CN1797065A

CN1797065A - 光学投影装置及其调整方法

Info

Publication number: CN1797065A
Application number: CN 200410081955
Authority: CN
Inventors: 王思克
Original assignee: Coretronic Corp
Current assignee: Suzhou Canyu Optical Co Ltd
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: CN100367077C

Abstract

一种光学投影装置及其调整方法，其中光学投影装置包括一照明系统、一反射式光阀以及一投影镜头。其中，照明系统包括一光源、一可调式集光柱与一可调式反射片。该光源适于提供一光束，而可调式集光柱、可调式反射片皆配置于光束的传递路径上，且可调式反射片配置于可调式集光柱之后。此外，反射式光阀与投影镜头皆配置于光束的传递路径上，且反射式光阀位于可调式反射片与投影镜头之间，其中投影镜头具有一光栏。而可调式集光柱适于切换光束的传递路径，使光束入射至反射式光阀，且可调式反射片适于切换光束的传递路径，使光束通过投影镜头的光栏。

Description

光学投影装置及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种光学投影装置及其调整方法，且特别是涉及一种可投影出高亮度及高对比图像的光学投影装置及其调整方法。

背影技术

近年来，体积庞大且笨重的阴极射像管(Cathode Ray Tube，CRT)投影装置，已逐渐被液晶投影装置及数字光源处理(Digital Light Processing，DLP)投影装置等产品所取代。这些产品具有轻薄且可携性高的特性，并可直接与数字产品连接，将图像投影显示出来。在各家厂商不断地推出便宜且具有竞争性的产品并增加其附加功能的情况下，这些产品除了于公司、学校及其他公众场所作为简报使用外，甚至已经逐渐扩展至一般家庭作为影片欣赏之用。因此，如何提高投影装置的图像品质，进而提高产品竞争力，已成为重要的课题。

图1是表示公知一种光学投影的结构示意图。参照图1，公知的光学投影装置100包括一照明系统110、一数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device，DMD)120以及一投影镜头130。其中，照明系统110包括一光源112、一集光柱114、一透镜116与一反射片118。该光源112会提供一光束112a，而集光柱114、透镜116与反射片118皆配置于光束112a的传递路径上，且透镜116位于集光柱114与反射片118之间。此外，数字微镜装置120配置于反射片118之后，且位于光束112a的传递路径上。而投影镜头130配置于数字微镜装置120之后，且位于光束112a的传递路径上，其中投影镜头130中具有一光栏(stop)132。

上述的光学投影装置100中，光源112所提供的光束112a会依序通过集光柱114、透镜116而传递至反射片118，且反射片118会将光束112a反射至数字微镜装置120。而此数字微镜装置120具有多个微镜(未示出)，其中呈现ON状态的微镜会将光束112a反射至投影镜头130，而呈现OFF状态的微镜会使光束112a偏离投影镜头130。之后，投影镜头130会将光束112a投影于屏幕300上，以在屏幕300上形成图像。

承上述，由于光学投影装置100在制造时会有各种元件误差，如光源112、集光柱114、透镜116、反射片118与数字微镜装置120的尺寸误差、数字微镜装置120的微镜倾斜角度误差、投影镜头130的光栏132位置误差，以及各元件的相对位置误差。上述这些误差累积后会造成光学投影装置100所投影出的图像品质不佳，并且间接降低光学投影装置100的制作合格率。以下将以数字微镜装置120的微镜倾斜角度误差及透镜116位置误差为例子进行说明。

图2A与图2B表示数字微镜装置的微镜倾斜角度与图像成像位置的关系图。先参照图2A，在正常情况下，数字微镜装置120(如图1所示)的微镜122的倾斜角度θ为12度，而当微镜122处于ON状态时，光束112a的传送路径为路径A与路径B，此时光束112a会入射投影镜头130的光栏132中。此外，当微镜122处于OFF状态时，光束112a的传递路径为路径A与路径D，其中路径B与路径D的夹角为48度。

