專利名稱：棱鏡組件及其氣隙形成方法
技術領域：
本發明有關于一種棱鏡組件的氣隙形成方法，尤有關于一種光學元件組，用來折射光線或將光線進行色彩的分離，以利其他光學元件的應用。
背景技術：
投影機自從發明以來，隨著科技的發展被運用到各種領域，由消費產品至高科技產品，其應用范圍一直在擴展當中，例如應用于大型會議演講上以投影系統放大投影物，或是應用于商業上的投影式屏幕或電視，以配合簡報的內容做即時圖式畫面的呈現。
請參照圖1，其為已知投影機系統10的結構示意圖。投影機系統10的成像原理如圖1所示，首先，投影機系統10的照明裝置12利用橢球面的光學反射特性，光源14所發出的光被橢球面反射罩16反射后，通過色輪(color wheel)18，再進入光通道(light tunnel)20中，光線在光通道20內經過多次通道內的反射后，會形成均勻化的光線射出。之后，光線會再通過復數片透鏡組成的透鏡組(relaylens)30與光路轉折裝置40將光線反射至數字微鏡元件(digital micro-mirrordevice，DMD)晶片50上，接著，投射至DMD晶片50的影像訊號會再經過光路轉折裝置40而入射至投影鏡頭(projection lens)60中，最后再投射至屏幕70上成像。
光路轉折裝置40由二內部全反射棱鏡(total internal reflection prism，TIR prism)41、42所組成的棱鏡組，光線在進入棱鏡41后需轉向依序經由DMD晶片50、棱鏡41、棱鏡42才可投射至屏幕70上，因此，棱鏡41、42之間需留有氣隙，使得光線于棱鏡41的鏡面43處造成全反射，以避免第一次進入棱鏡41的光線直接入射至棱鏡42中。
已知技術的棱鏡組之間的氣隙制造程序通常使用粘著劑加上固定高(厚)度的物件或是以粘著劑結合鍍膜層而在二棱鏡間形成具有固定間距的氣隙。舉例來說，于美國專利第4,138,192號中，系以透明的粘著劑涂布于二棱鏡之間，利用兩棱鏡與透明粘著劑之間折射率的差異，而造成全反射的現象以應用于一內視鏡中。
棱鏡組的組裝方式，則如圖2A所示。首先，是將粘著劑80，例如環氧樹脂，涂布于光路轉折裝置40中的一棱鏡(例如為棱鏡42)的接合面44的表面周緣上，接著，再將棱鏡41的接合面43與棱鏡42的接合面44粘合，組裝時，粘著劑80除了有接合二棱鏡41、42的功能外，亦可作為二棱鏡41、42的間隙部以形成一氣隙401，如圖2B所示。
另一種已知方法則如圖2C所示，其使用物理氣相沉積(Physical VaporDeposition；PVD)的方法，先于棱鏡42的接合面44周緣上沉積形成鍍膜層45作為間隙部，且鍍膜層45為連續狀的間隙部，組裝時，利用粘著劑80均勻分布于鍍膜層45上再將棱鏡41的接合面43(如圖1所示)與棱鏡42的接合面44粘合，再略施壓力使分布于間隙部上的接著劑80均勻散開，因而形成具有特定氣隙間距的光路轉折裝置40。
然而，使用上述方式作為棱鏡組的組裝方法，容易由于粘著劑80是一膠狀物質，將其涂布于棱鏡的接合面的周緣上或間隙部上并膠合時，會使二棱鏡間的氣隙間距受到粘著劑的涂布厚度及均勻性的影響，而無法精確控制氣隙間距的厚度及均勻性。此外，當棱鏡41與棱鏡42接合時，粘著劑80的添加量以及分布均勻性極不易控制，且接合時所加的壓力常有不均勻的現象，使得加壓接合時常伴隨有溢膠的情形發生，如此一來，不但會使粘著劑80分布不均嚴重影向氣隙間距的厚度及均勻性，更會因溢膠而造成棱鏡組的污染或使光線通道46受到粘著劑80的遮蔽，如此，會有部分光線無法進入光路轉折裝置40中，將造成投影機系統10的成像效果不佳。
因此，如何將棱鏡組的氣隙間距的厚度及粘著劑涂布的均勻性精確控制，而不會有多余及不均勻的粘著劑厚度產生，同時光線通道中亦不會有粘著劑的污染或遮蔽，進而提升光線的使用率，而達到提升投影機系統整體的利用效率，實為一重要課題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種棱鏡組件的氣隙形成方法，使棱鏡組件的氣隙間距的厚度可以精確控制，而達到平均一致，并且不會受到多余及不均勻的粘著劑厚度影響，同時有效改善已知技術中粘著劑溢膠與分布不均進而污染光通道的情形，進而提升光線的使用率，而達到提升投影機系統整體的利用效率。
