CN105589285A - 投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影机，包括光源、数字微镜装置和棱镜组，该棱镜组包括第一棱镜和第二棱镜，该第一棱镜接收并传递该光源发出的入射光，该第二棱镜用于接收该第一棱镜传递过来的该入射光并传递至该数字微镜装置，本发明设计观念为使得该光源发出的该入射光以第一光路自该第一棱镜的第一面入射该第一棱镜，且该第一光路与该第一面的法线具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度，以补偿入射光的主光线和边光的光程差，因此，相较于传统的投影机，本发明的投影机具有较好的光利用率和成像品质。

Description

投影机

技术领域

本发明描述一种投影机，尤指一种具有较高的光利用率的投影机。

背景技术

投影仪是一种可以将图像或者视频投射到屏幕上的设备，可以通过不同的接口同计算机、VCD、DVD、BD、游戏机、DV等相连接播放相应的视频信号，达到大屏幕的投影显示方式来提供收看者极佳的呈现与视觉效果。随着电子技术的不断发展，投影仪广泛用于教育、商业和家庭中。根据投影仪工作原理的不同可分为阴极射线管投影仪(CRT)，液晶投影仪(LCD)和数码光学处理器投影仪(DLP)。其中数码光学处理器投影仪投影机的成像原理为：光源发出的光线经过多个光学元件传递至数字微镜装置(DigitalMicro-mirrorDevice)，并藉由数字微镜装置转换为成像光后由投影镜头射出以产生投射影像，即将微小影像投影到巨幅荧幕上，并提供足够的亮度，将影像资讯分享给众人。其中，光线在传递过程中，经过光学元件中心的光称为主光线，光线除主光线以外的部分称为边光，传统的投影仪中，主光线和边光线光线在传播过程中存在光程差，从而导致光线利用率下降，进而影响成像的品质。

因此，有必要设计一种新的投影机，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投影机，具有较高的光利用率。

为达上述目的，本发明提供一种投影机，包含：

光源，发出入射光；

数字微镜装置，用以接收并反射该入射光为成像光；以及

其中，该光源发出的该入射光沿第一方向自该第一棱镜的第一面入射该第一棱镜，且该第一方向与该第一面的法线具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度。

较佳的，该入射光沿第二方向入射该数字微镜装置，该第二方向与该数字微镜装置的法线具有第二夹角A2，32度≦A2≦36度。

较佳的，该入射光沿第三方向自该第二棱镜的第四面入射该第二棱镜，该第三方向与该第四面的法线具有第三夹角A3，A3<46度。

较佳的，该第一棱镜的折射率为N1，该第二棱镜的折射率为N2，1.08≦N2/N1≦1.15。

较佳的，还包括透明平板，该透明平板设置于该第一棱镜和该第二棱镜之间，由该第一棱镜射出的该入射光穿透该透明平板后入射该第二棱镜。

较佳的，该透明平板具有相对的第七面和第八面，该第一棱镜的第二面和该透明平板的第七面相贴合，该第二棱镜的第四面与该透明平板的第八面相贴合，该入射光依次穿透该第二面、该第七面、该第八面以及该第四面后入射该第二棱镜。

较佳的，第一棱镜的折射率为N1，第二棱镜的折射率为N2，该透明平板的折射率为N3，0.97≦N3/N1≦1.03，1.08≦N2/N1≦1.15。

较佳的，该第一棱镜还包含：

第二面，邻接该第一面，且该第一面邻近该光源且接收该入射光；及

中继部，邻接该第一面且具有反射部，该入射光经该第二面反射至该反射部并经该反射部反射后穿透该第二面；

第二棱镜包含：

第四面，平行该第二面且接收该入射光；

第五面，平行该数字微镜装置；及

第六面，邻接该第四面及该第五面，该入射光穿透该第四面及该第五面至该数字微镜装置，经由该数字微透镜形成的该成像光穿透该第五面且经该第四面反射后自该第六面射出该第二棱镜。

较佳的，还包括镜头，该镜头与该第六面相对以接收并投射该成像光。

较佳的，该反射部为曲面。

与现有技术相对比，本发明提供一种投影机，其设计观念为使得光源发出的入射光以第一光路自第一棱镜的的第一面入射第一棱镜，且该第一光路与该第一面的法线具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度，以补偿该入射光的主光线和边光的光程差，因此，本发明的投影机具有较好的光利用率和成像品质。

