照明系统及投影装置制造方法及图纸

一种照明系统，包括一光源模块以及一屈光元件组。光源模块在一物平面上提供一面光源，屈光元件组将位于物平面上的面光源投射于一像平面，其中屈光元件组具有一非球面，以使面光源上的一点在像平面与屈光元件组的光轴的交会处所产生的一中央光斑的方均根半径大于面光源上的其他点在像平面的边缘所产生的多个边缘光斑的方均根半径的平均值，以提供一在亮度分布上中央亮度大于边缘亮度的面光源，进而补偿屏幕所造成的边缘亮度减损程度较大的效应。

【技术实现步骤摘要】
照明系统及投影装置
本技术是有关于一种光学系统及显示装置，且特别是有关于一种照明系统及投影装置。
技术介绍
在现今科技技术的发展之下，大尺寸、高解析度的显示装置大都是使用一定数量的显示装置来拼接而成的电视墙(Video wall)。由于在多个显示装置的拼接上需要有颜色及亮度的一致性，因此背投影系统(Rear-projection system)藉由其光源上的一致性成为最适合电视墙的技术方案。为了提升观察者所看到的亮度及色彩的均匀度，背投影系统的穿透式屏幕基本上都具有一片菲捏尔透镜(Fresnel lens)及一片柱状透镜(Lenticular lens),菲捏尔透镜将投影镜头所发出的发散主光线(chief ray)整形成为垂直屏幕方向，柱状透镜则接收来自菲捏尔透镜的光线并控制光线出射屏幕的张角，也就是增加屏幕的可视角度。在屏幕亮度的均匀度上，最佳的均匀度为100%ANSI (American NationalStandards Institute)均匀亮度分布，也就是整个屏幕画面的亮度完全一致。然而，背投影系统所发出的光在穿透穿透式屏幕时，会产生在亮度分布上中心亮度优于周边亮度的特性。也就是说，由于穿透式屏幕的周边因为光线入射角度的增加，其穿透穿透式屏幕的光量也相对减少，因此穿透式屏幕的周边亮度降低。此现象在短焦的投影系统上更显严重，也因此无法藉由短焦式的投影来设计小体积的背投影系统，其中也还会有额外的电子讯号处理来改善此现象进而增加其制作成本。美国专利第5868481号揭露了一种背投影显示装置，美国专利第4824225号揭露了一种照明光学系统，且美国专利第7023619号揭露了一种投影系统。
技术实现思路
本技术提供一种照明系统，其适于提供一在亮度分布上中央亮度大于边缘亮度的面光源，进而补偿屏幕所造成的边缘亮度减损程度较大的效应。本技术提供一种投影装置，其适于提供一具有均匀亮度的影像。本技术的一实施例提供一种照明系统，包括一光源模块以及一屈光元件组，光源模块在一物平面上提供一面光源，屈光元件组将位于物平面上的面光源投射于一像平面，其中屈光元件组具有一非球面，以使面光源上的一点在像平面与屈光元件组的一光轴的交会处所产生的一中央光斑的方均根半径大于面光源上的其他点在像平面的边缘所产生的多个边缘光斑的方均根半径的平均值。本技术的一实施例提供一种投影装置，包括一光阀、一照明系统、一投影镜头以及一穿透式屏幕。照明系统包括一光源模块以及一屈光元件组，光源模块在一物平面上提供一面光源，屈光元件组将位于物平面上的面光源投射于光阀的主动表面上，其中屈光元件组具有一非球面，以使面光源上的一点在主动表面与屈光元件组的一光轴的交会处所产生的一中央光斑的方均根半径大于面光源上的其他点在主动表面的边缘所产生的多个边缘光斑的方均根半径的平均值。光阀将面光源转换成一影像光束，投影镜头配置于影像光束的传递路径上，穿透式屏幕配置于来自投影镜头的影像光束的传递路径上。本技术的一实施例中，屈光元件组包括由物平面往像平面(主动表面)排列的多个透镜，且最靠近像平面(主动表面)的透镜的朝向像平面(主动表面)的表面为非球面，或最靠近物平面的透镜的朝向物平面的表面为非球面。本技术的一实施例中，光源模块包括一发光元件以及一光均匀化元件，发光元件用以发出一照明光束，光均匀化元件配置于照明光束的传递路径上，其中物平面位于光均匀化元件的出光侧。本技术的一实施例中，中央光斑的几何光斑半径(Geometric spot radius)较这些边缘光斑的几何光斑半径的平均值大。本技术的一实施例中，照明系统符合I1AtlM.05，其中^为像平面(主动表面)与屈光元件组的光轴交会处的相对照度，且I1为像平面(主动表面)边缘的相对照度。本技术的一实施例中，中央光斑及这些边缘光斑各具有一圆形区域，这些圆形区域的圆心各自位于中央光斑及这些边缘光斑的中心点，且中央光斑的圆形区域中所具有的光能量占中央光斑的总光能量的α%，这些边缘光斑中各边缘光斑的圆形区域中所具有的光能量占边缘光斑的总光能量的α%，其中中央光斑的圆形区域的半径大于各边缘光斑的圆形区域的半径，且50 < α <95。本技术的一实施例中，非球面之靠近屈光元件组的光轴的部分为一弯曲凹面，且非球面之远离屈光元件组的光轴的部分为一环绕弯曲凹面的环状弯曲凸面。 本技术的一实施例中，非球面之靠近屈光元件组的光轴的部份为一略为凸起的表面，且非球面之远离屈光元件组的光轴的部份为一环绕略为凸起的表面的环状弯曲凸面。其中，非球面上R值为0.3的各点的偏移量(sag value)比值小于0.1，非球面上R值为0.5的各点的偏移量比值小于0.2，非球面上R值为0.7的各点的偏移量比值小于0.5，其中非球面上一点的R值为点与光轴的距离及非球面与光轴的最大距离的比值，点的偏移量比值为在非球面于光轴方向上之点的偏移量与非球面于光轴方向上的最大偏移量的比值。本技术的一实施例中，非球面符合非球面公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明系统，包括：一光源模块及一屈光元件组，其中，所述光源模块，在一物平面上提供一面光源，以及所述屈光元件组，将位于所述物平面上的所述面光源投射于一像平面，其中所述屈光元件组具有一非球面，以使所述面光源上的一点在所述像平面与所述屈光元件组的一光轴的交会处所产生的一中央光斑的方均根半径大于所述面光源上的其他点在所述像平面的边缘所产生的多个边缘光斑的方均根半径的平均值。

