專利名稱：具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有集光模組的顯示裝置，特別是涉及一種利用一球面反射鏡和一拋物形反射鏡間的搭配，或者球面反射鏡和一橢圓形反射鏡間的配合，來產(chǎn)生較隹光利用率的顯示裝置。
一般投影顯示裝置都需要利用燈源來進(jìn)行分光、調(diào)變、合光和成像等過程，光的利用率良劣會直接影響顯像的品質(zhì)和設(shè)備的體積。在已知的技藝中，以往具有拋物形反射鏡的顯示裝置的構(gòu)造大致如

圖1所示，包含由左至右的一拋物形反射鏡11、一燈源12、一積分器13、一偏振光轉(zhuǎn)換器14、兩聚光器15和一顯示板16，其中拋物形反射鏡11具有一面向燈源12的反射拋物面111，此反射拋物面111具有一朝向右側(cè)的開口112，而燈源12設(shè)置在反射拋物面111的焦點上。當(dāng)燈源12發(fā)出光線時，光線會投射在反射拋物面111上，再以平行光的方式反射投向積分器13，然后經(jīng)積分器13轉(zhuǎn)換成均勻的光源后，再經(jīng)偏振光轉(zhuǎn)換器14和聚光器15聚光，最后投射在顯示板16上完成顯像的動作。
以往顯示裝置1利用拋物形反射鏡11來反射燈源12的光線雖然可行，但是為了達(dá)到較隹的光利用率，該拋物形反射鏡11延伸的長度必需能夠涵蓋燈源12，也就是說，以圖1作說明，該拋物形反射鏡11是對應(yīng)的涵蓋燈源12，再以平行光的方式投射在積分器13上，基于該拋物形反射鏡11長度較大的影響，積分器13必需具有較大的面積，為了讓燈源12有效的投影在體積縮小的顯示板16上，在積分器13和顯示器16間必需設(shè)置多數(shù)個聚光器15。以往顯示裝置1利用拋物形反射鏡11雖可將光線轉(zhuǎn)換成平行光，但由于拋物形反射鏡11的反射拋物面111長度較長，為了避免光源浪費，所采用的積分器13和偏振光轉(zhuǎn)換器14等設(shè)備的面積必需增加，才能有效的聚集光線。
因此，為了有效的利用光線，以往顯示裝置1所需設(shè)備面積較大或較多，而面積較大的光學(xué)元件成本較高，并且不符合輕薄短小的設(shè)計原則。
相反的，在輕薄短小的考量下雖然可以采用較小的積分器13，和數(shù)量較少的聚光器15，但由于拋物形反射鏡11反射出來的光線分布面積很廣，因此，采用較小的積分器13無法有效的收集燈源12的光線，造成光利用率較差。也就是說，習(xí)知顯示裝置1無法在較隹光利用率的情況下，達(dá)成設(shè)計輕巧的目的。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，可在光利用率隹的前提下，有效縮小該顯示裝置的體積和減輕其重量。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，包含一燈源、一集光模組、一位在集光模組前的積分器、位在積分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的顯示板，其特征在于該集光模組具有一球面反射鏡和一拋物形反射鏡，該球面反射鏡具有一朝向燈源的半個反射球面，而拋物形反射鏡具有一朝向燈源和半個反射球面的半個反射拋物面，上述燈源位于該半個反射球面的球心且和半個反射拋物面的聚光焦點相重疊，借此將燈源的光線以平行光的形式送到積分器。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器可為一矩陣透鏡型積分器。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該顯示裝置更包含一位于積分器和聚光器間的偏振光轉(zhuǎn)換器。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器也可為柱狀玻璃形，而在拋物形反射鏡和積分器間設(shè)置一第一透鏡，該第一透鏡的焦點落在該積分器的一入射面上。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于于該積分器和聚光器間可設(shè)置一第二透鏡，該第二透鏡是正透鏡，用以收集積分器在積分過程所產(chǎn)生的虛光源。