附图说明

图1为本发明第一实施例的投影机的元件架构图。

图2为图1中部分元件于另一方向的结构示意图。

图3为本发明第二实施例的投影机的元件架构图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

图1为本发明第一实施例的投影机的元件架构图。本发明投影机100包含光源11，数字微镜装置(DigitalMicro-mirrorDevice，DMD)12，棱镜组13与镜头14。如图2所示，数字微镜装置12为矩形的平面装置，具有复数个微镜以用来反射入射光为成像光，且数字微镜装置12具有相互垂直的长边C与短边D。另外，为便于说明，特定义具有两两彼此垂直的X轴、Y轴以及Z轴的空间，DMD12对应于X轴和Z轴所形成的平面，Y轴垂直于DMD12所对应的平面，且Z轴与DMD12的短边D平行，X轴与DMD12的长边C平行。

光源11发出入射光，数字微镜装置12用以接收并反射该入射光为成像光，例如，数字微镜装置12为二轴翻转式的晶片组(TRP(Tilt&RollPixel)Pico^TMchipset)，其微镜沿二对角线各翻转12度，等效相对于长边C方向(X轴向)翻转17度，用以将入射光以约34度反射为成像光，但不以此为限。棱镜组13设置于光源11与数字微镜装置12之间，棱镜组13包括第一棱镜131和第二棱镜132，第一棱镜131邻近光源11设置，第一棱镜131接收并传递该入射光，第二棱镜132设置于第一棱镜131及数字微镜装置12间，用于接收第一棱镜131传递过来的该入射光并传递至数字微镜装置12。镜头14用于接收并投射经由数字微镜装置12形成的该成像光。其中，光源11发出的入射光沿第一光路L1(第一方向)自第一棱镜131的第一面1311入射第一棱镜131，且第一光路L1与第一面1311的法线O1具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度，此第一角度A1的设计可以补偿该入射光的主光线和边光的光程差，从而提高光利用率，进而提高成像品质。

进一步的，如图1和图2所示，第一棱镜131还包含第二面1312和中继部1313，第二面1312邻接该第一面1311及中继部1313，且第一面1311邻近光源11且接收该入射光，中继部1313邻接第一面1311且具有反射部13131，该入射光穿透第一面1311至第二面1312，且该入射光经第二面1312反射至沿第二光路L2入射反射部13131并经由反射部13131反射后穿透第二面1312。第二棱镜132包含第四面1321、第五面1322和第六面1323，第四面1321平行该第二面1312且接收来自第二面1312的该入射光，第五面1322邻接该第四面1321且垂直於第六面1323，且第二棱镜132的第五面1322与第六面1323的邻接边13220平行于数位微镜装置20的长边C(于X轴平行)，且该第五面1322平行该数字微镜装置12，第六面1323邻接该第四面1321及该第五面1322，该入射光沿第三光路L3穿透该第四面1321及该第五面1322后沿第四光路L4入射数字微镜装置12，经由数字微透镜12形成的该成像光穿透第五面1322后沿第五光路L5入射第四面1321，且该成像光经第四面1321反射后沿第六光路L6自该第六面1323射出该第二棱镜132。本实施例中，第二面1312和第四面1321相贴合，但不以此为限。

进一步的，镜头14与第六面1323相对以接收并投射该成像光。在本实施例中，该成像光近乎垂直入射于第二棱柱132的第六面1323，故该成像光将直接穿透第六面1323而被镜头14接收。换言之，成像光于第六面1323不会发生任何反射或折射。

进一步的，如图1所示，该入射光沿第四光路L4(第二方向)入射数字微镜装置12，第四光路L4与数字微镜装置12的法线O2具有第二夹角A2，32度≦A2≦36度，此第二夹角A2的设计可以提高本发明投影机100的系统效率，改善漏光并增加对比度。

请继续参照图1所示，该入射光沿第三光路L3(第三方向)自该第二棱镜132的第四面1321入射第二棱镜132，第三光路L3与该第四面1321的法线O3具有第三夹角A3，A3<46度，此第三夹角A3的优化可避免菲尼尔反射损耗(FresnelReflectionLoss)，以改善画面均匀度的问题。

进一步的，第一棱镜131的折射率为N1，第二棱镜132的折射率为N2，1.08≦N2/N1≦1.15，以避免光线(该入射光、该成像光)在第一棱镜131、第二棱镜132间折射而造成画面漏光。

