TWI465829B - 光通道及其製造方法 - Google Patents

Description

光通道及其製造方法

本案係關於一種光學元件及其製造方法，尤指一種適用於光學投影系統之光機引擎之光通道及其製造方法。

光學投影系統已廣泛地運用於簡報及娛樂表演中。在一般光學投影系統中，通常需要一光均勻化裝置以將一光源發出之入射光線聚光且於均勻化其亮度分佈後射出，而該光均勻化裝置目前係以光通道(light tunnel)來實現。光通道可均勻且準確地將通過其本身之光線投射至一光源調變裝置之有效區域，藉此避免在一光機引擎之特定光路徑中產生亮度不一之問題。

第1A圖係為習知光通道之結構示意圖，以及第1B圖係為第1A圖所示之光通道沿著線段A-A之剖面示意圖。如第1A圖及第1B圖所示，光通道1係為四片長條型之反射板(例如反射鏡片)相組接而形成之中空柱體，其中四個反射板包括一頂部反射板11、一底部反射板12、一右側反射板13及一左側反射板14。為組裝形成光通道1，每一反射板係與鄰近之反射板邊緣與邊緣相接，而藉由將右側反射板13及左側反射板14鄰接於頂部反射板11及底部反射板12，便可形成具有一光線入口16及一光線出口(未圖示)之光通路(light passage)15，且可用黏著劑9，例如環氧樹脂(epoxy)、 矽膠(silicon rubber)、紫外線光固化型黏著劑(ultra-violet-curved)塗佈於相連之頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14間之外部接合處，藉此使頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14可結合而形成光通道1。

第2圖係為習知光通道之製造流程示意圖。如第1A圖、第1B圖及第2圖所示，習知光通道1之製造流程係如下所述。首先，於步驟S1，先形成四個反射板，包括頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14，其中頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14皆為長方體元件。之後，於步驟S2，將頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14結合而形成光通道1。

在步驟S1中，頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14的形成過程更包含以下子步驟。首先，於步驟S11，提供附有薄膜之一玻璃板。之後，於步驟S12，將具有薄膜之玻璃板進行裁切程序，以形成四個長方體之反射板，即頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14。其中，頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14係分別為長方體元件，其各自具有六個面，且各自的六個面中，任意兩個相鄰面係相互垂直。

由於頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14皆為長方體元件，因此各反射板之各自的六個面中，任意兩個相鄰面係相互垂直。當頂部反射板11、底部反射板12、右側反射板13及左側反射板14需組裝形成光通道1，且需使光通道1之光通 路15之一截面為非矩形時，例如第1B圖所示，必須將左側反射板14斜放於頂部反射板11及底部反射板12之間來構成截面為非矩形之光通路15。此時，左側反射板14之第一表面141及頂部反射板11之底面111(或稱內表面)間之接合處將因為左側反射板14係為長方體元件而產生一缺口(即間隙)17，亦即一銳角，而此缺口17將導致光衰退進而惡化光通道1之光學品質，並會在顯示影像上形成黑色線條，進而影響光學投影系統之投影效果。

本案之目的在於提供一種適用於光學投影系統之光通道及其製造方法，其可使光通道內之光通路之截面為非矩形且使其兩個相連反射板間之接合處不會形成缺口，進而可以提升光通道之光亮度及光學品質，且可避免在顯示影像上形成黑色線條而可以提升光學投影系統之投影效果。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種光通道，係適用於光學投影系統中，包含：複數個反射板，每一反射板係鄰設於其它兩個反射板之間，使複數個反射板共同形成為中空結構之一光通路；其中至少一反射板係具有為傾斜結構之一第一表面，且具第一表面之反射板係以傾斜方式鄰接於其它兩個反射板之間，使光通路之截面為非矩形，且第一表面係緊貼於相鄰接之反射板上，以使具第一表面之反射板與相鄰接之反射板之間的一接合處以零缺口之方式相緊貼。

