CN103744259B - 投影装置及投影装置光程差补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种投影装置及投影装置光程差补偿方法，该投影装置包含数字微镜元件、镜头及光程补偿元件，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件；镜头设置于该光束的传播路径上；光程补偿元件设置于该镜头与该数字微镜元件之间，且该光程补偿元件位于该光束的该传播路径上；其中，该光程补偿元件具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，当该镜头产生位移时，将该复数个区域中与该镜头位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头位移产生的光程差。本发明通过在数字微镜元件与镜头之间设置光程补偿元件，以达到补偿投影装置因镜头位移产生的光程差的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种投影装置及投影装置光程差补偿方法，尤其涉及一种具有光程补偿元件的投影装置及投影装置光程差补偿方法。
背景技术
目前，投影装置在生活中有广泛的使用，一般的投影装置在使用过程中都有热量产生，如图1所示，为传统技术投影装置结构示意图。图1中，投影装置包含壳体200、数字微镜元件201（DMD,DigitalMicromirrorDevice）以及镜头202，在初始状态时，该数字微镜元件201与镜头202的距离为d1,此时自数字微镜元件201发出的光束到达镜头202所经过的光程为L1（L1=d1*n，n为空气的折射率）；随着投影装置工作时间的延长，投影装置产生热量，使得壳体200及镜头202受热膨胀，从而使得数字微镜元件201到镜头202的距离发生变化（如图1中虚线部分所示，即表示镜头受热膨胀后发生位移后的位置），如图1所示，此时数字微镜元件201与镜头202之间的距离变化为d2,自数字微镜元件201发出的光束到达镜头202所经过的光程为L2（L2=d2*n，n为空气的折射率）；如果镜头202的景深比较浅，用户在开机时镜头202的聚焦良好，但当该投影装置工作一段时间后，随着自数字微镜元件201发出的光束到达镜头202所经过的光程发生变化，投影装置显示的画面会变得模糊，影响用户的使用，这种现象叫做热漂移。目前常用的解决方法是对壳体200进行降温处理，以此来降低热漂移的影响，但壳体200本身温度很高，因此降温处理方法成效很低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种投影装置及投影装置光程差补偿方法，通过在数字微镜元件与镜头之间设置光程补偿元件，以达到补偿投影装置因镜头位移产生的光程差的目的。
为达到上述目的，本发明一种投影装置，包含数字微镜元件、镜头及光程补偿元件，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件；镜头设置于该光束的传播路径上；光程补偿元件设置于该镜头与该数字微镜元件之间，且该光程补偿元件位于该光束的该传播路径上；其中，该光程补偿元件具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，当该镜头产生位移时，将该复数个区域中与该镜头位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头位移产生的光程差。
作为可选的技术方案，该光程补偿元件的每一个区域均具有不同的折射率或者不同的厚度。
作为可选的技术方案，该光程补偿元件为板状结构，由该板状结构的中心朝向该板状结构的周缘形成分割线，从而形成该复数个区域，该光程补偿元件通过旋转方式使该复数个区域的其中之一区域切入该传播路径。
作为可选的技术方案，该光程补偿元件为圆盘状结构。
作为可选的技术方案，该光程补偿元件为板状结构，沿着该板状结构的其中一侧边将该板状结构分割形成该复数个区域，该光程补偿元件通过平移方式使该复数个区域的其中之一区域切入该传播路径。
作为可选的技术方案，该投影装置还包含有控制单元，该控制单元与该光程补偿元件电性相连，该控制单元包含有计时器，该计时器用以计时该投影装置的工作时间，该控制单元根据该工作时间控制该光程补偿元件的运动，其中，该镜头位移与该投影装置的工作时间成正比。
作为可选的技术方案，该投影装置还包含有控制单元，该镜头与该光程补偿元件均与该控制单元电性相连，该控制单元根据该镜头的位移量而控制该光程补偿元件的运动。
