CN101038420A - 具有调整亮度及亮均功能的投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有亮度及亮均调整功能的投影装置，该投影装置包括光源模块、均光器、第一透镜模块、第二透镜模块及影像模块。光源模块用以产生光线。均光器包括入射端以及出射端，光线汇集地入射到均光器的入射端，并经由均光器的出射端透射出去。第一透镜模块具有第一焦平面，且第一焦平面与均光器的出射端重合，第一透镜模块接收经由均光器的出射端透射的光线。第二透镜模块具有第二焦平面，第二透镜模块接收经由第一透镜模块透射的光线。影像模块设置于第二透镜模块的第二焦平面上，并接收经由第二透镜模块透射的光线。借助于所述结构，在不影响影像模块的照明区域的情况下，可维持预期的成像亮度与均匀度。

Description

具有调整亮度及亮均功能的投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影装置，尤其涉及一种具有调整亮度及亮均功能的投影装置。

背景技术

投影装置中光路设计的优劣与否影响到投影装置最后投射至屏幕上的影像表现。因此，如何有效地提高投影装置的成像亮度(Brightness)与均匀度(Uniformity)将成为投影装置市场上越来越受关注的焦点。

请参照图1，该图为传统的投影装置示意图。传统的投影装置10包括光源模块110、均光器(Light Pipe)120、第一透镜模块130、第二透镜模块140、影像模块150及镜头160。光源模块110包括灯泡112及灯罩114，灯罩114用以反射并汇集灯泡112所产生的光线L。均光器120包括入射端122及出射端124。光线L于入射端122上汇集成集光点P，并经由均光器120均匀化后由出射端124透射出去，再经第一透镜模块130及第二透镜模块140透射后，入射至影像模块150。光线L经影像模块150反射而产生不同的明暗度，最后经由镜头160投射影像于屏幕170上。

为使传统投影装置10的影像表现达到预期目标，在设计传统投影装置10时，应考虑光源模块110与均光器120的对应位置，以控制集光点P落于均光器120的光轴A上，进而产生较佳的成像亮度与均匀度。

然而，在光源模块110的制造过程中，各部件的组装不够精密，例如灯泡112与灯罩114的组装偏差往往造成灯泡112的位置发生偏移，连带改变集光点P的位置，当集光点P偏离均光器120的光轴A时，将使投影装置10的成像亮度与均匀度随之下降。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种具有调整成像亮度及亮均功能的投影装置，该装置将集光器的出射端对齐第一透镜模块的焦平面，且将影像模块设置于第二透镜模块的焦平面上，当集光点发生偏移时，以共光轴方式同时移动均光器和第一透镜模块，使集光点落于均光器的光轴上，进而达到预期的成像亮度与均匀度。

根据本发明的所述目的，提供一种具有调整亮度与均匀度功能的投影装置，该投影装置包括光源模块、均光器、第一透镜模块、第二透镜模块及影像模块。光源模块用以产生光线。均光器包括一入射端以及一出射端，光线汇集地入射到均光器的入射端，并经由均光器的出射端透射出去。第一透镜模块具有第一焦平面，且第一焦平面与均光器的出射端重合，第一透镜模块接收经由均光器的出射端所透射的光线。第二透镜模块具有第二焦平面，第二透镜模块接收经由第一透镜模块所透射的光线。影像模块被设置于第二透镜模块的第二焦平面上，并接收经由第二透镜模块透射的光线。

附图说明

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施方式并结合附图进行详细说明。

图1为传统的投影装置的示意图；

图2为本发明一优选实施方式的投影装置的示意图；

图3A及图3B为灯泡偏移后投影装置的结构示意图；

图4为第一透镜模块采用两个透镜的投影装置的示意图；

图5为第二透镜模块采用两个透镜的投影装置的示意图。

附图标记说明

10                      传统投影装置

20                      本发明的投影装置

110                     光源模块

112、212                灯泡

114、214                灯罩

120、220                均光器

130、230                第一透镜模块

140、240                第二透镜模块

150、250                影像模块

160、260                        镜头

170、270                        屏幕

222                             入射端

224                             出射端

290                             调整单元

具体实施方式

如上所述，在光源模块的制造过程中，灯泡偏移原先预期的位置将使投影装置的成像亮度与均匀度随之下降。在不影响光线入射影像模块的照明区域的情况下，若能控制调整部分光学器件，以达到预期的成像亮度与均匀度，将使投影装置具有更好的影像表现。