接着，参考图2B，若数字微镜装置120的微镜122的倾斜角度θ仅为11度，则当微镜122处于ON状态时，路径B′会偏离投影镜头130，而且当微镜122处于OFF状态时，路径D′与路径B′的夹角仅为46度。由于光束112a无法精确入射投影镜头130的光栏132，所以图像的亮度会减低。此外，由于路径D′与路径B的夹角由48度变为46度，所以当微镜122处于OFF状态时，具绕射效应的光束112a的杂散光较容易射入投影镜头130，造成图像的对比度下降。

图3是表示具透镜位置误差的光学投影装置的结构示意图，而图4A与图4B是表示数字微镜装置与光束的位置关系图。先参照图1与图4A，若组装后的透镜116位置没有误差，则入射数字微镜装置120的光束112a不会产生偏移。反之，参照图3与图4B，其组装后的透镜116位置偏移原设计的位置，则入射数字微镜装置120的光束112a会有偏移的现象。

承上述，由于透镜116容易产生误差，使光束112a入射数字微镜装置120的位置偏移，所以一般会调整集光柱114的水平(Y轴)位置或垂直(Z轴)位置，或者调整反射片118的倾斜角度来改变光束112a入射数字微镜装置120的位置，以达到调整的目的。

然而，由于上述的两种调整方法仅能调整光束112a入射数字微镜装置120的位置，而无法调整光束112a入射投影镜头130的角度，再加上各种元件的误差，所以光束112a不一定会精确入射光栏132。因此，公知的光学投影装置100仅能投影出无阴影的图像，并无法投影出高亮度的图像。

发明内容

因此，本发明的目的就是提供一种光学投影装置，主要是借助调整其内部元件，以投影出高亮度及高对比度的图像。

本发明的另一目的是提供一种光学投影装置的调整方法，以使光学投影装置投影出高亮度及高对比度的图像。

基于上述与其他目的，本发明提出一种光学投影装置，其包括一照明系统、一反射式光阀以及一投影镜头。其中，照明系统包括一光源、一可调式集光柱与一可调式反射片。此光源适于提供一光束，而可调式集光柱配置于光束的传递路径上，且可调式反射片配置于可调式集光柱之后，并位于光束的传递路径上。此外，反射式光阀配置于可调式反射片之后，且位于光束的传递路径上，其中可调式集光柱适于切换光束的传递路径，使光束入射至反射式光阀。另外，投影镜头配置于反射式光阀之后，且位于光束的传递路径上，其中投影镜头具有一光栏，且可调式反射片适于切换光束的传递路径，使光束通过投影镜头的光栏。

在上述的光学投影装置中，可调式集光柱例如适于沿一水平方向及一垂直方向移动一距离，以切换光束入射反射式光阀的位置。此外，可调式反射片例如适于倾斜一角度，以切换光束入射光栏的位置。

在上述的光学投影装置中，光源可为超高压汞灯、金属卤化物灯或氙灯、此外，可调式集光柱可为空心集光柱或实心集光柱。另外，可调式反射片可为平面反射片或曲面反射片。

在上述的光学投影装置中，反射式光阀可为数字微镜装置或反射式单晶硅液晶面板。

本发明还提出一种光学投影装置的调整方法，其适于调整上述的光学投影装置，此光学投影装置的调整方法包括下列步骤：(a)提供一调整辅助投影镜头。(b)利用光学投影装置将一第一图像投影于一屏幕上，并利用光学投影装置与调整辅助投影镜头将一第二图像投影于屏幕上。(c)调整光学投影装置中的可调式集光柱以及可调式反射片，以改变第一图像投影在屏幕上的位置以及改变第二图像。

在上述的光学投影装置的调整方法中，第二图像例如包括一光栏图像及一光束图像，而改变第二图像是改变光束图像投影在屏幕上的位置。

在上述的光学投影装置的调整方法中，步骤(c)例如是先调整光学投影装置中的可调式集光柱，以改变第一图像投影在屏幕上的位置。之后，再调整光学投影装置中的可调式反射片，以改变第二图像。

