匀光元件及投影装置的制作方法

1.本实用新型是有关于一种光学元件及光学装置，且特别是有关于一种匀光元件及投影装置。


背景技术：

2.在投影装置中，会在光源模块与光阀之间配置光均匀化元件(匀光元件)，以提升照明光束之均匀性。然而，现有的投影装置中，匀光元件是相对光阀倾斜射置，因此使得由匀光元件出射后传递至光阀的光束在光阀上所形成的光斑中离匀光元件较远或较近的部分会因为光程差而造成无法锐利聚焦的状况。也就是说，来自匀光元件的光束无法在光阀上形成各部位同时锐利聚焦的光斑。其中，尤其是光斑中远离匀光元件的位置聚焦的状况不佳。为了解决上述的问题，亟需发展一种匀光元件能够在光阀上形成各部位同时锐利聚焦的光斑，以提升投影装置的影像锐利度。


技术实现要素：

3.根据本实用新型的实施例，提供了一种匀光元件及投影装置，穿透匀光元件后传递至光阀的光束在光阀上所形成的光斑的各部位能够同时被锐利聚焦，采用此匀光元件的投影装置具备良好的影像锐利度。
4.本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
5.为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，根据本实用新型一实施例，提供一种匀光元件，包括入光面、出光面以及多个侧面，多个侧面连接于入光面与出光面之间，出光面不平行于入光面，出光面包括第一边以及与第一边相对的第二边，且第一边不平行于第二边。
6.根据本实用新型一实施例，提供一种投影装置，包括光源模块、匀光元件、光阀以及投影镜头。光源模块用以提供照明光束。匀光元件配置于照明光束的传递路径，匀光元件包括入光面、出光面以及多个侧面，多个侧面连接于入光面与出光面之间，出光面不平行于入光面，出光面包括第一边以及与第一边相对的第二边，且第一边不平行于第二边。光阀配置于照明光束的传递路径上，用以将来自匀光元件的照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，用以将影像光束投射出投影装置。
7.基于上述，本实用新型实施例提供的匀光元件使其出光面与入光面不互相平行，且其出光面的至少一相对边配置为不互相平行，使得出光面的不同端点中的至少两个端点在匀光元件的中心轴上的垂直投影位置不同。相较于已知技术将出光面的相对边皆设计为相互平行的，本实用新型实施例提供的匀光元件的出光面在设计上具有较高的弹性度，使得自出光面射出的光束能够在光阀上形成各部位同时锐利聚焦的光斑。本实用新型另一实施例提供的投影装置则运用上述的匀光元件，而得以提供良好的影像锐利度。
8.为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图
作详细说明如下。
附图说明
9.图1a是根据本实用新型一实施例的匀光元件的立体示意图。
10.图1b是图1a所示的匀光元件的出光面示意图。
11.图2是根据本实用新型一实施例的匀光元件的出光面示意图。
12.图3a是根据本实用新型一实施例的匀光元件的立体示意图。
13.图3b是图3a所示的匀光元件的俯视图。
14.图3c是图3a所示的匀光元件的侧视图。
15.图4是根据本实用新型一实施例的投影装置的示意图。
16.图5a是根据一比较例的投影装置的光阀上的光斑的部分部位的示意图。
17.图5b是根据本实用新型一实施例的投影装置的光阀上的光斑的部分部位的示意图。
具体实施方式
18.有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
19.参照图1a至图1b。图1a是根据本实用新型一实施例的匀光元件的立体示意图。图1b是图1a所示的匀光元件的出光面示意图。
20.在本实施例中，匀光元件100为四角柱，但本实用新型不局限于此，匀光元件100可以为不同于四角柱的多角柱。匀光元件100包括入光面a1、出光面a2以及连接于入光面a1与出光面a2之间的多个侧面，出光面a2不平行于入光面a1。于此实施例，出光面a2为相对入光面a1倾斜设置，其中出光面a2包括第一边13以及与第一边13相对的第二边24、第三边12以及与第三边12相对的第四边34，其中第一边13不平行于第二边24。于本实施例中，第三边12平行于第四边34，且第三边12连接第一边13的一端的端点1与第二边24的一端的端点2，第四边34连接第一边13的另一端的端点3与第二边24的另一端的端点4，由前述构成出光面a2的轮廓形状为梯形。
21.请同时参考图1b，于一实施例中，出光面a2的第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34的长度不同，且第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34中两两相邻者之间的夹角不等于90度。但本实用新型不限于此，在其他实施例中，第一边13以及第二边24中的一者可以与第三边12以及第四边34中的任一者具有相同的长度，如图2所示。
