专利名称：具有一球面反射镜的集光模组的显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有集光模组的显示装置，特别是涉及一种利用一球面反射镜和一抛物形反射镜间的搭配，或者球面反射镜和一椭圆形反射镜间的配合，来产生较隹光利用率的显示装置。
一般投影显示装置都需要利用灯源来进行分光、调变、合光和成像等过程，光的利用率良劣会直接影响显像的品质和设备的体积。在已知的技艺中，以往具有抛物形反射镜的显示装置的构造大致如
图1所示，包含由左至右的一抛物形反射镜11、一灯源12、一积分器13、一偏振光转换器14、两聚光器15和一显示板16，其中抛物形反射镜11具有一面向灯源12的反射抛物面111，此反射抛物面111具有一朝向右侧的开口112，而灯源12设置在反射抛物面111的焦点上。当灯源12发出光线时，光线会投射在反射抛物面111上，再以平行光的方式反射投向积分器13，然后经积分器13转换成均匀的光源后，再经偏振光转换器14和聚光器15聚光，最后投射在显示板16上完成显像的动作。
以往显示装置1利用抛物形反射镜11来反射灯源12的光线虽然可行，但是为了达到较隹的光利用率，该抛物形反射镜11延伸的长度必需能够涵盖灯源12，也就是说，以图1作说明，该抛物形反射镜11是对应的涵盖灯源12，再以平行光的方式投射在积分器13上，基于该抛物形反射镜11长度较大的影响，积分器13必需具有较大的面积，为了让灯源12有效的投影在体积缩小的显示板16上，在积分器13和显示器16间必需设置多数个聚光器15。以往显示装置1利用抛物形反射镜11虽可将光线转换成平行光，但由于抛物形反射镜11的反射抛物面111长度较长，为了避免光源浪费，所采用的积分器13和偏振光转换器14等设备的面积必需增加，才能有效的聚集光线。
因此，为了有效的利用光线，以往显示装置1所需设备面积较大或较多，而面积较大的光学元件成本较高，并且不符合轻薄短小的设计原则。
相反的，在轻薄短小的考量下虽然可以采用较小的积分器13，和数量较少的聚光器15，但由于抛物形反射镜11反射出来的光线分布面积很广，因此，采用较小的积分器13无法有效的收集灯源12的光线，造成光利用率较差。也就是说，习知显示装置1无法在较隹光利用率的情况下，达成设计轻巧的目的。
本发明的目的在于提供一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，可在光利用率隹的前提下，有效缩小该显示装置的体积和减轻其重量。
为了达到上述目的，本发明提供一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，包含一灯源、一集光模组、一位在集光模组前的积分器、位在积分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的显示板，其特征在于该集光模组具有一球面反射镜和一抛物形反射镜，该球面反射镜具有一朝向灯源的半个反射球面，而抛物形反射镜具有一朝向灯源和半个反射球面的半个反射抛物面，上述灯源位于该半个反射球面的球心且和半个反射抛物面的聚光焦点相重叠，借此将灯源的光线以平行光的形式送到积分器。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器可为一矩阵透镜型积分器。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该显示装置更包含一位于积分器和聚光器间的偏振光转换器。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器也可为柱状玻璃形，而在抛物形反射镜和积分器间设置一第一透镜，该第一透镜的焦点落在该积分器的一入射面上。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于于该积分器和聚光器间可设置一第二透镜，该第二透镜是正透镜，用以收集积分器在积分过程所产生的虚光源。
本发明还提供一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，包含一灯源、一集光模组、一位在集光模组前的积分器、位在积分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的显示板，其特征在于该集光模组具有一球面反射镜和一椭圆形反射镜，其中球面反射镜具有一朝向灯源的半个反射球面，而椭圆形反射镜具有一朝向灯源及半个反射球面的半个反射椭圆面，上述灯源位于半个反射球面的球心且和半个反射椭圆面的第一焦点重叠，该半个反射椭圆面将灯源的光线以聚光的形式送出，并聚集在该半个反射椭圆面的第二焦点上。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器可为柱状玻璃形，该半个反射椭圆面的第二焦点位于该积分器的入射面上。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器也可以是一矩阵透镜积分器，而该显示装置更包含一正透镜，该正透镜位于半个反射椭圆面和半个反射椭圆面的第二焦点间，该正透镜的焦点并和该第二焦点重叠。