在上述的光学投影装置的调整方法中，步骤(c)例如是先调整光学投影装置中的可调式反射片，以改变第二图像。之后，调整光学投影装置中的可调式集光柱，以改变第一图像投影在屏幕上的位置。

在上述的光学投影装置的调整方法中，例如还包括重复步骤(c)至少一次。

在上述的光学投影装置的调整方法中，调整可调式集光柱例如是调整可调式集光柱的水平位置与垂直位置。此外，调整可调式反射片例如是调整可调式反射片的倾斜角度。

本发明又提出一种光学投影装置的调整方法，其适于调整上述的光学投影装置，此光学投影装置的调整方法包括下列步骤：(a)利用光学投影装置将一图像投影于一屏幕上。(b)调整光学投影装置中的可调式集光柱，以改变图像投影在屏幕上的位置，以及利用一光衰减片检视投影镜头中的光束与光栏的相对位置，并通过调整光学投影装置中的可调式反射片，以改变光束与光栏的相对位置。

在上述的光学投影装置的调整方法中，步骤(b)例如是先调整光学投影装置中的可调式集光柱，以改变图像投影在屏幕上的位置。之后，再调整光学投影装置中的可调式反射片，以改变光束与光栏的相对位置。

在上述的光学投影装置的调整方法中，步骤(b)例如是先调整光学投影装置中的可调式反射片，以改变光束与光栏的相对位置。之后，再调整光学投影装置中的可调式集光柱，以改变图像投影在屏幕上的位置。

在上述的光学投影装置的调整方法中，例如还包括重复步骤(b)至少一次。

在上述的光学投影装置的调整方法中，调整可调式集光柱例如包括调整可调式集光柱的水平位置与垂直位置。此外，调整可调式反射片例如是调整可调式反射片的倾斜角度。

本发明的光学投影装置因采用一可调式集光柱与一可调式反射片，并通过调整可调式集光柱使光束入射反射式光阀上的适当位置，以及通过调整可调式反射片使光束精确入射投影镜头的光栏。因此，本发明的投影装置可以投影出高亮度及高对比度的图像。

此外，在本发明的光学投影装置的调整方法中，因采用一调整辅助投影镜头与上述的光学投影装置于屏幕上投影出一第二图像。并通过调整可调式集光柱使第一图像投影在屏幕上的中央，以及通过调整可调式反射片使光束图像位于光栏图像的中央。因此，本发明的光学投影装置的调整方法可以使上述的光学投影装置投影出高亮度及高对比度的图像。

另外，在本发明的光学投影装置的调整方法中，通过调整可调式集光柱使图像投影在屏幕上的中心位置。而且，利用一光衰减器来检视投影镜头中的光束与光栏的相对位置，并通过调整可调式反射片使光束精确入射光栏。因此，本发明的光学投影装置的调整方法可以使上述的光学投影装置投影出高亮度及高对比度的图像。

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是表示公知一种光学投影的结构示意图。

图2A与图2B是表示数字微镜装置的微镜倾斜角度与图像成像位置的关系图。

图3是表示具透镜位置误差的光学投影装置的结构示意图。

图4A与图4B是表示数字微镜装置与光束的位置关系图。

图5是表示本发明一较佳实施例的光学投影装置的结构示意图。

图6是表示本发明一较佳实施例的一种光学投影装置的调整方法的步骤流程图。

图7是表示光学投影装置的成像示意图。

图8A是表示第一图像的图像位移示意图。

图8B是表示第二图像的图像位移示意图。

图9是表示本发明一较佳实施例的另一种光学投影装置的调整方法的步骤流程图。

主要元件符号说明：

100、200：光学投影装置

110、210：照明系统

112、212：光源

112a、212a：光束

114：集光柱

116、216：透镜

118：反射片

120：数字微镜装置

122：微镜

130、230：投影镜头

132、232：光栏

214：可调式集光柱

218：可调式反射片

220：反射式光阀

240：调整辅助投影镜头

300：屏幕

410：第一图像

420：第二图像

422：光栏图像

424：光束图像

θ：倾斜角度

具体实施方式

第一实施例

图5是表示本发明一较佳实施例的光学投影装置的结构示意图。参照图5，本实施例的光学投影装置200包括一照明系统210、一反射式光阀220以及一投影镜头230。其中，照明系统210包括一光源212、一可调式集光柱214、一透镜216与一可调式反射片218。此光源212可为超高压汞灯、金属卤化物灯或氙灯，其适于提供一光束212a，而可调式集光柱214、透镜216与可调式反射片218皆配置于光束212a的传递路径上，且透镜216位于可调式反射片218与可调式集光柱214之间。

