CN110764349B - 投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种投影系统,包括至少一个光源、至少一个分色滤镜组件以及一个调光光阑组件。此光源用以发出第一色光以及第二色光,第一色光具有第一波长范围的光谱,第二色光具有第二波长范围的光谱。分色滤镜组件用以使第一色光及第二色光穿透或反射。调光光阑组件设置于第一色光与第二色光分光后的路径上,调光光阑组件具有滤光片,其中第一色光通过滤光片,第二色光的至少一部分光能被滤光片阻挡,以使第一波长范围的光谱的穿透率大于第二波长范围的光谱的穿透率。本发明通过调整不同波长范围的穿透率提高色光的纯度,提升色域范围,改善影像的整体表现。
Description
技术领域
本发明涉及一种投影系统,且特别是有关于一种具有调光光阑组件的投影系统。
背景技术
因应现今市场对电子产品的轻、薄、短、小的趋势,传统的投影机亦开始朝微型化及高色彩表现发展。微型投影机便于随身携带,不仅可制成携带式微型投影机,还应用于各式现有的电子产品上,例如内建于手机、多媒体播放器、笔记本电脑等,藉以扩充电子产品的功能多样性。
在投影系统中,用以对发光组件的光线进行调整的光学组件例如光阀、透镜等,光阀可为数字微镜组件(Digital Micro-mirror Device,DMD)、液晶开关组件。为了获得光学上的高亮度表现,目前微型投影机多采用红光、绿光、蓝光三原色的发光二极管作为光源,直接将三色光线投射至数字微镜组件(DMD)以进行成像。
在对比检测上,人眼对绿光的敏感度最高,使得绿色图案看起来更加明亮,对比效果更明显。然而,在检测对比度时,杂散光的亮度过高会影响输出影像的整体对比,使得投影系统输出的影像质量无法提升,同时由于影像的色域变小,因而无法满足DCI-P3色域标准规范的宽色域需求。
发明内容
本发明有关于一种投影系统,可在不影响影像色彩表现的情况下,降低影像的暗场亮度,以提高影像的对比。
根据本发明的一方面,提出一种投影系统,包括:
至少一个光源,用以发出第一色光以及第二色光,该第一色光具有第一波长范围的光谱,该第二色光具有第二波长范围的光谱;
至少一个分色滤镜组件,用以使该第一色光及该第二色光穿透或反射;以及
调光光阑组件,设置于该第一色光与该第二色光分光后的路径上,该调光光阑组件具有滤光片,其中该第一色光通过该滤光片,该第二色光的至少一部分光被该滤光片阻挡,以使该第一波长范围的光谱的穿透率大于该第二波长范围的光谱的穿透率。
较佳的,该调光光阑组件的中心具有开口,该滤光片位于该开口的外边缘。
较佳的,该滤光片位于该调光光阑组件的中心,该调光光阑组件具有开口,该开口位于该滤光片的外边缘。
较佳的,该滤光片以镂空方式或透光材质形成该开口。
较佳的,该调光光阑组件为一整片滤光片所组成,并以遮蔽方式形成该滤光片中外围区域的遮光区。
较佳的,该第二波长范围的光谱的穿透率由该滤光片的中心向外递减。
较佳的,该滤光片由对该第二色光具有不同穿透率的滤光材料所组成。
较佳的,还包括数字微镜组件,该数字微镜组件设置在该第一色光与该第二色光合光后的路径上。
较佳的,还包括至少一个聚光透镜以及一个反射镜,该反射镜设置于该聚光透镜与该数字微镜组件之间,用以反射该第一色光及该第二色光至该数字微镜组件的微型反射镜面。
根据本发明的另一方面,还提出一种投影系统,其包括:
第一光源,用以发出第一色光,该第一色光具有第一波长范围的光谱;
第二光源,用以发出第二色光,该第二色光具有第二波长范围的光谱;
合光棱镜组件,位于该第一光源及该第二光源的光路上,用以合成该第一色光及该第二色光;以及
调光光阑组件,设置于该第一色光及该第二色光合光后的光路上或该第二光源与该合光棱镜组件之间,该调光光阑组件具有滤光片,其中该第二色光的至少一部分光被该滤光片阻挡,以使该第二波长范围的光谱的穿透率小于设定值。
较佳的,该调光光阑组件的中心具有开口,该滤光片位于该开口边缘。
较佳的,该滤光片位于该调光光阑组件的中心,该调光光阑组件具有开口,该开口位于该滤光片边缘。
较佳的,该滤光片以镂空方式或透光材质形成该开口。
较佳的,该调光光阑组件为一整片滤光片所组成,并以遮蔽方式形成位于该滤光片中外围区域的遮光区。
较佳的,该第二波长范围的光谱的穿透率由该滤光片的中心向外递减。
较佳的,该滤光片由对该第二色光具有不同穿透率的滤光材料所组成。
