专利名称：：全反射棱镜组的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种全反射棱镜组，特别是一种可提高对比值的全反射棱镜组。
背景技术：
：在我们的世界里，视觉和声音都是模拟形式，但当我们利用电子信号来获取、储存和传送这些模拟现象时，采用数字技术却能带来许多重大优点；音讯处理就是一个例子，当它从磁带和黑胶唱片的模拟技术转变为数字音乐光盘后，数字技术的优点也第一次鲜明的呈现在人们面前；而数字投影和显示技术，它能接受数字视讯，然后产生一系列的数字光脉冲；这些光脉冲进入眼睛后，我们的眼睛会把它解译成为彩色模拟影像;所谓的数字微型反射镜组件(DigitalMicromirrorDevice,简称DMD)，及微型反射镜数组组件(Micro-mirrorArray),皆是一种具有多个反射性光开关用来达到数字投影和显示的双稳态空间光源调变装置(BistableSpatiallightmodulator)。参阅图1，一种现有适用于上述双稳态空间光源调变装置11的全反射棱镜组12，包含分别为三角柱型的入射棱镜13及出射棱镜14，该入射棱镜13包括供光束15入射的入射面131、供由该入射面131入射的光束15进行全反射的全反射面132，及邻近于该双稳态空间光源调变装置11的装置面133;该出射棱镜14包括平行并邻近于该全反射面132的连接面141、平行于该装置面133并供该光束15出射的出射面142，及分别连接该连接面141与出射面142的第三面143;另外，在该连接面141与该全反射面132之间具有实质上约3-10um的间隙G。当光束进入该入射棱镜13入射面131、经该全反射面132全反射、由该装置面133射出至该双稳态空间光源调变装置11上，而位于该双稳态空间光源调变装置11中的每一反射性光开关111，可于开启状态(onstate)与关闭状态(offstate)之间切换，如此，可将该光束15反射至不同的方向；如果当这些反射性光开关111位于该开启状态时，反射光束151如图1中的实线所示，垂直进入该装置面133、经该入射棱镜13全反射面132、该出射棱镜14连接面141、由该出射面142垂直射出，最后会被投影和显示于一屏幕(图未示)上；另外，如果这些反射性光开关111位于该关闭状态时，反射光束152如图1中的虚线所示，斜向进入该装置面133、经该入射棱镜13全反射面132、该出射棱镜14连接面141、由该出射面142斜向射出，利用将光束偏折的方式而不投影和显示于屏幕上。但是，这些反射性光开关111位于该关闭状态下所产生斜向射出的光束，理想上应该如上述全部均偏折而无法投影和显示于屏幕上，却因为现有的全反射棱镜组12无法把这些反射性光开关11位于该关闭状态下产生的斜向射出光束152，与位于该开启状态下产生的垂直射出光束151之间的夹角拉大，造成有一部份光束最后还是会被投影和显示于屏幕上；而根据屏幕对比值的定义是位于该开启状态下产生的亮度除以位于该关闭状态下产生的亮度；如此，上述现有全反射棱镜组12会让位于该关闭状态下产生斜向射出的部份光束152，最后还是会被投影和显示于屏幕上而产生亮度，结果造成对比值的降低。
发明内容因此，本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的全反射棱镜组对比值较低的缺陷，提供一种可以提高对比值的全反射棱镜组。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种全反射棱镜组，适用于具有多个反射性光开关的双稳态空间光源调变装置，每一光开关可于开启状态与一关闭状态之间切换，该全反射棱镜组包含入射棱镜、导引棱镜，及出射棱镜；该入射棱镜包括供光束入射的入射面、供由该入射面入射的光束进行全反射的第一全反射面，及邻近于该双稳态空间光源调变装置的装置面；该导引棱镜包括平行并邻近于该第一全反射面的导引连接面，及供这些反射性光开关在关闭状态时所反射的光束进行全反射的第二全反射面；该出射棱镜包括平行并邻近于该第一全反射面的第一连接面、平行并邻近于该第二全反射面的第二连接面，及供该光束出射的出射面。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该导引棱镜的导引连接面与该入射棱镜的第一全反射面之间具有第一间隙，而且，该出射棱镜的第一连接面与该入射棱镜的第一全反射面之间具有第二间隙，且这些间隙中均存在折射率为l.O的介质。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该导引棱镜的第二全反射面与该出射棱镜的第二连接面之间具有第三间隙，且该第三间隙中存在折射率为1.0的介质。