专利名称：投影装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种投影装置，尤其是关于一种应用于二数字微镜装置、并以发 光二极管为光源的投影装置。
背景技术：
投影装置目前已为办公室、家庭及会议室等地普遍使用的影像设备，其中，数
字式光处理投影装置(Digital Light Processing, DLP)是一种数字投影和显示技术 的应用，它能接受数字信号，然后产生一是列的数字光脉冲。DLP技术核心是利 用数字微镜装置(Digital Micromirror Device, DMD)，当光线投射至DMD上时， 通过DMD上多个微型镜面将光线反射至镜头而成像。
当投影装置针对三原色分别采用三片DMD时，虽然可达到数千流明的亮度及 较佳解析度，但由于DMD的单价较高，且须配合其它光学元件才能达到其效果， 将大幅增加产品的成本；反之，若考虑减少DMD的数量，投影装置在成本考量上 虽可获得较佳的竞争力，却无法达到较高的亮度及解析度。因此，光学效率佳且无 需过高成本的具有二片DMD的投影装置，便为此业界所广泛采用。
现有的具有二片DMD的DLP投影装置如图1所示。此投影装置1主要包含 一光源ll、 一色轮14、 一全反射(total internal reflection, TIR)棱镜15、 二数字微镜 装置16a, 16b、一分光镜17及一投射透镜18，其中，光源11通常为超高压汞灯(Ultra High Pressure Lamp, UHP)。具体说，光源11所产生的光线经由色轮14形成三 原色光，进入全反射棱镜15中；通过全反射棱镜15后，不同色光便可由分光镜 17分离，并分别投射至二数字微镜装置16a、 16b上。由于超高压汞灯在红光的效 能表现较差，可配合色轮14的滤光比例设计，提高红光的比例；或者，以一光源 连续地供给红光，另一光源则以色轮14切换蓝、绿光，亦为一种可获得较平衡的 三原色光的选择。然后，将红光单独以数字微镜装置16b进行处理，而绿光及蓝光 则共用数字微镜装置16a，便可达到平衡三原色光的效果。光线于数字微镜装置16a、 16b分别反射后，将再度结合并通过全反射棱镜15而自投射透镜18射出。
然而，现有的DLP投影装置中，光源11若采用超高压汞灯，将存在许多缺点。 由于超高压汞灯需极高的电压方能启动，在此高耗电的需求下，须使用交流电源加 以驱动，将会使得电路更为复杂；超高压汞灯是通过汞的激发产生紫外线，进而形 成高亮光源，欲达到一定亮度所耗费的时间较久，启动后，灯泡的温度高达近摄氏 千度，而关机后的散热也需耗费很长的时间以完成冷却，故采用超高压汞灯必须具 备极高的散热要求。此外，采用超高压汞灯尚需配合色轮方能产生三原色的光线， 还有寿命较短、更换不易、色域较不足、环境污染、耗电及较占空间等问题。
综上所述，现有的采用二片式数字微镜装置、超高压汞灯的投影装置，其在效 能表现、散热及显示色域等方面仍有不足，因此提出一种采用效率更佳、色域较广、 尺寸较小、架构简易且成本低廉、及启动时间短的二片式数字微镜装置的投影装置， 便为此业界所亟需。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种投影装置，其采用二片式数字微镜装置，便可实 现控制三原色光线。
本发明的另一目的在于提供一种投影装置，其采用发光二极管作为光源，此种 光源无需高电压便能驱动，且光源寿命长、维修容易、反应快速及省电。
本发明的又一目的在于提供一种投影装置，其可增强亮度、提升发光效率及使 光通量充足，并能维持光线连续性而不受肉眼察觉。
为达成上述目的，本发明的投影装置包含一第一光源、 一第二光源、 一第三光 源、 一第一光导引装置、 一第一数字微镜装置(digital micromirror device, DMD)、 一第二数字微镜装置以及一第二光导引装置。其中，第一光源适以提供一第一色光、 第二光源适以提供一第二色光、第三光源适以提供一第三色光，而第一光导引装置 适以导引第二色光及第三色光，第一数字微镜装置适以接收并反射第一色光，第二 数字微镜装置是用以接收并反射己导引的第二色光与第三色光，第二光导引装置则 适以将来自第一数字微镜装置及第二数字微镜装置的色光投射出去。
举例而言，本发明的投影装置可包含一绿色发光二极管、 一红色发光二极管、 一蓝色发光二极管、 一第一数字微镜装置以及一第二数字微镜装置，其中，绿色发光二极管用以提供一绿光，红色发光二极管用以提供一红光，蓝色发光二极管用以 提供一蓝光；第一数字微镜装置用以接收并反射绿光，而第二数字微镜装置用以接 收并反射红光与蓝光。其中，红色发光二极管及蓝色发光二极管是交替发光。
