專利名稱：投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種投影裝置，尤其是關(guān)于一種應(yīng)用于二數(shù)字微鏡裝置、并以發(fā) 光二極管為光源的投影裝置。
背景技術(shù)：
投影裝置目前已為辦公室、家庭及會(huì)議室等地普遍使用的影像設(shè)備，其中，數(shù)
字式光處理投影裝置(Digital Light Processing, DLP)是一種數(shù)字投影和顯示技術(shù) 的應(yīng)用，它能接受數(shù)字信號(hào)，然后產(chǎn)生一是列的數(shù)字光脈沖。DLP技術(shù)核心是利 用數(shù)字微鏡裝置(Digital Micromirror Device, DMD)，當(dāng)光線投射至DMD上時(shí)， 通過DMD上多個(gè)微型鏡面將光線反射至鏡頭而成像。
當(dāng)投影裝置針對三原色分別采用三片DMD時(shí)，雖然可達(dá)到數(shù)千流明的亮度及 較佳解析度，但由于DMD的單價(jià)較高，且須配合其它光學(xué)元件才能達(dá)到其效果， 將大幅增加產(chǎn)品的成本；反之，若考慮減少DMD的數(shù)量，投影裝置在成本考量上 雖可獲得較佳的競爭力，卻無法達(dá)到較高的亮度及解析度。因此，光學(xué)效率佳且無 需過高成本的具有二片DMD的投影裝置，便為此業(yè)界所廣泛采用。
現(xiàn)有的具有二片DMD的DLP投影裝置如圖1所示。此投影裝置1主要包含 一光源ll、 一色輪14、 一全反射(total internal reflection, TIR)棱鏡15、 二數(shù)字微鏡 裝置16a, 16b、一分光鏡17及一投射透鏡18，其中，光源11通常為超高壓汞燈(Ultra High Pressure Lamp, UHP)。具體說，光源11所產(chǎn)生的光線經(jīng)由色輪14形成三 原色光，進(jìn)入全反射棱鏡15中；通過全反射棱鏡15后，不同色光便可由分光鏡 17分離，并分別投射至二數(shù)字微鏡裝置16a、 16b上。由于超高壓汞燈在紅光的效 能表現(xiàn)較差，可配合色輪14的濾光比例設(shè)計(jì)，提高紅光的比例；或者，以一光源 連續(xù)地供給紅光，另一光源則以色輪14切換藍(lán)、綠光，亦為一種可獲得較平衡的 三原色光的選擇。然后，將紅光單獨(dú)以數(shù)字微鏡裝置16b進(jìn)行處理，而綠光及藍(lán)光 則共用數(shù)字微鏡裝置16a，便可達(dá)到平衡三原色光的效果。光線于數(shù)字微鏡裝置16a、 16b分別反射后，將再度結(jié)合并通過全反射棱鏡15而自投射透鏡18射出。
然而，現(xiàn)有的DLP投影裝置中，光源11若采用超高壓汞燈，將存在許多缺點(diǎn)。 由于超高壓汞燈需極高的電壓方能啟動(dòng)，在此高耗電的需求下，須使用交流電源加 以驅(qū)動(dòng)，將會(huì)使得電路更為復(fù)雜；超高壓汞燈是通過汞的激發(fā)產(chǎn)生紫外線，進(jìn)而形 成高亮光源，欲達(dá)到一定亮度所耗費(fèi)的時(shí)間較久，啟動(dòng)后，燈泡的溫度高達(dá)近攝氏 千度，而關(guān)機(jī)后的散熱也需耗費(fèi)很長的時(shí)間以完成冷卻，故采用超高壓汞燈必須具 備極高的散熱要求。此外，采用超高壓汞燈尚需配合色輪方能產(chǎn)生三原色的光線， 還有壽命較短、更換不易、色域較不足、環(huán)境污染、耗電及較占空間等問題。
綜上所述，現(xiàn)有的采用二片式數(shù)字微鏡裝置、超高壓汞燈的投影裝置，其在效 能表現(xiàn)、散熱及顯示色域等方面仍有不足，因此提出一種采用效率更佳、色域較廣、 尺寸較小、架構(gòu)簡易且成本低廉、及啟動(dòng)時(shí)間短的二片式數(shù)字微鏡裝置的投影裝置， 便為此業(yè)界所亟需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種投影裝置，其采用二片式數(shù)字微鏡裝置，便可實(shí) 現(xiàn)控制三原色光線。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種投影裝置，其采用發(fā)光二極管作為光源，此種 光源無需高電壓便能驅(qū)動(dòng)，且光源壽命長、維修容易、反應(yīng)快速及省電。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種投影裝置，其可增強(qiáng)亮度、提升發(fā)光效率及使 光通量充足，并能維持光線連續(xù)性而不受肉眼察覺。