本發(fā)明還提供一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，包含一燈源、一集光模組、一位在集光模組前的積分器、位在積分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的顯示板，其特征在于該集光模組具有一球面反射鏡和一橢圓形反射鏡，其中球面反射鏡具有一朝向燈源的半個反射球面，而橢圓形反射鏡具有一朝向燈源及半個反射球面的半個反射橢圓面，上述燈源位于半個反射球面的球心且和半個反射橢圓面的第一焦點重疊，該半個反射橢圓面將燈源的光線以聚光的形式送出，并聚集在該半個反射橢圓面的第二焦點上。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器可為柱狀玻璃形，該半個反射橢圓面的第二焦點位于該積分器的入射面上。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器也可以是一矩陣透鏡積分器，而該顯示裝置更包含一正透鏡，該正透鏡位于半個反射橢圓面和半個反射橢圓面的第二焦點間，該正透鏡的焦點并和該第二焦點重疊。
所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器可以是一矩陣透鏡積分器，而顯示裝置更包含一負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡位于半個反射橢圓面與第二焦點間，且該負(fù)透鏡的焦點和該第二焦點重疊。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明圖1是一種以往顯示裝置的元件相對關(guān)系圖。
圖2是本發(fā)明顯示裝置的第一較隹實施例的平面圖，說明該顯示裝置的各元件對應(yīng)關(guān)系。
圖3是本發(fā)明顯示裝置的第二較隹實施例的平面圖，說明該顯示裝置的各元件對應(yīng)關(guān)系。
圖4是本發(fā)明顯示裝置的第三較隹實施例的平面圖。
圖5是本發(fā)明顯示裝置的第四較隹實施例的平面圖。
圖6是本發(fā)明顯示裝置的第五較隹實施例的平面圖。
參閱圖2，本發(fā)明第一實施例的顯示裝置2包含一燈源21、一集光模組3、一矩陣透鏡積分器22、一偏振光轉(zhuǎn)換器23、數(shù)聚光器24和一顯示板25。
該燈源21，為可產(chǎn)生近似點光源的弧光燈，例如高壓汞燈、氙燈等。
該集光模組3，具有一球面反射鏡31和一拋物形反射鏡32，其中該球面反射鏡31具有一朝向燈源21的半個反射球面311，該半個反射球面311各點和燈源21等距，也就是該燈源21位在該半個反射球面311的球心上。而該拋物形反射鏡32上設(shè)有一朝向燈源21和半個反射球面311的半個反射拋物面321，上述半個反射拋物面321的聚光焦點落在半個反射球面311的球心上，就是說，燈源21和半個反射拋物面321的聚光焦點，和半個反射球面311的球心重疊。當(dāng)燈源21發(fā)出光線時，部份光線直接投射在半個反射拋物面321上，然后以平行光的形式反射送出，而投向半個反射球面311的光線會反射到半個反射拋物面321，最后同樣受到半個反射拋物面321的反射以平行光的形式送出。
該矩陣透鏡積分器22，用來混合由半個反射拋物面321送出的光線，以轉(zhuǎn)換成均勻分布的光源再送出。
該偏振光轉(zhuǎn)換器23，功用在于可選擇地將P偏振態(tài)的光線轉(zhuǎn)換成S偏振態(tài)，或者將S偏振態(tài)光線轉(zhuǎn)換成P偏振，以方便光線的有效利用。
該等聚光器24，都是可聚集光線的正透鏡形式，用來將經(jīng)偏振光轉(zhuǎn)換器23處理送出的光線聚集后再送出，其設(shè)置的數(shù)量依需要而定，在本發(fā)明該聚光器4只要一個就可以達(dá)到預(yù)期的目的。該顯示板25，可接收由聚光器24聚集后的光線，并顯示出所需圖像。
