TWI656395B - 光導管以及包括該光導管的投影顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種光導管，包括中空的管體，該管體包括內表面以及與內表面相背的外表面，其特徵在於：所述內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述外表面覆蓋有一層高反射膜。本發明還提供一種包括上述光導管的投影顯示裝置。

Description

光導管以及包括該光導管的投影顯示裝置

本發明涉及光學投影顯示裝置技術領域，尤其涉及一種用於能改善投影顯示裝置勻光效果的光導管及包括該光導管的投影顯示裝置。

投影裝置通常包括光源、導光管、稜鏡組、數位微鏡顯示裝置以及投影鏡頭組。光源發射的光經過導光管的勻光處理，經由所述稜鏡組投射至所述數位微鏡顯示裝置上，再折向至所述投影鏡頭組用以呈像。其中，光導管用以導光(如改變光的行進方向)、集光與勻光。但是，現有技術中，通常使光在光導管內部發生全反射來傳導光，但如此由於入射光束數量與出射光束數量一致，光導管的勻光效果並不佳。

有鑑於此，有必要提供一種能改善勻光效果的光導管及包括該光導管的投影顯示裝置。

一種光導管，包括中空的管體，該管體包括內表面以及與內表面相背的外表面，所述內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述外表面覆蓋有一層高反射膜。

一種投影顯示裝置，其包括一個光源裝置、一個合光元件、一個光導管、一個稜鏡組、一個數位微鏡顯示裝置以及一個投影鏡頭組，所述光源裝置包括一個發光二極體、一個雷射光源以及一個色輪；所述光導管包括中空的 管體，所述管體包括內表面以及與內表面相背的外表面，所述內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述外表面覆蓋有一層高反射膜；所述發光二極體產生第一顏色光，所述雷射光源產生第二顏色光，並照射所述色輪產生第三顏色光，通過所述合光元件將所述三顏色光加以混光處理進入所述光導管，所述半反半透膜能使到達其表面的光束中，部分光束發生全反射與使部分光束發生透射；所述高反射膜層用於使到達其表面的光束發生全發射經過所述光導管的光束最終從管體出射至所述稜鏡組，並且經由所述稜鏡組投射至所述數位微鏡顯示裝置上，再折向至所述投影鏡頭組，從而顯示圖像。

與現有技術相比較，本發明投影機光源裝置，由於包括所述光導管，所述光導管的內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述光導管的外表面覆蓋有有一層高反射膜，從而對於長度相同的光導管，本發明的光束在光導管內傳輸時的折射次數與光束數量多，勻光效果更好，本發明的光導管與現有技術中的光導管若達到相同的勻光效果時，本發明所需的光導管尺寸短，相應的可以減少成本。

100‧‧‧投影顯示裝置

11‧‧‧光源裝置

112‧‧‧發光二極體

1122‧‧‧第一兩向分色鏡

1124‧‧‧第二兩向分色鏡

1126‧‧‧透鏡組

1128、1142、11602、1164、122‧‧‧透鏡

114‧‧‧雷射光源

1140‧‧‧雷射產生器

1144、11604、124‧‧‧反射鏡

116‧‧‧色輪

1160‧‧‧鏡組

1162‧‧‧光照區塊

1162a‧‧‧第一光照區塊

1162b‧‧‧第二光照區塊

12‧‧‧合光元件

13‧‧‧光導管

14‧‧‧稜鏡組

15‧‧‧數位微鏡顯示裝置

16‧‧‧投影鏡頭組

R‧‧‧紅色光

G‧‧‧綠色光

B‧‧‧藍色光

130‧‧‧管體

131‧‧‧內表面

132‧‧‧外表面

133‧‧‧半反半透膜

134‧‧‧高反射膜

圖1是本發明投影機光源裝置的實施方式光路徑示意圖。

圖2是圖1的投影機光源裝置的色輪的受光面示意圖。

圖3是投影機光源裝置包括的光導管的剖面圖。

圖4是光束經過圖3所示的光導管時發生的光路圖。

下面將結合附圖及實施例對本技術方案提供的光導管以及包括該光導管的投影顯示裝置作進一步的詳細說明。

請參閱圖1所示，為本發明的投影顯示裝置100的實施方式光路徑示意圖，其包括一個光源裝置11、一個合光元件12、一個光導管13、一個稜鏡組14、一個數位微鏡顯示裝置15以及一個投影鏡頭組16。

所述光源裝置11能產生具有高亮度的三原色光。所述光源裝置11包括發光二極體112、雷射光源114以及色輪116。

所述發光二極體112用於產生第一顏色光。本實施方式，所述發光二極體112用於發射紅色光，也即所述第一顏色光為紅色光R。所述發光二極體112的光路徑，是穿過位於所述發光二極體112出光光路前方的透鏡組1126，經過第一兩向分色鏡1122(DM,Dichroic Mirror)的透射與透鏡1128的彙聚後，被第二兩向分色鏡1124折射導向所述合光元件12。所述透鏡組1126以及所述透鏡1128用以聚集所述發光二極體112的紅色光R。在本實施方式中，第一兩向分色鏡1122用於透射所述第一顏色光、一第二顏色光、及折射一第三顏色光。

