投影机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明描述一种投影机，尤指一种具有二轴翻转式的数字微镜装置的投影机。
【背景技术】
[0002] 投影机利用成像原理并藉由数字微镜装置（Digital Micro-mirror Device)，可 将微小影像投影到巨幅荧幕上，并提供足够的亮度，将影像资讯分享给众人。
[0003] 图1为传统投影机50的元件架构图，如图1所示，传统投影机50包含了数字微镜 装置10,全反射（Total Internal Reflection，TIR)棱镜组11，反射镜12,透镜模组13,以 及光导管（Light Pipe) 14。为了定义视角方向，图1的右边显示了直角坐标系的3个轴向。 以图1而言，X轴为由原点向右的方向，Y轴为由原点向下的方向，Z轴为指入的方向。在传 统投影机50中，入射光经由光导管14穿过透镜模组13,再经由反射镜12反射至全反射棱 镜组11，最后经由数字微镜装置10将成像光传至镜头而投射至荧幕上。然而，传统投影机 50的数字微镜装置10因为物理特性的限制，只能接受入射光以斜射入射。因此，全反射棱 镜组11相对数字微镜装置10倾斜角度设置（例如45度），这将导致传统投影机50的体积 受到限制，在追求微小化投影机的今日，传统投影机50过大的体积将导致便利性不足而逐 渐失去竞争力。
[0004] 因此，发展一种体积较小的投影机是非常重要的。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例描述了一种投影机，包含光源、数字微镜装置、第一棱柱、第二棱柱 及镜头。光源用以发出入射光。数字微镜装置于相互垂直的第一方向及第二方向分别具有 第一边及第二边，第一边长于第二边。数字微镜装置用以接收并反射入射光为成像光。第 一棱柱是设置于光源及数字微镜装置间，用以接收并传递入射光。第一棱柱包含邻近光源 且接收入射光的第一面，邻接第一面的第二面，及中继部。中继部是邻接第一面且具有反射 部，用以将从第二面传来的入射光经由反射部反射后，再穿透第二面。第二棱柱是设置于第 一棱柱及数字微镜装置间。第二棱柱包含第四面、第五面及第六面。第四面平行第二面且 用以接收入射光，第五面邻接于第四面且平行数字微镜装置，第五面具有平行于第一边的 邻接边，第六面邻接于第四面及第五面且与镜头相对。镜头用于接收并投射成像光。入射 光穿透第四面及第五面至数字微镜装置。成像光穿透第五面且经第四面反射，当数字微镜 装置系为一开启状态时，成像光穿透第六面。
[0006] 较佳的，该数字微镜装置为二轴翻转式的数字微镜装置。
[0007] 较佳的，该第五面垂直该第六面。
[0008] 较佳的，该第六面平行该第一面。
[0009] 较佳的，还包含：
[0010] 第一夹角，位于该第一面及该第二面间；
[0011] 第二夹角，位于该第二面及该第二面间；及
[0012] 第三夹角，位于该中继部及该第一面间；
[0013] 其中，该第三夹角大于该第一夹角及该第二夹角。
[0014] 较佳的，该入射光垂直入射该第一面。
[0015] 较佳的，间隙存在于该第二面及该第四面间。
[0016] 较佳的，间隙存在于该数字微镜装置与该第五面间。
[0017] 较佳的，还包含：透镜模组，设于该光源及该第一面间。该透镜模组的有效焦距在 80mm~82mm之间。还包含：光导管，设于该光源及该透镜模组间，用以接收并传递该入射 光。该光导管为楔形光导管。该光导管、该透镜模组、该第一棱柱、该第二棱柱、该数字微镜 装置组成光机系统，该光机系统的放大倍率为1. 7~1. 9之间。
[0018] 较佳的，该中继部包含第三面，该反射部为位于该第三面上的镜面涂层。
[0019] 较佳的，该中继部包含第三面，该反射部为平凸透镜（Plano-Convex Lens)，该平 凸透镜包含：第七面及第八面，该第七面邻接该第三面，第八面相对该第七面且具有镜面涂 层，该镜面涂层用以反射该入射光。
[0020] 与现有技术相对比，本发明设计观念为利用二轴翻转式的数字微镜装置，使全反 射棱镜组与数字微镜装置不会有多余的夹角。因此，相较于传统的投影机，本发明的投影机 其体积较小，且元件的空间配置性可以获得进一步的优化。
【附图说明】
[0021] 图1为传统投影机的元件架构图。
[0022] 图2为本发明第一实施例的投影机的元件架构图。
[0023] 图3为图2实施例的投影机内两个棱柱结构的示意图。
[0024] 图4为图2实施例的投影机的光路模拟图。
[0025] 图5为本发明第二实施例的投影机的光机系统的示意图。
[0026] 图6为图5实施例的投影机的光机系统的侧视图。
【具体实施方式】
