CN101169576B - 投影装置及其内部全反射棱镜 - Google Patents

投影装置及其内部全反射棱镜 Download PDF

Info

Publication number
CN101169576B
CN101169576B CN 200610142965 CN200610142965A CN101169576B CN 101169576 B CN101169576 B CN 101169576B CN 200610142965 CN200610142965 CN 200610142965 CN 200610142965 A CN200610142965 A CN 200610142965A CN 101169576 B CN101169576 B CN 101169576B
Authority
CN
China
Prior art keywords
prism
exiting
illuminating bundle
reflection
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200610142965
Other languages
English (en)
Other versions
CN101169576A (zh
Inventor
刘劲谷
王思克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coretronic Corp
Original Assignee
Coretronic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Coretronic Corp filed Critical Coretronic Corp
Priority to CN 200610142965 priority Critical patent/CN101169576B/zh
Publication of CN101169576A publication Critical patent/CN101169576A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101169576B publication Critical patent/CN101169576B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Projection Apparatus (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

一种投影装置的内部全反射棱镜包括第一棱镜、第二棱镜与抗全反射层。第一棱镜具有第一表面、第二表面与第三表面，而第二棱镜具有入光面与出光面。出光面与第一表面相对，且出光面与第一表面之间存在间隙。抗全反射层是连接于部分出光面与部分第一表面之间。藉由抗全反射层的设置以降低照明光束在内部全反射棱镜内发生全反射的机率，因此能提高照明光束的利用效率，进而提升图像的亮度。