22.于本实施例中，出光面a2为相对入光面a1倾斜设置，且第三边12为第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34中与入光面a1相距最近，因此端点1在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影为点10，其中中心轴ac平行入光面a1的法线，端点2在匀光元件200的中心轴ac上的垂直投影为点20，且点10与点20在中心轴ac上的位置相同，两者重叠。类似地，第四边34为第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34中与入光面a1相距最远，因此端点3在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影为点30，端点4在匀光元件100的中心轴ac上的垂
直投影为点40，且点30与点40在中心轴ac上的位置相同，且不与点10及点20在中心轴ac上的位置重叠。由前述可知，在本实施例中，出光面a2上的各端点中至少有两个在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影位置不同，因此出光面a2上的各端点所出射的光线会形成至少两种远近不同的光程，当匀光元件是相对光阀倾斜设置时，可透过此匀光元件来弥补原本因为光程差而造成无法锐利聚焦的状况。另外，因匀光元件是相对光阀倾斜设置，因此光束由匀光元件出光面斜向入射至光阀时，通常会使得在光阀上的光斑会产生变形，例如匀光元件出光面为矩形，则光束在光阀上的光斑会形变为梯型。因此本实施例透过使匀光元件100的出光面a2的轮廓形状为梯形，可适当将因倾斜入射所造成的光斑变形调整回来矩形。透过前述结构，出光面a2在设计上具有较高的弹性度，而不限于矩形形状，使得自出光面a2的射出的光束能够更好地聚焦于光阀上。
23.本实用新型的实施例提供的匀光元件可以是实心柱或空心柱，且不限于矩形实心柱或矩形空心柱，其出光面可以具有五个边或多于五个边，或具有曲线边。由于本实用新型的实施例提供的匀光元件在设计上具有高的弹性度，使得自出光面a2射出的光束能够更好地于其他光学元件上形成各部位同时锐利聚焦的光斑。
24.参照图3a至图3c。图3a是根据本实用新型一实施例的匀光元件的立体示意图。图3b是图3a所示的匀光元件的俯视图。图3c是图3a所示的匀光元件的侧视图。
25.于本实施例中，匀光元件200包括入光面a1、出光面a2以及连接于入光面a1与出光面a2之间的多个侧面，且出光面a2不平行于入光面a1。其中，匀光元件200雷同图1a-1b的匀元件100，相同之处不再赘述，差别在于，匀光元件200的出光面a2的第三边12不平行于第四边34。
26.在本实施例中，第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34中两两相邻者之间无段差，且两两相邻者之间的夹角不等于90度。
27.端点1在匀光元件200的中心轴ac上的垂直投影为点10，端点2在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影为点20，端点3在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影为点30，端点4在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影为点40。如图3a所示，点10、点20、点30及点40分别落在中心轴ac的不同位置上，彼此不相重叠。换句话说，出光面a2并非平面，且第一边13、第二边24、第三边12以及第四边34不会落在同一个平面上，因此出光面a2不平行于入光面a1。
28.请参照图3a，入光面a1为矩形且包括边57、边68、边56及边78，其中边57平行于边68，边56平行于边78。其中由出光面a2的第二边24、边68、边26与边48两两相交而构成的侧面为例，边26与边48的长度彼此不同，且入光面a1的边68不平行出光面a2的第二边24。参照图3a，可以看到由第二边24、边68、边26与边48两两相交而构成的此侧面的上述四个侧边的长度彼此不同。
29.请同时参考图3a、图3b以及图3c，入光面a1的边56、边78分别与出光面a2的第三边12、第四边34相对，且入光面a1的边56、边78分别不平行出光面a2的第三边12、第四边34，其中端点2相较于端点1更靠近入光面a1，端点2相较于端点4更远离入光面a1，且端点3相较于端点1更远离入光面a1，端点3相较于端点4更远离入光面a1。类似的，入光面a1的边57、边68分别与出光面a2的第一边13、第二边24相对，且入光面a1的边57、边68分别不平行出光面a2的第一边13、第二边24，入光面a1的边57不平行出光面a2的第一边13。
30.由图3a-3c可知，在本实施例中，匀光元件200的出光面a2的第一边13不平行于第
