專利名稱：具有降低尺寸大小并提高對(duì)比度的投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影機(jī)，更明確地說(shuō)，是涉及一種具有創(chuàng)新設(shè)計(jì)的棱鏡 組以減小尺寸同時(shí)并提高對(duì)比度的投影機(jī)。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參考圖1。圖1為一背景技術(shù)具較小尺寸的投影機(jī)100的示意圖。如 圖1所示，投影機(jī)100包含一照明系統(tǒng)110、一鏡頭組120、一微鏡模塊(Digital Micro-mirror Device, DMD)130及一棱鏡組(prism assembly) 140。
照明系統(tǒng)110產(chǎn)生光線，并射入棱鏡組140，然后反射至微鏡模塊130, 微鏡模塊130再將光線反射。微鏡模塊130具有一防塵蓋及多個(gè)微鏡片M。 微鏡模塊130中的微鏡片M用來(lái)反射照明系統(tǒng)110經(jīng)由棱鏡組反射的光線。 每個(gè)微鏡片M則分別根據(jù)一控制信號(hào)，依照一旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)至亮態(tài)(on state)SoN(圖l微鏡模塊130中的實(shí)線部分)或至暗態(tài)(offstate)SoFF(圖1微鏡模 塊130中虛線部分)。微鏡片M可順向或逆向地旋轉(zhuǎn)一角度6s。更明確地說(shuō)， 微鏡片M在未收到控制信號(hào)時(shí)為平態(tài)SFLAT,平行于微鏡模塊130的防塵蓋。 當(dāng)收到開(kāi)啟的控制信號(hào)時(shí)，微鏡片M順向旋轉(zhuǎn)角度es;當(dāng)收到關(guān)閉的控制 信號(hào)時(shí)，微鏡片M逆向旋轉(zhuǎn)角度es。因此，微鏡片M在亮態(tài)SoN與暗態(tài)S0FF 之間的夾角為29s。在亮態(tài)ScM時(shí)，微鏡片M會(huì)將入射光線反射，經(jīng)由棱鏡 組140,進(jìn)入鏡頭組120,以將光線投影于屏幕上。在暗態(tài)SoFF時(shí)，微鏡片 M會(huì)旋轉(zhuǎn)29s的角度，而將入射光線反射，經(jīng)由棱鏡組140,使其通過(guò)棱鏡 組140后即以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭組120。
棱鏡組140包含二棱鏡TA與Te及一介質(zhì)層X(jué)。棱鏡TA、棱鏡TB常見(jiàn)
為玻璃柱體，棱鏡丁a包含三平面Pi、 P2及P3，棱鏡TB包含三平面P4、 P5 及P6。介質(zhì)層X(jué)常見(jiàn)為空氣層，設(shè)置于棱鏡TA的平面P2與棱鏡TB的平面
P4之間。棱鏡ta、 Tb具有一折射率Np介質(zhì)層X(jué)具有一折射率N2,折射 率N2小于折射率N,,意即介質(zhì)層X(jué)相比較于棱鏡TA與TB為一疏介質(zhì)。在當(dāng)光線從照明系統(tǒng)110入射至棱鏡ta的平面P2、且入射角小于棱鏡ta的全
反射角情形下，于平面P2發(fā)生全反射。另外，平面P3平行于微鏡模塊130、
平面Ps平行于鏡頭組120(意即垂直于鏡頭組120的光軸A2)。平面Pi與P2 之間的夾角為P。平面P2與Ps之間的夾角為a。平面P6與P5之間的夾角為 Y，且?jiàn)A角y為一銳角或直角，意即夾角Y的角度小于或等于一直角。
照明系統(tǒng)IIO常見(jiàn)為氣體放電燈，通過(guò)橢球燈罩4吏光線匯聚并延一光軸 A!射出。換言之，照明系統(tǒng)110為一具有焦數(shù)^(f-number)的光源，其光軸 Ai約略垂直于平面Pi。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖1。照明系統(tǒng)110循光軸Ai行進(jìn)的光線，經(jīng)過(guò)平面P!, 射入棱鏡ta之后，在平面P2發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3,入射至微鏡模塊130 的平面(即微鏡模塊130的防塵蓋)，且與微鏡模塊130的平面的法線夾角 為eAC)I。然后微鏡片M再將入射光線反射。在亮態(tài)S，時(shí)，微鏡片M所反 射的光線(圖1中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4間發(fā)生折射， 然后從平面P5射出，進(jìn)入鏡頭組120。在暗態(tài)SoFF時(shí)，孩t鏡片M所反射的 光線(圖1中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4間發(fā)生折射，然后
從平面P5射出，以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭組120。 請(qǐng)參考圖2。圖2為背景技術(shù)的投影機(jī)100在暗態(tài)時(shí)對(duì)比度不佳的示意