较佳的,还包括数字微镜组件,该数字微镜组件设置在该第一色光与该第二色光合光后的路径上。
较佳的,还包括至少一个聚光透镜以及一个反射镜,该反射镜设置于该聚光透镜与该数字微镜组件之间,用以反射该第一色光及该第二色光至该数字微镜组件的微型反射镜面。
与现有技术相比,本发明通过调整不同波长范围的穿透率,提高色光的纯度,进而降低了暗场亮度,提高了影像对比度;色光纯化后,可以提升色域范围,改善影像的整体表现。
附图说明
图1A及图1B分别绘示各色光波长的穿透率示意图。
图2A为本发明一实施例的具有分色滤镜组件的投影系统的示意图。
图2B为本发明一实施例的具有合光棱镜组件的投影系统的示意图。
图3A及图3B分别绘示了本发明两个实施例的投影系统的示意图。
图4A绘示了本发明一实施例的投影系统的调光光阑组件的示意图。
图4B及图4C分别绘示了依照本发明另一实施例的投影系统的调光光阑组件的示意图。
具体实施方式
以下提出实施例进行详细说明,实施例仅用以作为范例说明,并非用以限缩本发明欲保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的组件做说明。以下实施例中所提到的方向用语,例如:上、下、左、右、前或后等,仅是参考所附图式的方向。因此,使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
依照本发明一实施例,提出一种投影系统,用以投射影像光于屏幕上。一般而言,对比度指投影机投影全白画面时的亮度与投影全黑画面时的亮度的比值,或投影黑/白相间画面时白色与黑色区块的亮度的比值。为了提高对比度,可于合光后或分光后的光路上设置调光光阑组件140(参见图2A及图2B),使进入投影系统100的光量减少,使投影画面暗场更暗,从而提高画面的对比度及层次感。
请参照图1A及图1B,其分别绘示各色光波长的穿透率示意图,其中光源用以发出第一色光以及第二色光,第一色光具有第一波长范围的光谱Wr、Wb,第二色光具有第二波长范围的光谱Wg。在一实施例中,第一色光的光谱Wr、Wb可通过滤光材料f1,而第二色光的至少一部分光能被滤光材料f1阻挡,以使第一波长范围的光谱Wr、Wb的穿透率大于第二波长范围的光谱Wg的穿透率。
在一实施例中,第一波长范围的光谱Wr、Wb例如是代表蓝光及红光光谱的波长范围,第二波长范围Wg例如是代表绿光或黄光光谱的波长范围(495~570nm或570~590nm之间)。对应第一波长范围的蓝光及红光光谱能通过调光光阑组件140的滤光片143,而对应第二波长范围的黄光光谱或绿光光谱的能量可被滤光片143阻挡而消减。由于蓝光及红光光谱不会被滤光片143阻挡,因此不会降低蓝光及红光光谱的出光能量。当然,本发明的投影系统100不限定对绿光或黄光光谱的能量进行消减,亦可对其他波长范围的光谱进行消减。
请参照图2A,在一实施例中,投影系统100包括多个光源110、合光棱镜组件101以及调光光阑组件140。光源110例如是发光二极管、激光二极管、金属卤素灯泡、UHE灯泡或UHP灯泡等适用于照明或光学投影的组件,统称为发光组件,用以发出不同波长范围的色光。合光棱镜组件101具有半反射/半穿透镀膜片,用以反射或穿透不同波长范围的色光。例如,对应第一波长范围的蓝光Lb及红光Lr可经由合光棱镜组件101反射而到达调光光阑组件140,而对应第二波长范围的绿光Lg或黄光可穿透合光棱镜组件101而到达调光光阑组件140。另外,调光光阑组件140位于蓝光、红光及绿光(即第一色光与第二色光)合光后的路径上,用以调整绿光或黄光的出光光能(以Lg’表示)。在另一实施例中,调光光阑组件140亦可设置在发出绿光的光源110与合光棱镜组件101之间,用以调整绿光的出光光能,以使绿光光谱Wg(对应第二波长范围的光谱)的穿透率小于设定值。
请参照图2B,在一实施例中,投影系统100包括光源110、至少一个分色滤镜组件102以及一个调光光阑组件140。光源110用以发出白光,分色滤镜组件102用以将白光分为多个色光Lr、Lb、Lg。分色滤镜组件102具有多色镀膜片,用以反射或穿透不同波长范围的色光。例如,对应第一波长范围的蓝光Lb及红光Lr可分别穿透两个分色滤镜组件102,而对应第二波长范围的绿光Lg或黄光依序经由两个分色滤镜组件102反射而到达调光光阑组件140。调光光阑组件140位于蓝光、红光及绿光(即第一色光与第二色光)分光后的路径上,用以调整绿光或黄光的出光光能(图2B示例以Lg’表示对Lg的调整)。
