專利名稱：投影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，特別是涉及一種具有較佳的聚光效益的投影裝置。
背景技術：
圖1是傳統(tǒng)投影機的示意圖。參照圖1，傳統(tǒng)投影機10包括照明系統(tǒng)、數字微鏡單元(DMD)、芯片7以及投影鏡頭8。照明系統(tǒng)包括燈泡1、燈罩1a、色輪2、光學積分器3、聚光透鏡組4、反射鏡(fold mirror)5以及凹面鏡6。
燈泡1所發(fā)出的光經由燈罩1a聚焦在色輪2，產生的三原色光經過光學積分器3均勻化之后，再利用聚光透鏡組4、反射鏡5以及凹面鏡6，將光線均勻地聚焦于數字微鏡單元芯片(DMD)7的表面。隨著數字微鏡單元芯片7上的每一反射鏡的旋轉狀態(tài)的不同，光線會反射離開投影鏡頭8，或是反射進入投影鏡頭8，由此，數字微鏡單元芯片7將電子影像信號轉換為光學影像。最后，通過投影鏡頭8將影像投射在屏幕上。
需注意的是，通過聚光鏡組4、反射鏡5以及凹面鏡6，使得光源可以形成一適當的光束，以完全覆蓋數字微鏡單元芯片(DMD)。若光束收斂的程度不夠，光束照射范圍大于DMD芯片，光束將被其它元件所反射而形成雜散光散射在投影裝置中，造成了漏光現(xiàn)象，對對比效果影響甚大。
一般通過增長投影裝置光徑或提高凹面鏡的曲率半徑，以形成完全覆蓋數字微鏡單元芯片(DMD)的上述適當光束。然而，凹面鏡為反射鏡磨制而成，曲率半徑越大，則越難以制造。此外，增長光徑將會增大投影機體積，不符合當前產品薄型化的市場需求，不利于產品的競爭力。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種投影裝置，其照明系統(tǒng)中的光學元件(lens-mirror)兼具凸透鏡和凹面鏡的特性，因此具有雙重聚光效果，可在有限的空間中增加聚光效益并減少像差。
根據本發(fā)明的目的，提出一種投影裝置，包括成像元件以及投影鏡頭。光源用以產生一光線。光學元件具有一第一凸透面和一反射面，第一凸透面與反射面相對光線安置，用以折射并反射光線。成像元件相對照明系統(tǒng)安置，成像元件接收并反射自光學元件反射的光線。投影鏡頭接收自成像元件反射的光線并投影在一屏幕上，以形成一投射影像。
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，下面特舉一優(yōu)選實施例，并配合附圖詳細說明。


圖1是傳統(tǒng)投影機的示意圖；圖2表示本發(fā)明的實施例一的投影裝置的示意圖；圖3表示圖2中的投影裝置的光學元件和成像元件的放大圖；圖4表示依照本發(fā)明的實施例二的投影裝置的光學元件和成像元件的放大圖；圖5表示依照本發(fā)明的實施例三的投影裝置的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是以一優(yōu)選實施例進行詳細說明。然而，該實施例并不會對本發(fā)明所欲保護的范圍加以限制和縮小。本領域的技術人員應理解，光路設計的變化繁多，不勝枚舉。在本文中所列舉的實施例僅是本發(fā)明的發(fā)明精神下的一種投影裝置的照明系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要構思是采用一光學元件取代凹面鏡，光學元件兼具凸透鏡和凹面鏡的特性，因此具有雙重聚光效果。
實施例一參照圖2，其表示本發(fā)明的實施例一的投影裝置的示意圖。投影裝置例如是投影機或背投影電視。本實施例的投影裝置100包括光源110(例如是燈泡111和燈罩112)、色輪120、光學積分器130、聚光透鏡140a和140b、反射鏡150以及光學元件160、成像元件170以及投影鏡頭180。成像元件170例如是一數字微鏡單元(DMD)芯片或一液晶顯示面板(LCD Panel)。