所述雷射光源114具有高強度特性，其包括至少一個雷射產生器1140，用以產生第二顏色光，所述第二顏色光照射所述色輪116產生第三顏色光。本實施方式中，所述雷射光源114包括3個雷射產生器1140，且所述第二顏色光為藍色光B。

所述雷射產生器1140相對所述第一兩向分色鏡1122位於所述發光二極體112的同一側，所述雷射產生器1140，也即藍色光B的出光光路上設置有透鏡1142、反射鏡1144、第一兩向分色鏡1122。所述透鏡1142使所述藍色光B集中，所述反射鏡1144改變藍色光B的前進方向、穿過所述第一兩向分色鏡1122後使藍色光B射向所述色輪116。

所述色輪116為持續旋轉的面板，所述色輪116的受光面上具有至少一個光照區塊1162(如圖2所示)。本實施方式中，所述色輪116的受光面具有一個第一光照區塊1162a以及一個第二光照區塊1162b，其中所述第一光照區塊1162a塗布具有螢光層，而所述第二光照區塊1162b則為一個透明區塊。所述第一光照區塊1162a以及所述第二光照區塊1162b形成環狀分佈在所述色輪116的 受光面。所述第一光照區塊1162a的螢光層受所述雷射光源114的第二顏色光B的照射會激發反射產生所述第三顏色光，在本實施方式中，第三顏色光為綠色光G。

所述藍色光B的光路徑是：當所述藍色光B照射至所述色輪116的第二光照區塊1162b時，所述藍色光B會穿過所述第二光照區塊1162b到達所述色輪116的背面(非受光面)。所述色輪116的背面設置有一個鏡組1160。具體地，所述鏡組1160包括三個透鏡11602以及二個反射鏡11604，其中所述二個反射鏡11604左、右相對設置，所述三個透鏡11602則分別設置在所述二個反射鏡11604之間以及前、後端位置，如此設置，可以使所述鏡組1160導引所述藍色光B穿過所述第二兩向分色鏡1124投射至所述合光元件12。

受所述雷射光源114發的藍色光B的照射激發反射而產生的第三顏色光(綠色光G)的光路徑是：通過所述色輪116的受光面一側的透鏡1164射向位於所述發光二極體112前端的所述第一兩向分色鏡1122。所述第一兩向分色鏡1122會折射所述綠色光G射向位於所述第一兩向分色鏡前方的所述第二兩向分色鏡1124，從而所述第二兩向分色鏡1124可將所述綠色光G折射導引至所述合光元件12。

所述合光元件12用於將所述三原色光的集合成在同一個光軸的合光光束。在本實施方式中，所述合光元件12的結構無特殊要求，現有技術中能用於合光的稜鏡組合在一起即可。

接著所述合光光束投射至所述光導管(Light Tunnel)13。請參閱圖3、圖4，所述光導管13包括中空的透明管體130，所述管體130的截面可以為梯形、平行四邊形、六邊形、正方形、矩形、橢圓形或者圓形中的一種。在本實施方式中，所述管體130呈圓柱形狀。所述管體130包括內表面131以及與內表面相背的外表面132。所述內表面131鍍有一層半反半透膜(Half Reflecting and Half Transparent Film)133，所述外表面132鍍有一層高反射膜134。所述高反射膜134的材料為金、銀、銅、鋁中的一種。

所述半反半透膜133能使到達其表面的光束中，部分光束發生全反射、以及部分光束發生透射；所述高反射膜134用於使到達其表面的光束發生全發射。也即從合光元件12出射的光束到達所述內表面131時50%的光束會發生全反射至內表面的另一側、50%發生透射的光束到達所述高反射膜134時會發生全反射，全反射光束再次至所述半反半透膜133時，又會有部分光束發生全反射與使部分光束發生透射，光束路徑在所述光導管13內反復透射與全反射，從而，可以增加來自合光元件12的光束在光導管13內傳輸時的折射次數、還能增加光束數量，從而改善所述導光管13的勻光效果。

經過所述光導管13的光束，再通過透鏡122及反射鏡124導引投射至所述稜鏡組14。

所述稜鏡組14是由二個稜鏡組合形成的反向全內反射稜鏡(RTIR,Reverse Total Internal Reflection)。所述稜鏡組14先將所述經過勻光處理的合光光束以全內反射投射至所述數位微鏡顯示裝置15(DMD,Digital Micro-mirror Device)上。所述數位微鏡顯示裝置15於接受所述合光光束後構成影像光束，所述影像光束再通過所述稜鏡組14反向折射至所述投影鏡頭組16，從而所述數位微鏡顯示裝置15構成的影像可以被投射出去。

