TWI283793B - Optical projection apparatus - Google Patents

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TWI283793B
TWI283793B TW94141850A TW94141850A TWI283793B TW I283793 B TWI283793 B TW I283793B TW 94141850 A TW94141850 A TW 94141850A TW 94141850 A TW94141850 A TW 94141850A TW I283793 B TWI283793 B TW I283793B
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Chu-Ming Cheng
Kuan-Hung Chen
Sheng-Chieh Yang
Wen-Hao Hsu
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Young Optics Inc
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1283793 17036twf.doc/r 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 . 錢明是《於-種光學财彡裝置,且制是有關於 .. —種振減鏡來增加影像解晰度之光學投影裝置。 . 【先前技術】 光學投影裝置中決定影像解晰度高低的關鍵元件之 -乃為光閥,通常㈣度愈高的棚其售價愈貴,故如何 卩解晰度較低的光閥,搭配適當之光學設計來提高影像解 晰度已成為一個重要的課題。 請參考圖1所示,習知之光學投影裝置1〇〇包括一照 明系統110、-反射式光目120、_投影鏡頭13〇以及一振 動機構Η0。照明系、统110係用於提供一光束112,光束 112 了'、.二由内邛全反射稜鏡(TIR prism)i5〇入射至反射 式光閥120。反射式光閥12〇係用於將光束ιΐ2轉換為多 個子影像112a ’並將子影像112a反射至投影鏡頭13〇。投 影鏡頭130係用於將子影像112a投影至一屏幕16〇成像。 齡 振動機構14(M系用以帶動整組投影鏡頭13〇產生振動使子 影像112a產生偏移,偏移的子影像112b會在屏幕160的 不同位置處成像,如此即可以切換子影像112a、U2b的成 ,位置° _是當成像位置的差距為晝素(細^間距的一 半時,即可有效地將影像解晰度提高為兩倍。 日上述之光學投影裝置·雖射簡高影像解晰度, $由於投影鏡頭13G體積較為龐大,使得振動機構14〇 在τ動整組投影鏡頭130產生振動時之精確度往往不足。 如此會使得影像模糊,甚至產生嚴重之楔形失真㈣如狀 1283793 17036twf.doc/r distortion),造成影像變形。 【發明内容】 本舍明的一目的就是在提供-種光學投影裝置,藉由 振動,構帶動投影鏡顯中之任一透鏡產生振動,而得以同 ^提同解晰度並降低振動機構於振動時產生的精碟度誤 差。 、本,明的另一目的就是在提供一種光學投影裝置,藉 丨由適胃讀賴動的透鏡,崎低像差的影料提再影像 品質。 基於上述目的,本發明提出一種光學投影裝置,包括 -照明系統、-光閥、—投影鏡頭以及一振動機構。其中, 如明系統制於提供_光束,而光_配置於光束的傳遞 路控上,並用於將光束轉換為多個子影像。S影鏡頭係配 置於子影像的傳遞路徑上,且投影鏡頭内具有多個透鏡。 振動機構係位於投影鏡頭内,用以帶動投影鏡頭内的其中 一透鏡產生振動,以切換子影像的成像位置。 ►上述之投影鏡頭例如更具有一孔徑光闌(aperture stop) ’而在一較佳實施例中,振動機構所帶動之透鏡係鄰 近於孔徑光闌,如此可崎低像差的影響並提昇影像品質。 上述之振動機構所帶動之透鏡的振動週期例如是一 個圖框時間。 / 上述之振動機構所帶動之透鏡例如是沿_振動方向 位移,且振動方向係垂直於子影像的傳遞路徑。 上述之振動機構所帶動之透鏡例如是沿一軸向偏
