光学引擎及具有该光学引擎的投影装置的制作方法

专利名称：光学引擎及具有该光学引擎的投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学引擎，特别是一种适于装置于光学投影装置中，且包括有光源、若干透镜及棱镜等组件，而可用来产生光学影像的光学引擎。
背景技术：
对于一光学投影装置(Image Projector)而言，其所投射的光学影像的品质与光学投影装置内部的光学引擎(Optical Engine)的设计息息相关。为了能获得较佳的影像品质，光学引擎于设计上必须能够兼顾光源的亮度、均匀度及使用效率，且光线在光学引擎内的各透镜或棱镜间行进时，更应避免光线遭受扭曲导致影像失真、或是光线衰弱所造成的影像模糊或对比降低。传统技术为了能使光源所发出的光线更为均匀化，大量的光学透镜、偏光镜或分光镜被使用在光源的前，然而如此却反而牺牲掉光线的亮度与使用效率。于是，传统技术被迫使用更高功率与更高亮度的光源来达到预期的影像品质。而这也是传统技术的光学引擎的能源消耗及其空间体积大小始终都无法有效减小的主因之一。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种光学引擎，具有光源所发出的光线更为均匀化、光使用效率更高、所使用的透镜与棱镜数量相对较少、影像品质相对较高、且能源消耗及其空间体积均相对较小的优点者。
本发明的另一目的是提供一种光学引擎，具有一光源模块。于该光源模块设有一锥状杆。该锥状杆与光轴方向垂直的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大，所以可减小光线发散的角度并达到使光线均匀与提高亮度的效果。
本发明的再一目的是提供一种光学引擎，具有一棱镜组。该棱镜组包括较邻近聚光透镜的第一棱镜及较远离聚光透镜的第二棱镜，该第一棱镜为楔形棱镜其沿光线行进方向上的截面系呈锥状，该第二棱镜沿光线行进方向上的截面系呈直角三角形，且该第一棱镜贴靠于第二棱镜的截面直角三角形的一长边所属的表面上。藉由旋转第一棱镜与第二棱镜的相对位置，可以控制与微调光线折向的角度及方向。
本发明的再一目的是提供一具如前述的光学引擎的光学投影装置。
为达上述目的，本发明的光学引擎包括一光源、一锥状杆、至少一聚光组件、一棱镜组、一动态显示装置(DMD)及一投影镜头组。锥状杆的一端邻近于该光源，且光源所发射的光线可受锥状杆的导引而沿一光轴方向前进。该锥状杆与光轴方向垂直的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大，所以可减小光线发散的角度并达到使光线均匀与提高亮度的效果。该棱镜组包括有一截面呈直角三角形的第一棱镜与一截面呈楔形的第二棱镜叠合而成。可将来自聚光组件的光线加以折向至动态显示装置并经其反射后、再由棱镜组将光线折向投影镜头组，并加以聚焦以供成像于一外界投影面。
下面结合附图对本发明进行详细说明。


图1是本发明的光学引擎设置于一投影装置中的一较佳实施例透视图；图2是本发明的光学引擎的一较佳实施例爆炸立体视图；图3是如图2所示的光学引擎于另一视角的爆炸立体视图；图4是揭露有如图2所示的光学引擎的光学路径示意图；图5是本发明的棱镜组的第一棱镜较佳实施例的立体视图；图6是本发明的棱镜组的第二棱镜较佳实施例的立体视图；图7是本发明的棱镜组的棱镜承板的较佳实施例的立体视图；图8是如图2所示光学引擎的光源模块的第一较佳实施例爆炸立体视图；图9是本发明的光学引擎中的锥状杆进行光反射时的光路的一实施例示意图；图10是本发明的光学引擎的光源模块的第二较佳实施例爆炸立体视图；图11是本发明的光学引擎的光源模块的第三较佳实施例爆炸立体视图；
图12是图11所示的光源模块的第三较佳实施例结合于散热组件时的组合立体视图；图13是将图12所示的光源模块的第三较佳实施例与基座、凹面镜、聚光透镜及棱镜组相互组合时的组合立体视图。