因此，為達上述目的，本發明的棱鏡組件的氣隙形成方法包括以下步驟提供至少二棱鏡；于每二棱鏡欲接合的二表面中，選擇其中至少一表面并于該表面的相對二邊緣內分別形成至少一凹陷部；涂布一混合有間隙物及接著劑的粘著劑于每一凹陷部與該二邊緣之間；接合該至少二棱鏡，以使棱鏡之間形成氣隙。
依本發明的棱鏡組件的氣隙形成方法，可使氣隙間距的大小保持一致，且避免粘著劑溢入光線通道而污染光線路徑，而在不影響光線通道的情況下，確保光效率、光強度以及光通道的純凈，進而提升投影機系統整體的效率。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下
圖1為已知投影機系統的示意圖。
圖2A為已知光學元件的立體示意圖。
圖2B為已知光學元件組合示意圖。
圖2C為已知光學元件的立體示意圖。
圖3A為本發明的棱鏡組件的棱鏡接合表面的示意圖。
圖3B為本發明的棱鏡組件的沿圖3A的線AA’的縱剖面圖。
具體實施例方式
以下將參照相關附圖，說明依據本發明較佳實施例的棱鏡組件的氣隙的制造方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
有關投影機系統的組成結構及成像原理已于先前技術中作說明，于此即不再多加贅述。本發明的棱鏡組件及其制造方法主要針對已知的棱鏡41及42所組成的光路轉折裝置40的缺點加以改善。
圖3A為棱鏡41及42的組合示意圖，圖3B為本發明的棱鏡組件的沿圖3A的線AA’的縱剖面圖。于本實施例中，首先制備二棱鏡41及42，并利用鉆石砂輪等切割工具或藉由化學藥品以蝕刻的方法，于該棱鏡41及42兩者其中之一(本實施例以棱鏡42為例)的一接合面44二邊緣的邊緣距一預設距離處附近制成至少一凹陷部48，其中該凹陷部48可以是配置于該棱鏡表面相對二邊緣且呈平行之長條狀溝槽，該凹陷部48之長度可以等于或小于該邊緣的長度，值得注意的是，該凹陷部48所形成的位置須位于該接合面44的邊緣與一光線通道46之間且分別與該接合面44及該光線通道46保有一欲設的距離，以使一粘著劑80得以涂布于該凹陷部48與該接合面44邊緣之間，并使該凹陷部48不會占據該光線通道46的面積。該粘著劑80為混合有一間隙物47的粘著劑，其中該間隙物47的材質選擇以適合以物理氣相沉積方法成形的材質，該間隙物47可以由表面具有金屬鍍膜的多個玻璃球、金屬球、球狀體或是由纖維所組成，當然，亦可以介電質鍍膜方式取代以金屬鍍膜方式，該間隙物47并具有一固定高度，且該間隙物47彼此可藉由空隙隔開，然后將一接著劑49與該間隙物47混合成為該粘著劑80。如此一來，則可用以接合棱鏡41及42，最后，再將該粘著劑80固化處理。該接著劑49可以為一紫外線膠(UV glue)。詳細而言，該棱鏡41及42間之間隙物47的厚度與該棱鏡41及42的一氣隙401間距的厚度相等。
將該接著劑49與該間隙物47混合而成的該粘著劑80涂布于該棱鏡41或42，并采一離心裝置，將涂布該粘著劑80的該棱鏡41或42置于一離心旋轉盤之上，利用其旋轉而產生的離心力，使得多余的粘著劑80溢出該棱鏡41或42之外，確保該粘著劑80的涂布厚度一致，且該間隙物47能均勻分布于該棱鏡41或42上，更可避免接合時產生溢膠的現象，而影響該光線通道46的純凈。
綜上所述，本發明利用上述的技術來制造棱鏡41及42間的該氣隙401間距，可克服因為粘著劑80的厚度及涂布不均而造成氣隙401間距大小不均的現象，而可以得到相當均勻的氣隙401間距，并可確保光線通道的純凈。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，上述實施例僅用來說明而非用以限定本發明的申請專利范圍，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的范疇由以下的申請專利范圍所界定。凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種棱鏡組件的氣隙形成方法，包括下列步驟提供至少二棱鏡；于該至少二棱鏡的接合表面中選擇其中至少一表面并于該表面的距該棱鏡的邊緣一預設距離處形成至少一凹陷部；涂布一粘著劑于該凹陷部與該邊緣之間；及接合該至少二棱鏡，以使該二棱鏡之間形成氣隙。
