【技术领域】

本发明是关于一种投影机，尤其是一种具锯齿型反射镜的投影 机。

【背景技术】

在重建并呈现影像的技术领域中，目前常见的显示器不外乎阴极 射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)、电视显示器等固定尺寸显 示器、以及非固定尺寸的投影显示器。40吋以下的家用尺寸，无疑 地以液晶显示器与电浆显示器等平面显示器在市场价格与接受度方 面较具优势。另一方面，若需要将影像数据放大至50吋以上的较大 区域时，一方面，固定尺寸平面显示装置的面板制造难度增大，产品 良率迅速下降，因此投产与制造成本大幅提升，预估此种工厂的造价 约达十亿美元，并非一般企业所能轻易达成；并且，制造完成后的运 输成本与运输过程的损坏率也不可忽视。相反地，投影显示器仅需改 变屏幕与机箱的大小，无论电路板或光机本身尺寸均未明显增大，因 此在大尺寸的显示领域，仍以投影显示器为主。

投影装置依照其光机与显示屏的相关位置，可被区分为光机与观 赏者在显示屏同侧的前投式投影装置，与光机藏在显示屏后方机箱的 背投式投影装置。对于背投式投影装置，除画面亮度与分辨率要高， 另一个常被观察的重点往往是机箱所占尺寸要尽可能微型化。亦即， 当显示屏高度和宽度增大时，要在有限的最小厚度内，将光束正确投 射于显示屏上的相对像素位置，并被精密聚焦呈现。

如图1美国发明专利US6,896,375所示，该背投式投影装置1具 有一机箱(图未示出)、容置于机箱中的光机11、透镜组12、反射镜组 13、及显示屏14。其中，该显示屏14具有如图2所示的内外同心的 多层菲涅耳透镜(Fresnel lens)结构包括内部全反射菲涅耳透镜区141、 透射区142、传统折射菲涅耳透镜区143；且如图3所示，该透镜组 包括一中继透镜(relay lens)组群121及一广角透镜组群122，借由广 角透镜组群122将来自于光机11并穿过中继透镜组群121的受调制 光束发散至一约153度的宽阔立体角，最后由显示屏14转向至约垂 直指向机箱前侧。

然而，一方面显示屏14的同心圆多层次沟槽结构精致且复杂， 制作相当不易，另一方面广角透镜组群122借由多个半径渐增的凹透 镜，让行经的光束立体角渐次发散过程中，随每一透镜远离镜心位置 的抛磨误差递增、以及受到透镜半径增大而放大的误差影响，在接近 边缘部分易形成相差而较难正确聚焦。因此，此种大量运用非球面透 镜的结构，将提高制造的困难度、降低良率、价格因而昂贵，使该种 投影装置难以推广。

此外，如图4及图5美国US6,631,994号发明专利所示，是利用 一可造成正畸变(pincushion distortion)的反射镜23，将入射光束依照 入射角度不同而被分别反射；使得反射镜23上下端所反射光束间的 夹角，比原先入射光束间的夹角更大，达到约160度角。即，反射光 束被大幅分散，从而在一极短距离中，达成大幅放大原先光机21所 投射影像的目的，让背投影电视的前后距离缩短，以构成一薄形投影 显示器2。另如图5，为补偿该反射镜23造成如图5(C)所示的影像正 畸变，该发明揭露在反射镜23与光机21之间，预先设置一造成如图 5(B)所示桶形畸变(负畸变，barrel distortion)的透镜组群22，使得由光 源20经数字微镜组(digital micro-mirror device；DMD)架构的光机21 所投射出如图5(A)所示的影像，先受到负畸变，再由反射镜正畸变而 被正确形成如图5(D)所示而显示于显示屏24上。

为便于说明，图6仅为一简化图例，其中，光机31所投射出的 所有光束仅以最上端及最下端两束主光线35、36作为代表，且将反 射镜33的反射暂时忽略，而将显示屏镜射虚拟搬移至反射镜33后方 的位置34。在此，将被投射至显示屏最下方的主光线称为第一光束， 其行进路线较接近光轴；将被投射至显示屏最上方的主光线称为第二 光束，其行进路线明显与光轴夹一较大倾斜角度。