圖。照明系統(tǒng)IIO邊緣的光線，經(jīng)過(guò)平面Pp射入棱鏡ta之后，在平面P2
發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3，入射至孩i鏡模塊130。由于照明系統(tǒng)110具有焦 數(shù)F,因此照明系統(tǒng)110邊緣的光線與中央的光線方向不相同。在亮態(tài)S， 時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖2中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3,在平面P2
到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，進(jìn)入鏡頭組120。在暗態(tài)SoFF時(shí)，
微鏡片M所反射的光線(圖2中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4
間發(fā)生折射，然后射至平面Ps，且在平面P6發(fā)生全反射后，再?gòu)钠矫鍼s射
出，而如圖2所示，進(jìn)入鏡頭組120。如此，投影枳j 100的對(duì)比度便會(huì)降低。 請(qǐng)參考圖3。圖3為一背景技術(shù)具高對(duì)比度的投影機(jī)200的示意圖。在 圖3中，除棱鏡組240外，其余元件皆與投影機(jī)100相同，相關(guān)功能性描述 在此不再贅述。
棱鏡組240同樣也包含二棱鏡Ta與丁b及一介質(zhì)層X(jué)。照明系統(tǒng)110循 光軸A,行進(jìn)的光線，經(jīng)過(guò)平面Pp射入棱鏡丁a之后，在平面P2發(fā)生全反
射，經(jīng)過(guò)平面p3,入射至微鏡模塊130，且與微鏡模塊130的法線夾角為eA0I。然后微鏡片M再將入射光線反射。在亮態(tài)S，時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖
3中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps
射出，進(jìn)入鏡頭組120。在暗態(tài)S。ff時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖3中虛
線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，
以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭組120。
請(qǐng)參考圖4。圖4為背景技術(shù)的投影機(jī)200在暗態(tài)時(shí)提高對(duì)比度的示意 圖。照明系統(tǒng)110邊緣的光線，經(jīng)過(guò)平面Pi,射入棱鏡TA之后，在平面P2 發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3，入射至微鏡模塊130。由于照明系統(tǒng)110具有焦 數(shù)F，因此照明系統(tǒng)110邊緣的光線與中央的光線方向不相同。在亮態(tài)SoN 時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖4中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3,在平面P2
到P4間發(fā)生折射，然后從平面P3射出，進(jìn)入鏡頭組120。在暗態(tài)SoFF時(shí)，
微鏡片M所反射的光線(圖4中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4 間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，而如圖4所示，并不會(huì)進(jìn)入鏡頭組120。 如此，投影機(jī)200的對(duì)比度將可因此提高。然而，相比較于棱鏡組140，棱 鏡組240具有較大尺寸，而使得投影機(jī)200的體積增大，也會(huì)造成使用者的 不便。
因此，背景技術(shù)的投影機(jī)IOO,在暗態(tài)時(shí)，無(wú)法將所有光線偏離鏡頭組 120(即，仍有雜光入射鏡頭組120)，導(dǎo)致投影機(jī)100的對(duì)比度不佳，甚至有 漏光的情況。如此差的成像品質(zhì)，著實(shí)有改進(jìn)的必要。而背景技術(shù)的投影機(jī) 200，為提高對(duì)比度而加大棱鏡組240中的棱鏡Tb尺寸，連帶影響投影機(jī)200 體積增加，造成使用者的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有降低尺寸大小并提高對(duì)比度的投影機(jī)。