附图标记说明1投影装置；10光学引擎；11、11a、11b光源模块；111光源；112、112a、112b锥状杆；1121、1121a狭长表面；1122、1123长边；1124、1125短边；1126凸块；1127、1127b凸缘结构；113、113a光反射材料；114电路板；1142连接器；115、115a、115b固定座；1151中空槽；1152、1153脚架；1154滑槽；116弹性夹片；1161夹爪；1162扣件；1163套孔；117散热组件；1171散热接触面；1172散热鳍片；1173凸起面；118、118b定位套筒；1181折边；1182结合件；12凹面镜；13聚光透镜；14棱镜组；141第一棱镜；1411～1416表平面；142第二棱镜；1421～1425表平面；143棱镜承板；1431顶平面；1432顶抵块；1433螺柱；144弹簧；15动态显示装置；151 DMD芯片；152 DMD插座；153 DMD电路板；154 DMD电源连接座；16投影镜头组；161透镜；162光圈；163橡皮套；164扣环；17基座；171右盖体；172下盖体；173第一空间；174 V型下凹座；175棱镜下遮板；176下凹沟；177延伸架；18上盖体；181 V型上凹座；182棱镜上遮板；20电路板模块；21连接接口；30散热模块；31散热风扇；32散热风口；40操作接口模块；41按键；50外壳体；91外界投影面。
具体实施例方式
请参阅图1所示的本发明的光学引擎10设置于一投影装置1(ImageProjector)中的一较佳实施例透视图。该投影装置1大体上包括本发明的光学引擎10(Optical Engine)、一电路板模块20(PCB Module)、一散热模块30(Heat Sink Module)、操作接口模块40(Human Interface Module)、及一外壳体50(Casing)。
该光学引擎10用以产生并投射光学影像，为本发明的主要技术特征。该电路板模块20连接于该光学引擎10以控制该光学引擎10的作动。于电路板模块20中设有若干连接接口21以供连接外界装置(例如计算机、光驱或其它影像播放装置、或是存储卡等，图中未示出)。该散热模块30对该光学引擎10及电路板模块20进行散热，其至少具有一散热风扇31、适当设计的散热流道、以及至少一散热风口32。该操作接口模块40连接于该电路板模块20，以供操作投影装置1。一般而言，于操作接口模块40上至少设有若干控制按键41或开关等。该外壳体50则容置前述的光学引擎10、电路板模块20、散热模块30及操作接口模块40。
请参阅图2、图3及图4所示的本发明的光学引擎10的一较佳实施例。其中，图2为本发明的光学引擎10的一较佳实施例爆炸立体视图，而图3则为如图2所示的光学引擎10于另一视角的分解立体视图。至于图4则揭露有如图2所示的光学引擎10的光学路径示意图。
如图2至图4所示，该光学引擎10包括一光源模块11(IlluminatorModule)、一凹面镜12(Concave Mirror)、一聚光透镜13(Condenser)、一棱镜组14(Prism Module)、一动态显示装置15(Dynamic Monitoring Device；DMD)、以及一由若干透镜161与一光圈162所组成的投影镜头组16(Projection Lens Set)。自光源模块11的光源111所发射的光线，先经由光源模块11的锥状杆112将光线的发散角度缩小后，由该凹面镜12将光线朝一预定方向折向并聚集，之后再经聚光透镜13聚集后，由棱镜组14将光线折向射向该动态显示装置15，经动态显示装置15反射并显像后，再次由棱镜组14将光线折向投影镜头组16，并加以聚焦以供成像于一外界投影面91。
