專利名稱：不具有中繼透鏡的圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
與實施例一致的設(shè)備涉及一種圖像投影設(shè)備，更具體地講，涉及一種設(shè)置有一對棱鏡的圖像投影設(shè)備，所述一對棱鏡用于將照明光引導(dǎo)到成像單元(例如，數(shù)字微鏡器件(DMD)面板)。
背景技術(shù)：
圖像投影設(shè)備是這樣一種設(shè)備，該設(shè)備將在照明單元中產(chǎn)生的照明光轉(zhuǎn)換為具有圖像信息的圖像并且執(zhí)行圖像在屏幕上的擴散投影。 一種類型的圖像投影設(shè)備包括照明單元，產(chǎn)生照明光；光均勻化單元(例如，光隧道(light tunnel)或復(fù)眼透鏡)，使得照明光均勻；中繼透鏡，調(diào)節(jié)均勻的照明光的照明面積以具有合適的大??；一對棱鏡，改變已經(jīng)通過中繼透鏡的照明光的路徑；成像單元(例如，DMD面板)，將由所述棱鏡引導(dǎo)的照明光轉(zhuǎn)換為圖像；投影透鏡單元，執(zhí)行圖像在屏幕上的擴散投影。所述一對棱鏡包括第一棱鏡，執(zhí)行將照明光全反射到成像單元；第二棱鏡，將由成像單元形成的圖像引導(dǎo)到投影透鏡單元。這里，第一棱鏡具有全反射面，而第二棱鏡不具有全反射面。該特征與隨后將描述的實施例的特征相區(qū)別。在上述類型的圖像投影設(shè)備中，照明單元、光均勻化單元和中繼透鏡沿著圖像投影設(shè)備的長度方向基本上布置在一條直線上。在這樣的圖像投影設(shè)備的情況下，沿著長度方向布置的組件的數(shù)量相對大，因此不容易設(shè)計具有減小的長度方向的圖像投影設(shè)備。因此，這種類型的圖像投影設(shè)備不適合于應(yīng)用于需要小型化設(shè)計的移動電話或微型投影儀。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實施例的一方面，提供一種圖像投影設(shè)備，該圖像投影設(shè)備能夠通過減少沿著圖像投影設(shè)備的長度方向布置的組件的數(shù)量來滿足小型化設(shè)計的要求。根據(jù)示例性的實施例的另一方面，一種圖像投影設(shè)備包括照明單元，產(chǎn)生照明光；第一棱鏡，接收來自照明單元的照明光，并且執(zhí)行照明光的全反射；反射鏡，接收來自第一棱鏡的照明光，并且反射所述照明光；成像單元，從由反射鏡反射的照明光形成圖像；第二棱鏡，執(zhí)行由成像單元形成的圖像朝向屏幕的全反射。反射鏡的反射面可具有預(yù)定曲率，使得從反射鏡反射的照明光被擴散或會聚以與成像單元的有效區(qū)域?qū)?yīng)。反射鏡的反射面可以是凹面。第一棱鏡可具有執(zhí)行照明光的全反射的第一全反射面，第二棱鏡可具有執(zhí)行圖像的全反射的第二全反射面。
第一全反射面和第二全反射面可被布置為通過氣隙彼此相對。第二全反射面可執(zhí)行構(gòu)成圖像的開啟光束的全反射，并且可折射不構(gòu)成圖像的關(guān)閉光束。反射鏡和成像單元可被布置為通過第一棱鏡和第二棱鏡彼此相對。根據(jù)實施例的圖像投影設(shè)備還可包括光均勻化單元，布置在照明單元和第一棱鏡之間，使得從照明單元照射的照明光的強度均勻。根據(jù)實施例的圖像投影設(shè)備還可包括投影透鏡單元，執(zhí)行從第二棱鏡全反射的圖像朝向屏幕的擴散投影。光均勻化單元和投影透鏡單元可被布置為通過第一棱鏡和第二棱鏡彼此相對。
成像單元可以是DMD面板。


通過下面結(jié)合附圖對實施例進行詳細描述，實施例的上述和/或其它方面、特點及優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖I是根據(jù)實施例的圖像投影設(shè)備的示意圖；圖2是在圖I的圖像投影設(shè)備中設(shè)置的照明單元的俯視圖；圖3是在圖I的圖像投影設(shè)備中設(shè)置的一對棱鏡、成像單元和反射鏡的放大視圖。