該投影機(jī)包 含一照明系統(tǒng)，具有一第一光軸，用來(lái)發(fā)射該第一光線； 一微鏡模塊，包含 多個(gè)微鏡片，該多個(gè)微鏡片可旋轉(zhuǎn)至一第一角度或一第二角度； 一棱鏡組， 包含一介質(zhì)層，具有一參考折射率； 一第一棱鏡，沒(méi)置于該介質(zhì)層的一第一 側(cè)且具有一棱鏡折射率，該棱鏡折射率大于該參考^"射率，該第一棱鏡用來(lái) 接收該第一光線并相對(duì)于該第一側(cè)全反射一第二光線至該微鏡模塊；及一第 二棱鏡，設(shè)置于該介質(zhì)層的一第二側(cè)且具有該棱鏡折射率；及一鏡頭組，具 有一第二光軸，當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn)至該第一角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線經(jīng)由該第一棱鏡、該介質(zhì)層、該第二棱鏡入射至該鏡
頭組；其中當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn)至該第二角度時(shí)，該多個(gè)微鏡 片反射該第二光線至該棱鏡組，該第二光線在該棱鏡組內(nèi)經(jīng)由兩次全反射后 以遠(yuǎn)離該第二光軸的方向射出該棱#;組。


圖1為一背景技術(shù)具較小尺寸的投影機(jī)的示意圖； 圖2為背景技術(shù)具較小尺寸的投影機(jī)在暗態(tài)時(shí)對(duì)比度降低的示意圖； 圖3為一背景技術(shù)具較高對(duì)比度的投影機(jī)的示意圖； 圖4為背景技術(shù)的投影機(jī)在暗態(tài)時(shí)提高對(duì)比度的示意圖； 圖5為根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)現(xiàn)的 一第 一 實(shí)施例的投影機(jī)的示意圖； 圖6為說(shuō)明利用本發(fā)明第 一 實(shí)施例的棱鏡組以提高對(duì)比度并進(jìn)而減少漏 光的示意圖7為說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例的棱鏡組與背景技術(shù)具較高對(duì)比度的投
影機(jī)的棱鏡組的尺寸比較的示意圖8為根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)現(xiàn)的一第二實(shí)施例的投影機(jī)的示意圖9為說(shuō)明利用本發(fā)明第二實(shí)施例的棱鏡組以提高對(duì)比度并進(jìn)而減少漏
光的示意圖10為說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡組與背景技術(shù)具較高對(duì)比度的 投影機(jī)的棱鏡組的尺寸比較的示意圖11為本發(fā)明根據(jù)限定的夾角的實(shí)際數(shù)值圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
100、 200、 300、 400 投影才幾
110 照明系統(tǒng)
120 鏡頭組
130 微鏡模塊
140、 240、 340、 440 棱鏡組
TA、 TB 棱鏡
P!、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7 平面
a、 p、 y、 eA0I、 es 角度
S， 亮態(tài)暗態(tài)
Sflat 平態(tài)
A" A2 光軸 F 焦數(shù) M 微鏡片
具體實(shí)施例方式
因此，本發(fā)明提出一種改良的棱鏡組，以兼顧投影機(jī)的對(duì)比度及尺寸。 請(qǐng)參考圖5。圖5為根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)現(xiàn)的一第一實(shí)施例的投影機(jī)300
的示意圖。在圖5中，除棱鏡組340外，其余元件皆與才殳影機(jī)IOO相同，相
關(guān)功能性描述在此不再贅述。
棱鏡組340為將棱^:組140的部分區(qū)塊內(nèi)縮，以形成如圖5所示的形狀。
同樣地，棱鏡組340包含二棱鏡ta與Ts及一介質(zhì)層X(jué)。棱鏡ta、棱鏡丁b
舉例為玻璃柱體，棱鏡ta包含三平面P!、 P2及P"棱鏡tb包含三平面P4、 P5及P6。介質(zhì)層X(jué)舉例為空氣層，設(shè)置于棱鏡ta的平面P2與棱鏡tb的平
面P4之間。棱鏡ta、 Tb具有一折射率N,，介質(zhì)層X(jué)具有一折射率N2,折
射率N2小于折射率N"另外，平面P3平行于微鏡模塊130、平面P5平行于
鏡頭組120(意即垂直于鏡頭組120的光軸A2)。平面Pt與P2之間的夾角為卩。
平面P2與P3之間的夾角為(X。平面Ps與P6之間的夾角為Y，且本發(fā)明在此
