M324796 PT790 22577twf.doc/n 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種 投影裝置（projection apparatus)及其光積分柱（light integration rod) 0 【先前技術】 請參閱圖1A與圖1B，習知一種投影裝置100包括一 光源模組(light source module) 110、一投影鏡頭(projection lens) 120、一 數位微鏡元件（digital micro-mirror device， DMD) 130及一對稱式光積分柱14〇。光源模組no適於提 供一照明光束112。數位微鏡元件13〇適於將照明光束112 反射成一影像光束132而傳遞至投影鏡頭12〇，其中照明 光束112是斜向入射數位微鏡元件13〇。對稱式光積分柱 140配置於照明光束U2的傳遞路徑上，其為四片長度相 同之反光板142a、142b、142c及142d所構成的空心柱體， 並具有一光輸入端144a及一光輸出端144b。來自光源模 組110的照明光束112由光輸入端i44a進入對稱式光積分 柱140中，並在其中經過多次反射後，由光輸出端14牝 輸出而傳遞至數位微鏡元件13〇。 由於對稱式光積分柱140具有對稱結構，因此傳遞至 數位微鏡元件m之照明光束112白勺焦平面114會垂直於 照明光束112的光車由。然而，由於照明光束112是斜向入 射數位微鏡元件13Q，@此辭面114會與餘微鏡元件 130夾-傾斜角θ而不是落在數位微鏡元件13〇上。如此， 5 M324796 PT790 22577twf.doc/n 部分照明光束112在投射於數位微鏡元件13〇之遠離焦平 面114的兩端134a及134b時會發生失焦的狀況。 請參閱圖1A與圖2，上述之失焦狀況會造成照明光 束112投射於數位微鏡元件130上的光斑ιι6之邊緣116a 及116b暈開，此兩邊緣丨丨6a及丨丨6b分別靠近數位微鏡元 件130之兩端134a及134b。由於光斑116暈開的部分亮 度不均勻且呈不規則狀，因此不適於被投射在數位微鏡元 件130的顯不區上，這會造成部分照明光束112的浪費， 而降低了照明光束112的利用率，進而使得投影裝置'1〇〇 所提供的顯示晝面之亮度難以提升。 圖3為一種習知楔形(wedge)光積分柱的立體圖。請表 照圖1A與圖3，為了降低上述光斑之邊緣暈開的程度，^ 以楔形光積分柱14G，取代投影裝置_中的對稱式光積分 柱140。楔形光積分柱14〇，在光輸出端14仙，具有一傾斜的 出光截面142’，其法向量㈣楔形光積分柱⑽，的光轴〇 夾一傾斜角p。此傾斜角p對應於照明光束112的光軸與 數位，鏡元件13()之_夾角。藉由調整傾斜角㈣角 度’知明光束112❸焦平面便能夠射能地與數位微鏡元 件130重a以降低照明光束η〕投射於數位微鏡元件η。 上的光斑之邊緣暈開的程度。然而，在楔形光積分柱140, 的衣k過私中，為了使出光截面142，傾斜，必須將部分構 成楔形光積餘14G，的板材切割成梯形，如此會增加 後所剩餘的廢料。此外，斟柘姑夕° 此外對板材之切割角度必須控制得相 田4 此使肤明光束112的焦平面盡可能地與數位微 M32m〜
鏡元件130重合。 高。 因此，模形光積分柱140,的製造成本較 【新型内容】 本創作提供一種投影裝置，其對照明光束的利 佳，且製造成本較低。 本創作提供一種光積分柱，其能夠提升照 用的比例，且製造成本較低。 用率較 明光束被利 ^發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術 徵中得到進一步的了解。 、 為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本創 作之一貫施例提出一種光積分柱，適用於一投影裝置中。 此光積分柱具有相對之一光輸入端及一光輸出端，並包括 一第一反光板、一第二反光板、一第三反光板及一第四反 光板。第一反光板具有一長邊及位於光輸出端的一短邊。 弟^一反光板與弟一反光板相對’並具有一長邊及位於光輸 出端的一短邊。第三反光板連接第一反光板與第二反光 板’並具有一長邊及位於光輸出端的一短邊。第四反光板 連接第一反光板與第二反光板，且與第三反光板相對，並 具有一長邊及位於光輸出端的一短邊。第一反光板之一長 邊與第二反光板之一長邊的長度不相等。第一反光板與第 二反光板至少其中之一的短邊與第三反光板的短邊互相分 離，並與第四反光板的短邊互相分離。 在本創作之一實施例中，第一反光板、第三反光板及 第四反光板的邊緣在光輸出端切齊，且第二反光板在光輸 7