为了对前述的各组件加以精确定位，本发明的光学引擎10设计有独特的定位机构。如图2及图3所示，该光学引擎10还包括一基座17及一上盖体18。于本实施例中，该基座17及上盖体18最好以塑料材质以射出成型的方式制造。于该基座17上还包括一右盖体171及一下盖体172。该右盖体171并形成有一第一空间173以供容置该动态显示装置15。于该下盖体172则形成有一V型下凹座174、一邻接于该右盖体171的棱镜下遮板175、以及一位于V型下凹座174与棱镜下遮板175之间的下凹沟176。该上盖体18可供结合于基座17的下盖体172上。于该上盖体18上还设有一V型上凹座181、一棱镜上遮板182及一上凹沟(图中未示出)，且该V型上凹座181、棱镜上遮板182及上凹沟的形状与位置分别对应于该V型下凹座174、棱镜下遮板175及下凹沟176。当将上盖体18盖合于下盖体172时，可于上、下盖体18、172之间形成一容置空间。当欲组合本发明的光学引擎10时，该棱镜组14容置于棱镜上遮板182与棱镜下遮板175之间，该聚光透镜13容置于上凹沟与下凹沟176之间，该凹面镜12容置于V型上凹座181与V型下凹座174的转折位置处，且该V型上凹座181与V型下凹座174的一尾端容置有该锥形杆112、固定座115及弹性夹片116。此外，于棱镜组14下侧表面设置有棱镜承板143及一弹簧144，用以定位及微调棱镜组14的相对位置。如此一来，利用本发明独特基座17与上盖体18结构的设计，便可迅速、轻易且精确地将各组件以预定的角度、相对位置及距离加以结合定位。
如图3所示，该动态显示装置15还包括一DMD芯片151、一用以插置该DMD芯片151的DMD插座152、一结合于该DMD插座152的DMD电路板153、以及一结合于该DMD电路板153的DMD电源连接座154。当将动态显示装置15组装至基座17的右盖体171时，该DMD芯片151恰可暴露在位于该第一空间173中央的一窗口位置处，以供接受来自棱镜组14的光线。该投影镜头组16位于棱镜上遮板182与棱镜下遮板175之间的一开口侧，且还包括有一橡皮套163及一扣环164。该橡皮套163可套置于镜头组16外部，且橡皮套163的外围轮廓恰可对应填满于棱镜上遮板182与棱镜下遮板175之间的空间，以避免光线干涉。该扣环164则可将镜头组16锁扣于右盖体171的一延伸架177上。
请参阅图5、图6、及图7，并参阅图2至图4。其中，图5为本发明的棱镜组14的第一棱镜141较佳实施例的立体视图。图6为本发明的棱镜组14的第二棱镜142较佳实施例的立体视图。图7为为本发明的棱镜组14的棱镜承板143较佳实施例的立体视图。于本较佳实施例中，该棱镜组14为一反向全内反射(Reversed Total Internal Reflection；RTIR)棱镜组，其还包括一第一棱镜141及一第二棱镜142。该第一棱镜141设置于较邻近聚光透镜13的位置处，而第二棱镜142则设置于较邻近动态显示装置15的位置处。且该第一棱镜141与第二棱镜142均是以具有预定光折射系数的透明材质所构成。
如图5所示，该第一棱镜141为一楔形棱镜(Wedge Prism)其沿光线行经方向上的截面系呈一锥状(如图4所示)。该楔形第一棱镜141的六个表平面1411～1416均为平面，且各表平面1411～1416之间均相互不平行，而呈倾斜连接的楔形结构。表平面1413为光线的入射面、而表平面1416则为光线的出射面。如图5所示，第一棱镜141的四表平面1411、1412、1413及1416的交接位置处具有最薄的厚度(亦即表平面1413与1416在该位置的距离最近)，而四表平面1413、1414、1415及1416的交接位置处则具有最大的厚度(亦即表平面1413与1416在该位置的距离最远)。
如图6所示，该第二棱镜142沿光线行经方向上的截面呈直角三角形，且具有五个表平面1421～1425。其中，表平面1424与1425系呈直角三角形且相互平行，表平面1421位于该两直角三角形的表平面1424与1425的长边之间且为光线的入射面。表平面1422及1423则分别位于表平面1424与1425的两垂直边之间，且表平面1422与1423为相互垂直。该第一棱镜141的表平面1416贴靠于第二棱镜142的表平面1421上(亦即截面直角三角形的一长边所属的表面)。该动态显示装置15及投影镜头组16则分别邻近于第二棱镜142的表平面1423及1422(亦即截面直角三角形的两垂直边所属的两表面)。
