[发明专利]光学元件及包含光学元件之投影系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学元件，特别的涉及一种应用于投影系统中的光学元件。

背景技术

随着近年来投影机的使用越来越普遍，不仅投影机的机体越来越轻薄，效能也大幅提升。藉由改良投影机内的发光装置，目前市面上投影机的亮度比起早期的产品进步很多，播放时不用把室内灯光关得很暗也可以得到清晰的投影效果。目前有许多改良投影机发光装置的方式，比如说美国专利公开专利号2005/0179041 A1及2006/0164607A1各自揭露了不同的发光装置结构以提高亮度或光线均匀度(uniformity)。前者系将一准直透镜(collimating lenses)罩在发光二极管上，由于发光二极管会在一特定角度内射出光线，故该准直透镜的弧面被设计成可使发光二极管射出的光线准直，也就是说可以使原本四散的光线大致上平行地射出该准直透镜。由于这种发光装置缺乏混光的装置，所以由准直透镜射出的光线均匀度不够高，如此一来，投影画面上会有亮度不均的问题。后者系使用一锥形的光导使从发光二极管接收的光线充分混合，以提升光线的均匀度，然而，这种装置的缺点是发光二极管射出的光线部份会漏失无法全部进入光导，故其光耦合效率(light coupling efficiency)较低。

因此，一种亮度均匀且光耦合效率高的光学元件确有其需求。

发明内容

鉴于现有技术的缺点，本发明提供一种亮度均匀且光耦合效率高的光学元件及包含所述光学元件的投影系统。

本发明之一实施例提供一种光学元件，其包含：一聚光部，包含一反射面及一折射面，用以收集并将来自一光源的光聚光；以及一光导部，连接至所述聚光部的输出端并将由所述聚光部所聚光的光均匀地射出。

本发明之另一实施例提供一种投影系统，包含：至少一光学元件；一光源，用以提供光；一显示模块，耦接于所述由光学元件与光源组成之发光装置的光导部的输出端，用以提供所欲显示之图像；及一投影透镜，耦接于所述显示模块，用以将所述图像投影出来。

由于聚光部耦接于光源的发光面，且反射面为全反射面，因此可以收集到绝大部分光源所发出的光；此外，反射面和折射面又可以将光以极少的损失耦合到光导部，然后由光导部充分混合。因此，本发明所提供之光学元件兼具高光耦合效率以及高均匀度的优点。此外，本发明所提供的光学元件之创新设计亦可减少光耦合所需的元件数。

通过下文中参照附图，对本发明所作的描述和权利要求，本发明的其它目的和成就将显而易见，并可对本发明有全面的理解。

附图说明

图1为本发明之光学元件应用于发光装置之一较佳实施例的截面图。

图2a 2b及2c为本发明之光学元件应用于发光装置的其它较佳实施例之截面图。

图3为本发明笔型投影系统之较佳实施例的示意图。

图4a及4b分别为本发明迷你投影系统之两种较佳实施例的示意图。

图5为本发明三片式投影系统之实施例的示意图。

图6为本发明反射式投影系统之较佳实施例的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明之光学元件应用于发光装置100之一较佳实施例的截面图。发光装置100包含一光源120以及一光学元件，其中光学元件包含一聚光部140以及一光导部160，而聚光部140具有一折射面142及一反射面144。在本实施例中，聚光部140以及一光导部160可为一体成型的或是由两个组件组合而成，光源120可为发光二极管(例如：白光发光二级管)、发光二极管数组(例如：由红色、绿色及蓝色发光二级管组成)并同时发光或经由控制而依序地发光，光源120也可为其它发光元件(例如：普通灯泡或固体发光装置)。如图1所示，聚光部140的一端系耦接于光源120上以接收其发射出的光线，其中部分光线透过折射面142后会被汇聚至聚光部140的输出端，亦即光导部的输入端；另一部分光线会经由反射面144反射而同样汇聚至聚光部140的输出端。当光线进入光导部160后则会经过一连串的内部反射使得从光导部160输出端射出的光线均匀度较高。根据本发明之实施，例所属技术领域的技术人员当可明了上述光学元件可为独立元件，或与一光源结合而成为一发光装置。

请注意，虽然在本发明之较佳实施例中，反射面144为全内部反射面或涂覆反射层而折射面142及反射面144皆为非球型弧面，但是在其它实施例中，折射面142亦可为一平面或球型弧面，或者折射面142为非球型弧面而反射面144为球形弧面或阶梯状线段环。此外，上述实施例中光导部160可为柱形，例如可为四角柱、圆柱或其它截面为多边形的柱体，并且光导部160的各截面积大小皆相等。