專利名稱：光均勻化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光均勻化裝置。
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圖1。圖1為現(xiàn)有光均勻化裝置10的示意圖。光均勻化裝置10應(yīng)用于投影裝置，用來(lái)將光源11產(chǎn)生的光束L作亮度均勻化處理，以供投影之用。現(xiàn)有光均勻化裝置10包括分束裝置12，用來(lái)將光源11傳來(lái)的光束L轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束l；光疊合裝置14，用來(lái)將多條光束l疊合以形成比光源11所發(fā)出原光束更為均勻的疊合光束L*。
如圖1所示，分束裝置12包括多個(gè)第一分束透鏡16，以及多個(gè)第二分束透鏡18。多個(gè)第二分束透鏡18與多個(gè)第一分束透鏡16相對(duì)應(yīng)。多個(gè)第一分束透鏡16為平凸透鏡，用來(lái)接收來(lái)自光源11的光束L，并將之轉(zhuǎn)換成多條光束l。多個(gè)第二分束透鏡18亦為平凸透鏡，且位于多個(gè)第一分束透鏡16的焦距之外，用來(lái)接收多條光束l，并將之傳至光疊合裝置14。
光疊合裝置14包括第一疊合透鏡20和第二疊合透鏡22。第一疊合透鏡20為一平凸透鏡，設(shè)于分束裝置12的多個(gè)第二分束透鏡18的后側(cè)，用來(lái)接收分束裝置12傳來(lái)的多條近似平行的光束l。第二疊合透鏡22為一凸透鏡，平行地設(shè)置于第一疊合透鏡20之后，用來(lái)接收第一疊合透鏡20所傳來(lái)的多條光束l。如圖1所示，多條光束l在經(jīng)過(guò)第一及第二疊合透鏡20、22的過(guò)程中，會(huì)逐漸疊和，并形成疊合光束L*。
一般而言，光源11發(fā)出的光束L的亮度并不均勻，故由光束L所分出的多條光束l的亮度并不相同。但由于疊合光束L*是由多條光束l疊合而成，故疊合光束L*可比原光束L的亮度更加平均，如此以達(dá)到光均勻化的目的。
通常在設(shè)計(jì)小型的投影裝置時(shí)，會(huì)同時(shí)希望光路短、光束尺寸W小、以及光束平行，以提高整體光機(jī)的性能。光路短可使投影裝置小型化；光束尺寸W小可使其后所使用的各種光學(xué)元件，如透鏡、分色鏡、偏振分束器等的體積得以縮小，以縮小整體光機(jī)體積，并降低成本。另外，因?yàn)橐话愕姆稚R、穿透式液晶顯示板及反射式液晶顯示板皆有入射角范圍的限制，故若同時(shí)入射的各個(gè)光束較接近平行，則可不太受到穿透式或反射式液晶顯示板入射角范圍的限制。
請(qǐng)參閱圖2。圖2為圖1光均勻化裝置10與一分色鏡24配合使用的光路示意圖。現(xiàn)以光束L所形成的一光束l′以及一光束l″為例，如前所述，若光束l′與光束l″未能接近平行，則光束l′與光束l″入射至分色鏡24的入射角θ′、θ″就會(huì)不同，又因?yàn)榉稚R24的入射角具有一定的范圍限制，故若光束l′與光束l″入射角θ′、θ″的差異過(guò)大，就無(wú)法同時(shí)滿足該入射角范圍的限制。通常若欲解決此一問(wèn)題，就必須使用較昂貴的元件(如漸層鍍膜的分色鏡)，以同時(shí)滿足不同的入射角。
然而，對(duì)于現(xiàn)有光均勻化裝置10而言，要同時(shí)要求光路短、光束尺寸小、以及光束接近平行，設(shè)計(jì)上實(shí)有困難。就分束裝置12的部分來(lái)看，如圖1所示，第二分束透鏡18通常必須設(shè)于第一分束透鏡16的焦距之后，以使自第二分束透鏡18射出的光束能以稍微發(fā)散的狀態(tài)射出，故第二分束透鏡18與第一分束透鏡16之間的光路就至少不能比第一分束透鏡16的焦距短。而就光疊合裝置14的部分來(lái)看，若要光束尺寸W小，則第二疊合透鏡22的曲率就要大，但如此又會(huì)造成光束朝中間聚縮，使光束不很平行。故現(xiàn)有光均勻化裝置10的結(jié)構(gòu)并無(wú)法滿足光路短、光束尺寸小、以及光束接近平行的設(shè)計(jì)需求。