Description

投影装置及其内部全反射棱镜
技术领域
本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种投影装置及其内部全反射棱镜(total internal reflection prism，TIR prism)。
背景技术
参照图1，现有投影装置50具有照明系统(illumination system)52、内部全反射棱镜100、数字微镜装置(digital micro-mirror device，DMD)54以及投影镜头56。内部全反射棱镜100由第一棱镜110与第二棱镜120组成，其中第一棱镜110为三角形棱镜，其具有连接成三角形的第一表面112、第二表面114与第三表面116。第二棱镜120为光程补偿棱镜，其具有入光面122与出光面124，其中出光面124与第一表面112相对，且出光面124与第一表面112之间存在空气间隙(air gap)。此外，数字微镜装置54配置于第二表面114旁，投影镜头56配置于第三表面116旁，而照明系统52配置于入光面122旁。
照明系统52所提供的照明光束(illumination beam)102会由入光面122进入第二棱镜120，再经由出光面124进入空气间隙，穿过空气间隙后经第一表面112进入第一棱镜110，再由第二表面114穿出第一棱镜110而投射在数字微镜装置54上。数字微镜装置54会将照明光束102转换成图像光束104，并使图像光束104从第二表面114进入第一棱镜110。接着，图像光束104会在第一表面102产生全反射后再由第三表面116穿出第一棱镜110至投影镜头56，而投影镜头56会将图像光束104投影于一屏幕(未示出)上，以在屏幕上形成图像。其中，第二棱镜120是用于补偿照明光束102及图像光束104在第一棱镜110中造成的光程差。
在现有技术中，出光面124与第一表面112之间存在空气间隙，以使图像光束104传递至第一表面112发生全反射。然而，由于第二棱镜120的折射率约1.8，其远大于空气的折射率，所以照明光束102传递至出光面124时，部分照明光束102容易因入射角过大而造成全反射(如光束103所示)，所以不能被有效地利用。如此，将降低屏幕上的图像的亮度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种投影装置及其内部全反射棱镜，以降低照明光束在内部全反射棱镜内发生全反射的机率，从而提高图像亮度。
本发明的另一目的是提供一种投影装置及其内部全反射棱镜，减少第一棱镜中的杂散光在第一表面发生全反射的机率，使杂散光能自第一表面出射，以避免杂散光影响图像的对比。
为达到上述或其它目的，本发明提出一种投影装置，包括内部全反射棱镜、照明系统、反射式光阀(light valve)与投影镜头。内部全反射棱镜包括第一棱镜、第二棱镜与抗全反射层。第一棱镜具有第一表面、第二表面与第三表面。第二棱镜具有入光面与出光面，其中出光面与第一表面相对，且出光面与第一表面之间存在间隙。抗全反射层连接于部分出光面与部分第一表面之间。此外，照明系统配置于入光面旁，且适于朝向入光面提供照明光束。反射式光阀配置于第二表面旁，且位于照明光束的传递路径上。反射式光阀适于将照明光束转换成图像光束。投影镜头配置于第三表面旁，且位于图像光束的传递路径上。其中，该出光面及该第一表面上具有被照明光束照射的照明区域，该第一表面上具有被图像光束照射的图像区域，该抗全反射层的一侧连接于该第一表面的未与图像区域重叠的照明区域上，另一侧连接于其相对的该出光面上，用以降低该照明光束在该出光面发生全反射的机率，能提高该照明光束利用效率。
本发明又提出一种投影装置，包括内部全反射棱镜、照明系统、反射式光阀与投影镜头。内部全反射棱镜包括第一棱镜与第二棱镜。第一棱镜具有第一表面、第二表面与第三表面，而第二棱镜具有入光面与出光面。部分出光面与部分第一表面相连，且其余部分出光面与其余部分第一表面之间存在间隙。此外，照明系统配置于入光面旁，且适于朝入光面提供照明光束。反射式光阀配置于第二表面旁，且位于照明光束的传递路径上。反射式光阀适于将照明光束转换成图像光束。投影镜头配置于第三表面旁，且位于图像光束的传递路径上。
为了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，并配合所附图式，如下进行详细说明。
附图说明
图1是现有投影装置的示意图；
图2A是本发明一实施例的投影装置的示意图；
图2B是照明光束与图像光束投射于图2A的第一表面的示意图；
图3A是本发明另一实施例的投影装置的示意图；
图3B是照明光束与图像光束投射于图3A的第一表面的示意图；
图4是本发明又一实施例的内部全反射棱镜的示意图；
图5A是本发明再一实施例的内部全反射棱镜的示意图；
图5B是照明光束与图像光束投射于图5A的第一表面的示意图。
【主要元件符号说明】
50、200、200a：投影装置
52、210：照明系统
54：数字微镜装置
56、230：投影镜头
100、300、300a、300b、400：内部全反射棱镜
102、212：照明光束
103、215：光束
104、213：图像光束
110、310、410：第一棱镜
112、312、412：第一表面
114、314、414：第二表面
116、316、416：第三表面
120、320、320b、420：第二棱镜
122、322、322b、422：入光面
124、324、424：出光面
220：反射式光阀
240：透镜
330、330a：抗全反射层
402：间隙
212a：照明区域
213a：图像区域
具体实施方式