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的投影裝置包含一第一光源、 一第二光源、 一第三光 源、 一第一光導(dǎo)引裝置、 一第一數(shù)字微鏡裝置(digital micromirror device, DMD)、 一第二數(shù)字微鏡裝置以及一第二光導(dǎo)引裝置。其中，第一光源適以提供一第一色光、 第二光源適以提供一第二色光、第三光源適以提供一第三色光，而第一光導(dǎo)引裝置 適以導(dǎo)引第二色光及第三色光，第一數(shù)字微鏡裝置適以接收并反射第一色光，第二 數(shù)字微鏡裝置是用以接收并反射己導(dǎo)引的第二色光與第三色光，第二光導(dǎo)引裝置則 適以將來自第一數(shù)字微鏡裝置及第二數(shù)字微鏡裝置的色光投射出去。
舉例而言，本發(fā)明的投影裝置可包含一綠色發(fā)光二極管、 一紅色發(fā)光二極管、 一藍(lán)色發(fā)光二極管、 一第一數(shù)字微鏡裝置以及一第二數(shù)字微鏡裝置，其中，綠色發(fā)光二極管用以提供一綠光，紅色發(fā)光二極管用以提供一紅光，藍(lán)色發(fā)光二極管用以 提供一藍(lán)光；第一數(shù)字微鏡裝置用以接收并反射綠光，而第二數(shù)字微鏡裝置用以接 收并反射紅光與藍(lán)光。其中，紅色發(fā)光二極管及藍(lán)色發(fā)光二極管是交替發(fā)光。


在參閱以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的描述后，所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知 識(shí)者便可了解本發(fā)明的目的，以及本發(fā)明的技術(shù)手段及實(shí)施態(tài)樣；其中 圖1是現(xiàn)有的數(shù)字光處理投影裝置示意圖； 圖2A是本發(fā)明第一實(shí)施例的投影裝置俯視圖； 圖2B是本發(fā)明第一實(shí)施例的投影裝置立體示意圖； 圖3A是本發(fā)明第二實(shí)施例的投影裝置仰視圖； 圖3B是本發(fā)明第二實(shí)施例的投影裝置俯視圖；以及 圖4是本發(fā)明第二實(shí)施例的散熱裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的第一實(shí)施例提供一種投影裝置，此投影裝置2的俯視圖及立體示意圖 分別如圖2A與圖2B所示。投影裝置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、 一第一光導(dǎo)引裝置205、 一第一反射鏡207a、 一第二反射鏡207b、 一第一棱鏡209a、 一第二棱鏡209b、 一第一數(shù)字微鏡裝置(digital micromirror device, DMD) 21 la、 一 第二數(shù)字微鏡裝置211b以及一第二光導(dǎo)引裝置213。
第一光源201a適以提供一第一色光、第二光源201b適以提供一第二色光、而 第三光源201c適以提供一第三色光。于此實(shí)施例中，第一光源201a、第二光源201b 及第三光源201c分別為一綠色發(fā)光二極管、 一紅色發(fā)光二極管及一藍(lán)色發(fā)光二極 管，因此第一色光、第二色光及第三色光則分別為一綠光、 一紅光及一藍(lán)光。
上述的發(fā)光二極管，亦可以分別設(shè)置多個(gè)，以形成發(fā)光二極管陣列，此領(lǐng)域具 有通常知識(shí)者可輕易思及，在此不另贅述。本實(shí)施例是將紅色發(fā)光二極管及藍(lán)色發(fā) 光二極管以50。/。的工作周期(dutycyde)交替發(fā)光，而綠色發(fā)光二極管為連續(xù)發(fā)光， 亦即以100%的工作周期運(yùn)行。50%的工作周期僅為例示，于其他實(shí)施例中，紅色
與藍(lán)色發(fā)光二極管的工作周期分配，可依需求進(jìn)行調(diào)整，例如，紅色發(fā)光二極管可
采用40%至60%范圍內(nèi)的工作周期發(fā)光，而藍(lán)色發(fā)光二極管則以對應(yīng)互補(bǔ)于紅色
發(fā)光二極管的工作周期發(fā)光。
第一集光柱203a、第二集光柱203b及第三集光柱203c分別鄰設(shè)于第一光源 201a、第二光源201b及第三光源201c，以分別均勻化并導(dǎo)引來自第一光源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。