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種光均勻化裝置，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)縮短光路、減少光束尺寸、以及使光束更接近平行的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供了一種光均勻化裝置，用來(lái)將一光源產(chǎn)生的光束作亮度均勻化處理，所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束；以及一光疊合裝置，用來(lái)將所述多條光束疊合以形成一比光源所發(fā)出原光束更為均勻的疊合光束，其特征在于，所述光疊合裝置包括第一疊合透鏡，為一凸透鏡，設(shè)于所述分束裝置的后側(cè)，用來(lái)接收所述分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束；第二疊合透鏡，為一凹透鏡，平行地設(shè)置于所述第一疊合透鏡之后且位于所述第一疊合透鏡的焦距之內(nèi)，用來(lái)接收所述第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束，其中所述第一疊合透鏡與所述第二疊合透鏡的光軸相互重合以形成一中心軸，其中，當(dāng)從所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述光疊合裝置的第一疊合透鏡時(shí)，多條光束會(huì)朝所述中心軸的方向偏折，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝著與所述中心軸平行的方向偏折，而在所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一及第二疊合透鏡的過(guò)程中，所述多條光束會(huì)逐漸疊合以形成所述疊合光束。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，還提供了一種光均勻化裝置，用來(lái)將一光源所產(chǎn)生的光束作亮度均勻化處理，所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束，其特征在于，所述分束裝置包括一第一透鏡組，其包括多個(gè)第一分束透鏡，所述多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)凸透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成一第一平面，用來(lái)接收所述光源傳來(lái)的光束；以及一第二透鏡組，其包括多個(gè)與所述多個(gè)第一分束透鏡相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡，所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)凹透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成一第二平面，所述第二平面系與所述第一平面平行，所述多個(gè)第二分束透鏡位于所述多個(gè)第一分束透鏡的焦距之內(nèi)；其中，當(dāng)所述光源傳來(lái)的光束經(jīng)過(guò)所述第一透鏡組時(shí)，每一個(gè)第一分束透鏡會(huì)將其接收到的光束朝其自身光軸的方向聚縮以形成一光束，而所述多個(gè)第一分束透鏡可將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成所述多條光束，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二透鏡組時(shí)，每一個(gè)第二分束透鏡會(huì)將相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡傳來(lái)的光束朝著遠(yuǎn)離其自身光軸的方向偏折，并呈發(fā)散狀。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，還提供了一種具有一光均勻化裝置的投影裝置，所述投影裝置包括一光源，用來(lái)產(chǎn)生一光束；多個(gè)分色鏡，用來(lái)將所述光束分離成紅綠藍(lán)三束單色光；多個(gè)反射鏡，用來(lái)反射所述紅綠藍(lán)三束單色光；多個(gè)分束鏡；多個(gè)反射式液晶顯示板，其內(nèi)含一半波長(zhǎng)延遲裝置，用來(lái)調(diào)制所述紅綠藍(lán)三束單色光，使之內(nèi)含一影像信息；一色合成方體，用來(lái)將所述紅綠藍(lán)三束單色光的所述影像信息合成一束內(nèi)含影像的光束；以及一投影鏡頭組，用來(lái)將所述內(nèi)含影像的光束投影至一螢?zāi)?。所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束；以及一光疊合裝置，用來(lái)將所述多條光束疊合以形成一較原光源所發(fā)出光束更為均勻的疊合光束，其特征在于，所述光疊合裝置包括一第一疊合透鏡，為一凸透鏡，設(shè)于所述分束裝置的后側(cè)，用來(lái)接收所述分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束；