进一步的，如图3所示，棱镜组13还包括透明平板133，透明平板133设置于第一棱镜131和第二棱镜132之间，由第一棱镜131射出的该入射光穿透该透明平板133后沿第三光路L3入射第二棱镜132。进一步的，透明平板133具有相对的第七面1331和第八面1332，第一棱镜131的第二面1312和透明平板133的第七面1331相贴合，第二棱镜132的第四面1321与透明平板133的第八面1332相贴合，该入射光依次穿透第二面1312、第七面1331、第八面1332以及第四面1312后入射第二棱镜132，其中，透明平板133的设置使得光源11的光轴和镜头14的光轴之间的高(于该Y轴方向)低差缩小，进而降低了投影机100的厚度，适应薄化投影机的需求。由此观之，投影机100的空间配置性能获得更进一步的优化。

进一步的，透明平板133的折射率为N3，0.97≦N3/N1≦1.03，但不以此为限。本实施例中，透明平板133为玻璃材质，但不以此为限。

进一步的，如图1所示，中继部1313包含第三面，该反射部13131为凸透镜，该凸透镜包含相对的第九面和第十面，该第九面邻接该第三面，该第十面具有镜面涂层，该镜面涂层用以反射该入射光，但不以此为限，于其它实施例中，中继部1313包含第三面，反射部13131为位于第三面上的镜面涂层，具体由设计人员根据实际情况而定，在此不再赘述。

进一步的，反射部13131为曲面。较佳的，该曲面的曲率可以为无限大，但不以此为限。

进一步的，还包括透镜模组、光导管(LightPipe)，其中，光导管、透镜模组、棱镜组13及数字微镜装置12构成投影机100中的光机系统(OpticalMechanicalSystem)OMS。在投影机100中，该入射光自光源11被射出后随即被该光导管接收。本实施例所用的光导管可为楔形(Wedge)的光导管，即光导管接收入射光的入光端面积大于输出入射光的出光端面积，因此可以有效提升光导管的收光量(CouplingEfficiency)。入射光依序穿透光导管及透镜模组。透镜模组的功能为利用聚焦的物理特性集束入射光，使该入射光照射数字微镜装置12上的微镜。实施例中的透镜模组为至少一个以上的透镜组成。

综上所述，本发明提供一种投影机，其设计观念为使得光源发出的入射光以第一光路自第一棱镜的的第一面入射第一棱镜，且该第一光路与该第一面的法线具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度，以该入射光的主光线和边光的光程差，因此，相较于传统的投影机，本发明的投影机具有较好的光利用率和成像品质。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种投影机，其特征在于，包含：

光源，发出入射光；

数字微镜装置，用以接收并反射该入射光为成像光；以及

其中，该光源发出的该入射光沿第一方向自该第一棱镜的第一面入射该第一棱镜，且该第一方向与该第一面的法线具有第一夹角A1，0度≦A1≦13度。

2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该入射光沿第二方向入射该数字微镜装置，该第二方向与该数字微镜装置的法线具有第二夹角A2，32度≦A2≦36度。

3.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该入射光沿第三方向自该第二棱镜的第四面入射该第二棱镜，该第三方向与该第四面的法线具有第三夹角A3，A3<46度。

4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该第一棱镜的折射率为N1，该第二棱镜的折射率为N2，1.08≦N2/N1≦1.15。

5.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，还包括透明平板，该透明平板设置于该第一棱镜和该第二棱镜之间，由该第一棱镜射出的该入射光穿透该透明平板后入射该第二棱镜。

6.如权利要求5所述的投影机，其特征在于，该透明平板具有相对的第七面和第八面，该第一棱镜的第二面和该透明平板的第七面相贴合，该第二棱镜的第四面与该透明平板的第八面相贴合，该入射光依次穿透该第二面、该第七面、该第八面以及该第四面后入射该第二棱镜。

7.如权利要求5所述的投影机，其特征在于，第一棱镜的折射率为N1，第二棱镜的折射率为N2，该透明平板的折射率为N3，0.97≦N3/N1≦1.03，1.08≦N2/N1≦1.15。

8.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，

该第一棱镜还包含：

第二面，邻接该第一面，且该第一面邻近该光源且接收该入射光；及

中继部，邻接该第一面且具有反射部，该入射光经该第二面反射至该反射部并经该反射部反射后穿透该第二面；

第二棱镜包含：

第四面，平行该第二面且接收该入射光；

第五面，平行该数字微镜装置；及

第六面，邻接该第四面及该第五面，该入射光穿透该第四面及该第五面至该数字微镜装置，经由该数字微透镜形成的该成像光穿透该第五面且经该第四面反射后自该第六面射出该第二棱镜。

9.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，还包括镜头，该镜头与该第六面相对以接收并投射该成像光。

10.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，该反射部为曲面。