参照图2A，本实施例的投影装置200包括内部全反射棱镜300、照明系统210、反射式光阀220与投影镜头230。内部全反射棱镜300包括第一棱镜310、第二棱镜320与抗全反射层330。第一棱镜310例如是三角形棱镜，其具有连接成三角形的第一表面312、第二表面314与第三表面316，其中第一表面312、第二表面314与第三表面316例如皆为平面。第二棱镜320为光程补偿棱镜，其用以补偿光束在第一棱镜310内的光程差。第二棱镜320具有入光面322与出光面324，其中出光面324与第一表面312相对，且出光面324与第一表面312之间存在间隙，间隙例如是空气。
照明系统210配置于入光面322旁，且照明系统210包括透镜240。照明系统210适于朝向入光面322提供照明光束212，透镜240可将照明光束212聚焦于反射式光阀220上。反射式光阀220可为数字微镜装置或单晶硅液晶面板(liquid crystal on silicon panel，LCOSpanel)，其配置于第二表面314旁，且位于照明光束212的传递路径上。反射式光阀220适于将照明光束212转换成图像光束213。投影镜头230配置于第三表面316旁，且位于图像光束213的传递路径上。照明光束212是依序通过入光面322、出光面324、第一表面312与第二表面314后入射于反射式光阀220上，后由反射式光阀220反射的图像光束213经由第二表面314而传递至第一表面312，并被第一表面312全反射后而自第三表面312出射至投影镜头230，最后，透过投影镜头230将图像光束213投影至屏幕(未示出)上，进而在屏幕上形成图像。
参照图2B，抗全反射层330连接于部分出光面324与部分第一表面312之间。在本实施例中，出光面324及第一表面312上具有被照明光束212照射的照明区域212a。第一表面312上具有被图像光束213照射的图像区域213a。抗全反射层330的一侧连接于第一表面312的未与图像区域213a重叠的照明区域212a上(如图2B的斜线区域)，另一侧连接于其相对的出光面324上。当照明光束212传递至出光面324时，由于出光面324上的部分照明区域212有设置抗全反射层330，因此，可降低照明光束212发生全反射的机率，因此能提高照明光束212的利用效率，进而提升图像的亮度。而且，图像光束213不会照射于第一表面312上有设置抗全反射层330的区域，故不会影响图像光束213在第一表面312上全反射的效率。
在本实施例中，抗全反射层330的材质可为光学胶或是与透镜相似的材质。此外，抗全反射层330的折射率可视第一棱镜310与第二棱镜320的折射率而调整，以更有效地降低照明光束212在出光面324发生全反射的机率。具体而言，若第一棱镜310的折射率为n1，第二棱镜320的折射率为n2，抗全反射层330的折射率为n3，而空气的折射率为n4，则在本实施例中，可限定n3＞n4、|n1-n4|＞|n1-n3|或是|n2-n4|＞|n2-n3|。
比较本实施例的投影装置200与现有技术的投影装置(如图1所示)，若现有技术中的第一棱镜110与本实施例的第一棱镜310的折射率都为1.6096，现有技术中的第二棱镜120与本实施例的第二棱镜320的折射率都为1.5354，且本实施例的抗全反射层330的折射率为1.5185。以ASAP仿真软件进行仿真的结果显示，现有投影装置投影于屏幕上的图像其光通量(flux)为67.1325，而本实施例的投影装置200投影于屏幕上的图像其光通量为72.5392。因此，相较于现有技术，本实施例的投影装置200的图像亮度可增加8％。
参照图3A与图3B，本实施例的投影装置200a与图2A的投影装置200相似，差别处仅在于内部全反射棱镜的抗全反射层。而本实施例的内部全反射棱镜300a的抗全反射层330a的一侧连接于第一表面312上未被图像光束213照射的区域(如图3B的斜线区域)，另一侧连接于其相对的出光面324上。如此，除了可降低照明光束212发生全反射的机率外，还可以减少第一棱镜310中的杂散光在第一表面312发生全反射的机率，使杂散光能自第一表面312出射，以避免杂散光传递至投影镜头230而影响图像的对比。此外，当反射式光阀220为数字微镜装置时，上述杂散光包括于关-状态(off-state)的数字微镜装置的镜片(mirrors)所反射的光束215。
参照图4，本实施例的内部全反射棱镜300b与图2A的内部全反射棱镜300相似，差别处在于内部全反射棱镜300的第二棱镜320的入光面322为平面，而内部全反射棱镜300b的第二棱镜320b的入光面322b为曲面。由于曲面具有聚光的效果，故将此内部全反射棱镜300b应用于投影装置200时，不需藉由透镜240来聚光，因此能节省透镜240的材料成本。此外，图3A的第二棱镜320的入光面322亦可为曲面。
参照图5A与图5B，本实施例的内部全反射棱镜400包括第一棱镜410与第二棱镜420。第一棱镜410具有第一表面412、第二表面414与第三表面416，而第二棱镜420具有入光面422与出光面424。部分出光面424与部分第一表面412相连，且其余部分出光面424与其余部分第一表面412之间存在间隙402，而间隙402内的介质例如是空气。内部全反射棱镜400应用于投影装置中时，间隙402是位在第一表面412上被图像光束213照射的区域(即图像区域213a)与其相对的出光面424之间。间隙402的设置可使图像光束213传递至第一表面412时发生全反射并自第三表面416出射。此外，第一表面412与出光面424相连的区域可降低照明光束212传递至出光面424时发生全反射的机率，以提高图像的亮度，并可减少第一棱镜410中的杂散光在第一表面412发生全反射的机率，使杂散光能自第一表面412出射，以避免杂散光影响图像的对比。
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，在不脱离本发明的精神和范围内，当可进行部分更动与修改，因此本发明的保护范围当由所附的权利要求限定。