如图7所示，该棱镜承板143具有一直角三角形的顶平面1431用以承置该第二棱镜142的表平面1425。棱镜承板143与第二棱镜142之间可用黏胶结合。于棱镜承板143的顶平面1431周缘可设置若干顶抵块1432以避免第二棱镜142滑移。于棱镜承板143下方并设有一螺柱1433其可供一螺丝(图中未示)锁合于基座17的棱镜下遮板175上。藉由旋转微调螺丝，可些微地改变第一棱镜141与第二棱镜142之间的相对位置与角度，而达到微调光线行进路径与角度的目的。
请参阅图8所示的如图2所示光学引擎10的光源模块11的第一较佳实施例爆炸立体视图。该光源模块11包括一光源111、一锥状杆112、光反射装置、一电路板114、一固定座115、以及一弹性夹片116。该光源模块结合有一散热组件117以促进散热效果。
该光源111用以朝向一预定的光轴方向发射光线。于本发明中，该光源111为一发光二极管(Light Emitting Diode)。该锥状杆112的一端邻近于该光源111。该锥状杆112具有复数个沿光轴方向延伸的狭长表面1121，使得锥状杆112与该光轴相垂直的截面呈现一多边形轮廓。于本较佳实施例中，锥状杆112与光轴相垂直的截面呈正方形轮廓。各狭长表面1121分别具有大体上沿光轴方向延伸的两相对长边1122、1123、以及大体上与光轴相垂直的两相对短边1124、1125。并且各狭长表面1121较接近于光源111的短边1125的长度小于另一较远离光源111的短边1124的长度。因此，该锥状杆112的截面实质上沿远离该光源111的方向逐渐变大。而该凹面镜12则设置于该锥状杆112具最大截面的端的位置处。
该光反射装置实施于该锥状杆的各狭长表面1121，使得光源所发射的光线可受各狭长表面1121的反射而受导引沿光轴方向前进。于图8所示的较佳实施例中，该锥状杆112为一中空锥状结构且以透明材质所构成，例如但不局限于玻璃、塑料、水晶、或石英等等。并且，该光反射装置于中空锥状杆112的各狭长表面1121的内侧面上均形成一光反射材料113(例如银等)，使得光线可以在中空锥状杆112内进行全反射，并自锥状杆112较小截面的端朝向较大截面的端前进。如此一来，本发明的锥状杆112便可达到引导光线大致上沿光轴方向前进的功效。
该电路板114用以承载该光源111(发光二极管)，其上并设有若干驱动光源111(发光二极管)的电子组件以及一连接器1142。该固定座115结合于该电路板114。于该固定座115上设有一大略呈正方形的中空槽1151，其可供锥状杆112的较小截面端所置入，且该光源111的位置恰对应于该锥状杆112的该较小截面端。并且，该固定座115还具有两脚架1152、1153以及位于两脚架之间的一滑槽1154，该滑槽1154的尺寸对应于该电路板114的尺寸，以供电路板114滑入该滑槽1154并与固定座115结合。
该弹性夹片116可将锥状杆112夹持并定位于固定座115。于本较佳实施例中，该弹性夹片116具有若干夹爪1161、至少一位于其中的一夹爪1161上的扣件1162、以及位于各夹爪1161之间的一套孔1163。该套孔1163的尺寸大于锥状杆112的最大截面的尺寸，藉由将弹性夹片116的套孔1163套于锥状杆112、并使至少一夹爪1161夹扣住固定座115边缘，可将锥状杆112结合并定位于固定座115上。于本较佳实施例中，该锥状杆112的至少一狭长表面1121上可设有一凸块1126，当弹性夹片116的套孔1163套于锥状杆112时，凸块1126恰可抵靠于弹性夹片116与固定座115以避免发生位移。
该散热组件117具有一散热接触面1171以及数个自该散热接触面1171延伸出的散热鳍片1172，于该散热接触面1171上还设有一预定形状的凸起面1173。其中，该固定座115及电路板114结合于该散热接触面1171上，且该凸起面1173的位置恰位于该两脚架1152、1153之间所形成的一空隙，以使得该电路板114承载有光源111(发光二极管)的位置处可以直接接触到散热接触面1171上的凸起面1173。
