CN1800963A - 投影显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种投影显示装置，包括照明***、光整合器、第一镜模块、第二镜模块、光束聚集模块、内部全反射(TIR)棱镜、光束调节器以及投影透镜。照明***产生一光束，沿着第一光束路径并朝第一方向传送。第一及第二镜模块折射光束使其投影至光束调节器上。光束调节器选择性地反射光束，使得反射后的光束沿第四光束路径并朝第四方向传送，其中第一光束路径及第四光束路径实质上相互垂直。本发明提供一轻巧而易于携带的投影显示装置。

Description

投影显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，特别是涉及一种投影显示装置。
背景技术
投影***被广泛地使用在各式各样的应用中。一种常见的投影***包括光源、数字微晶镜片，例如由德州仪器所开发出的数字微晶镜片装置(digitalmicromirror device，DMD)，以及投影透镜组。光源产生一光束，光束是通过中继光学元件(relay optics)组成像到DMD上。DMD用以调变光束，调变后的光束穿过投影透镜，投影至显示屏上以显示影像。投影***通常更包括色轮，用来空间上地过滤由光源所产生的光束，以形成个别的红色、绿色及蓝色三原色光。
基于商务往来的增加，连带地使得便于携带的轻巧型投影***的需求大为提高。于是，如何提供一轻、薄、短、小的投影***来满足如此需求乃当今重要的课题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种投影显示装置，用以达成先前提及对于***的轻巧性的要求。
根据本发明的目的，提出一种投影显示装置，该装置包括照明***、光整合器、第一镜模块、第二镜模块、光束聚集模块、内部全反射(TIR)棱镜、光束调节器以及投影透镜。照明***用以产生光束，使光束沿第一光束路径并朝第一方向传送。配置于第一光束路径上的光整合器，用以均匀化此光束。第一镜模块用以导引由光整合器射出的该光束射向第二方向，使得光束沿着第二光束路径传送。第二镜模块用以导引由第一镜模块射出的该光束射向第三方向，使得光束沿着第三光束路径传送。光束聚集模块用以聚集该光束，光束聚集模块至少包括一聚集器，聚集器至少配置于第一光束路径上、第二光束路径上或第三光束路径上。内部全反射(TIR)棱镜包括一棱镜面，用以接收由第二镜模块传来的光束。光调节器包括一面板，接收由棱镜面传送而来的光束，以照明面板，面板并选择性地反射光束，使得反射的光束沿第四光束路径并朝第四方向传送。投影透镜组用以接收由光调节器反射而来的光束，并将光束成像至显示屏上以显示画面。其中，第一光束路径及第四光束路径实质上相互垂直。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，但非限制实施，并配合所附图示，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的一种投影显示装置的方块图；
图2为图1的投影显示装置的一例的X-(-Z)平面上视图；
图3为图2的投影显示装置300的X-Y平面侧视图；
图4为本发明一实施例的一种具有双照射器的投影显示装置的示意图。
主要元件符号说明：
200、300、400、500：投影显示装置
210、310：照明***
220：光整合器
230：第一镜模块
240：第二镜模块
250：光束聚集模块
252、352、354、356、358：聚集器
260：内部全反射(TIR)棱镜
262：棱镜面
270：光调节器
272、372：面板OB、OB1、OB2：光束
P：路径
具体实施方式
