CN100526972C - 具有可分散热能的不可见光反射片的投影显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影显示装置，其包括有用来产生照明光束的一光源、一反射罩、以及一不可见光反射片。反射罩具有一开口，并于该反射罩内形成一收纳空间，该光源设置于收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上沿着一光径行进而自开口脱离收纳空间，不可见光反射片设置于反射罩开口外与光径交会的一反射位置上，且该不可见光反射片的法线与光径间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩收纳空间内。

Description

具有可分散热能的不可见光反射片的投影显示装置

技术领域

本发明涉及一种投影显示装置，尤其涉及一种包括一以预设角度和位置设置的不可见光反射片、以便分散热能的投影显示装置。

背景技术

随着光电相关科技的不断进步，投影装置已广泛地应用于各种场合。目前投影机有三大主流，映像管(CRT)、高温多晶硅穿透式液晶面板(LCD)、以和以数字微镜装置(DMD)为基础的数字光源处理器(DLP)三大类，另外被各界认为潜力新星的反射式液晶(LCOS)微型显示器，也有机会在投影技术产业上占据一定地位。但无论使用哪一种投影技术，投影机的基本原理大致上都与投影片或幻灯片相同，即都是使用一个高亮度灯泡为光源，并将光源通过一些特定的光学成像系统，例如滤镜、分光镜等之后，将内容投射至屏幕或墙壁上。一般在设计投影装置时，光线亮度通常是一个重要的考虑因素。简单地说，光线越强，投影的亮度越高，投影的效果也越好。

参阅图1，图1为一公知投影显示装置10的示意图，投影显示装置10包括有一光源12、一反射罩14、一图像模块16、以及一光学元件18，在有些架构中另外还设置一玻片20作为成像所需的三色滤光片(R、G、B colorwheel)或单纯的保护用玻片。一光源12用于产生一照明光束，反射罩14可为一椭球型反射罩14，而光源12就设置在椭球型反射罩14内的一焦点位置上，且反射罩14内形成一收纳空间并具有一开口，光源12设置在收纳空间内，使得光源12产生的照明光束在经椭球型反射罩14反射后，实际上沿一光径p行进而自开口脱离收纳空间。图像模块16包括有数个可控制的反射面，可以反射的方式调变照明光束，以产生一内含有图像的投影光束，光学元件18包括如双色镜、双色棱镜、以及投影镜头，用于将内含有图像的投影光束聚焦并输出成像。

光源系统在投影装置的设计上是一个重要的考虑因素，直接影响到投影设备投影图像的品质，因此有许多的公知技术在光源系统，也就是在图1中光源12和反射罩14架构的设计上很重视。例如Yeh等人提出的美国专利No.6,281,620，“Lamp with IR reflectivity”中，即利用具有能将红外光反射的灯泡，将反射后的红外光热量集中到灯丝上，以增加发光效率。在Watanabe等人所提出的美国专利No.6,398,367，“Light source device and projectorusing the light source device”中，将图1公知技术中的光源12和反射罩14架构以可拆换的方式安装，提供更紧密的封装以避免漏光，并在反射罩14的开口平面覆盖一透明的镜片，用来防止当光源12因过热或撞击碎裂时影响到投影显示装置10内部其他的成像原件，包括图像模块16和光学元件18。另外在Peterson等人提出的美国专利No.6,185,047，“Image projectionsystem packaged to operate lying flat with a very low profile”中，如同图1的架构中所述，在与距离反射罩14的开口平面一预定距离的位置上偏斜一角度设置一滤光片20，以一预设的高转速运行输出成像所需的三色光，并在表面镀上一反射紫外线的镀膜，以便避免紫外光损坏图1投影显示装置10内部的图像模块16和光学元件18。类似阻隔紫外线进入投影显示装置10内部的图像模块16和光学元件18的设计，也在Reis等人提出的美国专利No.6,299,310，“Luminous intensity detection and control system for slit lamps andslit lamp projections”中有所描述。

上述公知技术在现今利用大幅度提高光源的光强度以增加成像亮度的情况下已显现出不甚成功。首先，若将光源的功率由原先的一百余瓦(W)大幅度提高为超过两百瓦，甚至三到四百瓦的高功率出光时，在图1投影显示装置中就出现了关键的散热问题。传统的用一至二盏风扇散热的设计在光强度过高的情况下无法完全消散由光源发出的红外线热能，过多或过强的风扇又会带来过高的杂讯而影响系统效能，再有，在公知技术中已有所提及的破坏性的紫外线的问题，在光源的功率大幅度提高时也将更加严重，这时，如以图1为例，无论在含有光源12的反射罩14内或反射罩14外的其他装置，都可能因过量的热能和紫外线而毁损，因此，在今日消费者对投影显示装置图像的亮度、对比度、以及画面大小日益重视的趋势下，具备高功率光源的投影显示装置则急需更佳的阻止或散热机构。