投影裝置2中的第一光導(dǎo)引裝置205，適以導(dǎo)引經(jīng)第二集光柱203b與第三集 光柱203c均勻化的第二色光及第三色光。較佳地，第一光導(dǎo)引裝置205可為一分 光鏡(dichroic mirror)。
具體說，經(jīng)第一集光柱203a出口的第一色光，先后通過第一反射鏡207a以及 第一棱鏡209a射入第一數(shù)字微鏡裝置21 la;經(jīng)第二集光柱203b與第三集光柱203c 出口的第二色光及第三色光，是先經(jīng)第一光導(dǎo)引裝置205選擇性地導(dǎo)引至第二反射 鏡207b，再先后通過該第二反射鏡207b、該第二棱鏡209b，射入第二數(shù)字微鏡裝 置211b中。
承上，第一數(shù)字微鏡裝置211a接收第一色光，并將其反射以再次進(jìn)入第一棱 鏡209a中，而第二數(shù)字微鏡裝置211b接收第二色光與第三色光，將其反射以再次 進(jìn)入第二棱鏡209b中。第一棱鏡209a與第二棱鏡20%再將上述色光導(dǎo)引入第二 光導(dǎo)引裝置213中。較佳地，第一棱鏡209a與第二棱鏡209b皆為內(nèi)部全反射(total internal reflection, TIR)t麥纟竟。
第二光導(dǎo)引裝置213適以將第一棱鏡209a及第二棱鏡209b所導(dǎo)引的色光進(jìn)行 結(jié)合，影像經(jīng)結(jié)合后，便可傳送至投影裝置2的投射透鏡組20以投射至屏幕(圖未 示出)上。于此實(shí)施例中，第二光導(dǎo)引裝置213較佳是一分光元件(dichroic cube)， 舉例而言，此分光元件可為一飛利浦棱鏡(Philipprism)。
本發(fā)明的第二實(shí)施例還提供一種投影裝置，其俯視圖與仰視圖分別如圖3A及 圖3B所示。投影裝置3除包含前一實(shí)施例的所有元件外，還包含一散熱裝置31 以逸散熱量。
為配合光源數(shù)量，本實(shí)施例的散熱裝置31可具有三片導(dǎo)熱板311a、311b、311c、 三導(dǎo)熱單元以及多片散熱鰭片(heatsink)315，而本實(shí)施例中所述三導(dǎo)熱單元可分別 為熱管(heatpipe)313a、 313b、 313c。如圖4所示，以第一光源301a及相對應(yīng)的導(dǎo)
熱板311a、多片散熱鰭片315及熱管313a為例，為了有效傳導(dǎo)熱量，導(dǎo)熱板311a 與第一光源301a熱連接，而該熱管313a的兩端亦分別與導(dǎo)熱板31 la及這些散熱 鰭片315熱連接。借此，便能將所接觸的第一光源301a傳入導(dǎo)熱板311a的熱量通 過熱管313a導(dǎo)引至散熱鰭片315，以向外界逸散出。
請?jiān)俅螀㈤唸D3A、 3B，此實(shí)施例中，這些光源301a 301b是與投射透鏡組20 設(shè)置于同一側(cè)，而各該熱管3I3a、 313b、 313c是朝同一側(cè)延伸，并使散熱鰭片亦 設(shè)置于同一側(cè)，換言之，各熱管313a、 313b、 313c是往散熱鰭片315的方向延伸。 上述配置方式可節(jié)省投影裝置的體積尺寸，而且可以有效地將散熱區(qū)域跟光學(xué)區(qū)域 區(qū)隔出來，適可避免熱能影響各光學(xué)元件，且還因?qū)崃考信懦龆捎行У卦黾?了散熱效率。
參照上述各實(shí)施例可知，各光源亦并不限于發(fā)光二極管，各發(fā)光二極管的顏色 亦不受上文的限制。另外要說明的是，各該光源301a 301c還可與該散熱裝置31 整合為一組件(圖未示)，而使該組件可拆卸地設(shè)置于投影裝置3中，此實(shí)施方式亦 為本發(fā)明欲表達(dá)的概念。上述各實(shí)施例的光學(xué)元件的種類、位置及數(shù)量僅用以闡釋 本發(fā)明，現(xiàn)有的此項(xiàng)技術(shù)者可輕易推及其他實(shí)施態(tài)樣。
本發(fā)明的二片式數(shù)字式光處理投影裝置，可采用發(fā)光二極管作為光源，此種光 源無需高電壓便能驅(qū)動(dòng),.使用壽命較長；由于可選用較精準(zhǔn)波長的發(fā)光二極管，故 具有較廣的色域范圍；啟動(dòng)時(shí)間短，可達(dá)到快速啟動(dòng)或關(guān)閉，使得光源熄滅后，關(guān) 機(jī)的等待時(shí)間亦可大幅縮短，更不會(huì)有汞污染的問題。此外，可省卻色輪及其它光 學(xué)元件的設(shè)置，故能大幅減小照明系統(tǒng)的整體尺寸、簡化系統(tǒng)架構(gòu)、降低投影裝置 的制造成本。因此，采用本發(fā)明的架構(gòu)的二片式數(shù)字式光處理投影裝置，其顏色顯 示、成像亮度及效率等方面皆能大幅提升。