本发明提供一种投影显示装置200，包括照明***210、光整合器220、第一镜模块230、第二镜模块240、光束聚集模块250、内部全反射(TIR)棱镜260、光调节器270及投影透镜组280，其中光调节器270包括一面板272。照明***210用以产生一光束，此光束是沿第一光束路径BP1并朝第一方向传送。光整合器220配置于第一光束路径BP1上，用以均匀化此光束。在穿过光束整合器220后，光束到达第一镜模块230，并被第一镜模块230导引向第二方向，使得光束沿第二光束路径BP2传送。光束聚集模块250至少包括一聚集器252，聚集器252至少配置于第一光束路径BP1上、第二光束路径BP2上或第三光束路径BP3上，用以聚焦光束。请参照图1，其所绘示为光束聚集模块250的聚集器252的示意图，聚集器252配置于第二光束路径PB2上且聚焦由第一镜模块230传送至第二镜模块240的光束。第二镜模块240使得由第一镜模块230输出的转向第三方向，使得光束沿着第三光束路径BP3传送。光调节器270接收由第二镜模块240透过TIR棱镜260的棱镜面262传送而来的光束，以照亮光调节器270的面板272。光调节器270选择性地反射光束，使得反射的光束沿第四光束路径BP4朝第四方向传送。投影透镜组280接收由光调节器270反射而来的光束，经由路径P，将所接收的光束投影至显示屏290上以显示影像。第一光束路径BP1及第四光束路径BP4实质上是相互垂直。
图2绘示图1投影显示装置200的一较佳实施例的上视图(X-(-Z)平面)，及图3绘示图2的投影显示装置300的侧视图(X-Y平面)。光整合器220为一光导管320。第一镜模块230包括一第一反射面，例如第一折射镜330。第二镜模块240包括一第二反射面及一第三反射面，其中第二反射面为第二折射镜340的一面340A，第三反射面为第三折射镜350的一反射面。光调节器270为DMD 370，光调节器270包括一面板372。照明***310包括一照射器及一色轮316，其中照射器由第一光源312及具有反射层的灯罩314所组成。照射器，例如一弧形照射器(arc lamp)，产生一光束，此光束沿第一光束路径BP1且朝第一方向传送。色轮316过滤光束成红、绿及蓝的三原色光束。光导管320将其入口处的圆形分布的光束，转换成出口处的矩形分布的光束，且同时通过光导管320内壁的反射面产生多个光源312的虚像，以使光导管320输出的光束的强度分布更加均匀。
在本实施例中，光束聚集模块250包括多个用以聚集光束的聚集器352、354、356及358。光束聚集模块的聚集器352配置于第一光束路径BP1上，用以聚集由光导管320输出的光束。聚集器354及356配置于第二光束路径BP2上，用以聚集且聚焦光束至第二折射镜340。第二折射镜340用以导引光束由聚集器354、356至第三折射镜350。光束沿光束路径P1传送直到抵达第三折射镜350，第三折射镜350导引光束朝向另一方向，使光束沿着光束路径BP3传送并进入聚集器358。借着棱镜面262的全反射，聚集器358将光束聚焦于DMD 370的面板372上。因此，通过接收透过第二折射镜340、第三折射镜350、聚集器358及棱镜面262所传送而来的光束，DMD 370的面板372得以被照亮。该DMD 370选择性地反射传送而来的光束，使得反射光束沿第四光束路径BP4并朝第四方向传送。投影透镜组380接收由DMD370反射且通过棱镜面262的光束，并且投影所接收的光束，以使光束沿光束路径P传送至显示屏(无绘示)上以显示影像。
如图3及图4所绘示，光束朝第一方向传送，穿过聚集器352至第一折射镜320，并被导引朝向第二方向(Z方向)。较佳地，第一方向及第二方向为实质上相互垂直。聚集器356具有穿过聚集器356的中心的一轴A(与第二光路径P2平行)。第三折射镜350实质上垂直于第一折射镜330且平行于聚集器356的轴A，亦即，第三折射镜350近似地平行于X-Z平面。因此，第二反射面340A可导引沿第二方向(沿Z方向)传送的光束朝向第三折射镜350的第三反射面，使光束沿光束路径P1(光束路径P1与第三折射镜350间具有一近似45度的夹角)传送，且第三折射镜350的第三反射面用以导引光束转向第三方向(第三光路径BP3与第三折射镜350间具有一近似45度的夹角)。
照明***也可利用双灯照明所达成，如图4所绘示。照明***500包括一第一照射器510、一第二照射器520及一光束结合元件，例如棱镜530。第一照射器510具有一第一光源512及一具有反射层的第一灯罩514，第二照射器520具有一第二光源522及一具有反射层的第二灯罩524。由第一光源512及第二光源522所产生的光束OB1及OB2，是个别地由棱镜530所反射，且结合以产生沿第一光束路径并朝第一方向传送的光束OB。