发明内容

因此本发明的主要目的在于提供一种包括有一以预设角度和位置设置的不可见光反射片的投影显示装置，用于分散投影显示装置的热能，以便解决上述的问题。

本发明的投影显示装置利用在系统中设置一不可见光反射片，将包括有过量的红外光热能和紫外线的照明光束主要阻隔在一反射罩所形成的收纳空间内，以避免投影显示装置内的其他元件产生毁损，且不可见光反射片以一预设的位置和角度设置，可避免不可见光破坏投影显示装置的光源和反射罩等装置。

本发明的目的为提供一种投影显示装置，该投影显示装置包括有一光源，用于产生一照明光束；一反射罩，其具有一开口，该反射罩内形成一收纳空间，该光源设置在该收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上沿着一光径进行而自开口脱离收纳空间；以及一不可见光反射片，设置在反射罩开口外与光径交会的一反射位置上，且该不可见光反射片的法线与该光径间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩收纳空间内。

本发明的另一目的为提供一种投影显示装置，其包括有一光源，用于产生一照明光束；一椭球型反射罩，其具有一开口，该反射罩内形成一收纳空间，光源收纳于收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上沿椭球型反射罩的一长轴行进而自开口脱离收纳空间；一图像模块，其包括有数个可控制的光学反射面，用于调变照明光束，以产生一内含有光学图像的投影光束；以及一不可见光反射片，设置在反射罩开口与该图像模块之间，且不可见光反射片与椭球型反射罩的长轴交会的一反射位置上，且不可见光反射片的法线与椭球型反射罩的长轴间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩收纳空间之内。

本发明的又一目的为提供一种投影显示装置，其包括有一光源，用于产生一照明光束；一抛物曲面反射罩，其具有一开口，反射罩内形成一收纳空间，光源设置在抛物曲面的收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上平行地沿一光径行进而自该开口脱离该收纳空间；以及一不可见光反射片，设置在反射罩开口外与该光径交会的一反射位置上，且不可见光反射片的法线与光径间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回收纳空间内，并且不可见光反射后集中在偏离该焦点的一预设散热位置上。

附图说明

图1为公知投影显示装置的示意图；

图2为本发明投影显示装置的一椭球型反射罩实施例的示意图；

图3A为图2实施例的预设夹角为0度时的说明示意图；

图3B为图2实施例的预设夹角不为0度时的说明示意图；

图4为本发明投影显示装置的另一抛物曲面反射罩实施例的示意图；

图5A为本发明投影显示装置一实施例的外观侧视图；

图5B为本发明投影显示装置一实施例的外观透视图。

具体实施方式

本发明所揭示的投影显示装置是具备高功率光源的投影显示装置，在光源所产生的照明光束中，除了可产生图像的可见光成分外，还包括了对电子元件和部分光学元件有损害性的不可见光成分，主要包括低频波段的红外光和高频波段的紫外线，红外光会产生热能而紫外线会造成分子键的破坏，强度愈高的照明光束就意味着红外光和紫外线的成分也愈多，因此，所有不可见光成分所造成的损坏现象在高功率的光源照射下将变得更加严重。

参阅图2，图2为本发明投影显示装置30的一实施例的示意图，投影显示装置30包括有一光源32、一反射罩34、一图像模块36、以及一不可见光反射片38。光源32是用来产生一照明光束，反射罩34具有一开口，且在反射罩34内形成一收纳空间，光源32则设置在此收纳空间内，使光源32产生的照明光束基本上沿着一光径p行进而自开口脱离收纳空间；图像模块36包括有数个可控制的光学反射面，用来调变照明光束以产生一内含有光学图像的投影光束，图像模块36可以是一数字式微镜面装置或一液晶显示面板。不可见光反射片38设置于反射罩34的开口与图像模块36之间，并且位于与光径p交会的一反射位置上，不可见光反射片38可将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩34的收纳空间内，如图2所示，不可见光反射片38在设置时，不可见光反射片38的法线N与光径p间具有一预设夹角θ，且此预设夹角θ的值不是0度。

如上所述，本发明重要的技术特征在于，不可见光反射片38的设置和其设置的方式，首先，由于不可见光反射片38设置在相当接近于反射罩34开口，并且位于与光径p交会的一反射位置R上，因此基本上沿光径p行进，而由开口释出的照明光束绝大部分必将受到不可见光反射片38的阻挡，而不可见光反射片38则能将照明光束中绝大部分的不可见光反射回反射罩34所形成的收纳空间内，以避免投影显示装置30内的图像模块36，受到照明光束中具有破坏性的不可见光所影响，如前所述，如没有装置不可见光反射片38进行完善的隔离，不可见光的红外光将升高图像模块36的温度，而紫外光将破坏图像模块36的结构。