M324796 PT790 22577twf.doc/n 出端突出於弟二反'光板與第四反光板。 在本創作之一實施例中，第二反光板、第三反光板及 第四反光板的邊緣在光輸出端切齊，且第一反光板在光輸 出端内縮於第三反光板與第四反光板。 在本創作之一實施例中，第一反光板在光輸出端是内 縮於第三反光板與第四反光板，且第二反光板在光輸出端 突出於第三反光板與第四反光板。 在本創作之一實施例中，第一反光板、第二反光板、 弟二反光板及弟四反光板可各自包括一板材及一反光膜， 其中反光膜配置於板材上。上述板材的材質可包括金屬或 玻璃，而反光膜可包括金屬膜。 本創作一實施例提出一種投影裝置，其包括一光源模 組、一投影鏡頭、一光閥(lightvalve)以及上述光積分柱。 光源模組適於提供一照明光束。光閥適於將照明光束轉換 成一影像光束而傳遞至投影鏡頭，其中照明光束斜向入射 光閥。光積分柱配置於照明光束的傳遞路徑上，其光輸入 端位於照明模組與光輸出端之間，而光輸出端位於光輸入 端與光閥之間。 、，本創作之一實施例中，光閥例如為一數位微鏡元件 或一單晶矽液晶面板卬quid crystal 0n silic〇n panel， panel)。 ’ 在本創作之一實施例中，投影裝置可更包括一内部入 反射;文鏡(她1 internal reflection prism, TIR prism)，复斬署 於照明光束與影像光束的傳遞路徑上，並位於光積如主與
M324796 PT790 22577twf.doc/n 光閥之間’以及投影鏡頭與光閥之間。 在本創作之一實施例中，投影裝置可更包括一場鏡 (field lens)，其配置於照明光束與影像光束的傳遞路徑上， 並位於光積分柱與光閥之間，以及投影鏡頭與光閥之間。 在本創作之一實施例中，投影裝置可更包括一反射鏡 (reflection mirror)，其配置於照明光束的傳遞路徑上，並位 於光積分柱與光閥之間。 在投影裝置中，由於照明光束是斜向入射光閥，且光 積分柱採用不對稱結構，因此從第二反光板位於光輸出端 的邊緣到與其對應之光閥的一端之光程，可與從第一反光 板位於光輸出端的邊緣到與其對應之光閥的另一端之光程 較為接近，這可減少照明光束在光閥之兩端失焦的狀況， 如此一來，便可有效降低照明光束投射在光閥上的光斑之 邊緣暈開的程度，以使更多比例的照明光束可被投影裝置 所利用。 【實施方式】 有關本創作之前述及其他技術内容、特點與功效，在以 下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈 現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、 前或後等’僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語 是用來說明並非用來限制本創作。 請參閱圖4A與圖4B，本創作一實施例之投影裝置2〇〇 包括一光源模組210、一投影鏡頭22〇、一光閥23〇以及一 光積分柱240。光源模組210適於提供一照明光束212。光
M324796 PT790 22577twf.doc/n 閥230適於將照明光束212轉換成一影像光束232而傳遞 至投影鏡頭220,其中照明光束212斜向入射光閥230。光 積分柱240配置於照明光束212的傳遞路徑上，並具有相 對之一光輸入端242a及一光輸出端242b，其中光輸入端 242a位於光源模組210與光輸出端242b之間，而光輸出 端242b位於光輸入端242a與光閥230之間。光積分柱240 包括一第一反光板244a、一第二反光板244b、一第三反光 板244c及一第四反光板244d。第一反光板244a具有一長 邊L1及位於光輸出端242b的一短邊S1。第二反光板244b 與第一反光板244a相對，並具有一長邊L2及位於光輸出 端242b的一短邊S2。第三反光板244c連接第一反光板 244a與第二反光板244b，並具有一長邊L3及位於光輸出 端242b的一短邊S3。第四反光板244d連接第一反光板 244a與第二反光板244b，且與第三反光板244c相對，並 具有一長邊L4及位於光輸出端242b的一短邊S4。第一反 光板244a之長邊L1與第二反光板244b之長邊L2的長度 不相等。第一反光板244a與第二反光板244b至少其中之 一的短邊與第三反光板244c的短邊S3互相分離，並與第 四反光板244d的短邊S3互相分離。 在本實施例中，第一反光板244a、第二反光板244b、 第三反光板244c及第四反光板244d可各自包括一板材 246a及一反光膜246b，其中反光膜246b配置於板材246a 上。具體而言，第一反光板244a的反光膜246b可與第二 反光板244b的反光膜246b互相面對’而第三反光板244c 10
