光学设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学设备，包括光源、集光组件、偏极分光转换组件、材质是塑料的积分器、调光组件以及目标组件。光源所发出的光线先入射集光组件，再入射偏极分光转换组件，光线被偏极分光转换组件加以偏极分光并转换成为第一偏极方向的偏振光后，再入射积分器，第一偏极方向的偏振光被积分器加以混合均匀化后，再入射调光组件，最后入射至目标组件。依据此设计架构，光源发出的光线，依次入射偏极分光转换组件及积分器，而积分器的材质是塑料，偏振光通过积分器所产生的双折射效应的相位差在55nm以下，如此即提高了转换效率，亦提供了目标组件所需的均匀性佳的偏极光。且积分器为单片式积分器，价格较便宜，进而降低了光学设备整体的成本。
【专利说明】光学设备
【【技术领域】】
[0001]本实用新型涉及一种光学设备，特别涉及一种转换效率高且提供了均匀性好的偏极光的低成本光学设备。
【【背景技术】】
[0002]一般常见采用偏极分光转换器及积分器的光学设备，其包括光源、积分器、偏极分光转换器、透镜组合以及显示板。前述光源、积分器、偏极分光转换器、透镜组合以及显示板彼此依次组设。光源发出的光线依次通过积分器、偏极分光转换器、透镜组合，最后入射显示板。前述积分器多半采用两片式的矩阵透镜积分片，通过两片式的矩阵透镜积分片将光线混合均匀，再以偏极分光转换器将混合均匀后的光线，转换成入射显示板所需的偏极光线。
[0003]然而，光线通过两片式的矩阵透镜积分片时，无法全部入射偏极分光转换器，造成了转换效率低的情形。且两片式的矩阵透镜积分片价格较贵，增加了光学设备整体的成本。前述皆为有待解决的技术课题。
【
【发明内容】
】
[0004]根据现有技术的问题，本发明人基于多年研究开发与诸多实务经验，提出一种光学设备，以作为改善上述缺点的实现方式与依据。
[0005]本实用新型的一个目的在于，提供一转换效率高的光学设备。
[0006]本实用新型的另一目的在于，提供一提供了均匀性佳的偏极光的光学设备。
[0007]本实用新型的再一目的在于，提供一低成本的光学设备。
[0008]依据本实用新型的上述目的，本实用新型提供一种光学设备，包括光源、集光组件、偏极分光转换组件、材质是塑料的积分器、调光组件以及目标组件。该光源、该集光组件、该偏极分光转换组件、该积分器、该调光组件以及该目标组件彼此依次设置。光源所发出的光线先入射集光组件，再入射偏极分光转换组件，光线被偏极分光转换组件加以偏极分光并转换成为第一偏极方向的偏振光后，再入射积分器，第一偏极方向的偏振光被积分器加以混合均匀化后，再入射调光组件，最后入射至目标组件。依据本实用新型的设计架构，光源发出的光线，依次入射偏极分光转换组件及积分器，而积分器的材质是塑料，偏振光通过积分器所产生的双折射效应的相位差在55nm以下，如此即提高了转换效率，亦提供了目标组件所需的均匀性佳的偏极光。且积分器为表面具有微结构的单片式积分器，价格较便宜，进而降低了光学设备整体的成本。
[0009]为了更清楚的说明本实用新型的技术方案及所达到的效果，下面以优选的实施例详细说明。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0010]图1为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的示意图；
[0011]图2为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的偏极分光转换组件的示意图；
[0012]图3为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的使用状态示意图；
[0013]图4为本实用新型的光学设备的第二优选实施例的示意图；
[0014]图5为本实用新型的光学设备的第二优选实施例的使用状态示意图；
[0015]图6为本实用新型的光学设备的第三优选实施例的示意图；
[0016]图7为本实用新型的光学设备的第四优选实施例的使用状态示意图；
[0017]图8为本实用新型的光学设备的第五优选实施例的示意图；
[0018]图9为本实用新型的光学设备的第六优选实施例的使用状态示意图；
[0019]图10为本实用新型的光学设备的第七优选实施例的示意图；以及
