集光装置 (1)技术领域
本发明有关一种集光装置，特别是有关提高光线利用率的集光装置。
(2)背景技术
随着科技的进步，各种光学系统都在持续地发展中。而如何提高光源的利用率，藉以获得体积不变即能提高亮度及降低耗电率…等好处，皆为光学系统的发展重点。以近年来发展出的数字光学处理(Digital Light Processing，DLP)影像处理装置为例，即为兼具高光利用率与微小体积等优点于一身的影像处理装置。
如图1所示的装设于数字光学处理影像处理装置中的集光器3(OpticalIntegrator)，为一个具有四个侧面与两个端面的柱状体；其中一端面具有一矩形的入光口5，另一端面则为一出光面9，四个侧面则为反射部7。由光源1发散出来的光线L会穿透集光器3，直接穿透出光面9，或是藉由反射部7的反射，到达并穿透色轮11。
为了配合输出的影像为矩形，通常将集光器3的入光口5设计为矩形，但若使用的光源1为圆形截面，就会有部份光线L因入光口形状的问题，而无法进入集光器3，被反射为光线L’，而使光的利用率仅限于一定的范围中。
另外，光线L无法被妥善利用的原因之一，是因集光器3是配合色轮11(colorwheel)进行分光的动作。如图1所示，若光线L通过色轮11的区域为红色，则只有红色地光线L0可通过，部份的光线L会被色轮11吸收，其他颜色的光线L0’则被色轮11反射，而无法再被利用。同理，每种颜色的区域，都只会让单一色域的光线L0通过以形成影像，而被反射的光线L0’则被浪费掉。光线L的利用率自然会有一定的限制，无法妥善地应用于成像面上。
在习知技术中，有为了增加光利用率、提高影像亮度而设计的三片式数字光学处理影像处理装置(未图示)，其是利用光线L中不同波长的光，对同一棱镜会有不同折射率的性质，直接将光线L分成三原色，再进行投影成像的技术处理。此种影像处理装置可以提高光利用率，但却会相对地增加产品的体积及成本。
如上所述，如何在不提高习知的影像处理装置的体积与成本的前提下，提高光利用率，已成为影像处理装置的发展重点之一。
(3)发明内容
鉴于以上所述习知技术的缺点，本发明的一目的是提供一集光装置，以在不用增加其他设备的条件下，藉由改变集光器与滤光层间配置的关系回收被滤光层反射的光线而增加光线的利用率。
本发明的另一目的为提供一高亮度的影像处理装置，藉由改变集光器与滤光层间配置的关系，而在体积不须增加的情形下，提高亮度。
本发明的又一目的为提供一高亮度的影像处理装置，利用提高集光装置收集光线的能力，增加影像处理装置的亮度，以节省习知技术中为提高亮度而需增加其他设备的成本。
本发明的集光装置，包含：一集光器，具有一入光面、一出光面与一反射部，该反射部介于该入光面与该出光面之间，且可反射通过该集光器中的光线；以及一滤光层，固定于该出光面上。
本发明的集光装置，使滤光层固定于集光器上，利用未能穿透滤光层的光线会反射的现象，回收被滤光层反射的光线，使被反射的光持续反射，而能穿透滤光层，以提高光线利用率。
如上所述的本发明各特点将于以下的较佳实施例中详细描述。
(4)附图说明
图1习知数字光学处理影像处理装置立体图；
图2本发明第一实施例立体图；以及
图3本发明第二实施例立体图。
(5)具体实施方式
本发明的集光装置，将于以下详述。本发明实施例是以解决先前技术所述的集光装置问题为主，但本发明的范围，并不以下述的附图与实施例的描述为限，而应以所申请的权利要求所限定的范围与精神为准。
本发明藉由改变滤光层设置的位置，减少光线耗损，增加光线的再利用率。
本发明的第一实施例的影像处理装置的立体图如图2所示，分别包含一光源21、一集光装置20与一成像系统，成像系统包含棱镜31与成像面33；若有需要，亦可增加一聚光元件30(如透镜，或其他可产生聚光效果的物件)。其中，集光装置20位于光源21与成像系统之间。
集光装置20，包含一集光器23与一具有多种颜色的滤光层29。集光器23包含一入光面25、一出光面28与一反射部27；其中，滤光层29固定于出光面28上，且滤光层29包含不同颜色的滤光层291、滤光层292与滤光层293，其颜色可分别为红、绿、蓝三色(Red、Green与Blue，其排列顺序与分布状态并无限制，可依整体装置设计而定)。反射部27介于入光面25与出光面28之间，以反射集光器23中的光线；并且，反射部27分布于集光器23里，除了入光面25与出光面28之外的所有区域。入光面25包含一个透光部251与一个反光部252；透光部251可供光线L通过，以进入集光器23，而反光部252可反射集光器23中的光线，如光线L1’、光线L2’与光线L3’。
