專利名稱：內(nèi)部全反射棱鏡及單片反射式光閥投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)部全反射棱鏡(Total Inner Reflection prism，TIRprism)，特別是涉及一種可補(bǔ)償光程差的內(nèi)部全反射棱鏡。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，體積龐大且笨重的陰極射像管(Cathode Ray Tube，CRT)，已逐漸被液晶投影裝置及數(shù)字光源處理(Digital Light Processing，DLP)投影裝置等產(chǎn)品所取代。這些產(chǎn)品具有輕薄且可攜性高的特性，并可直接與數(shù)字產(chǎn)品連結(jié)將圖像投影顯示出來(lái)。在各家廠商不斷地推出便宜且具有競(jìng)爭(zhēng)性的產(chǎn)品并增加其附加功能的情況下，這些產(chǎn)品除了使用于公司、學(xué)校及其他公眾場(chǎng)所外，甚至已經(jīng)有逐漸擴(kuò)展至一般家庭的趨勢(shì)。
公知的具有內(nèi)部全反射棱鏡的單片反射式光閥圖像投影裝置中，內(nèi)部全反射棱鏡可用來(lái)將光束反射至數(shù)字微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device，DMD)上，并由數(shù)字微鏡裝置將光束轉(zhuǎn)變成圖像。
圖1是表示為公知的單片反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1，公知的單片反射式光閥投影裝置100，主要是包括一照明系統(tǒng)110、一投影鏡頭120、一數(shù)字微鏡裝置130以及一內(nèi)部全反射棱鏡140。其中，照明系統(tǒng)110具有一光源112，此光源112適于提供一光束114，且投影鏡頭120配置于光束114的傳遞路徑上，其中投影鏡頭120具有一光軸122。此外，數(shù)字微鏡裝置130配置于光源110與投影鏡頭120之間，且位于光束114的傳遞路徑上，其中數(shù)字微鏡裝置130具有一主動(dòng)表面132，且主動(dòng)表面132的一法向量132a平行于光軸122。另外，內(nèi)部全反射棱鏡140配置于數(shù)字微鏡裝置130與投影鏡頭120之間，此內(nèi)部全反射棱鏡140包括一第一棱鏡142以及一第二棱鏡144。
承上所述，第一棱鏡142具有一第一光入射面142a、一第一光出射面142b以及一全反射面142c，且第一棱鏡142的折射率為n。而第二棱鏡144具有一第二光入射面144a以及一第二光出射面144b，且第二棱鏡144的折射率等于第一棱鏡的折射率。此外，第一棱鏡142的全反射面142c是與第二棱鏡144的第二光入射面142連接，且全反射面142c與第二光入射面144之間形成有一空氣間隙(air gap)146。
上述的單片反射式光閥投影裝置100中，光源112提供的光束114可視為由許多光源所組成，此光束114會(huì)經(jīng)由第一光入射面142a入射第一棱鏡142并傳遞至全反射面142c。接著，此全反射面142c會(huì)將光束114反射至第一光出射面142b。接下來(lái)，光束114會(huì)傳遞至數(shù)字微鏡裝置130上。然后，經(jīng)過(guò)數(shù)字微鏡裝置130處理過(guò)的光束(圖像)114會(huì)再次傳遞至第一棱鏡142，且由于此時(shí)光束(圖像)114入射全反射面142c的入射角已改變，因此可以通過(guò)全反射面142c傳遞至空氣間隙146，并經(jīng)由第二光入射面144a入射第二棱鏡144。之后，這些入射第二棱鏡144的光束(圖像)114會(huì)經(jīng)由第二光出射面144b傳遞至投影鏡頭120。
圖2A與圖2B是表示為公知的單片反射式光閥投影裝置使用不同排列方式的內(nèi)部全反射棱鏡的成像示意圖。同時(shí)參照?qǐng)D1、圖2A及圖2B，由于光束114的光線114a、114b于內(nèi)部全反射棱鏡140中傳遞的路徑長(zhǎng)度不相等，所以光線114a、114b在內(nèi)部全反射棱鏡140中具有光程差，導(dǎo)致投影于數(shù)字微鏡裝置130上的光斑50無(wú)法顯示出近似矩形的形狀。如圖2A所示，當(dāng)數(shù)字微鏡裝置130為金剛石形態(tài)數(shù)字微鏡裝置(Diamond Shape DMD)時(shí)，光束114會(huì)以平行數(shù)字微鏡裝置130的長(zhǎng)邊132的方向入射數(shù)字微鏡裝置130，且以平行數(shù)字微鏡裝置130的長(zhǎng)邊132的方向自數(shù)字微鏡裝置130出射，此時(shí)由于光程差不等，使得數(shù)字微鏡裝置130上各處聚焦光點(diǎn)52大小不同，并造成數(shù)字微鏡裝置130上的光斑50呈現(xiàn)梯形形狀，導(dǎo)致亮度及均勻度下降。此外，如圖2B所示，當(dāng)數(shù)字微鏡裝置130為標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)數(shù)字微鏡裝置(Normal DMD)的情況下，光束114入射數(shù)字微鏡裝置130時(shí)，會(huì)與數(shù)字微鏡裝置130的長(zhǎng)邊132有一45度的夾角，且光束114自數(shù)字微鏡裝置130出射時(shí)，也會(huì)與數(shù)字微鏡裝置130的長(zhǎng)邊132有一45度的夾角，而此時(shí)由于光程差不等，使在數(shù)字微鏡裝置130上各處聚焦光點(diǎn)52大小不同，造成數(shù)字微鏡裝置130上的光斑50呈現(xiàn)平行四邊形形狀，也會(huì)導(dǎo)致亮度及均勻度下降。
