CN101311816B - 投影装置 - Google Patents

Abstract

一种投影装置，包括一棱镜组、一灯源、一反射元件、一光阀以及一投影镜头。棱镜组包括一具有第一表面、第二表面与第三表面之第一棱镜，与一具有第四表面、第五表面及第六表面之第二棱镜。第二表面与第四表面相对。反射元件、光阀及投影镜头分别配置邻近于第三表面、第五表面及第六表面旁。灯源向第一表面发出一照明光束，其先后被第二表面与反射元件反射而依序通过第三表面、第二表面、第四表面与第五表面。光阀转换照明光束为一图像光束，其被第四表面反射而通过第六表面并传递至投影镜头。此投影装置的体积较小。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种投影装置。

背景技术

图1为一种现有投影装置的示意图。参照图1，现有投影装置100包括一灯源110、多个透镜120a、120b、一反射镜130、一棱镜组140、一数字微镜装置(digital micro-mirror device，DMD)150以及一投影镜头160。

棱镜组140是由棱镜142与棱镜146组成，其中棱镜142具有表面144a、144b、144c，而棱镜146具有表面148a、148b。表面144b与表面148b相对，且表面144b与表面148b之间存有一间隙。棱镜146用以补偿光线在棱镜142中的光程差。

数字微镜装置150配置邻近于表面144a，而投影镜头160配置邻近于表面144c。反射镜130配置于灯源110与棱镜组140之间。透镜120a配置在灯源110与反射镜130之间，而透镜120b配置于反射镜130与棱镜组140之间。

灯源110适于发出一照明光束B1，此照明光束B1经过透镜120a后，会经由反射镜130反射。之后，照明光束B1会经过透镜120b而自表面148a入射棱镜142，并依序通过表面148b、表面144b及表面144a而传递至数字微镜装置150。数字微镜装置150会将照明光束B1转换成图像光束B2，并将其反射回表面144b。接着，表面144b会反射图像光束B2，以使图像光束B2通过表面144c而入射投影镜头160。投影镜头160是用以将影像光束B2投影于屏幕(未绘示)上，以于屏幕上形成图像。

在现有技术中，透镜120a与透镜120b用以汇聚灯源110所提供的照明光束B1，以使其传递至数字微镜装置150时，截面积与数字微镜装置150的主动表面的面积相符。因此，投影装置100内部需有足够的空间才能使照明光束B1有足够的传递路径长(path length)，如此照明光束B1的截面积才能与主动表面的面积相符。换言之，在现有投影装置100的架构中，为了使照明光束B1有足够的传递路径长，各元件之间的距离无法缩减。因此，现有投影装置100的架构显然无法符合现今投影装置追求小体积的趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种投影装置，其具有体积小的优点。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明提出一种投影装置，其包括一棱镜组、一灯源、一反射元件、一光阀(light valve)以及一投影镜头。此棱镜组包括一第一棱镜以及一第二棱镜。第一棱镜具有一第一表面、一第二表面与一第三表面，第二棱镜则具有一第四表面、一第五表面与一第六表面。其中，第二表面与第四表面相对。灯源适于提供一照明光束，而此照明光束自第一表面入射第一棱镜，并被第二表面反射而自第三表面出射。反射元件配置邻近于第三表面，且位于照明光束的传递路径上。其中，反射元件适于反射照明光束，使经反射元件反射后的照明光束依序通过第三表面、第二表面、第四表面与第五表面。光阀配置邻近于第五表面，且位于经反射元件反射后的照明光束的传递路径上。其中，光阀适于将照明光束转换成一图像光束，并将此图像光束反射回第四表面。第四表面适于反射图像光束，使图像光束通过第六表面。投影镜头配置邻近于第六表面，且位于图像光束的传递路径上。其中第三表面为曲面，且第三表面适于汇聚被反射元件反射的照明光束。

在本发明中，由于照明光束可在第三表面与反射元件之间往返，所以可减少照明光束传递所需空间，进而缩小本发明的投影装置的体积。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作如下详细说明。

