CN103135324B - 投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一投影装置，设置于定义有相互垂直的第一假想平面、第二假想平面及第三假想平面的空间中，且包含：光源、棱镜、反射镜及反射式光阀。光源用以发射沿第一光路前进的光束，而第一光路平行于第一及第二假想平面。棱镜设置于第一光路上，用以折射光束而使光束沿第二光路前进。反射镜设置于第二光路上，用以反射光束而使光束沿第三光路前进。反射式光阀设置于第三光路上，且具有平行于第二假想平面的主动面。借此，光源可相对于反射式光阀为水平地摆放，以节少所占据的空间。

Description

投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影装置，特别涉及一种具有反射式光阀的投影装置。

背景技术

请参阅图1所示，图1为一种现有的投影装置的示意图，该投影装置可包含一光源11、一反射镜12及一反射式光阀13。该光源11可发射一光束111至反射镜12上，而反射镜12可将光束111反射至反射式光阀13。反射式光阀13也可反射光束111，且反射式光阀13还可控制光束111的反射角度，以使得光束111的某一部分可射出投影装置外，而其余部分不会射出投影装置外。投影装置还可包含一壳体14，来容纳该光源11、反射镜12及反射式光阀13。

在投影装置之中，光源11需相对反射式光阀13为倾斜地排列，才能使光源11所射出的光束111以一特定的角度入射至反射镜12上。尔后被反射镜12反射后的光束111才能以另一特定角度入射至反射式光阀13，使得反射式光阀13得以将光束111的某一部分反射出投影装置外。

然而，光源11为倾斜地排列时，会造成投影装置有些许缺陷，例如以下：

1、光源11为倾斜地排列时，光源11所占据的空间会较大，此外，与光源11相光耦合的均光元件、中继透镜等光学元件也需倾斜地排列，因此所述这些光学元件所占的空间也变大。如此，壳体14的厚度势必需较大，才得以有足够的空间来收纳该光源11及所述这些光学元件。换言之，光源11的倾斜排列会造成壳体14的薄型化的阻碍。

2、当光源11倾斜地排列时，光源11会有一侧极为接近壳体14，使得光源11的该侧与壳体14之间无足够的空间。如此，可流过光源11的该侧的空气将极为有限，造成该侧的热能难以借由空气对流排散。

有鉴于此，提供一种可改善至少一种上述缺陷的投影装置，为此业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种投影装置，其可使内部元件(例如光源等)所占据的空间较小。

为达上述目的，本发明所提出的投影装置设置于一空间中，该空间定义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，而投影装置包含：一光源、一棱镜、一反射镜及一反射式光阀。光源用以发射沿一第一光路前进的一光束，而第一光路实质地平行于第一及第二假想平面。棱镜设置于第一光路上，用以折射光束而使光束沿一第二光路前进，而第二光路与第一光路相交错。反射镜设置于第二光路上，用以反射光束而使光束沿一第三光路前进，而第三光路与第二光路相交错。反射式光阀设置于第三光路上，且具有一实质地平行于第二假想平面的主动面。

本发明的投影装置中，光源及均光装置可相对于反射式光阀为水平、非倾斜地摆放，使得光源及均光装置可占据较少的空间。

为让上述目的、技术特征及优点能更明显易懂，下文以较佳的实施例配合附图进行详细说明。

附图说明

图1为现有的投影装置的示意图；

图2为本发明的投影装置的一较佳实施例的一立体示意图(壳体省略)；

图3为本发明的投影装置的该较佳实施例的一平面示意图；

图4为本发明的投影装置的该较佳实施例的另一平面示意图(壳体省略)；及

图5为图3的棱镜的一示意图。

其中，附图标记说明如下：

现有技术：

11光源

111光束

12反射镜

13反射式光阀

14壳体

本发明：

2投影装置

21光源

22均光元件

23棱镜

231入光平面

232出光斜面

24反射镜

α第一角度

θ第二角度

25反射式光阀、数字微镜装置

251主动面

26壳体

3空间

31第一假想平面

32第二假想平面

33第三假想平面

X、Y、Z假想座标轴

4光束

41第一光路

42第二光路

43第三光路

具体实施方式

请参阅图2至图4所示，图2至图4分别为本发明的投影装置的一较佳实施例的一立体示意图、一平面示意图及另一平面示意图。该投影装置2设置于一空间3中，该空间3指物理上的三维度空间，故该空间3定义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。

该第一假想平面31垂直于一假想座标轴X，第二假想平面32垂直于另一假想座标轴Y，而第三假想平面33垂直于又一假想座标轴Z。此外，第一假想平面31可平行于一水平面，故第二假想平面32及第三假想平面33各可平行一垂直面。

投影装置2包含一光源21、一均光元件22、一棱镜23、一反射镜24及一反射式光阀25；以下将依序说明上述各元件。

光源21可为一高压汞灯或是一激光产生器等，而本实施例是以高压汞灯为例。光源21可发射出一光束4，且发射出的光束4会沿着一第一光路41前进，直到通过棱镜23才会改变前进方向(光路)。第一光路41实质地平行第一假想平面31及第二假想平面32，换言之，第一光路41实质地垂直第三假想平面33。光源21的摆放方位会影响光束4的第一光路41，因此当第一光路41垂直第三假想平面33时，光源21会水平、非倾斜地摆放。

