CN2679708Y - 影像显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种增加对比度的影像显示装置，是用于投影机中。此影像显示装置包含一照明可调孔径遮罩及/或一成像可调孔径遮罩，配合影像显示装置中光束行进的方向，用以动态地控制光线通过的面积，进而遮挡散射及衍射等杂讯类的光线，以提高影像显示装置的对比度。

Description

影像显示装置

技术领域

本实用新型是关于一种增加对比度的影像显示装置，更详细地说明，是关于阻挡杂讯类光线以增加对比度的影像显示装置。

背景技术

随着工商活动、互动教学发展，投影机已逐渐成为各类型活动不可或缺的影像显示装置。而影像显示技术也由较早期的液晶显示(LCD)，发展到数位化光处理(digital light processing，DLP)。

数位化光处理技术(DLP)是采用反射光原理，其关键在于空间光调制元件(spatial light modulator，SLM)，如一般熟知的数位微反射镜元件(digitalmicromirror device，DMD)。数位微反射镜元件是一种双稳态(bistable)的空间光调制元件，包含许多矩阵式排列的像素，而每一像素包含一个微反射镜。图1为数位微反射镜元件单一像素的示意图。经由控制微反射镜10的倾斜角度，每一个微反射镜10可以形成两种状态，如开状态(ON state，正θ度)10a及闭状态(OFF state，负θ度)10b。14为光源，开状态10a的光从微反射镜10反射，穿过投影透镜(projection lens)16而到达显示幕。闭状态10b的光从微反射镜10反射，到达一集光元件18，产生一暗视野(dark field)。影像的形成是由于开状态10a和闭状态10b之间的灰阶调制。当微反射镜10不在定位上时为整平状态(FLATE state)10c，而整平状态10c并非稳态(非三稳态)。

对比度、亮度、解析度、重量、灯泡寿命等指标，决定投影机的品质。散射(scatter)和衍射(diffraction)是影响对比度(contrast)的主要机制。对比度定义为空间光调制元件元件中开状态10a与闭状态10b的光强度比值。对比度的提高可以是增加开状态10a的光强度而达成，或是降低闭状态10b的光强度而达成。由于闭状态10b的光强度接近于零，因此在闭状态10b中降低一些亮度，便会对整体的对比度造成显著的影响。而由于光的散射及衍射，整平状态10c的光会进入闭状态10b，使得闭状态10b的光强度并不是趋近于零。因此，降低闭状态10b的亮度，是提高整体的对比度的方法之一。但现有技术对于这些杂讯类光线的处理并不十分有效。

实用新型内容

本实用新型的特征在于提供一种影像显示装置，能够动态地阻挡散射及衍射等杂讯类光线，进而提高对比度。

本实用新型提供的影像显示装置，包含一光源、一照明模组及一照明可调孔径遮罩。此光源是用来投射一光束至照明模组。照明模组包含一照明光阑位置(illumination stop)。照明可调孔径遮罩包含一照明孔，是设置于照明光阑位置。此照明孔的孔径可调，可用来遮挡来自于照明模组的杂讯类光线。为进一步提高遮挡杂讯类光线的效果，照明模组定义一中心线，其中所包含的透镜及光学元件，皆对准此中心线设置。而照明可调孔径遮罩可作上、下、左、右方向的位移调整，使得照明孔的中心偏离此中心线，位移到遮挡杂讯类光线的最佳位置，同时调整此照明孔的孔径大小，以遮挡来自于照明模组的散射、衍射等杂讯类光线。

本实用新型也提供另一种影像显示装置，包含一光源、一成像模组、一成像可调孔径遮罩、及一空间光调制元件。成像模组包含一投影透镜光阑位置(projection-lens stop)。成像可调孔镜遮罩包含一成像孔，是设置于投影透镜光阑位置。此成像孔的孔径可调，可用来遮挡来自于成像模组的杂讯类光线。为进一步提高遮挡杂讯类光线的效果，空间光调制元件与成像模组定义一中心线，其中两者所包含的透镜及光学元件，皆对准此中心线设置。成像可调孔径遮罩的功能与照明可调孔径遮罩类似，皆可遮挡散射、衍射等杂讯类光线。设置成像可调孔径遮罩于投影透镜光阑位置，可以依照空间光调制元件的调制结果，动态调整成像孔的孔径大小，同时成像可调孔径遮罩本身可作上、下、左、右方向的位移调整，位移至遮挡杂讯类光线的最佳位置，减少投射至显示幕的杂讯类光线，进而使对比度提高。