[0020]图11为本实用新型的光学设备的第八优选实施例的示意图。
[0021]【附图标记说明】
[0022]1，光源
[0023]2，集光组件
[0024]3，偏极分光转换组件
[0025]31，入光面
[0026]32，出光面
[0027]33，第一平面
[0028]331，连接端
[0029]34，第二平面
[0030]35，偏极转换组件
[0031]4，积分器
[0032]41，微结构
[0033]5，调光组件
[0034]6，目标组件
[0035]7，光线
[0036]71,第一偏极方向的偏振光
[0037]72，第二偏极方向的偏振光
[0038]8，滤光反射组件
【【具体实施方式】】
[0039]以下将参照相关附图，说明本实用新型光学设备的优选实施例，为便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的附图标记来说明。
[0040]首先，请参阅图1所示，其为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的示意图。本实用新型的光学设备包括光源1、集光组件2、偏极分光转换组件3、积分器4、多个调光组件5以及目标组件6。光源I例如为白光发光二极管、红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。集光组件2例如为聚光透镜。积分器4的表面具有微结构41,微结构41例如为微透镜数组。且积分器的材质是塑料。各调光组件5的大小可为相同或不相同，而在此优选实施例中，各调光组件5的大小为不相同。各调光组件5彼此面对面对应设置，前述调光组件5例如为聚光透镜。目标组件6例如为显示板或光闸。
[0041]请一并参阅图2所示，其为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的偏极分光转换组件的示意图。偏极分光转换组件3具有面对面对应的入光面31及出光面32。偏极分光转换组件3内部具有多个第一平面33以及多个第二平面34。各第一平面33具有连接端331。各第一平面33通过其连接端331彼此连接，且相邻两第一平面33以相异的方向斜设于偏极分光转换组件3内部，例如一个第一平面33往上逐渐倾斜，另一第一平面33则往下逐渐倾斜。各第二平面34邻设于各第一平面33旁。且各第二平面34与相邻的第一平面33彼此平行对应。也即两第二平面34也以相异的方向斜设于偏极分光转换组件3内部，以与相邻的第一平面33彼此对应。前述偏极分光转换组件3的整体结构设计仅为举例，不为限制。
[0042]而偏极分光转换组件3的出光面32设有偏极转换组件35。偏极转换组件35与第一平面33彼此面对面对应。第一平面33及第二平面34例如为偏极分光面。第一平面33及第二平面34可分别将光线7分为第一偏极方向的偏振光71及第二偏极方向的偏振光72[请参阅图3所示]。且第一平面33及第二平面34可分别反射第一偏极方向的偏振光71，并分别使第二偏极方向的偏振光72通过,前述第一偏极方向例如为S偏极方向或P偏极方向，第二偏极方向例如为P偏极方向或S偏极方向，当第一偏极方向为S偏极方向时，第二偏极方向为P偏极方向，而当第一偏极方向为P偏极方向时，第二偏极方向为S偏极方向。偏极转换组件35例如为二分之一波长片。偏极转换组件35可使第一偏极方向的偏振光71转换为第二偏极方向的偏振光72或使第二偏极方向的偏振光72转换为第一偏极方向的偏振光71,前述第一偏极方向例如为S偏极方向或P偏极方向，第二偏极方向例如为P偏极方向或S偏极方向，当第一偏极方向为S偏极方向时,第二偏极方向为P偏极方向，而当第一偏极方向为P偏极方向时，第二偏极方向为S偏极方向。
[0043]光源1、集光组件2、偏极分光转换组件3、积分器4、调光组件5以及目标组件6彼此依次设置。集光组件2设于光源I与偏极分光转换组件3的入光面31之间。积分器4设于偏极分光转换组件3的出光面32与调光组件5之间。调光组件5设于积分器4与目标组件6之间。