均光元件22设置于光束4的第一光路41上，故光束4在沿着第一光路41前进时，光束4可通过均光元件22。光束4通过均光元件22后即进行光线均匀化的动作。均光元件22可为积光柱(integral rod)、光导管(light tunnel)等可均匀光束亮度的光学元件。由于第一光路41垂直第三假想平面33，均光元件22需水平、非倾斜地摆放(与光源21一样)，才能设置于第一光路41上。

需说明的是，若光源21发射出的光束4的亮度已足够均匀，则均光元件22可从投影装置2中省略。

请配合参阅图5，图5为图3的棱镜的一示意图。棱镜23也设置于光束4的第一光路41上，且位于均光元件22之后，换言之，均光元件22位于光源21及棱镜23之间。棱镜23用以将该光束4折射，使得光束4沿着一第二光路42前进。第二光路42与第一光路41相交错，两者夹一第一角度α，故第二光路42不会垂直第三假想平面33。

光束4通过棱镜23后，会倾斜该第一角度α前进。该第一角度α由棱镜23的几何形状及棱镜23的折射率所决定。详言之，棱镜23具有一入光平面231及一与该入光平面231呈倾斜设置的出光斜面232，光束4可从入光平面231进入，而从出光斜面232射出；详细而言，入光平面231与出光斜面232相夹一第二角度θ，当第二角度θ及棱镜23的折射率已知时，可借由折射定律(Snell’s law)来得到第一角度α。折射定律可以下的公式来表示：

n₁×sinθ＝n₂sin(θ+α)

其中n₁为棱镜23的折射率，而n₂为空间3中的空气的折射率。本实施例中，第二角度θ为10度至20度，以使第一角度α可为一适当值，进而使光束4可沿着第二光路42前进而抵达反射镜24。

反射镜24设置于光束4的第二光路42上，其可将入射于其上的光束4反射，使得光束4得以沿着一第三光路43前进。第三光路43与第二光路42相交错，故第三光路43不会垂直任一假想平面31、32或33。

反射式光阀25则设置于第三光路43上，其可为一数字微镜装置(DigitalMicro-mirror Device，DMD)或是一硅基液晶(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)装置等借由反射方式来控制光束4输出投影装置2的装置，而本实施例以是数字微镜装置为例。数字微镜装置25具有一主动面(active plane)251，当光束4入射至主动面251上时，光束4会被主动面251上的微镜结构(图未示)反射。数字微镜装置25可控制光束4的其中一部分朝一方向反射而输出于投影装置2外，及控制光束4的其余部分朝另一方向反射而不输出投影装置2外。

主动面251实质地平行第二假想平面32，换言之，主动面251实质地垂直第一假想平面31及第三假想平面33。当主动面251平行第二假想平面32时，数字微镜装置25整体会为水平、非倾斜地摆放。

投影装置2可选择地更包括一壳体26，光源21、均光元件22、棱镜23、反射镜24及反射式光阀25皆可容置于壳体26内，并与壳体26相固定。由于光源21及均光元件22皆为水平、非倾斜地摆放，故两者所占据的空间会比传统上倾斜地摆放时还要少；此举可使得壳体26的厚度(在假想座标轴X上的尺寸)减少，但依然可容置光源21及均光元件22等。如此，壳体26的厚度将可小于5厘米。

需说明的是，上述提及的实质地垂直(或实质地水平)应涵盖因为制造公差或误差，以及组装公差或误差，所造成的些微不垂直(或不水平)。

综合上述，本发明的投影装置至少可具有以下特点：

1、光源及均光装置可相对于反射式光阀为水平、非倾斜地摆放，使得光源及均光装置可占据较少的空间；

2、由于光源及均光装置所占据的空间较少，用以容置光源及均光装置的壳体可变薄；

3、光源为水平地摆放时，光源所产生的热能可较容易地被排散；及

4、借由改变棱镜的几何形状，可轻易地调整第一光路与第二光路之间所夹的第一角度。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何本领域普通技术人员可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种投影装置，设置于一空间中，该空间定义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，其特征在于，该投影装置包含：

一光源，用以发射沿一第一光路前进的一光束，该第一光路实质地平行于该第一假想平面及该第二假想平面；

一棱镜，设置于该第一光路上，用以折射该光束而使该光束沿一第二光路前进，该第二光路与该第一光路相交错，该棱镜具有一入光平面及一出光斜面，该入光平面与出光斜面相夹一角度；

一反射镜，设置于该第二光路上，用以反射该光束而使该光束沿一第三光路前进，该第三光路与该第二光路相交错；以及

一反射式光阀，设置于该第三光路上，该反射式光阀具有一主动面，该主动面实质地平行于该第二假想平面。

2.如权利要求1所述的投影装置，其中该反射式光阀为一数字微镜装置。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中该反射式光阀为一硅基液晶装置。

4.如权利要求1所述的投影装置，其中该角度为10度至20度。

5.如权利要求1所述的投影装置，其中该投影装置还包括一均光元件，设置于该第一光路上，并位于该光源及该棱镜之间。

6.如权利要求1所述的投影装置，其中该光源为一高压汞灯。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中该光源为一激光产生器。

8.如权利要求1所述的投影装置，其中该投影装置还包括一壳体，该光源、该棱镜、该反射镜及该反射式光阀容置于该壳体内。

9.如权利要求8所述的投影装置，其中该壳体的一厚度小于5厘米。