在参阅以下结合附图对本发明的实施方式的描述后，所属技术领域具有通常知 识者便可了解本发明的目的，以及本发明的技术手段及实施态样；其中 图1是现有的数字光处理投影装置示意图； 图2A是本发明第一实施例的投影装置俯视图； 图2B是本发明第一实施例的投影装置立体示意图； 图3A是本发明第二实施例的投影装置仰视图； 图3B是本发明第二实施例的投影装置俯视图；以及 图4是本发明第二实施例的散热装置示意图。
具体实施例方式
本发明的第一实施例提供一种投影装置，此投影装置2的俯视图及立体示意图 分别如图2A与图2B所示。投影装置2包含一第一光源201a、 一第二光源201b、 一第三光源201c、 一第一集光柱203a、 一第二集光柱203b及一第三集光柱203c、 一第一光导引装置205、 一第一反射镜207a、 一第二反射镜207b、 一第一棱镜209a、 一第二棱镜209b、 一第一数字微镜装置(digital micromirror device, DMD) 21 la、 一 第二数字微镜装置211b以及一第二光导引装置213。
第一光源201a适以提供一第一色光、第二光源201b适以提供一第二色光、而 第三光源201c适以提供一第三色光。于此实施例中，第一光源201a、第二光源201b 及第三光源201c分别为一绿色发光二极管、 一红色发光二极管及一蓝色发光二极 管，因此第一色光、第二色光及第三色光则分别为一绿光、 一红光及一蓝光。
上述的发光二极管，亦可以分别设置多个，以形成发光二极管阵列，此领域具 有通常知识者可轻易思及，在此不另赘述。本实施例是将红色发光二极管及蓝色发 光二极管以50。/。的工作周期(dutycyde)交替发光，而绿色发光二极管为连续发光， 亦即以100%的工作周期运行。50%的工作周期仅为例示，于其他实施例中，红色
与蓝色发光二极管的工作周期分配，可依需求进行调整，例如，红色发光二极管可
采用40%至60%范围内的工作周期发光，而蓝色发光二极管则以对应互补于红色
发光二极管的工作周期发光。
第一集光柱203a、第二集光柱203b及第三集光柱203c分别邻设于第一光源 201a、第二光源201b及第三光源201c，以分别均匀化并导引来自第一光源201a、 第二光源201b及第三光源201c的第一色光、第二色光及第三色光。
投影装置2中的第一光导引装置205，适以导引经第二集光柱203b与第三集 光柱203c均匀化的第二色光及第三色光。较佳地，第一光导引装置205可为一分 光镜(dichroic mirror)。
具体说，经第一集光柱203a出口的第一色光，先后通过第一反射镜207a以及 第一棱镜209a射入第一数字微镜装置21 la;经第二集光柱203b与第三集光柱203c 出口的第二色光及第三色光，是先经第一光导引装置205选择性地导引至第二反射 镜207b，再先后通过该第二反射镜207b、该第二棱镜209b，射入第二数字微镜装 置211b中。
承上，第一数字微镜装置211a接收第一色光，并将其反射以再次进入第一棱 镜209a中，而第二数字微镜装置211b接收第二色光与第三色光，将其反射以再次 进入第二棱镜209b中。第一棱镜209a与第二棱镜20%再将上述色光导引入第二 光导引装置213中。较佳地，第一棱镜209a与第二棱镜209b皆为内部全反射(total internal reflection, TIR)t麦纟竟。
第二光导引装置213适以将第一棱镜209a及第二棱镜209b所导引的色光进行 结合，影像经结合后，便可传送至投影装置2的投射透镜组20以投射至屏幕(图未 示出)上。于此实施例中，第二光导引装置213较佳是一分光元件(dichroic cube)， 举例而言，此分光元件可为一飞利浦棱镜(Philipprism)。
本发明的第二实施例还提供一种投影装置，其俯视图与仰视图分别如图3A及 图3B所示。投影装置3除包含前一实施例的所有元件外，还包含一散热装置31 以逸散热量。
为配合光源数量，本实施例的散热装置31可具有三片导热板311a、311b、311c、 三导热单元以及多片散热鳍片(heatsink)315，而本实施例中所述三导热单元可分别 为热管(heatpipe)313a、 313b、 313c。如图4所示，以第一光源301a及相对应的导