上述两种影像显示装置更可结合在一起，同时包含一光源、一照明模组、一成像模组、一照明可调孔径遮罩、一成像可调孔径遮罩、及一空间光调制元件。在影像显示装置中同时加入照明可调孔径遮罩及成像可调孔径遮罩，遮挡杂讯类光线的效果会更好。照明可调孔径遮罩及成像可调孔径遮罩皆可配合影像显示装置中光线行进的方向，动态的调整遮罩本身的位置及控制光线通过的面积，以遮挡散射及衍射等杂讯类的光线，进而提高影像显示装置的对比度。

附图说明

图1为现有技术数位微反射镜元件单一像素的示意图；

图2为本实用新型第一实施例的影像显示装置示意图；

图3为本实用新型照明/成像可调孔径遮罩示意图；

图4为本实用新型第二实施例的影像显示装置示意图；以及

图5为本实用新型第三实施例的影像显示装置示意图。

附图标记说明

1中心线                         10微反射镜

10a开状态                       10b闭状态

10c整平状态                     14光源

16投影透镜                      18集光元件

202照明模组                     204照明可调孔径遮罩

206照明光阑                     300活动叶片

302照明孔/成像孔                402成像模组

404成像可调孔径遮罩             406空间光调制元件

408投影透镜光阑                 502照明模组

504成像模组                     506照明光阑

508投影透镜光阑                 510照明可调孔径遮罩

512成像可调孔径遮罩             514空间光调制元件

具体实施方式

第一实施例

图2为本实用新型所提供的影像显示装置，包含一光源14、一照明模组202及一照明可调孔径遮罩204。此光源14是用来投射一光束至照明模组202。照明模组202包含一照明光阑位置(illumination stop)206。照明可调孔镜遮罩204包含一照明孔302(如图3所示)，是依照图2箭头所示的方向设置于照明光阑206位置。此照明孔302的孔径可调，因此可遮挡来自于照明模组的杂讯类光线。

上述的照明可调孔径遮罩204是由复数个活动叶片300所组成，而此复数个活动叶片300相互重叠并形成照明孔302，供光束通过。通过调整活动叶片300重叠部分的多少，可调此照明孔302的孔径大小，也因此可以控制通过此照明孔302的光线多少。如此照明可调孔径遮罩204便遮挡了衍射及散射等杂讯类光线，仅容许必要的光线通过。

虽然仅使用照明可调孔径遮罩204便达到了遮挡杂讯类光线的效果，但若能移动照明可调孔径遮罩204本身的位置，配合光线行进的方向来移动，那么遮挡杂讯类光线的效果会更好。因此本实用新型所提供的照明可调孔径遮罩更进一步包含了可作上、下、左、右方向的位移调整的功能。在照明模组202定义一中心线1，其中所包含的透镜及光学元件，皆对准此中心线1设置。而照明可调孔径遮罩204可作上、下、左、右方向的位移调整，使得照明孔302的中心偏离此中心线1，位移到遮挡杂讯类光线的最佳位置，进而遮挡了于照明模组202中的散射、衍射等杂讯类光线。更详细地说明，光束的圆心位于中心线1上，而照明孔的圆心偏离中心线1，因此通过照明孔302的光束形状有如猫眼，如此照明可调孔径遮罩204便遮挡了衍射及散射等杂讯类光线。

第二实施例

本实用新型更提供第二种影像显示装置(如图4所示)，包含一光源14、一成像模组402、一成像可调孔径遮罩404、及一空间光调制元件406。本实施例与第一实施例的不同处在于包含一空间光调制元件406，此空间光调制元件406可以是数位微反射镜元件(Digital micromirror device，DMD)。空间光调制元件406可如图1所示般具有一开状态10a、一整平状态10c及一闭状态10b的状态，用以选择性地对光线进行调制，进而形成影像于显示幕上。

成像模组402包含一投影透镜光阑位置408。成像可调孔镜遮罩404包含一成像孔，其构造与图3中的照明孔302相同，成像可调孔镜遮罩404是依照图4箭头所示的方向，设置于投影透镜光阑408位置。成像可调孔径遮罩404的功能与图2中的照明可调孔径遮罩204类似，皆可遮挡散射、衍射等杂讯类光线。成像可调孔径遮罩404也由复数个活动叶片300所组成，并包含一可调孔径的成像孔，其调整方法与照明孔302相同。为了更进一步提高遮挡杂讯类光线的效果，成像可调孔径遮罩404更包含了位移调整的功能。空间光调制元件406与成像模组402定义一中心线1，其中两者所包含的透镜及光学元件，皆对准此中心线1设置。依照空间光调制元件406的调制结果，成像可调孔径遮罩404可作上、下、左、右方向的位移调整，配合光束行进的方向，位移至遮挡杂讯类光线的最佳位置，减少投射至显示幕的杂讯类光线，进而使对比度提高。