1283793 17036twf.doc/r 轉’且軸肖麵胁抒像的傳遞路徑。 ^上述之振動機構例如包括一第一固定環、一第二固定 t 致動器。其中,第一固定環係固定於投影鏡頭 腿所疋環係配置於第—目定環内,用以炎持振動 、冓斤二動之透鏡。致動器係承靠於第二固定環之—側, 用以使第―固定軸第—固定環產生姆獅。此外,振 „包括至少—支撐臂,而支撐臂係連接於第-固定 環與第二固^環之間。另外,第一固定環、第二固定環以 及支撐臂係可為—體成型之結構。致動器可包括壓電元件 (Piezo-Electric Transducer,ρζτ)或音圈馬達(v〇ice c〇il Motor,VCM) 〇 本發明之光學投影裝置,由於振動機構只針對一個透 鏡進行振動,因此振動機構可以較為輕巧,而得以增加振 動的精確度,進而提升影像品質。 為讓本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂, 下文4寸舉較佳貫施例’並配合所附圖式,作詳細說明如下。 【實施方式】 請參考圖2所示,本發明之光學投影裝置200包括_ 照明系統210、一光閥220、一内部全反射稜鏡250、一投 影鏡頭230以及一振動機構240。照明系統210係用於提 供一光束212,而光閥220係配置於光束212的傳遞路經 上,且光閥220係用於將光束212轉換為多個子影像 212a。在本實施例中,光閥220係為一反射式光閥,且其 包括一數位微鏡裝置或一反射式單晶矽液晶面板。當然, 7 1283793 17036twf.doc/r 光閥220亦可為—穿透式光閥,例如為—穿透式液晶面 板。内部全反射稜鏡2S0係用以調整光束犯的行進路徑 而入射至光閥220。值得注意的是,在其他實施例中(例如 設置穿透式光閥之光學投影裝置),不需設置内部全反射棱 鏡250亦可以貫施。投影鏡頭23〇係配置於子影像犯& 的傳遞路徑上,域影鏡頭23Q内具有多個透鏡232及一 用以阻擋雜光之孔徑光闌234,多個透鏡232係用以使子 衫像212a投影成像,本實施例中透鏡232包含透鏡⑽&、 232b、232c及232d。振動機構240係位於投影鏡頭23〇 内,並用以帶動投影鏡頭230内的其中一透鏡232產生振 動,振動機構240可帶動透鏡232a、232b、23乂、232d 或其他透鏡232產生振動,以切換子影像212&的成像位置。 承接上述,由於振動機構240僅只帶動單一透鏡232 產生振動,因此振動方式較為輕巧,並可使得振動機構24〇 本身的振動誤差大幅減少,而得以提昇影像品質。 此外,由於靠近孔徑光闌234附近之透鏡232a、232b ,體積通常較投影鏡頭230内的其他透鏡232要小,因此 右選擇孔徑光闌234附近之透鏡232a、232b來進行振動, 則不但振動機構240可設計更為輕巧以減少振動誤差,並 且更能直接降低像差的影響、消除暗角(Vig喊ing)以及增 大光通量。如此不但得以提昇解晰度,亦可同時提昇影像 叩質。 〇承接上述,振動機構240所帶動透鏡232的振動週期 可為一個圖框時間(frame time)。圖框時間例如為丨/6〇移:, 1283793 I7036twf,d〇c/r 成像時間。振動機構綱利用切換 子办像212a的成像位置以提高解析度 -個圖框時間,則表示在此―個 j疋振動U為 共同呈現-個完整影像。由於本=子影像仙 ==s= 此:以精確地控制振動週期,使振動 u仔以疋全酉己合圖框時間,以提昇影像品所。 及搭^示料本發日种振_^的細部構造 所示’振動機構⑽包括-第 動器⑽。其中ΤΠΐ;2:,246以及-致 示)上,且第二固定環244 s/置於影鏡頭(未綠 ,機構240所帶動之透鏡232= 固定環242與第二固定環244 ⑽ :承罪於第二固定環244之一側,以使 =8 第-固定環242產生相對運動。此外,兩個支^ = 連線形成-軸向246a,而此轴向2ϋ 〇 繪示)的傳遞路徑。當致動哭施Μ / $直於子衫像(未 ^振=偏轉,造成透鏡232如實線雙箭頭所示之^ 承接上述,致動器248可包括壓電元件或 材^動;ΐ材驅動方式乃通入電“二㈣ 動方二推力。音圈馬輪 电1至線圈產生磁力,調整磁力大小並搭 1283793 17036twf.d〇c/r 配—永久磁鐵以產生推力。