在使用时，靠近入光面25的光源21(如一点光源，point light source)会先发出光线L，光线L会穿过透光部251，并直接穿透集光器23或经由反射部27的反射，而被滤光层29(包含滤光层291、292与293)过滤，成为光线L1、光线L2与光线L3。然后，经由靠近滤光层29的成像装置(包含聚光元件30、棱镜31与成像面33)，光线L1、光线L2与光线L3会透过聚光元件30聚光，再通过棱镜31以投影至成像面33。经由会旋转的棱镜31，投射到成像面33上的光线L1、光线L2与光线L3会产生周期性的排列变化。举例而言，原本投影于成像面最上方为光线L1，中间为光线L2，最下面为光线L3；当棱镜31旋转后，最上方为光线L3，中间为光线L1，最下面为光线L2；棱镜31继续旋转后，则会形成最上方为光线L2，中间为光线L3，而最下方为光线L1；而后，再恢复成最上方为光线L1，中间为光线L2，最下面为光线L3。当然，棱镜31亦可替换为其他可使光线产生周期性排列变化的类似装置，而使光线形成于成像面33上，以形成影像。当然，处理穿透滤光层29的成像装置，并不仅限于只有棱镜31与成像面33，而可能包含其他物件。
且当光线L穿透透光部251进入集光器23的内部，部份的光线L会直接从入光面25射向滤光层29；部份的光线L则经由反射部27的反射，向滤光层29行进。当光线L在经过滤光层29时，与滤光层29颜色相同的光线L，会穿透滤光层29，而离开集光器23，部份光线L则会反射回滤光器23内部。
举例而言，当光线L在穿透滤光层291时，部份会穿透成为光线L1，部份会反射成为光线L1’。离开集光器23的光线L1，会经由成像系统的处理，而形成影像。反射回集光器23的光线L1’，则会经由反射部27与反光部252的反射，穿透滤光层292、滤光层293，形成光线L2或光线L3，或是再度反射形成光线L2’或光线L3’。虽然光线L、L1、L3、L3、L1’、L2’与L3’在每次的反射或穿透时，多多少少会有部份能量被吸收，但利用本发明的集光装置20的设计，可大幅提高光线的再利用率，而使整体的光线利用率提高许多。
滤光层29的形式，可以是黏附于出光面28上的一片或多片分色片，或是由各种不同的制造方法，或其中的组成，而形成于出光面28上的滤光层29；且其分布状态与排列顺序并无受到限制，而可依整体装置设计需求，而随之改变。这些制造方法包含有染色法(dyeing method)、颜料分散法(pigmentdispersed method)、印刷法(printing method)、电着微影法(electrodepositing method)与喷墨法(inkjet printing technology)。甚至是未来发展出可制成不同形式滤光层29的方法，亦可应用于本发明中。
图2中，集光器23为一六面体，且为一实心六面体；透光部251可以仅是一平面上的圆形透明区域，以最符合圆形光线L的形状，增加光线L进入集光器23的机率。或是如图3所示，集光器23可为一空心的六面体，入光面25则为包含一孔洞(透光部251)的平面，反光部252则形成于入光面25上；所以光线L可穿透孔洞(透光部251)进入集光器23，而反光部252可反射集光器23中的光线。
本发明的集光器23，亦可依不同需求而有不同的形状变化。如本发明第二实施例的图3所示，集光器23可以仅为一头尖细的柱状体(taperedcylinder)；且集光器23的形状，并不仅限定于本发明实施例中所示或所述的形状。
且集光器23，亦可仅具有一入光面25与一反射部27，而无出光面；即集光装置20为一空心柱体，且直接以滤光层29成为集光器23空心柱体的一平面。而滤光层29则可为一分色片或分色镜，或者是具有滤光或分光效果的其他装置。
本发明的集光装置，藉由改变滤光层与集光装置间配置的方式，使光线在无法穿透滤光层时，会被滤光层反射，而可回收习知技术中本来会耗损掉的光线，而提高光线的利用率，提高仪器的效能。而且省掉其他种虽可提高光利用率，而亦可能会增加产品成本与体积的不必要元件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或替换，均应包含在下述的权利要求所限定的范围内。