热板311a、多片散热鳍片315及热管313a为例，为了有效传导热量，导热板311a 与第一光源301a热连接，而该热管313a的两端亦分别与导热板31 la及这些散热 鳍片315热连接。借此，便能将所接触的第一光源301a传入导热板311a的热量通 过热管313a导引至散热鳍片315，以向外界逸散出。
请再次参阅图3A、 3B，此实施例中，这些光源301a 301b是与投射透镜组20 设置于同一侧，而各该热管3I3a、 313b、 313c是朝同一侧延伸，并使散热鳍片亦 设置于同一侧，换言之，各热管313a、 313b、 313c是往散热鳍片315的方向延伸。 上述配置方式可节省投影装置的体积尺寸，而且可以有效地将散热区域跟光学区域 区隔出来，适可避免热能影响各光学元件，且还因将热量集中排出而可有效地增加 了散热效率。
参照上述各实施例可知，各光源亦并不限于发光二极管，各发光二极管的颜色 亦不受上文的限制。另外要说明的是，各该光源301a 301c还可与该散热装置31 整合为一组件(图未示)，而使该组件可拆卸地设置于投影装置3中，此实施方式亦 为本发明欲表达的概念。上述各实施例的光学元件的种类、位置及数量仅用以阐释 本发明，现有的此项技术者可轻易推及其他实施态样。
本发明的二片式数字式光处理投影装置，可采用发光二极管作为光源，此种光 源无需高电压便能驱动,.使用寿命较长；由于可选用较精准波长的发光二极管，故 具有较广的色域范围；启动时间短，可达到快速启动或关闭，使得光源熄灭后，关 机的等待时间亦可大幅縮短，更不会有汞污染的问题。此外，可省却色轮及其它光 学元件的设置，故能大幅减小照明系统的整体尺寸、简化系统架构、降低投影装置 的制造成本。因此，采用本发明的架构的二片式数字式光处理投影装置，其颜色显 示、成像亮度及效率等方面皆能大幅提升。
上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并 非用来限制本发明的范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均 属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以本申请权利要求范围为准。
权利要求
1.一种投影装置，其特征在于包含一第一光源，适以提供一第一色光；一第二光源，适以提供一第二色光；一第三光源，适以提供一第三色光；一第一光导引装置，适以导引该第二色光及该第三色光；一第一数字微镜装置，适以接收并反射该第一色光；一第二数字微镜装置，其用以接收并反射该已导引的第二色光与该第三色光；以及一第二光导引装置，适以将来自该第一数字微镜装置及该第二数字微镜装置的色光投射出去。
2. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于还包含一第一棱镜与一第二棱 镜，该第一棱镜设于该第一数字微镜装置及该第二光导引装置之间，而该第二棱镜 设于该第二数字微镜装置及该第二光导引装置之间。
3. 根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于各该第一棱镜与该第二棱镜是 一内部全反射棱镜。
4. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于该第一光导引装置是一分光镜。
5. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于该第二光导引装置是一分光元件。
6. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于还包含一第一集光柱、 一第二 集光柱及一第三集光柱，它们分别邻设于该第一光源、该第二光源及该第三光源， 以分别均匀化来自该第一光源、该第二光源及该第三光源的第一色光、第二色光及 第三色光。
7. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于各该第二色光及该第三色光， 是以40%至60%的一工作周期交替发光。
8. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于另包含一散热装置，其具有.-一导热板，与这些光源至少其中之一相接触；至少一散热鳍片；以及 一导热单元，连接该导热板及该至少一散热鳍片；借此，将该光源传至该导热板的热量导引至该至少一散热鳍片。