当以镜头组32作为区分，可以发现镜头组32上游的第一光束 35、第二光束36、与光机31的投射面大致呈现一较小的第一三角形。 相对地，在镜头组32下游，第一光束35′、第二光束36′、及显示 屏34亦构成一较大的第二三角形。基于镜头组32的光程补偿效果， 第二三角形的显示屏34可以虚线位置34′标示。由此，可以发现第 一与补偿后的第二三角形为相似形，即，依照此简化的模型，由光机 31投射面射出的影像，将可被大致清晰呈现于该显示屏。此结构巧 妙地运用与显示屏呈倾斜方向行进的发散光束，并以非平面反射镜 33将发散角更增大，确实有效缩短投影显示器的厚度。

另一方面，若以远心系统的液晶装置作为空间调制装置的光机， 因为液晶装置仅能调制垂直入射极化光的透光率，至于斜向入射的光 束将造成漏光现象，无法被有效阻绝，因此，无法采用斜向的入射或 反射光束。如图7所示，当此种远心系统光机41下端投射主光线的 第三光束45与上端投射主光线的第四光束46彼此平行，即使同样进 入镜头组42，并被非球面反射镜43反射至显示屏44，但因为第四光 束的光程明显不同于图6的第二光束，致使镜头组42上游无法构成 一三角形，更阐述与下游的光束45′、46′、44′构成的三角形形 成一相似形；致使此种远心系统无法适用于上述架构。亦因此，该结 构中所运用的倾斜方向行进的光束，仅能采用例如DLP架构的光机， 无法被推广至远心系统的具液晶板光机架构。

尤其，上述正畸变反射镜受限于其特殊形状，最接近显示屏的镜 心位置与最远离显示屏的角落位置，相对于显示屏的垂直距离差距约 十公分，一方面造成投影机本身厚度无法顺利进一步缩减，迫使投影 显示器较等离子显示器等竞争商品的整体厚度超过两倍；另一方面， 正畸变的反射镜与桶形畸变的透镜组群在组装与调校具有相当困难 度，亦因此使其良率不易提升。

【发明内容】

本发明的目的在于提供具锯齿型反射镜的投影机，使得薄形投影 机采用远心系统光机成为可行。

本发明的另一目的在于提供一种运用锯齿型反射镜，使结构单纯 化，组装简便的具锯齿型反射镜的投影机。

本发明的再一目的在提供一种运用锯齿型反射镜，使投影机整体 厚度大幅缩减的具锯齿型反射镜的投影机。

为了实现上述目的，具锯齿型反射镜的投影机，包含：具锯齿型 反射镜的投影机，包含：一显示屏；一锯齿型反射镜，对应于该显示 屏；及一光机，所述光机发射的调制光束借由所述锯齿型反射镜反射 于显示屏上。

其中，还可包括一凸面反射镜；所述光机发射的调制光束借由凸 面反射镜反射至所述锯齿型反射镜后反射于显示屏上。

还可包括第二锯齿型反射镜，所述光机发射的调制光束借由第二 锯齿型反射镜反射至所述锯齿型反射镜后反射于显示屏上。

所述显示屏可为菲涅耳透镜。

其中，上述锯齿型反射镜可以设置为平面反射镜或者曲面反射 镜。

所述光机设置成具有与该显示屏平行的投射光轴。

所述锯齿型反射镜包括基面及基面上分布有疏密分布的锯齿面。

所述锯齿面相反于该基面并具复数自一基点发散而沿一轴线对 称的其中一弧形作用区，其中各弧形作用区分别具有一面向该基点的 向斜部、一背向该基点的背斜部、一向斜部与背斜部相邻接的近显示 屏带、及向斜部/背斜部与相邻作用区背斜部/向斜部相邻接的远显示 屏带，各该近显示屏带与远显示屏带的高度差远小于该锯齿面的任一 边长。