實(shí)施例的特征為夾角Y為一鈍角。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖5。照明系統(tǒng)110循光軸Aj亍進(jìn)的光線，經(jīng)過(guò)平面P!, 射入棱鏡ta之后，在平面P2發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3,入射至纟敬鏡模塊130, 且與微鏡模塊130的法線夾角為eA0I。微鏡片M再將入射光線反射。在亮態(tài) S，時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖5中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面p3，在平面
P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，進(jìn)入鏡頭組120。在暗態(tài)SoFF時(shí)，
微鏡片M所反射的光線(圖5中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在平面P2到P4
間發(fā)生折射，然后射至平面P6,在平面P6發(fā)生第一次全反射，然后反射至 平面P5、再于平面Ps發(fā)生第二次全反射，然后從平面P!射出，以偏離鏡頭
組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭組120。另外，圖5中點(diǎn)線部分為 說(shuō)明背景技術(shù)的棱鏡組140在暗態(tài)下所射出的光線。
請(qǐng)參考圖6。圖6為說(shuō)明利用本發(fā)明第一實(shí)施例的棱鏡組以提高對(duì)比度并進(jìn)而減少漏光的示意圖。照明系統(tǒng)110邊緣的光線，經(jīng)過(guò)平面Pp射入棱 鏡Ta之后，在平面P2發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3，入射至微鏡模塊130。由
于照明系統(tǒng)110具有焦數(shù)F，因此照明系統(tǒng)110邊緣的光線與中央的光線方 向不相同。在亮態(tài)SoN時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖6中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)
過(guò)平面P3,在平面P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面P3射出，進(jìn)入鏡頭組120。 在暗態(tài)SoFF時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖6中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3， 在平面P2到PJ司發(fā)生折射，然后射至平面P6,在平面P6發(fā)生第一次全反射， 然后反射至平面P5、再于平面Ps發(fā)生第二次全反射，然后從平面P,射出，
以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭組120。相較于背景技 術(shù)的投影機(jī)100在此狀態(tài)射出的光線(圖6中點(diǎn)線部分)，本發(fā)明于此狀態(tài)射 出的光線將不會(huì)進(jìn)入鏡頭組120而導(dǎo)致對(duì)比度不佳。如此，利用本發(fā)明的第 一實(shí)施例的棱鏡組340,便能在棱鏡組有限尺寸下，有效提高投影機(jī)的對(duì)比 度、減低投影機(jī)在暗態(tài)漏光的情形。
請(qǐng)參考圖7。圖7為說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例的棱鏡組340與背景技術(shù) 的棱鏡組240尺寸比較的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的第一實(shí)施例的棱鏡組 340,相比較于背景技術(shù)的棱鏡組240，仍具有較小的尺寸，而同樣可以提高 投影機(jī)的對(duì)比度。
請(qǐng)參考圖8。圖8為根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)現(xiàn)的一第二實(shí)施例的投影機(jī)400 的示意圖。在圖8中，除棱鏡組440外，其余元件皆與l殳影機(jī)IOO相同，相 關(guān)功能性描述在此不再贅述。
棱鏡組440為將棱鏡組140的部分區(qū)塊內(nèi)縮，并在平面P2與P3之間， 設(shè)置一橫截面P7，以形成如圖8所示的形狀。同樣地，棱鏡組440包含二棱 鏡1\與Te及一介質(zhì)層X(jué)。棱鏡TA、棱鏡TB舉例為玻璃柱體，棱鏡TA包含
四平面P,、 P2、 P3及P7，棱鏡Ts包含三平面P4、 Ps及P6。換句話說(shuō)，棱鏡
