200949292 九、發明說明： 【先前技術】 一種影像投影系統包含用於施加一影像於一入射光束及 產生一輸出影像光束之組件。一投影系統通常包含一影像 形成組件，或成像儀，如一矽上液晶（LCOS)裝置或一數位 微鏡裝置（DMD)。一 DMD係一半導體裝置，其選擇性地反 射照明光以產生成像光，且包含複數個在一平面上佈局成 一矩陣之微小、獨立可控鏡。 於利用一 DMD(可購自德州儀器（Texas Instruments))之一 典型的數位光處理（DLP)投影顯示器中，來自一光源之光 照射在該成像儀上及於每一像素藉由該等微鏡而予以調 變。每一可活動鏡可對從其表面所反射之光進行導引使得 該光射向該投影透鏡系統與螢幕，或進入一拒絕狀態，於 此其被阻止而無法到達該螢幕。 一 DLP投影引擎之一構造利用一全内反射（TIR)稜鏡以將 該照明光與從該DMD成像儀所反射之該成像光分開。一 TIR稜鏡具有一接近於反射臨界角之表面，亦即，其具有 一表面，於此某些角度之光經歷全内反射及其他角度之光 通過該表面。基於角度之微小差異如何對光進行導引之差 別被用於一TIR稜鏡以操縱在實際DLP裝置之可得有限體 積中之光。 【發明内容】 在一態樣中，本揭示提供一種包含一面板之影像投影系 統，該面板選擇性地反射一照明光以產生一成像光，其中 137144.doc 200949292 該面板包括複數個配置於一共同平面之選擇性可調反射元 件及該等元件在至少一第一位置與一第二位置之間可調。 該系統也包含一稜鏡’該稜鏡包括一第一子稜鏡與一第二 子稜鏡，該第-子稜鏡之—第—間隔表面接近於該第二子 稜鏡之-第二間隔表面，使得該第—與第二間隔表面界定 一遵循-曲線之氣隙。該系統也包含—場透鏡，該場透鏡 係設置於該㈣與該面板之間，其中該場透鏡在該稜鏡與 該面板之間透射該照明光與該成像光。 在另一態樣中，本揭示提供一種影像投影系統，其包含 一面板，該面板選擇性地反射一照明光以產生一成像光， 其中該面板包括複數個配置於一共同平面之選擇性可調反 射兀件且該等元件在至少一第一位置與一第二位置之間可 調。此系統也包含一稜鏡，於其内部其具有―帛—間隔表 面與一第二間隔表面，該等間隔表面界定一遵循一一維曲 線之氣隙；及一設置於該氣隙與該面板之間之場透鏡。在 此系統中，該一維曲線滿足以下條件，每一光線路徑源於 該第一位置之該等選擇性可調反射元件之任一者並沿其法 向傳播，該光線路徑橫貫該場透鏡，進入該稜鏡之内部， 及成實質上一全内反射之臨界角入射在該第一間隔表面之 上。 在另一態樣中，本揭示提供一種包括至少二個子稜鏡之 全内反射稜鏡，其中該至少二個子稜鏡界定一均勻厚度之 氣隙’其遵循—維曲線。 在另一態樣中，本揭示提供一種製造一全内反射稜鏡之 137144.doc * 6 - 200949292 方法。該方法包含提供至少一光學材料及用該光學材料形 成一包含至少二個子梭鏡之全内反射稜鏡，該至少二個子 稜鏡形成遵循—維曲線之一均勻厚度之氣隙。 在另一態樣中’本揭示提供一種包含一面板之影像投影 系統，該面板選擇性地反射一照明光以產生一成像光，該 面板包括複數個配置於一共同平面之選擇性可調反射元 件’該等元件在至少一第一位置與一第二位置之間可調， 其中該照明光與該成像光於該面板為遠心的。該系統也包 含一稜鏡，該稜鏡包括一第一子稜鏡與一第二子稜鏡，該 第一子稜鏡之一第一間隔表面接近於該第二子稜鏡之一第 - 二間隔表面，使得該第一與第二間隔表面界定一遵循— 維曲線之氣隙。該系統之其他組件包含一設置於該氣隙與 該面板之間之場透鏡，其中該場透鏡將該照明光從該稜鏡 傳遞至β亥面板及將该成像光從該面板透射至該稜鏡，及一 接收從該面板所反射之該成像光以形成一影像之投影透鏡 φ 系統。