另外，光导管320可为空心或实心的。聚集器352、354、356及358可为球状或非球状的，镜模块，例如折射镜330、340及350，可为平面或弧形的。
因第一光束路径BP1设计为实质上垂直于第四光束路径BP4，故照明***210、光整合器220及第一镜模块230是沿着几乎与光束路径BP4垂直的一线段排列。因照明***210、光整合器220及第一镜模块230所在的线段的配置且与光束路径BP4为实质上垂直，使得投影显示装置的尺寸得以保持轻巧，特别是利用图4所绘示内使用双灯的照明***所达成的投影显示装置。经由使用本发明的实施例的投影显示装置，***的整体包装，从顶端(X-Z平面)视之，为近似方形的外观，因此让该投影显示装置整体上具有一较小的尺寸，且让使用者容易携带。
综上所述，虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种投影显示装置，包括：
一照明***，用以产生一光束，该光束沿一第一光束路径且朝一第一方向传送；
一光整合器，配置于该第一光束路径上，用以均匀化该光束；
一第一镜模块，用以导引从该光整合器射出的该光束射向一第二方向，使得该光束沿一第二光束路径传送；
一第二镜模块，用以导引从该第一镜模块射出的该光束射向至一第三方向，使得该光束沿一第三光束路径传送；
一光束聚集模块，用以聚集该光束，该光束聚集模块至少包括一聚集器，该聚集器至少配置于该第一光束路径上、该第二光束路径上或该第三光束路径上；
一内部全反射(TIR)棱镜，包括一棱镜面，该棱镜面用以接收由该第二镜模块而来的该光束；
一光调节器，包括一面板，接收由该棱镜面而来的该光束以照明该面板，该面板并选择性地反射该光束使得反射的该光束沿一第四光束路径朝一第四方向传送；以及
一投影透镜组，用以接收由该光调节器反射而来的该光束以将其投影至一显示屏上；
其中该第一光束路径及该第四光束路径实质上相互垂直。
2.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该照明***包括：
一第一照射器，具有一第一光源及一具有反射层的第一灯罩，该第一照射器用以产生该光束；以及
一色轮，用以空间上地过滤该光束成包括红、绿及蓝色的三原色光束。
3.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该光束聚集模块至少包括三个聚集器(condenser)，分别为第一聚集器、第二聚集器及第三聚集器，该第一聚集器配置于该第一光束路径上，该第二聚集器配置于该第二光束路径上以及该第三聚集器配置于该第三光束路径上。
4.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该照明***包括一第一照射器、一第二照射器以及一光束结合模块，该第一照射器具有一第一光源及一具有反射层的第一灯罩，该第二发射器具有一第二光源及一具有反射层的第二灯罩，其中，该第一光源及该第二光源所产生的光束经该光束结合模块结合后，以产生该光束，该光束是沿该第一光束路径且朝该第一方向传送。
5.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该光调节器为一数字微晶镜片装置(digital micromirror device，DMD)。
6.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该光整合器为一矩形光导管(light tunnel)。
7.如权利要求1所述的投影显示装置，其中该第一镜模块包括一第一反射面，用以导引该光束由该第一方向至该第二方向，该第一方向与该第二方向实质上互相垂直。
8.如权利要求7所述的投影显示装置，其中该聚集器配置于该第二光束路径上，该聚集器具有一轴，该第二镜模块包括一第二反射面及一第三反射面，该第三反射面实质上垂直于该第一反射面且平行于该轴，该第二反射面用以导引于该第二方向的该光束朝该第三反射面传送，而该第三反射面用以导引该光束朝该第三方向传送。
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