 林經綸
Original assignee: 揚明光學股份有限公司新竹科學工業園區新安路7 號
Priority date: 2020-10-12
Filing date: 2020-10-12
Publication date: 2022-04-16

Abstract

一種投影系統，包括光源、準直元件、勻光元件、稜鏡、光閥以及投影鏡頭。準直元件設於光源的光路下游。勻光元件設於準直元件的光路下游。稜鏡設於勻光元件的光路下游。光閥設於稜鏡的光路下游。投影鏡頭設於光閥的光路下游。其中勻光元件及稜鏡中至少一者的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate)。

Description

投影系統

本發明是有關於一種投影系統，且特別是有關於一種具有光閥的投影系統。

投影系統包含光閥，光閥可用以調製照明光束，以產生影像光束供投影鏡頭投影於屏幕上。這些光束在投影系統裡通常挾帶一定的能量，一旦使用的時間過久，將會使得投影系統內部的元件有黃化、變質的情況產生，造成整體穿透率下降，且也會跟著影響成像品質。

再者，一般為了讓投影系統內部的元件能夠抗短波照射，通常會在製造時添加藥劑處理；然而，此舉不但會增加額外的成本，也有可能因製作不良而造成元件表面品質不佳，進而影響成像品質。

本發明係有關於一種投影系統，將投影系統內的特定元件的材料改以聚碳酸酯(Polycarbonate)製作，不但可改善這些元件在長期照射下穿透率降低的問題，還能有效節省成本。

根據本發明之一方面，提出一種投影系統。投影系統包括光源、準直元件、勻光元件、稜鏡、光閥以及投影鏡頭。準直元件設於光源的光路下游。勻光元件設於準直元件的光路下游。稜鏡設於勻光元件的光路下游。光閥設於稜鏡的光路下游。投影鏡頭設於光閥的光路下游。其中勻光元件及稜鏡中至少一者的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate)。

根據本發明之另一方面，提出一種投影系統。投影系統包括光源、準直元件、勻光元件、中繼透鏡、反射元件、光閥以及投影鏡頭。準直元件設於光源的光路下游。勻光元件及中繼透鏡設於準直元件的光路下游。反射元件設於勻光元件及中繼透鏡的光路下游。光閥設於反射元件的光路下游。投影鏡頭設於光閥的光路下游。其中勻光元件及反射元件中至少一者的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate)。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：

以下將詳述本發明的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本發明的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節及實施範例；然而，這些特定細節及實施範例不應視為本發明的限制。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。

請參照第1圖，其為根據本發明一實施例之投影系統100的架構俯視圖。投影系統100可包括光源111、準直元件112、勻光元件115、透鏡118、反射元件119、光閥120以及投影鏡頭130。

一實施例中，光源111的數量可以是四個，但應瞭解本發明並不以此為限。四個光源111分別為第一光源111a、第二光源111b、第三光源111c及第四光源111d。第一光源111a可輸出第一光束La，第二光源111b可輸出第二光束Lb，第三光源111c可輸出第三光束Lc，第四光源111d可輸出第四光束Ld。

一實施例中，第一光源111a可為藍光二極體，第一光束La為藍色光線。第二光源111b可為覆蓋有可被激發之綠色螢光粉層的藍光二極體，使所輸出的第二光束Lb為綠色光線。第三光源111c可為藍光二極體，第三光束Lc為藍色光線。第四光源111d可為紅光二極體，第四光束Ld為紅色光線。於此，所述的光源111係以發光二極體為例說明，然本發明不以此為限。舉例來說，光源111亦可以是其他種形式，例如雷射二極體或其它種類光源。

準直元件112緊鄰於光源111配置，且準直元件112設於光源111的光路下游。舉例來說，一實施例中，準直元件112的數量可以是四個，但應瞭解本發明並不以此為限。四個準直元件112分別為第一準直元件112a、第二準直元件112b、第三準直元件112c及第四準直元件112d。第一準直元件112a設於第一光源111a的光路下游，於第一光束La的傳遞路徑上。第二準直元件112b設於第一準直元件112a與第二光源111b的光路下游，位於第一光束La及第二光束Lb的傳遞路徑上。第三準直元件112c設於第三光源111c的光路下游，位於第三光束Lc的傳遞路徑上。第四準直元件112d設於第四光源111d的光路下游，位於第四光束Ld的傳遞路徑上。準直元件112例如是平凸透鏡、雙凸透鏡或其他具有將發散光轉換成平行光的光學元件，但本發明不以此為限。