另外,上述光源110发出的色光可经由光学组件进行调整,例如色轮、光管、透镜组、全内反射棱镜(TIR PRISM)、具有屈亮度的透镜(例如场镜)、光阀等,请参照图3A及图3B,在此不再赘述。
光阀可为数字微镜组件(DMD)、液晶开关组件或是其他可将发光组件发出的光线转成影像光并且以电能驱动的组件或装置,常见应用于数字式投影系统中。
调光光阑组件可设置于透镜之后,用以限制经过此透镜的光束的直径大小。一般而言,光阑对入射光的边缘能量具有消减作用,避免入射光的边缘能量过高而影响对比。请参照图3A及图3B,本发明的投影系统100可藉由在适当的光路中设置调光光阑组件141,以对影像光进行纯化,进而提高影像光的色彩表现。
投影系统100例如包括光源110、滤光装置112、光管114、至少一个聚光透镜116、反射镜118、数字微镜组件120、投影透镜130以及调光光阑组件141。调光光阑组件141设置于光源110与投影透镜130之间。调光光阑组件141的位置例如位于图3A中的A点位置或图3B中的B点位置。在一实施例中,光管114设置于光源110与投影透镜130之间,光管114用以将色光L限制于通往投影透镜130的光路上。聚光透镜116设置于光管114与数字微镜组件120之间。反射镜118设置于聚光透镜116与数字微镜组件120之间,用以反射色光L至数字微镜组件120。
数字微镜组件120位于所有色光L合光后的路径上,包括多个微型反射镜(图未绘示),其角度可调整。微型反射镜用以反射色光L至投影透镜130而成为影像光,或者调整反射镜面的角度使色光L反射至暗态光路上,因而不输出影像光。调光光阑组件141位于光管114后方的光阑位置上,也就是在光管114与投影透镜130之间的光阑位置上。例如,在图3A中,调光光阑组件141位于光管114与反射镜118之间的光阑位置或两个聚光透镜116之间的光阑位置。或者,在图3B中,调光光阑组件141位于数字微镜组件120与投影透镜130之间的光阑位置。
请参照图4A,调光光阑组件140具有滤光片143,滤光片143外围具有遮光区144。遮光区为不透光区。调光光阑组件140例如为一整片滤光片所组成,并以遮蔽方式形成遮光区144。例如,以不透光材料涂布、蒸镀或黏贴的方式形成遮光区144。不透光材料例如是黑色消光漆。
在一实施例中,滤光片143例如由对绿光或黄光具有不同穿透率的滤光材料所组成。请参照图1B,第一滤光材料f1对绿光或黄光具有第一穿透率,第二滤光材料f2对绿光或黄光的光谱具有第二穿透率、第三滤光材料f3对绿光或黄光具有第三穿透率。第一穿透率小于第二穿透率,第二穿透率小于第三穿透率。本实施例可将不同穿透率的滤光材料f1、f2、f3分别设置于滤光片140上,以使绿光或黄光的光谱Wg的穿透率由滤光片140的中心向外递减或递增。例如穿透率由100%减少至70%,再由70%减少至50%、20%或0%。
请参照图4B,调光光阑组件140的中心例如具有开口142。开口142形状例如为圆形或其他形状,用以使所有色光完全穿透,以提高光阑中心区域的出光能量。在一实施例中,调光光阑组件140例如为不透光金属组件,并于金属组件上冲压出孔洞,再将滤光片143以镶嵌方式镶嵌于孔洞中。滤光片143的中央形成开口142,以使色光完全穿透。滤光片143例如以镂空的方式或透光材质形成开口142。
请参照图4C,滤光片143例如位于调光光阑组件140的中心,滤光片143边缘具有开口142。开口142例如以透光材质形成,开口142形状例如为圆形、椭圆形或其他形状,用以使滤光片143周围的色光完全穿透,以提高光阑边缘区域的出光能量。开口142也可例如以镂空方式形成,并以例如径向辐射棱连接滤光片143和不透光区144。
调光光阑组件140的功能如同光阑及滤光片的组合,第一色光(对应第一波长范围的蓝光及红光光谱Wr、Wb)可通过调光光阑组件140的滤光片143或开口142,而第二色光(对应第二波长范围的黄光光谱或绿光光谱Wg)的至少一部分光能被滤光片143阻挡或至少一部分光能通过开口142,以使第一波长范围的光谱的穿透率大于第二波长范围的光谱的穿透率。因此,本发明上述实施例所揭露的投影系统100可在不影响影像色彩表现的情况下,降低影像的暗场亮度,以提高影像的对比。
