CN1881072A - 数字光源处理投影装置 - Google Patents

Abstract

一种数字光源处理投影装置，其包括一照明系统、一投影镜头以及一数字微镜装置。其中，照明系统适于提供一椭圆形光束，而投影镜头与数字微镜装置是位于椭圆形光束的传递路径上，且数字微镜装置是配置于照明系统与投影镜头之间。此数字微镜装置具有多个微镜，而每一微镜适于在一±θ角之间摆动，以使椭圆形光束沿着其短轴的延伸方向移动。此外，椭圆形光束传递至投影镜头时，椭圆形光束的长轴长是大于一数值M，短轴长是小于此数值M，其中数值M是光圈值为1/2sinθ时所对应的光圈直径。

Description

数字光源处理投影装置

技术领域

本发明是有关于一种投影装置，且特别是有关于一种数字光源处理(Digital Light Processing，DLP)投影装置。

背景技术

请参照图1，传统数字光源处理投影装置100包括一照明系统110、一投影镜头120与一数字微镜装置(Digital Micro-mirror Device，DMD)130。其中，照明系统110至少包括一光源112与一中继透镜(relay lens)114。光源112适于提供一圆形光束112a，而中继透镜114、投影镜头120与数字微镜装置130皆位于此圆形光束112a的传递路径上。此外，数字微镜装置130是配置于照明系统110与投影镜头120之间，而中继透镜114是配置于光源112与数字微镜装置130之间。

上述的数字光源处理投影装置100中，中继透镜114是用以使光源112所提供的圆形光束112a投射至数字微镜装置130上。此数字微镜装置130具有多个微镜(未示出)，而每一微镜会分别呈现ON状态、FLAT状态或OFF状态。其中，呈现ON状态的微镜会使圆形光束112a传递至投影镜头120，而呈现OFF状态的微镜132会使圆形光束112a偏离投影镜头120。之后，由数字微镜装置130反射至投影镜头120的部分圆形光束112a即成为影像，其是经由投影镜头120投影于屏幕300上。

请参阅图2所示的传统数字微镜装置的微镜在不同状态时圆形光束的位置关系图，其中入射数字微镜装置130的圆形光束为A、ON状态的圆形光束为B、FLAT状态的圆形光束为C，而OFF状态的圆形光束为D。传统数字光源处理投影装置100中，为了避免圆形光束A与圆形光束B局部重叠而降低影像的对比，所以投影镜头120与中继透镜114之间会保持适当的距离，以使圆形光束A与圆形光束B相邻而不会有重叠的情形。

然而，由于投影镜头120与中继透镜114之间需保持适当的距离，使得传统数字光源处理投影装置100所投影出的影像80会有偏移的情形(如图3所示)，且偏移量甚至会大于100％以上。在此，偏移量等于{[(1/2)P1+P2]/P1}×100％，其中P1为影像80的X轴的长度，而P2为影像80在X轴向上偏移的距离。此外，由于传统数字光源处理投影装置100的影像偏移量较大，因此较难应用于背投影电视中。

发明内容

因此，本发明的目的就是在提供一种数字光源处理投影装置，以改善传统数字光源处理投影装置的影像偏移的问题。

基于上述与其他目的，本发明提出一种数字光源处理投影装置，其包括一照明系统、一投影镜头以及一数字微镜装置。其中，照明系统适于提供一椭圆形光束，而投影镜头与数字微镜装置是位于椭圆形光束的传递路径上，且数字微镜装置是配置于照明系统与投影镜头之间。此数字微镜装置具有多个微镜，而每一微镜适于在一±θ角之间摆动，以使椭圆形光束沿着其短轴的延伸方向移动。此外，椭圆形光束传递至投影镜头时，椭圆形光束的长轴长是大于一数值M，短轴长是小于此数值M，其中数值M是光圈值为1/2sinθ时所对应的光圈直径。上述的θ例如等于10度或12度。