於此，投影系統100還可包括分光元件113，設於光源111和勻光元件115之間。一具體實施例中，分光元件113包括第一分光元件113a及第二分光元件113b，而投影系統100還包括一中繼透鏡114。第一分光元件113a及第二分光元件113b平行於彼此配置。中繼透鏡114配置於第一分光元件113a及第二分光元件113b之間。分光元件113例如是分光平板玻璃、分光鏡(dichroic mirror)(如半穿半反鏡)或其他具有將不同波長或顏色分離的光學元件，但本發明不以此為限。

第一分光元件113a設於第一準直元件112a、第二準直元件112b與第三準直元件112c的光路下游，且第一分光元件113a配置於第一光束La、第二光束Lb及第三光束Lc的傳遞路徑上。第二分光元件113b設於第一分光元件113a與第四準直元件112d的光路下游，且第二分光元件113b配置於第二光束Lb、第三光束Lc及第四光束Ld的傳遞路徑上。

第一分光元件113a及第二分光元件113b可具有波長選擇性。於本例中，第一分光元件113a可反射藍色光線。因此，藍色光線的第一光束La可經由第一分光元件113a反射至第二光源111b，使第二光源111b的綠色螢光粉層除了可由本身的藍光二極體所發出的藍色光線激發之外，還可由藍色光線的第一光束La所激發，進而輸出綠色光線的第二光束Lb，藉此提升發光效益。而，所輸出的第二光束Lb則可穿透第一分光元件113a。另一方面，藍色光線的第三光束Lc也可經由第一分光元件113a反射至第二分光元件113b。

於本例中，第二分光元件113b可反射紅色光線的第四光束Ld，而讓其他顏色光線的第二光束Lb及第三光束Lc穿透。

勻光元件115設於準直元件112的光路下游。於本例中，勻光元件115設於第二分光元件113b及第四準直元件112d的光路下游。勻光元件115例如是積分柱(Integration Rod)、透鏡陣列(lens array)、擴散板或其他具有光均勻化效果的光學元件，但本發明不以此為限。

一實施例中，投影系統100還可包括中繼透鏡116及反射元件117。中繼透鏡116設於勻光元件115的光路下游，第二光束Lb、第三光束Lc及第四光束Ld可由此匯集成一照明光束I。反射元件117設於中繼透鏡116的光路下游，其可反射照明光束I至區域R之架構中。在其他實施例中，可省略中繼透鏡116及反射元件117的設置。反射元件117例如是內部全反射稜鏡(TIR)、內部反向全反射稜鏡(RTIR)、反射鏡或其他具有將光線改變行進路徑的光學元件，但本發明不以此為限。

第2圖為第1圖中區域R之架構的側視圖。請參照第1圖及第2圖，透鏡118設於反射元件117的光路下游，反射元件119設於透鏡118的光路下游。本實施例中，反射元件119為稜鏡，其可包括入光稜鏡119a及出光稜鏡119b。此外，稜鏡也可以是單片式的內部反向全反射稜鏡(RTIR)，本發明不以此為限。其中透鏡118最為接近入光稜鏡119a的入光面119a1。照明光束I依序經由透鏡118及反射元件119傳遞至光閥120後轉換為一影像光束M。投影鏡頭130設於光閥120的光路下游，以將影像光束M投影於屏幕(圖中未顯示)上。另外，在光閥124與出光稜鏡119b之間還可配置一保護片122，以保護光閥120。

特別要說明的是，本發明將投影系統內的特定元件的材料改以聚碳酸酯(Polycarbonate)製作。一實施例中，這些特定元件例如是勻光元件115及反射元件119(稜鏡)中的至少一者。勻光元件115及反射元件119(稜鏡)可均由聚碳酸酯所製成；或者，勻光元件115及反射元件119(稜鏡)的其中一者的材質為聚碳酸酯。

另一實施例中，這些特定元件例如是勻光元件115、透鏡118及反射元件119(稜鏡)中的至少一者。勻光元件115、透鏡118及反射元件119(稜鏡)可均由聚碳酸酯所製成；或者，勻光元件115、透鏡118及反射元件119(稜鏡)的其中一者的材質為聚碳酸酯。

又一實施例中，第一準直元件112a、第二準直元件112b、第三準直元件112c及第四準直元件112d的其中至少一者的材質為聚碳酸酯。一具體實施例中，第三準直元件112c的材質為聚碳酸酯。

一實施例中，聚碳酸酯的折射率為N，阿貝數為V，且1.56≤N≤1.6及/或20≤V≤40。一些實施例中，聚碳酸酯係使用由科思創(Makrolon)所提供的Makrolon ^®LED2045、Makrolon ^®LED2245、Makrolon ^®AL2447或Makrolon ^®AL2647的材料。以這些材料製成的特定元件即使在經過長時間的使用，仍可有效避免黃化、變質的情況產生。