本发明又提出一种投影装置光程差补偿方法，该投影装置包含数字微镜元件、镜头以及光程补偿元件，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件，该镜头设置于该光束的传播路径上，该光程补偿元件设置于该镜头与该数字微镜元件之间，且该光程补偿元件位于该光束的该传播路径上，该光程补偿元件具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，该方法包含步骤：步骤一：开启该投影装置，该镜头产生位移；步骤二：侦测该镜头是否产生位移；步骤三：控制该光程补偿元件运动，将该复数个区域中与该镜头位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头位移产生的光程差。
作为可选的技术方案，该投影装置还包含有控制单元，该控制单元与该光程补偿元件电性相连，该控制单元包含有计时器，该计时器用以计时该投影装置的工作时间，在该步骤三中该控制单元根据该工作时间控制该光程补偿元件的运动，其中该镜头位移与该投影装置的工作时间成正比。
作为可选的技术方案，该投影装置还包含有控制单元，该镜头与该光程补偿元件均与该控制单元电性相连，在该步骤三中该控制单元根据该镜头的位移量而控制该光程补偿元件的运动。
与现有技术相比，本发明的投影装置还包含有光程补偿元件，该光程补偿元件设置于该数字微镜元件与该镜头之间，数字微镜元件透出的光束经过该光学补偿元件再进入该镜头，由于该光程补偿元件具有复数个区域，光束透过该复数个区域的每一个区域时产生的光程均不相同，因此，可以通过控制该光程补偿元件的运动来达到控制光束自该数字微镜元件至该镜头所形成的光程，从而补偿因该镜头的移动所产生的光程差。
附图说明
图1为传统技术投影装置结构示意图。
图2为本发明投影装置结构示意图。
图3为本发明光程补偿元件第一实施例结构示意图。
图4为图3中B-B的剖面结构示意图。
图5为图2中A-A的镜头位移前剖面结构示意图。
图6为图2中A-A的镜头位移后剖面结构示意图。
图7为本发明光程补偿元件第二实施例结构示意图。
图8为本发明光程补偿元件第三实施例结构示意图。
图9为图8中C-C的剖面结构示意图。
图10为本发明光程补偿元件第四实施例结构示意图。
图11为本发明一实施例的光程补偿元件工作的结构框图。
图12为本发明另一实施例的光程补偿元件工作的结构框图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
如图2所示，为本发明投影装置结构示意图。本发明的投影装置包含数字微镜元件101、镜头102以及光程补偿元件103，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件101；镜头102设置于该光束的传播路径上；光程补偿元件103设置于该镜头102与该数字微镜元件101之间，且该光程补偿元件103位于该光束的该传播路径上；其中，该光程补偿元件103具有复数个区域，如图3所示，图3为本发明光程补偿元件第一实施例结构示意图，此时该光程补偿元件103包含第一区域1031及第二区域1032，该光束穿过该第一区域1031或该第二区域1032时产生不同的光程，当该镜头102产生位移时，将该复数个区域中与该镜头102的位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头102位移产生的光程差。
如图3及图4所示，图4为图3中B-B的剖面结构示意图。在该第一实施例中，该光程补偿元件103为板状结构，在该第一实施例中，该光程补偿元件103为圆盘状结构，由该板状结构的中心朝向该板状结构的周缘形成分割线，从而形成该复数个区域，在该第一实施例中，分割线将该光程补偿元件103分为第一区域1031及第二区域1032，该光程补偿元件103通过旋转方式使该第一区域1031及第二区域1032的其中之一区域切入该传播路径。如图4所示，此时第一区域1031与第二区域1032的厚度相同，但其折射率不同，即该第一区域1031及该第二区域1032由不同的材质构成，由于光程为光束所经过的实际距离与所经过的物质的折射率的乘积，因此，该光束透过该第一区域1031或该第二区域1032时产生的光程不相同。另外，如图2所示，本发明所述的数字微镜元件101、镜头102及光程补偿元件103均可设置于壳体100内。