於此系統中，該一維曲線經選定以允許實質上所有 的照明光經由該第一間隔表面之全内反射到達該面板，及 此外’當我們認為成像光包括從該等調整至該第一位置之 反射元件所反射之部分照明光時，該成像光經反射以透射 ' 通過該氣隙且不經歷該第一間隔表面之全内反射。在此系 統中，包括從該等調整至該第二位置之反射元件所反射之 部分照明光之非成像光不能藉由該投影透鏡系統而被透 射。 本申咐案之此等及其他態樣從以下實施方式中將係明顯 137144.doc 200949292 的。然而上述發明内容絕不應被解釋為對所主張之標的之 限制，其標的係完全藉由所附申請專利範圍而被定義，如 可在進行過程中被修正。 【實施方式】 本揭示關於附圖而被描述。 可攜式電子裝置可以各種方式將資訊顯示給使用者。液 晶顯示器（LCD)為一通用型顯示器。LCD藉由其作為組件 之裝置之尺寸而受限於大小。新發展使得將微型投影儀合 併入可攜式裝置成為可能。此等投影儀可提供資訊顯示， 其在大小上顯著大於該等可攜式裝置本身，每一此顯示都 可允許更多觀眾。然而，可攜式裝置之固有的體積與重量 約束使得習知設計之創造性的反思成為必需。本揭示係關 於一微型影像投影系統之設計。 一影像投影系統包含用於施加一影像於一入射光束及產 生一輸出影像光束之組件。一投影系統通常包含一影像形 成組件，或成像儀，如一矽上液晶（LCOS)裝置或一數位微 鏡裝置（DMD)。本揭示之投影系統通常相容於DMD，雖然 其他的成像儀也可相容。含有DMD之投影儀有時也被稱為 數位光處理（DLP)系統。 如更詳細地被討論於本文中，用於DMD投影系統之一構 造之特徵為遠心地輸送來回於該具有一全内反射（TIR)稜 鏡之DMD之光。然而，用於遠心DMD投影系統之TIR稜鏡 伴隨一體積與重量障礙，且可使此構造無法支持可攜式應 用。本揭示係關於具有DMD成像儀之較小TIR棱鏡之使 137144.doc 200949292 用。 一 DMD(可購自德州儀器公司（Texas Instruments))包括一 面板，該面板包含複數個相對較小的反射元件，或微鏡， • 其被配置於一共同平面，通常成矩陣陣列。該等可獨立定 址的反射元件之每一者相應於一像素及可被選擇性地調整 至至少一第一或第二位置。一 DMD接收一來自照明系統之 照明光’及選擇性地將其反射以產生成像光。調整至該第 β —位置之反射元件經設置以將成像光反射至一投影透鏡系 統’該投影透鏡系統接收成像光並將其透射以形成一影像 於一影像平面’如一螢幕。圖la闡釋設置於一第一位置之 一反射元件1 02，其反射照明光i 〇4以形成成像光丨〇6。該 反射元件102在該第一與第二位置之間圍繞垂直於該圖之 平面之一軸旋轉。調整至該第二位置之反射元件反射照明 光為非成像光，使得該非成像光不能藉由該投影透鏡系統 而被透射至該影像平面。圖lb闡釋設置於一第二位置之一 φ 反射70件102，其反射照明光104以形成非成像光108。 一般而言，有許多方法可使該入射（相對於該DMD)照明 光與該出射成像光分離。一種方法係利用該照明與成像光 束之實體分離。隨後該投影透鏡系統之入射瞳被定位以接 • 受從該第一位置之微鏡所反射之成像光並拒絕來自任何其 他方向的光。 本揭示之實施例所採用之另一方法利用一全内反射 (TIR)稜鏡以對該照明光與從該DMD成像儀所反射之該成 像光進行分I。- TIR稜鏡具有一接近於該反射臨界角之 137144.doc 200949292 表面’亦即，其具有一表面，於此於某些角度入射的光經 歷全内反射而於其他角度入射的光則通過該表面。具有一 DMD成像儀之一 TIR稜鏡之使用大體上被描述於美國專利 第 5’552,922 號（Magarill)、第 6,461，000 號（Magarill)，及第 6,726,332號（Cannon and Oehler)。 圖2a闞釋一模式，其中一TIR稜鏡200可被用於一DMD投 影系統。