9. 根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于另包含一散热装置，其具有 三导热板，分别与这些光源相接触；多个散热鳍片；以及三导热单元，分别连接这些导热板及这些散热鳍片；借此，将这些光源传至这些导热板的热量导引至这些散热鳍片。
10. 根据权利要求9所述的投影装置，其特征在于这些散热鳍片是设置于同一 侧，而各该导热单元则往这些散热鳍片延伸，并与这些散热鳍片热连接。
11. 根据权利要求8或9所述的投影装置，其特征在于各该导热板是一铜片。
12. 根据权利要求8或9所述的投影装置，其特征在于各该导热单元是一热管。
13. 根据权利要求8或9所述的投影装置，其特征在于各该散热鳍片是由铜片 或铝片所制成。
14. 一种投影装置，其特征在于包含一绿色发光二极管，用以提供一绿光； 一红色发光二极管，用以提供一红光； 一蓝色发光二极管，用以提供一蓝光； 一第一数字微镜装置，其用以接收并反射该绿光；以及 一第二数字微镜装置，其用以接收并反射该红光与该蓝光； 其中，该红色发光二极管及该蓝色发光二极管是交替发光。
15. 根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于还包含一第一棱镜与一第二 棱镜，该第一棱镜导引并使该第一数字微镜装置接收该绿光，该第二棱镜导引并使 该第二数字微镜装置接收该红光与该蓝光。
16. 根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于各该第一棱镜与该第二棱镜 是一内部全反射棱镜。
17. 根据权利要求15所述的投影装置，其特征在于还包含一分光元件，该第一 数字微镜装置所反射的该绿光以及该第二数字微镜装置所反射的该红光与该蓝光 分别通过该第一棱镜及该第二棱镜导引至该分光元件，然后投射出去。
18. 根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于还包含一第一集光柱、 一第 二集光柱及一第三集光柱，它们分别邻设于该绿色发光二极管、该红色发光二极管 及该蓝色发光二极管，以分别均匀化该绿光、该红光及该蓝光。
19. 根据权利要求18所述的投影装置，其特征在于还包含一分光镜，用以导引 来自该第二集光柱的红光以及该第三集光柱的蓝光。
20. 根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于各该红色发光二极管及蓝色 发光二极管是以40%至60%的工作周期交替发光。
21. 根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于另包含一散热装置，其具有 一导热板，其与这些发光二极管至少其中之一相接触； 至少一散热鳍片；以及一导热单元，连接该导热板及该至少一散热鳍片；借此，将该发光二极管传至该导热板的热量导引至该至少一散热鳍片。
22. 根据权利要求14所述的投影装置，其特征在于另包含一散热装置，其具有 三导热板，其分别与这些发光二极管相接触；多个散热鳍片；以及三导热单元，其分别连接这些导热板及这些散热鳍片；借此，将这些发光二极管传至这些导热板的热量导引至这些散热鳍片。
23. 根据权利要求22所述的投影装置，其特征在于这些散热鳍片是设置于同一 侧，而各该导热单元则往这些散热鳍片延伸并与这些散热鳍片热连接。
24. 根据权利要求21或22所述的投影装置，其特征在于各该导热板是一铜片。
25. 根据权利要求21或22所述的投影装置，其特征在于各该导热单元是一热管。
26. 根据权利要求21或22所述的投影装置，其特征在于各该散热鳍片是由铝 片所制成。
27. 根据权利要求21或22所述的投影装置，其特征在于该散热装置是一经整 合的组件，而该组件是可拆卸地设置于该投影装置中。
全文摘要
本发明是一种投影装置。此投影装置中，第一光源、第二光源、第三光源分别提供第一色光、第二色光、第三色光。第一数字微镜装置用以接收并反射第一色光，而第二数字微镜装置则接收并反射经第一光导引装置所导引的第二色光与第三色光，随后，第二光导引装置将来自第一数字微镜装置及第二数字微镜装置的色光投射出去。
文档编号G03B21/14GK101359158SQ200710141340
公开日2009年2月4日 申请日期2007年8月1日 优先权日2007年8月1日
发明者黄俊杰 申请人:台达电子工业股份有限公司