该锯齿面类平行于该显示屏。

该基面是位于较该锯齿面远离该显示屏处。

所述锯齿型反射镜包括一反射层。

所述反射层是涂布于该锯齿面朝向该显示屏内侧。

所述反射层是涂布于该锯齿面朝向该显示屏外侧。

本发明还包括一初级反射镜，光机发射的调制光束，借由所述初 级反射镜转向锯齿型反射镜反射于显示屏。

该锯齿型反射镜的该等向斜部与背斜部，是具有一使得来自该初 级反射镜入射光的入射角，角度小于自该锯齿型反射镜反射至该显示 屏的反射角的形状。

该光机的显示元件为LCOS、或为LCD或为DLP。

由于本发明锯齿型反射镜的厚度甚薄，尤其是锯齿型平面反射镜 的近显示屏带与远显示屏带与显示屏距离差甚小，光束行经后方锯齿 型平面反射镜至显示屏的光程差因而受到明显抑制，不易产生正畸 变，从而撇除需以桶形畸变预先补偿的需求，使得整体组装结构简化， 降低制造难度及制造成本，有效提升良率；并且由于该反射镜的厚度 甚薄，可以大幅减少投影机整体外壳厚度，使产品大幅微型化与精致 化；并可解决斜向投射时，镜头组上游光束主光线彼此平行、而下游 的光束主光线彼此倾斜所造成的像差，使远心系统光机可被顺利运用 于此种具有非球面反射镜组，并被倾斜投射于显示屏的投影机。

【附图说明】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是美国US6,896,375号发明专利的结构示意图。

图2是图1的显示屏结构示意图。

图3是图1的光机与镜头组结构示意图，说明广角透镜组群的角 度扩散效果。

图4是美国US6,631,994号发明专利的结构示意图。

图5是图4各光学组件组对通过影像的形变状况示意图。

图6是图4结构对应非远心系统光机的示意图。

图7是图4结构对应远心系统光机的示意图。

图8是本发明投影机第一较佳实施例的结构示意图。

图9为本发明投影机第二较佳实施例的结构正视示意图。

图10是本发明锯齿型反射镜的侧视示意图。

图11是本发明锯齿型反射镜的结构示意图。

图12是本发明锯齿型反射镜的反射方式示意图。

图13是本发明锯齿型反射镜的第一结构的侧剖视示意图。

图14是本发明锯齿型反射镜的第二结构的侧剖视示意图。

图15是本发明锯齿型反射镜的第三结构的侧剖视示意图。

图16是本发明投影机第三较佳实施例的结构正视示意图。

图17是本发明投影机第四较佳实施例的结构正视示意图。

【具体实施方式】

本发明的技术内容、特征与达成效果，配合以下参考图与对应的 较佳实施例详细说明，将可被清楚显现。

本发明投影机第一较佳实施例的结构，如图8所示，一显示屏 55；一锯齿型反射镜54，对应于该显示屏55；及一光机51，所述光 机51发射的调制光束借由所述锯齿型反射镜54反射于显示屏55上。

其中，锯齿型反射镜54设置为平面反射镜。

如图9所示，为了使其结构更加合理，本发明还包括一初级反射 镜53，光机51发射的调制光束，借由所述初级反射镜53转向锯齿 型反射镜54反射于显示屏55。

其中，所述光机51可以为LCOS、LCD以及DLP等光机，可因 其具体设计而定。

其中，锯齿型反射镜54如图10所示，是以一抛物面镜为基础， 与抛物面540相对的平坦面为一基面541，并以垂直于该基面541的 抛物面540对称轴线542、及对称轴线542与基面541交会的基点5420 为准，以同心圆柱面例如标号543、544所示切割该抛物面540，构 成如标号545、546、547等的复数弧形面，并省略每一同心圆柱范围 内，接近基面541的平行区域545′、546′、547′，使得弧形面545、546、 547向基面540平移，形成如标号545″、546″、547″的弧形作用 区。

而如图11在各弧形作用区545″、546″、547″远离基面541 侧，则由各作用区545″、546″、547″面向该基点5420的向斜部 5451″、5461″、5471″与背向该基点5420的背斜部5452″、5462 ″、5472″共同构成一锯齿面548。在本例中，一反射层549是被镀 设于锯齿面548上，并为保护反射层549结构，在其前方设置一保护 层。

由于各向斜部5451″、5461″、5471″与对应背斜部5452″、 5462″、5472″相邻接的近显示屏带5450″、5460″、5470″实质 上位于平行基面541的同一平面上，使得本例中锯齿型反射镜54整 体大致呈一平面状。另一方面，近显示屏带5450″、5460″、5470 ″与接近基面541而远离显示屏的远显示屏带5450′、5460′、5470′间 的高度差远小于反射镜54及该锯齿面548的任一边长，亦使得锯齿 型平面反射镜54虽具有抛物面镜的光学性质，但整体厚度得以大幅 缩减。