TIR稜鏡200包含一第一子稜鏡210與一第二子稜 鏡212，其係藉由一氣隙214而被分開，該氣隙係藉由分別 平面平行的第一與第二間隔表面216與218而被界定。如在 本文中所使用’ 一氣隙214大體為填充有空氣之一體積， 該空氣具有一本質上統一之折射率，雖然其他介質也可被 運用’只要該介質在該等間隔表面216與218之間的折射率 小於至少該第一子稜鏡21 〇之折射率。照明光204進入第一 子稜鏡210並入射於該第一間隔表面216，於此其經歷全内 反射。隨後，照明光204入射於該DMD之反射元件202，為 說明目的其被顯示為顯著大於該TIR稜鏡2〇〇之實際比例。 在圖2a中，該反射元件202係在其第一位置並反射照明光 2〇4其可變為成像光206。成像光206再次射入該第一子 棱鏡210並傳播通過該第一間隔表面216、該氣隙214，及 該第二間隔表面218。對照於入射至第一間隔表面216之照 月光204，富成像光206入射至該第一間隔表面時，其以一 較小角度（相對於法線）如此入射而不經歷全内反射。請注 意由於該第一與第二間隔表面216與218係平行的，成像光 206之光線不發生角度偏離；此外，由於氣隙2丨*較薄（比 137144.doc -10· 200949292 示意圖上的更薄），該等光線在橫向發生極微偏離。在通 過該第一與第二間隔表面216與218及氣隙214之後，該成 像光206傳播通過該第二子稜鏡21 2並離開該TIR稜鏡200， 在4之後其進而被投影於一成像平面以形成一影像（未顯 示）。 圖2b闡釋一模式，其中一「反轉的」TIR稜鏡220可被用 於一 DMD投影系統。在此構造中，照明光2〇4在入射於反 射件元件202上之則透射通過第二與第一間隔表面222與 〇 224。所反射的成像光206以大於臨界角而入射於第一間隔 . 表面224 ’經歷全内反射，並向前傳播至隨後的投影於一 . 成像平面以形成一影像。
圖3呈現相似於圖2a之一 TIR稜鏡構造之一更詳細的視 圖。TIR稜鏡300包含一第一子稜鏡310及一第二子棱鏡 312，其係藉由一氣隙314而被分開，該氣隙係藉由分別平 面平行的第一與第二間隔表面316與318而被界定。在此圖 φ 中’照明光與成像光被更詳細地描述，虛線表示向DMD 324之左側320與右側322傳播之照明光之邊緣光線，實線 則表示從該DMD傳播出的成像光之邊緣光線。更具體言 之’光線326與328為對向該DMD 324之左侧320傳播之照 •明光劃界之邊緣光線，330與332則為對反射自該DMD之左 側之成像光劃界之邊緣光線。 照明光線326傳播通過該系統以產生成像光線33〇，及照 明光線328產生成像光線332。如此實施例所闡釋，照明光 線328與成像光線332沿相同路徑334在相對方向傳播入該 137144.doc 200949292 第一子稜鏡310。此等邊緣光線界定該等光束之最大範圍 所以光線3 2 8與3 3 2處於相同路徑3 3 4之事實說明向該左側 320傳播之照明光束與反射自該左側之成像光束僅接觸， 而非重疊。在此TIR棱鏡系統之實施例中，該照明光經歷 全内反射於該第一間隔表面3 1 6，及該成像光不經歷全内 反射於該第一間隔表面。依據此等條件’可見此路徑334 與該第一間隔表面316之法線336所成之角度0C應為該第一 間隔表面之TIR之臨界角。在另一構造中，光線328與332 不必共用一共同路徑334，且該照明與成像光束將不必接 © 觸，但係仍為該照明光將於該第一間隔表面3 16經歷全内 反射及該成像光不經歷之情況；因此TIR之臨界角在光線 ’ 328與332與該第一間隔表面所成之角度之間。 路徑334為一光線於該第一稜鏡31〇中之光學路徑，該光 線最初垂直於設置於位於該DMD 324之左側320之第一位 置之一反射元件。用於參考’圖la顯示於該第一位置之反 射元件102之一法線107。