本實施例的燈源21在發(fā)光時，部份光線會直接投射在半個反射拋物面321上，再以平行光的形式送到矩陣透鏡積分器22，而照向球面反射鏡31的光線會受到半個反射球面311反射到半個反射拋物面321后，再以平行光的形式送到矩陣透鏡積分器22，經(jīng)由該矩陣透鏡積分器22的混合，光會以均勻的形式送到偏振光轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換成所需的偏振態(tài)后再送往聚光器24，經(jīng)由多數(shù)聚光器24的聚光縮小成較小的投射面積，最后投射在顯示板25上。也就是說，本實施例是利用一和積分器22對應(yīng)的拋物形反射鏡32，以及一可將光線聚集到該拋物形反射鏡32的球面反射鏡31，來縮小由集光模組3送出光線的分布面積，以縮減配合設(shè)備的體積。
參閱圖3，本發(fā)明第二實施例的顯示裝置2包含一燈源21、一集光模組3、一透鏡組26、一柱狀玻璃積分器22’、一偏振光轉(zhuǎn)換器23、一聚光器24和一顯示板25，其中燈源21、集光模組3、偏振光轉(zhuǎn)換器23、聚光器24和顯示板25的構(gòu)造都和圖2的實施例相同，不再說明。而該柱狀玻璃積分器22’是一種柱狀玻璃結(jié)構(gòu)，或者是內(nèi)側(cè)鍍有反射膜的柱狀空心結(jié)構(gòu)，功用在于將聚集的光線轉(zhuǎn)換成均勻分布的光源再送出，其具有一朝向拋物形反射鏡32的入射面221，和一朝向偏振光轉(zhuǎn)換器23的出射面222。
而該透鏡組26具有介于拋物形反射鏡32與柱狀玻璃積分器22’間的一第一透鏡261，和兩個介于柱狀玻璃積分器22’及偏振光轉(zhuǎn)換器23間的第二透鏡262，其中第一透鏡261可將由拋物形反射鏡32反射出來的平行光聚集使其落在柱狀玻璃積分器22’的入射面221上，而兩第二透鏡262也是正透鏡形式，其可將柱狀玻璃積分器22’在積分過程所產(chǎn)生的虛光源聚集，并投向偏振光轉(zhuǎn)換器23。借此柱狀玻璃積分器22’和透鏡組26的搭配，同樣可將集光模組3產(chǎn)生的平行光線投影到一面積縮小的顯示板25上。在設(shè)計上本發(fā)明也可以在偏振光轉(zhuǎn)換器23和顯示板25間增設(shè)可將顏色分離的雙色分光元件組。
參閱圖4，本發(fā)明第三實施例的顯示裝置2大體上類似第二實施例，該顯示裝置2包含一燈源21、一集光模組3、一透鏡組26、一柱狀玻璃積分器22’、一偏振光轉(zhuǎn)換器23、一聚光器24和一顯示板25，該實施例與第二實施例的差異在于集光模組3具有一球面反射鏡31和一橢圓形反射鏡33，其中橢圓形反射鏡33上具有一朝向燈源21的半個反射橢圓面331，該燈源21設(shè)在橢圓形反射鏡33的一第一焦點上，此半個反射橢圓面331可將光源聚集形成一第二焦點330，該第二焦點330正好位在柱狀玻璃積分器22’的一入射面221上，借此反射鏡形式的改變，同樣可達(dá)到預(yù)期的功效。
參閱圖5的本發(fā)明第四實施例，本實施例的構(gòu)造類似第一實施例，不同的地方在于將拋物形反射鏡32改變成橢圓形反射鏡33，并在矩陣透鏡積分器22和一第二焦點330間設(shè)置一可射出平行光源的正透鏡27，該正透鏡27的焦點和半個反射橢圓面331的第二焦點330重疊，借此同樣可達(dá)到預(yù)期的功效。
參閱圖6，本發(fā)明第五實施例的構(gòu)造和第四實施例類似，其和第五實施例的差異在于矩陣透鏡積分器22和橢圓形反射鏡33間設(shè)置一負(fù)透鏡28，此負(fù)透鏡28的焦點和半個反射橢圓面331的第二焦點330重疊。
由以上說明可知，本發(fā)明的優(yōu)點主要是利用一球面反射鏡31和一拋物形反射鏡32間的搭配，或者一球面反射鏡31和一橢圓形反射鏡33間的配合，來收集燈源21的光線，不僅在顯示裝置中為前所未有的設(shè)計，更可有效的收集燈源21投射出來的光線，并且讓光線集中由拋物形反射鏡32或橢圓形反射鏡33投射出來，藉以縮小配合設(shè)備的體積，也就是說，在光利用率相同的情況下，本發(fā)明可縮小顯示裝置2上各設(shè)備的體積，以達(dá)到輕巧化的目的。