當投影裝置100在一正常模式下正常運作時，電子鎮(zhèn)流器提供給燈泡111運作功率。燈泡111產生光線，燈罩112設置在燈泡111周圍并包覆燈泡111，用以匯聚燈泡111所發(fā)出的光線。燈罩112優(yōu)選為一橢球形燈罩，或如業(yè)界所公知的搭配一凸透鏡的拋物形燈罩。燈泡111發(fā)出的光線通過色輪120，色輪120一般是具有紅綠藍三原色的圓盤通過一個馬達帶動而轉動，當光線通過色輪之后，可分時的產生三原色的光線。
光學積分器130設置在燈罩112的旁側，用以均勻化射入光學積分器130的三原色光線。并且，光學積分器130具有入口端130a和出口端130b。光學積分器130的入口端130a對應匯聚點125，使由燈罩120所匯聚的光線能夠進入光學積分器130。
聚光鏡組140a和140b相對光學積分器安置，例如設置在光學積分器106的旁側，用以縮聚光學積分器射出的均勻化的三原色光，并將其投射出去。
反射鏡150相對光源110安置，用以將由光源110產生的，并經由色輪120、光學積分器130、聚光鏡組140a及140b處理的光線，反射入光學元件160。
圖3表示圖2中的投影裝置的光學元件和成像元件的放大圖。光學元件160是一凸透鏡，具有第一凸透面160a和一第二凸透面161，第二凸透面161上涂布一反射性物質162，以形成反射面160b，第一凸透面160a相對光線安置。其中，光線先穿透第一凸透面160a，在凸透鏡中第一次折射至反射面160b，經由反射面160b反射回第一凸透面160a，并第二次折射出凸透鏡160，由此，投射光線在成像元件170上形成一光束。需注意的是，與傳統(tǒng)凹面鏡僅涉及一次反射相比較，在本實施例中，光線在光學元件中經過二次折射和一次反射，且發(fā)揮三度匯聚光線的效果。此外，本實施例的光學元件160兼具凸透鏡和凹面鏡的特性，在沒有增加光徑的條件下，還可以產生雙重聚光的功效。
成像元件170相對照明系統(tǒng)安置，照明系統(tǒng)匯聚形成的光束完全涵蓋成像元件170。成像元件170例如是數字微鏡單元芯片(DMD芯片)上面包含數量龐大的超小型數字光開關，面積非常小(14微米)、外觀為四方型、并由鋁金屬制造的絞接式反射鏡。成像元件170接收并反射自光學元件160反射的光線，投影鏡頭180接收自成像元件170反射的光線并投影在屏幕上，以形成投射影像并為人們所看到。
實施例二實施例二的投影裝置與上述實施例不同之處僅在于光學元件的結構，其余元件都相同，附圖標記也繼續(xù)沿用，在此不再贅述。
參照圖4，其表示依照本發(fā)明的實施例二的投影裝置的光學元件和成像元件的放大圖。本實施例的光學元件260包括凸透鏡265和反射鏡261。凸透鏡265具有第一凸透面265a和一第二凸透面265b，第一凸透面265a相對光源110安置。反射鏡261相對第二凸透面265b安置。其中，光線先穿透第一凸透面265a(發(fā)生第一次折射)和第二凸透面265b(發(fā)生第二次折射)，并通過反射鏡261反射(發(fā)生第一次反射)至第二凸透面265b，再穿透第二凸透面265b和第一凸透面265a(發(fā)生第三、四次折射)，匯聚在成像元件170上。
實施例三實施例三的投影裝置與上述實施例一的投影裝置不同之處在于光學元件設置的位置，光學元件與反射鏡交換位置，其余元件都相同，在此不再贅述。
參照圖5，其表示依照本發(fā)明的實施例三的投影裝置的示意圖。在投影裝置300中，光學元件350相對光源110安置，用以接收光源110產生的、并經由色輪120、光學積分器130、聚光鏡組140a及140b處理的光線。光學元件350是一凸透鏡，其具有第一凸透面350a和一第二凸透面351，第二凸透面351上涂布一反射性物質352，以形成反射面350b，第一凸透面350a相對光線安置。其中，光線先穿透第一凸透面350a，在凸透鏡中第一次折射至反射面350b，經由反射面350b反射回第一凸透面350a，并第二次折射出凸透鏡350，由此，在反射鏡360上投射光束。反射鏡360再將此光束反射至成像元件170上。