一第二疊合透鏡，為一凹透鏡，平行地設(shè)置于所述第一疊合透鏡之后且位于所述第一疊合透鏡的焦距之內(nèi)，用來(lái)接收所述第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束，其中所述第一疊合透鏡與所述第二疊合透鏡的光軸相互重合以形成一中心軸其中，當(dāng)所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述光疊合裝置的第一疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝所述中心軸的方向偏折，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝著與所述中心軸平行的方向偏折，而在所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一及第二疊合透鏡的過(guò)程中，所述多條光束會(huì)逐漸疊合以形成所述疊合光束。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，由于在本發(fā)明的光均勻化裝置中采用了凹透鏡，縮短了光路的長(zhǎng)度，同時(shí)使得出射的光束基本平行。因此，能夠容易地同時(shí)滿足光路短、光束尺寸小、以及光束平行的設(shè)計(jì)要求，提高了整體光機(jī)的性能。
下面參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。附圖中，圖1為現(xiàn)有光均勻化裝置的示意圖；圖2為圖1光均勻化裝置與一分色鏡配合使用的光路示意圖；圖3為本發(fā)明光均勻化裝置應(yīng)用于一投影裝置的示意圖；圖4為本發(fā)明光均勻化裝置的示意圖；圖5為圖4分束裝置的第一分束透鏡以及與其相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡的示意圖；圖6為圖4光均勻化裝置的分束裝置與圖1現(xiàn)有分束裝置的分束裝置的比較示意圖；圖7為圖4光均勻化裝置的光疊合裝置與圖1現(xiàn)有光疊合裝置的光路比較示意圖。
請(qǐng)參閱圖3。圖3為本發(fā)明光均勻化裝置40應(yīng)用于投影裝置42的示意圖。投影裝置42用來(lái)將光束L調(diào)制成含影像的光束L′，并投影至螢?zāi)?4上以形成影像畫面。投影裝置42包括光源46，用來(lái)產(chǎn)生光束L；三個(gè)分色鏡48、49、50，用來(lái)將光束L分離成紅、綠、藍(lán)三束單色光R、G、B；二個(gè)反射鏡51、52，用來(lái)反射三束單色光R、G、B；三個(gè)偏振分束器53、54、55；三個(gè)反射式液晶顯示板(內(nèi)含半波長(zhǎng)延遲裝置；halfwave retarder)56、57、58，用來(lái)調(diào)制三單色光R、G、B，使之內(nèi)含影像信息；一色合成方體(Colorcube；X-cube)60，用來(lái)將內(nèi)含影像的三單色光R、G、B合成內(nèi)含影像的光束L′；以及投影鏡頭組62，用來(lái)將內(nèi)含影像的光束L′投影至螢?zāi)?4，以形成影像畫面。而本發(fā)明的光均勻化裝置40用來(lái)將原先未均勻化的光束L作亮度均勻化處理，并送至分色鏡48、49，使該投影至螢?zāi)?4的影像畫面的亮度更均勻。
請(qǐng)參閱圖4。圖4為本發(fā)明光均勻化裝置40的示意圖。光均勻化裝置40包括分束裝置66，用來(lái)將光源46傳來(lái)的光束L轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束l；以及光疊合裝置68，用來(lái)將多條光束l疊合以形成比光源46所發(fā)出的原光束L更為均勻的疊合光束L*。