请参阅图9所示的本发明的光学引擎中的锥状杆112进行光反射时的光路的一实施例示意图。本发明的该锥状杆112的独特结构具有缩小光发散角度的功效。如图9所示，光线自较小截面的端以θ1的角度进入锥状杆112后，由于该锥状杆112以θ3的角度沿光线行进方向逐渐变粗(亦即截面渐大)，所以光线于较大截面的端以θ2的角度射出时，该θ2的值将会小于θ1。如此，便可达到所述的缩小光发散角度、并进而有集中光源、使光源分布均匀、与提高光源利用效率的功效。
在以下所述的本发明其它较佳实施例中，由于大部分组件相同或类似于前述的实施例。所以仅是在原数字编号后增加一英文字母以资区别。
请参阅图10所示的为本发明的光学引擎的光源模块11a的第二较佳实施例分解图立体视图。如图10所示的光源模块11a大体上亦类似图8所示的光源模块11般，也同样具有包括光源111(发光二极管)、锥状杆112a、光反射装置、电路板114、固定座115a、以及弹性夹片116。该光源模块11a同样亦结合有散热组件117以促进散热效果。如图10所示的光源模块11a的不同点在于，其光源模块11a还包括有一中空的一定位套筒118，且该锥状杆112a具最大截面的端还设有一凸缘结构1127。该锥状杆112a穿置于该中空的定位套筒118中，并使凸缘结构1127定位于该定位套筒118的一上端内侧折边1181处，而套筒118的另一端则藉由结合件1182结合定位于电路板114及固定座115a上。并且，该锥状杆112a为一实心锥状结构，且该光反射装置于实心锥状杆112a的外侧各狭长表面1121a上均形成光反射材料层113a。此外，该锥状杆112a的凸缘结构1127与该锥状杆112a本身以一体成型的方式制成。
请参阅图11所示的为本发明的光学引擎的光源模块11b的第三较佳实施例分解立体视图。如图11所示的光源模块11b大体上亦类似图10所示的光源模块11a般，也同样具有包括光源111(发光二极管)、锥状杆112b、光反射装置、电路板114、固定座115b、弹性夹片116、以及定位套筒118b。如图11所示的光源模块11b的不同点在于，该锥状杆112b的凸缘结构1127b为一独立组件，该凸缘结构1127b为一透明材质(例如玻璃或有机玻璃)的片状元件且其尺寸略大于锥状杆112b的最大截面，且该凸缘结构1127b以黏着方式固定于锥状杆112b上。
图12是图11所示的光源模块11b的第三较佳实施例结合于散热组件117时的组合立体视图。
图13是将图12所示的光源模块11b的第三较佳实施例与基座17、凹面镜12、聚光透镜13及棱镜组14相互组合时的组合立体视图。
权利要求
1.一种光学引擎，包括一光源，用以朝向一预定的光轴方向发射的光线；一锥状杆，其一端邻近于该光源，该锥状杆具有数个沿光轴方向延伸的狭长表面，使得锥状杆与该光轴相垂直的截面呈现一多边形轮廓，各狭长表面分别具有大体上沿光轴方向延伸的两相对长边、以及大体上与光轴相垂直的两相对短边，且各狭长表面较接近于光源的短边的长度小于另一较远离光源的短边的长度，因此使该锥状杆的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大；以及，光反射装置，实施于该锥状杆的各狭长表面，使得光源所发射的光线可受各狭长表面的反射而受导引沿光轴方向前进。
2.如权利要求1所述的光学引擎，其中，锥状杆为一中空锥状结构，且光反射装置于中空锥状杆的内侧各狭长表面上均形成一光反射材料。
3.如权利要求1所述的光学引擎，其中，锥状杆为一实心锥状结构，且该光反射装置于实心锥状杆的外侧各狭长表面上均形成一光反射材料。
4.如权利要求1所述的光学引擎，其中，该锥状杆由透明材质构成。
5.如权利要求1所述的光学引擎，其中，光源、锥状杆及光反射装置构成一光源模块，且该光源模块还包括一发光二极管，用以发出该光线；一电路板，用以承载该发光二极管；一固定座，结合于该电路板，该固定座具有一中空槽其可供锥状杆的一端所置入，且该发光二极管的位置恰对应于该锥状杆的该端；以及，一弹性夹片，可将锥状杆夹持并定位于固定座上。
6.如权利要求5所述的光学引擎，其中，该固定座还具有两脚架以及位于两脚架之间的一滑槽，该滑槽的尺寸对应于该电路板的尺寸，以供电路板滑入该滑槽并与固定座结合。
7.如权利要求6所述的光学引擎，其中，该光学引擎还包括一散热组件，该散热组件具有一散热接触面以及数个自该散热接触面延伸出的散热鳍片，于该散热接触面上还设有一预定形状的凸起面，其中，该固定座及电路板结合于该散热接触面上，且该凸起面的位置恰位于该两脚架之间所形成的一空隙，以使得该电路板承载有发光二极管的位置处可以直接接触到凸起面。
8.如权利要求5所述的光学引擎，其中，该弹性夹片还具有若干夹爪、至少一扣件位于其中的一夹爪上、以及位于各夹爪之间的一套孔，该套孔的尺寸大于锥状杆的最大截面的尺寸，藉由将弹性夹片的套孔套于锥状杆、并使至少一夹爪夹扣住固定座，可将锥状杆结合并定位于固定座上。
9.如权利要求5所述的光学引擎，其中，该光源模块还包括中空的一定位套筒，且该锥状杆具最大截面的端设有一凸缘结构，该锥状杆穿置于该中空的定位套筒中，并使凸缘结构定位于该定位套筒的一端，而套筒的另一端则结合定位于电路板及固定座上。
10.如权利要求9所述的光学引擎，其中，该锥状杆的凸缘结构为一独立组件，该凸缘结构为一透明材质的片状元件且其尺寸略大于锥状杆的最大截面。
11.如权利要求5所述的光学引擎，其中，光学引擎还包括一凹面镜，设置于该锥状杆具最大截面的端的位置处，该凹面镜可将锥状杆所导引的光线朝一预定方向折向并聚集；一聚光透镜，用以接受来自凹面镜的光线并加以聚集；一棱镜组，接受来自聚光透镜的光线并加以折向；一动态显示装置，接受来自该棱镜组的光线并将其反射回棱镜组；以及一投影镜头组，接受来自该棱镜组且经动态显示装置反射后的光线，并加以聚焦以供成像于一外界投影面。
12.如权利要求11所述的光学引擎，其中，该棱镜组为一反向全内反射棱镜组，其包括邻近聚光透镜的第一棱镜及邻近动态显示装置的第二棱镜，该第一棱镜为楔形棱镜，其沿光线行经方向上的截面呈一锥状，该第二棱镜沿光线行经方向上的截面呈直角三角形，且该第一棱镜贴靠于第二棱镜的截面直角三角形的一长边所属的一表面上，该动态显示装置及投影镜头组则分别邻近于第二棱镜的截面直角三角形的两垂直边所属的两表面。
13.如权利要求11所述的光学引擎，其中，该光学引擎还包括一基座，于该基座上具有一右盖体及一下盖体，于该右盖体形成有一第一空间以供容置该动态显示装置，于该下盖体形成有一V型下凹座、一邻接于该右盖体的棱镜下遮板、以及一位于V型下凹座与棱镜下遮板之间的下凹沟；以及一上盖体，结合于基座的下盖体上，该上盖体具有一V型上凹座、一棱镜上遮板及一形状与位置分别对应于该V型下凹座的上凹沟、棱镜下遮板及下凹沟，当将上盖体盖合于下盖体时，可于上、下盖体之间行成一容置空间；其中，该棱镜组容置于棱镜上遮板与棱镜下遮板之间，该聚光透镜容置于上凹沟与下凹沟之间，该凹面镜容置于V型上凹座与V型下凹座的转折位置处，且该V型上凹座与V型下凹座的一端容置有该锥形杆及固定座。
14.如权利要求13所述的光学引擎，其中，该动态显示装置还包括一DMD芯片；一DMD插座，用以插置该DMD芯片；一DMD电路板，结合于该DMD插座；以及一DMD电源连接座，结合于该DMD电路板。
15.如权利要求13所述的光学引擎，其中，该投影镜头组位于棱镜上遮板与棱镜下遮板的一侧，且包括一橡皮套及一扣环，该橡皮套可套置于镜头组外部，且橡皮套的外围轮廓恰对应填满于棱镜上遮板与棱镜下遮板之间的空间以避免光线干涉，该扣环可将镜头组锁扣于右盖体的一延伸架上。
16.一种光学引擎，包括一光源模块，用以产生朝向一预定方向行进的一光线；一聚光透镜，对该光线加以聚集；以及一反向全内反射(RTIR)棱镜组，接受来自聚光透镜的光线并加以折向；其中，棱镜组包括较邻近聚光透镜的第一棱镜及较远离聚光透镜的第二棱镜，该第一棱镜为一楔形棱镜，其沿光线行进方向上的截面呈一锥状，该第二棱镜沿光线行进方向上的截面呈直角三角形，且该第一棱镜贴靠于第二棱镜的截面直角三角形的一长边所属的一表面上；其中，通过旋转第一棱镜与第二棱镜的相对位置，控制与微调光线折向的角度及方向。
17.如权利要求16所述的光学引擎，其中，光源模块包括一光源，用以朝向一预定的光轴方向发射的光线；一锥状杆，其一端邻近于该光源，该锥状杆系具有数个沿光轴方向延伸的狭长表面，使得锥状杆与该光轴相垂直的截面呈现一多边形轮廓，各狭长表面分别具有大体上沿光轴方向延伸的两相对长边、以及大体上与光轴相垂直的两相对短边，且各狭长表面较接近于光源的短边的长度小于另一较远离光源的短边的长度，因此使该锥状杆的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大；以及，光反射装置，实施于该锥状杆的各狭长表面，使得光源所发射的光线可受各狭长表面的反射而受导引沿光轴方向前进。
18.如权利要求17所述的光学引擎，其中，光源、锥状杆及光反射装置构成一光源模块，且该光源模块包括一发光二极管，用以发出光线；一电路板，用以承载该发光二极管；一固定座，结合于该电路板，该固定座具有一中空槽，其可供锥状杆的一端所置入，且该发光二极管的位置恰对应于该锥状杆的该端；以及，一弹性夹片，将锥状杆夹持并定位于固定座上；其中，该固定座具有两脚架以及位于两脚架之间的一滑槽，该滑槽的尺寸对应于该电路板的尺寸，以供电路板滑入该滑槽并与固定座结合；其中，该光学引擎还包括一散热组件，该散热组件具有一散热接触面以及数个自该散热接触面延伸出的散热鳍片，于该散热接触面上更设有一预定形状的凸起面，其中，该固定座及电路板系结合于该散热接触面上，且该凸起面的位置恰位于该两脚架之间所形成的一空隙，以使得该电路板承载有发光二极管的位置处，可以直接接触到凸起面；其中，该弹性夹片具有若干夹爪、至少一扣件位于其中的一夹爪上、以及位于各夹爪之间的一套孔，该套孔的尺寸大于锥状杆的最大截面的尺寸，藉由将弹性夹片的套孔套于锥状杆、并使至少一夹爪夹扣住固定座，可将锥状杆结合并定位于固定座上。
19.如权利要求17所述的光学引擎，其中，光学引擎还包括一凹面镜，设置于该锥状杆具最大截面的端的位置处，该凹面镜可将锥状杆所导引的光线朝聚光透镜的方向折向并聚集；一动态显示装置(DMD)，接受来自该棱镜组的光线并将其反射回棱镜组；以及一投影镜头组，接受来自该棱镜组且经动态显示装置反射后的光线，并加以聚焦以供成像于一外界投影面；其中，该动态显示装置及投影镜头组分别邻近于该第二棱镜的截面直角三角形的两垂直边所属的两表面。
20.如权利要求19所述的光学引擎，其中，该光学引擎还包括一基座，于该基座上还具有一右盖体及一下盖体，于该右盖体形成有一第一空间以供容置该动态显示装置，于该下盖体形成有一V型下凹座、一棱镜下遮板其邻接于该右盖体、以及一下凹沟位于V型下凹座与棱镜下遮板之间；以及一上盖体，可供结合于基座的下盖体上，该上盖体还包括一V型上凹座；一棱镜上遮板及一上凹沟，其形状与位置系分别对应于该V型下凹座；棱镜下遮板及下凹沟，当将上盖体盖合于下盖体时，可于上、下盖体之间行成一容置空间；其中，该棱镜组容置于棱镜上遮板与棱镜下遮板之间，该聚光透镜容置于上凹沟与下凹沟之间，该凹面镜容置于V型上凹座与V型下凹座的转折位置处，且该V型上凹座与V型下凹座的一端容置有该锥形杆及固定座；其中，该动态显示装置包括有一DMD芯片；一DMD插座，用以插置该DMD芯片；一DMD电路板，结合于该DMD插座、以及一DMD电源连接座，结合于该DMD电路板。
21.一种光学引擎，包括一光源，朝向一预定的光轴方向发射光线；一锥状杆，其一端邻近于该光源且系沿光轴方向延伸，并且，该锥状杆与光轴方向垂直的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大，并且，光源所发射的光线可受锥状杆的导引而沿光轴方向前进；至少一聚光组件，用以接受来自锥状杆的光线并加以聚集；一棱镜组，接受来自聚光组件的光线并加以折向；一动态显示装置(DMD)，接受来自该棱镜组的光线并将其反射回棱镜组；以及一投影镜头组，接受来自该棱镜组且经动态显示装置反射后的光线，并加以聚焦以供成像于一外界投影面。
22.如权利要求21所述的光学引擎，其中，至少一聚光组件包括一凹面镜，设置于该锥状杆具最大截面的端的位置处，该凹面镜可将锥状杆所导引的光线朝一预定方向折向并聚集；以及一聚光透镜，用以接受来自凹面镜的光线并加以聚集；其中，该棱镜组为一反向全内反射(RTIR)棱镜组，其包括邻近聚光透镜的一第一棱镜及邻近动态显示装置的一第二棱镜，该第一棱镜为一楔形棱镜其沿光线行经方向上的截面呈一锥状，该第二棱镜沿光线行经方向上的截面呈直角三角形，且该第一棱镜贴靠于第二棱镜的截面直角三角形的一长边所属的一表面上，该动态显示装置及投影镜头组分别邻近于第二棱镜的截面直角三角形的两垂直边所属的两表面。