上述的實(shí)施例僅用來例舉本發(fā)明的實(shí)施態(tài)樣，以及闡釋本發(fā)明的技術(shù)特征，并 非用來限制本發(fā)明的范疇。任何熟悉此技術(shù)者可輕易完成的改變或均等性的安排均 屬于本發(fā)明所主張的范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)以本申請權(quán)利要求范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，其特征在于包含一第一光源，適以提供一第一色光；一第二光源，適以提供一第二色光；一第三光源，適以提供一第三色光；一第一光導(dǎo)引裝置，適以導(dǎo)引該第二色光及該第三色光；一第一數(shù)字微鏡裝置，適以接收并反射該第一色光；一第二數(shù)字微鏡裝置，其用以接收并反射該已導(dǎo)引的第二色光與該第三色光；以及一第二光導(dǎo)引裝置，適以將來自該第一數(shù)字微鏡裝置及該第二數(shù)字微鏡裝置的色光投射出去。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于還包含一第一棱鏡與一第二棱 鏡，該第一棱鏡設(shè)于該第一數(shù)字微鏡裝置及該第二光導(dǎo)引裝置之間，而該第二棱鏡 設(shè)于該第二數(shù)字微鏡裝置及該第二光導(dǎo)引裝置之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影裝置，其特征在于各該第一棱鏡與該第二棱鏡是 一內(nèi)部全反射棱鏡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于該第一光導(dǎo)引裝置是一分光鏡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于該第二光導(dǎo)引裝置是一分光元件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于還包含一第一集光柱、 一第二 集光柱及一第三集光柱，它們分別鄰設(shè)于該第一光源、該第二光源及該第三光源， 以分別均勻化來自該第一光源、該第二光源及該第三光源的第一色光、第二色光及 第三色光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于各該第二色光及該第三色光， 是以40%至60%的一工作周期交替發(fā)光。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于另包含一散熱裝置，其具有.-一導(dǎo)熱板，與這些光源至少其中之一相接觸；至少一散熱鰭片；以及 一導(dǎo)熱單元，連接該導(dǎo)熱板及該至少一散熱鰭片；借此，將該光源傳至該導(dǎo)熱板的熱量導(dǎo)引至該至少一散熱鰭片。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于另包含一散熱裝置，其具有 三導(dǎo)熱板，分別與這些光源相接觸；多個(gè)散熱鰭片；以及三導(dǎo)熱單元，分別連接這些導(dǎo)熱板及這些散熱鰭片；借此，將這些光源傳至這些導(dǎo)熱板的熱量導(dǎo)引至這些散熱鰭片。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的投影裝置，其特征在于這些散熱鰭片是設(shè)置于同一 側(cè)，而各該導(dǎo)熱單元?jiǎng)t往這些散熱鰭片延伸，并與這些散熱鰭片熱連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的投影裝置，其特征在于各該導(dǎo)熱板是一銅片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的投影裝置，其特征在于各該導(dǎo)熱單元是一熱管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的投影裝置，其特征在于各該散熱鰭片是由銅片 或鋁片所制成。