分束裝置66包括第一透鏡組70以及第二透鏡組72。第一透鏡組70包括多個(gè)第一分束透鏡74，多個(gè)第一分束透鏡74為多個(gè)平凸透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成第一平面76，用來(lái)接收光源46傳來(lái)的光束L。第二透鏡組72包括多個(gè)與多個(gè)第一分束透鏡74相對(duì)應(yīng)的分束透鏡78，多個(gè)第二分束透鏡78為多個(gè)平凹透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成第二平面80，第二平面80與第一平面76平行，且多個(gè)第二分束透鏡78位于多個(gè)第一分束透鏡74的焦距之內(nèi)。
光疊合裝置68包括第一疊合透鏡82以及第二疊合透鏡84，第一疊合透鏡82為平凸透鏡，設(shè)于分束裝置66的第二透鏡組72的后側(cè)，用來(lái)接收分束裝置66傳來(lái)的多條光束l。第二疊合透鏡84為凹透鏡，平行地設(shè)置于第一疊合透鏡82之后，且位于第一疊合透鏡82的焦距之內(nèi)，用來(lái)接收第一疊合透鏡82所傳來(lái)的多條光束l。第二疊合透鏡84位于第一疊合透鏡82的焦距之內(nèi)。第一疊合透鏡82與第二疊合透鏡84的光軸相互重合以形成一中心軸86，且中心軸86垂直于第一及第二平面76、80并通過(guò)第一及第二透鏡組70、72的中心部位85、87。(一透鏡的光軸是指，若一光束沿與該透鏡垂直的一個(gè)軸線射入該透鏡，而該光束仍會(huì)沿該軸線的方向射出，不會(huì)偏折，則該軸線稱為該透鏡的光軸。以下提及的“某透鏡的光軸”，亦同此說(shuō)明。)如圖4所示，當(dāng)光源46傳來(lái)的光束L經(jīng)過(guò)第一透鏡組70時(shí)，每一個(gè)第一分束透鏡74會(huì)將其接收到的光束朝其自身光軸88的方向聚縮以形成光束l，而多個(gè)第一分束透鏡74可將光源46傳來(lái)的光束L轉(zhuǎn)換成多條光束l。當(dāng)多條光束l經(jīng)過(guò)第二透鏡組72時(shí)，每一個(gè)第二分束透鏡78會(huì)將相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡74傳來(lái)的光束l朝著遠(yuǎn)離其自身光軸90的方向偏折，并呈發(fā)散狀。
當(dāng)分束裝置66傳來(lái)的多條光束l經(jīng)過(guò)光疊合裝置68的第一疊合透鏡82時(shí)，多條光束l會(huì)朝中心軸86的方向偏折，但仍呈發(fā)散狀，當(dāng)多條光束l經(jīng)過(guò)第二疊合透鏡84時(shí)，多條光束l會(huì)朝著與中心軸86平行的方向偏折，且每一條光束l均會(huì)發(fā)散而分布于整個(gè)投影面板。在分束裝置66傳來(lái)的多條光束l經(jīng)過(guò)第一及第二疊合透鏡82、84的過(guò)程中，每一條多條光束l會(huì)疊合，以形成較原光束L更均勻的疊合光束L*。
請(qǐng)參閱圖5。圖5為圖4分束裝置66的第一分束透鏡74以及與其相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡78的示意圖。分束裝置66的每一個(gè)第二分束透鏡78的光軸90不與相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡74的光軸88疊合，且第二分束透鏡78的光軸90朝遠(yuǎn)離中心軸86的方向偏移一偏移量d，以使自多個(gè)第二分束透鏡78射出的多條光束l得以朝中心軸86的方向偏折，分?jǐn)偽挥诙鄠€(gè)第二分束透鏡78后的第一疊合透鏡82聚合光束l的工作。此處，僅僅選擇性地考慮偏移量d，可令偏移量d為零，亦即不分擔(dān)第一疊合透鏡82的聚合光束l的工作。各個(gè)第二分束透鏡78的光軸偏移量d隨著第二分束透鏡78與中心軸86距離的遠(yuǎn)近而有不同，第二分束透鏡78距中心軸86越遠(yuǎn)，光軸偏移量d越大；距中心軸86越遠(yuǎn)，光軸偏移量d越小。
請(qǐng)參閱圖6。圖6為圖4分束均勻化裝置40的分束裝置66與圖1現(xiàn)有分束裝置10的分束裝置12的比較示意圖。由于現(xiàn)有分束裝置12的第一分束透鏡16與第二分束透鏡18皆為凸透鏡，故第二分束透鏡18必須設(shè)于第一分束透鏡16的焦距之后，以使自第二分束透鏡18射出的光束能以適度的發(fā)散角射出，以便能有效照明整個(gè)投影面板。但正因如此，使得現(xiàn)有第一分束透鏡16與第二分束透鏡18之間的距離無(wú)法縮短，導(dǎo)致光程過(guò)長(zhǎng)，光機(jī)體積過(guò)大。然而對(duì)本發(fā)明光均勻化裝置40的分束裝置66而言，在本發(fā)明光均勻化裝置40所使用的第一分束透鏡74與現(xiàn)有光均勻化裝置10的第一分束透鏡16焦距相同的情形下，因?yàn)楸景l(fā)明的第二分束透鏡78為凹透鏡，故本發(fā)明的第二分束透鏡78可設(shè)于第一分束透鏡74的焦距前，而仍能使自第二分束透鏡78射出的光束以適度的發(fā)散角射出，如此即可達(dá)到縮短光程、減少光機(jī)體積的目的。
