具有降低尺寸大小并提高对比度的投影机制造技术

本发明专利技术公开一种具有较小尺寸与较高对比度的投影机，其包含一棱镜组、一照明系统及一微镜模块。在亮态时，该照明系统所发出的光线经由该棱镜组及该微镜模块，反射至一屏幕上。在暗态时，该照明系统所发出的光线经由该棱镜组及该微镜模块，在该投影机内反射而不射至该屏幕。该棱镜组包含两块棱镜及一介质层。该棱镜组适切地设计该两块棱镜的形状以使得该投影机在暗态时能够让反射光线在该棱镜组内形成两次内部全反射而不射至该屏幕，并且能够减小该棱镜组的体积以缩小该投影机的尺寸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影机，更明确地说，是涉及一种具有创新设计的棱镜 组以减小尺寸同时并提高对比度的投影机。
技术介绍
请参考图1。图1为一
技术介绍
具较小尺寸的投影机100的示意图。如 图1所示，投影机100包含一照明系统110、一镜头组120、一微镜模块(Digital Micro-mirror Device, DMD)130及一棱镜组(prism assembly) 140。照明系统110产生光线，并射入棱镜组140，然后反射至微镜模块130, 微镜模块130再将光线反射。微镜模块130具有一防尘盖及多个微镜片M。 微镜模块130中的微镜片M用来反射照明系统110经由棱镜组反射的光线。 每个微镜片M则分别根据一控制信号，依照一旋转轴，旋转至亮态(on state)SoN(图l微镜模块130中的实线部分)或至暗态(offstate)SoFF(图1微镜模 块130中虚线部分)。微镜片M可顺向或逆向地旋转一角度6s。更明确地说， 微镜片M在未收到控制信号时为平态SFLAT,平行于微镜模块130的防尘盖。 当收到开启的控制信号时，微镜片M顺向旋转角度es;当收到关闭的控制 信号时，微镜片M逆向旋转角度es。因此，微镜片M在亮态SoN与暗态S0FF 之间的夹角为29s。在亮态ScM时，微镜片M会将入射光线反射，经由棱镜 组140,进入镜头组120,以将光线投影于屏幕上。在暗态SoFF时，微镜片 M会旋转29s的角度，而将入射光线反射，经由棱镜组140,使其通过棱镜 组140后即以偏离镜头组120的光轴A2的方向前进而不进入镜头组120。棱镜组140包含二棱镜TA与Te及一介质层X。棱镜TA、棱镜TB常见为玻璃柱体，棱镜丁a包含三平面Pi、 P2及P3，棱镜TB包含三平面P4、 P5 及P6。介质层X常见为空气层，设置于棱镜TA的平面P2与棱镜TB的平面P4之间。棱镜ta、 Tb具有一折射率Np介质层X具有一折射率N2,折射 率N2小于折射率N,,意即介质层X相比较于棱镜TA与TB为一疏介质。在当光线从照明系统110入射至棱镜ta的平面P2、且入射角小于棱镜ta的全反射角情形下，于平面P2发生全反射。另外，平面P3平行于微镜模块130、平面Ps平行于镜头组120(意即垂直于镜头组120的光轴A2)。平面Pi与P2 之间的夹角为P。平面P2与Ps之间的夹角为a。平面P6与P5之间的夹角为 Y，且夹角y为一锐角或直角，意即夹角Y的角度小于或等于一直角。照明系统IIO常见为气体放电灯，通过椭球灯罩4吏光线汇聚并延一光轴 A!射出。换言之，照明系统110为一具有焦数^(f-number)的光源，其光轴 Ai约略垂直于平面Pi。请继续参考图1。照明系统110循光轴Ai行进的光线，经过平面P!, 射入棱镜ta之后，在平面P2发生全反射，经过平面P3,入射至微镜模块130 的平面(即微镜模块130的防尘盖)，且与微镜模块130的平面的法线夹角 为eAC)I。然后微镜片M再将入射光线反射。在亮态S，时，微镜片M所反 射的光线(图1中实线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4间发生折射， 然后从平面P5射出，进入镜头组120。在暗态SoFF时，孩t镜片M所反射的 光线(图1中虚线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4间发生折射，然后从平面P5射出，以偏离镜头组120的光轴A2的方向前进而不进入镜头组120。 请参考图2。图2为
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的投影机100在暗态时对比度不佳的示意图。照明系统IIO边缘的光线，经过平面Pp射入棱镜ta之后，在平面P2发生全反射，经过平面P3，入射至孩i镜模块130。由于照明系统110具有焦 数F,因此照明系统110边缘的光线与中央的光线方向不相同。在亮态S， 时，微镜片M所反射的光线(图2中实线部分)，会经过平面P3,在平面P2到P4间发生折射，然后从平面Ps射出，进入镜头组120。在暗态SoFF时，微镜片M所反射的光线(图2中虚线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4间发生折射，然后射至平面Ps，且在平面P6发生全反射后，再从平面Ps射出，而如图2所示，进入镜头组120。如此，投影枳j 100的对比度便会降低。 请参考图3。图3为一
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具高对比度的投影机200的示意图。在 图3中，除棱镜组240外，其余元件皆与投影机100相同，相关功能性描述 在此不再赘述。棱镜组240同样也包含二棱镜Ta与丁b及一介质层X。照明系统110循 光轴A,行进的光线，经过平面Pp射入棱镜丁a之后，在平面P2发生全反射，经过平面p3,入射至微镜模块130，且与微镜模块130的法线夹角为eA0I。然后微镜片M再将入射光线反射。在亮态S，时，微镜片M所反射的光线(图3中实线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4间发生折射，然后从平面Ps射出，进入镜头组120。在暗态S。ff时，微镜片M所反射的光线(图3中虚线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4间发生折射，然后从平面Ps射出，以偏离镜头组120的光轴A2的方向前进而不进入镜头组120。请参考图4。图4为
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的投影机200在暗态时提高对比度的示意 图。照明系统110边缘的光线，经过平面Pi,射入棱镜TA之后，在平面P2 发生全反射，经过平面P3，入射至微镜模块130。由于照明系统110具有焦 数F，因此照明系统110边缘的光线与中央的光线方向不相同。在亮态SoN 时，微镜片M所反射的光线(图4中实线部分)，会经过平面P3,在平面P2到P4间发生折射，然后从平面P3射出，进入镜头组120。在暗态SoFF时，微镜片M所反射的光线(图4中虚线部分)，会经过平面P3，在平面P2到P4 间发生折射，然后从平面Ps射出，而如图4所示，并不会进入镜头组120。 如此，投影机200的对比度将可因此提高。然而，相比较于棱镜组140，棱 镜组240具有较大尺寸，而使得投影机200的体积增大，也会造成使用者的 不便。因此，
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的投影机IOO,在暗态时，无法将所有光线偏离镜头组 120(即，仍有杂光入射镜头组120)，导致投影机100的对比度不佳，甚至有 漏光的情况。如此差的成像品质，着实有改进的必要。而
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的投影机 200，为提高对比度而加大棱镜組240中的棱镜Tb尺寸，连带影响投影机200 体积增加，造成使用者的不便。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有降低尺寸大小并提高对比度的投影机。该投影机包 含一照明系统，具有一第一光轴，用来发射该第一光线； 一微镜模块，包含 多个微镜片，该多个微镜片可旋转至一第一角度或一第二角度； 一棱镜组， 包含一介质层，具有一参考折射率； 一第一棱镜，没置于该介质层的一第一 侧且具有一棱镜折射率，该棱镜折射率大于该参考^射率，该第一棱镜用来 接收该第一光线并相对于该第一侧全反射一第二光线至该微镜模块；及一第 二棱镜，设置于该介质层的一第二侧且具有该棱镜折射率；及一镜头组，具 有一第二光轴，当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第一角度时，该多个微镜片反射该第二光线经由该第一棱镜、该介质层、该第二棱镜入射至该镜头组；其中当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第二角度时，该多个微镜 片反射该第二光线至该棱镜组，该第二光线在该棱镜组内经由两次全反射后 以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有降低尺寸大小并提高对比度的投影机，包含：　照明系统，具有第一光轴，用来发射该第一光线；　微镜模块，包含多个微镜片，该多个微镜片可旋转至第一角度或第二角度；　棱镜组，包含：　介质层，具有一参考折射率；　第 一棱镜，设置于该介质层的第一侧且具有一棱镜折射率，该棱镜折射率大于该参考折射率，该第一棱镜用来接收该第一光线并相对于该第一侧全反射第二光线至该微镜模块；及　第二棱镜，设置于该介质层的第二侧且具有该棱镜折射率；及　镜头组，具有第二 光轴，当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第一角度时，该多个微镜片反射该第二光线经由该第一棱镜、该介质层、该第二棱镜入射至该镜头组；　其中当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第二角度时，该多个微镜片反射该第二光线至该棱镜组，该第二光线在该 棱镜组内经由两次全反射后以远离该第二光轴的方向射出该棱镜组。