上述的照明系统例如包括一光源与一椭圆形光束产生元件。其中，光源适于提供一光束，而椭圆形光束产生元件是配置于此光束的传递路径上，以将此光束转变成椭圆形光束。

上述的椭圆形光束产生元件例如是一遮光元件，其具有一椭圆孔径，以将光束转变成椭圆形光束。

上述的椭圆形光束产生元件例如是一锥形光积分柱(light integrationrod)。

上述的椭圆形光束产生元件例如是具有非对称曲面的一光学元件。其中，此光学元件例如是透镜或反射镜。

上述的椭圆形光束产生元件例如是一中继透镜，其可使椭圆形光束传递至数字微镜装置。此外，中继透镜例如具有一缺角，且此缺角是与投影镜头相邻。

上述的照明系统例如具有一中继透镜，其可使椭圆形光束传递至数字微镜装置。此外，中继透镜例如具有一缺角，且此缺角是与投影镜头相邻。

上述的投影镜头的光圈例如是涵盖椭圆形光束。其中，此光圈例如为圆形或椭圆形。

本发明的数字光源处理投影装置中，因照明系统适于提供一椭圆形光束，且此椭圆形光束传递至投影镜头时，椭圆形光束的短轴长是小于传统圆形光束的直径，因此可在不使入射数字微镜装置的光束与反射至投影镜头的光束产生干涉的情况下，移动投影镜头以缩短其与中继透镜之间的距离，进而降低影像偏移量，甚至使其为零。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1示出传统数字光源处理投影装置的结构示意图。

图2为传统数字微镜装置的微镜在不同状态时圆形光束的位置关系图。

图3示出为传统数字光源处理投影装置的影像偏移示意图。

图4A示出本发明一实施例的一种数字光源处理投影装置的结构示意图。

图4B为沿图4A中I-I′线的剖示图。

图4C示出数字微镜装置的微镜的摆动示意图。

图5为本发明一实施例的数字微镜装置的微镜在不同状态时椭圆形光束的位置关系图。

图6示出本发明另一实施例的一种数字光源处理投影装置的结构示意图。

主要元件符号说明

80：影像

100、200a、200b：数字光源处理投影装置

110、210：照明系统

112、212：光源

112a、A、B、C、D：圆形光束

114、216：中继透镜

120、220：投影镜头

130、230：数字微镜装置

212a、A′、B′、C′、D′：椭圆形光束

212b：光束

214：椭圆形光束产生元件

214a：椭圆孔径

216a：缺角

232：微镜

300：屏幕

L：距离

θ：角度

具体实施方式

请参照图4A至图4C，本实施例的数字光源处理投影装置200a包括一照明系统210、一投影镜头220以及一数字微镜装置230。其中，照明系统210适于提供一椭圆形光束212a，而投影镜头220与数字微镜装置230是位于椭圆形光束212a的传递路径上，且数字微镜装置230是配置于照明系统210与投影镜头220之间。此数字微镜装置230具有多个微镜232(图4C中仅以一个表示)，而每一微镜232适于在一±θ角之间摆动，以使椭圆形光束212a沿着其短轴的延伸方向移动。此外，椭圆形光束212a传递至投影镜头230时，椭圆形光束212a的长轴长是大于一数值M，短轴长是小于此数值M，其中数值M是光圈值为1/2sinθ时所对应的光圈直径。

上述的数字光源处理投影装置200a中，照明系统210例如包括一光源212与一椭圆形光束产生元件214。其中，光源212适于提供一光束212b，而椭圆形光束产生元件214是配置于此光束212b的传递路径上。在图4A中椭圆形光束产生元件214例如是一遮光元件，其具有一椭圆孔径214a，以将光束212b转变成椭圆形光束212a。之后，椭圆形光束212a例如会传递至照明系统中210中的中继透镜216，其可使椭圆形光束212a传递至数字微镜装置230。当然，在椭圆形光束212a传递至中继透镜216之前会先通过其他元件，如色轮、光积分柱、聚光透镜...等(图4A中未示出)。

上述的数字微镜装置230的微镜232会分别呈现ON状态(即摆动+θ角)或OFF状态(即摆动-θ角)。其中，呈现ON状态的微镜232会使椭圆形光束212a传递至投影镜头220，而呈现OFF状态的微镜232会使椭圆形光束212a偏离投影镜头220。之后，由数字微镜装置230反射至投影镜头220的部分椭圆形光束212a即成为影像，其是经由投影镜头220投影于屏幕300上。

本实施例的投影镜头220的光圈(未示出)是足以涵盖椭圆形光束212a，以使投影于屏幕300上的影像具有较高的亮度，其中此光圈可为圆形或椭圆形。

图5为本发明一实施例的数字微镜装置的微镜在不同状态时椭圆形光束的位置关系图。请参照图5，其中入射数字微镜装置230的椭圆形光束为A′、ON状态的椭圆形光束为B′、FLAT状态的椭圆形光束为C′，而OFF状态的椭圆形光束为D′。在一优选实施例中，上述的θ角例如是10度、12度或其他角度。若以12度为例，则数值M即等于光圈值为2.4时所对应的光圈直径，而且传统圆形光束A的直径亦等于此数值M。换句话说，本实施例的椭圆形光束A′的长轴长是大于圆形光束A的直径，而椭圆形光束A′的短轴长是小于圆形光束A的直径。