[0044]请一并参阅图3所示，其为本实用新型的光学设备的第一优选实施例的使用状态示意图。首先，光源I发出的光线7先入射集光组件，光线7被集光组件2加以汇聚后，再由偏极分光转换组件3的入光面31入射偏极分光转换组件3。光线7入射至偏极分光转换组件3内部的第一平面33后，第一平面33将光线7分为第一偏极方向的偏振光71及第二偏极方向的偏振光72,接着,第一偏极方向的偏振光71被第一平面33加以反射,而第二偏极方向的偏振光72则通过第一平面33。前述被第一平面33加以反射的第一偏极方向的偏振光71，再入射至第二平面34，同理地，第一偏极方向的偏振光71再被第二平面34加以反射，最后由偏极分光转换组件3的出光面32出射。而前述通过第一平面33的第二偏极方向的偏振光72，接着再入射偏极转换组件35，第二偏极方向的偏振光72被偏极转换组件35转换为第一偏极方向的偏振光71后,最后同样地由偏极分光转换组件3的出光面32出射。
[0045]接续地，由偏极分光转换组件3的出光面32出射的第一偏极方向的偏振光71，再入射积分器4,第一偏极方向的偏振光71被积分器4加以混合均勻化后，再由积分器4出射。接续地，由积分器4出射的第一偏极方向的偏振光71,再入射调光组件5,第一偏极方向的偏振光71被调光组件5加以调整光路后，最后入射至目标组件6。
[0046]请再一并参阅图4所示，其为本实用新型的光学设备的第二优选实施例的示意图。本实用新型的光学设备包括光源1、集光组件2、偏极分光转换组件3、积分器4、调光组件5以及目标组件6。如前所述，第二优选实施例与第一优选实施例的不同处在于，调光组件5为单个。光源I例如为白光发光二极管、红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。集光组件2例如为聚光透镜。积分器4的表面具有微结构41,微结构41例如为微透镜数组。调光组件5例如为聚光透镜。目标组件6例如为显示板或光闸。光源1、集光组件2、偏极分光转换组件3、积分器4、调光组件5以及目标组件6彼此依次设置。集光组件2设于光源I与偏极分光转换组件3的入光面31之间。积分器4设于偏极分光转换组件3的出光面32与调光组件5之间。且积分器4的材质是塑料。调光组件5设于积分器4与目标组件6之间。
[0047]请再一并参阅图5所示，其为本实用新型的光学设备的第二优选实施例的使用状态示意图。光源I发出的光线7先入射集光组件2，再由偏极分光转换组件3的入光面31入射偏极分光转换组件3。光线7入射至偏极分光转换组件3内部的第一平面33后，第一平面33将光线7分为第一偏极方向的偏振光71及第二偏极方向的偏振光72,接着,第一偏极方向的偏振光71被第一平面33加以反射，而第二偏极方向的偏振光72则通过第一平面33。前述被第一平面33加以反射的第一偏极方向的偏振光71，再入射至第二平面34，同理地，第一偏极方向的偏振光71再被第二平面34加以反射，最后由偏极分光转换组件3的出光面32出射。而前述通过第一平面33的第二偏极方向的偏振光72，接着再入射偏极转换组件35,第二偏极方向的偏振光72被偏极转换组件转换为第一偏极方向的偏振光71后,最后同样地由偏极分光转换组件3的出光面32出射。接续地，由偏极分光转换组件3的出光面32出射的第一偏极方向的偏振光71,再入射积分器4,第一偏极方向的偏振光71被积分器4加以混合均匀化后，再由积分器4出射。接续地，由积分器4出射的第一偏极方向的偏振光71，再入射调光组件5，第一偏极方向的偏振光71被调光组件5加以调整光路后，最后入射至目标组件6。
[0048]请再一并参阅图6所示，其为本实用新型的光学设备的第三优选实施例的示意图。第三优选实施例与第一优选实施例的不同处在于，光源I的数量为多个。光源1、集光组件2、偏极分光转换组件3、积分器4、调光组件5以及目标组件6彼此依次设置。集光组件2设于光源I与偏极分光转换组件3的入光面31之间。积分器4设于偏极分光转换组件3的出光面32与调光组件5之间。调光组件5设于积分器4与目标组件6之间。前述光源I例如为白光发光二极管、红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。
[0049]请再一并参阅图7所示，其为本实用新型的光学设备的第四优选实施例的示意图。第四优选实施例与第一优选实施例的不同处在于，光源I的数量为多个，且各光源I发出相异颜色的光线7。本优选实施例中且更包括有多个滤光反射组件8，各滤光反射组件8彼此交叉设置。各光源I依次设置于彼此交叉设置的各滤光反射组件8相异的各侧。滤光反射组件8、偏极分光转换组件3、积分器4、调光组件5以及目标组件6彼此依次设置。集光组件2设于各光源I与交叉设置的滤光反射组件8之间。积分器4设于偏极分光转换组件3的出光面32与调光组件5之间。调光组件5设于积分器4与目标组件6之间。