14. 一種投影裝置，其特征在于包含一綠色發(fā)光二極管，用以提供一綠光； 一紅色發(fā)光二極管，用以提供一紅光； 一藍(lán)色發(fā)光二極管，用以提供一藍(lán)光； 一第一數(shù)字微鏡裝置，其用以接收并反射該綠光；以及 一第二數(shù)字微鏡裝置，其用以接收并反射該紅光與該藍(lán)光； 其中，該紅色發(fā)光二極管及該藍(lán)色發(fā)光二極管是交替發(fā)光。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于還包含一第一棱鏡與一第二 棱鏡，該第一棱鏡導(dǎo)引并使該第一數(shù)字微鏡裝置接收該綠光，該第二棱鏡導(dǎo)引并使 該第二數(shù)字微鏡裝置接收該紅光與該藍(lán)光。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于各該第一棱鏡與該第二棱鏡 是一內(nèi)部全反射棱鏡。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影裝置，其特征在于還包含一分光元件，該第一 數(shù)字微鏡裝置所反射的該綠光以及該第二數(shù)字微鏡裝置所反射的該紅光與該藍(lán)光 分別通過該第一棱鏡及該第二棱鏡導(dǎo)引至該分光元件，然后投射出去。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于還包含一第一集光柱、 一第 二集光柱及一第三集光柱，它們分別鄰設(shè)于該綠色發(fā)光二極管、該紅色發(fā)光二極管 及該藍(lán)色發(fā)光二極管，以分別均勻化該綠光、該紅光及該藍(lán)光。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的投影裝置，其特征在于還包含一分光鏡，用以導(dǎo)引 來自該第二集光柱的紅光以及該第三集光柱的藍(lán)光。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于各該紅色發(fā)光二極管及藍(lán)色 發(fā)光二極管是以40%至60%的工作周期交替發(fā)光。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于另包含一散熱裝置，其具有 一導(dǎo)熱板，其與這些發(fā)光二極管至少其中之一相接觸； 至少一散熱鰭片；以及一導(dǎo)熱單元，連接該導(dǎo)熱板及該至少一散熱鰭片；借此，將該發(fā)光二極管傳至該導(dǎo)熱板的熱量導(dǎo)引至該至少一散熱鰭片。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其特征在于另包含一散熱裝置，其具有 三導(dǎo)熱板，其分別與這些發(fā)光二極管相接觸；多個(gè)散熱鰭片；以及三導(dǎo)熱單元，其分別連接這些導(dǎo)熱板及這些散熱鰭片；借此，將這些發(fā)光二極管傳至這些導(dǎo)熱板的熱量導(dǎo)引至這些散熱鰭片。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的投影裝置，其特征在于這些散熱鰭片是設(shè)置于同一 側(cè)，而各該導(dǎo)熱單元?jiǎng)t往這些散熱鰭片延伸并與這些散熱鰭片熱連接。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的投影裝置，其特征在于各該導(dǎo)熱板是一銅片。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的投影裝置，其特征在于各該導(dǎo)熱單元是一熱管。
26. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的投影裝置，其特征在于各該散熱鰭片是由鋁 片所制成。
27. 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的投影裝置，其特征在于該散熱裝置是一經(jīng)整 合的組件，而該組件是可拆卸地設(shè)置于該投影裝置中。
全文摘要
本發(fā)明是一種投影裝置。此投影裝置中，第一光源、第二光源、第三光源分別提供第一色光、第二色光、第三色光。第一數(shù)字微鏡裝置用以接收并反射第一色光，而第二數(shù)字微鏡裝置則接收并反射經(jīng)第一光導(dǎo)引裝置所導(dǎo)引的第二色光與第三色光，隨后，第二光導(dǎo)引裝置將來自第一數(shù)字微鏡裝置及第二數(shù)字微鏡裝置的色光投射出去。
文檔編號(hào)G03B21/14GK101359158SQ200710141340
公開日2009年2月4日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月1日
發(fā)明者黃俊杰 申請人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司