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该入射棱镜的装置面是平行于该双稳态空间光源调变装置。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该入射棱镜的第一全反射面与装置面夹设有介于二十五度与五十度之间的夹角。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该入射棱镜的入射面与装置面夹设有介于九十度与一百二十度之间的夹角。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该导引棱镜的第二全反射面与导弓I连接面夹设有介于六十度与九十度之间的夹角。在本发明所述的全反射棱镜组中，其中，该导引棱镜更包括覆盖有黑色材料的第三面。本发明的有益功效在于本发明更包含有导引棱镜，藉由该导引棱镜的第二全反射面，可将这些反射性光开关在关闭状态时所反射的光束进行全反射，使之不会被投影和显示于屏幕上而产生亮度，如此，可提高对比值。下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是现有一种适用于双稳态空间光源调变装置的全反射棱镜组的组合示意图2是一个组合示意图，说明本发明可提高对比值的全反射棱镜组的一较佳实施例；图3是一个光路示意图:开启状态；图4是一个光路示意图:关闭状态；及图5是一个光路示意图:一平面状态。附图标号说明2全反射棱镜组31入射面33装置面41导引连接面43第三面51第一连接面53出射面81反射性光开关A、B、C、D魏X、Y临界角说明该较佳实施例适用于多个反射性光开关位于说明该较佳实施例适用于这些反射性光开关位于说明该较佳实施例适用于这些反射性光开关位于3入射棱镜32第一全反射面4导引棱镜42第二全反射面5出射棱镜52第二连接面8双稳态空间光源调变装置91、92、92，、92"、93光束P路径Gl、G2、G3第一、第二、第:间隙具体实施例方式有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。参阅图2，本发明可提高对比值的全反射棱镜组2，适用于具有多个反射性光开关81(图2中只以位于中间及两端部的反射性光开关代表)的双稳态空间光源调变装置8(BistableSpatiallightmodulator),例如本实施例所示的数字微型反射镜组件(DigitalMicromirrorDevice,简称DMD)，或者是微型反射镜数组组件(Micro-mirrorArray);而其中每一反射性光开关81可于开启状态(onstate)、关闭状态(offstate)之间切换，使入射的光束91能反射至不同的角度。本发明可提高对比值的全反射棱镜组2包含分别为三角柱型的入射棱镜3、导引棱镜4，及出射棱镜5。另外，在该入射棱镜3与导引棱镜4之间、该入射棱镜3与出射棱镜5之间，及该导引棱镜4与出射棱镜5之间分别各具有第一间隙G1、第二间隙G2、第三间隙G3。该入射棱镜3，包括供该光束91入射的入射面31、供由该入射面31入射的光束91进行全反射的第一全反射面32，及平行且邻近于该双稳态空间光源调变装置8的装置面33;在本实施例中，由该入射棱镜3的第一全反射面32与空气所形成的一临界角X(Criticalangle,如图2所示)，经计算约在38~45度之间，即经该入射面31入射的光束91与该第一全反射面32的法线所形成的夹角只要大于上述的临界角X，即会形成全反射；如此，调整该第一全反射面32与装置面33所夹设的一夹角A(如图2所示)，及该入射面31与装置面33所夹设的一夹角B(如图2所示)的设计，即可使该光束91经该入射面31在该第一全反射面32上进行全反射。而该第一全反射面32与装置面33所夹设的夹角A其中较佳的角度范围是在25~50度之间，该入射面31与装置面33所夹设的夹角B其中较佳的角度范围是在90~120度之间，例如在本实施例中，该夹角A是35度，该夹角B是95度，如此，即可让该光束91在该第一全反射面32上进行全反射。另外，值得一提的是，该装置面33也可以是邻近于该双稳态空间光源调变装置8但不平行，仍可达成上述在该第一全反射面32上进行的全反射；而上述临界角X，及夹角A、夹角B的较佳角度范围，是依该入射棱镜3的折射率范围在1.41.6与该第二间隙G2的折射率为1.0的情形下配合设计出的较佳角度范围；当该入射棱镜3折射率范围或该第二间隙G2折射率不同于本实施例时，本发明的临界角X，及夹角A、夹角B的较佳角度范围将会全部或部份配合改变而不受限定。