此外，本實施例的光學元件也可以是一反射鏡和一凸透鏡，同樣可以達到相同的效果。
本發(fā)明上述實施例所揭示的投影裝置，其光學元件兼具凸透鏡和凹面鏡的特性，具有雙重聚光效果，可以更有效的將光束集中收斂在成像元件上，大幅度地提升聚光效益，減少像差，提高光效。這樣，避免光束照射到其它元件上而產生雜散光散射在投影裝置中，可降低漏光現(xiàn)象，增加投射影像的對比度。此外，由于光學元件的聚光效益增加，照明系統(tǒng)中可省略一些組件，例如聚光透鏡，以簡化架構，縮短光徑，滿足產品薄型化的市場需求。另一方面，光學元件的可制造性較高，凸透鏡、反射鏡的制造過程較凹面鏡的制造過程簡便，且由于聚光效益較大，在同樣的聚光效果下，本發(fā)明的光學元件的曲率半徑以及弧度可以更小，制造更為容易。
綜上所述，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，任何本領域的技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可做出各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍以后附的權利要求所界定。
權利要求
1.一種投影裝置，包括一光源，用以產生一光線；一光學元件，具有一第一凸透面和一反射面，所述第一凸透面和所述反射面相對所述光線安置，用以折射并反射所述光線；一成像元件，接收并反射自所述光學元件反射的所述光線；以及一投影鏡頭，接收自所述成像元件反射的所述光線并投影在一屏幕上，以形成一投射影像。
2.如權利要求1所述的投影裝置，其中所述光學元件包括一凸透鏡，具有第一凸透面和一第二凸透面，該第二凸透面上涂布一反射性物質，以形成反射面，該第一凸透面相對光線安置。
3.如權利要求1所述的投影裝置，其中所述光學元件還包括一凸透鏡，具有第一凸透面和一第二凸透面，該第一凸透面相對光源安置；以及一反射鏡，具有反射面，該反射面相對第二凸透面安置。
4.如權利要求1所述的投影裝置，還包括一反射鏡，其相對光源安置，用以將光源產生的光線反射入光學元件。
5.如權利要求1所述的投影裝置，還包括一反射鏡，用以接收由光學元件折射出的光線，并反射至成像元件上。
6.如權利要求1所述的投影裝置，其中所述光源包括一燈泡，用以產生光線；以及一燈罩，設置在燈泡周圍并包覆燈泡，用以匯聚燈泡所發(fā)出的光線于一匯聚點。
7.如權利要求6所述的投影裝置，還包括一色輪，設置在光源的旁側，燈罩所匯聚的光線通過色輪之后至少產生三原色光；以及一光學積分器，該光學積分器的一端對應于匯聚點，且設置在色輪的一側，用以均勻化三原色光。
8.如權利要求7所述的投影裝置，還包括一聚光鏡組，其相對光學積分器安置，用以縮聚光學積分器射出的均勻化的三原色光，并投射在光學元件上。
9.如權利要求1所述的投影裝置，其中所述成像元件是一數字微鏡單元(DMD)芯片。
10.如權利要求1所述的投影裝置，其中所述投影裝置是一投影機。
全文摘要
一種投影裝置，包括光源、光學元件、成像元件以及投影鏡頭。光源用以產生光線。光學元件具有一第一凸透面和一反射面的一透光物質，第一凸透面和反射面相對光線安置，用以折射并反射光線。成像元件接收自光學元件反射的光線并反射至投影鏡頭，由投影鏡頭投射在屏幕上，以形成一投射影像。
文檔編號G03B21/20GK101078861SQ20061008453
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權日2006年5月25日
發(fā)明者黃清帥 申請人:明基電通股份有限公司