附图说明

图1为一种现有投影装置的示意图；

图2是本发明第一实施例的投影装置的示意图；

图3是本发明第二实施例的投影装置的示意图；

图4是本发明第三实施例的投影装置的示意图；

图5是本发明第四实施例的投影装置的示意图；

图6是本发明第五实施例的投影装置的示意图；

图7是本发明第六实施例的投影装置的示意图；

图8是本发明第七实施例的投影装置的示意图。

【主要元件符号说明】

100、200a、200b、200c、200d、400a、400b、400c：投影装置

110、210：灯源

120a、120b、250a、250b：透镜

130：反射镜

140、300a、300b、300c、300d：棱镜组

142、146：棱镜

144a、144b、144c、148a、148b、252b：表面

150：数字微镜装置

160、240：投影镜头

220a、220b、220c、220d：反射元件

230：光阀

310a、310b、310c、310d：第一棱镜

312a、312b：第一表面

314：第二表面

316a、316b：第三表面

320：第二棱镜

322：第四表面

324：第五表面

326：第六表面

B1、L1：照明光束

B2、L2：图像光束

G：间隙

具体实施方式

下列各实施例的说明是参考附图，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。

第一实施例

图2是本发明第一实施例的投影装置的示意图。参阅图2，投影装置200a包括一灯源210、一反射元件220a、一光阀230、一投影镜头240以及一棱镜组300a。其中，棱镜组300a包括一第一棱镜310a以及一第二棱镜320。第一棱镜310a具有一第一表面312a、一第二表面314与一第三表面316a，第二棱镜320则具有一第四表面322、一第五表面324与一第六表面326。第二表面314与第四表面322相对。在本实施例中，两者之间存在一间隙G。此外，反射元件220a是配置邻近于第三表面316a，光阀230是配置邻近于第五表面324，而投影镜头240是配置邻近于第六表面326。

灯源210适于发射一照明光束L1。照明光束L1先由第一表面312a入射至第一棱镜310a中，并经第二表面314反射而自第三表面316a出射。这时，配置邻近于第三表面316a且位在照明光束L1的传递路径上的反射元件220a会反射照明光束L1，使其依序通过第三表面316a、第二表面314、第四表面322与第五表面324。当照明光束L1经过第五表面324时，配置邻近于第五表面324且位在照明光束L1的传递路径上的光阀230会将照明光束L1转换成一图像光束L2，并将图像光束L2反射回第四表面322，而第四表面322会反射图像光束L2，使其通过第六表面326而传递至投影镜头240。投影镜头240则会将图像光束L2投影至一屏幕(未绘示)上，以于屏幕上形成图像。

上述的光阀230为反射式光阀，如数字微镜装置或单晶硅液晶显示面板(liquid crystal on silicon panel，LCOS panel)等。此外，反射元件220a例如是一平面反射镜。

上述的投影装置200a中，照明光束L1会被第二表面314反射至反射元件220a，接着再被反射元件220a反射回第二表面314。换言之，本实施例使照明光束L1在第二表面314与反射元件220a之间往返，以有效缩减照明光束L1的传递所需空间，进而缩小投影装置200a的体积。

在本实施例中，灯源210与第一棱镜310a之第一表面312a之间可设置至少一聚光元件(如透镜250a)，以汇聚照明光束L1。此外，反射元件220a与第一棱镜310a的第三表面316a之间亦可设置至少一聚光元件(如透镜250b)，以汇聚照明光束L1。由于照明光束L1会在第一棱镜310a的第二表面314与反射元件220a之间来回，所以照明光束L1会通过透镜250b两次。换言之，透镜250b可汇聚照明光束L1两次，所以可减少透镜的数量。因此，相较于现有投影装置100(如图1所示)，本发明的投影装置200a的光学元件的数量较少，如此不仅可以降低生产成本，还可减少节省光学元件所需占用的空间，进而缩减投影装置200a的体积。

第二实施例

图3是本发明第二实施例的投影装置的示意图。参阅图3，本实施例的投影装置200b与第一实施例的投影装置200a(如图2所示)相似，其主要不同之处在于棱镜组。而以下仅针对其不同处进行说明。

本实施例的棱镜组300b的第一棱镜310b，其第一表面312a为平面，而第三表面316b为曲面。第三表面316b适于汇聚被反射元件220a所反射的照明光束L1。由于第三表面316b具有汇聚光束的功能，所以可减少聚光元件的数量，如此不仅可节省聚光元件的成本，还可节省聚光元件所需占用的空间。因此，投影装置200b具有体积小且成本低的优点。

当然，在本实施例中，也可以在第三表面316b与反射元件220a之间配置聚光元件。因此，图3所示的投影装置200b只是举例说明，并非用以限定本发明。

第三实施例

图4是本发明第三实施例的投影装置的示意图。参阅图4，本实施例的投影装置200c与第一实施例的投影装置200a(如图2所示)相似，其主要不同之处在于棱镜组。而以下仅针对其不同处进行说明。

本实施例的棱镜组300c的第一棱镜310c，其第三表面316a为平面，而第一表面312b为可汇聚照明光束L1的曲面。由于第一表面312b可汇聚照明光束L1，所以可减少聚光元件的数量，进而降低生产成本。