本發明藉由上述實施例，讓投影系統內能量密度較為集中的特定元件(例如鄰近較短波長光束的準直元件、勻光元件、最靠近稜鏡的透鏡、稜鏡等)的材料改以聚碳酸酯製作，取代傳統以環烯烴聚合物、或是環烯烴單體共聚合物的製作方式，不但可改善這些元件在長期照射下穿透率降低的問題，還能有效節省成本。

綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，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。

100:投影系統 111:光源 111a:第一光源 111b:第二光源 111c:第三光源 111d:第四光源 112:準直元件 112a:第一準直元件 112b:第二準直元件 112c:第三準直元件 112d:第四準直元件 113:分光元件 113a:第一分光元件 113b:第二分光元件 114:中繼透鏡 115:勻光元件 116:中繼透鏡 117:反射元件 118:透鏡 119:反射元件 119a:入光稜鏡 119a1:入光面 119b:出光稜鏡 120:光閥 122:保護片 130:投影鏡頭 La:第一光束 Lb:第二光束 Lc:第三光束 Ld:第四光束 I:照明光束 R:區域 M:影像光束

第1圖為根據本發明一實施例之投影系統的架構俯視圖；第2圖為第1圖中區域R之架構的側視圖。

100:投影系統

111:光源

111a:第一光源

111b:第二光源

111c:第三光源

111d:第四光源

112:準直元件

112a:第一準直元件

112b:第二準直元件

112c:第三準直元件

112d:第四準直元件

113:分光元件

113a:第一分光元件

113b:第二分光元件

114:中繼透鏡

115:勻光元件

116:中繼透鏡

117:反射元件

118:透鏡

119:反射元件

120:光閥

130:投影鏡頭

La:第一光束

Lb:第二光束

Lc:第三光束

Ld:第四光束

I:照明光束

R:區域

M:影像光束

Claims

一種投影系統，包括：一光源；一準直元件，設於該光源的光路下游；一勻光元件，設於該準直元件的光路下游；一稜鏡，設於該勻光元件的光路下游；一光閥，設於該稜鏡的光路下游；以及一投影鏡頭，設於該光閥的光路下游；其中該勻光元件及該稜鏡中至少一者的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate)。
一種投影系統，包括：一光源；一準直元件，設於該光源的光路下游；一勻光元件及一中繼透鏡，設於該準直元件的光路下游；一反射元件，設於該勻光元件和該中繼透鏡的光路下游；一光閥，設於該反射元件的光路下游；以及一投影鏡頭，設於該光閥的光路下游；其中該勻光元件及該反射元件中至少一者的材質為聚碳酸酯(Polycarbonate)。
如請求項2所述之投影系統，其中該反射元件為稜鏡或反射鏡。
如請求項1至3任一項所述之投影系統，更包括：一分光鏡(dichroic mirror)，設於該光源和該勻光元件之間。
如請求項1至3任一項所述之投影系統，其中該光源包括一第一光源、一第二光源、一第三光源及一第四光源，該準直元件包括一第一準直元件、一第二準直元件、一第三準直元件及一第四準直元件，該第一準直元件設於該第一光源的光路下游，該第二準直元件設於該第一準直元件與該第二光源的光路下游，該第三準直元件設於該第三光源的光路下游，該第四準直元件設於該第四光源的光路下游。
如請求項5所述之投影系統，其中該投影系統滿足下列條件之一：(1)該第三準直元件的材質為聚碳酸酯；(2)該第一準直元件、該第二準直元件、該第三準直元件及該第四準直元件的其中至少一者的材質為聚碳酸酯。
如請求項5所述之投影系統，更包括：一第一分光元件，設於該第一準直元件、該第二準直元件與該第三準直元件的光路下游；以及一第二分光元件，設於該第一分光元件與該第四準直元件的光路下游。
如請求項7所述之投影系統，更包括：一透鏡，位於該勻光元件與該光閥之間，且該透鏡的材質為聚碳酸酯。
如請求項1至3任一項所述之投影系統，其中聚碳酸酯的折射率為N，阿貝數為V，且1.56≤N≤1.6及/或20≤V≤40。
如請求項1至3任一項所述之投影系統，其中聚碳酸酯係使用科思創(Makrolon)的Makrolon ^®LED2045、Makrolon ^®LED2245、Makrolon ^®AL2447或Makrolon ^®AL2647的材料。