具體實施例方式在下文中將參照附圖詳細描述根據(jù)實施例的圖像投影設(shè)備。圖I是根據(jù)實施例的圖像投影設(shè)備的示意圖，圖2是在圖I的圖像投影設(shè)備中設(shè)置的照明單元的俯視圖，圖3是在圖I的圖像投影設(shè)備中設(shè)置的一對棱鏡、成像單元和反射鏡的放大視圖。參照圖I至圖3，圖像投影設(shè)備100包括照明單元110、光均勻化單元120、第一棱鏡130、反射鏡140、成像單元150、第二棱鏡160、投影透鏡單元170和屏幕180。照明單元110提供用于成像的照明光。如圖2所示，照明單元110包括第一照明單元111、第二照明單元112、第三照明單元113和二向色濾光器單元114。第一照明單元111包括產(chǎn)生紅光的第一 LED(發(fā)光二極管)光源Illa以及一對聚光器Illb和111c。由第一 LED光源Illa產(chǎn)生的紅色LED光被所述一對聚光器Illb和Illc聚集，然后朝向二向色濾光器單元114照射。之后，二向色濾光器單元114的第一二向色濾光器114a將紅色LED光朝向光均勻化單元120 (參見圖I)反射。這里，第一二向色濾光器114a是這樣一種濾光器，該濾光器具有僅反射紅光并透射其它光的特性。第二照明單元112包括產(chǎn)生藍光的第二 LED光源112a以及一對聚光器112b和112c。由第二 LED光源112a產(chǎn)生的藍色LED光被所述一對聚光器112b和112c聚集，然后朝向二向色濾光器單元114照射。之后，二向色濾光器單元114的第二二向色濾光器114b將藍色LED光朝向光均勻化單元120反射。這里，第二二向色濾光器114b是這樣一種濾光器，該濾光器具有僅反射藍光并透射其它光的特性。第三照明單元113包括產(chǎn)生綠光的第三LED光源113a以及一對聚光器113b和113c。由第三LED光源113a產(chǎn)生的綠色LED光被所述一對聚光器113b和113c聚集，然后朝向二向色濾光器單元114照射。由于二向色濾光器單元114的第一二向色濾光器114a和第二二向色濾光器114b共同透射綠光，所以由第三LED光源113a產(chǎn)生的綠色LED光可在沒有被二向色濾光器單元114反射的情況下朝向光均勻化單元120照射。如上所述，由于第一照明單元111產(chǎn)生的紅色LED光、第二照明單元112產(chǎn)生的藍色LED光以及第三照明單元113產(chǎn)生的綠色LED光全部朝向光均勻化單元120 (參見圖I)照射，所以入射到光均勻化單元120的照明光處于紅色LED光、藍色LED光以及綠色LED光混合的狀態(tài)。在本實施例中，舉例說明了照明單元110包括LED光源llla、112a和113a。然而，在其它可替換的實施例中，照明單元110可設(shè)置有產(chǎn)生白光的燈(例如，弧光燈、鹵素燈等)。
光均勻化單元120包括復(fù)眼透鏡，復(fù)眼透鏡使得由照明單元110產(chǎn)生的照明光的光強度均勻。因此，照明光通過光均勻化單元120變?yōu)榫哂芯鶆蚬鈴姸鹊谋砻婀狻Ｔ谄渌商鎿Q的實施例中，光隧道可代替復(fù)眼透鏡作為光均勻化單元120。第一棱鏡130執(zhí)行將已經(jīng)通過光均勻化單元120的照明光朝向反射鏡140全反射。因此，第一棱鏡130具有執(zhí)行照明光的全反射的第一全反射面131。如圖3所示，在第一棱鏡130和第二棱鏡160之間形成氣隙G。根據(jù)斯涅爾定律(Snell’s Law)，第一全反射面131具有由第一棱鏡130的折射率和空氣的折射率確定的臨界角0 1。此外，照明光以大于臨界角0 1的入射角a入射到第一全反射面131。因此，入射到第一全反射面131的照明光朝向反射鏡140全反射。反射鏡140被布置為通過第一棱鏡130和第二棱鏡160與成像單元150相對，并且將由第一棱鏡130全反射的照明光朝向成像單元150反射。反射鏡140具有反射面141，反射面141具有預(yù)定的曲率。即，反射鏡140的反射面141是曲面的形式。在本實施例中，反射鏡140是一種凹面鏡，因此反射面141是凹面。然而，在其他可替換的實施例中，反射鏡140的反射面141可以是凸面。反射鏡140設(shè)置有彎曲的反射面141，照明光可通過反射鏡140被擴散或會聚。