在本实施例中，在第一表面312b与灯源210之间可配置聚光元件。因此，图4所示的投影装置200c只是举例说明，并非用以限定本发明。

第四实施例

图5是本发明第四实施例的投影装置的示意图。参阅图5，本实施例的投影装置200d与第一实施例的投影装置200a(如图2所示)相似，其主要不同之处在于棱镜组。而以下仅针对其不同处进行说明。

本实施例的棱镜组300d的第一棱镜310d，其第一表面312b与第三表面316b两者皆为曲面。此第一表面312b与第三表面316b皆可汇聚照明光束L1，因此可节省聚光元件的数量，进而降低生产成本。

在本实施例中，第一表面312b与灯源210之间及/或第三表面316b与反射元件220a之间可增设至少一聚光元件。详言之，第一表面312b与灯源210之间可配置至少一透镜，以汇聚照明光束L1，而第三表面316b与反射元件220a之间亦可配置至少一透镜，以汇聚照明光束L1。因此，图5所示的投影装置200d只是举例说明，并非用以限定本发明。

第五实施例

图6是本发明第五实施例的投影装置的示意图。参阅图6，本实施例的投影装置400a与第一实施例的投影装置200a(如图2所示)相似，其主要不同之处在于棱镜组。而以下仅针对其不同处进行说明。

本实施例的反射元件220b为一曲面反射镜，其可将照明光束L1反射与汇聚。换言之，本实施例之反射元件220b具有聚光的功能，所以可节省聚光元件的数量，以降低生产成本。此外，反射元件220b与棱镜组300a之间亦可增设其它聚光元件。因此，图6所示的投影装置400a只是举例说明，并非用以限定本发明。

第六实施例

图7是本发明第六实施例的投影装置的示意图。参阅图7，本实施例的投影装置400b与第一实施例的投影装置200a(如图2所示)相似，其差别处在于本实施例的反射元件220c为涂布在透镜250b之一表面252b上的一涂层，而此涂层的材料例如是金属或是其它反光材料。

第七实施例

图8是本发明第七实施例的投影装置的示意图。参阅图8，本实施例的投影装置400c与第二实施例的投影装置200b(如图3所示)相似，其不同处在于本实施例的反射元件220d为涂布于第三表面316b上的一涂层，而此涂层的材料例如是金属或是其它反光材料。

此外，有关于投影装置400b、400c的优点与第一实施例的投影装置200a的优点相似，故在此将不再重述。

综上所述，在本发明中，由于照明光束可在第三表面与反射元件之间往返，所以可减少照明光束传递所需空间，进而缩小本发明的投影装置的体积。此外，设置在反射元件与第一棱镜之间的透镜可将光束汇聚两次，故可减少聚光元件的数量，进而降低生产成本。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许更动与修改，因此本发明的保护范围应当由后附的权利要求界定。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种投影装置，包括：

一棱镜组，包括：

一第一棱镜，具有一第一表面、一第二表面与一第三表面；

一第二棱镜，具有一第四表面、一第五表面与一第六表面，其中该第二表面与该第四表面相对；

一灯源，适于提供一照明光束，其中该照明光束自该第一表面入射该第一棱镜，并被该第二表面反射而自该第三表面出射；

一反射元件，配置邻近于该第三表面，且位于该照明光束的传递路径上，其中该反射元件适于反射该照明光束，使经该反射元件反射后的该照明光束依序通过该第三表面、该第二表面、该第四表面与该第五表面；

一光阀，配置邻近于该第五表面，且位于经该反射元件反射后的该照明光束的传递路径上，其中该光阀适于将该照明光束转换成一图像光束并将该图像光束反射回该第四表面，而该第四表面适于反射该图像光束，使该图像光束通过该第六表面；以及

一投影镜头，配置邻近于该第六表面，且位于该图像光束的传递路径上，

其中该第三表面为曲面，且该第三表面适于汇聚被该反射元件反射的该照明光束。

2.如权利要求1所述的投影装置，还包括一透镜，配置于该第一表面与该灯源之间，以汇聚该照明光束。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中该第一表面为平面。

4.如权利要求1所述的投影装置，其中该第一表面为曲面，且该第一表面适于汇聚该照明光束。

5.如权利要求1所述的投影装置，其中该反射元件为一平面反射镜。

6.如权利要求1所述的投影装置，其中该反射元件为一曲面反射镜。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中该反射元件是设置于该第三表面上的一涂层。

8.如权利要求1所述的投影装置，其中该第二表面与该第四表面之间存在一间隙。

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