專利名稱：投影機的光學系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影機的光學系統(tǒng)，特別是涉及一種通過使光線重復經(jīng)過一透鏡組而節(jié)省所占用的空間的投影機的光學系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
投影機是將光線通過色輪形成所需的單色光(紅、藍、綠)，然后經(jīng)過一連串的光學鏡片后，投射至一數(shù)字微鏡裝置(DMD)，此數(shù)字微鏡裝置可以依照控制系統(tǒng)的指示決定該單色光在一畫面中的分布狀態(tài)，然后經(jīng)由一投射鏡頭(內(nèi)含投射透鏡組)將圖像投射至一屏幕上。這樣，由色輪輪流取得三種色光，并經(jīng)過數(shù)字微鏡裝置決定所投射的位置以形成圖像。
就數(shù)字微鏡裝置的光軸與投射透鏡組的鏡軸之間的位置關(guān)系來說，投影機大致上可分為兩種形式一種是數(shù)字微鏡裝置的光軸與投射透鏡組的鏡軸重合，如圖1所示；另一種是數(shù)字微鏡裝置的光軸與投射透鏡組的鏡軸偏離一既定的角度，如圖2所示。
在圖1中，光線從一發(fā)光體12發(fā)出，經(jīng)過一聚焦透鏡14被匯聚，然后經(jīng)過一色輪16產(chǎn)生所需要的色光，色光由一光學積分器18使光線均勻化后，通過一第一透鏡22以及一第二透鏡24，然后再經(jīng)過一棱鏡90，該棱鏡90由兩個三棱鏡疊合而成，光線由棱鏡90反射至一數(shù)字微鏡裝置60后再反射至投射透鏡組70。在上述的構(gòu)造中，由于棱鏡90可將光線反射至數(shù)字微鏡裝置60，同時又可容許從數(shù)字微鏡裝置60反射至投射透鏡組70的光線通過，因此數(shù)字微鏡裝置60、投射透鏡組70以及棱鏡90可大體上排列成一直線設置，這樣可節(jié)省空間，數(shù)字微鏡裝置60反射與投射透鏡組70的光線不會產(chǎn)生角度差，來自數(shù)字微鏡裝置60的光線可精確地由投射透鏡組70投射至屏幕，但是棱鏡90的造價昂貴且具有相當?shù)闹亓浚虼舜嬖谟谐杀咎岣咭约鞍徇\不便的問題。
在圖2中，通過第一、第二透鏡22、24的光線通過一第三透鏡30，然后由一反射鏡80將光線反射至數(shù)字微鏡裝置60。由于反射鏡80不能容許數(shù)字微鏡裝置60反射至投射透鏡組70的光線通過，因此，數(shù)字微鏡裝置60必須與投射透鏡組70保持一角度差，以避免產(chǎn)生光學上的干涉。于是在構(gòu)造中，雖然未使用昂貴的棱鏡，但是考慮到機構(gòu)與光路產(chǎn)生干涉的問題，數(shù)字微鏡裝置60、投射透鏡組70以及反射鏡80等的配置將使整個光學系統(tǒng)占用較大的體積，從而使整個投影機的體積增大。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明的目的在于提供一種投影機的光學系統(tǒng)，利用使光線重復通過一透鏡組而可將光路折疊，以減少光學系統(tǒng)占用的體積，因此使投影機小型化。
本發(fā)明的投影機的光學系統(tǒng)的一實施例包括投影機的光學系統(tǒng)，其包括一光源模塊、一第一鏡組、一第二透鏡組、一第一反射鏡、一圖像成像裝置以及一投射透鏡組。由光源模塊所發(fā)出的光線通過第一鏡組，然后通過第二透鏡組。通過第二透鏡組的光線由第一反射鏡反射而再次通過第二透鏡組，最后到達圖像成像裝置，到達圖像成像裝置的光線被反射至投射透鏡組而投射至一屏幕成像。
在上述的優(yōu)選實施例中，第一鏡組包括一第一透鏡和一第二透鏡，來自光源模塊的光線依次通過第一透鏡和第二透鏡。
在上述的優(yōu)選實施例中，第一鏡組還包括一第二反射鏡，通過第一、第二透鏡的光線由第二反射鏡反射而通過第二透鏡組。
上述的光源模塊包括一發(fā)光體、一聚光鏡以及一光學積分器，光線從發(fā)光體發(fā)出，經(jīng)過聚光鏡而進入光學積分器。
