TWI459120B - 投影裝置 - Google Patents

Description

投影裝置

本發明有關一種投影裝置，特別關於一種具有反射式光閥的投影裝置。

請參閱第1圖所示，為一種習知的投影裝置的示意圖，該投影裝置可包含一光源11、一反射鏡12及一反射式光閥13。該光源11可發射一光束111至反射鏡12上，而反射鏡12可將光束111反射至反射式光閥13。反射式光閥13也可反射光束111，且反射式光閥13還可控制光束111的反射角度，以使得光束111的某一部份可射出投影裝置外，而其餘部分不會射出投影裝置外。投影裝置還可包含一殼體14，來容納該光源11、反射鏡12及反射式光閥13。

在投影裝置之中，光源11需相對反射式光閥13為傾斜地排列，才能使光源11所射出的光束111以一特定之角度入射至反射鏡12上。爾後被反射鏡12反射後的光束111才能以另一特定角度入射至反射式光閥13，使得反射式光閥13得以將光束111的某一部份反射出投影裝置外。

然而，光源11為傾斜地排列時，會造成投影裝置有些許缺失，例如以下：

1、光源11為傾斜地排列時，光源11所佔據之空間會較大，此外，與光源11相光耦合的均光元件、中繼透鏡等光學元件也需傾斜地排列，因此該些光學元件所佔之空間也變 大。如此，殼體14之厚度勢必需較大，才得以有足夠之空間來收納該光源11及該些光學元件。換言之，光源11的傾斜排列會造成殼體14的薄型化之阻礙。

2、當光源11傾斜地排列時，光源11會有一側極為接近殼體14，使得光源11之該側與殼體14之間無足夠之空間。如此，可流過光源11之該側的空氣將極為有限，造成該側的熱能難以藉由空氣對流排散。

有鑑於此，提供一種可改善至少一種上述缺失的投影裝置，乃為此業界亟待解決的問題。

本發明之主要目的在於提供一種投影裝置，其可使內部元件(例如光源等)所佔據之空間較小。

為達上述目的，本發明所揭露的投影裝置設置於一空間中，該空間定義有相互垂直的一第一假想平面、一第二假想平面及一第三假想平面，而投影裝置包含：一光源、一稜鏡、一反射鏡及一反射式光閥。光源用以發射沿一第一光路前進的一光束，而第一光路實質地平行於第一及第二假想平面。稜鏡設置於第一光路上，用以折射光束而使光束沿一第二光路前進，而第二光路與第一光路相交錯。反射鏡設置於第二光路上，用以反射光束而使光束沿一第三光路前進，而第三光路與第二光路相交錯。反射式光閥設置於第三光路上，且具有一實質地平行於第二假想平面的主動面。

為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳 之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

請參閱第2至第4圖所示，分別為本發明的投影裝置的一較佳實施例的一立體示意圖、一平面示意圖及另一平面示意圖。該投影裝置2設置於一空間3中，該空間3係指物理上之三維度空間，故該空間3定義有相互垂直的一第一假想平面31、一第二假想平面32及一第三假想平面33。

該第一假想平面31係垂直於一假想座標軸X，第二假想平面32係垂直於另一假想座標軸Y，而第三假想平面33係垂直於又一假想座標軸Z。此外，第一假想平面31可平行於一水平面，故第二假想平面32及第三假想平面33各可平行一垂直面。

投影裝置2包含一光源21、一均光元件22、一稜鏡23、一反射鏡24及一反射式光閥25；以下將依序說明上述各元件。

光源21可為一高壓汞燈或是一雷射產生器等，而本實施例是以高壓汞燈為例。光源21可發射出一光束4，且發射出的光束4會沿著一第一光路41前進，直到通過稜鏡23才會改變前進方向(光路)。第一光路41實質地平行第一假想平面31及第二假想平面32，換言之，第一光路41實質地垂直第三假想平面33。光源21的擺放方位會影響光束4的第一光路41，因此當第一光路41垂直第三假想平面33時，光源21會水平、非傾斜地擺放。