[0027] 图2为本发明第一实施例的投影机100的元件架构图，图3为图2的投影机100 内两个棱柱结构的示意图，而图4描述了投影机100的光路模拟图。以下将依序说明本发 明第一实施例的投影机100的架构、棱镜组的结构以及投影机100内光线传递过程与实际 光路模拟的结果。如图2所示，投影机100包含了数字微镜装置（Digital Micro-mirror Device) 20、透镜模组21、光导管（Light Pipe) 22、光源23、镜头24、第一棱柱SI及第二棱柱 S2。其中，光导管22、透镜模组21、第一棱柱S1、第二棱柱S2及数字微镜装置20构成投影 机100中的光机系统（Optical Mechanical System)OMS。光源23用来发射入射光A。数 字微镜装置20为矩形的平面装置，具有复数个微镜以用来反射入射光A为成像光B，而数字 微镜装置20具有相互垂直的长边C与短边D (于图6所示）。在本实施例中，数字微镜装置 20 为二轴翻转式的晶片组（TRP(Tilt&Roll Pixel) DLP? Pico? chipset)，其微镜沿二 对角线各翻转12度，等效相对于长边C方向（X轴向）翻转17度，用以将入射光A以约34 度反射为成像光B。镜头24用来接收成像光B。第一棱柱Sl以及第二棱柱S2设置于透镜 模组21、数字微镜装置20与镜头24之间，用以接收由透镜模组21传来的入射光A，将其反 射至数字微镜装置20,并传递成像光B至镜头24上。第一棱柱SI具有中继部R。中继部 R邻接第一面Pl (于图3所示）且具有反射部26。在本实施例中，反射部26可为第一棱柱 Sl于第三面P3(于图3所示）上的镜面涂层，或是一个具有镜面的平凸透镜（Plano-Convex Lens)等装置。光源23发射入射光A后，入射光A经由光导管22穿透透镜模组21，沿光 路Ll至第一棱柱S1，并在第一棱柱Sl内沿光路L2反射至反射部26。入射光A经反射部 26反射后，依序沿光路L3、L4至数字微镜装置20。数字微镜装置20将入射光A反射为成 像光B。当数字微镜装置20为一开启状态（On state)时，成像光B于第二棱柱S2内沿光 路L5传递并依据光路L6穿透第二棱柱S2而被镜头24接收。入射光A及成像光B行进过 程的细节将于后文详述。为了定义视角方向，图2的右下角显示了直角坐标系的3个轴向。 在图2中，X轴为指出方向，Y轴为由原点向上的方向，Z轴为原点向左的方向。在本实施例 中，第一棱柱Sl与第二棱柱S2之间存在间隙，第二棱柱S2与数字微镜装置20之间存在间 隙，但本发明不限于此，其它实施例中，第一棱柱Sl与第二棱柱S2之间，第二棱柱S2与数 字微镜装置20之间可为紧密贴合。后文将详细说明投影机100中的第一棱柱Sl与第二棱 柱S2的结构，以及入射光A及成像光B在两个棱柱间行进过程。
[0028] 图3为投影机100内第一棱柱Sl及第二棱柱S2结构的示意图。在本实施例中， 第一棱柱Sl为三角棱柱，具有五个平面，包含第一三角型平面TP1、第二三角型平面TP2、 第一面P1、第二面P2及中继部R。中继部R邻接于第一面Pl且包含第三面P3。而第一面 Pl与第二面P2相夹第一夹角A1，第二面P2与第三面P3相夹第二夹角A2、第三面P3与第 一面Pl相夹第三夹角A3。在本实施例中，第三夹角A3会大于第一夹角Al及第二夹角A2。 举例来说，第一夹角Al为35. 5度，第二夹角A2为45. 0度，第三夹角A3为99. 5度。第二 棱柱S2亦为三角棱柱，具有五个平面，包含第三三角型平面TP3、第四三角型平面TP4、第四 面P4、第五面P5及第六面P6。而第四面P4与第五面P5相夹第五夹角A5,第四面P4与第 六面P6相夹第四夹角A4,第五面P5与第六面P6相夹第六夹角A6。在本实施例中，第五夹 角A5相等于第二夹角A2。举例来说，第五夹角A5为45. 0度，第四夹角A4亦为45. 0度， 而第六夹角A6为90. 0度。在本实施例中，第一棱柱Sl与第二棱柱S2在较佳实施例中会 满足以下的位置条件：第一棱柱Sl的第二面P2平行于第二棱柱S2的第四面P4,第二棱柱 S2的第五面P5平行于图2中的数字微镜装置20 (于Z轴平行），第二棱柱S2的第五面P5 垂直于第六面P6,且第二棱柱S2的第五面P5与第六面P6的邻接边E平行于数字微镜装置 20的长边C (于X轴平行）。应了解的是，端视投影机100设计需求，第一棱柱Sl的第一面 Pl平行于第二棱柱S2的第六面P6。以下将依据图2及图3的结构，详述投影机100中入 射光A及成像光B行进过程。
[0029] 在投影机100中，入射光A自光源23被发射后随即被光导管22接收。本实施例所 用的光导管可为楔形（Wedge)的光导管22,即光导管22接收入射光A的入光端面积大于输 出入射光A的出光端面积，因此可以有效提升光导管22的收光量（Coupling Efficiency)。 入射光A依序穿透光导管22及透镜模组21。透镜模组21的功能为利用聚焦的物理特性 集束