【技术特征摘要】
1.一种具有降低尺寸大小并提高对比度的投影机，包含照明系统，具有第一光轴，用来发射该第一光线；微镜模块，包含多个微镜片，该多个微镜片可旋转至第一角度或第二角度；棱镜组，包含介质层，具有一参考折射率；第一棱镜，设置于该介质层的第一侧且具有一棱镜折射率，该棱镜折射率大于该参考折射率，该第一棱镜用来接收该第一光线并相对于该第一侧全反射第二光线至该微镜模块；及第二棱镜，设置于该介质层的第二侧且具有该棱镜折射率；及镜头组，具有第二光轴，当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第一角度时，该多个微镜片反射该第二光线经由该第一棱镜、该介质层、该第二棱镜入射至该镜头组；其中当该微镜模块的该多个微镜片旋转至该第二角度时，该多个微镜片反射该第二光线至该棱镜组，该第二光线在该棱镜组内经由两次全反射后以远离该第二光轴的方向射出该棱镜组。2. 如权利要求1所述的投影机，其中该第一棱镜包含 第一面，用来接收该第一光线；第二面，连接该第一面并设置于该介质层的该第一侧，用来反射该第一 光线以形成该第二光线；及第三面，连接该第一面与该第二面，并平行于该孩t镜模块。3. 如权利要求2所述的投影机，其中该第二棱镜包含 第四面，设置于该介质层的该第二侧；第五面，连接该第四面并垂直于该镜头组的该第二光轴；及 第六面，连接该第四面及该第五面，当该微镜模块的该多个微镜片旋转 至该第二角度时，该多个微镜片反射该第二光线至第二棱镜的该第六面，该 第二光线于该第二棱镜的该第六面发生第一次全反射至第二棱镜的该第五 面，并在该第五面发生第二次全反射后以远离该第二光轴的方向射出该棱镜 组。4. 如权利要求3所述的投影机，其中当该微镜^^莫块的该多个微镜片旋转至该第一角度时，该多个微镜片反射该第二光线，该第二光线经由该第一棱 镜的该第三面、该第一棱镜的该第二面、该介质层、该第二棱...

【专利技术属性】
技术研发人员：林明坤，
申请(专利权)人：佳世达科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]