上述的光源模塊還包括一色輪，通過聚光鏡的光線通過色輪而產(chǎn)生所需的色光，然后再進入光學積分器。
第一透鏡的有效焦距大于24.5毫米且小于26.5毫米，第二透鏡的有效焦距大于28毫米且小于30毫米。
在上述的優(yōu)選實施例中，第二透鏡組包括一第三透鏡，通過第一透鏡組的光線通過第三透鏡，并由第一反射鏡反射而再次通過第三透鏡。第三透鏡的有效焦距大于76.5毫米且小于78.5毫米。
本發(fā)明還提供一種投影機的光學系統(tǒng)的成像方法，包括下列步驟提供一光源模塊；使光源模塊所發(fā)出的光線通過一第一鏡組；使通過第一鏡組的光線通過一第二透鏡組；使通過第二透鏡組的光線經(jīng)由一第一反射鏡的反射而再次通過第二透鏡組并到達一數(shù)字微鏡裝置；以及使到達數(shù)字微鏡裝置的光線通過一投射透鏡組而成像于一屏幕上。第一鏡組包括一透鏡組以及一第二反射鏡。
上述的方法還包括下列步驟使來自光源模塊的光線通過透鏡組，并由第二反射鏡反射而通過透鏡組。。
上述的方法還包括下列步驟以數(shù)字微鏡裝置所在的平面限定為一基準面，并限定出一x軸以及一y軸，x軸與y軸互相垂直；限定光線從光源模塊行進通過第一鏡組并到達第二反射鏡的路徑為第一光路；限定光線從第二反射鏡行進通過第二透鏡組到達第一反射鏡的路徑為第二光路；限定光線從第一反射鏡行進通過第二透鏡組到達數(shù)字微鏡裝置的路徑為第三光路；以及限定光線從數(shù)字微鏡裝置行進至投射透鏡組的路徑為第四光路。
上述的第一光路相對于x軸的夾角大于167度且小于171度，相對于y軸的夾角大于93度且小于97度。
上述的第二光路相對于x軸的夾角大于85度且小于89度，相對于y軸的夾角大于85度且小于89度。
上述的第三光路相對于x軸的夾角大于71.5度且小于75.5度，相對于y軸的夾角大于65.5度且小于69.5度。
上述的第四光路相對于x軸的夾角大于88度且小于92度，相對于y軸的夾角大于83度且小于87度。
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易于理解，下面特舉優(yōu)選實施例，并配合附圖進行詳細說明。


圖1為公知的投影機的光學系統(tǒng)的示意圖；圖2為另一公知的投影機的光學系統(tǒng)的示意圖；圖3a為本發(fā)明的投影機的光學系統(tǒng)的示意圖；圖3b為圖3a的右側(cè)視圖；圖4為圖3a的光路的展開圖；圖5a表示第一光路與x軸的夾角；圖5b表示第二光路與x軸的夾角；
圖5c表示第三光路與x軸的夾角；圖5d表示第四光路與x軸的夾角；圖6a表示第一光路與y軸的夾角；圖6b表示第二光路與y軸的夾角；圖6c表示第三光路與y軸的夾角；圖6d表示第四光路與y軸的夾角。
具體實施例方式
圖3a表示本發(fā)明的投影機的光學系統(tǒng)的示意圖，圖3b為圖3a的右側(cè)視圖。圖4是以圖3的光路為軸線，將本發(fā)明的光學系統(tǒng)的元件逐一展開的示意圖。本發(fā)明的光學系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例包括一光源模塊100、一第一鏡組200、一第二透鏡組、一第一反射鏡400、一圖像成像裝置(數(shù)字微鏡裝置)600以及一投射透鏡組700。圖像成像裝置雖然在本實施例中為數(shù)字微鏡裝置，但也可以是反射式液晶屏幕或其它反射式成像裝置。
光源模塊100包括一發(fā)光體120、一聚光鏡140、一色輪160以及一光學積分器(light integrator)180。第一鏡組200包括一第一透鏡220、一第二透鏡240以及一第二反射鏡500。第二透鏡組包括一第三透鏡300。