M324796 PT790 22577twf.doc/n 的反光膜246b可與第四反光板244d的反光膜246b互相面· 對。板材246a的材質例如為金屬、玻璃或其他適當材質， 而反光膜246b例如為金屬膜或其他適於反光的膜層。 來自光源模組210的照明光束212經由光輸入端242a 進入光積分柱240後，會在第一、第二、第三及第四反光 板244a、244b、244c及244d之間經過多次反射，並經由 光輸出端242b輸出。接著，可藉由至少一透鏡250將由光 輸出端242b輸出的照明光束212成像於光閥230上。光閥 230例如為一數位微鏡元件或一單晶秒液晶面板。 承接上述，本實施例之光積分柱240採用不對稱結 構，第一反光板244a、第三反光板244c及第四反光板244d 的邊緣可在光輸出端242b切齊，且弟二反光板244b在光 輸出端242b較第一反光板244a突出於第三反光板244c 及第四反光板244d。因此，在本實施例之投影裝置200中， 從第二反光板244b位於光輸出端242b的邊緣到與其對應 之光閥230的一端234a之光程，可與從第一反光板244a 位於光輸出端242b的邊緣到與其對應之光閥230的另一端 234b之光程較為接近，這可減少照明光束212在光閥230 之兩端234a及234b失焦的狀況。如此一來，本創作便可 有效降低照明光束212投射在光閥230上的光斑之邊緣暈 開的程度，以使更多比例的照明光束212可被本實施例之 投影裝置200所利用。此外，在光積分柱240的製造過程 中，由於板材246a在切割時不需切割成梯形，因此板材 246a在切割後所剩餘的廢料便可大幅減少，以降低光積分
M324796 PT790 22577twf.doc/n 柱240的成本。再者，板材246a的切割精度亦可不需如楔 形光積分柱之板材所要求的切割精度那麼高，這亦可使本 實施例之光積分柱240的成本降低。 請參照圖4A與圖4C，在本實施例之投影裝置2〇〇 中’照明光束212投射於光閥230上之光斑214的邊緣214a 及214b暈開的程度較小(請對照圖4C與圖2)，其中邊緣 214a靠近光閥230的一端234a，而邊緣214b靠近光閥230 的另一端234b。換句話說，與四面皆對稱長度的光積分柱 相較’光斑214未暈開的部分之面積佔光斑214總面積的 比例較大。因此，再藉由適度地調整光斑214的大小，光 斑214中相較四面皆對稱長度的光積分柱多出來的未暈開 部分便可被投射在光閥230的顯示區236中。如此一來， 投影裝置200對照明光束212的利用率便可明顯提升，進 而提升投影裝置200所提供之顯示晝面的亮度。 請先參閱圖5A，本創作另一實施例之光積分柱240, 與上述光積分柱240 (請參閱圖4B)類似，兩者的差異處在 於：光積分柱240’的第一反光板244a’在光輸出端242b， 是内縮於第三反光板244c，與第四反光板244d，，且第二反 光板244b’在光輸出端242b’突出於第三反光板244c，與第 四反光板244d’。。 請同時參閱圖4A、圖5A與圖5B，在本實施例之光 積分柱240’中，第二反光板244b’在光輸出端242b，仍較第 一反光板244a’突出。當光積分柱240’應用於上述投影裝 置200以取代光積分柱240時，照明光束212在通過光積 12
M324796 PT790 22577twf.doc/n 分柱240’後，投射於光閥230上的光斑214,之邊緣214a， 及214b’暈開的程度亦會較小。 請先參照圖6A，本創作又一實施例之光積分柱240” 與上述光積分柱240 (請參閱圖4B)類似，兩者的差異處 為：在光積分柱240”中，第一反光板244a”在光輸出端 242b”是内縮於第三反光板244c”與第四反光板244d”，且 第二反光板244b”、第三反光板244c”及第四反光板244d，， 的邊緣在光輸出端242b”切齊。本實施例之光積分柱240，， 與上述光積分柱240具有類似的優點，在此不再贅述。光 積分柱240”亦可應用於投影裝置200中以取代光積分柱 240 (請參閱圖4A)，而與光積分柱240”對應的光斑214，， 則如圖6B所繪示。在圖6B中，光斑214”的邊緣214a，，及 214 b”暈開的程度亦較小。 圖7至圖9繪示本創作其他三實施例之投影裝置。