此外，公知單片反射式光閥投影裝置100中。數(shù)字微鏡裝置130的主動(dòng)表面132的一法向量132a必須平行于光軸122，以使光線114a、114b自數(shù)字微鏡裝置130傳遞至投影鏡頭120的路徑相同，進(jìn)而避免光程差的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一目的是提供一種可補(bǔ)償照明端光程差的內(nèi)部全反射棱鏡，其主要是把一光程補(bǔ)償棱鏡配置于內(nèi)部全反射棱鏡的第一棱鏡的第一光入射面或第二棱鏡的第二光出射面，以使光束照射于內(nèi)部全反射棱鏡至數(shù)字微鏡裝置之間的光程差降低。
本發(fā)明的再一目的，是提供一種可補(bǔ)償光程差的內(nèi)部全反射棱鏡，其主要是利用內(nèi)部全反射棱鏡的第一棱鏡的折射率以及第二棱鏡的折射率不相等，當(dāng)數(shù)字微鏡裝置與投影鏡頭非平行設(shè)置時(shí)，可使由數(shù)字微鏡裝置射出至投影鏡頭的光束其光程差減少。
本發(fā)明的另一目的，是提供一種單片反射式光閥投影裝置，其主要是利用內(nèi)部全反射棱鏡的第一棱鏡的折射率不同于第二棱鏡的折射率，或是利用一光程補(bǔ)償棱鏡配置于內(nèi)部全反射棱鏡的第一棱鏡的第一光入射面或第二棱鏡的第二光出射面以補(bǔ)償光束于傳遞路徑上的光程差。
為達(dá)到上述與其他目的，本發(fā)明提出一種內(nèi)部全反射棱鏡，該內(nèi)部全反射棱鏡主要包括一第一棱鏡、一第二棱鏡以及一光程補(bǔ)償棱鏡。其中，第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面。此外，第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中第一棱鏡的全反射面與第二棱鏡的第二光入射面連接，且全反射面與第二光入射面之間形成有一空氣間隙。另外，光程補(bǔ)償棱鏡配置于第一棱鏡的第一光入射面上或第二棱鏡的第二光出射面上。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡中，第一棱鏡的折射率可與第二棱鏡的折射率相同或不相同兩者擇其一。此外，光程補(bǔ)償棱鏡的折射率可與第一棱鏡的折射率相同或不相同兩者擇其一，且光程補(bǔ)償棱鏡可與第一棱鏡一體成形。
此外，本發(fā)明又提出一種內(nèi)部全反射棱鏡，該內(nèi)部全反射棱鏡主要是包括一第一棱鏡及一第二棱鏡。其中，第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面，且第一棱鏡的折射率為n1。此外，第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，此第二棱鏡的折射率為n2，且n2≠n1，其中第一棱鏡的全反射面與第二棱鏡的第二光入射面連接，且全反射面與第二光入射面之間形成有一空氣間隙。
本發(fā)明還提出一種單片反射式光閥投影裝置，該單片反射式光閥投影裝置主要包括一光源、一投影鏡頭、一反射式光閥以及一內(nèi)部全反射棱鏡。其中，光源適于提供一光束，且投影鏡頭配置于光束的傳遞路徑上，其中投影鏡頭具有一光軸。此外，反射式光閥配置于光源與投影鏡頭之間，且位于光束的傳遞路徑上，其中反射式光閥具有一主動(dòng)表面，且主動(dòng)表面的一法向量不平行于光軸。另外，內(nèi)部全反射棱鏡配置于反射式光閥與投影鏡頭之間，此內(nèi)部全反射棱鏡為前述的二種內(nèi)部全反射棱鏡其中之一。
在上述的單片反射式光閥投影裝置中，反射式光閥例如是數(shù)字微鏡裝置。
本發(fā)明因采一種具有光程補(bǔ)償棱鏡的內(nèi)部全反射棱鏡，或是一種第一棱鏡的折射率與第二棱鏡的折射率不同的內(nèi)部全反射棱鏡，以使光束于內(nèi)部全反射棱鏡內(nèi)無(wú)光程差，因此可使數(shù)字微鏡裝置上的光斑近似于矩形，以提高亮度及均勻度。此外，利用第一棱鏡與第二棱鏡的折射率不同的內(nèi)部全反射棱鏡來(lái)補(bǔ)償光束于傳遞路徑上的光程差，可使反射式光閥的主動(dòng)表面與光軸不必平行即可維持原有的清晰度。
為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并結(jié)合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是表示為公知的單片反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2A與圖2B是表示為公知的單片反射式光閥投影裝置使用不同排列方式的內(nèi)部全反射棱鏡的成像示意圖。
圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施例所述的一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施例所述的一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是表示本發(fā)明第三實(shí)施例所述的一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是表示本發(fā)明第四實(shí)施例所述的一種單片全反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7A與圖7B是表示本發(fā)明第四實(shí)施例所述的另二種單片反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明50光斑52聚焦光點(diǎn)100、300單片反射式光閥投影裝置110、310照明系統(tǒng)112、312光源114、314光束114a、114b、314a、314b光線120、320投影鏡頭122、322光軸130數(shù)字微鏡裝置132、332主動(dòng)表面132a、332a法向量140、200a、200b、200c內(nèi)部全反射棱鏡142、210第一棱鏡142a、212第一光入射面142b、214第一光出射面142c、216全反射面144、220第二棱鏡144a、222第二光入射面144b、224第二光出射面146、240空氣間隙230光程補(bǔ)償棱鏡330反射式光閥具體實(shí)施方式
第一實(shí)施例圖3是表示依照本發(fā)明第一實(shí)施例所述的一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D3，本實(shí)施例的內(nèi)部全反射棱鏡200a主要包括一第一棱鏡210、一第二棱鏡220以及一光程補(bǔ)償棱鏡230。其中，第一棱鏡210具有一第一光入射面212、一第一光出射面214以及一全反射面216。此外，第二棱鏡220具有一第二光入射面222以及一第二光出射面224，其中第一棱鏡210的全反射面216與第二棱鏡220的第二光入射面222連接，且全反射面216與第二光入射面222之間形成有一空氣間隙240。另外，光程補(bǔ)償棱鏡230配置于第一棱鏡210的第一光入射面212上。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200a中，光線314a、314b通過(guò)光程補(bǔ)償棱鏡230后，會(huì)經(jīng)由第一光入射面212入射第一棱鏡210，并傳遞至全反射面216。接著，此全反射面216會(huì)將光線314a、314b反射至第一光出射面214。接下來(lái)，光線314a、314b例如會(huì)傳遞至一反射式光閥330上。然后，經(jīng)過(guò)反射式光閥330處理過(guò)的光線(子圖像)314a、314b例如會(huì)再次傳遞至第一棱鏡210的全反射面216，且由于此時(shí)光線(子圖像)314a、314b入射全反射面216的入射角已改變，因此可以通過(guò)全反射面216而傳遞至空氣間隙240，并經(jīng)由第二光入射面222入射第二棱鏡220。之后，這些入射第二棱鏡220的光線(子圖像)314a、314b會(huì)經(jīng)由第二光出射面224出射第二棱鏡220。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200a中，第一棱鏡210、第二棱鏡220及光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率可分別為n1、n2及n3。此外，光線314a、314b于第一棱鏡210與第二棱鏡220中傳遞的光程總長(zhǎng)不相等。也就是說(shuō)，X2+X3+X4+X5與Y2+Y2+Y4+Y5不相等。
在本發(fā)明第一實(shí)施例中，主要是利用光程補(bǔ)償棱鏡230來(lái)使光線314a、314b于內(nèi)部全反射棱鏡200a中光程差可降低。也就是說(shuō)，通過(guò)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a、314b于內(nèi)部全反射棱鏡200a中的總光程相等。本實(shí)施例中，第一棱鏡210的折射率n1可與第二棱鏡220的折射率n2相同，而光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡210的折射率n1相同。亦即n1＝n2＝n3，此時(shí)可利用光程補(bǔ)償棱鏡230的截面厚度X1、Y1改變，使光線314a的總光程n3(X1+X2+X3+X4+X5)等于光線314b的總光程n3(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)。