第三实施例

此实施例是结合第一实施例与第二实施例的所有元件(如图5所示)，包含一光源14、一照明模组502、一成像模组504、一照明可调孔径遮罩510、一成像可调孔径遮罩512、及一空间光调制元件514。此空间光调制元件514位于照明模组502与成像模组504之间，照明模组502、空间光调制元件514与成像模组504定义一中心线1，其中三者所包含的透镜及光学元件，皆对准此中心线1设置。在此影像显示装置中，同时设置照明可调孔径遮罩510和成像可调孔径遮罩512(依照图5箭头所示的方向)于照明光阑位置506与投影透镜光阑位置508中，来加强遮挡杂讯类光线的效果。

其中，空间光调制元件514可以是数位微反射镜元件。参考先前技术中的数位微反射镜元件运作原理，照明可调孔径遮罩510、成像可调孔径遮罩512可以动态的阻挡整平状态10c的杂讯类光线。在照明模组502中，依照数位微反射镜元件514开状态(正θ度)10a及闭状态(负θ度)10b的倾斜角度，可计算出整平状态10c中将会通过投影透镜光阑508的光，依照此计算结果，决定通过照明光阑位置508的光线的面积，以在照明光阑位置506利用照明可调孔径遮罩510，先将可能会干扰数位微反射镜元件514的杂讯类光源阻挡。调整照明孔302的孔径大小及照明可调孔径遮罩510本身上、下、左、右的位置，可将杂讯类光线遮挡，降低杂讯类光线对空间光调制元件514的干扰，进而提高对比度。在成像模组504中，设置成像可调孔径遮罩512于投影透镜光阑位置508，可以依照空间光调制元件514的调制结果，动态调整成像孔的孔径大小，而控制投射至显示幕的光线面积。同时，成像可调孔径遮罩512可作上、下、左、右方向的位移调整，配合光线行进的方向，位移至遮挡杂讯类光线的最佳位置，阻挡来自于整平状态10c及闭状态10b余留的散射光，减少投射至显示幕的杂讯类光线，进而使对比度提高。

上述说明并非对本实用新型范畴的限制，且上述说明以及各种改变与均等性的安排皆于本实用新型权利要求意欲保护的范畴内。

Claims (8)

1.一种影像显示装置，包含：一光源，供投射一光线；一照明模组，包含一照明光阑(illumination stop)；以及一照明可调孔径遮罩，包含一照明孔，是设置于所述照明光阑的位置；其特征是，所述照明模组定义一中心线，而所述照明可调孔径遮罩可作上、下、左、右方向的位移调整，使得所述照明孔的一中心偏离所述中心线，进而遮挡了来自于所述照明模组的杂讯类光线。

2.如权利要求1所述的影像显示装置，其中，所述影像显示装置更包含一空间光调制元件(spatial light modulator)，供选择性地对所述光线进行调制，且所述空间光调制元件的一中心位于所述中心线上。

3.如权利要求2所述的影像显示装置，其中，所述影像显示装置更包含：

一成像模组，包含一投影透镜光阑(projection-lens stop)；以及

一成像可调孔径遮罩，包含一成像孔，是设置于所述投影透镜光阑的位置；

其中，所述成像模组的一中心位于所述中心线上，而所述成像可调孔径遮罩可作上、下、左、右方向的位移调整，使得所述成像孔的一中心偏离所述中心线，进而遮挡了来自于所述空间光调制元件的杂讯类光线。

4.如权利要求3所述的影像显示装置，其中，所述照明及所述成像可调孔径遮罩是由复数个活动叶片所组成，所述复数个活动叶片相互重叠并形成所述照明及所述成像孔，供所述光线通过。

5.如权利要求4所述的影像显示装置，其中，所述活动叶片是一种可调整所述照明及所述成像孔的孔径大小的叶片。

6.一种影像显示装置，包含：

一光源，供投射一光线；

一照明模组，包含一照明光阑；

一空间光调制元件，供选择性地对所述光线进行调制；

一成像模组，包含一投影透镜光阑；

一照明可调孔径遮罩，包含一照明孔，是设置于所述照明光阑的位置；以及

一成像可调孔径遮罩，包含一成像孔，是设置于所述投影透镜光阑的位置；

其特征是，所述照明模组、所述空间光调制元件与所述成像模组定义一中心线，而所述照明及所述成像可调孔径遮罩可作上、下、左、右方向的位移调整，使得所述照明及所述成像孔的一中心偏离所述中心线，进而分别遮挡来自于所述照明模组与所述空间光调制元件的杂讯类光线。

7.如权利要求6所述的影像显示装置，其中，所述照明及所述成像可调孔径遮罩是由复数个活动叶片所组成，所述复数个活动叶片相互重叠并形成所述照明及所述成像孔，供所述光线通过。

8.如权利要求7所述的影像显示装置，其中，所述活动叶片是一种可调整所述照明及所述成像孔的孔径大小的叶片。

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