下面来详述光程补偿元件103补偿光程差的过程。如图5及图6所示，图5为图2中A-A的镜头102位移前剖面结构示意图，图6为图2中A-A的镜头102位移后剖面结构示意图。如图5所示，在镜头102位移前，光程补偿元件103的第一区域1031在自数字微镜元件101发出的光束传播至镜头102的传播路径上，数字微镜元件101至镜头102的第一光程S=S1*n+S2*n1+S3*n(其中n为空气折射率，n1为第一区域1031的折射率)；如图6所示，在镜头102位移后，控制该光程补偿元件103旋转，使得光程补偿元件103的第二区域1032切入该传播路径，数字微镜元件101至镜头102的第二光程S’=S1’*n+S2’*n2+S3’*n(其中n为空气折射率，n2为第二区域1032的折射率)；为达到本发明的目的，既要补偿镜头102位移产生的光程差，则需使得镜头102位移前的第一光程S与镜头102位移后的第二光程S’相等，亦即使得S1*n+S2*n1+S3*n=S1’*n+S2’*n2+S3’*n；当光程补偿元件103距离数字微镜元件101的距离保持不变（即S1=S1’）时，由于在该实施例中第一区域1031与第二区域1032的厚度相同（即S2=S2’），且镜头102产生位移后与该光程补偿元件103的距离增大（即S3’>S3）,因此，此时需要使得第一区域1031的折射率n1大于第二区域1032的折射率n2，才能保证第一光程S与第二光程S’相等。
光程补偿元件103的结构不以上述说明为限，如图7-图10所示，图7为本发明光程补偿元件第二实施例结构示意图，图8为本发明光程补偿元件第三实施例结构示意图，图9为图8中C-C的剖面结构示意图，图10为本发明光程补偿元件第四实施例结构示意图。在图7中，可将该光程补偿元件103分隔成四个区域，如图7所示的第一区域1031、第二区域1032、第三区域1033及第四区域1034，通过将该四个区域的折射率设计成不同的数值，可实现光程补偿功能。如图8及图9所示，除了如上所述的可设计各个区域折射率不同外，还可将各区域的厚度设计成不同的数值，图8中第一区域1031’的厚度小于第二区域1032’的厚度，此时该第一区域1031’与该第二区域1032’的折射率可设计成相同，但不以此为限，也可使得第一区域1031’与该第二区域1032’的折射率不同，只需要保证光束穿过不同的区域后，自该数字显示微镜101至该镜头102的光程相同。再如图10所示，前述的光程补偿元件103均为圆盘状结构，且通过旋转方式使其中一区域切入传播路径，在该第四实施例中，该光程补偿元件103为板状结构，且此时该板状结构为长方体结构，沿着该板状结构的其中一侧边将该板状结构分割形成该复数个区域，如图10所示，沿着该光程补偿元件103的长边将该光程补偿元件103切割成四个区域，包括第一区域1031’’、第二区域1032’’、第三区域1033’’、第四区域1034’’，此时，该光程补偿元件103通过平移方式使该第一区域1031’’、第二区域1032’’、第三区域1033’’、第四区域1034’’的其中之一区域切入该传播路径。
图11为本发明一实施例的光程补偿元件工作的结构框图，图12为本发明另一实施例的光程补偿元件工作的结构框图。该投影装置还包含有控制单元104，该控制单元104与该光程补偿元件103电性相连，该控制单元104包含有计时器1041，该计时器1041用以计时该投影装置的工作时间，该控制单元104根据该工作时间控制该光程补偿元件103的运动。因为该镜头102的位移量与投影装置的工作时间之间存在一定的关系，例如该镜头102的位移量与投影装置的工作时间之间成正比，实际工作时该控制单元104即可根据该计时器1041所记录的工作时间，选择与该镜头102的位移量相匹配的其中之一区域切入该传播路径，使得该区域正好可以补偿该镜头102位移所产生的光程差。
在其他实施例中，可通过控制单元104直接侦测该镜头102的位移量，如图12所示，该镜头102与该光程补偿元件103均与该控制单元104’电性相连，该控制单元104’根据该镜头102的位移量而控制该光程补偿元件103的运动,即该控制单元先侦测该镜头102的位移量，再根据位移量与光程补偿元件103各个区域之间的关系，控制单元104’选择与该镜头102的位移量相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头102位移所引起的光程差。
本发明又提出一种投影装置光程差补偿方法，该投影装置包含数字微镜元件101、镜头102以及光程补偿元件103，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件101，该镜头102设置于该光束的传播路径上，该光程补偿元件103设置于该镜头102与该数字微镜元件101之间，且该光程补偿元件103位于该光束的该传播路径上，该光程补偿元件103具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，该方法包含步骤：
步骤一：开启该投影装置；
步骤二：侦测该镜头102是否产生位移；
步骤三：控制该光程补偿元件103运动，将该复数个区域中与该镜头102的位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头102位移产生的光程差。
本发明所述的投影装置光程差补偿方法中所用到的光程补偿元件103可如上述说明中的光程补偿元件103，在此不再赘述。另外，投影装置光程差补偿方法中光程补偿元件103的控制方法也可如上述说明所述，例如，在该步骤三中该控制单元104可以根据该工作时间控制该光程补偿元件103的运动，或者，在该步骤三中该控制单元104’根据该镜头102的位移量而控制该光程补偿元件103的运动。
本发明的投影装置具有光程补偿元件103，且该光程补偿元件103具有复数个区域，该光束透过该复数个区域的每一个区域时产生的光程均不相同，投影装置将该复数个区域中与该镜头102的位移量相匹配的其中之一区域切入该传播路径，可实现对该镜头102位移产生的光程差的补偿。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。
Claims (8)
1.一种投影装置，其特征在于包含：
数字微镜元件，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件；
镜头，设置于该光束的传播路径上；以及
光程补偿元件，设置于该镜头与该数字微镜元件之间，且该光程补偿元件位于该光束的该传播路径上；
其中，该光程补偿元件具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，当该镜头产生位移时，将该复数个区域中与该镜头位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头位移产生的光程差，
其中，该投影装置还包含有控制单元，该控制单元与该光程补偿元件电性相连，该控制单元包含有计时器，该计时器用以计时该投影装置的工作时间，该控制单元根据该工作时间控制该光程补偿元件的运动，其中，该镜头位移与该投影装置的工作时间成正比。
2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于：该光程补偿元件的每一个区域均具有不同的折射率或者不同的厚度。
3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于：该光程补偿元件为板状结构，由该板状结构的中心朝向该板状结构的周缘形成分割线，从而形成该复数个区域，该光程补偿元件通过旋转方式使该复数个区域的其中之一区域切入该传播路径。
4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于：该光程补偿元件为圆盘状结构。
5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于：该光程补偿元件为板状结构，沿着该板状结构的其中一侧边将该板状结构分割形成该复数个区域，该光程补偿元件通过平移方式使该复数个区域的其中之一区域切入该传播路径。
6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于：该镜头与该光程补偿元件均与该控制单元电性相连，该控制单元根据该镜头的位移量而控制该光程补偿元件的运动。
7.一种投影装置光程差补偿方法，该投影装置包含数字微镜元件、镜头以及光程补偿元件，该投影装置具有光束穿过该数字微镜元件，该镜头设置于该光束的传播路径上，该光程补偿元件设置于该镜头与该数字微镜元件之间，且该光程补偿元件位于该光束的该传播路径上，该光程补偿元件具有复数个区域，该光束穿过该复数个区域的各个区域时产生不同的光程，其特征在于该方法包含步骤：
步骤一：开启该投影装置；
步骤二：侦测该镜头是否产生位移；
步骤三：控制该光程补偿元件运动，将该复数个区域中与该镜头位移相匹配的其中之一区域切入该传播路径，以补偿该镜头位移产生的光程差，
其中，该投影装置还包含有控制单元，该控制单元与该光程补偿元件电性相连，该控制单元包含有计时器，该计时器用以计时该投影装置的工作时间，在该步骤三中该控制单元根据该工作时间控制该光程补偿元件的运动，其中该镜头位移与该投影装置的工作时间成正比。
8.如权利要求7所述的投影装置光程差补偿方法，其特征在于：该镜头与该光程补偿元件均与该控制单元电性相连，在该步骤三中该控制单元根据该镜头的位移量而控制该光程补偿元件的运动。
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