TWI284777B - Projector and integration rod thereof - Google Patents

Description

1284777 « 、 _ 九、發明說明： •【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種投影機’更特別有關用於投影機之積 分柱。 【先前技術】 請參考第1圖，習知數位光處理（Digital Light Processing; DLP)投影機之光學系統ι〇0，係由光源ι〇2 φ 所產生的照明光束’經由反射罩10 4加以收集，並經色輪 (color Wheel)106之濾色後，聚焦於一積分柱 (integration rod) 108内。後經積分柱1〇8將照明光束均 勻化處理後，再經過中繼透鏡（relay lens)u〇，入射至一 數位微鏡元件（Digital Micro-mirror Device; dmd)U2。 照明光束被數位微鏡元件112選擇性的反射後轉換成一影 像光束，其穿過投影鏡頭114後投射至顯示$ 116上，顯 示出所要的影像。 ......V只〜、邪乐za圖所示） 或空心（如第2b圖所示）兩種。積分柱⑽之兩端各且有 :入先面120與—出光面13°，其截面由入光面120至出 :面⑽漸變大，且通過入光，120與出光 中心的法線係相互重合（見第= 入積分柱108，在复内邱尤鼢从e & 庀甸IZU進 於出V θ 不斷地反射’最後由出光面130 輸出呀，其能量可均勻分佈。 雖然上述積分柱1〇8所輪出的亮度 投影機的照明系統時，Α -實際應用於 八所叙衫在螢幕上的亮度並不一定 U1U4-1W/FI5I5 5 J284777 會均勻。舉例而言，低偏移（offset)的投影機（係指偏移 為100%至110%)若使用非遠心（non-telecentric)的照明 系統’容易造成中繼透鏡的截斷（truncation)過大，而使 得投影畫面的左下角偏暗；而高偏移的投影機（係指偏移 110%至140%)會由於投影鏡頭的物理限制，使得投影畫面 離投影鏡頭光軸較遠的區域，即晝面的左上方及右上方會 偏暗。 有鑑於此，便有須提出一用於投影機之積分柱，以解決 投影畫面亮度不均勻問題。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種投影機及其積分柱，以補償 因投影機之設計所造成投影亮度不均勻，使投影畫面更為 均勻。 在一實施例中，本發明之積分柱具有一入光面及一出光 面，以及由入光面周緣延伸至出光面周緣的側面，通過入 籲光面與出光面幾何中心的法線未重合，藉以補償因投影機 之設計所造成投影亮度的不均勻現象，使投影畫面亮度更 為均勻。 ♦為了讓本^月之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯，下文特舉本發明實施例，並配合所附圖示，作詳 、 明如下。 、口 【實施方式】 it第入3:及3…發明一實施例之非對稱積分柱 、 、，面310、出光面320及由入光面31〇周緣 U1114-1 W / P L 515 6 1284777 « ι 延伸至出光面320周緣的側面33〇 320之形狀為四邊形，本實施例中及出光面 正方形，出光面咖之形狀為矩形，通之形狀為 士 n· 遇過入光面310# h 心的法W_naHine)35G未與料 的法線360重合。另外，於本實施例中入光二二心 投影於包含出光面320之平面上時_ 直 弁面* 卞，5亥投影係完全落於出 齊，且其：於出Τ㈣鄰邊係與出光面320 入浐八4 ;、面320的右上角。光束由入光面310進 積刀柱3 00時，會經過多次的山 以達到光均勻化的目的。）反射後由出光面㈣射出， 了參考第4圖’其顯示《束由非對稱積分柱鳩的入光 進入而由出光面320射出日夺，輸出能量的分佈圖。 由圖可看出，冑出的能量密度係以該積分柱3 為最高，此盥入#而+ 士 & 上角 ± 入先面310垂直投影於包含出光面320之平 面該投影位於出光面32()的右上角有關。第 不光束由習知對稱積綠趾的人光面⑵進人而由出^ 面130射出時’輪出能量的分佈圖。报明顯的看出，積八 柱108所輸出的能量分佈較為均勻。 刀 明乡考第6及7圖，其分別顯示上述之非對 及，分柱108使用於⑽偏移、非遠心的投二 時投衫於或幕上的亮度分佈。由圖可知，使用習知對稱 積分柱108之投影機所投影出的榮幕亮度，其右上角較暗 (第7圖所示）；而使用根據本發明之積分柱3GG之投影^ 所W出的螢幕亮度’其右上角的亮度明顯提升，整體的 均勻度也較好(第6圖所示）。根據模擬顯示，此系統使用 U1114-1 W /F1515 7 1284777 i > 習知對稱積分柱l〇8暗，1 ▲

^ 其ANSI売度均勻性（ANSI

Uni formity)為 40%。作# 用士 议口口 L 1一使用本發明之非對稱積分柱300 時’其A N SI亮度均勻性鼻q 9 0/ ^ 马52/G ’壳度均勻性明顯提升了 1 2%。因此，根據本發明之非 4非對稱積分柱300，具有提升系 統投影螢幕亮度均勻性的功效。