所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器可以是一矩阵透镜积分器，而显示装置更包含一负透镜，该负透镜位于半个反射椭圆面与第二焦点间，且该负透镜的焦点和该第二焦点重叠。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明图1是一种以往显示装置的元件相对关系图。
图2是本发明显示装置的第一较隹实施例的平面图，说明该显示装置的各元件对应关系。
图3是本发明显示装置的第二较隹实施例的平面图，说明该显示装置的各元件对应关系。
图4是本发明显示装置的第三较隹实施例的平面图。
图5是本发明显示装置的第四较隹实施例的平面图。
图6是本发明显示装置的第五较隹实施例的平面图。
参阅图2，本发明第一实施例的显示装置2包含一灯源21、一集光模组3、一矩阵透镜积分器22、一偏振光转换器23、数聚光器24和一显示板25。
该灯源21，为可产生近似点光源的弧光灯，例如高压汞灯、氙灯等。
该集光模组3，具有一球面反射镜31和一抛物形反射镜32，其中该球面反射镜31具有一朝向灯源21的半个反射球面311，该半个反射球面311各点和灯源21等距，也就是该灯源21位在该半个反射球面311的球心上。而该抛物形反射镜32上设有一朝向灯源21和半个反射球面311的半个反射抛物面321，上述半个反射抛物面321的聚光焦点落在半个反射球面311的球心上，就是说，灯源21和半个反射抛物面321的聚光焦点，和半个反射球面311的球心重叠。当灯源21发出光线时，部份光线直接投射在半个反射抛物面321上，然后以平行光的形式反射送出，而投向半个反射球面311的光线会反射到半个反射抛物面321，最后同样受到半个反射抛物面321的反射以平行光的形式送出。
该矩阵透镜积分器22，用来混合由半个反射抛物面321送出的光线，以转换成均匀分布的光源再送出。
该偏振光转换器23，功用在于可选择地将P偏振态的光线转换成S偏振态，或者将S偏振态光线转换成P偏振，以方便光线的有效利用。
该等聚光器24，都是可聚集光线的正透镜形式，用来将经偏振光转换器23处理送出的光线聚集后再送出，其设置的数量依需要而定，在本发明该聚光器4只要一个就可以达到预期的目的。该显示板25，可接收由聚光器24聚集后的光线，并显示出所需图像。
本实施例的灯源21在发光时，部份光线会直接投射在半个反射抛物面321上，再以平行光的形式送到矩阵透镜积分器22，而照向球面反射镜31的光线会受到半个反射球面311反射到半个反射抛物面321后，再以平行光的形式送到矩阵透镜积分器22，经由该矩阵透镜积分器22的混合，光会以均匀的形式送到偏振光转换器23转换成所需的偏振态后再送往聚光器24，经由多数聚光器24的聚光缩小成较小的投射面积，最后投射在显示板25上。也就是说，本实施例是利用一和积分器22对应的抛物形反射镜32，以及一可将光线聚集到该抛物形反射镜32的球面反射镜31，来缩小由集光模组3送出光线的分布面积，以缩减配合设备的体积。
参阅图3，本发明第二实施例的显示装置2包含一灯源21、一集光模组3、一透镜组26、一柱状玻璃积分器22’、一偏振光转换器23、一聚光器24和一显示板25，其中灯源21、集光模组3、偏振光转换器23、聚光器24和显示板25的构造都和图2的实施例相同，不再说明。而该柱状玻璃积分器22’是一种柱状玻璃结构，或者是内侧镀有反射膜的柱状空心结构，功用在于将聚集的光线转换成均匀分布的光源再送出，其具有一朝向抛物形反射镜32的入射面221，和一朝向偏振光转换器23的出射面222。
而该透镜组26具有介于抛物形反射镜32与柱状玻璃积分器22’间的一第一透镜261，和两个介于柱状玻璃积分器22’及偏振光转换器23间的第二透镜262，其中第一透镜261可将由抛物形反射镜32反射出来的平行光聚集使其落在柱状玻璃积分器22’的入射面221上，而两第二透镜262也是正透镜形式，其可将柱状玻璃积分器22’在积分过程所产生的虚光源聚集，并投向偏振光转换器23。借此柱状玻璃积分器22’和透镜组26的搭配，同样可将集光模组3产生的平行光线投影到一面积缩小的显示板25上。在设计上本发明也可以在偏振光转换器23和显示板25间增设可将颜色分离的双色分光元件组。
参阅图4，本发明第三实施例的显示装置2大体上类似第二实施例，该显示装置2包含一灯源21、一集光模组3、一透镜组26、一柱状玻璃积分器22’、一偏振光转换器23、一聚光器24和一显示板25，该实施例与第二实施例的差异在于集光模组3具有一球面反射镜31和一椭圆形反射镜33，其中椭圆形反射镜33上具有一朝向灯源21的半个反射椭圆面331，该灯源21设在椭圆形反射镜33的一第一焦点上，此半个反射椭圆面331可将光源聚集形成一第二焦点330，该第二焦点330正好位在柱状玻璃积分器22’的一入射面221上，借此反射镜形式的改变，同样可达到预期的功效。