請(qǐng)參閱圖7，圖7為圖4光均勻化裝置40的光疊合裝置68與圖1現(xiàn)有光疊合裝置14的光路比較示意圖。由于現(xiàn)有光疊合裝置14的第一疊合透鏡20與第二疊合透鏡22皆為凸透鏡，故疊合光束L*的工度W無(wú)法縮小。然而，對(duì)本發(fā)明光均勻化裝置40的光疊合裝置68而言，其第一疊合透鏡82可為一曲率較大的凸透鏡，以使光束l迅速朝中心軸86偏折，而由于其第二疊合透鏡84為凹透鏡，故可使光束l朝向平行于中心軸86的方向偏折，如此既可使光束尺寸W縮小，又可同時(shí)達(dá)到減少元件體積、符合LCD面板入射角限制的要求。此外，由于第一疊合透鏡82會(huì)使光束l迅速朝中心軸86聚合，故亦可縮短第一疊合透鏡82與第二疊合透鏡84之間的距離，達(dá)到縮短光程的效果。
以上是針對(duì)光均勻化裝置40本身所做的說(shuō)明。投影裝置42還可包括一偏振轉(zhuǎn)換器(Polarization Converter)，設(shè)置于第一透鏡組70以及第二透鏡組72之間，或是第二透鏡組72與第一疊合透鏡82之間，用來(lái)將多條光束l作偏振處理，以使該多條光束l具有相同的偏振方向或偏振態(tài)。又由于某些偏振轉(zhuǎn)換器會(huì)將光束一分為二，所以在該偏振轉(zhuǎn)換器設(shè)置于第一透鏡組70以及第二透鏡組72之間時(shí)，射至第二透鏡組72的光束的數(shù)目會(huì)倍增，此時(shí)僅須將第二透鏡組72的第二分束透鏡78的數(shù)目及位置做相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，同樣可以達(dá)到本發(fā)明的目的。
又，以上實(shí)施例是以反射式液晶顯示的投影裝置為例，事實(shí)上，本發(fā)明的光均勻化裝置亦可應(yīng)用于穿透式液晶顯示投影裝置或是其他型態(tài)的投影裝置，如使用數(shù)字式微型反射鏡器件(digital micro-mirror device；DMD)的投影裝置，甚至一般的投影機(jī)等。只要是應(yīng)用到光均勻化裝置的場(chǎng)合，皆可以運(yùn)用本發(fā)明以使光源均勻化。
相比于現(xiàn)有的光均勻化裝置10，本發(fā)明光均勻化裝置40具有凹透鏡形式的第二分束透鏡78以及第二疊合透鏡84，因此可以改變光束l的行進(jìn)路徑，使光程縮短，光束尺寸W變小，并使多條光束l疊合的能量密度更均勻，進(jìn)而達(dá)到增加投影質(zhì)量、縮小體積、減低成本的目的。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的等效變化與修改，皆應(yīng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光均勻化裝置，用來(lái)將一光源產(chǎn)生的光束作亮度均勻化處理，所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束；以及一光疊合裝置，用來(lái)將所述多條光束疊合以形成一比光源所發(fā)出原光束更為均勻的疊合光束，其特征在于，所述光疊合裝置包括第一疊合透鏡，為一凸透鏡，設(shè)于所述分束裝置的后側(cè)，用來(lái)接收所述分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束；第二疊合透鏡，為一凹透鏡，平行地設(shè)置于所述第一疊合透鏡之后且位于所述第一疊合透鏡的焦距之內(nèi)，用來(lái)接收所述第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束，其中所述第一疊合透鏡與所述第二疊合透鏡的光軸相互重合以形成一中心軸，其中，當(dāng)從所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述光疊合裝置的第一疊合透鏡時(shí)，多條光束會(huì)朝所述中心軸的方向偏折，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝著與所述中心軸平行的方向偏折，而在所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一及第二疊合透鏡的過(guò)程中，所述多條光束會(huì)逐漸疊合以形成所述疊合光束。