發(fā)光體120可為一電弧燈泡，在電弧燈泡的后方可設置一拋物面鏡或球面鏡將光線向前投射。由發(fā)光體120發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡140聚光后(也可使用一散光透鏡將光線發(fā)散，視使用的情況而定)，通過色輪160產(chǎn)生所需的色光(通常是紅光、藍光或綠光)，所產(chǎn)生的色光經(jīng)過光學積分器180進行均勻化，因此經(jīng)過光學積分器180后的光線，其照度以及行進的方向都相當?shù)钠骄?br> 光線經(jīng)光學積分器180平整化后，進入第一鏡組200，進入第一鏡組200的光線依次通過第一透鏡220和第二透鏡240，以后在第二透鏡240后方適當?shù)奈恢锰巺R聚成像，此位置稱為第一駐像點(firstrelay position)R1。
光線從第一駐像點繼續(xù)行進由第二反射鏡500反射后，通過第三透鏡300，之后光線由第一反射鏡400反射后再度通過第三透鏡300，再度通過第三透鏡300的光線到達數(shù)字微鏡裝置600，由數(shù)字微鏡裝置600反射至投射透鏡組700，從而成像在投射透鏡組700中的一適當位置，該位置稱為第二駐像點R2。然后由投射透鏡組700再放大成像在一屏幕(未圖示)上，以供觀賞。
在本實施例中，第一透鏡的有效焦距(EFL)大于24.5毫米且小于26.5毫米，第二透鏡的有效焦距大于28毫米且小于30毫米，第三透鏡的有效焦距大于76.5毫米且小于78.5毫米。
另外，將數(shù)字微鏡裝置600所在的平面限定為一基準面，并在此基準面上限定出一x軸以及y軸，如圖3a、3b所示，該x軸與y軸互相垂直，x軸為朝向紙面左方，y軸與紙面垂直，同時由x軸和y軸可依照右手螺旋法則定出一z軸。將光線從光學積分器180通過第一、第二透鏡220、240而到達第二反射鏡500的光路限定為第一光路P1，光線從第二反射鏡500穿過第三透鏡300到達第一反射鏡400的光路限定為第二光路P2，光線從第一反射鏡400再度通過第三透鏡300到達數(shù)字微鏡裝置600的光路限定為第三光路P3，光線從數(shù)字微鏡裝置600到達投射透鏡組700的光路限定為第四光路P4。
在該優(yōu)選實施例中，第一光路P1相對于x軸的夾角θ1x大于167度且小于171度，相對于該y軸的夾角θ1y大于93度且小于97度，如圖5a、6a所示。第二光路P2相對于x軸的夾角θ2x大于85度且小于89度，相對于y軸的夾角θ2y大于85度且小于89度，如圖5b、6b所示。第三光路P3相對于x軸的夾角θ3x大于71.5度且小于75.5度，相對于y軸的夾角θ3y大于65.5度且小于69.5度，如圖5c、6c所示。第四光路P4相對于x軸的夾角θ4x大于88度且小于92度，相對于y軸的夾角θ4y大于83度且小于87度，如圖5d、6d所示。
在另一實施例中，也可將第二反射鏡500移除，使通過第一、第二透鏡220、240的光線直接通過第三透鏡300，然后經(jīng)由第一反射鏡400的反射，使光線再度通過第三透鏡300。
本發(fā)明的投影機利用將光路折曲，使光線重復通過第三透鏡，由此可避免光學系統(tǒng)中各元件相互干涉，從而達到所要求的效果，同時又可將多個光學元件安排在較小的空間中，由此可以使應用此光學系統(tǒng)的投影機小型化。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭示，但其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍，可做出許多的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以后附的權(quán)利要求所界定。
權(quán)利要求
1.一種投影機的光學系統(tǒng)，包括一光源模塊；一第一鏡組；一第二透鏡組；一第一反射鏡；一圖像成像裝置；以及一投射透鏡組；其中，由所述光源模塊所發(fā)出的光線通過所述第一鏡組，然后通過所述第二透鏡組，通過所述第二透鏡組的光線由所述第一反射鏡反射而再次通過所述第二透鏡組，最后到達所述圖像成像裝置，到達所述圖像成像裝置的光線被反射至所述投射透鏡組而投射至一屏幕成像。