再有，不可见光反射片38在设置时必须偏斜一特定角度，参阅图2，不可见光反射片的法线N(此法线N垂直于不可见光反射片)与光径所形成的预设夹角θ为一不是0度的锐角夹角，且在考虑投影显示装置30整体设计和对相关情况加以模拟以后，该锐角夹角θ的度数设计为小于45度。

参见图3A，图3A为不可见光反射片设置的预设夹角θ为0度时的实施例的示意图，投影显示装置30还包括一连接于光源32的灯柱40，而图3A实施例的反射罩34为椭球型(曲面公式为Y²/b²＝X²/a²+K)，光源32则设置在椭球型反射罩34内的焦点位置，由于椭圆的光学性质即为由其中一焦点发出的光必将聚集至另一焦点，由于不可见光反射片以垂直于光径p设置的缘故，使得灯柱40的位置又位于接近非光源32所在的另一焦点的镜像位置时，由不可见光反射片38所反射回收纳空间内的不可见光成分就将集中于灯柱40上或附近，因而造成灯柱40的损坏，另外，这些反射回来的不可见光成分很可能再次经椭球型反射罩34的反射而集中在光源32上或附近，造成光源32的损坏。

参阅图3B，图3B的反射罩3为椭球型曲面(曲面公式为Y²/b²＝X²/a²+K)，光源32设置在椭球型曲面反射罩34内的焦点位置，且不可见光反射片设置的预设夹角θ不是0度。由于不是0度的锐角夹角，使得由不可见光反射片38所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中在灯柱40上，并且偏离了光径p，另外，适当调整预设夹角θ的角度，可使得不可见光反射片38所反射回收纳空间内的红外线成分，也不会集中在反射罩34上。这时，光径p是椭球型反射罩的数学定义上的长轴。

参阅图4，图4为本发明投影显示装置50的另一实施例的示意图，在本实施例中说明了本发明的技术特征，在不同形式的反射罩54情况下仍能充分发挥分散热能的功能。投影显示装置50也包括一光源52、一反射罩54、一图像模块56、一不可见光反射片58、以及一灯柱60。光源52是用于产生一照明光束，反射罩54具有一开口，且在反射罩54内形成一收纳空间，光源52则设置在此收纳空间内，使光源52产生的照明光束沿一光径p行进而自开口脱离收纳空间；图像模块56包括有数个可控制的光学反射面，用于调变照明光束以产生一内含有光学图像的投影光束。

与前述实施例的不同之处在于，本实施例的反射罩54为一对称式抛物曲面(抛物曲面公式为Y＝X²/a²+K)，而光源32设置在对称式抛物曲面的收纳空间内的中心点位置上，这时该光径p是照明光束经由抛物曲面反射罩反射后的平行路径。这样，使光源52产生的照明光束基本上平行地沿一光径p行进而自开口脱离收纳空间，不可见光反射片58也设置在反射罩54开口外与光径p交会的一反射位置R上，且不可见光反射片58的法线N与光径间仍具有一预设夹角θ，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回收纳空间内，同样由于不是0度的预设夹角θ，使得不可见光反射后集中于偏离焦点的一预设散热位置H，避免破坏位于焦点上的光源52，同时也使得不可见光反射后不会集中于灯柱60上，当然预设夹角θ的角度在适当调整下，不可见光反射片58所反射回收纳空间内的不可见光成分也不会集中于反射罩54上，这样，在避免不可见光中的红外线和紫外线成分逸出收纳空间破坏图像模块56的同时，也完善地维护了光源52、灯柱60、以及反射罩54的正常运作。

上述本发明投影显示装置的所有实施例中的光源、反射罩、以及不可见光反射片可设计为一体成型的结构，参阅图5A和图5B，图5A和图5B分别为本发明包括反射罩74以及不可见光反射片78的一具体实施例的外观侧视图和透视图，另有一光源位于反射罩74内，本实施例还包括一支撑壳体70，光源(不可见)、反射罩74、支撑壳体70、以及不可见光反射片78等所有元件均设计为一体成型的结构。图5A和图5B清楚显示不可见光反射片78以一不是0度的预设夹角θ设置在紧贴反射罩74开口的位置，而不可见光反射片78的面积大小要能覆盖住反射罩74的开口，以达到阻绝不可见光逸出的功效，设置不是0度的预设夹角θ，不可见光反射片???78的重要技术特征和意义已在前述的所有实施例中详述，最后应注意，在实际实施时，不可见光反射片78是由一玻片镀上数层薄膜因而产生反射不可见光的功效，由于光源产生的照明光束功率过高，不可见光尤其是红外线的成分过高，为避免不可见光反射片78产生损坏，可将数层薄膜镀在玻片上的远离反射罩74开口的那一面。

