專利名稱：投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，且特別涉及一種能夠通過介質(zhì)或反射元件調(diào)整光線折射路徑來縮小整體體積的投影裝置。
背景技術(shù)：
針對(duì)多媒體社會(huì)的急速進(jìn)步，多半受益于半導(dǎo)體元件及顯示器的飛躍性進(jìn)步。就顯示器而言，由于直視型顯示器在大尺寸顯示上仍有諸多限制，因此，通過具有高分辨率的非直視型顯示面板搭配光學(xué)引擎，以達(dá)到大尺寸顯示的背投式投影機(jī)與背投影電視，已經(jīng)逐漸成為主流趨勢(shì)。
圖1與圖2分別為兩種公知背投式投影裝置的剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1，公知背投式投影裝置100是通過成像系統(tǒng)110直接將光學(xué)圖像112傳遞至顯示屏幕120，而圖2的背投式投影裝置200亦是通過成像系統(tǒng)110提供光學(xué)圖像112，但由于成像系統(tǒng)110是與顯示屏幕120位于同一側(cè)，因此光學(xué)圖像112必須通過反射面鏡130的反射，以傳遞至顯示屏幕120。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1及圖2，公知的背投式投影裝置是以空氣作為光學(xué)圖像112的傳遞介質(zhì)。換言之，公知技術(shù)并未在圖1的成像系統(tǒng)110與顯示屏幕120之間，或是圖2的反射面鏡130與顯示屏幕120之間填入任何介質(zhì)。由于空氣的折射率固定，因此光學(xué)圖像112的傳遞路徑與角度始終維持定值，并不會(huì)產(chǎn)生任何變化。然而，當(dāng)光學(xué)圖像112傳遞至顯示屏幕120的角度有問題或需要改變傳遞路徑時(shí)，公知的背投式投影裝置并無法做適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。也因?yàn)槿绱?，背投式投影裝置的體積會(huì)受限于內(nèi)部光路設(shè)計(jì)而無法薄型化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的就是提供一種投影裝置，其可調(diào)整光學(xué)圖像傳遞至顯示屏幕的路徑，進(jìn)而使此投影裝置薄型化。
本發(fā)明提出一種投影裝置，包括顯示屏幕以及成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)適于提供光學(xué)圖像，且此光學(xué)圖像是通過折射率不等于1的光傳遞介質(zhì)而傳遞至顯示屏幕。
本發(fā)明還提出一種投影裝置，包括顯示屏幕、反射元件、成像系統(tǒng)以及光傳遞介質(zhì)。成像系統(tǒng)適于提供光學(xué)圖像，反射元件是位于光學(xué)圖像的傳遞路徑上，且反射元件與顯示屏幕之間是形成折射空間。光傳遞介質(zhì)即是位于此折射空間內(nèi)，而光學(xué)圖像適于通過反射元件的反射而通過此光傳遞介質(zhì)，并傳遞至顯示屏幕。其中，光傳遞介質(zhì)的折射率不等于1。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述反射元件例如是反射面鏡或菲涅爾反射鏡。而且在一實(shí)例中，菲涅爾反射鏡具有反射曲面，且此反射面例如是多個(gè)凸起或凹陷的球狀圖案的表面。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述光傳遞介質(zhì)例如是完全填滿反射元件與顯示屏幕之間的折射空間。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述光傳遞介質(zhì)的折射率例如是沿著光學(xué)圖像的傳遞方向而變化。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，光傳遞介質(zhì)例如是液晶、固態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)或其組合。舉例來說，固態(tài)的光傳遞物質(zhì)例如是二氧化硅、塑料材料或是兩者的組合，其中塑料材料例如是包括聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)或兩者的組合。液態(tài)光傳遞物質(zhì)則例如是水或有機(jī)溶劑。另外，在一較佳實(shí)施例中，固態(tài)的光傳遞物質(zhì)內(nèi)例如是摻有摻質(zhì)。其中摻有摻質(zhì)的固態(tài)光傳遞物質(zhì)例如是二氧化硅，而此摻質(zhì)則例如是銦。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，上述固態(tài)物質(zhì)例如是具有光出射曲面。在一較佳實(shí)施例中，此光出射曲面例如是多個(gè)凸起或凹陷的球狀圖案的表面。