[0050]在本优选实施例中，依次设置于彼此交叉设置的各滤光反射组件8相异的各侧的各光源I例如依次为设置于下侧的蓝光发光二极管、设置于左侧的绿光发光二极管及设置于上侧的红光发光二极管。且蓝光发光二极管发出蓝色的光线7、绿光发光二极管发出绿色的光线7以及红光发光二极管发出红色的光线7。蓝色的光线7及红色的光线7被滤光反射组件8反射至偏极分光转换组件3的入光面31。而绿色的光线7则直接穿过滤光反射组件8至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色、绿色及红色的光线7入射偏极分光转换组件3后的状态与前述优选实施例均相同，与此不再赘述。
[0051]请再一并参阅图8所示，其为本实用新型的光学设备的第五优选实施例的示意图。与前述第四优选实施例的不同处在于，各滤光反射组件8彼此平行纵向设置。各光源I依次设置于彼此平行纵向设置的各滤光反射组件8侦U。
[0052]在本优选实施例中，依次设置于彼此平行纵向设置的各滤光反射组件8侧的各光源I例如依次为设置于左侧的蓝光发光二极管、设置于左侧的绿光发光二极管及设置于上侧的红光发光二极管。且蓝光发光二极管发出蓝色的光线7、绿光发光二极管发出绿色的光线7以及红光发光二极管发出红色的光线7。绿色的光线7依次被各滤光反射组件8反射至偏极分光转换组件3的入光面31。红色的光线7则直接穿过滤光反射组件8之一，再被滤光反射组件8的另一反射至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色的光线7则直接穿过滤光反射组件8至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色、绿色及红色的光线7入射偏极分光转换组件3后的状态与前述优选实施例均相同，与此不再赘述。
[0053]请再一并参阅图9所示，其为本实用新型的光学设备的第六优选实施例的示意图。与前述第五优选实施例的不同处在于，各滤光反射组件8彼此平行横向设置。各光源I依次设置于彼此平行横向设置的各滤光反射组件8侦U。
[0054]在本优选实施例中，依次设置于彼此平行纵向设置的各滤光反射组件8侧的各光源I例如依次为设置于左侧的绿光发光二极管、设置于上侧的红光发光二极管及设置于上侧的蓝光发光二极管。且蓝光发光二极管发出蓝色的光线7、绿光发光二极管发出绿色的光线7以及红光发光二极管发出红色的光线7。红色的光线7先被滤光反射组件8之一反射，再穿过滤光反射组件8的另一者至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色的光线7则被滤光反射组件8反射至偏极分光转换组件3的入光面31。绿色的光线7则直接穿过各滤光反射组件8至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色、绿色及红色的光线7入射偏极分光转换组件3后的状态与前述优选实施例均相同，与此不再赘述。
[0055]请再一并参阅图10所示，其为本实用新型的光学设备的第七优选实施例的示意图。与前述第四至第六优选实施例的不同处在于，滤光反射组件8为单个。且各集光组件2的一侧选择性地设置有单个或多个光源1，各集光组件2依次设置于滤光反射组件8相异侦牝且各集光组件2相异于光源I的另一侧与滤光反射组件8面对面对应。
[0056]在本优选实施例中，光源I例如依次为设置于左侧的集光组件2的该侧的绿光发光二极管、设置于上侧的集光组件2的该侧的红光发光二极管及蓝光发光二极管。且蓝光发光二极管发出蓝色的光线7、绿光发光二极管发出绿色的光线7以及红光发光二极管发出红色的光线7。蓝色及红色的光线7被滤光反射组件8反射至偏极分光转换组件3的入光面31。绿色的光线7则直接穿过滤光反射组件8至偏极分光转换组件3的入光面31。蓝色、绿色及红色的光线7入射偏极分光转换组件3后的状态与前述优选实施例均相同，与此不再赘述。
[0057]请再一并参阅图11所示，其为本实用新型的光学设备的第八优选实施例的示意图。本实用新型的光学设备，也可以多个彼此并排设置，以因应特定的特殊用途。在此仅例举将第一优选实施例的光学设备并排设置的情形，然而，第二优选实施例至第七优选实施例的光学设备也可并排设置，不为所限。