同时,在检测对比度时,由于杂散光的亮度降低,输出影像的整体对比相对提高,使得投影系统输出的影像质量相对提升,同时,影像色域经由调光光阑组件纯化之后还可满足DCI-P3色域标准规范的宽色域需求。
综上所述,虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
Claims (16)
1.一种投影系统,其特征在于,包括:
至少一个光源,用以发出第一色光以及第二色光,该第一色光具有第一波长范围的光谱,该第二色光具有第二波长范围的光谱;
至少一个分色滤镜组件,用以使该第一色光及该第二色光穿透或反射;以及
调光光阑组件,设置于该第一色光与该第二色光分光后的路径上,该调光光阑组件具有滤光片,其中该第一色光通过该滤光片,该第二色光的至少一部分光被该滤光片阻挡,以使该第一波长范围的光谱的穿透率大于该第二波长范围的光谱的穿透率;其中,该滤光片由对该第二色光具有不同穿透率的滤光材料所组成。
2.如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,该调光光阑组件的中心具有开口,该滤光片位于该开口的外边缘。
3.如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,该滤光片位于该调光光阑组件的中心,该调光光阑组件具有开口,该开口位于该滤光片的外边缘。
4.如权利要求2或3所述的投影系统,其特征在于,该滤光片以镂空方式或透光材质形成该开口。
5.如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,该调光光阑组件为一整片滤光片所组成,并以遮蔽方式形成该滤光片中外围区域的遮光区。
6.如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,该第二波长范围的光谱的穿透率由该滤光片的中心向外递减。
7.如权利要求1所述的投影系统,其特征在于,还包括数字微镜组件,该数字微镜组件设置在该第一色光与该第二色光合光后的路径上。
8.如权利要求7所述的投影系统,其特征在于,还包括至少一个聚光透镜以及一个反射镜,该反射镜设置于该聚光透镜与该数字微镜组件之间,用以反射该第一色光及该第二色光至该数字微镜组件的微型反射镜面。
9.一种投影系统,其特征在于,包括:
第一光源,用以发出第一色光,该第一色光具有第一波长范围的光谱;
第二光源,用以发出第二色光,该第二色光具有第二波长范围的光谱;
合光棱镜组件,位于该第一光源及该第二光源的光路上,用以合成该第一色光及该第二色光;以及
调光光阑组件,设置于该第一色光及该第二色光合光后的光路上或该第二光源与该合光棱镜组件之间,该调光光阑组件具有滤光片,其中该第二色光的至少一部分光被该滤光片阻挡,以使该第二波长范围的光谱的穿透率小于设定值;其中,该滤光片由对该第二色光具有不同穿透率的滤光材料所组成。
10.如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,该调光光阑组件的中心具有开口,该滤光片位于该开口边缘。
11.如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,该滤光片位于该调光光阑组件的中心,该调光光阑组件具有开口,该开口位于该滤光片边缘。
12.如权利要求10或11所述的投影系统,其特征在于,该滤光片以镂空方式或透光材质形成该开口。
13.如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,该调光光阑组件为一整片滤光片所组成,并以遮蔽方式形成位于该滤光片中外围区域的遮光区。
14.如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,该第二波长范围的光谱的穿透率由该滤光片的中心向外递减。
15.如权利要求9所述的投影系统,其特征在于,还包括数字微镜组件,该数字微镜组件设置在该第一色光与该第二色光合光后的路径上。
16.如权利要求15所述的投影系统,其特征在于,还包括至少一个聚光透镜以及一个反射镜,该反射镜设置于该聚光透镜与该数字微镜组件之间,用以反射该第一色光及该第二色光至该数字微镜组件的微型反射镜面。
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