此外，第一棱鏡210的折射率n1可與第二棱鏡220的折射率n2相同，而光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡210的折射率n1不相同。也就是說(shuō)n1＝n2≠n3，此時(shí)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n1(X2+X3+X4+X5)+n3X1等于光線314b的總光程n1((Y2+Y3+Y4+Y5)+n3Y1。
在本發(fā)明第一實(shí)施例的內(nèi)部全反射棱鏡200a中，第一棱鏡210的折射率n1也可與第二棱鏡220的折射率n2不相同，而光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡210的折射率n1相同。也就是說(shuō)n1＝n3≠n2，則光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n3(X1+X2+X3+X4)+n2X5等于光線314b的總光程n3(Y1+Y2+Y3+Y4)+n2Y5。
此外，當(dāng)光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡210的折射率n1不相同時(shí)，也就是說(shuō)n1≠n3≠n2，則此時(shí)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n1(X2+X3+X4)+n2X5+n3X1等于光線314b的總光程n1(Y2+Y3+Y4)+n2Y5+n3Y1。在本實(shí)施例中，由于光線314a與光線314b于內(nèi)部全反射棱鏡200a中的總光程相等。因此，不論反射式光閥330為何種排列方式，均可通過(guò)光程補(bǔ)償棱鏡230的厚度改變或各棱鏡折射率的變化來(lái)補(bǔ)償光程差，使數(shù)字微鏡裝置上的光斑接近于矩形，以提高亮度及均勻度。
第二實(shí)施例圖4是表示依照本發(fā)明第二實(shí)施例所述的另一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D4，本實(shí)施例提出一種內(nèi)部全反射棱鏡200b，該內(nèi)部全反射棱鏡200b主要是包括一第一棱鏡210、一第二棱鏡220以及一光程補(bǔ)償棱鏡230。其中，第一棱鏡210具有一第一光入射面212、一第一光出射面214以及一全反射面216。此外，第二棱鏡220具有一第二光入射面222以及一第二光出射面224，其中第一棱鏡210的全反射面216與第二棱鏡220的第二光入射面222連接，且全反射面216與第二光入射面222之間形成有一空氣間隙240。另外，光程補(bǔ)償棱鏡230配置于第二棱鏡220的第二光出射面224上。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200b中，光線314a、314b會(huì)經(jīng)由第一光入射面212入射第一棱鏡210并傳遞至全反射面216。接著，此全反射面216會(huì)將光線314a、。314b反射至第一光出射面214。接下來(lái)，光線314a、314b例如會(huì)傳遞至一反射式光閥330上。然后，經(jīng)過(guò)反射式光閥330處理過(guò)的光線(子圖像)314a、314b會(huì)再次傳遞至第一棱鏡210的全反射面216，且由于此時(shí)光線(子圖像)314a、314b入射全反射面216的入射角已改變，因此可以通過(guò)全反射面216而傳遞至空氣間隙240，并經(jīng)由第二光入射面222入射第二棱鏡220。之后，這些入射第二棱鏡220的光線(子圖像)314a、314b會(huì)經(jīng)由第二光出射面224出射光程補(bǔ)償棱鏡230。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200b中，第一棱鏡210、第二棱鏡220及光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率可分別為n1、n2及n3。此外，光線314a、314b于第一棱鏡210與第二棱鏡220中傳遞的路徑總長(zhǎng)不相等。也就是說(shuō)，X3+X4與Y3+Y4不相等。
在本發(fā)明第二實(shí)施例中，主要利用光程補(bǔ)償棱鏡330來(lái)使光線314a、314b于內(nèi)部全反射棱鏡200a中的光程差降低。也就是說(shuō)，通過(guò)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a、314b于內(nèi)部全反射棱鏡200b中的總光程相等。本實(shí)施例中，第一棱鏡210的折射率n1可與第二棱鏡220的折射率n2相同，光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡210的折射率n1相同。亦即n1＝n2＝n3，此時(shí)可利用光程補(bǔ)償棱鏡230的截面厚度X5、Y5改變，使光線314a的總光程n3(X3+X4+X5)等于光線314b的總光程n3(Y3+Y4+Y5)。