此外，反射式光阀220可为数字微镜装置或反射式单晶硅液晶面板，在本实施例中以数字微镜装置为例，其配置于可调式反射片218之后，且位于光束212a的传递路径上。其中，可调式集光柱214适于切换光束212a的传递路径，使光束212a入射至反射式光阀220。另外，投影镜头230配置于反射式光阀220之后，且位于光束212a的传递路径上。此投影镜头230具有一光栏232，且可调式反射片218适于切换光束212a的传递路径，使光束212a通过投影镜头的光栏232。

在上述的光学投影装置200中，可调式集光柱214可为空心集光柱或实心集光柱，其可沿一水平方向(Y轴)及一垂直方向(Z轴)移动一距离，以切换光束212a入射反射式光阀220的位置。此外，可调式反射片218可为平面反射片或曲面反射片，其可倾斜一角度，以切换光束212a入射光栏232的位置。

在本发明一较佳实施例中，光源212所提供的光束212a会依序通过可调式集光柱214、透镜216传递至可调式反射片218，且可调式反射片218会将光束212a反射至反射式光阀220。而此反射式光阀220具有多个微镜(未示出)，其中呈现ON状态的微镜会将光束212a反射至投影镜头230，而呈现OFF状态的微镜会使光束212a偏离投影镜头230。之后，投影镜头230会将光束212a投影于屏幕300上，以于屏幕300上形成图像。

承上述，由于本实施例的可调式集光柱214，可沿着水平方向(Y轴)及垂直方向(Z轴)移动，以改变光束212a的传递路径，所以可使光束212a入射至反射式光阀220上的适当位置。而且，由于可调式反射片218的倾斜角度可改变，所以可通过调整可调式反射片218的倾斜角度，使光束212a精确入射投影镜头230的光栏232。因此，本实施例的光学投影装置200所投影出的图像不仅无阴影，而且还具有高亮度及高对比度的特性。

第二实施例

图6是表示本发明一较佳实施例的一种光学投影装置的调整方法的步骤流程图，图7表示光学投影装置的成像示意图，图8A表示第一图像的图像位移示意图，而图8B表示第二图像的图像位移示意图。同时参照图6、图7、图8A与图8B，本实施例的一种光学投影装置的调整方法适于调整上述的光学投影装置200(如图5所示)，此光学投影装置的调整方法包括下列步骤：

首先，如步骤S110所示，提供一调整辅助投影镜头240，并将其置于投影镜头230与屏幕300之间，此调整辅助投影镜头240为一长后焦的镜头。其后焦位于投影镜头230的光栏232的位置。

接着，如步骤S120a所示，利用光学投影装置200将一第一图像410投影于屏幕300上。

之后，如步骤S130a所示，调整光学投影装置200中的可调式集光柱214，以改变第一图像410投影在屏幕300上的位置。更详细地说，在本实施例中例如是通过调整可调式集光柱214的水平(Y轴)位置与垂直(Z轴)位置，以改变第一图像410投影在屏幕300上的位置，使第一图像410位于屏幕300的中央(如图8A所示)。

然后，如步骤S 140a所示，利用光学投影装置200与调整辅助投影镜头240将一第二图像420投影于屏幕300上。

之后，如步骤S150a所示，调整光学投影装置200中的可调式反射片218，以及改变第二图像420。更详细地说，在本实施例中第二图像420例如包括一光栏图像422及一光束图像424，而改变第二图像420是改变光束图像424投影在屏幕300上的位置。此外，在本实施例中，例如是通过调整可调式反射片218的倾斜角度，以改变光束图像424的位置，使光束图像424位于光栏图像422的中央(如图8B所示)。