2.如權(quán)利要求1所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述分束裝置包括一第一透鏡組，所述第一透鏡組包括多個(gè)第一分束透鏡，所述多個(gè)第一分束透鏡以陣列的型態(tài)排列成一第一平面，用來(lái)接收所述光源傳來(lái)的光束，其中，每一第一分束透鏡將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成一光束，而所述多個(gè)第一分束透鏡可將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成所述多條光束。
3.如權(quán)利要求2所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述分束裝置還包括一第二透鏡組，介于所述第一透鏡組與所述第一疊合透鏡之間，所述第二透鏡組包括多個(gè)與所述多個(gè)第一分束透鏡相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡，所述多個(gè)第二分束透鏡以陣列的型態(tài)排列成一第二平面，且所述第二平面與所述第一平面平行，所述第二分束透鏡用來(lái)接收與其相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡所傳來(lái)的光束。
4.如權(quán)利要求3所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述中心軸垂直于所述第一及第二平面并通過(guò)所述第一及第二透鏡組的中心部位。
5.如權(quán)利要求4所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述分束裝置的多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)凸透鏡，而所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)凹透鏡，且所述多個(gè)第二分束透鏡位于所述多個(gè)第一分束透鏡的焦距之內(nèi)，每一個(gè)第一分束透鏡可將其接收的光束朝其自身光軸的方向加以偏折，以形成所述多條光束中的一光束，而每一個(gè)第二分束透鏡則可將相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡傳來(lái)的光束朝遠(yuǎn)離其自身光軸的方向加以偏折，并呈發(fā)散狀。
6.如權(quán)利要求5所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述多個(gè)第二分束透鏡中至少有一個(gè)第二分束透鏡的光軸不與相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡的光軸疊合，而且所述第二分束透鏡的光軸朝遠(yuǎn)離所述中心軸的方向偏移，以使自所述第二分束透鏡射出的光束朝所述中心軸的方向偏折。
7.如權(quán)利要求5所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)平凸透鏡，而所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)平凹透鏡。
8.一種光均勻化裝置，用來(lái)將一光源所產(chǎn)生的光束作亮度均勻化處理，所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束，其特征在于，所述分束裝置包括一第一透鏡組，其包括多個(gè)第一分束透鏡，所述多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)凸透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成一第一平面，用來(lái)接收所述光源傳來(lái)的光束；以及一第二透鏡組，其包括多個(gè)與所述多個(gè)第一分束透鏡相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡，所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)凹透鏡，且以陣列的型態(tài)排列成一第二平面，所述第二平面系與所述第一平面平行，所述多個(gè)第二分束透鏡位于所述多個(gè)第一分束透鏡的焦距之內(nèi)；其中，當(dāng)所述光源傳來(lái)的光束經(jīng)過(guò)所述第一透鏡組時(shí)，每一個(gè)第一分束透鏡會(huì)將其接收到的光束朝其自身光軸的方向聚縮以形成一光束，而所述多個(gè)第一分束透鏡可將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成所述多條光束，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二透鏡組時(shí)，每一個(gè)第二分束透鏡會(huì)將相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡傳來(lái)的光束朝著遠(yuǎn)離其自身光軸的方向偏折，并呈發(fā)散狀。
9.如權(quán)利要求8所述的光均勻化裝置，其特征在于，還包括一中心軸，垂直于所述第一及第二平面并通過(guò)所述第一及第二透鏡組的中心部位。
10.如權(quán)利要求9所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述多個(gè)第二分束透鏡中至少有一個(gè)第二分束透鏡的光軸不與相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡的光軸疊合，且所述第二分束透鏡的光軸朝遠(yuǎn)離所述中心軸的方向偏移，以使自所述第二分束透鏡射出的光束朝所述中心軸的方向偏折。
11.如權(quán)利要求9所述的光均勻化裝置，其特征在于，還包括一光疊合裝置，用來(lái)將所述分束裝置傳來(lái)的多條光束疊合以形成一比光源所發(fā)出原光束更均勻的疊合光束，所述光疊合裝置包括一第一疊合透鏡，設(shè)于所述分束裝置的后側(cè)，用來(lái)接收所述分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束；以及一第二疊合透鏡，平行地設(shè)置于所述第一疊合透鏡之后，用來(lái)接收所述第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束，所述第一疊合透鏡與所述第二疊合透鏡的光軸與所述中心軸重合；其中，當(dāng)所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一及第二疊合透鏡的過(guò)程中，所述多條光束會(huì)被逐漸疊合，以形成一較原光源所發(fā)出的光束更均勻的一疊合光束。
12.如權(quán)利要求11所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述第一疊合透鏡為一凸透鏡，而所述第二疊合透鏡為一凹透鏡，且所述第二疊合透鏡位于所述第一疊合透鏡的焦距之內(nèi)，其中當(dāng)所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝所述中心軸的方向聚縮，當(dāng)所述聚縮的多條光束經(jīng)過(guò)所述第二疊合透鏡時(shí)，所述聚縮的多條光束會(huì)朝著與所述中心軸平行的方向偏折，但仍維持發(fā)散狀態(tài)。
13.如權(quán)利要求8所述的光均勻化裝置，其特征在于，所述多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)平凸透鏡，而所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)平凹透鏡。
14.一種具有一光均勻化裝置的投影裝置，所述投影裝置包括一光源，用來(lái)產(chǎn)生一光束；多個(gè)分色鏡，用來(lái)將所述光束分離成紅綠藍(lán)三束單色光；多個(gè)反射鏡，用來(lái)反射所述紅綠藍(lán)三束單色光；多個(gè)分束鏡；多個(gè)反射式液晶顯示板，其內(nèi)含一半波長(zhǎng)延遲裝置，用來(lái)調(diào)制所述紅綠藍(lán)三束單色光，使之內(nèi)含一影像信息；一色合成方體，用來(lái)將所述紅綠藍(lán)三束單色光的所述影像信息合成一束內(nèi)含影像的光束；以及一投影鏡頭組，用來(lái)將所述內(nèi)含影像的光束投影至一螢?zāi)?