此外，當(dāng)光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3也可與第一棱鏡210的折射率n1不相同，也就是說(shuō)n1＝n2≠n3，則此時(shí)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n1(X3+X4)+n3X5等于光線314b的總光程n1(Y3+Y4)+n3Y5。
在本發(fā)明第二實(shí)施例的內(nèi)部全反射棱鏡200b中，第一棱鏡210的折射率n1可與第二棱鏡220的折射率n2不相同，光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3可與第一棱鏡310的折射率n1相同。換言之n1＝n3≠n2，此時(shí)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n3(X3+X5)+n2X4等于光線314b的總光程n3(Y3+Y5)+n2Y4。
此外，當(dāng)光程補(bǔ)償棱鏡230的折射率n3也可與第一棱鏡210的折射率n1不相同。也就是說(shuō)n1≠n3≠n2，此時(shí)光程補(bǔ)償棱鏡230可使光線314a的總光程n1X3+n2X4+n3X5等于光線314b的總光程n1Y3+n2Y4+n4Y5。
在本實(shí)施例中，由于光線314a與光線314b于內(nèi)部全反射棱鏡200b中的總光程相等。因此，不論反射式光閥330是否與光軸垂直或與投影鏡頭的入射面平行，均可使投影畫面維持原有的清晰度。
第三實(shí)施例圖5是表示依照本發(fā)明第三實(shí)施例所述的一種內(nèi)部全反射棱鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D5，本實(shí)施提出一種內(nèi)部全反射棱鏡200c，主要包括一第一棱鏡210及一第二棱鏡220。其中，第一棱鏡210具有一第一光入射面212、一第一光出射面214以及一全反射面216，且第一棱鏡210的折射率為n1。此外，第二棱鏡220具有一第二光入射面222以及一第二光出射面224，此第二棱鏡220的折射率為n2，且n2≠n1，其中第一棱鏡210的全反射面216是與第二棱鏡220的第二光入射面222連接，且全反射面216與第二光入射面222之間形成有一空氣間隙240。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200c中，光線314a、314b會(huì)經(jīng)由第一光入射面212入射第一棱鏡210并傳遞至全反射面216。接著，此全反射面216會(huì)將光線314a、314b反射至第一光出射面214。接著，光線314a、314b會(huì)傳遞至一反射式光閥330上。然后，經(jīng)過(guò)反射式光閥330處理過(guò)的光線(子圖像)314a、314b例如會(huì)再次傳遞至第一棱鏡210的全反射面216，且由于此時(shí)光線(子圖像)314a、314b入射全反射面216的入射角已改變，因此可以通過(guò)全反射面216而傳遞至空氣間隙240，并經(jīng)由第二光入射面222入射第二棱鏡220。之后，這些入射第二棱鏡220的光線(子圖像)314a、314b會(huì)經(jīng)由第二光出射面224出射第二棱鏡220。
在上述的內(nèi)部全反射棱鏡200c中，第一棱鏡210及第二棱鏡220的折射率例如分別為n1及n2。此外，光線314a、314b于第一棱鏡210與第二棱鏡220中傳遞的光程總長(zhǎng)不相等。亦即，X3+X4不等于Y2+Y4。
在本發(fā)明第三實(shí)施例中，主要是利用第一棱鏡210與第二棱鏡220的折射率不相等來(lái)使光線314a、314b于內(nèi)部全反射棱鏡200c中光程差降至最低。換言之，通過(guò)使第一棱鏡210與第二棱鏡220的折射率不相等，以使光線314a的總光程n1X3+n2X4等于光線314b的總光程n1Y3+n2Y4。
在本實(shí)施例中，由于光線314a與光線314b于內(nèi)部全反射棱鏡200c中的總光程相等。因此，不論反射式光閥330是否與光軸垂直或與投影鏡頭的入射面平行，均可使投影畫面維持原有的清晰度。
第四實(shí)施例圖6是表示依照本發(fā)明第四實(shí)施例所述的一種單片反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D5與圖6，本實(shí)施例提出一種單片反射式光閥投影裝置300，該單片反射式光閥投影裝置主要包括一照明系統(tǒng)310、一投影鏡頭320、一反射式光閥330以及一內(nèi)部全反射棱鏡200c。其中，照明系統(tǒng)310具有一光源312，此光源312適于提供一光束314，且投影鏡頭320配置于光束314的傳遞路徑上，其中投影鏡頭320具有一光軸322。此外，反射式光閥330例如為一數(shù)字微鏡裝置，其配置于光源312與投影鏡頭320之間，且位于光束314的傳遞路徑上，其中反射式光閥330具有一主動(dòng)表面332，且主動(dòng)表面332的一法向量332a不平行于光軸322。另外，內(nèi)部全反射棱鏡200c配置于反射式光閥330與投影鏡頭320之間，此內(nèi)部全反射棱鏡200c的細(xì)部構(gòu)件與第三實(shí)施例所述相似，在此將不再重述。