為達上述目的，本案之另一較廣義實施態樣為提供一種光通道之製造方法，其中光通道係適用於光學投影系統中，光通道之製造方法包括步驟：(a)形成複數個反射板，其中之一反射板係具有 為傾斜結構之第一表面；以及(b)使複數個反射板相連接以形成光通道，其中每一反射板鄰接於其它兩個反射板之間以形成具有中空結構之光通路，其中具第一表面之反射板係以傾斜方式設置於其它兩個反射板之間，使光通路之截面為非矩形，且其中第一表面係緊貼於相鄰接之反射板上，以使具第一表面之反射板與相鄰接之反射板之間的一接合處以零缺口之方式相緊貼。

1、2‧‧‧光通道

11、21‧‧‧頂部反射板

111、211‧‧‧底面

12、22‧‧‧底部反射板

13、23‧‧‧右側反射板

14、24‧‧‧左側反射板

141、231、241‧‧‧第一表面

15、25‧‧‧光通路

16、26‧‧‧光線入口

17‧‧‧缺口

221‧‧‧頂面

232‧‧‧第二表面

242‧‧‧第二表面

243‧‧‧第三表面

244‧‧‧第四表面

245‧‧‧入口端表面

246‧‧‧出口端表面

7‧‧‧玻璃板

8‧‧‧基座

80‧‧‧平台

9‧‧‧黏著劑

A-A‧‧‧剖面線

B-B‧‧‧剖面線

C1‧‧‧第一外部接合處

C2‧‧‧第二外部接合處

C3‧‧‧第三外部接合處

C4‧‧‧第四外部接合處

S1~S2‧‧‧習知光通道之製造步驟

S11~S12‧‧‧步驟S1之子步驟

S3~S4‧‧‧本案光通道之製造步驟

S31~S33‧‧‧步驟S3之子步驟

θ₁~θ₄‧‧‧第一角度~第四角度

L‧‧‧裁切線

第1A圖：其係為習知光通道之結構示意圖。

第1B圖：其係為第1A圖所示之光通道沿著線段A-A之剖面示意圖。

第2圖：其係為習知光通道之製造流程示意圖。

第3A圖：其係為本案較佳實施例之光通道之結構示意圖。

第3B圖：其係為第3A圖所示之光通道沿線段B-B之剖面示意圖。

第4圖：其係為第3B圖所示之左側反射板之結構示意圖。

第5圖：其係為第3A圖所示之光通道之製造流程示意圖。

第6圖：其係為例示將一玻璃板裁切為如第4圖所示之左側反射板的形成示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

第3A圖係為本案較佳實施例之光通道之結構示意圖；以及第3B圖係為第3A圖所示之光通道沿線段B-B之剖面示意圖。如第3A圖及第3B圖所示，光通道2係適用於一光學投影系統之一光機引擎(未圖示)，但不以此為限，以用於聚光並使其亮度分布均勻化。該光通道2包含複數個反射板，例如四個反射板21,22,23,24，以及由該複數個反射板21,22,23,24所定義形成之具有一光線入口26及一光線出口(未圖示)之一光通路25。其中該四個反射板包括頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24(或分別稱為第一、第二、第三及第四反射板)，且各自具有六個表面，並可由例如非透光玻璃或是具反射層薄膜之透光玻璃所構成，但不以此為限。

於本實施例中，頂部反射板21及底部反射板22係可以平行的方式相對設置，且頂部反射板21及底部反射板22的形狀可相同或相似，但不以此為限。右側反射板23及左側反射板24則相對地設置於頂部反射板21及底部反射板22之間，且分別與頂部反射板21及底部反射板22相鄰接，進而定義形成光通路25。此外，為了構成一光通路25，其具有一平行於光線入口26之非矩行截面，右側反射板23及左側反射板24兩者則可擇一或全部以傾斜方式設置且連接於頂部反射板21及底部反射板22之間。如第4圖所示之實施例中，係將左側反射板24以傾斜方式設置且連接於頂部反射板21及底部反射板22之間，右側反射板23則垂直設於頂部反射板21及底部反射板22之間，藉此使頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24定義形成截面為非矩形，例如梯形，之光通路25。於一些實施例中，頂部反射板21、底部反射板22、右側反 射板23及左側反射板24之組接方式可以內定位的方式實現，即先提供一可定義出光通路25區域之模具，並將頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24緊貼於該模具上，再將頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24之外部接合處以黏著劑使其相互連接而組合形成光通道2。於其他實施例中，頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24之組接方式亦可利用外定位的方式來實現。