Claims (9)

1.一种投影装置，包括：
内部全反射棱镜，包括：
第一棱镜，具有第一表面、第二表面与第三表面；
第二棱镜，具有入光面与出光面，其中该出光面与该第一表面相对，且该出光面与该第一表面之间存在一间隙；
抗全反射层，连接于部分该出光面与部分该第一表面之间；
照明系统，配置于该入光面旁，适于朝向该入光面提供照明光束；
反射式光阀，配置于该第二表面旁，且位于该照明光束的传递路径上，其中该反射式光阀适于将该照明光束转换成图像光束；以及
投影镜头，配置于该第三表面旁，且位于该图像光束的传递路径上，
其中，该出光面及该第一表面上具有被照明光束照射的照明区域，该第一表面上具有被图像光束照射的图像区域，该抗全反射层的一侧连接于该第一表面的未与图像区域重叠的照明区域上，另一侧连接于其相对的该出光面上，用以降低该照明光束在该出光面发生全反射的机率，能提高该照明光束利用效率。
2.如权利要求1所述的投影装置，其中，该第一棱镜的折射率为n1，该抗全反射层的折射率为n3，而空气的折射率为n4，且|n1-n4|>|n1-n3|。
3.如权利要求1所述的投影装置，其中，该第二棱镜的折射率为n2，该抗全反射层的折射率为n3，而空气的折射率为n4，且|n2-n4|>|n2-n3|。
4.如权利要求1所述的投影装置，其中，该抗全反射层的折射率大于空气的折射率。
5.如权利要求1所述的投影装置，其中，该抗全反射层为光学胶。
6.如权利要求1所述的投影装置，其中，该入光面为曲面。
7.如权利要求1所述的投影装置，其中，该抗全反射层的一侧连接于第一表面上未被该图像光束照射的区域，另一侧连接于其相对的出光面上。
8.如权利要求1所述的投影装置，其中，该照明光束是依序通过该入光面、该出光面、该第一表面与该第二表面后入射于该反射式光阀上，且该图像光束经由该第二表面而传递至该第一表面，并被该第一表面反射后而自该第三表面出射至该投影镜头。
9.一种投影装置，包括：
内部全反射棱镜，包括：
第一棱镜，具有第一表面、第二表面与第三表面；
第二棱镜，具有入光面与出光面，部分出光面与部分第一表面相连，且其余部分出光面与其余部分第一表面之间存在间隙；
照明系统，配置于该入光面旁，适于朝向该入光面提供照明光束；
反射式光阀，配置于该第二表面旁，且位于该照明光束的传递路径上，其中该反射式光阀适于将该照明光束转换成图像光束；以及
投影镜头，配置于该第三表面旁，且位于该图像光束的传递路径上，
其中，该间隙位于该第一表面上被该图像光束照射的区域与其相对的该出光面之间，该间隙的设置能使该图像光束传递至该第一表面时发生全反射并自该第三表面出射，该第一表面与该出光面相连的区域能降低该照明光束传递至该出光面时发生全反射的机率，以提高图像的亮度，并能减少该第一棱镜中的杂散光在该第一表面发生全反射的机率，使该杂散光能自该第一表面出射，以避免该杂散光影响该图像的对比。
CN 200610142965 2006-10-27 2006-10-27 投影装置及其内部全反射棱镜 Expired - Fee Related CN101169576B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610142965 CN101169576B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 投影装置及其内部全反射棱镜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200610142965 CN101169576B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 投影装置及其内部全反射棱镜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101169576A CN101169576A (zh) 2008-04-30
CN101169576B true CN101169576B (zh) 2013-04-10