在本發(fā)明第四實(shí)施例中，光源312所提供的光束314例如會(huì)依序通過(guò)色輪(color wheel)316、光積分柱(light integration rod)318與延遲鏡片(relaylens)319，并且經(jīng)由內(nèi)部全反射棱鏡200c反射至數(shù)字微鏡裝置330。此數(shù)字微鏡裝置330會(huì)將光束314轉(zhuǎn)換為圖像，之后再由投影鏡頭320將圖像投影于屏幕(未示出)上。
承上述，在某些情況下，由于結(jié)構(gòu)上的問(wèn)題，反射式光閥330的主動(dòng)表面332的一法向量332a無(wú)法與光軸322平行，以致于光束314在內(nèi)部全反射棱鏡200c中的傳遞路徑總長(zhǎng)不相等，且光束314自內(nèi)部全反射棱鏡200c傳遞至投影鏡頭320的路徑長(zhǎng)也不相等。然而，本實(shí)施例中可利用內(nèi)部全反射棱鏡200c的第一棱鏡210與第二棱鏡220的折射率不同，使光束314的光程差降至最低。舉例來(lái)說(shuō)，在本實(shí)施例中，可利用第一棱鏡210與第二棱鏡220的折射率不相等。使光束314的一光線314a的總光程n1X3+n2X4+n3X5等于光束314的另一光線314b的總光程n1Y3+n2Y4+n3Y5，其中n3代表空氣的折射率。因此，不論反射式光閥330是否與光軸垂直或與投影鏡頭的入射面平行，均可使投影畫面維持原有的清晰度。
圖7A與圖7B是表示為本發(fā)明第四實(shí)施例所述的另二種單片反射式光閥投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。同時(shí)參照?qǐng)D3、圖4、圖6、圖7A與圖7B，其中圖7A及圖7B與圖6相擬，其不同處在于圖7A中采用圖3所表示的內(nèi)部全反射棱鏡200a，而圖7B中采用圖4所表示的內(nèi)部全反射棱鏡200b。此外，有關(guān)于內(nèi)部全反射棱鏡200a、200b補(bǔ)償光程差的方式與前述相似，在此不再重述。
綜上所述，本發(fā)明通過(guò)采一種具有光程補(bǔ)償棱鏡的內(nèi)部全反射棱鏡，或一種第一棱鏡與第二棱鏡的折射率不相等的內(nèi)部全反射棱鏡，使光束于內(nèi)部全反射棱鏡內(nèi)無(wú)光程差。因此可使投影亮度及均勻度增加或維持畫面的清晰度。此外，利用第一棱鏡與第二棱鏡的折射率不同的內(nèi)部全反射棱鏡來(lái)補(bǔ)償光束于傳遞路徑上的光程差。因此，即使在某些因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上的問(wèn)題，無(wú)法使反射式光閥的主動(dòng)表面的一法向量與投影鏡頭的光軸平行的情況下，本發(fā)明的單片反射式光閥投影裝置仍然可以維持原有畫面的清晰度。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，當(dāng)然可作各種更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書的范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)部全反射棱鏡，包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面；一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中該全反射面與該第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙；以及一光程補(bǔ)償棱鏡，該光程補(bǔ)償棱鏡配置于該第一光入射面上。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該第一棱鏡的折射率與該第二棱鏡的折射率相同。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率相同。
4.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率不相同。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該第一棱鏡的折射率與該第二棱鏡的折射率不相同。
6.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率相同。
7.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率不相同。
8.一種內(nèi)部全反射棱鏡，包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面；一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中該全反射面與第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙；以及一光程補(bǔ)償棱鏡，該光程補(bǔ)償棱鏡配置于該第二光出射面上。
9.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該第一棱鏡的折射率與該第二棱鏡的折射率相同。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率相同。
11.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率不相同。
12.如權(quán)利要求8所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該第一棱鏡的折射率與該第二棱鏡的折射率不相同。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率相同。
14.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)部全反射棱鏡，其特征在于該光程補(bǔ)償棱鏡的折射率與該第一棱鏡的折射率不相同。
15.一種內(nèi)部全反射棱鏡，包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面，且該第一棱鏡的折射率為n1；以及一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，該第二棱鏡的折射率為n2，且n2≠n1，其中該全反射面與該第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙。
16.一種單片反射式光閥投影裝置，包括一光源，該光源適于提供一光束；一投影鏡頭，該投影鏡頭配置于該光束的傳遞路徑上，其中該投影鏡頭具有一光軸；一反射式光閥，該反射式光閥配置于該光源與該投影鏡頭之間，且位于該光束的傳遞路徑上，其中該反射式光閥具有一主動(dòng)表面，且該主動(dòng)表面的一法向量不平行于該光軸；一內(nèi)部全反射棱鏡，該內(nèi)部全反射式棱鏡配置于該反射式光閥與該投影鏡頭之間，該內(nèi)部全反射棱鏡包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面，且該第一棱鏡的折射率為n1；以及一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，該第二棱鏡的折射率為n2，且n2≠n1，其中該第一棱鏡的該全反射面與該第二棱鏡的該第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙。
17.如權(quán)利要求16所述的單片反射式光閥投影裝置，其特征在于該反射式光閥包括一數(shù)字微鏡裝置。
18.一種單片反射式光閥投影裝置，包括一光源，該光源適于提供一光束；一投影鏡頭，該投影鏡頭配置于該光束的傳遞路徑上，其中該投影鏡頭具有一光軸；一反射式光閥，該反射式光閥配置于該光源與該投影鏡頭之間，且位于該光束的傳遞路徑上；一內(nèi)部全反射棱鏡，該內(nèi)部全反射棱鏡配置于該反射式光閥與該投影鏡頭之間，該內(nèi)部全反射棱鏡包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面；一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中該全反射面與該第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙；以及一光程補(bǔ)償棱鏡，該光程補(bǔ)償棱鏡配置于該第一光入射面上。
19.一種單片反射式光閥投影裝置，包括一光源，該光源適于提供一光束；一投影鏡頭，該投影鏡頭配置于該光束的傳遞路徑上，其中該投影鏡頭具有一光軸；一反射式光閥，該反射式光閥配置于該光源與該投影鏡頭之間，且位于該光束的傳遞路徑上；一內(nèi)部全反射棱鏡，該內(nèi)部全反射棱鏡配置于該反射式光閥與該投影鏡頭之間，該內(nèi)部全反射棱鏡包括一第一棱鏡，該第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面；一第二棱鏡，該第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中該全反射面與該第二光入射面連接，且該全反射面與該第二光入射面之間形成有一空氣間隙；以及一光程補(bǔ)償棱鏡，該光程補(bǔ)償棱鏡配置于該第二光出射面上。
全文摘要
一種內(nèi)部全反射棱鏡及單片反射式光閥投影裝置，其主要包括一第一棱鏡、一第二棱鏡及一光程補(bǔ)償棱鏡。其中，第一棱鏡具有一第一光入射面、一第一光出射面以及一全反射面，而第二棱鏡具有一第二光入射面以及一第二光出射面，其中第一棱鏡的全反射面與第二棱鏡的第二光入射面連接，且全反射面與第二光入射面之間形成有一空氣間隙。此外，光程補(bǔ)償棱鏡配置于第一棱鏡的第一光入射面上，或第二棱鏡的第二光出射面上。另外，還提出一種內(nèi)部全反射棱鏡，其主要包括一第一棱鏡及一第二棱鏡，且第一棱鏡的折射率與第二棱鏡的折射率不相等。
文檔編號(hào)G02B5/04GK1797177SQ200410081958
公開日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者陳時(shí)偉, 鄭竹明 申請(qǐng)人:揚(yáng)明光學(xué)股份有限公司