2.如權(quán)利要求1所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第一鏡組包括一第一透鏡和一第二透鏡，來自光源模塊的光線依次通過第一透鏡和第二透鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第一鏡組還包括一第二反射鏡，通過第一、第二透鏡的光線由第二反射鏡反射而通過第二透鏡組。
4.如權(quán)利要求2所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第一透鏡的有效焦距大于24.5毫米且小于26.5毫米，第二透鏡的有效焦距大于28毫米且小于30毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第二透鏡組包括一第三透鏡，通過第一鏡組的光線通過第三透鏡，并由第一反射鏡反射而再次通過第三透鏡。
6.如權(quán)利要求5所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第三透鏡的有效焦距大于76.5毫米且小于78.5毫米。
7.如權(quán)利要求3所述的投影機的光學系統(tǒng)，還包括以數(shù)字微鏡裝置所在的平面限定為一基準面，并限定出一x軸以及一y軸，該x軸與該y軸互相垂直；限定光線從光源模塊行進通過第一鏡組并到達第二反射鏡的路徑為第一光路；限定光線從第二反射鏡行進通過第二透鏡組到達第一反射鏡的路徑為第二光路；限定光線從第一反射鏡行進通過第二透鏡組到達圖像成像裝置的路徑為第三光路；以及限定光線從圖像成像裝置行進至投射透鏡組的路徑為第四光路，其中第一光路相對于x軸的夾角大于167度且小于171度，相對于y軸的夾角大于93度且小于97度。
8.如權(quán)利要求3所述的投影機的光學系統(tǒng)，還包括以圖像成像裝置所在的平面限定為一基準面，并限定出一x軸以及一y軸，該x軸與該y軸互相垂直；限定光線從光源模塊行進通過第一鏡組并到達第二反射鏡的路徑為第一光路；限定光線從第二反射鏡行進通過第二透鏡組到達第一反射鏡的路徑為第二光路；限定光線從第一反射鏡行進通過第二透鏡組到達圖像成像裝置的路徑為第三光路；以及限定光線從圖像成像裝置行進至投射透鏡組的路徑為第四光路，其中第二光路相對于x軸的夾角大于85度且小于89度，相對于y軸的夾角大于85度且小于89度。
9.如權(quán)利要求3所述的投影機的光學系統(tǒng)，還包括以圖像成像裝置所在的平面限定為一基準面，并限定出一x軸以及一y軸，該x軸與該y軸互相垂直；限定光線從光源模塊行進通過第一鏡組并到達第二反射鏡的路徑為第一光路；限定光線從第二反射鏡行進通過第二透鏡組到達第一反射鏡的路徑為第二光路；限定光線從第一反射鏡行進通過第二透鏡組到達圖像成像裝置的路徑為第三光路；以及限定光線從圖像成像裝置行進至投射透鏡組的路徑為第四光路，其中第三光路相對于x軸的夾角大于71.5度且小于75.5度，相對于y軸的夾角大于65.5度且小于69.5度。
10.如權(quán)利要求9所述的投影機的光學系統(tǒng)，其中所述第四光路相對于x軸的夾角大于88度且小于92度，相對于y軸的夾角大于83度且小于87度。
全文摘要
由一光源模塊所發(fā)出的光線通過一第一鏡組，然后通過一第二透鏡組，通過第二透鏡組的光線由一第一反射鏡反射而再次通過第二透鏡組，最后到達一數(shù)字微鏡裝置，到達數(shù)字微鏡裝置的光線被反射至一投射透鏡組而投射至一屏幕成像。
文檔編號G03B21/14GK1877392SQ200510076388
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者林榮達, 王蒼祺, 林明坤 申請人:明基電通股份有限公司