上述之致動器248的振動精確 度均非常高,藉此可以提高整體振動機構24〇之振動= 度。 請參考圖3B所示,係本發明另一較佳實施例之 狨構,其中致動器248a係承靠於第二固定環244之上 ^動器248a施予第二固定環244如虛線箭頭所示之驅動 力%,會使第二固定環244夾持透鏡攻沿上下之 向位移,造成透鏡232 士0實線雙箭頭所示之上、 =上此上下之振動方向係垂直於子影像(心 如圖3A及3B所示之振動機構24〇,第 ^固定環244以及支樓臂246係可由射出成型的^42 ;ff成為-體成型之結構。如此可以減少組 增加振動機構240的振動精確度。 衣决差亚 禮臂作^圖3A&3B中’本實施例中乃以兩個支 f 46為例作矹明。但支撐臂246 固定環244,使第二固定環 =支撐弟- 生相對運動。所以僅只有單―支==:固定環Μ產 亦可達相同效果。 早支W或兩個以上的支撐臂 此外’本發明之振動機構亦 考圖3C所示,係本發 ^^支^。請爹 3C中之振動機構240與圖3β中2 _之振動機構。圖 差別在於圖3C中之振動德& 辰動機構240相似,其 將致動㈣設置切臂,而是 又訪弟一固定環244以取代支撐臂 10 1283793 】7〇36twf.d〇c/r 的功用, 作成本。 如此振動機構240 即可不需設置支撐臂以降低製 g之二侧,而本發明更可增設致動器於第二 之-側,且此兩致_分_予第二 為相同方向的力矩),以使能更準確地= 的振動。此外,以圖3Β為例,致動器鳩係承 =於=固定環244之上側,而本發明更可增設致動界於 乐;固疋環244下側,且此兩致動器分別施予第二固定環 4 4相同方向的力道,亦可更準確地控制透鏡2 3 2的振動: 外,以圖3C為例,兩個致動器248b係分別承靠於第二 固定環244之上侧及下侧,以同時致動並支禮第二固定& 4不過,本發明亦可只單獨設置一個致動器μ处於第 二固定環244之上侧或下侧,以進一步降低振動機構Μ* 的製作成本。當然,在前述多個實施例中,本發明亦可嗲 置三個以上的致動器,於此便不再贅述。 又 以下將I合配貫驗數據詳述本發明之光學投影裝置的 貫驗結果。圖4Α繪示為本發明之光學投影裝置的振動影 響之一較佳實驗數據比較圖,其實驗條件係採用透鏡232& 搭配如圖3A所示之振動方式,請參閱圖4A所示,其係以 光學投影裝置未產生振動與產生振動的調變轉換函數 (Modulation Transfer Function,MTF)數據圖做比較,其中, 橫座標為聚焦位移(focus shift),單位為毫米,縱座標為光 1283793 17036twf.doc/r 學轉移函數的模數(modulus of the OTF)。由圖4A可知, 未產生振動與產生振動兩圖間曲線的差異非常小,亦即在 產生振動時不致對影像造成太大的影響,因此本發明的光 學才又衫I置大幅減少振動時造成的誤差,而可以反映出良 好的影像品質。圖4B繪示為本發明之光學投影裝置的振 動影響之另一較佳實驗數據比較圖,其實驗條件係採用透 鏡232a搭配如圖3B所示之振動方式。請參閱圖4B所示, 其係為光學投影裝置未產生振動與產生振動的調變轉換函 ► 數數據圖做為比較,同樣地,未產生振動與產生振動兩圖 間曲線的差異亦非常小,亦即本發明之光學投影裝置的振 動機構並不會造成顯著的誤差,而可以維持良好^影像口^ 質。 〜口口 综上所述,在本發明之光學投影裝置中,由於振動機 構只針對一個透鏡進行振動,因此振動機構可以較為輕 巧,而得以增加振動的精確度,進而提升影像品質。此外: 靠近孔徑光闌附近之透鏡的體積通常較投影鏡頭内的其他 | 透鏡要小,因此若選擇孔徑光闌附近之透鏡來逸杆 則振動機構可更為輕巧。另外,由於透鏡是在孔徑光鬧附 近振動,因此更能直接降低像差的影響、消除暗角以及择 大光通量,進而提昇影像品質。 9 雖然本發明已以較佳貫施例揭露如上,然其並非用以 限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精= 和範圍内,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之= 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 12 1283793 17036twf.doc/r 【圖式簡單說明】 圖1為習知光學投影裝置的結構示意圖。 ' 圖2為本發明光學投影裝置的結構示意圖。 ; 圖3A為本發明一較佳實施例振動機構之結構示意 . 圖。 圖3B為本發明另一較佳實施例振動機構之結構示意 圖。 圖3C為本發明再一較佳實施例振動機構之結構示意 圖。 圖4A為本發明光學投影裝置的之一實驗數據圖。 圖4B為本發明光學投影裝置的之另一實驗數據圖。 【主要元件符號說明】 100 :光學投影裝置 110 :照明系統 112 :光束 112a、112b :子影像 • 120 :反射式光閥 130 :投影鏡頭 140 :振動機構 150 :内部全反射稜鏡 • 160 :屏幕 200 :光學投影裝置 210 :照明系統 212 :光束 1283793 17036twf.doc/r 212a :子影像 220 :光閥 230 :投影鏡頭 232 :透鏡 232a〜232d :透鏡 234 :孔徑光闌 240 :振動機構 242 :第一固定環 244 :第二固定環 246 :支撐臂 246a :軸向 248、248a、248b :致動器 250 :内部全反射稜鏡
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Claims (1)

1283793 17036twf.doc/r 十、申請專利範圍: 1·一種光學投影裝置,包括: 一照明系統,適於提供一光束; 光閥’配置於該光束的傳遞路彳里上,其中該光閥適 於將5亥光束轉換為多個子影像; 才又衫鏡頭’配置於該些子影像的傳遞路徑上,且該 投影鏡頭内具有多個透鏡;以及 一 一振動機構,位於該投影鏡頭内,用以帶動該投影鏡 頭内的其中一透鏡產生振動,以切換該些子影像的成像位 置。 一 2·如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置,其中 該投影鏡頭更具有一孔徑光闌。 ^ 3·如申請專利範圍第2項所述之光學投影裝置,其中 3振動;^構所帶動之該透鏡係鄰近於該孔徑光闌。 二4·如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置,其中 該振動機構所帶動之該透鏡的振動週期為—個_時間。 5·如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置,其中 =振動機構所㈣之該透_沿—振財向位移,且該振 動方向係垂直於該些子影像的傳遞路徑。 兮=如申料利範圍第1項所述之光學投影裝置,其中 =動機構所帶動之該透鏡係沿—軸向旋轉,且該軸向係 垂直於該些子影像的傳遞路徑。 該振第^所述之光學投影裝置’其中 昂一固定環’固^於該投影鏡頭上; 15 1283793 17036twf.doc/r 一第二固定環,配置於該第一固定環内,以夾持該振 動機構所帶動之該透鏡;以及 一致動器,承靠於該第二固定環之一侧,以使該第二 固定環與該第一固定環產生相對運動。 8. 如申請專利範圍第7項所述之光學投影裝置,其中 該振動機構更包括至少一支撐臂,連接於該第一固定環與 該第二固定環之間。 9. 如申請專利範圍第8項所述之光學投影裝置,其中 該第一固定環、該第二固定環以及該支撐臂係一體成型之 結構。 10. 如申請專利範圍第7項所述之光學投影裝置,其中 該致動器包括壓電元件或音圈馬達。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI417638B (zh) * 2008-04-18 2013-12-01 Qisda Corp 一種具有降低尺寸大小並提高對比度之投影機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI417638B (zh) * 2008-04-18 2013-12-01 Qisda Corp 一種具有降低尺寸大小並提高對比度之投影機

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