Family

ID=39390243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200610142965 Expired - Fee Related CN101169576B (zh) 2006-10-27 2006-10-27 投影装置及其内部全反射棱镜

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101169576B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101598890B (zh) * 2008-06-05 2011-03-23 台达电子工业股份有限公司 投影系统
TWI375855B (en) 2008-11-21 2012-11-01 Young Optics Inc Illumination system and projection apparatus
CN101749557B (zh) * 2008-12-11 2011-08-10 扬明光学股份有限公司 照明系统及投影装置
CN102052605B (zh) * 2009-10-30 2013-07-24 扬明光学股份有限公司 照明系统及具有该照明系统的投影装置
CN103048862A (zh) * 2011-10-14 2013-04-17 广景科技有限公司 Dlp微型摄影机及其投影方法
CN105388603A (zh) * 2015-12-30 2016-03-09 中国华录集团有限公司 Dlp投影机用tir棱镜系统
CN109375464A (zh) * 2018-12-28 2019-02-22 邓荣 全反射投影器
CN111367135A (zh) * 2020-04-15 2020-07-03 陕西极视光电科技有限公司 一种dlp投影仪光源循环回收系统
CN112628679B (zh) * 2020-12-11 2022-04-15 杭州新湖电子有限公司 一种组合式发光的电影摄影灯

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685322B2 (en) * 2000-08-04 2004-02-03 Minolta Co., Ltd. Optical system and projection-type image display device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6685322B2 (en) * 2000-08-04 2004-02-03 Minolta Co., Ltd. Optical system and projection-type image display device

Also Published As

Publication number Publication date
CN101169576A (zh) 2008-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101169576B (zh) 投影装置及其内部全反射棱镜
CN205787362U (zh) 光波导元件、二维扩展光波导器件、平视显示装置及照明装置
US8657450B2 (en) Projection optical system and image projection device
JP4387554B2 (ja) 画像表示装置および画像表示システム
JP7099460B2 (ja) 画像表示装置及び投射光学系
TWI384255B (zh) 投影取像裝置
US20080074624A1 (en) Optical projection apparatus and total internal reflection prism thereof
TWM623587U (zh) 光學系統
JP2004177654A (ja) 投写型画像表示装置
US20100103380A1 (en) Critical abbe illumination configuration
US11442351B2 (en) Illumination system and projection apparatus for enhancing uniformity of illumination light beams
TW201736938A (zh) 投影機
CN100533260C (zh) 图像显示光学系统和图像投影设备
CN101311816B (zh) 投影装置
JP2013218160A (ja) 投射光学系および画像投射装置並びに光学機器
CN208126094U (zh) 投影机及光源模块
Chen et al. Designing an anamorphic illumination system with an RTIR prism for a tilt-and-roll-pixel-type projector
TWI225160B (en) Projection system and optical path transfer device thereof
CN210075447U (zh) 光机模块以及投影装置
TW368614B (en) Back side projection type display device
KR20110012728A (ko) 광학 시스템
CN100578348C (zh) 投影装置
CN218938659U (zh) 投影显示系统及ar眼镜
CN115373206B (zh) 照明系统及投影装置
CN114518644B (zh) 投影镜头及投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130410

Termination date: 20171027

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee