CN101539713A - 投影机及数字微镜面元件模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种投影机及数字微镜面元件模块，该投影机包括提供入射光线的一光源系统、一数字微镜面元件模块及一投影镜头。数字微镜面元件模块设置于入射光线的传递路径上，用以接收并调变入射光线后，反射出一影像光线。投影镜头用以接收数字微镜面元件模块所反射出的影像光线，并投射成一影像画面。其中，数字微镜面元件模块包括一主动区域平面及一保护玻璃。主动区域平面由多个数字微镜面元件所组成，用以反射出影像光线。保护玻璃设置于入射光线及影像光线的传递路径上，且其具有一第一透光面与一第二透光面，第一透光面的延伸方向与主动区域平面的延伸方向之间具有一夹角。

Description

投影机及数字微镜面元件模块

技术领域

本发明涉及一种投影机，特别是涉及一种通过改良数字微镜面元件模块而降低投影画面出现鬼影的投影机。

背景技术

数字光学处理(Digital Light Processing，DLP)投影机是由德州仪器公司(TI)所发展出来的投影系统，采用镜面反射原理成像，具有全数字化、高对比及影像细腻等优点。同时，应用此技术的投影机能有效地缩小其体积与重量，而达到轻、薄、短、小的目的。

请参照图1，其为现有DLP投影机的示意图。此DLP投影机用以投射影像至一屏幕4上，投影机至少包括一光源系统10、一数字微镜面元件(Digital Micromirror Device，DMD)模块20(简称DMD模块)及一投影镜头30。

请同时参照图2，其为上述DLP投影机的剖视结构图。如图1及图2所示，投影机的运作方式是由光源系统10发出入射光线至数字微镜面元件模块20，由数字微镜面元件模块20调变而反射出影像光线至投影镜头30，并通过投影镜头30将影像投射到投影机外部的屏幕4上。

其中，光源系统10可由光源装置、彩色滤光片转盘及聚光镜片..等元件配置组合而成。数字微镜面元件模块20也可称为「光阀」，其主要具有一主动区域平面(Active area plane)22，用以调变光源系统10的入射光线且反射出有效影像光线至投影镜头30。

主动区域平面22由多个数字微镜面元件的反射阵列所组成。此微镜面元件可通过数字信号控制每个微镜面元件的反射镜的偏转角度及偏转时间，由此将入射其上的入射光线反射至投影镜头30，而产生解析度极高的全彩画面。

在现有技术中，数字微镜面元件模块20除了主动区域平面22之外，更包括一底板21、一保护玻璃(cover glass)23、一框架24及一密封结构25。

如图2所示，上述主动区域平面22位于底板21上，保护玻璃23平行且并列地设置于主动区域平面22的前方，且位于入射光线及影像光线的传递路径上。框架24通常会装设于保护玻璃23的周缘，环状的密封结构25则将主动区域平面22封装于底板21与保护玻璃23之间。

由于组成主动区域平面22的微镜面元件是极为精密的光学元件，故上述保护玻璃23、框架24及密封结构25的设置，可以有效防止灰尘、水气..等杂物的入侵。

然而，具有保护玻璃23的数字微镜面元件模块20通常具有下列问题：

一、如图2所示，光源系统10发出入射光线至数字微镜面元件模块20的主动区域平面22的过程中，入射光会经过保护玻璃23两侧的第一透光面231及第二透光面232，而第一透光面231与第二透光面232会反射部分的入射光线而产生杂散光。

当使用大光圈的投影镜头30或大光圈的光源系统10时，因为保护玻璃23所产生的杂散光的反射角与主动区域平面22所产生的影像光线的反射角差异不够大，所以保护玻璃23的杂散光很容易进入投影镜头30中，而造成投影画面出现鬼影，影响投影画面的对比度及影像品质。

二、而在现有技术中，为了改善上述鬼影问题，通常会在保护玻璃23的第一透光面231及第二透光面232涂布(或镀上)一层抗反射膜，以降低杂散光的产生。但是，抗反射膜的涂布通常需要颇高的制作工艺成本。

爰是，鉴于上述现有技术中仍有不足之处，故提供一实际有效的解决方案，实为当前技术所必需。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种投影机及数字微镜面元件模块，其通过保护玻璃的外型或配置方位的改变，减少杂散光进入投影镜头的比例，进而改善投影画面的鬼影问题，并使投影画面有更佳的影像品质及对比。

本发明的另一目的在于提供一种投影机及数字微镜面元件模块，其使投影机在设计上，可采用更大光圈的投影镜头或光源系统，以提升投影画面的整体亮度，而不用担心杂散光造成对比度下降的问题。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明一实施例的投影机包含一光源系统、一数字微镜面元件(Digital Micromirror Device，DMD)模块及一投影镜头。

光源系统用以提供一入射光线。数字微镜面元件模块，设置于入射光线的传递路径上，用以接收入射光线，并调变入射光线后，反射出一影像光线。投影镜头用以接收数字微镜面元件模块所反射出的影像光线，并将影像光线投射成一影像画面在投影机外部的屏幕上。

而数字微镜面元件模块包括一主动区域平面(Active area plane)及一保护玻璃(cover glass)。其中，主动区域平面由多个数字微镜面元件所组成，用以反射出上述影像光线。保护玻璃则设置于入射光线及影像光线的传递路径上，且与主动区域平面相隔一距离。保护玻璃具有一第一透光面与一第二透光面，分别位于保护玻璃相对的两侧，第一透光面的延伸方向与主动区域平面的延伸方向之间具有一夹角。

由此，入射光线通过保护玻璃的第一透光面时，本发明一实施例中，杂散光的反射角较现有中杂散光的反射角大，而不易进入投影镜头内，故可减少投影画面的鬼影现象。

关于本发明的优点与精神，以及更详细的实施方式可以通过以下的实施方式以及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

通过以下详细的描述结合所附图示，将可轻易的了解上述内容及此项发明的诸多优点，其中：

图1为现有DLP投影机的示意图；

图2为图1的DLP投影机的剖视结构图；

图3为本发明投影机第一实施例的剖视结构图；以及

图4为本发明投影机第二实施例的剖视结构图。

主要元件符号说明

10：光源系统

20、50、60：数字微镜面元件模块(DMD模块)

21、51、61：底板

22、52、62：主动区域平面

23、53、63：保护玻璃

231、531、631：第一透光面

232、532、632：第二透光面

24、54、64：框架

25、55、65：密封结构

30：投影镜头

521、621：主动区域平面的延伸方向

522、622：与主动区域平面的延伸方向相平行的参考线

5311、6311：第一透光面的延伸方向

4：屏幕

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

请参照图3，其为本发明投影机第一实施例的剖视结构图。如图所示，投影机包含一光源系统10、一数字微镜面元件(Digital Micromirror Device，DMD)模块50(简称DMD模块)及一投影镜头30。

光源系统10可由光源装置、彩色滤光片转盘、聚光镜片..等元件配置组合而成，用以提供一入射光线。数字微镜面元件模块50设置于入射光线的传递路径上，用以接收入射光线，并调变入射光线后，反射出一影像光线。投影镜头30是用以接收数字微镜面元件模块50所反射出的影像光线，并将影像光线投射至投影机外部的一屏幕而形成一影像画面。

数字微镜面元件模块50包括一主动区域平面(Active area plane)52及一保护玻璃(cover glass)53。其中，主动区域平面52由多个数字微镜面元件所组成，用以反射出上述影像光线。

保护玻璃53设置于入射光线及影像光线的传递路径上，且与主动区域平面52相隔一距离。保护玻璃53具有一第一透光面531与一第二透光面532，分别位于保护玻璃53相对的两侧，其中第一透光面531的延伸方向5311与主动区域平面52的延伸方向521之间具有一夹角θ。值得注意的是，为了清楚显示上述夹角θ，特以参考线522(与主动区域平面52的延伸方向521相平行)与第一透光面531的延伸方向5311来显示夹角状况。

在本实施例中，保护玻璃53为一种第一透光面531与第二透光面532互相平行的板状结构。同时，数字微镜面元件模块50更包括一底板51、一框架54及一密封结构55。

其中，主动区域平面52设置于底板51上。框架54为一环状结构，装设于保护玻璃53的周缘，且保护玻璃53以一种相对于主动区域平面52倾斜的状态装设于框架54内。密封结构55设置于框架54与底板51之间，用以将主动区域平面52封装于底板51与保护玻璃53之间，以有效防止灰尘、水气..等杂物入侵主动区域平面52。

依据上述实施例的结构，光源系统10发出入射光线至数字微镜面元件模块50的主动区域平面52的过程中，保护玻璃53的倾斜设置将使第一透光面531与第二透光面532所产生的杂散光线具有更大的反射角，而不易进入投影镜头30内，故可减少投影画面的鬼影现象。此时，进入投影镜头30的几乎只有主动区域平面52所反射的有效影像光线，因此投影画面具有极佳的影像品质。

值得注意的是，实验结果显示，本发明一实施例，只要上述的夹角θ＝1度(保护玻璃53倾斜1度)，与现有技术保护玻璃未倾斜的设计(θ＝0度)相比，鬼影能量下降99％，成效相当明显。

请参照图4，其为本发明投影机第二实施例的剖视结构图。此实施例中，同样地，数字微镜面元件模块60包括一主动区域平面62及一保护玻璃63。保护玻璃63设置于入射光线及影像光线的传递路径上，且与主动区域平面62相隔一距离。保护玻璃63具有一第一透光面631与一第二透光面632，分别位于保护玻璃53的相对两侧。

第一透光面631的延伸方向6311与主动区域平面62的延伸方向621之间具有一夹角θ。值得注意的是，为了清楚显示上述夹角θ，特以参考线622(与主动区域平面62的延伸方向621相平行)与第一透光面631的延伸方向6311来显示夹角状况。

在本实施例中，保护玻璃63为一种第一透光面631的延伸方向与第二透光面632的延伸方向之间也具有一夹角的楔形结构。同时，数字微镜面元件模块60更包括一底板61、一框架64及一密封结构65。

其中，主动区域平面62设置于底板61上。框架64为一环状结构，装设于保护玻璃63的周缘。密封结构65设置于框架64与底板61之间，用以将主动区域平面62封装于底板61与保护玻璃63之间，以有效防止灰尘、水气..等杂物入侵主动区域平面62。

依据上述实施例的结构，光源系统10发出入射光线至数字微镜面元件模块60的主动区域平面62的过程中，保护玻璃63的第一透光面631所产生的杂散光线具有更大的反射角，而不易进入投影镜头30内，故可减少投影画面的鬼影现象。

综上所述，上述实施例的投影机及数字微镜面元件模块具有下列优点：

一、通过保护玻璃的外型或配置方位的改变，减少保护玻璃的产生的杂散光进入投影镜头的比例，进而改善现有技术中投影画面的鬼影问题，并使投影画面有更佳的影像品质及对比。

二、在设计上，可采用更大光圈的投影镜头或光源系统，以提升投影画面的整体亮度，而不用担心鬼影和对比度下降的问题。

三、本发明的实施例主要系改变保护玻璃的外型或配置方位，而主动区域平面与投影镜头的相对位置并未改变，故不影响到影像画面的成像品质。

四、不需额外于保护玻璃的第一透光面及第二透光面涂布(或镀上)抗反射膜，因此可减少相关的制作工艺成本。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，应不能以此限定本发明实施的范围，即大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。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (8)

1.一种投影机，包括：

光源系统，用以提供入射光线；

数字微镜面元件模块，设置于该入射光线的传递路径上，用以接收并调变该入射光线后，反射出一影像光线，该数字微镜面元件模块包括：

主动区域平面，由多个数字微镜面元件所组成，用以反射出该影像光线；以及

保护玻璃，设置于该入射光线及该影像光线的传递路径上，且与该主动区域平面相隔一距离，该保护玻璃具有第一透光面与第二透光面，分别位于该保护玻璃相对两侧，其中该第一透光面的延伸方向与该主动区域平面的延伸方向之间具有一夹角；以及

投影镜头，用以接收该数字微镜面元件模块所反射出的该影像光线，并将该影像光线投射成一影像画面。

2.如权利要求1所述的投影机，其中该保护玻璃为一种该第一透光面与该第二透光面互相平行的板状结构。

3.如权利要求1所述的投影机，其中该保护玻璃为一种该第一透光面的延伸方向与该第二透光面的延伸方向之间具有一夹角的楔形结构。

4.如权利要求1所述的投影机，其中该数字微镜面元件模块更包括：

底板，用以设置该主动区域平面；

框架，装设于该保护玻璃的周缘；以及

密封结构，用以将该主动区域平面封装于该底板与该保护玻璃之间。

5.一种数字微镜面元件模块，适用于一投影机，用以调变一光源系统所提供的一入射光线且反射出一影像光线，该数字微镜面元件模块包括：

主动区域平面，由多个数字微镜面元件所组成，用以反射出该影像光线；以及

保护玻璃，设置于该入射光线及该影像光线的传递路径上，且与该主动区域平面相隔一距离，该保护玻璃具有第一透光面与第二透光面，分别位于该保护玻璃相对两侧，其中该第一透光面的延伸方向与该主动区域平面的延伸方向之间具有一夹角。

6.如权利要求5所述的数字微镜面元件模块，其中该保护玻璃为一种该第一透光面与该第二透光面互相平行的板状结构。

7.如权利要求5所述的数字微镜面元件模块，其中该保护玻璃为一种该第一透光面的延伸方向与该第二透光面的延伸方向之间具有一夹角的楔形结构。

8.如权利要求5所述的数字微镜面元件模块，其中该数字微镜面元件模块更包括：

底板，用以设置该主动区域平面；

框架，装设于该保护玻璃的周缘；以及

密封结构，将该主动区域平面封装于该底板与该保护玻璃之间。

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