均光元件22設置於光束4的第一光路41上，故光束4在沿著第一光路41前進時，光束4可通過均光元件22。光束4通過均光元件22後即進行光線均勻化之動作。均光元件22可為積光柱 (integral rod)、光導管(light tunnel)等可均勻光束亮度之光學元件。由於第一光路41垂直第三假想平面33，均光元件22需水平、非傾斜地擺放(與光源21一樣)，才能設置於第一光路41上。

需說明的是，若光源21發射出之光束4的亮度已足夠均勻，則均光元件22可從投影裝置2中省略。

請配合參閱第5圖，為第3圖的稜鏡之一示意圖。稜鏡23也設置於光束4的第一光路41上，且位於均光元件22之後，換言之，均光元件22位於光源21及稜鏡23之間。稜鏡23用以將該光束4折射，使得光束4沿著一第二光路42前進。第二光路42與第一光路41相交錯，兩者夾一第一角度α，故第二光路42不會垂直第三假想平面33。

光束4通過稜鏡23後，會傾斜該第一角度α前進。該第一角度α由稜鏡23的幾何形狀及稜鏡23的折射率所決定。詳言之，稜鏡23具有一入光平面231及一與該入光平面231呈傾斜設置的出光斜面232，光束4可從入光平面231進入，而從出光斜面232射出；詳細而言，入光平面231係與出光斜面232相夾一第二角度θ，當第二角度θ及稜鏡23的折射率已知時，可藉由折射定律(Snell’s law)來得到第一角度α。折射定律可以下之公式來表示：n ₁ ×sin θ=n ₂ ×sin(θ+α)其中n₁ 為稜鏡23之折射率，而n₂ 為空間3中的空氣之折射率。本實施例中，第二角度θ為10度至20度，以使第一角度α可為一適當值，進而使光束4可沿著第二光路42前進而抵達反射鏡24。

反射鏡24設置於光束4的第二光路42上，其可將入射於其上 之光束4反射，使得光束4得以沿著一第三光路43前進。第三光路43與第二光路42相交錯，故第三光路43不會垂直任一假想平面31、32或33。

反射式光閥25則設置於第三光路43上，其可為一數位微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device,DMD)或是一液晶覆矽(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)裝置等藉由反射方式來控制光束4輸出投影裝置2之裝置，而本實施例以是數位微鏡裝置為例。數位微鏡裝置25具有一主動面251，當光束4入射至主動面251上時，光束4會被主動面251上的微鏡結構(圖未示)反射。數位微鏡裝置25可控制光束4的其中一部份朝一方向反射而輸出於投影裝置2外，及控制光束4的其餘部分朝另一方向反射而不輸出投影裝置2外。

主動面251實質地平行第二假想平面32，換言之，主動面251實質地垂直第一假想平面31及第三假想平面33。當主動面251平行第二假想平面32時，數位微鏡裝置25整體會為水平、非傾斜地擺放。

投影裝置2可選擇地更包括一殼體26，光源21、均光元件22、稜鏡23、反射鏡24及反射式光閥25皆可容置於殼體26內，並與殼體26相固定。由於光源21及均光元件22皆為水平、非傾斜地擺放，故兩者所佔據之之空間會比傳統上傾斜地擺放時，還要少；此舉可使得殼體26之厚度(在假想座標軸X上之尺寸)減少，但依然可容置光源21及均光元件22等。如此，殼體26之厚度將可小於5公分。

需說明的是，上述提及的實質地垂直(或實質地水平)應涵蓋因為製造公差或誤差，以及組裝公差或誤差，所造成的些微不垂直(或不水平)。

綜合上述，本發明的投影裝置至少可具有以下特點：1、光源及均光裝置可相對於反射式光閥為水平、非傾斜地擺放，使得光源及均光裝置可佔據較少之空間；2、由於光源及均光裝置所佔據之空間較少，用以容置光源及均光裝置之殼體可變薄；3、光源為水平地擺放時，光源所產生之熱能可較容易地被排散；及4、藉由改變稜鏡的幾何形狀，可輕易地調整第一光路與第二光路之間所夾的第一角度。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