通常，當在該第一位置時，一 DMD成像儀之所有反射元件被相似定向，使得它們的法線 將指向相同方向。因此’在圖3之構造中，不論該DMD 324上之一反射元件之位置，該第一間隔表面316具有合適 . 的定向以完全反射照明光，及透射成像光。 · 所描述之該DMD/TIR稜鏡結構可被成功用於各種投影應 用’如大螢幕背投電視機及用於前投影螢幕之投影儀。然 而’對於如行動電話之可攜式應用，修改設計以減小該影 像投影系統之大小與重量係所期望的。該TIR稜鏡之大小 137144.doc -12- 200949292 係藉由需要而被指定，其操縱照明與成像光用於該dmd而 無漸暈現象。一種用於減小該TIR稜鏡之大小的方法係利 用一於該DMD與該TIR稜鏡之間之場透鏡，其將減小該照 明光與成像光之傳播。此效應被闡釋於圖4a與朴。圖4a顯 • 示單獨來自一DMD成像儀404之成像光402之傳播，及圖4b 顯示成像光406之傳播，該成像光406來自相同成像儀4〇4 但也通過一場透鏡408。該等光線之角度範圍之壓縮允許 φ 減小該TIR稜鏡之大小。在具有與不具有該場透鏡的兩種 情況下，入射於該DMD及從該DMD所反射的光為遠心 的。然而在具有場透鏡的情況下，該照明與成像光在相對 • 於該DMD之場透鏡之側上係非遠心的，其中該TIR稜鏡將 被定位。該TIR稜鏡之遠心損失意味著該習知TIR稜鏡無法 如期望而發揮作用’且需要一新的TIR稜鏡設計。 參考圖5與6,可瞭解該習知TIR稜鏡在與一場透鏡一起 使用時之缺點。圖5闡釋一 TIR稜鏡5〇〇、dMd 502，及場 ⑩ 透鏡504。照明光506與成像光508與一在該第一位置之特 殊反射元件510相關聯。藉由第一與第二間隔表面516與 5 18而被界定之平坦氣隙514被合適地定向以分開該照明光 ' 506與成像光508，使得照明光於第一間隔表面516經歷全 • 内反射，及成像光不經歷。路徑520代表於該稜鏡500中之 光學路徑，源於在該第—位置之反射元件51〇之一法向光 線當其傳播通過所有光學元件與表面時將採取該路徑。如 前，此路徑520與該平坦氣隙514之間的恰當關係為該路徑 於ec，TIR之臨界角，如所示。連同一平坦氣隙514，此可 137144.doc •13- 200949292 被完成用於一與一特殊反射元件510相關之路徑520。然 而，參照圖6，當其連同一場透鏡而被使用時該習知TIR稜 鏡之問題變得明顯。圖6闡釋一 TIR棱鏡600、DMD 602、 及場透鏡604。圖6也顯示於橫貫該DMD 602之第一位置之 垂直於複數個反射元件之光線606，及當其傳播通過所有 光學元件與表面並進入該稜鏡600時該等光線所經過之該 光學路徑608。臨近於該DMD 602，所有的光線606為平 行，但係在經過該場透鏡604之後，該等光學路徑608聚 合。給定如此，此等光學路徑608中僅一者可以TIR之臨界 角入射於該平坦氣隙614。對於與任一其他光學路徑608相 關的反射元件，與該DMD 602之右側相關的某些照明光線 將以小於TIR之臨界角之角度入射至該氣隙614，其導致應 被完全反射的光之至少部分被透射。相似地，與該DMD 602之左側相關的某些成像光線將以大於該臨界角之角度 入射，其導致全反射而非透射通過該氣隙614與投影以形 成一影像。 該習知TIR稜鏡之此缺點可藉由一恰當設計的投影系統 而被克服，如闡釋於圖7。圖7顯示一 TIR稜鏡總成700、 DMD 702，及場透鏡704。TIR稜鏡700包含一第一子稜鏡 710與一第二子稜鏡712，其係藉由一氣隙714而被分開， 該氣隙係藉由遵循一維曲線之第一與第二間隔表面716與 718而被界定。該一維曲線存在於垂直於該DMD 702之反 射元件之旋轉軸之一平面中，即，在圖7之平面中；此 外’該第一與第二間隔表面與氣隙通常（但非必需）在平行 137144.doc •14- 200949292 於該麵反射元件之旋轉軸之平面中為非曲線的。