该导引棱镜4，包括平行并邻近于该第一全反射面32的导引连接面41，及供这些反射性光开关81在关闭状态时所反射的光束进行全反射的第二全反射面42，及分别连接该导引连接面41与第二全反射面42的第三面43。在本实施例中，该导引连接面41与该第一全反射面32之间是以多点点胶黏合，且具有宽度约3~10um的该第一间隙Gl，以便使邻近的该第一全反射面32形成该临界角X;另外，由该导引棱镜4第二全反射面42与空气也形成有临界角Y，经计算约在38~45度之间；如此，调整第二全反射面42与导引连接面41所夹设的一夹角C(如图2所示)，即可让这些反射性光开关81在关闭状态时所反射的光束92在该第二全反射面42上进行全反射。而该第二全反射面42与导引连接面41所夹设的夹角C其中较佳的角度范围是在60~90度之间，例如在本实施例中，该夹角C是70度，如此，即可让这些反射性光开关81在关闭状态时所反射的光束在该第二全反射面42上进行全反射。同上段所述，上述临界角Y与夹角C的较佳角度范围，是依该导引棱镜4的折射率范围在1.4-1.6与该第三间隙G3的折射率为1.0的情形下配合设计出的较佳角度范围；当该导引棱镜4折射率范围或该第三间隙G3折射率不同于本实施例时，本发明的临界角Y与夹角C较佳角度范围将会全部或部份配合改变而不受限定。该出射棱镜5，包括平行并邻近于该第一全反射面32的第一连接面51、平行并邻近于该第二全反射面42的第二连接面52，及供该光束出射的出射面53。在本实施例中，该出射棱镜5的第一连接面51与该入射棱镜3的第一全反射面32之间是以多点点胶黏合，且具有宽度约m的该第二间隙G2，以便使邻近的该第一全反射面形成该临界角X;另外，该出射棱镜5的第二连接面52与该导引棱镜4的第二全反射面42之间也是以多点点胶黏合，且具有宽度约3~10um的该第三间隙G3，以便使该第二全反射面42形成该临界角Y。以下说明本发明可提高对比值的全反射棱镜组2如何达成可提高对比值的功效参阅图3，首先，将这些反射性光开关81控制于该开启状态下，此时，该光束91依序入射于该入射面31、全反射于该第一全反射面32、折射经过该装置面33、再射入该双稳态空间光源调变装置8;由于这些反射性光开关81均是处于该开启状态下，所以，该光束91被以实质上垂直于该装置面33的方向反射出(如图3所示)；接着，再依序折射经过该装置面33、折射经过该第一全反射面32、此时，其中的一部份光束是折射经过该导引连接面41、折射经过该第二全反射面42、折射经过该第二连接面52、出射于该出射面53，而其中另一部份则是折射经过该第一连接面51、出射于该出射面53;最后全部的光束均会被投影和显示于一屏幕(图未示)上。参阅图4，接着，将这些反射性光开关81控制于该关闭状态下，此时，该光束91依序入射于该入射面31、全反射于该第一全反射面32、折射经过该装置面33、再射入该双稳态空间光源调变装置8;由于这些反射性光开关81均是处于该关闭状态下，所以，反被射的光束92以斜向进入该装置面33(如图4中所示)；接着，再依序折射经过该装置面33、折射经过第一全反射面32、折射经过该导引连接面41、接着，其中大部份光束92，再次全反射于该第二全反射面42，此时经全反射后的光束92'会与这些反射性光开关81位于该开启状态下产生可投影和显示于该屏幕上的路径P，夹设有夹角D，并朝向该第三面43出射，所以，最后无法被投影和显示于该屏幕(图未示)上。另外，其余的少份部光束92"虽没有全反射于该第二全反射面42而是从该第三面43直接出射，但也因距离该投影和显示于该屏幕上的路径P有相当的距离，所以，此部份光束92"仍无法被投影和显示于该屏幕上。综合上述，当这些反射性光开关81位于该关闭状态时，该二部份光束92'、92"均无法被投影和显示于该屏幕上。值得一提的是，在该第三面43也可以覆盖有用以吸光的黑色材料，使上述二部份的光束92'、92"均被吸收，更加确保不会投影和显示于该屏幕上。另外，于本实施例中，存在于该入射棱镜3与导引棱镜4之间、该入射棱镜3与出射棱镜5之间，及该导引棱镜4与出射棱镜5之间的第一间隙Gl、第二间隙G2、第三间隙G3是藉由多点点胶黏合的方式产生具特定宽度的间隙，也就是，这些棱镜之间存在折射率为l.O的空气介质，于本较佳实施例中是利用这些棱镜与空气的折射率来达成光束反射或折射的目的，但不用以限定本发明。举例而言，本领域的普通技术人员为达到光束特定行进路径的目的，亦可于所选用的这些棱镜之间，以特定折射率的粘合胶来填充第一间隙Gl、第二间隙G2、第三间隙G3。