2.如權利要求1的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該凹陷部為條狀的溝槽。
3.如權利要求1所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該至少一凹陷部彼此平行排列且與該邊緣平行配置。
4.如權利要求3所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該凹陷部的長度等于或小于該邊緣的長度。
5.如權利要求1所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該凹陷部由鉆石砂輪或工具機加工形成，或系由化學藥品以蝕刻方式形成。
6.如權利要求1所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該粘著劑為一間隙物及一接著劑的混合物。
7.如權利要求6所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該接著劑為一紫外線膠。
8.如權利要求6所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該間隙物具有一固定高度。
9.如權利要求6所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該間隙物為多個玻璃球、多個金屬球、多個球狀體或由纖維所組成。
10.如權利要求6所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該間隙物的表面具有一金屬鍍膜或一介電質鍍膜。
11.如權利要求6所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，該間隙物的材質為適合用于物理氣相沉積方法成形的材質。
12.如權利要求1所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，還包括一處理步驟，將表面涂布該粘著劑的該棱鏡置于一離心旋轉盤上，利用該旋轉盤旋轉時產生的離心力，使得多余的粘著劑溢出該棱鏡表面之外。
13.如權利要求1所述的棱鏡組件的氣隙形成方法，其特征在于，還包括一固化處理步驟，用以固化該粘著劑。
14.一種棱鏡組件，其包括一接合表面，其中該接合表面距邊緣一預設距離處形成至少一凹陷部，且涂布一粘著劑于該至少一凹陷部與該預設距離之間。
15.如權利要求14所述的棱鏡組件，其特征在于，該粘著劑為一間隙物及一接著劑的混合物。
16.如權利要求15所述的棱鏡組件，其特征在于，該間隙物為多個玻璃球、多個金屬球、多個球狀體或由纖維所組成。
17.如權利要求15所述的棱鏡組件，其特征在于，該間隙物的表面具有一金屬鍍膜或一介電質鍍膜。
18.如權利要求15所述的棱鏡組件，其特征在于，該間隙物的材質為適合用于物理氣相沉積方法成形的材質。
全文摘要
本發明揭示一種棱鏡組件及其氣隙的制造方法。首先，于二棱鏡欲接合的二表面中，選擇其中之一表面并于該表面距邊緣一預設距離處形成至少一凹陷部，接著，將混合有間隙物的粘著劑涂布于該凹陷部與該表面邊緣之間，最后，再將此二棱鏡接合以形成該棱鏡組件。
文檔編號G02B27/10GK1952699SQ200510116218
公開日2007年4月25日 申請日期2005年10月21日 優先權日2005年10月21日
發明者唐興達, 賀方涓 申請人:臺達電子工業股份有限公司