圖7也 顯不垂直於在橫貫該DMD 7G2之第—位置之複數個反射元 件之光線706。該等光學路徑繼自此等法向光線鳩延 展’其橫貫該場透鏡，進入該第一子棱鏡71〇之内部，及 入射於該第-間隔表面716。此等光學路徑鴻係藉由通過 不同折射率的介質之間的所有介面之折射，以及由於衍射 或其他光學效應而發生的光之任-其他變向而予以規定。 當該等光學路徑708之每-者到達該第—間隔表面716時， 其以TIR之臨界角入射至該表面，因為該第一間隔表面之 曲率被選定以正好滿足此條件。由於該等光學路徑之 方向根據其在DMD 702上的源點而變化，該第一間隔表面 716與一固定參照平面（如，該DMD 7〇2之共同平面）所成的 角度（或傾斜）隨其沿該第一間隔表面傳播而變化，其與不 同的方向的光學路徑相遇。此闡釋於圖7之沿第一間隔表 面716之二個任意位置，其顯示於此等位置之該等特定光 學路徑708於ec，TIR之臨界角入射。 分開第一與第二間隔表面716與718之該氣隙714之沿該 氣隙全長的厚度通常係均勻的。從而，沿該氣隙714及第 一與第二間隔表面716與718所遵循之一維曲線之任一給定 位置’該等間隔表面為局部平行。當該氣隙充分薄時，穿 過該氣隙714之成像光之一光線透射通過第一與第二間隔 表面716與718於該一維曲線之基本相同位置，其中該等間 隔表面為平行。在此等情況下，該成像光線不會因穿過該 氣隙714而經歷傳播角度之顯著偏離。此外，當該氣隙714 137144.doc 15 200949292 充分薄時，穿過該氣隙之成像光線將不在其路徑上經歷顯 著橫向偏離。因此，當該氣隙714充分薄時，其對經過此 的成像光的品質的影響可忽略，及特定言之，其不會給予 顯著的像散至該成像光。在某些實施例中，該氣隙之厚度 不超過100 nm。在其他實施例中，該氣隙之厚度不超過20 nm。仍在其他實施例中，該氣隙之厚度不超過5 nm。於揭 示於本文中之反轉的TIR稜鏡實施例中，該氣隙不會給予 顯著的像散至照明光。 該第一間隔表面之傾斜之一近似式可得自一近軸光線追 蹤論證。參照圖8，y〇為該DMD 802之一反射元件810自該 場透鏡之光學軸805之水平位移，該場透鏡之主平面804被 顯示。該主平面804平行於該DMD 802之共同平面。自反 射元件810，一光線806於相對於該光學軸805之一角度α進 行傳播。光線806之傳播方向垂直於該第一位置之反射元 件8 1 0。用於購自德州儀器（Texas Instruments)之DMD成像 儀之當前產生，α = 12°，雖然α之其他值也係可行的。該 光線806橫過該場透鏡之主平面804於自該光學軸805之一 距離y!。於此點，該光線變向並遵循光學路徑808，其到 達該場透鏡之焦平面820於自該光學軸805之一距離yf。角 度γ，其為該光學路徑808與該光學軸805所成之角度，可 得自以下關係： yx = y0+Dx tan(a) tan(r)= ϋ = tan(«)-
yf = EFLx tan(a) y0 +Dxtan(g) EFL 其中D為該DMD 802與該場透鏡之主平面804之間的距離， 137144.doc -16- 200949292 及EFL為該場透鏡之有效焦距。 於空氣中之該光學路徑808之角度γ被轉化為相應的角度 於該稜鏡介質（通常為玻璃或聚合物），其係依照斯丨里爾 (Snell)定律： O + sinW， 其中N為該稜鏡之折射率。該第一間隔表面之傾斜（亦即， 相對於該主平面804與該DMD 802之共同平面之表面之傾 斜，或，等效地’相對於該光學軸8〇5之第一間隔表面之 法線之傾斜）被定義為 傾斜== arcsin 丄-， 其中心，如前，為tir之臨界角β 圖9代表傾斜對力之一圖表，其用於該場透鏡之二個不 同有效焦距。