組440將棱鏡組340的棱鏡Ta的平面P2與P3截去部分，以產(chǎn)生橫截面P7。 介質(zhì)層X(jué)舉例為空氣層，設(shè)置于棱鏡TA的平面P2與棱鏡TB的平面P4之間。 棱鏡TA、 Te具有一折射率Np介質(zhì)層X(jué)具有一折射率N2,折射率N2小于 折射率N!。另夕卜，平面P3平行于微鏡模塊130、平面Ps平行于鏡頭組120(意 即垂直于鏡頭組120的光軸A2)。平面Pi與P2之間的夾角為(3。平面P2與 P3之間的夾角為a。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖8。照明系統(tǒng)110循光軸A，行進(jìn)的光線，經(jīng)過(guò)平面P1;射入棱鏡ta之后，在平面P2發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3，入射至微鏡模塊130，
且與微鏡模塊130的法線夾角為eAOI。然后微鏡片M再將入射光線反射。在 亮態(tài)S，時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖8中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在 平面P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，進(jìn)入4竟頭組120。在暗態(tài)S0FF 時(shí)，《效鏡片M所反射的光線(圖8中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P3，在橫截面 P7發(fā)生第一次全反射，然后反射至平面P2、于平面P2發(fā)生第二次全反射， 然后從平面P!射出，以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不進(jìn)入鏡頭 組120。另外，圖5中點(diǎn)線部分為說(shuō)明背景技術(shù)的棱鏡組140在暗態(tài)下所射 出的光線。
請(qǐng)參考圖9。圖9為說(shuō)明利用本發(fā)明第二實(shí)施例的棱鏡組以提高對(duì)比度 并進(jìn)而減少漏光的示意圖。照明系統(tǒng)IIO邊緣的光線，經(jīng)過(guò)平面Pp射入棱 鏡Ta之后，在平面P2發(fā)生全反射，經(jīng)過(guò)平面P3，入射至樣i鏡模塊130。由 于照明系統(tǒng)IIO具有焦數(shù)F,因此照明系統(tǒng)110邊》彖的光線與中央的光線方 向不相同。在亮態(tài)SoN時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖9中實(shí)線部分)，會(huì)經(jīng) 過(guò)平面P"在平面P2到P4間發(fā)生折射，然后從平面Ps射出，進(jìn)入鏡頭組120。 在暗態(tài)SoFF時(shí)，微鏡片M所反射的光線(圖9中虛線部分)，會(huì)經(jīng)過(guò)平面P2,
在橫截面P7發(fā)生第一次全反射，然后反射至平面P2、于平面P2發(fā)生第二次
全反射，然后從平面Pi射出，以偏離鏡頭組120的光軸A2的方向前進(jìn)而不 進(jìn)入鏡頭組120。相較于背景技術(shù)的投影機(jī)100于此狀態(tài)射出的光線(圖9中 點(diǎn)線部分)，本發(fā)明于此狀態(tài)射出的光線將不會(huì)進(jìn)入鏡頭組120而導(dǎo)致對(duì)比 度不佳。利用本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡組440,便能在棱鏡組有限尺寸下， 有效提高投影機(jī)的對(duì)比度、減低投影機(jī)在暗態(tài)漏光的情形。
請(qǐng)參考圖10。圖10為說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡組440與背景技 術(shù)的棱鏡組240尺寸比較的示意圖。如圖所示，本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡 組440,相比較于背景技術(shù)的棱鏡組240,具有較小的尺寸，而同樣可以提 高投影機(jī)的對(duì)比度。
另外，值得注意的是，在本發(fā)明的第一實(shí)施例與第二實(shí)施例中，入射角 0AOI約略大于等于微鏡片M可旋轉(zhuǎn)角度20s,以提高經(jīng)由微鏡模塊130反射 后的光線在棱鏡丁a、 Tb的穿透率。舉例來(lái)說(shuō)，微鏡片M可旋轉(zhuǎn)的角度20s 為24度時(shí)，在背景技術(shù)的投影機(jī)中，入射角e細(xì)同樣設(shè)定為24度，如此便 能在亮態(tài)時(shí)，將照明系統(tǒng)所發(fā)射出的光線平行于鏡頭組120的光軸A2射出。然而此種作法，在光線由棱鏡TA進(jìn)入到棱鏡TB時(shí)，入射角較大，而使得光
線的穿透率較低。而在本發(fā)明中，當(dāng)微鏡片M可旋轉(zhuǎn)的角度20s為24度時(shí)， 入射角0AM可設(shè)計(jì)為25度。如此在亮態(tài)時(shí)，照明系統(tǒng)所發(fā)射出的光線將經(jīng) 由折射與反射后，以約略偏斜于鏡頭組120的光軸A2的方向射出，而同時(shí) 能使得在光線進(jìn)入到棱鏡TB時(shí)，入射角較小，而使得光線的穿透率較高。 而本發(fā)明調(diào)整入射角0Ad的方式，可為旋轉(zhuǎn)照明系統(tǒng)110的角度，也就是調(diào) 整光軸At的角度，使得光軸A!仍與平面Pj乃約略垂直，但入射角6ac^可因 此增加為25度。