根据屏幕对比值的定义是当这些反射性光开关81位于该开启状态下产生的亮度除以当这些反射性光开关81位于该关闭状态下产生的亮度；所以，只要分别量测这些反射性光开关81位于上述两种状态下的亮度，即可计算得知。而本发明全反射棱镜组2因为可使这些反射性光开关81位于该关闭状态下所反射的光束92，均无法被投影和显示于该屏幕上，相较于现有的全反射棱镜组，确实能达到提高对比值的功效。参阅图5，值得一提的是，每一反射性光开关81除了可于该开启状态及该关关状态之间切换，更可切换于一平面状态(FlatState)或其它特定旋转角度，该平面状态是指该反射性光开关81的旋转角度是处于该开启状态的旋转角度与该关关状态的旋转角度的中点；虽然对比值定义的分母是指这些反射性光开关81位于该关闭状态下产生的亮度，但在实际操作投影和显示时，有时候该双稳态空间光源调变装置8中部份的反射性光开关81是会位于该平面状态的;而本发明全反射棱镜组2可使这些反射性光开关81位于该平面状态下所反射的光束93如图5所示，被该第二全反射面42全反射，同样达到无法被投影和显示于该屏幕上的功效。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。权利要求1.一种全反射棱镜组，适用于具有多个反射性光开关的双稳态空间光源调变装置，每一反射性光开关可于开启状态与关闭状态之间切换，其特征在于，包含入射棱镜，包括供光束入射的入射面、供由所述入射面入射的光束进行全反射的第一全反射面，及邻近于所述双稳态空间光源调变装置的装置面；导引棱镜，包括平行并邻近于所述第一全反射面的导引连接面，及供这些反射性光开关在关闭状态时所反射的光束进行全反射的第二全反射面；及出射棱镜，包括平行并邻近于所述第一全反射面的第一连接面、平行并邻近于所述第二全反射面的第二连接面，及供所述光束出射的出射面。2.依据权利要求1所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述导引棱镜的导引连接面与所述入射棱镜的第一全反射面之间具有第一间隙，而且，所述出射棱镜的第一连接面与所述入射棱镜的第一全反射面之间具有第二间隙。3.依据权利要求2所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述第一、第二间隙中均存在折射率为1.0的介质。4.依据权利要求2所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述导引棱镜的第二全反射面与所述出射棱镜的第二连接面之间具有第三间隙。5.依据权利要求4所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述第三间隙中存在折射率为1.0的介质。6.依据权利要求4所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述入射棱镜的装置面平行于所述双稳态空间光源调变装置。7.依据权利要求6所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述入射棱镜的第一全反射面与装置面是夹设有介于二十五度与五十度之间的夹角。8.依据权利要求6所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述入射棱镜的入射面与装置面是夹设有介于九十度与一百二十度之间的夹角。9.依据权利要求6所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述导引棱镜的第二全反射面与导引连接面是夹设有介于六十度与九十度之间的夹角。10.依据权利要求6所述的全反射棱镜组，其特征在于，所述导引棱镜更全文摘要本发明涉及一种可提高对比值的全反射棱镜组，适用于具有多个反射性光开关的双稳态空间光源调变装置，每一光开关可于开启状态与关闭状态之间切换，该全反射棱镜组包含入射棱镜、导引棱镜，及出射棱镜；该入射棱镜包括入射面、供入射光束进行全反射的第一全反射面，及邻近该调变装置的装置面；该导引棱镜包括平行该第一全反射面的导引连接面，及供这些光开关在关闭状态时所反射的光束进行全反射的第二全反射面；该出射棱镜包括平行该第一全反射面的第一连接面、平行该第二全反射面的第二连接面，及出射面。文档编号G02B5/04GK101308314SQ20071010401公开日2008年11月19日申请日期2007年5月14日优先权日2007年5月14日发明者张明新,李岳璁申请人:亚洲光学股份有限公司