於上述實施例中，當頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24相互連接而組合成光通道2時，右側反射板23以第一角度θ₁與頂部反射板21相連接(例如以黏附的方式連接)，右側反射板23以第二角度θ₂與底部反射板22連接，左側反射板24以第三角度θ₃與頂部反射板21連接，左側反射板24以第四角度θ₄與底部反射板22連接，其中第一角度θ₁及第二角度θ₂因右側反射板23係垂設於頂部反射板21及底部反射板22之間而分別為直角，第三角度θ₃以及第四角度θ₄則因左側反射板24係以傾斜方式設置於頂部反射板21及底部反射板22之間而分別為鈍角及銳角，且第一角度θ₁、第二角度θ₂、第三角度θ₃以及第四角度θ₄之總合為360度。換言之，即由頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24所定義而成之光通路25之截面為非矩形，例如梯形，且具有第一角度θ₁、第二角度θ₂、第三角度θ₃以及第四角度θ₄之四個內角。

請參閱第4圖，並配合第3A及3B圖，其中第4圖係為第3B圖所示之左側反射板之結構示意圖。於一些實施例中，傾斜設置於頂部反射板21及底部反射板22之間之左側反射板24或/及右側反射板23 將具有至少一表面為傾斜結構。如第4圖所示之實施例，傾斜設置於頂部反射板21及底部反射板22之間之左側反射板24係具有一第一表面241、一第二表面242、一第三表面243、一第四表面244、一入口端表面245及一出口端表面246，其中第一表面241係與第二表面242相對設置，且各自鄰接於第三表面243及第四表面244之間。第一表面241係為傾斜表面，且由第三表面243朝第四表面244向下傾斜，故第一表面241及第三表面243之間將形成一銳角，而第一表面241及第四表面244之間則形成一鈍角。第二表面242係分別與第三表面243及第四表面244相互垂直鄰接，且第二表面242與第三表面243之間或與第四表面244之間之垂直連接處將緊靠於底部反射板22上，例如第3B圖所示，係第二表面242與第三表面243之間的垂直連接處緊靠於底部反射板22上。第三表面243係與第四表面244相對設置，且鄰接於第一表面241及第二表面242。第三表面243係位於光通道2之光通路25內，以作為光通道2之光通路25之一內壁面。入口端表面245及出口端表面246則相對設置，且入口端表面245係與光通路25之光線入口26相鄰，出口端表面245則與光通路25之光線出口相鄰，此外，入口端表面245及出口端表面246各自與第一表面241、第二表面242、第三表面243以及第四表面244相鄰接。於本實施例中，頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23可為長方體結構，其各自的六個面中，任兩個相鄰面皆為相互垂直，而左側反射板24可為直角梯形體結構，亦即左側反射板24的其中一一面，例如第一表面241，係傾斜地鄰接於第三表面243及第四表面244之間，而其餘的面之間，例如第二表面242、第三表面243、第四表面244、入口端表面245及出口端表面246之間，任意兩個相鄰的面皆為相互 垂直，但不以此為限。

請再參閱第3A及3B圖，當頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24組合成光通道2時，為了使光通道2之光通路25之截面可為例如梯形之非矩形，除了將右側反射板23垂直設置於頂部反射板21及底部反射板22之間外，更需將左側反射板24以傾斜的方式設置於頂部反射板21及底部反射板22之間。左側反射板24之傾斜表面，亦即第一表面241係架構於與頂部反射板21之底面相緊貼，以使左側反射板24與相鄰接之頂部反射板21之間的接合處以零缺口之方式相緊貼。此外，例如第3B圖所示，可將傾斜之第一表面241其相對較高處緊貼於頂部反射板21之底面211，而使第一表面241相對較低處位於光通道2之外部區域，使左側反射板24之第一表面241與頂部反射板21之底面211間位於光通道25內之接合處為零缺口，亦即使左側反射板24與頂部反射板21之間位於光通道25內之接合處可形成為光通道25其中之一內角，例如第三角度θ₃，如此一來，便可避免如習知光通道會有一缺口形成於兩個反射板之接合處，因此本案可增強光通道2之亮度及光學品質，且可避免顯示影像中之黑色線條，進而提昇光學投影系統之投影效果。