因此，通過適當?shù)卦O(shè)置反射鏡140相對于成像單元150的相對位置，照明光可通過反射鏡140被擴散或會聚為具有適合于成像單元150的有效區(qū)域的大小。在現(xiàn)有技術(shù)的圖像投影設(shè)備的情況下，多個中繼透鏡布置在光均勻化單元和第一棱鏡之間，以調(diào)整照明光的照明面積。然而，在根據(jù)本實施例的圖像投影設(shè)備100的情況下，反射鏡140用作中繼透鏡，因此可省略中繼透鏡。如圖I中所示，圖像投影設(shè)備100的大多數(shù)組件沿著圖像投影設(shè)備100的長度方向(X方向)布置。因此，為了進行圖像投影設(shè)備100的小型化設(shè)計，需要減少沿著長度方向(X方向)布置的組件的數(shù)量。在根據(jù)本實施例的圖像投影設(shè)備100中，由于省略了中繼透鏡，所以減少了圖像投影設(shè)備100的沿著長度方向(X方向)布置的組件的數(shù)量，因此可減小圖像投影設(shè)備100的尺寸。此外，由于通常設(shè)置了多個中繼透鏡，所以中繼透鏡的省略可顯著地有助于圖像投影設(shè)備100的小型化。另一方面，雖然添加了用作中繼透鏡的反射鏡140，但是反射鏡140沿著圖像投影設(shè)備100的Y方向(厚度方向或?qū)挾确较?布置，因此不增大圖像投影設(shè)備100沿著長度方向的尺寸。因此，反射鏡140不顯著限制圖像投影設(shè)備100的小型化設(shè)計。成像單元150將由反射鏡140反射的照明光轉(zhuǎn)換為圖像，并且將圖像朝向第二棱鏡160反射。在本實施例中，成像單元150被設(shè)置為DMD面板，DMD面板包括大量微鏡，每個微鏡對應(yīng)于一個像素。根據(jù)圖像信號將微鏡布置為依照微鏡的運動而被開啟或關(guān)閉。因此，各個微鏡在開啟狀態(tài)下產(chǎn)生開啟光束(on-beam)，而在關(guān)閉狀態(tài)下產(chǎn)生關(guān)閉光束(off-beam)。從微鏡產(chǎn)生的開啟光束被聚集，以形成一個圖像。第二棱鏡160執(zhí)行在成像單元150中形成的圖像朝向投影透鏡單元170 (參見圖I)的全反射。因此，第二棱鏡160具有執(zhí)行圖像的全反射的第二全反射面161。第二棱鏡160的第二全反射面161被布置為通過氣隙G與第一棱鏡130的第一全反射面131相對。根據(jù)斯涅爾定律，第二全反射面161具有由第二棱鏡160的折射率和空氣的折射率確定的臨界角9 2。參照圖3，由成像單元150產(chǎn)生的開啟光束Lon以大于第二棱鏡160的臨界角0 2 的入射角P I入射到第二棱鏡160的第二全反射面161。因此，形成圖像的開啟光束Lm可朝向投影透鏡單元170全反射。作為對比，由成像單元150產(chǎn)生的關(guān)閉光束Ltw以小于第二棱鏡160的臨界角0 2的入射角P 2入射到第二棱鏡160的第二全反射面161。因此，不形成圖像的關(guān)閉光束Ltw被第二棱鏡160的第二全反射面161折射，而不朝向投影透鏡單元170行進。在本實施例中，第二棱鏡160與第一棱鏡130由相同材料制成。因此，第二棱鏡160的臨界角9 2等于第一棱鏡130的臨界角0 I。在其它可替換的實施例中，第一棱鏡130的材料可以第二棱鏡160的材料不同，因此第一棱鏡130的臨界角0 I可與第二棱鏡160的臨界角0 2不同。投影透鏡單元170被布置為通過第一棱鏡130和第二棱鏡160與光均勻化單元120 (參見圖I)相對。因此，投影透鏡單元170將由第二棱鏡160反射的圖像擴散投影在屏幕180上。雖然沒有詳細地示出，但是投影透鏡單元170包括沿著光路布置以擴散圖像的大量透鏡。屏幕180與被投影透鏡單元170擴散的圖像聚焦在其上的組件對應(yīng)。如上所述，根據(jù)本實施例的圖像投影設(shè)備100具有這樣的光學(xué)結(jié)構(gòu)，該光學(xué)結(jié)構(gòu)包括具有第一全反射面131的第一棱鏡130以及具有第二全反射面161的第二棱鏡160。根據(jù)這種光學(xué)結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用反射鏡140，反射鏡140擴大或減小照明光的照明面積以匹配成像單元150的有效區(qū)域的尺寸。由于反射鏡140執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)中的中繼透鏡的功能，所以可省略中繼透鏡。其結(jié)果是，相對于現(xiàn)有技術(shù)的圖像投影設(shè)備，可減小圖像投影設(shè)備100沿著長度方向的尺寸，因此圖像投影設(shè)備100可滿足小型化設(shè)計的要求。雖然已經(jīng)參照特定實施例示出和描述了幾個方面，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可對其進行形式和細節(jié)的多種改變。
權(quán)利要求
1.一種圖像投影設(shè)備，包括 照明單元，產(chǎn)生照明光； 第一棱鏡，接收來自照明單元的照明光，并且執(zhí)行照明光的全反射； 反射鏡，接收來自第一棱鏡的照明光，并且反射所述照明光； 成像單元，從由反射鏡反射的照明光形成圖像； 第二棱鏡，執(zhí)行由成像單元形成的圖像朝向屏幕的全反射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中，反射鏡的反射面具有預(yù)定曲率，使得從反射鏡反射的照明光被擴散或會聚為與成像單元的有效區(qū)域?qū)?yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像投影設(shè)備，其中，反射鏡的反射面是凹面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中，第一棱鏡具有執(zhí)行照明光的全反射的第一全反射面，第二棱鏡具有執(zhí)行圖像的全反射的第二全反射面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像投影設(shè)備，其中，第一棱鏡的第一全反射面和第二棱鏡的第二全反射面被布置為彼此相對，并且被氣隙隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像投影設(shè)備，其中，第二棱鏡的第二全反射面執(zhí)行構(gòu)成圖像的開啟光束的全反射，并且折射不構(gòu)成圖像的關(guān)閉光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中，反射鏡和成像單元被布置為彼此相對，并且被第一棱鏡和第二棱鏡隔開。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，所述圖像投影設(shè)備還包括光均勻化單元，布置在照明單元和第一棱鏡之間，使得從照明單元照射的照明光的強度均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像投影設(shè)備，所述圖像投影設(shè)備還包括投影透鏡單元，執(zhí)行從第二棱鏡全反射的圖像朝向屏幕的擴散投影。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像投影設(shè)備，其中，光均勻化單元和投影透鏡單元被布置為通過第一棱鏡和第二棱鏡彼此相對。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的圖像投影設(shè)備，其中，成像單元是數(shù)字微鏡器件面板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不具有中繼透鏡的圖像投影設(shè)備，該圖像投影設(shè)備包括照明單元，產(chǎn)生照明光；第一棱鏡，接收來自照明單元的照明光，并且執(zhí)行照明光的全反射；反射鏡，接收來自第一棱鏡的照明光，并且反射所述照明光；成像單元，從由反射鏡反射的照明光形成圖像；第二棱鏡，執(zhí)行由成像單元形成的圖像朝向屏幕的全反射。
文檔編號G03B21/20GK102799055SQ201210146308
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者全昱濟, 金鐘會 申請人:三星電子株式會社