23.一种投影装置，包括一光学引擎，用以产生光学影像；一电路板模块，连接于该光学引擎，用以控制该光学引擎的作动；一散热模块，用以对该光学引擎及电路板模块进行散热；一操作接口模块，连接于该电路板模块，以操作投影装置；以及，一外壳体，容置前述的光学引擎、电路板模块、散热模块及操作接口模块；其中，该光学引擎包括一光源，用以朝向一预定的光轴方向发射光线；一锥状杆，其一端邻近于该光源，该锥状杆具有数个沿光轴方向延伸的狭长表面，使得锥状杆与该光轴相垂直的截面呈现一多边形轮廓，各狭长表面分别具有大体上沿光轴方向延伸的两相对长边、以及大体上与光轴相垂直的两相对短边，且各狭长表面较接近于光源的短边的长度小于另一较远离光源的短边的长度，因此使该锥状杆的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大；以及，光反射装置，实施于该锥状杆的各狭长表面，使得光源所发射的光线可受各狭长表面的反射而受导引沿光轴方向前进。
24.一种投影装置，包括一光学引擎，用以产生光学影像；一电路板模块，连接于该光学引擎用以控制该光学引擎的作动；一散热模块，用以对该光学引擎及电路板模块进行散热；一操作接口模块，连接于该电路板模块，以供操作投影装置；以及，一外壳体，用以容置前述的光学引擎、电路板模块、散热模块及操作接口模块；其中，该光学引擎包括一光源模块，用以产生朝向一预定方向行进的一光线；一聚光透镜，对该光线加以聚集；以及一反向全内反射(RTIR)棱镜组，接受来自聚光透镜的光线并加以折向；其中，该棱镜组包括较邻近聚光透镜的第一棱镜及较远离聚光透镜的第二棱镜，该第一棱镜为一楔形棱镜其沿光线行进方向上的截面呈一锥状，该第二棱镜沿光线行进方向上的截面呈直角三角形，且该第一棱镜贴靠于第二棱镜的截面直角三角形的一长边所属的一表面上；其中，藉由旋转第一棱镜与第二棱镜的相对位置，可以控制与微调光线折向的角度及方向。
25.一种投影装置，包括一光学引擎，用以产生光学影像；一电路板模块，连接于该光学引擎用以控制该光学引擎的作动；一散热模块，用以对该光学引擎及电路板模块进行散热；一操作接口模块，连接于该电路板模块，以操作投影装置；以及，一外壳体，用以容置前述的光学引擎、电路板模块、散热模块及操作接口模块；其中，该光学引擎包括一光源，用以朝向一预定的光轴方向发射光线；一锥状杆，其一端邻近于该光源且系沿光轴方向延伸，并且，该锥状杆与光轴方向垂直的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大，并且，光源所发射的光线可受锥状杆的导引而沿光轴方向前进；至少一聚光组件，用以接受来自锥状杆的光线并加以聚集；一棱镜组，接受来自聚光组件的光线并加以折向；一动态显示装置(DMD)，接受来自该棱镜组的光线并将其反射回棱镜组；以及一投影镜头组，接受来自该棱镜组且经动态显示装置反射后的光线，并加以聚焦以供成像于一外界投影面。
全文摘要
本发明公开了一种光学引擎，适于装设在一投影装置中。该光学引擎包括一光源、一锥状杆、至少一聚光组件、一棱镜组、一动态显示装置(DMD)及一投影镜头组。锥状杆的一端邻近于该光源，且光源所发射的光线可受锥状杆的导引而沿一光轴方向前进。该锥状杆与光轴方向垂直的截面实质上沿远离该光源的方向逐渐变大，所以可减小光线发散的角度并达到使光线均匀与提高亮度的效果。该棱镜组包括有一截面呈直角三角形的第一棱镜与一截面呈楔形的第二棱镜叠合而成。可将来自聚光组件的光线加以折向至动态显示装置并经其反射后、再由棱镜组将光线折向投影镜头组，并加以聚焦以供成像于一外界投影面。
文档编号G03B21/00GK1779551SQ20041009135
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者吴昭宪, 王苑麟, 潘瑞文 申请人:普立尔科技股份有限公司