當然，光通路25之截面形狀並不侷限於如第3B圖所示，可依實際投影需求而調整頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24之間的組合關係及結合位置，且為了避免上述任一反射板在以傾斜方式連接於相鄰之其它反射板之間時，其接合處會於光通路25產生缺口，以傾斜方式設置之反射板可具有至少一傾斜的表面，進而可運用前述例示之傾斜的表面與相鄰之反射板 之連接方式來避免缺口的形成，例如左側反射板24除了第一表面241可為傾斜表面外，與第一表面241相對設置之第二表面242亦可為傾斜表面(未圖示)，藉此使第二表面242可與底部反射板22之頂面相緊貼，以使左側反射板24與相鄰接之底部反射板22之間的接合處亦以零缺口之方式相緊貼。

於上述實施例中，右側反射板23之第一表面231及左側反射板24之第一表面241係緊貼於頂部反射板21之底面211，右側反射板23之第二表面232及左側反射板24之第二表面242緊靠於底部反射板22之頂面221。且任兩鄰接之反射板將於光通道2之外部形成一外接合處，亦即於光通道2之外部，頂部反射板21之底面211及左側反射板24之第一表面241間係形成第一外部接合處C1，頂部反射板21之底面211及右側反射板23之第一表面231間係形成一第二外部接合處C2，底部反射板22之頂面221及左側反射板24之第二表面242間係形成一第三外部接合處C3，底部反射板22之頂面221及右側反射板23之第二表面232間係形成一第四外部接合處C4，且第一~第四外部接合處C1~C4可塗佈黏著劑，例如環氧樹脂、矽膠或紫外線光固化型黏著劑等，使頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24可結合而成光通道2。此外，頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24之各自的其中一表面可用於形成光通路25，且可架構於反射光線，使光線通過光通道2。

請參閱第5圖，並配合第3A、3B及4圖，其中第5圖係為第3A圖所示之光通道之製造流程示意圖。本示範性實施例之光通道2之製造流程係如下所述，首先，於步驟S3，形成複數個反射板，例如 頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24，其中左側反射板24係具有一傾斜表面，即第一表面241。之後，於步驟S4，將頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24相互組接以形成具有光通路25之光通道2，其中光通路25之截面為非矩形，且具有傾斜表面(即第一表面241)之左側反射板24係以傾斜方式設置於相鄰之其它反射板之間，亦即設置於頂部反射板21及底部反射板22之間，且第一表面241緊貼頂部反射板21之底面211。

而在步驟S3中，頂部反射板21、底部反射板22、右側反射板23及左側反射板24的形成過程更包含以下子步驟。首先，於步驟S31，提供附有反射層薄膜之兩個玻璃板。接著，於步驟S32，將其中之一玻璃板裁切成為具有傾斜結構之第一表面241之至少一反射板，即左側反射板24。之後，於步驟S33中，將另一玻璃板裁切為形狀相似且為長方體之至少一頂部反射板21、至少一底部反射板22以及至少一右側反射板24。而在步驟S4中，右側反射板23係垂直設置於為平行設置之頂部反射板21與底部反射板22之間。

請參閱第6圖，其係為例示將一玻璃板裁切為如第4圖所示之左側反射板的形成示意圖。於一些實施例中，於步驟S32中，為了將玻璃板裁切成為具有傾斜表面之至少一左側反射板24，係先將一玻璃板7放置於一裁切機器之基座8之傾斜平台80上，再利用切割刀從傾斜平台80及玻璃板7之正上方直接朝垂直水平面的方向向下裁切玻璃板7之一端部，亦即如第6圖所示之箭頭方向。於沿著裁切線L裁切玻璃板7之該端部後，玻璃板7之該端部便可形成傾斜表面，後續再利用玻璃一般的裁切方式形成其他非傾斜表面， 即可使玻璃板7裁切成為具有一傾斜表面之至少一左側反射板24。當然，將玻璃板裁切成為具有傾斜表面之至少一左側反射板24之方式並不侷限於如第6圖所例示之實施例，可替換地，亦可以例如機械切割、水刀切割或是雷射切割等方式實現。至於，於步驟S33中，頂部反射板21、底部反射板22以及右側反射板24之形成方式則可依一般玻璃切割方法來形成，故於此不再贅述。