另外，本發(fā)明更限定了夾角a、 (3及y的大小，以更提高投影機(jī)的對(duì)比 度。限定如下
a=(aiN+a0UT)/2 …(l) (3=a+sin-1 [sin(e aoD/N! ] ... (2) Y=(180-eCRra) …(3) 其中
aiN=0CRi-sin" [sin(2es-ec騰)/Nd
aou產(chǎn)9cRi-sin"[sin(9c匿+eAo廣26s)/Ni]
9cR尸sin"(l/Ni)
0coNE=sin-1 (NA)
NA=1/(2F)
其中NA為照明系統(tǒng)110的數(shù)值孔徑(Numerical Aperture, NA)、夾角eCRI 為光線從空氣進(jìn)入本發(fā)明的棱鏡組的全反射條件的臨界角、eC0NE為照明系 統(tǒng)110發(fā)射光束與光軸Ai的夾角。由于光源的能量為一高斯分布，當(dāng)夾角a 等于arN或aouT時(shí)，在亮態(tài)時(shí)投影機(jī)所投射出的光量為最少。因此本發(fā)明便 將夾角a限定為(Hn與(Xout的平均，如此在亮態(tài)時(shí)投影沖幾所投射出的光量便 能最多。
請(qǐng)參考圖11。圖11為本發(fā)明根據(jù)上述限定所得出夾角a與卩的實(shí)際數(shù) 值的示意圖。如圖11所示，在類型1中，焦數(shù)F為2.4,入射角0Aoz設(shè)定為 24度，則a與卩分別為33.37與48.92度、在類型3中，焦數(shù)F為2.4,入 射角0Aot設(shè)定為26度，則a與卩分別為32.07與48.87度，而在類型2中， 焦數(shù)F為2.4，入射角0Ao!設(shè)定為25度，則a與卩分別為32.72與48.89度。 其中類型2為本發(fā)明的投影機(jī)能具有最高表現(xiàn)的設(shè)計(jì)。綜上所述，本發(fā)明提出一種改良的棱鏡組，以使投影機(jī)在暗態(tài)時(shí)，光線 能夠在棱鏡組中經(jīng)過(guò)兩次全反射后才射出，如此可提高投影機(jī)的對(duì)比度并進(jìn) 而降低在暗態(tài)時(shí)漏光的現(xiàn)象，同時(shí)并降低棱鏡組的尺寸以增加使用者的便利 性。而根據(jù)本發(fā)明的精神，所提出的一第一實(shí)施例的棱鏡組，能夠?qū)⒃镜?棱鏡組尺寸縮小，進(jìn)而使得利用本發(fā)明的棱鏡組的投影機(jī)能夠具有較小的尺 寸而同時(shí)具有較高的對(duì)比度。而根據(jù)本發(fā)明的精神，所提出的一第二實(shí)施例 的棱鏡組，同樣能夠?qū)⒃镜睦忡R組尺寸縮小，且利用棱鏡組中一棱鏡的角 度為鈍角，提高對(duì)比度并進(jìn)而降低漏光現(xiàn)象，進(jìn)而使得利用本發(fā)明的棱鏡組 的投影機(jī)能夠具有較小的尺寸而同時(shí)具有較高的對(duì)比度。因此，使用者可利 用本發(fā)明所提供的棱鏡組與投影機(jī)，P爭(zhēng)低投影機(jī)的使用空間，同時(shí)并提升投 影機(jī)的對(duì)比度，而獲得更大的便利性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變 化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有降低尺寸大小并提高對(duì)比度的投影機(jī)，包含照明系統(tǒng)，具有第一光軸，用來(lái)發(fā)射該第一光線；微鏡模塊，包含多個(gè)微鏡片，該多個(gè)微鏡片可旋轉(zhuǎn)至第一角度或第二角度；棱鏡組，包含介質(zhì)層，具有一參考折射率；第一棱鏡，設(shè)置于該介質(zhì)層的第一側(cè)且具有一棱鏡折射率，該棱鏡折射率大于該參考折射率，該第一棱鏡用來(lái)接收該第一光線并相對(duì)于該第一側(cè)全反射第二光線至該微鏡模塊；及第二棱鏡，設(shè)置于該介質(zhì)層的第二側(cè)且具有該棱鏡折射率；及鏡頭組，具有第二光軸，當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn)至該第一角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線經(jīng)由該第一棱鏡、該介質(zhì)層、該第二棱鏡入射至該鏡頭組；其中當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn)至該第二角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線至該棱鏡組，該第二光線在該棱鏡組內(nèi)經(jīng)由兩次全反射后以遠(yuǎn)離該第二光軸的方向射出該棱鏡組。