可見在此近轴計算中傾斜與之間存在一非 線性關係。熟習此項技術者將瞭解如前述及圖9所示之該 汁算出的第一間隔表面之傾斜為例示性的及一更完善的 計算將考慮該近軸方法所,t、略之像差。此外，-真實場透 鏡可二有—非球面形狀以符合其他光學設計目標，及該第 間隔表面之傾斜之一合適的計算將解釋該真實場透鏡之 特殊光學特性。 °玄場透鏡’雖然在圖4b、5、6及7中表現為一雙凸透 鏡二係通常可採用任—合適形式。舉例而言，該場透鏡 °匕3仁不限於，球面或非球面、多重透鏡元件、折射 率梯度《何射結構。如在本文中所進一步討論，該場透 137144.doc •17- 200949292 鏡可包含該TIR稜鏡之一臨近表面。 圖10顯示一影像投影系統之元件，其包含一 TIR稜鏡 1000及一 DMD 1002。TIR稜鏡1000包含一第一子稜鏡1〇1〇 及一第二子稜鏡1〇12，其係藉由一氣隙1〇14而被分開，該 氣隙係藉由遵循一維曲線之第一與第二間隔表面1〇16與 1018而被界定。該第一與第二子稜鏡1〇1〇與1〇12可由任一 合適的光學材料或（數種）材料製成，其包含玻璃或聚合物 材料。第一與第二子稜鏡1010與1012可由相同或不同的材 料製成。TIR棱鏡1〇〇〇可包含一個或多個非平面外部面， 其可包含成像儀面1005、照明面1〇〇7，或投影面1009。該 或該等非平面外部面可具有一或多維曲率、球面或非球面 开> 狀、繩眼型結構’或任一其他給予該或該等表面光學功 月匕之合適結構’其包含光功率。在某些實施例中，一或多 個表面1005、1007，及1 〇〇9被傾斜以完成一種光學功能或 (數種）功能，如像差補償。在一實施例中，該場透鏡為一 包含場透鏡元件1003及成像儀面1〇〇5之透鏡系統。在另一 實施例中，透鏡元件1003不存在及該場透鏡係單獨藉由成 像儀面1005而被提供。 照明面1007與投影面1 〇〇9，如果為非平面，那麼可分別 為該照明系統與投影透鏡系統之整合部分。通常，該照明 系統包含將光1001傳遞至該DMD 1002之光學組件，及該 投影透鏡系統包含透射來自該DMD之光1001以形成一影像 之光學組件。舉例而言，該照明系統可包含照明元件 1100、照明面1007、第一間隔表面1016、成像儀面1005， 137144.doc -18- 200949292 及場透鏡元件1003之任一個。該投影透鏡系統可包含場透 鏡元件1003、成像儀面1〇〇5、投影面1009，及投影元件 1200之任一個。該投影透鏡系統也可被認為包含藉由第一 與第二間隔表面1〇16與1〇18而被界定之該氣隙1014，但係 如在本文中所討論’如果該氣隙足夠薄，那麼它將對該成 像光產生可忽略的影響，及對該投影透鏡系統之特性產生 可忽略的影響，其包含像散。 _ 如在本文中所討論，TIR棱鏡1〇〇〇與該場透鏡1003 一起 可被用於提供遠心照明光至該DMD 1002。在一遠心系統 中，入射於該DMD 1002之每一反射元件之每一光束之該 等主光線係基本上平行，如同自每一反射元件所反射之該 遠心成像光之每一光束之該等主光線。表現該系統之遠心 的另一方法為該照明系統之出射瞳相對於該DMD 1 〇〇2係 於無限遠或趨近無限遠處，及該投影透鏡系統之入射瞳相 對於該DMD係於無限遠或趨近無限遠處。然而表現該遠心 φ 之另一方法為該照明系統之出射曈與該投影透鏡系統之入 射瞳經由來自該DMD 1002之反射而彼此光學共軛。 該TIR稜鏡1 〇〇〇之任一表面可具有一塗層或（數個）塗 層’其可提供光學或其他功能。此等表面包含外部面 • 1005、1〇〇7，及1009，以及該第一與第二間隔表面1016與 1 01 8。抗反射塗層可被有利地用於此等表面之任一個。特 別地’抗反射塗層可被用於該第一與第二間隔表面以減少 於接近於全内反射之臨界角之入射角之菲涅爾（Fresnel)& 射。 