本發(fā)明的投影裝置主要是令光學(xué)圖像傳遞至顯示屏幕之前，先通過一個(gè)折射率不等于1的光傳遞介質(zhì)。此外，本發(fā)明還可以通過改變投影裝置中反射元件的反射面曲率，以控制光學(xué)圖像入射至光傳遞介質(zhì)的角度，進(jìn)而改變光學(xué)圖像的傳遞路徑。換言之，本發(fā)明的投影裝置可以通過控制光傳遞介質(zhì)的折射率以及調(diào)整反射元件的反射面曲率，以改變光學(xué)圖像的傳遞路徑，進(jìn)而使投影裝置易于達(dá)成薄型化。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1與圖2分別為兩種公知背投式投影裝置的剖面示意圖。
圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖5至圖7分別為本發(fā)明的其它實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
主要元件標(biāo)記說明100、200、300、400背投式投影裝置110、310、410成像系統(tǒng)112、312、412光學(xué)圖像120、320、420顯示屏幕130反射面鏡330、430光傳遞介質(zhì)422折射空間432光出射面434凸起球狀圖案435凹陷球狀圖案
440反射元件442a、442b反射面444球狀圖案具體實(shí)施方式
圖3為本發(fā)明的第一實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，投影裝置300主要是由顯示屏幕320以及成像系統(tǒng)310所構(gòu)成。其中，成像系統(tǒng)310適于提供光學(xué)圖像312，且光學(xué)圖像312是通過折射率不等于1的光傳遞介質(zhì)330而傳遞至顯示屏幕320。在此，光傳遞介質(zhì)330可以是固態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)或液晶等。
值得一提的是，在一較佳實(shí)施例中，光傳遞介質(zhì)330的折射率例如是沿著光學(xué)圖像312的傳遞路徑而變化，而此種光傳遞介質(zhì)330例如是由兩種以上的物質(zhì)所組成。也就是說，光傳遞介質(zhì)330除了可以是固態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)或液晶，還可以是這三種物質(zhì)的任意組合。
以固態(tài)的光傳遞介質(zhì)330來說，其可以是由一般透鏡的主要材質(zhì)所構(gòu)成，也就是二氧化硅。值得一提的是，若在二氧化硅中摻入摻質(zhì)，二氧化硅的折射率將隨著摻雜的摻質(zhì)濃度而有所不同，因此可通過控制二氧化硅中摻質(zhì)的濃度分布，而制作出折射率沿著光學(xué)圖像312的傳遞方向而變化的光傳遞介質(zhì)330，以符合實(shí)際需求。在一實(shí)施例中，本發(fā)明例如是在二氧化硅中摻入銦或是其它透明金屬。
此外，固態(tài)的光傳遞介質(zhì)330也可以是由塑料材料所構(gòu)成，其例如是聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)或兩者的組合。另外，液態(tài)的光傳遞介質(zhì)330例如是水或有機(jī)溶劑。當(dāng)然，液態(tài)的光傳遞介質(zhì)330也可以是由兩種以上的液態(tài)物質(zhì)所構(gòu)成。在此，本發(fā)明并不限定此液態(tài)物質(zhì)的組成成分，只要是不具侵蝕性且具有適當(dāng)?shù)耐腹饴实囊簯B(tài)物質(zhì)，均可作為本發(fā)明的投影裝置300中的光傳遞介質(zhì)330。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3，由上述可知，光學(xué)圖像312在通過光傳遞介質(zhì)330之后，其傳遞至顯示屏幕320的路徑是依據(jù)光傳遞介質(zhì)330的折射率而決定。換言之，投影裝置300可以通過改變光傳遞介質(zhì)330的折射率，進(jìn)而調(diào)整光學(xué)圖像312的傳遞路徑。以上述固態(tài)或液態(tài)的光傳遞介質(zhì)330來說，本發(fā)明例如是通過改變光傳遞介質(zhì)330的環(huán)境溫度與壓力，而使光傳遞介質(zhì)330的折射率隨之改變。另外，若是以液晶作為投影裝置300中的光傳遞介質(zhì)330，則需通過改變光傳遞介質(zhì)330所在之處的電場大小，而改變光傳遞介質(zhì)330的折射率。
圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D4，背投影裝置400主要是由成像系統(tǒng)410、顯示屏幕420、光傳遞介質(zhì)430以及反射元件440所構(gòu)成。其中，成像系統(tǒng)410是用以提供光學(xué)圖像412，且由于成像系統(tǒng)410是與顯示屏幕420設(shè)置在同一側(cè)，因此光學(xué)圖像412必須先通過反射元件440的反射后，才能傳遞至顯示屏幕420。在此，反射元件440與顯示屏幕420之間是形成折射空間422，而光傳遞介質(zhì)430即是設(shè)置在折射空間422內(nèi)。由此可知，光學(xué)圖像412在被反射元件440反射之后，會(huì)先通過光傳遞介質(zhì)430，然后再傳遞至顯示屏幕420。其中，光傳遞介質(zhì)430的折射率不等于1。
值得注意的是，光傳遞介質(zhì)430可以是填滿折射空間422，也可以是分布在局部的折射空間422內(nèi)，本發(fā)明并未對(duì)其加以限定。
承上所述，光傳遞介質(zhì)430除了可以是第一實(shí)施例中所述的物質(zhì)以外，還可以是具有光出射曲面432的固態(tài)物質(zhì)。圖5為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中投影裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，固態(tài)的光傳遞介質(zhì)430例如是具有光出射曲面432，而使光傳遞介質(zhì)430具有與菲涅爾透鏡(Fresnellens)相似的功效。除此之外，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，光傳遞介質(zhì)430的光出射面432也可以是非球狀(aspheric-type)圖案(圖中未表示)的表面，以進(jìn)一步改善光學(xué)圖像412的質(zhì)量，而使其與顯示屏幕420的光入射條件相符。
反射元件440可以是具有平滑反射面442a的反射面鏡(mirror)，如圖4所示，也可以是具有反射曲面442b的菲涅爾反射鏡，如圖6及圖7所示。請(qǐng)參照?qǐng)D6及圖7，如同前文所述，菲涅爾反射鏡的反射曲面442b例如是多個(gè)凸起或凹陷的球狀圖案444的表面，而且光學(xué)圖像412在傳遞至反射面442b之后的反射路徑是與這些球狀圖案444的表面曲率相關(guān)。也就是說，通過改變這些球狀圖案444的表面曲率，能夠調(diào)整光學(xué)圖像412入射光傳遞介質(zhì)430的角度，進(jìn)而改變光學(xué)圖像412由成像系統(tǒng)410傳遞至顯示屏幕420的傳遞路徑。
需要注意的是，本發(fā)明的主要精神在于通過光傳遞介質(zhì)來改變光學(xué)圖像的傳遞路徑，因此本發(fā)明可應(yīng)用在任何背投式投影裝置中，而非限定于上述實(shí)施例所表示的投影裝置。
綜上所述，本發(fā)明的投影裝置主要是令光學(xué)圖像傳遞至顯示屏幕之前，先通過一個(gè)折射率不等于1的光傳遞介質(zhì)。如此一來，本發(fā)明只要依據(jù)實(shí)際需求選取適當(dāng)?shù)墓鈧鬟f介質(zhì)，或是通過一些特殊方法(如改變光傳遞介質(zhì)的溫度、壓力或電場等)來改變光傳遞介質(zhì)的折射率，即可縮短光學(xué)圖像的傳遞路徑，以使投影裝置能夠達(dá)成薄型化的需求。
除此之外，本發(fā)明還可以通過改變投影裝置中反射元件的反射面曲率，以控制光學(xué)圖像入射至光傳遞介質(zhì)的角度，進(jìn)而改變光學(xué)圖像的傳遞路徑。換言之，本發(fā)明的投影裝置可以通過控制光傳遞介質(zhì)的折射率，再搭配對(duì)反射元件的反射面曲率的調(diào)整，以改變光學(xué)圖像的傳遞路徑，進(jìn)而使投影裝置易于薄型化，以符合現(xiàn)代潮流。
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，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與改進(jìn)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，其特征是包括顯示屏幕；以及成像系統(tǒng)，適于提供光學(xué)圖像，且該光學(xué)圖像是通過光傳遞介質(zhì)而傳遞至該顯示屏幕，其中該光傳遞介質(zhì)的折射率不等于1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是該光傳遞介質(zhì)的折射率是沿著該光學(xué)圖像的傳遞方向而變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是該光傳遞介質(zhì)包括液晶、固態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)及其組合中之一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)的材質(zhì)包括二氧化硅、塑料材料及其組合中之一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)內(nèi)包括摻質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)為二氧化硅。