请参照图2，其为本发明一优选实施方式的投影装置示意图。投影装置20包括光源模块210、均光器220、第一透镜模块230、第二透镜模块240、影像模块250、镜头260及调整单元290。光源模块210包括灯泡212以及灯罩214，均光器220包括入射端222以及出射端224。灯泡212用以产生光线L，灯罩214用以将光线L汇集成集光点Q，并使其落于入射端222以及均光器220的光轴B上。第一透镜模块230的光轴D与均光器220的光轴B重合。第一透镜模块230具有第一焦平面F1，第一焦平面F1与出射端224重合。第二透镜模块240具有第二焦平面F2，影像模块250被设置于第二焦平面F2以及第二透镜模块240的光轴E上。影像模块250例如可为数字微镜器件(Digital Micro-mirror Device，DMD)。调整单元290用以调整均光器220及第一透镜模块230的上、下、左、右位置。

光线L汇集地入射至入射端222，经由均光器220均匀化后，由出射端224透射出去，并入射至第一透镜模块230。由于出射端224与第一焦平面F1面重合，且均光器220的光轴B与第一透镜模块230的光轴D重合，光线L经第一透镜模块230透射后将产生平行于第一透镜模块230的光轴D的平行光Lp，所述光线再入射至第二透镜模块240。同时由于影像模块250被设置于第二透镜模块240的光轴E与第二焦平面F2上，使透射第一透镜模块230的平行光Lp经第二透镜模块240汇聚后，形成落于影像模块250上的照明区域R(图中未示出照明区域R)。光线L经影像模块250反射后，再经镜头260投射影像至屏幕270上。

进一步说，光线L经由均光器220均匀化后，于出射端224形成矩形面光源，该矩形面光源中的点光源a1经第一透镜模块230及第二透镜模块240成像至影像模块250上的位置b1；位于均光器220的光轴B上的点光源a0是矩形面光源中亮度最强之处，矩形面光源中的点光源a0经第一透镜模块230及第二透镜模块240成像至影像模块250上的位置b0；矩形面光源中的点光源a2经第一透镜模块230及第二透镜模块240成像至影像模块250上的位置b2。由于位置b0处于影像模块250的中央位置处，因此照明区域R可达到预期的成像亮度与均匀度。

请同时参照图3A及图3B，它们为灯泡偏移后投影装置的结构示意图。当灯泡212偏移原先预期的位置时，集光点Q将自均光器220的光轴B偏移，点光源a0随之偏离均光器220的光轴B，点光源a0经第一透镜模块230及第二透镜模块240透射至影像模块250上的位置b0’，由于位置b0’不是影像模块250的中央位置处(如图3A所示)，使得投影装置20的成像亮度与均匀度随之下降。为避免成像亮度与均匀度下降，调整单元290以共光轴方式同时移动均光器220及第一透镜模块230，将集光点Q调回至落于均光器220的光轴B上，点光源a0随之被调整回均光器220的光轴B上，点光源a0再成像至影像模块250上的位置b0(如图3B所示)，以达到预期的成像亮度与均匀度。

特别是为避免均光器220及第一透镜模块230移动后造成原始照明区域R的位置偏移，投影装置20利用焦位共轭成像原理可将均光器220的出射端224与第一透镜模块230的第一焦平面F1面重合，并将影像模块250置于第二透镜模块240的第二焦平面F2。由于光线L经第一透镜模块230透射后产生所述平行光Lp，即，成像于无穷远处，再经由第二透镜模块250聚焦于影像模块250上。因此，当均光器220与第一透镜模块230以共光轴方式平移至集光点Q落于均光器220的光轴B时，光线L透射第一透镜模块230后，仍形成平行第二透镜模块240的光轴E的平行光Lp，最后经第二透镜模块240聚焦后，在影像模块250上所形成的照明区域R几乎没有位移，即，照明区域R仍涵盖于影像模块250中。借助于所述设计可使投影装置20在不影响影像模块250的照明区域R的情况下，将集光点Q调整至落于均光器220的光轴B上，以达到预期的成像亮度与均匀度。