【技术特征摘要】
1.一种照明系统，包括:一光源模块及一屈光元件组，其中， 所述光源模块，在一物平面上提供一面光源，以及 所述屈光元件组，将位于所述物平面上的所述面光源投射于一像平面，其中所述屈光元件组具有一非球面，以使所述面光源上的一点在所述像平面与所述屈光元件组的一光轴的交会处所产生的一中央光斑的方均根半径大于所述面光源上的其他点在所述像平面的边缘所产生的多个边缘光斑的方均根半径的平均值。2.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述屈光元件组包括多个由所述物平面往所述像平面排列的透镜，且最靠近所述像平面的所述透镜的朝向所述像平面的表面为所述非球面，或最靠近所述物平 面的所述透镜的朝向所述物平面的表面为所述非球面。3.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述光源模块包括:一发光元件以及一光均匀化元件，所述发光元件用以发出一照明光束，所述光均匀化元件配置于所述照明光束的传递路径上，其中所述物平面位于所述光均匀化元件的出光侧。4.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述中央光斑的几何光斑半径较所述多个边缘光斑的几何光斑半径的平均值大。5.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述照明系统符合I1AtlM.05，其中Itl为所述像平面与所述屈光元件组的所述光轴交会处的相对照度，且I1为所述像平面边缘的相对照度。6.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述中央光斑及所述多个边缘光斑各具有一圆形区域，所述多个圆形区域的圆心各自位于所述中央光斑及所述多个边缘光斑的中心点，且所述中央光斑的所述圆形区域中所具有的光能量占所述中央光斑的总光能量的α%，所述多个边缘光斑中各所述多个边缘光斑的所述圆形区域中所具有的光能量占所述边缘光斑的总光能量的α%，其中所述中央光斑的所述圆形区域的半径大于各所述多个边缘光斑的所述圆形区域的半径，且50 < α <95。7.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述非球面之靠近所述屈光元件组的所述光轴的部分为一弯曲凹面，且所述非球面之远离所述屈光元件组的所述光轴的部分为一环绕该弯曲凹面的环状弯曲凸面。8.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述非球面之靠近所述屈光元件组的所述光轴的部份为一略为凸起的表面，且所述非球面之远离所述屈光元件组的所述光轴的部份为一环绕该略为凸起的表面的环状弯曲凸面。9.如权利要求8所述的照明系统，其特征在于:所述非球面上R值为0.3的各点的偏移量比值小于0.1，所述非球面上R值为0.5的各点的偏移量比值小于0.2，所述非球面上R值为0.7的各点的偏移量比值小于0.5，其中所述非球面上一点的R值为所述点与所述光轴的距离及所述非球面与所述光轴的最大距离的比值，所述点的偏移量比值为在所述非球面于光轴方向上之所述点的偏移量与所述非球面于光轴方向上的最大偏移量的比值。10.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述非球面符合非球面公式 Z =- cy+^1V4 + A2y6 +ΑΔ\β+Α4\ι? + A5V12， I+ ^1-(1 +足)c2 j2^ 其中Z为在所述非球面于光轴方向上的偏移量，C是密切球面的半径的倒数，K是二次曲面系数，y是于垂直所述非球面的光轴方向上的偏移量，而HHk5为非球面系数，其中-0.025〈c〈-0.005且-500〈K〈-40,非球面系数A1' A2、A3、A4、A5中的至少其中之一与c的正负号相反，所述非球面之y=0的位置所对应的Z值不是最大值，所述非球面包括一斜率为O的位置，所述斜率为O的位置是指Z相对于y的一阶导数为O的位置，且所述斜率为O的位置是落在y=0.3gamma至y=0.7gamma处,其中Y为所述非球面相对于所述光轴在y方向上的最大距离。11.如权利要求1所述的照明系统，其特征在于:所述屈光元件组包括至少一反射镜，且所述非球面为所述反射镜的一反射面。12.一种投影装置，包括:一光阀、一照明系统、一投影镜头以及一穿透式屏幕，其中所述照...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘浩炜，李贵宇，李建德，
申请(专利权)人：扬明光学股份有限公司，
类型：新型
国别省市：中国台湾;71