二边24，且第三边12不平行于第四边34，因此出光面a2上的各端点在匀光元件100的中心轴ac上的垂直投影位置皆不同，因此出光面a2上的各端点所出射的光线会形成远近不同的光程，当匀光元件是相对光阀倾斜射置时，可透过此匀光元件来弥补原本因为光程差而造成无法锐利聚焦的状况。一般状况下，由于各端点为出光面a2最远离匀光元件200的中心轴ac的位置，通常也是对应于光斑中无法锐利聚焦的部位，因此透过前述结构进行说明，出光面a2在设计上具有较高的弹性度，可因应无法锐利聚焦的光斑部位而对应调整出光面a2的轮廓形状，使得自出光面a2射出的光束能够更好地聚焦于光阀上。
31.为了充分说明本实用新型的各种实施态样，将在下文描述本实用新型的其他实施例。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
32.参照图4，其绘示根据本实用新型一实施例的投影装置的示意图。投影装置400包括光源模块401、色轮402、匀光元件403、透镜组l1、光阀404以及投影镜头l2。光源模块401用以提供照明光束e1。色轮402对照明光束e1进行分色。匀光元件403配置于照明光束e1的传递路径，匀光元件403可以上述实施例中的任一匀光元件或上述实施例中的至少一匀光元件来实现。光阀404配置于照明光束e1的传递路径上，用以将来自匀光元件403的照明光束e1转换成影像光束e2。匀光元件403与光阀404之间配置有透镜组l1，以优化光阀404上光斑的聚焦状况。投影镜头l2配置于影像光束e2的传递路径上，用以将影像光束e2投射出投影装置400，例如投射至屏幕上。
33.参照图5a及图5b。图5a是根据一比较例的投影装置的光阀上的光斑的部分部位的示意图。图5b是图4所示的投影装置400在一实施例中的光阀404上的光斑的部分部位的示意图。其中，501a、501b、501c分别是透过模拟红色光束、绿色光束以及蓝色光束在比较例的匀光元件的出光面上9点位置所发出的光线在光阀404上所形成的光斑的部分部位的光斑块图，502a、502b、502c分别是透过模拟红色光束、绿色光束以及蓝色光束在本实用新型一实施例的匀光元件的出光面上9点位置所发出的光线在光阀404上所形成的光斑的部分部位的光斑块图。须了解的是，一般光束由匀光元件的出光面出射并照射在光阀上形成的是一整块罩覆光阀的光斑，但为了具体说明光斑各部位的聚焦变化，因此模拟匀光元件的出光面上不同位置出射光线所对应到光阀上的光斑的不同部位。在图5a中明显可以看到光斑中的各部位因为聚焦程度不同而有明显大小不同的光斑块，其中较大的光斑块表示在该位置越无法锐利聚焦，且模拟中由于匀光元件是相对光阀倾斜射置，因此可看出在相对远离匀光元件的一侧无法锐利聚焦的现象越严重。在图5b的光斑块图502a、502b、502c则是改以本实用新型的匀光元件后，相较于比较例的光斑块图501a、501b、501c，光斑各部位的尺寸较小且较一致。因此光阀404上光斑的各部位能够同时具有良好的聚焦状况，投影装置400得以提供良好的影像锐利度。
34.综上所述，本实用新型实施例提供的匀光元件将其出光面的至少一对相对边配置为不互相平行的，且出光面不平行于入光面，使得出光面的不同端点中的至少两个端点在匀光元件的中心轴上的垂直投影位置不同。相较于已知技艺将出光面的相对边皆设计为相互平行的，本实用新型实施例提供的匀光元件的出光面在设计上具有较高的弹性度，使得自出光面射出的光束能够在光阀上形成各部位同时锐利聚焦的光斑。本实用新型另一实施
例提供的投影装置则运用上述的匀光元件，而得以提供良好的影像锐利度。
35.对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可以对所公开的实施例进行各种修改和变型。鉴于前述内容，旨在使本公开涵盖落入所附权利要求书及其等同物的范围内的修改和变型。
36.惟以上所述者，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和标题(实用新型名称)仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的「第一」、「第二」等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
37.附图标记说明：
38.1、2、3、4：端点
39.10、20、30、40：点
40.12、13、24、26、34、48、56、57、68、78：边
41.100、200：匀光元件
42.400：投影装置
43.401：光源模块
44.402：色轮
45.403：匀光元件
46.404：光阀
47.501a、501b、501c、502a、502b、502c：光斑块图
48.a1：入光面
49.a2、301：出光面
50.ac：中心轴
51.e1：照明光束
52.e2：影像光束
53.l1：透镜组
54.l2：投影镜头
55.x、y、z：方向。