需注意的是，均光器220及第一透镜模块230需以共光轴方式同时移动，方能不影响影像模块250上的照明区域R。倘若仅移动均光器220而不移动第一透镜模块230，则影像模块250上的照明区域R将随之偏移，而无法调整回如图3B所示的状态。

前述的第一透镜模块230并不局限于使用单一透镜，根据设计需求，可在第一透镜模块230中采用多个透镜，以使照明区域R的影像表现更为清晰。请参照图4，其为第一透镜模块采用两个透镜的投影装置的示意图。举例来说，第一透镜模块230包括透镜232及透镜234。第一透镜模块230的第一焦平面F1即为透镜232及透镜234的组合有效焦平面。此时，均光器220的出射端224需重合透镜232及透镜234的组合有效焦平面，以避免照明区域R的偏移。

请参照图5，其为第二透镜模块采用两个透镜的投影装置的示意图。同样，第二透镜模块230亦不局限于使用单一透镜，根据设计需求，可于第二透镜模块240中采用多个透镜，以使照明区域R的影像表现更为清晰。举例来说，第二透镜模块240包括透镜242及透镜244。第二透镜模块240的第二焦平面F2即为透镜242及透镜244的组合有效焦平面。此时，影像模块250即需设置于透镜232及透镜234的组合有效焦平面上，以避免照明区域R的偏移。

不论透镜数量多少，只要将均光器220的出射端设置于第一透镜模块230的第一焦平面F1上，且影像模块250设置于第二透镜模块240的第二焦平面F2上，皆可达到调整集光点至光轴B上以提高成像亮度及均匀度的目的，因此皆属于本发明的技术范畴。

本发明所述实施方式披露的具有调整亮度的投影装置借助于将出射端与第一焦平面重合及将影像模块设置于第二焦平面，当集光点偏离均光器光轴时，以共光轴方式同时移动均光器以及第一透镜模块，将集光点调回至均光器光轴上，在不影响影像模块的照明区域的情况下，可维持预期的成像亮度与均匀度。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施方式揭露如上，但这并非是对本发明的限制，本领域任何技术人员在不超出本发明的构思和保护范围的前提下，可作出各种变换与润饰，因此本发明的保护范围应以所附权利要求界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种投影装置，包括：

一光源模块，其用以产生光线；

一均光器，其包括一入射端以及一出射端，所述光线汇集地入射到所述入射端，并经由所述出射端透射出去；

一第一透镜模块，其用以接收经由所述出射端的所述光线，该第一透镜模块具有一第一焦平面，且所述出射端与该第一焦平面重合；

一第二透镜模块，其用以接收经由所述第一透镜模块透射的所述光线，该第二透镜模块具有一第二焦平面；及

一影像模块，其用以接收经由所述第二透镜模块透射的所述光线，该影像模块被设置于所述第二焦平面上。

2.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述光线汇集于所述均光器的光轴上，且该均光器的光轴与所述第一透镜模块的光轴重合。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中，还包括一调整单元，用以调整所述均光器以及所述第一透镜模块的位置，当所述光线汇集于所述入射端的一集光点偏离所述均光器的光轴时，该调整单元以共光轴方式同时移动所述均光器及所述第一透镜模块，使所述集光点落于所述均光器的光轴上。

4.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述影像模块位于所述第二透镜的光轴上。

5.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第一透镜模块包括一第一透镜及一第二透镜，所述第一焦平面为该第一透镜及所述第二透镜的组合有效焦平面。

6.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述第二透镜模块包括一第三透镜及一第四透镜，所述第二焦平面为该第三透镜及所述第四透镜的组合有效焦平面。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述影像模块为数字微镜器件。

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