「習知」

11‧‧‧光源

111‧‧‧光束

12‧‧‧反射鏡

13‧‧‧反射式光閥

14‧‧‧殼體

2‧‧‧投影裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧均光元件

23‧‧‧稜鏡

231‧‧‧入光平面

232‧‧‧出光斜面

24‧‧‧反射鏡

α‧‧‧第一角度

θ‧‧‧第二角度

25‧‧‧反射式光閥、數位微鏡裝置

251‧‧‧主動面

26‧‧‧殼體

3‧‧‧空間

31‧‧‧第一假想平面

32‧‧‧第二假想平面

33‧‧‧第三假想平面

X、Y、Z‧‧‧假想座標軸

4‧‧‧光束

41‧‧‧第一光路

42‧‧‧第二光路

43‧‧‧第三光路

第1圖為習知的投影裝置的示意圖；第2圖為本發明的投影裝置的一較佳實施例的一立體示意圖(殼體省略)；第3圖為本發明的投影裝置的該較佳實施例的一平面示意圖； 第4圖為本發明的投影裝置的該較佳實施例的另一平面示意圖(殼體省略)；及第5圖為第3圖的稜鏡之一示意圖。

2‧‧‧投影裝置

21‧‧‧光源

22‧‧‧均光元件

23‧‧‧稜鏡

24‧‧‧反射鏡

26‧‧‧殼體

3‧‧‧空間

31‧‧‧第一假想平面

32‧‧‧第二假想平面

33‧‧‧第三假想平面

X、Z‧‧‧假想座標軸

4‧‧‧光束

41‧‧‧第一光路

42‧‧‧第二光路

43‧‧‧第三光路

Claims (10)

1. 一種投影裝置，設置於一空間中，該空間定義有相互垂直的一第一假想平面、一第二假想平面及一第三假想平面，該投影裝置包含：一光源，用以發射沿一第一光路前進的一光束，該第一光路實質地平行於該第一假想平面及該第二假想平面；一稜鏡，設置於該第一光路上，用以折射該光束而使該光束沿一第二光路前進，該第二光路與該第一光路相交錯，該稜鏡具有一入光平面及一出光斜面，且該入光平面實質垂直於該第一光路及平行該第三假想平面；一反射鏡，設置於該第二光路上，用以反射該光束而使該光束沿一第三光路前進，該第三光路與該第二光路相交錯；以及一反射式光閥，設置於該第三光路上，該反射式光閥具有一主動面，該主動面實質地平行於該第二假想平面，且該主動面垂直於該入光平面及該出光斜面；其中，該反射鏡傾斜於該出光斜面及該主動面。
2. 如請求項1所述的投影裝置，其中該反射式光閥為一數位微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device,DMD)。
3. 如請求項1所述的投影裝置，其中該反射式光閥為一液晶覆矽(Liquid Crystal On Silicon,LCOS)裝置。
4. 如請求項1所述的投影裝置，其中該入光平面與出光斜面相夾一角度。
5. 如請求項4所述的投影裝置，其中該角度為10度至20度。
6. 如請求項1所述的投影裝置，更包括一均光元件，設置於該第一光路上，並位於該光源及該稜鏡之間。
7. 如請求項1所述的投影裝置，其中該光源為一高壓汞燈。
8. 如請求項1所述的投影裝置，其中該光源為一雷射產生器。
9. 如請求項1所述的投影裝置，更包括一殼體，其中該光源、該稜鏡、該反射鏡及該反射式光閥容置於該殼體內。
10. 如請求項9所述的投影裝置，其中該殼體之一厚度小於5公分。