本发明所揭示的投影显示装置是利用在系统中设置一不可见光反射片，将包括有过量红外线和紫外线的照明光束主要阻隔在反射罩所形成的收纳空间内，以避免投影显示装置50内的其他元件毁损，且不可见光反射片与一光径间成一预设夹角的方式设置，可避免不可见光破坏投影显示装置的光源、反射罩、灯柱等相关装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依照本发明权利要求所做的等同变化与修饰，都应属于本发明所保护的范围。

Claims (14)

1.一种投影显示装置，其包括有：

一光源，用于产生一照明光束；

一反射罩，其具有一开口，该反射罩内形成一收纳空间，该光源设置在该收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上沿一光径行进而自开口脱离收纳空间；以及

一不可见光反射片，设置于反射罩开口外与光径交会的一反射位置上，且不可见光反射片的法线与光径间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩收纳空间内，其中所述不可见光反射片的法线与光径所形成的预设角度为一不是0度的锐角夹角，使得不可见光反射片所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中在反射罩上。

2.如权利要求1的投影显示装置，其中所述反射罩为一椭球型反射罩，而光源设置于椭球型反射罩内的焦点位置，光径是椭球型反射罩的一长轴。

3.如权利要求1的投影显示装置，其中所述投影显示装置还包括一灯柱，其连接于光源，其中不可见光反射片所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中在灯柱上。

4.如权利要求1的投影显示装置，其中所述锐角夹角的度数小于45度。

5.如权利要求1的投影显示装置，其中所述投影显示装置还包括一图像模块，其包括有数个可控制的光学反射面，用于调变经过不可见光反射片的照明光束，以产生一内含有光学图像的投影光束，其中经过不可见光反射片的照明光束不含有红外线成分。

6.如权利要求5的投影显示装置，其中所述图像模块为一数字式微镜面装置或一液晶显示面板。

7.如权利要求1的投影显示装置，其中所述反射罩为一抛物曲面反射罩，光径是照明光束经由抛物曲面反射罩反射后的平行路径。

8.一种投影显示装置，其包括有：

一光源，用于产生一照明光束；

一椭球型反射罩，其具有一开口，该反射罩内形成一收纳空间，该光源设置在收纳空间内，使光源产生的照明光束基本上沿着椭球型反射罩的一长轴行进而自开口脱离收纳空间；

一图像模块，其包括有数个可控制的光学反射面，用于调变照明光束，以产生一内含有光学图像的投影光束；以及

一不可见光反射片，设置在反射罩开口与该图像模块之间，且设置在不可见光反射片与椭球型反射罩的长轴交会的一反射位置上，不可见光反射片的法线与椭球型反射罩的长轴间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回反射罩收纳空间内，其中所述不可见光反射片的法线与椭球型反射罩的长轴所形成的预设角度为一不是0度的锐角夹角，使得不可见光反射片所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中于反射罩上。

9.如权利要求8的投影显示装置，其中所述投影显示装置还包括一灯柱，其连接在光源上，其中不可见光反射片所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中在灯柱上。

10.如权利要求8的投影显示装置，其中所述锐角夹角的度数小于45度。

11.如权利要求8的投影显示装置，其中所述图像模块为一数字式微镜面装置或一液晶显示面板。

12.如权利要求8的投影显示装置，其中所述光源、反射罩、以及不可见光反射片为一体成型的结构。

13.一种投影显示装置，其包括有：

一光源，用于产生一照明光束；

一抛物曲面反射罩，其具有一开口，该反射罩内形成一收纳空间，该光源设置于该抛物曲面的收纳空间内，使该光源产生的照明光束基本上平行地沿着一光径行进而自该开口脱离该收纳空间；以及

一不可见光反射片，设置于反射罩开口外与光径交会的一反射位置上，且该不可见光反射片的法线与光径间具有一预设夹角，将由开口释出的照明光束中的不可见光反射回收纳空间内，不可见光反射后集中于偏离该焦点的一预设散热位置，其中所述不可见光反射片的法线与椭球型反射罩的长轴所形成的预设角度为一不是0度的锐角夹角，使得不可见光反射片所反射回收纳空间内的红外线成分不会集中于反射罩上。

14.如权利要求13的投影显示装置，其中所述不可见光反射片可反射照明光束中的红外光或紫外线。

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