参阅图5的本发明第四实施例，本实施例的构造类似第一实施例，不同的地方在于将抛物形反射镜32改变成椭圆形反射镜33，并在矩阵透镜积分器22和一第二焦点330间设置一可射出平行光源的正透镜27，该正透镜27的焦点和半个反射椭圆面331的第二焦点330重叠，借此同样可达到预期的功效。
参阅图6，本发明第五实施例的构造和第四实施例类似，其和第五实施例的差异在于矩阵透镜积分器22和椭圆形反射镜33间设置一负透镜28，此负透镜28的焦点和半个反射椭圆面331的第二焦点330重叠。
由以上说明可知，本发明的优点主要是利用一球面反射镜31和一抛物形反射镜32间的搭配，或者一球面反射镜31和一椭圆形反射镜33间的配合，来收集灯源21的光线，不仅在显示装置中为前所未有的设计，更可有效的收集灯源21投射出来的光线，并且让光线集中由抛物形反射镜32或椭圆形反射镜33投射出来，藉以缩小配合设备的体积，也就是说，在光利用率相同的情况下，本发明可缩小显示装置2上各设备的体积，以达到轻巧化的目的。而在各设备的体积相同的情况下，本发明的光利用率较以往者隹，因此，本发明确为一新颖、进步的显示装置。
权利要求
1.一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，包含一灯源、一集光模组、一位在集光模组前的积分器、位在积分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的显示板，其特征在于该集光模组具有一球面反射镜和一抛物形反射镜，该球面反射镜具有一朝向灯源的半个反射球面，而抛物形反射镜具有一朝向灯源和半个反射球面的半个反射抛物面，上述灯源位于该半个反射球面的球心且和半个反射抛物面的聚光焦点相重叠。
2.如权利要求1所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器为一矩阵透镜型积分器。
3.如权利要求1所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该显示装置更包含一位于积分器和聚光器间的偏振光转换器。
4.如权利要求1所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器为一柱状玻璃形，而在抛物形反射镜和积分器间设置一第一透镜，该第一透镜的焦点落在该积分器的一入射面上。
5.如权利要求4所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于于该积分器和聚光器间设置一第二透镜，该第二透镜是正透镜，用以收集积分器在积分过程所产生的虚光源。
6.一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，包含一灯源、一集光模组、一位在集光模组前的积分器、位在积分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的显示板，其特征在于该集光模组具有一球面反射镜和一椭圆形反射镜，其中球面反射镜具有一朝向灯源的半个反射球面，而椭圆形反射镜具有一朝向灯源及半个反射球面的半个反射椭圆面，上述灯源位于半个反射球面的球心且和半个反射椭圆面的第一焦点重叠，该半个反射椭圆面将灯源的光线以聚光的形式送出，并聚集在该半个反射椭圆面的第二焦点上。
7.如权利要求6所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器为柱状玻璃形，该半个反射椭圆面的第二焦点位于该积分器的入射面上。
8.如权利要求6所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器是一矩阵透镜积分器，而该显示装置更包含一正透镜，该正透镜位于半个反射椭圆面和半个反射椭圆面的第二焦点间，该正透镜的焦点并和该第二焦点重叠。
9.如权利要求6所述的具有一球面反射镜的集光模组的显示装置，其特征在于该积分器是一矩阵透镜积分器，而显示装置更包含一负透镜，该负透镜位于半个反射椭圆面与第二焦点间，且该负透镜的焦点和该第二焦点重叠。
全文摘要
一种具有一球面反射镜的集光模组的显示装置,包含一灯源、一集光模组、一位在集光模组前的积分器、位在积分器前方的至少一聚光器及一位在聚光器前方的显示板,所述集光模组具有一球面反射镜和一抛物形反射镜,两反射镜各别具有一朝向一灯源的反射面,其中球面反射镜的半个反射球面可将光线反射到抛物形反射镜的半个反射抛物面上,此抛物形反射镜也可以改变成一椭圆形反射镜,该椭圆形反射镜具有半个反射椭圆面,如此灯源发出的光线可被有效率地收集再投射出来,借以在较隹光利用率的同时,有效缩小该显示装置的体积和减轻其重量。
文档编号G03B21/28GK1387068SQ0111809
公开日2002年12月25日 申请日期2001年5月18日 优先权日2001年5月18日
发明者刁国栋, 庄福明 申请人:大亿科技股份有限公司