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征是該摻質(zhì)為銦。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影裝置，其特征是該塑料材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate)及其組合中之一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的投影裝置，其特征是該液態(tài)物質(zhì)包括水、有機(jī)溶劑及其組合中之一種。
10.一種投影裝置，其特征是包括顯示屏幕；成像系統(tǒng)，適于提供光學(xué)圖像；反射元件，位于該光學(xué)圖像的傳遞路徑上，且該反射元件與該顯示屏幕之間是形成折射空間；以及光傳遞介質(zhì)，位于該折射空間內(nèi)，而該光學(xué)圖像適于通過該反射元件的反射而通過該光傳遞介質(zhì)，并傳遞至至該顯示屏幕，其中該光傳遞介質(zhì)的折射率不等于1。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影裝置，其特征是該反射元件包括反射面鏡或菲涅爾反射鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影裝置，其特征是該菲涅爾反射鏡具有反射曲面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影裝置，其特征是該反射曲面是多個(gè)凸起或凹陷的球狀圖案的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影裝置，其特征是該光傳遞介質(zhì)是完全填滿該折射空間。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影裝置，其特征是該光傳遞介質(zhì)的折射率是沿著該光學(xué)圖像的傳遞方向而變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影裝置，其特征是該光傳遞介質(zhì)包括液晶、固態(tài)物質(zhì)、液態(tài)物質(zhì)及其組合中之一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)內(nèi)包括摻質(zhì)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)的材質(zhì)包括二氧化硅、塑料材料及其組合中之一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)為二氧化硅。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的投影裝置，其特征是該摻質(zhì)為銦。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的投影裝置，其特征是該塑料材料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate)及其組合中之一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征是該固態(tài)物質(zhì)具有光出射面，且該光出射面為曲面。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的投影裝置，其特征是該曲面是多個(gè)凸起或凹陷的球狀圖案的表面。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的投影裝置，其特征是該液態(tài)物質(zhì)包括水、有機(jī)溶劑及其組合中之一種。
全文摘要
一種投影裝置，主要是由顯示屏幕以及成像系統(tǒng)所構(gòu)成。其中，成像系統(tǒng)適于提供光學(xué)圖像，且此光學(xué)圖像是通過折射率不等于1的光傳遞介質(zhì)而傳遞至顯示屏幕。此投影裝置可以通過控制光傳遞介質(zhì)的折射率，以改變光學(xué)圖像的傳遞路徑，進(jìn)而使投影裝置易于達(dá)成薄型化。
文檔編號(hào)G02B1/00GK1955785SQ20051011660
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月26日
發(fā)明者陳志隆, 張燃宏, 鄭伊凱, 周明德 申請(qǐng)人:中華映管股份有限公司