[0058]需特别说明，由于积分器4的材质是塑料，第一偏极方向的偏振光71通过积分器4所产生的双折射效应的相位差在55nm以下，因此入射目标组件的第一偏极方向的偏振光71为均匀性佳的偏极光线。
[0059]综上所述，本实用新型的光学设备至少具有下述的优点:
[0060]1.转换效率高，并提供了均匀性佳的偏极光:
[0061]依据本实用新型的光学设备的设计架构，光源发出的光线，先被集光组件加以汇聚后，再依次入射偏极分光转换组件及积分器，而积分器的材质是塑料，偏振光通过积分器4所产生的双折射效应的相位差在55nm以下，如此即提高了转换效率，此外，也提供了目标组件所需的均匀性佳的偏极光。
[0062]2.降低了光学设备整体的成本:
[0063]本实用新型的光学设备的积分器为表面具有微结构的单片式积分器，价格较便宜，进而降低了光学设备整体的成本。
[0064]以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本实用新型保护范围中。
【权利要求】
1.一种光学设备，包括: 至少一个光源； 至少一个集光组件，其中当所述光源及所述集光组件的数量为多个时，所述集光组件的一侧设置有所述多个光源中的一个或多个，且所述集光组件依次设置于滤光反射组件的相异侧，使得各所述光源发出的光线被所述滤光反射组件反射或通过所述滤光反射组件； 偏极分光转换组件，所述偏极分光转换组件具有面对面对应的入光面及出光面，其中所述偏极分光转换组件具有多个第一平面以及多个第二平面，各所述第一平面具有连接端，各所述第一平面通过所述连接端彼此连接，且相邻所述第一平面以相异的方向斜设于所述偏极分光转换组件，各所述第二平面邻设于各所述第一平面旁，且各所述第二平面与相邻的各所述第一平面彼此平行对应，且所述偏极分光转换组件的所述出光面设有偏极转换组件，所述偏极转换组件与所述第一平面彼此面对面对应； 材质是塑料的积分器； 至少一个调光组件； 至少一个目标组件； 所述光源、所述集光组件、所述偏极分光转换组件、所述积分器、所述调光组件以及所述目标组件彼此依次设置，所述集光组件设于所述光源与所述偏极分光转换组件的所述入光面之间，所述积分器设于所述偏极分光转换组件的所述出光面与所述调光组件之间，所述调光组件设于所述积分器与所述目标组件之间；以及 所述光源所发出的光线先入射所述集光组件，再由所述偏极分光转换组件的所述入光面入射所述偏极分光转换组件，所述光线被所述偏极分光转换组件加以偏极分光并转换成为第一偏极方向的偏振光后，再入射所述积分器，所述第一偏极方向的偏振光被所述积分器加以混合均匀化后，再入射所述调光组件，最后入射至所述目标组件。
2.如权利要求1所述的光学设备，其中所述光源为白光发光二极管、红光发光二极管、绿光发光二极管或蓝光发光二极管。
3.如权利要求1所述的光学设备，其中所述集光组件或所述调光组件为聚光透镜，并所述目标组件为显示板或光闸，且所述积分器的表面具有微结构，所述微结构为微透镜数组。
4.如权利要求1所述的光学设备，其中当所述光源的数量为多个时，各所述光源依次设置于彼此交叉设置或彼此平行设置的多个滤光反射组件侧，使得各所述光源发出的所述光线被各所述滤光反射组件反射或通过各所述滤光反射组件。
5.如权利要求1所述的光学设备，其中所述第一平面及所述第二平面为偏极分光面，所述偏极转换组件为二分之一波长片。
6.如权利要求1所述的光学设备，其中所述第一平面及所述第二平面分别将光线分为所述第一偏极方向的偏振光及第二偏极方向的偏振光，且所述第一平面及所述第二平面分别反射所述第一偏极方向的偏振光，并分别使所述第二偏极方向的偏振光通过。
7.如权利要求6所述的光学设备，其中所述偏极转换组件使所述第一偏极方向的偏振光转换为所述第二偏极方向的偏振光或使所述第二偏极方向的偏振光转换为所述第一偏极方向的偏振光。
8.如权利要求6或7所述的光学设备,其中所述第一偏极方向为S偏极方向或P偏极方向，所述第二偏极方向为P偏极方向或S偏极方向，当所述第一偏极方向为S偏极方向时，所述第二偏极方向为P偏极方向，而当所述第一偏极方向为P偏极方向时，所述第二偏极方向为S偏极方向。
【文档编号】G02B27/28GK203981983SQ201420373194
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】陈燕晟, 游进洲, 陈俊民, 廖政顺, 萧舒展 申请人:尚立光电股份有限公司, 新华科技有限公司