2. 如權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其中該第一棱鏡包含 第一面，用來(lái)接收該第一光線；第二面，連接該第一面并設(shè)置于該介質(zhì)層的該第一側(cè)，用來(lái)反射該第一 光線以形成該第二光線；及第三面，連接該第一面與該第二面，并平行于該孩t鏡模塊。
3. 如權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其中該第二棱鏡包含 第四面，設(shè)置于該介質(zhì)層的該第二側(cè)；第五面，連接該第四面并垂直于該鏡頭組的該第二光軸；及 第六面，連接該第四面及該第五面，當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn) 至該第二角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線至第二棱鏡的該第六面，該 第二光線于該第二棱鏡的該第六面發(fā)生第一次全反射至第二棱鏡的該第五 面，并在該第五面發(fā)生第二次全反射后以遠(yuǎn)離該第二光軸的方向射出該棱鏡 組。
4. 如權(quán)利要求3所述的投影機(jī)，其中當(dāng)該微鏡^^莫塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn)至該第一角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線，該第二光線經(jīng)由該第一棱 鏡的該第三面、該第一棱鏡的該第二面、該介質(zhì)層、該第二棱鏡的該第四面 及該第二棱鏡的該第五面至該鏡頭組。
5. 如權(quán)利要求3所述的投影機(jī)，其中該第一棱鏡的該第二面與該第三面 的第一夾角a根據(jù)下列公式所設(shè)定a-(arN+aouT)/2;aiN=0cRi-sin" [sin(2es畫(huà)0c羅)/N!]; aou產(chǎn)0CRi畫(huà)sirf1 [sin(eCONE+6Aoi-20s)/ NJ; ecR產(chǎn)sin"(l/N,);及 9c。NE=sin-1(NA);其中a表示該第二面與該第三面間的該第一夾角、Ni為該棱鏡折射率、 0AOI為該第二光線經(jīng)由該棱鏡組入射于該微鏡模塊的入射角、2es為該第 一 角 度與該第二角度的差值、eCRI為光線進(jìn)入該棱鏡組的全反射臨界角、NA為該照明系統(tǒng)的數(shù)值孔徑值、eC0NE為該照明系統(tǒng)的該第一光線與該第一光軸夾角。
6. 如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其中該eAOT約略大于該20s。
7. 如權(quán)利要求5所述的投影機(jī)，其中該第一棱鏡的該第一面與該第一棱 鏡的該第二面的一第二夾角根據(jù)下列公式所設(shè)定(3-a+sin國(guó)1 [sin(6細(xì))/ NJ;其中卩為該第一棱鏡的該第一面與該第二面的該第二夾角。
8. 如權(quán)利要求7所述的投影機(jī)，其中該第二棱4竟的該第五面與該第六面 的 一第三夾角根據(jù)下列公式所設(shè)定Y=(180-eCRI-a);其中y為該第二棱鏡的該第五面與該第六面的該第三夾角。
9. 如權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其中該第一棱鏡更包含一橫截面，設(shè)置 于該第一棱鏡的該第二面與該第三面之間。
10. 如權(quán)利要求9所述的投影機(jī)，其中當(dāng)該微鏡模塊的該多個(gè)微鏡片旋轉(zhuǎn) 至該第二角度時(shí)，該多個(gè)微鏡片反射該第二光線至該第一棱鏡的該橫截面， 該第二光線于該第一棱鏡的該橫截面發(fā)生第一次全反射至該第一棱鏡的該. 第二面，并在該第一棱鏡的該第二面發(fā)生第二次全反射后以遠(yuǎn)離該第二光軸 的方向射出該第一棱4竟。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有較小尺寸與較高對(duì)比度的投影機(jī)，其包含一棱鏡組、一照明系統(tǒng)及一微鏡模塊。在亮態(tài)時(shí)，該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線經(jīng)由該棱鏡組及該微鏡模塊，反射至一屏幕上。在暗態(tài)時(shí)，該照明系統(tǒng)所發(fā)出的光線經(jīng)由該棱鏡組及該微鏡模塊，在該投影機(jī)內(nèi)反射而不射至該屏幕。該棱鏡組包含兩塊棱鏡及一介質(zhì)層。該棱鏡組適切地設(shè)計(jì)該兩塊棱鏡的形狀以使得該投影機(jī)在暗態(tài)時(shí)能夠讓反射光線在該棱鏡組內(nèi)形成兩次內(nèi)部全反射而不射至該屏幕，并且能夠減小該棱鏡組的體積以縮小該投影機(jī)的尺寸。
文檔編號(hào)G02B27/00GK101576701SQ20081008878
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者林明坤 申請(qǐng)人:佳世達(dá)科技股份有限公司