，所述光均勻化裝置包括一分束裝置，用來(lái)將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成多條近似平行的光束；以及一光疊合裝置，用來(lái)將所述多條光束疊合以形成一較原光源所發(fā)出光束更為均勻的疊合光束，其特征在于，所述光疊合裝置包括一第一疊合透鏡，為一凸透鏡，設(shè)于所述分束裝置的后側(cè)，用來(lái)接收所述分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束；一第二疊合透鏡，為一凹透鏡，平行地設(shè)置于所述第一疊合透鏡之后且位于所述第一疊合透鏡的焦距之內(nèi)，用來(lái)接收所述第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束，其中所述第一疊合透鏡與所述第二疊合透鏡的光軸相互重合以形成一中心軸；其中，當(dāng)所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述光疊合裝置的第一疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝所述中心軸的方向偏折，當(dāng)所述多條光束經(jīng)過(guò)所述第二疊合透鏡時(shí)，所述多條光束會(huì)朝著與所述中心軸平行的方向偏折，而在所述分束裝置傳來(lái)的多條光束經(jīng)過(guò)所述第一及第二疊合透鏡的過(guò)程中，所述多條光束會(huì)逐漸疊合以形成所述疊合光束。
15.如權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于，所述分束裝置包括一第一透鏡組，所述第一透鏡組包括多個(gè)第一分束透鏡，所述多個(gè)第一分束透鏡以陣列的型態(tài)排列成一第一平面，用來(lái)接收所述光源傳來(lái)的光束，其中每一第一分束透鏡可將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成一光束，而所述多個(gè)第一分束透鏡可將所述光源傳來(lái)的光束轉(zhuǎn)換成所述多條光束。
16.如權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于，所述分束裝置還包括一第二透鏡組，介于所述第一透鏡組與所述第一疊合透鏡之間，所述第二透鏡組包括多個(gè)與所述多個(gè)第一分束透鏡相對(duì)應(yīng)的第二分束透鏡，所述多個(gè)第二分束透鏡以陣列的型態(tài)排列成一第二平面，且所述第二平面與所述第一平面平行，所述第二分束透鏡用來(lái)接收與其相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡所傳來(lái)的光束。
17.如權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征在于，所述分束裝置的多個(gè)第一分束透鏡為多個(gè)凸透鏡，而所述多個(gè)第二分束透鏡為多個(gè)凹透鏡，且所述多個(gè)第二分束透鏡位于所述多個(gè)第一分束透鏡的焦距之內(nèi)，每一個(gè)第一分束透鏡可將其接收的光束朝其自身光軸的方向加以聚縮，以形成所述多條光束中的一光束，而每一個(gè)第二分束透鏡則可將相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡傳來(lái)的光束朝遠(yuǎn)離其自身光軸的方向加以偏折，并呈發(fā)散狀。
18.如權(quán)利要求17所述的投影裝置，其特征在于，所述多個(gè)第二分束透鏡中至少有一個(gè)第二分束透鏡的光軸不與相對(duì)應(yīng)的第一分束透鏡的光軸疊合，且所述第二分束透鏡的光軸系朝遠(yuǎn)離所述中心軸的方向偏移，以使自所述第二分束透鏡射出的光束朝所述中心軸的方向偏折，且呈發(fā)散狀態(tài)。
全文摘要
一種光均勻化裝置,用來(lái)將光源產(chǎn)生的光束作亮度均勻化處理,在光疊合裝置中,第一疊合透鏡為凸透鏡,設(shè)于分束裝置的后側(cè),接收分束裝置傳來(lái)的多條近似平行的光束;第二疊合透鏡為一凹透鏡,平行地設(shè)置于第一疊合透鏡之后且位于第一疊合透鏡的焦距之內(nèi),接收第一疊合透鏡所傳來(lái)的多條光束。所述第一、二疊合透鏡的光軸相互重合并形成一中心軸。上述光均勻化裝置滿足了光路短、光束尺寸小以及光束平行的要求,提高了整體光機(jī)的性能。
文檔編號(hào)G02B27/18GK1344953SQ00128800
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2000年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月22日
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