137144.doc -19- 200949292 本揭示討論一投影系統，其經由全内反射將照明光從一 維曲形第一間隔表面1〇16提供至具有一鄰近場透鏡之一 DMD 1002 ’及透射被反射的成像光通過一氣隙1〇14。熟 習此項技術者將認識到該一維曲形氣隙之原理可被有利地 應用於一反轉的TIR稜鏡構造，其中光係藉由透射通過該 氣隙而被傳遞至具有一鄰近場透鏡之一 DMD，及其中成像 光於遵循--維曲線之一第一間隔表面經歷全内反射。此 一構造可藉由闡釋於圖1 〇之組件而被示意性地表現，照明 元件現標注為11 〇〇及投影元件標注為丨2〇〇，及該光丨〇〇 j反 轉傳播方向。 【圖式簡單說明】 圖la與lb分別為於第一與第二位置時反射光之一 dmd之 一反射元件之示意性的側視圖。 圖2a與2b分別為TIR稜鏡與反轉的tir稜鏡之構造之示意 性的橫截面視圖。 圖3為一 TIR稜鏡構造之一橫截面視圖。 圖4a與4b分別為從具有與不具有一場透鏡之一 DMD成像 儀傳播之影像光之示意圖。 圖5為包含一習知TIR稜鏡與一場透鏡之一投影系統之組 件之示意性的橫截面視圖，其顯示至及自一特殊的反射 元件之光傳播。 圖6為包含一習知TIR稜鏡與一場透鏡之一投影系統之組 件之一不意性的橫截面視圖，其顯示沿一 DMD成像儀之複 數個反射元件之法向光線傳播。 137144.doc 200949292 圖7為包含具有一曲形氣隙之一 TIR稜鏡與一場透鏡之一 才又办系統之組件之一示意性的橫截面視圖。 圖8為於包含一 TIR稜鏡與一場透鏡之一投影系統中之一 光線之近軸光線追蹤之一示意性的闡釋。 圖9為一圖表’其顯示依照一近軸光線追蹤計算之傾斜 與的關係。
圖10為包含具有一曲形氣隙與曲面之一 TIR稜鏡及一場 透鏡之一投影系統之組件之一示意性的橫截面視圖。 【主要元件符號說明】 ❹ 102 反射元件 104 照明光 106 成像光 107 法線 108 非成像光 200 TIR稜鏡 202 反射元件 204 照明光 206 成像光 210 第一子稜鏡 212 第二子稜鏡 214 氣隙 216 第一間隔表面 218 第二間隔表面 220 反轉的TIR棱鏡 137144.doc -21 - 200949292 222 第二間隔表面 224 第一間隔表面 300 TIR稜鏡 310 第一子稜鏡 312 第二子稜鏡 314 氣隙 316 第一間隔表面 318 第二間隔表面 320 左側 322 右側 324 DMD 326 光線 328 光線 330 邊緣光線 332 邊緣光線 334 路徑 336 法線 402 成像光 404 成像儀 406 成像光 408 場透鏡 500 TIR棱鏡 502 DMD 504 場透鏡 137144.doc -22- 200949292 ❹
506 照明光 508 成像光 510 反射元件 514 氣隙 516 第一間隔表面 518 第二間隔表面 520 路徑 600 TIR稜鏡 602 DMD 604 場透鏡 606 光線 608 光學路徑 614 氣隙 700 TIR稜鏡總成 702 DMD 704 場透鏡 706 光線 708 光學路徑 710 第一子複鏡 712 第二子稜鏡 714 氣隙 716 第一間隔表面 718 第二間隔表面 802 DMD 137144.doc -23· 200949292 804 主平面 805 光學軸 806 光線 808 光學路徑 810 反射元件 820 焦平面 1000 TIR稜鏡總成 1001 光 1002 DMD 1003 場透鏡元件 1005 成像儀面 1007 照明面 1009 投影面 1010 第一子稜鏡 1012 第二子稜鏡 1014 氣隙 1016 第一間隔表面 1018 第二間隔表面 1100 照明元件 1200 投影元件 137144.doc • 24·