当然，由于实际形成的锯齿状的向斜部与背斜部尺寸均甚小，相 邻同心圆的间距并非必须递减，亦可因特殊的反射效果规划而呈现疏 密疏密排列。且因来自光机的被调制光束受到初级反射镜53转向后， 锯齿型反射镜54是以平行于显示屏55的方向设置，若投影机的机壳 大致为长方体，则显示屏55与锯齿型反射镜54恰可平行组装于壳体 前后侧，该光机51设置成具有与该显示屏55平行的投射光轴，该锯 齿面548平行于该显示屏55，且该基面541是位于较该锯齿面548 远离该显示屏处。这样，组装相当容易、良率因而提高。更由于锯齿 型平面反射镜甚薄，即近显示屏带与远显示屏带与显示屏距离差甚 小，光束行经后方锯齿型平面反射镜到显示屏的光程差因而明显缩 减，大幅减轻所产生的正畸变，从而免除以桶形畸变透镜预先补偿的 需求，使得整体组装结构简化，降低制造难度及制造成本。

如图12所示，受锯齿型反射镜54向斜部与背斜部的结构影响， 来自初级反射镜53的入射光束反射后，并非依循与原入射角相等的 反射角，朝向显示屏55行进，反之，如图11所示，当入射角α为 50至69度，反射角B则被扩张至60至79度，使得影像数据放大效 果益形显著，反射镜组与显示屏间的距离从而可以更进一步缩短。

当然，如熟于此技术者所能轻易理解，反射层并非必须设置于锯 齿型平面反射镜面向显示屏侧，亦可如图13所示，将反射层649设 置于锯齿型反射镜64背离显示屏侧，使得来自光机的光束是在锯齿 型反射镜648内往返后，再被投射至显示屏上。

以上为锯齿型反射镜54设置为平面镜的应用，为较佳实施例。

其中，锯齿型反射镜54不仅仅局限于上述平面镜，还可设计为 图14，图15所示的凸、凹面镜74、84，由于凸、凹面镜74、84类 似于平面镜的锯齿结构，所以在此不再累述。

图16是本发明投影机第三较佳实施例的结构正视示意图。如图 16所示：本实施例包括一显示屏55；一锯齿型反射镜54，对应于该 显示屏55；一凸面反射镜81及一光机51，所述光机51发射的调制 光束借由所述凸面反射镜81大角度投射于所述锯齿型反射镜54后反 射于显示屏55上。

其中，由于从凸面反射镜81出射的光线角度过大；经过上述锯 齿型反射镜54缩小光线角度，就可以使用常规的屏幕；其中，所述 显示屏55可为菲涅耳透镜。

其中，如图16所示：上述实施例的畸变失真的情况为：凸面反 射镜81具有枕型失真的效应；锯齿面镜54使影像有桶型畸变失真的 效应；两者相加抵消剩下的畸变失真由光机51的镜头组(图中未示 出)来校正得到桶型畸变。

图17是本发明投影机第四较佳实施例的结构正视示意图。如图 17所示：本实施例包括一显示屏55；锯齿型反射镜91，对应于该显 示屏55；第二锯齿型反射镜92及一光机51，所述光机51发射的调 制光束借由所述第二锯齿型反射镜92大角度投射于所述锯齿型反射 镜91后反射于显示屏55上。

其中，所述光路为：所述光机51射出的光线经过第二片锯齿反 射镜92使小角度入射光线变成大角度射出，再经由锯齿面镜91使大 角度入射光线变成小角度射出，从而使显示屏55可为常规屏幕，其 中所述显示屏55可为长焦距的菲涅耳透镜。

其中，如图17所示：上述实施例的畸变失真的情况为：首先， 所述第二锯齿型反射镜92使小角度入射光线变成大角度射出，这使 影像有枕型失真的效应，后锯齿型反射镜91使大角度入射光线变成 小角度射出这使影像有桶型畸变失真的效应，两片锯齿面镜产生的畸 变失真一般来说可以设计成相加抵消，若两者的畸变失真设计未能相 加抵消，可由光机51的镜头组(图中未示出)来补偿。

归纳上述，本发明锯齿型反射镜以及具锯齿型反射镜的投影机， 确实能将反射镜组整体扁平化、降低其所造成的光程差、并减少因该 光程差而导致的畸变，达成简化整体投影机结构而降低成本、使组装 更容易而提升产品良率、缩减产品整体厚度的功效，更使采用远心结 构的光机成为可能，由本发明揭露的技术确实能达到本发明前述目 的。

以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明 的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发 明所涵盖。