在上述的光学投影装置的调整方法中，当调整光束图像424的位置时，先前调整过的第一图像410的位置可能会稍微移动。因此，可视情况而重复步骤S130a及步骤S150a，直至第一图像410位于屏幕300中央，且光束图像424位于光栏图像422中央为止。

本发明一较佳实施例中，在步骤S110之后，也可接着进行步骤S120b，也就是利用光学投影装置200与调整辅助投影镜头240将一第二图像420投影于屏幕300上。

之后，如步骤S130b所示，调整光学投影装置200中的可调式反射片218，以及改变第二图像420。

然后，如步骤S140b所示，利用光学投影装置200将一第一图像410投影于屏幕300上。

接着，如步骤S150b所示，调整光学投影装置200中的可调式集光柱214，以改变第一图像410投影在屏幕300上的位置。

此外，有关于第一图像410与第二图像420的调整方法与前述相似，在此不再重述。

在上述的光学投影装置的调整方法中，当调整第一图像410的位置时，先前调整过的光束图像424的位置可能会稍微移动。因此，可视情况而重复步骤S130b与步骤S150b，直至第一图像410位于屏幕300中央，且光束图像424位于光栏图像422中央为止。

值得注意的是，由于先调整的图像有可能会稍微移动，所以可根据经验，先将第一图像410调整至屏幕300上的适当位置，再调整光束图像424的位置，或者先将光束图像424调整至屏幕300上的适当位置，再调整第一图像410的位置，以减少调整次数。此外，在调整第一图像410的位置前，也可先拿掉调整辅助投影镜头240，再调整第一图像410的位置。

图9是表示本发明一较佳实施例的另一种光学投影装置的调整方法的步骤流程图。同时参照图8A与图9，本实施例还提出一种光学投影装置的调整方法，其适于调整上述的光学投影装置200(如图5所示)，此光学投影装置的调整方法包括下列步骤：

首先，如步骤S210所示，利用光学投影装置200将第一图像410投影于屏幕300上。

接着，如步骤S220a所示，调整光学投影装置200中的可调式集光柱214，以改变第一图像410投影在屏幕300上的位置。

之后，如步骤S230a所示，利用一光衰减片(未表示)检视投影镜头230中的光束212a与光栏232的相对位置，并通过调整光学投影装置200中的可调式反射片218，以改变光束212a与光栏232的相对位置，使光束212a精确入射光栏232。

在上述光学投影装置的调整方法中，当调整光束212a与光栏232的相对位置时，先前调整过的第一图像410的位置可能会稍微移动，所以可视情况而重复步骤S220a与S220b，直至第一图像410位于屏幕300中央，且光束212a精确入射光栏232为止。

在本发明一较佳实施例中，在步骤S210之后，也可接着进行步骤S220b，也就是利用一光衰减片(未示出)检视投影镜头230中的光束212a与光栏232的相对位置，并通过调整光学投影装置200中的可调式反射片218，以改变光束212a与光栏232的相对位置，使光束212a精确入射光栏232。

之后，如步骤S230b所示，调整光学投影装置200中的可调式集光柱214，以改变第一图像410投影在屏幕300上的位置。

在上述光学投影装置的调整方法中，当调整调整第一图像410的位置时，先前调整过的光束212a与光栏232的相对位置可能会稍微移动。因此，可视情况而重复步骤二S220b与S230b，直至第一图像410位于屏幕300中央，且光束212a精确入射光栏232为止。

另外，有关于可调式集光柱214与可调式反射片218的调整方式以及第一图像410调整的方法与上述相似，在此不再重述。

综上所述，本发明的光学投影装置及其调整方法至少具有下列优点：

1.可使光束入射反射式光阀上的适当位置，所以可以投影出无阴影的图像。

2.可使光束精确入射投影镜头的光栏，因此可以投影出高亮度及高对比度的图像。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当然可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书的范围所界定的为准。