綜上所述，本案提供一種適用於光學投影系統之光通道及其製造方法，其可使光通道內之光通路之截面為非矩形且使其兩個反射板間之接合處不會形成缺口，進而可以提升光通道之光亮度及光學品質，且可避免在顯示影像上形成黑色線條而可以提升光學投影系統之投影效果。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2‧‧‧光通道

21‧‧‧頂部反射板

211‧‧‧底面

22‧‧‧底部反射板

23‧‧‧右側反射板

24‧‧‧左側反射板

231、241‧‧‧第一表面

25‧‧‧光通路

221‧‧‧頂面

232、242‧‧‧第二表面

243‧‧‧第三表面

244‧‧‧第四表面

9‧‧‧黏著劑

C1‧‧‧第一外部接合處

C2‧‧‧第二外部接合處

C3‧‧‧第三外部接合處

C4‧‧‧第四外部接合處

θ₁~θ₄‧‧‧第一角度~第四角度

Claims (13)

1. 一種光通道，係適用於一光學投影系統中，包含：複數個反射板，每一該反射板係鄰設於其它兩個該反射板之間，使該複數個反射板共同形成為中空結構之一光通路；其中至少一該反射板係具有為傾斜結構之一第一表面，且具該第一表面之該反射板係以傾斜方式鄰接於其它兩個該反射板之間，使該光通路之一截面為非矩形，且該第一表面係緊貼於相鄰接之該反射板上，以使具該第一表面之該反射板與相鄰接之該反射板之間的一接合處以零缺口之方式相緊貼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中該光通路之該截面為一梯形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中相對於具該第一表面之該反射板之其它該反射板為一長方體元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中該複數個反射板包括一頂部反射板、一底部反射板、一右側反射板以及一左側反射板，且該左側反射板係具有該第一表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光通道，其中該頂部反射板、該底部反射板及該右側反射板係為一長方體元件。
6. 如申請專利範圍第4項所述之光通道，其中該頂部反射板及該底部反射板係平行設置，且該右側反射板係垂直設置於該頂部反射板及該底部反射板之間。
7. 如申請專利範圍第4項所述之光通道，其中該左側反射板更具有 一第二表面、一第三表面、一第四表面、一入口端表面及一出口端表面，該第一表面係傾斜於該第三表面以及該第四表面之間，該第二表面係與該第一表面相對設置且與該第三表面以及該第四表面垂直連接，該第三表面及該第四表面係相對設置，該入口端表面及該出口端表面係分別與該第二表面、該第三表面及該第四表面垂直連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光通道，其中該左側反射板之該第一表面係緊貼於該頂部反射板上，該第二表面與該第三表面之間或該第二表面與該第四表面之間之一垂直連接處係緊靠於該底部反射板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光通道，其中該光通路係具有四個內角，且該四個內角之角度總和為360度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光通道，其中具該第一表面之該反射板與相鄰接之該反射板之間的該接合處係構成該光通路之其中之一該內角。
11. 一種光通道之製造方法，包括步驟：(a)形成複數個反射板，其中之一該反射板係具有為傾斜結構之一第一表面；以及(b)使該複數個反射板相連接以形成該光通道，其中每一該反射板鄰接於其它兩個該反射板之間以形成為中空結構之一光通路，其中具該第一表面之該反射板係以傾斜方式設置於其它兩個該反射板之間，使該光通路之一截面為非矩形，且其中該第一表面係緊貼於相鄰接之該反射板上，以使具該第一表面之該反射板與相鄰接之該反射板之間的一接合處以零缺口之方式相緊貼。
12. 如申請專利範圍第11項所述之光通道之製造方法，其中於步驟(a)中更包含步驟：(a1)提供兩個玻璃板；(a2)將其中之一該玻 璃板裁切成為具有該第一表面之至少一該反射板；以及(a3)將另一玻璃板裁切為相對於具有該第一表面之該反射板之其它該複數個反射板。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光通道之製造方法，其中於步驟(a2)中，該玻璃板係放置於一基座之一傾斜平台上，並從垂直一水平面的一方向裁切該玻璃板之一端部，以使該玻璃板之該端部形成該第一表面。