在本實施方式中，所述合光元件12接收所述光源裝置11的所述發光二極體112的紅色光R，以及所述雷射光源114高亮度的雷射藍色光B和所述色輪116的受光面受所述雷射光源114激發產生的綠色光G，經混光後所產生的所述同一個光軸的合光光束，能藉以提高所述合光光束的亮度。換言之，所述光源裝置11所產生的三原色光(紅、藍、綠顏色光)，因為包含有所述雷射光源114的高亮度特性，因此可增加所述投影機投射時的光亮度，也同時可以增加投影光線的色彩飽和度，提升所述攜帶型投影機的應用效能。

在本實施方式中，由於投影顯示裝置100包括所述光導管13，所述光導管13的內表面鍍有一層半反半透膜，所述光導管的外表面鍍有一層高反射膜，從而對於長度相同的光導管，本發明的光束在光導管內傳輸時的折射次 數與光束數量多，勻光效果更好，也即，本發明的光導管與現有技術中的光導管若達到相同的勻光效果時，本發明所需的光導管尺寸短，相應的可以減少成本。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

Claims (10)

1. 一種光導管，包括中空的管體，該管體包括內表面以及與內表面相背的外表面，其中：所述內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述外表面覆蓋有一層高反射膜。
2. 如請求項1所述的光導管，其中，所述光導管的截面為梯形、平行四邊形、六邊形、正方形、矩形、橢圓形或者圓形。
3. 如請求項1所述的光導管，其中，該高反射膜層的材料為金、銀、銅、鋁中的一種。
4. 一種投影顯示裝置，其包括一個光源裝置、一個合光元件、一個光導管、一個稜鏡組、一個數位微鏡顯示裝置以及一個投影鏡頭組，所述光源裝置包括一個發光二極體、一個雷射光源以及一個色輪；所述光導管包括中空的管體，所述管體包括內表面以及與內表面相背的外表面，所述內表面覆蓋有一層半反半透膜，所述外表面覆蓋有一層高反射膜；所述發光二極體產生第一顏色光，所述雷射光源產生第二顏色光並照射所述色輪產生第三顏色光，通過所述合光元件將所述三顏色光加以混光處理進入所述光導管，所述半反半透膜能使到達其內表面的光束中，部分光束發生全反射與部分光束發生透射；所述高反射膜層用於使到達其外表面的光束發生全發射，經過所述光導管的光束最終從所述管體出射至所述稜鏡組，並且經由所述稜鏡組投射至所述數位微鏡顯示裝置上，再折向至所述投影鏡頭組，從而顯示圖像。
5. 如請求項4所述的投影顯示裝置，其中：所述發光二極體為紅色發光二極體，所述第一顏色光為紅色光，所述發光二極體出光光路前方設置有相互平行的第一兩向分色鏡與第二兩向分色鏡，所述發光二極體與所述第一兩向分色鏡之間具有一個透鏡組，所述第一兩向分色鏡、第二兩向分色鏡之間設置有一個透鏡，所述第一顏色光的光路徑是穿過位於所述發光二極體光源前端的所述第一兩向分色鏡及所述透鏡後，被所述第二兩向分色鏡折射導向所述合光元件。
6. 如請求項5所述的投影顯示裝置，其中：所述色輪為持續旋轉的面板，所述色輪的受光面上包括一個第一光照區塊以及一個第二光照區塊，所述第一光照區塊塗布具有螢光層，所述第二光照區塊為一個透明區塊，所述第一光照區塊以及所述第二光照區塊形成環狀分佈在所述色輪的受光面，所述第一光照區塊受所述雷射光源照射產生所述第三顏色光。
7. 如請求項6所述的投影顯示裝置，其中：所述雷射光源包括至少一個雷射產生器，所述雷射產生器產生所述第二顏色光，所述第二顏色光為藍色光，所述雷射產生器前端依次設置有透鏡與反射鏡，所述第二顏色光的出光光路上還設置有鏡組，所述第二顏色光通過所述透鏡後到達所述反射鏡，所述反射鏡引導所述第二顏色光穿過所述第一兩向分色鏡射向所述色輪及所述鏡組，所述鏡組引導所述第二顏色光穿過所述第二兩向分色鏡到達所述合光元件。
8. 如請求項7所述的投影顯示裝置，其中：所述鏡組包括三個透鏡以及二個反射鏡，其中所述二個反射鏡左、右相對設置，所述三個透鏡則分別設置在所述二個反射鏡之間以及前、後端位置。
9. 如請求項8所述的投影顯示裝置，其中：所述螢光層受所述雷射光源的照射激發產生的所述第三顏色光為綠色光，所述綠色光的光路徑，是通過所述色輪的受光面一側的透鏡後，經由所述第一兩向分色鏡、第二兩向分色鏡的折射導引至所述合光元件。
10. 如請求項4所述的投影顯示裝置，其中，所述光導管的截面為梯形、平行四邊形、六邊形、正方形、矩形、橢圓形或者圓形。