Claims

1.一种光学投影装置，包括：

一照明系统，该照明系统包括：

一光源，该光源适于提供一光束；

一可调式集光柱，该可调式集光柱配置于该光束的传递路径上；

一可调式反射片，该可调式反射片配置于该可调式集光柱之后，且位于该光束的传递路径上；

一反射式光阀，该反射式光阀配置于该可调式反射片之后，且位于该光束的传递路径上，其中该可调式集光柱适于切换该光束的传递路径，使该光束入射至该反射式光阀；以及

一投影镜头，该投影镜头配置于该反射式光阀之后，且位于该光束的传递路径上，其中该投影镜头具有一光栏，且该可调式反射片适于切换该光束的传递路径，使该光束通过该投影镜头的该光栏。

2.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该可调式集光柱适于沿一水平方向及一垂直方向移动一距离，以切换该光束入射该反射式光阀的位置。

3.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该可调式反射片适于倾斜一角度，以切换该光束入射该光栏的位置。

4.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该光源包括超高压汞灯、金属卤化物灯或氙灯。

5.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该可调式集光柱包括空心集光柱或实心集光柱。

6.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该可调式反射片包括平面反射片或曲面反射片。

7.如权利要求1所述的光学投影装置，其特征在于：该反射式光阀包括数字微镜装置或反射式单晶硅液晶面板。

8.一种光学投影装置的调整方法，该方法适于调整权利要求1的光学投影装置，该光学投影装置的调整方法包括：

(a)提供一调整辅助投影镜头；

(b)利用该光学投影装置将一第一图像投影于一屏幕上，并利用该光学投影装置与该调整辅助投影镜头将一第二图像投影于该屏幕上；以及

(c)调整该光学投影装置中的该可调式集光柱以及该可调式反射片，以改变该第一图像投影在该屏幕上的位置以及改变该第二图像。

9.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：该第二图像包括一光栏图像及一光束图像，而改变该第二图像是改变该光束图像投影在该屏幕上的位置。

10.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：步骤(c)包括：

调整该光学投影装置中的该可调式集光柱，以改变该第一图像投影在该屏幕上的位置；以及

调整该光学投影装置中的该可调式反射片，以改变该第二图像。

11.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：步骤(c)包括：

调整该光学投影装置中的该可调式反射片，以改变该第二图像；以及

调整该光学投影装置中的该可调式集光柱，以改变该第一图像投影在该屏幕上的位置。

12.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：还包括重复步骤(c)至少一次。

13.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：调整该可调式集光柱包括调整该可调式集光柱的水平位置与垂直位置。

14.如权利要求8所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：调整该可调式反射片包括调整该可调式反射片的倾斜角度。

15.一种光学投影装置的调整方法，该方法适于调整权利要求1的光学投影装置，该光学投影装置的调整方法包括：

(a)利用该光学投影装置将一图像投影于一屏幕上；以及

(b)调整该光学投影装置中的该可调式集光柱，以改变该图像投影在该屏幕上的位置，以及利用一光衰减片检视该投影镜头中的该光束与该光栏的相对位置，并通过调整该光学投影装置中的该可调式反射片，以改变该光束与该光栏的相对位置。

16.如权利要求15所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：步骤(b)包括：

调整该光学投影装置中的该可调式集光柱，以改变该图像投影在该屏幕上的位置；以及

调整该光学投影装置中的该可调式反射片，以改变该光束与该光栏的相对位置。

17.如权利要求15所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：步骤(b)包括：

调整该光学投影装置中的该可调式反射片，以改变该光束与该光栏的相对位置；以及

调整该光学投影装置中的该可调式集光柱，以改变该图像投影在该屏幕上的位置。

18.如权利要求15所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：还包括重复步骤(b)至少一次。

19.如权利要求15所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：调整该可调式集光柱包括调整该可调式集光柱的水平位置与垂直位置。

20.如权利要求15所述的光学投影装置的调整方法，其特征在于：调整该可调式反射片包括调整该可调式反射片的倾斜角度。