由于椭圆形光束A′的短轴长是小于圆形光束A的直径，使得椭圆形光束A′、B′之间会相隔一距离L，所以椭圆形光束B′可沿着Y轴向下移动，而不会与椭圆形光束A′产生局部重叠的情形。因此，本实施例的数字光源处理投影装置200a可在不影响影像对比的情形下，移动投影镜头220，使其邻近中继透镜216，以改善传统数字光源处理投影装置100(如图1所示)的影像偏移的问题。而且，因影像偏移的情形获得改善，所以本实施例的数字光源处理投影装置200a可应用于背投影电视中。

此外，相较于传统的圆形光束B，椭圆形光束B′的长轴两侧多出的面积，可补偿其短轴两侧减少的面积，因此可以维持影像的亮度。另外，由于投影镜头220与中继透镜216之间的距离缩短，还可使本实施例的数字光源处理投影装置200a整体的体积缩小。

图6示出本发明另一实施例的一种数字光源处理投影装置的结构示意图。请参照图6，其与图4A相似，不同处在于图6所示出的数字光源处理投影装置200b中，是将中继透镜216靠近投影镜头220的一端切割出一缺角216a，以使投影镜头220可再向下移动，以进一步降低影像的偏移量，甚至使其为零。此外，由于椭圆形光束212a并不会通过中继透镜216所切割的部分，因此不会影响成像品质。

值得注意的是，图4A与图6中所示出的椭圆形光束产生元件214仅为举例之用，并非用以限定本发明。本发明的椭圆形光束产生元件还可以是美国德州仪器公司所提出的锥形光积分柱、台湾专利第508474号中所提出的具有非对称曲面的一光学元件或是其他可产生椭圆形光束的元件。其中，具有非对称曲面的光学元件例如是透镜或反射镜。当然，图4A与图6中所示出的中继透镜216，亦可换成具有非对称曲面的中继透镜。

综上所述，本发明的数字光源处理投影装置至少具有下列优点：

1.本发明的数字光源处理投影装置中，因照明系统适于提供一椭圆形光束，因此可在不影响影像对比及亮度的情况下，移动投影镜头以缩短其与中继透镜之间的距离，进而降低影像偏移量，甚至使其为零。

2.由于影像偏移的问题获得改善，所以本发明的数字光源处理投影装置可应用于背投影电视中。

3.投影镜头与中继透镜之间的距离缩短，可使本发明的数字光源处理投影装置整体的体积缩小。

虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (13)

1.一种数字光源处理投影装置，包括：

一照明系统，适于提供一椭圆形光束；

一投影镜头，位于该椭圆形光束的传递路径上；以及

一数字微镜装置，配置于该照明系统与该投影镜头之间，且位于该椭圆形光束的传递路径上，该数字微镜装置具有多数个微镜，而每一所述微镜适于在一±θ角之间摆动，以使该椭圆形光束沿着其短轴的延伸方向移动，

其中，该椭圆形光束传递至该投影镜头时，该椭圆形光束的长轴长是大于一数值M，短轴长是小于该数值M，而该数值M是光圈值为1/2sinθ时所对应的光圈直径。

2.如权利要求1所述的数字光源处理投影装置，其中θ等于10度或12度。

3.如权利要求1所述的数字光源处理投影装置，其中该照明系统包括：

一光源，适于提供一光束；以及

一椭圆形光束产生元件，配置于该光束的传递路径上，以将该光束转变成该椭圆形光束。

4.如权利要求3所述的数字光源处理投影装置，其中该椭圆形光束产生元件包括一遮光元件，具有一椭圆孔径，以将该光束转变成该椭圆形光束。

5.如权利要求3所述的数字光源处理投影装置，其中该椭圆形光束产生元件包括一锥形光积分柱。

6.如权利要求3所述的数字光源处理投影装置，其中该椭圆形光束产生元件包括具有非对称曲面的一光学元件。

7.如权利要求6所述的数字光源处理投影装置，其中该光学元件包括透镜或反射镜。

8.如权利要求3所述的数字光源处理投影装置，其中该椭圆形光束产生元件包括一中继透镜，其可使该椭圆形光束传递至该数字微镜装置。

9.如权利要求8所述的数字光源处理投影装置，其中该中继透镜具有一缺角，且该缺角与该投影镜头相邻。

10.如权利要求1所述的数字光源处理投影装置，其中该照明系统具有一中继透镜，其可使该椭圆形光束传递至该数字微镜装置。

11.如权利要求10所述的数字光源处理投影装置，其中该中继透镜具有一缺角，且该缺角与该投影镜头相邻。

12.如权利要求1所述的数字光源处理投影装置，其中该投影镜头的光圈是涵盖该椭圆形光束。

13.如权利要求12所述的数字光源处理投影装置，其中该光圈为圆形或椭圆形。

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