請 參閱圖7至圖9 ’本創作之光積分柱240 (請參閱圖4B)、 240’（請參閱圖5A)、240”（請參閱圖6A)可應用於各種不 同架構的投影裝置。舉例來說，在本創作其他實施例之投 影裝置中，可於照明光束212與影像光束232的傳遞路徑 上配置一場鏡260(如圖7所繪示），並使其位於光積分柱 240與光閥230之間，且位於投影鏡頭22〇與光閥23〇之 間。或者，本創作可在此處配置一内部全反射稜鏡26〇，(如 圖8所繪示）。或者，本創作亦可在照明光束212的傳遞路 徑上配置一反射鏡260”(如圖9所繪示），並使其位於光積 分柱240與光閥230之間。 13 M324796 PT790 22577twf.doc/n "綜上所述，在本創作之投影裝置中，照明光束是斜向 入射光閥。此外，本創作之光積分柱採用不對稱結構，其 第一反光板之一長邊與第二反光板之一長邊的長度不相 等，使第二反光板在光輸出端較第一反光板突出。因此， 從第二反光板位於光輸出端的邊緣到與其對應之光閥的一 端之光程，可與從第一反光板位於光輸出端的邊緣到與其 • 對應之光閥的另一端之光程較為接近，這可減少照明光束 卜 在上述光閥之兩端失焦的狀況。如此一來，便可有效降低 ，明光束投射在光閥上的光斑之邊緣暈開的程度，以使更 多比例的照明光束可被本創作之投影裝置所利用，進而使 投影裝置能夠提供亮度較高的顯示晝面。 一另外，在本創作之光積分柱中，第一反光板與第二反 光板^少其中之一的短邊與第三反光板的短邊互相分離， 亚與第四反光板的短邊互相分離，亦即第三反光板及第四 $光板的邊緣在光輸出端可與第一反光板或第二反光板切 f二ft第一、第二、第三及第四反光板在光輪出端的邊 - ^可貫質上互相平行。如此一來，在光積分柱的製造過程 ，由於板材在切割時不需如習知技術切割成梯形，因此 反材在切割後所剩餘的廢料便可大幅減少，以降低光積分 =的成本。所以，使用本創作之光積分柱的投影裝置之成 亦較低。再者，本創作之第一反光板與第二反光板之突 比或内縮之關係亦可設計於第三反光板及第四反光板上， 白不以此為限。 准以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能 14 M324796 PT790 22577twf.doc/n =此限定本_實施之_，即大凡 並非用 ==揭露之全部目==專：圍 來限制本創作之權利範圍。 支+之用 【圖式簡單說明】 圖1A為一種習知投影裝置的結構示意圖。 =、為圖1A中所緣不之對稱式光積分柱的立體圖。 圖2為圖U巾崎示之照明光束投射於數位微鏡元 牛上的光斑之模擬圖。 圖3為一種習知楔形光積分柱的立體圖。 圖4A為本創作一實施例之投影裝置及其光積分柱的 、、、α構不意圖。 圖4Β為圖4Α中所繪示之光積分柱的立體圖。 圖4 C為圖4 Α之投影裝置中的照明光束投射於光閥上 之光斑的模擬圖。 圖5A為本創作另一實施例之光積分柱的立體圖。 圖5B為與圖5A之光積分柱對應的光斑之模擬圖。 圖6A為本創作又一實施例之光積分柱的立體圖。 圖6B為與圖6A之光積分柱對應的光斑之模擬圖。 圖7至圖9繪示本創作其他三實施例之投影裝置。 【主要元件符號說明】 1〇〇、200 :投影裝置 15
M324796 PT790 22577twf.doc/n 110、210 :光源模組 112、212 :照明光束 114 :焦平面 116、214、214,、214” ：光斑 116a、116b、214a、214b、214a，、214b，、214a，，、214b” : 光斑的邊緣 120、220 ··投影鏡頭 130 :數位微鏡元件 132、232 :影像光束 134a、134b :數位微鏡元件之一端 136、236 :顯示區 140 ··對稱式光積分柱 140’ ：楔形光積分柱 142’ ：出光截面 142a、142b、142c、142d :反光板 144a、242a :光輸入端 144b、144b’、242b、242b，、242b” ：光輸出端 230 :光閥 234a、234b ··光閥的一端 240、240’、240” ：光積分柱 244a、244a’、244a” ：第一反光板 244b、244b’、244b” ··第二反光板 244c、244c，、244c” ：第三反光板 244d、244d，、244d，’ ··第四反光板 16 M324796 PT790 22577twf.doc/n 246a、246a5 :板材 246b :反光膜 250 :透鏡 260 :場鏡 260’ ：内部全反射稜鏡 260” ：反射鏡 C ·'光轴 U、L2、L3、L4 :長邊
N :法向量 SI、S2、S3、S4 :短邊 0、φ ··傾斜角 17