而在各設(shè)備的體積相同的情況下，本發(fā)明的光利用率較以往者隹，因此，本發(fā)明確為一新穎、進(jìn)步的顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，包含一燈源、一集光模組、一位在集光模組前的積分器、位在積分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的顯示板，其特征在于該集光模組具有一球面反射鏡和一拋物形反射鏡，該球面反射鏡具有一朝向燈源的半個反射球面，而拋物形反射鏡具有一朝向燈源和半個反射球面的半個反射拋物面，上述燈源位于該半個反射球面的球心且和半個反射拋物面的聚光焦點相重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器為一矩陣透鏡型積分器。
3.如權(quán)利要求1所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該顯示裝置更包含一位于積分器和聚光器間的偏振光轉(zhuǎn)換器。
4.如權(quán)利要求1所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器為一柱狀玻璃形，而在拋物形反射鏡和積分器間設(shè)置一第一透鏡，該第一透鏡的焦點落在該積分器的一入射面上。
5.如權(quán)利要求4所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于于該積分器和聚光器間設(shè)置一第二透鏡，該第二透鏡是正透鏡，用以收集積分器在積分過程所產(chǎn)生的虛光源。
6.一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，包含一燈源、一集光模組、一位在集光模組前的積分器、位在積分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的顯示板，其特征在于該集光模組具有一球面反射鏡和一橢圓形反射鏡，其中球面反射鏡具有一朝向燈源的半個反射球面，而橢圓形反射鏡具有一朝向燈源及半個反射球面的半個反射橢圓面，上述燈源位于半個反射球面的球心且和半個反射橢圓面的第一焦點重疊，該半個反射橢圓面將燈源的光線以聚光的形式送出，并聚集在該半個反射橢圓面的第二焦點上。
7.如權(quán)利要求6所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器為柱狀玻璃形，該半個反射橢圓面的第二焦點位于該積分器的入射面上。
8.如權(quán)利要求6所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器是一矩陣透鏡積分器，而該顯示裝置更包含一正透鏡，該正透鏡位于半個反射橢圓面和半個反射橢圓面的第二焦點間，該正透鏡的焦點并和該第二焦點重疊。
9.如權(quán)利要求6所述的具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置，其特征在于該積分器是一矩陣透鏡積分器，而顯示裝置更包含一負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡位于半個反射橢圓面與第二焦點間，且該負(fù)透鏡的焦點和該第二焦點重疊。
全文摘要
一種具有一球面反射鏡的集光模組的顯示裝置,包含一燈源、一集光模組、一位在集光模組前的積分器、位在積分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的顯示板,所述集光模組具有一球面反射鏡和一拋物形反射鏡,兩反射鏡各別具有一朝向一燈源的反射面,其中球面反射鏡的半個反射球面可將光線反射到拋物形反射鏡的半個反射拋物面上,此拋物形反射鏡也可以改變成一橢圓形反射鏡,該橢圓形反射鏡具有半個反射橢圓面,如此燈源發(fā)出的光線可被有效率地收集再投射出來,借以在較隹光利用率的同時,有效縮小該顯示裝置的體積和減輕其重量。
文檔編號G03B21/28GK1387068SQ0111809
公開日2002年12月25日 申請日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者刁國棟, 莊福明 申請人:大億科技股份有限公司