本發明之積分柱3〇〇，可a眚、、B $ Q J馬貫、且透明的結構。此外， 睛參閱第8圖，積分社, ⑴“企。 可為一中空結構體’入光面 310及出光面320係為中空处禮辦 9 ^ ^ ± T卫、、°構體之開口，其側面330之 内口 Ρ表面設有一利用储膜形士、 Q/1n 、/成之反射層340，藉由反射層 340之设置，以使光束進入 積刀柱300後可透過反射層340 之反射而將光束均勻化。 凊參考第9a至9k圖，：a：顧+拍4会丄 非對稱積分柱900。該等積二::艮據本發明其他實施例之 Θ等積分柱900之結構類似 3〇。，亦具有兩相對之入光面9 構類广於積“主 910, 920 #,^ ^ 及出先面920,且通過該 %0成何中心的法 ^ .9e圖，該等積分柱 垔…參考第9a至 | 入先面910垂畫措馬私七人 出光面920之平面上睡，兮抑 I罝杈衫於包含5亥等 寺〇亥寺投影係完全落於嗲箄屮杏而 92〇内，該等投影的—❹ 洛於以出先面 背（如第9a圖所示），或 20的最長邊切 9h ,次"3亥寺出光面920的最短邊切齊 L如弟9b圖所不）。該等 ^ ^ 可血爷箄屮氺而沾； 垂直投影的兩鄰邊亦 」一垓#出先面的兩鄰邊切齊（如 積分柱900垂直浐旦彡介 、9d圖所示）。該等 刀位νυυ X置才又衫亦可完全落於 其側邊不與該等出光面920之側邊=出先面二内，且 請參考第…圖，該等積分柱::：9，示)。 買刀柱900之入光面910垂 w / Ρ1515 .1284777 λ ι 直投影於包含料出光自92G之平面 部分蒗趴兮哲山业c η @寺投影亦可 =於h出先面92G内’該等投影的兩相對邊係與該 先面920的最長邊相交（如第9f圖所示 ^ : 2 最短邊相交(如第9§圖所示);或者該: ^的兩鄰邊與該等出光面92G的兩鄰邊相交（如第 尸吓不）0

知參考第9i至9kW，該等積分柱9〇〇之入光面㈣垂 〜投，於包含該等出光面之平面上時，該等投影亦可 ，全落於該等出光面92G之外，且該等投影的_邊係與該 $出光面920的最長邊切齊（如第9i圖所示）；或者與該 等出光面920的最短邊切齊（如第％圖所示）；或者不與 該等出光面920之最短邊或最長邊切齊（如第9k圖所示/。、 上述不對稱積分柱900可配合投影機之實際需求使 用，以補償系統因使用對稱積分柱108所產生亮度的不均 勻，達到投影畫面亮度均勻的目的。 此外’本發明之積分柱裝置可應用於一種投影機。舉例 而言’參考第10圖，投影機之光學系統600包含有一用以 產生明光束之光源602、一反射罩604、一色輪606、一 設於照明光束之傳遞路徑上且用以將照明光束均勻化之積 分柱608、一中繼透鏡61〇、一將照明光束轉換成一影像光 束之光閥612以及一投影鏡頭614，光閥612可為數位微 鏡元件，投影鏡頭61 4配置於影像光束之傳遞路徑上。該 光學系統600的結構類同於第ι圖之光學系統1〇〇，在此 不再詳述其作用原理。所不同的是，本發明投影機光學系 01114-1 W/K1515 1284777 « * 統600係採用積分柱300或900作為積分柱608，以解決 投影畫面壳度不均勻的問題。另本實施例中，投影機為_ 偏移（offset)的投影機，且光源602及積分柱6〇8係形成 一非遠心（non-telecentric)的照明系統。 雖然本發明已以前述較佳實施例揭示，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神和 範圍内，當可作各種之更動與修改。因此本 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 ’'叹&

U1114-lW/Pr515 10 .1284777 i i 【圖式簡單說明】 ，1圖為習知投影機之光學系統之示意圖。 第2a圖為習知實心積分柱的立體圖。 第2b圖為習知空心積分柱的立體圖。 第2c圖為習知實心積分柱的前視圖。 第3a圖為本發明一實施例之積分柱之前視圖。 $ 3b圖為本發明一實施例之積分柱之側視圖。 第4圖為本發明積分柱其出光面的輸出能量分佈 圖。 $ 5圖為習知積分柱其出光面的輸出能量分佈圖。 第6圖為本發明積分柱應用於投影機時，投影於螢 幕上的亮度分佈圖。 第7圖為白知積分柱應用於投影機時，投影於螢幕 上的亮度分佈圖。 =8圖為本發明另一實施例之積分柱之立體圖。 第9a至9k圖&本發明積分柱之各種實施例之前視 圖。 第1〇圖A本發明投影機之光學系統示意圖。 01114-1 W/K15I5

II 1284777

【圖號說明】 100 光學系統 102 104 反射罩 106 108 積分柱 110 112 數位微鏡元件 114 116 顯示幕 120 130 出光面 300 310 入光面 320 330 侧面 340 350 法線 360 600 光學系統 602 604 反射罩 606 608 積分柱 610 612 光閥 614 900 積分柱 910 920 出光面 光源 色輪 中繼透鏡 投影鏡頭 入光面 積分柱 出光面 反射層 法線 光源 色輪 中繼透鏡 投影鏡頭 入光面 UI114-1W/P1515 12

Claims (1)

1. -1284777 β 1 十、申請專利範圍： 1、一種投影機，包含·· -一光源’係用以產生照明光束； 一積分柱’係設於該照明光束之傳遞路徑上，用以將 該照明光束均勻化，該積分柱具有一入光面、_出光面 及由孩入光面周緣延伸至該出光面周緣的側面，通過該 入光面與出光面幾何中心的法線未重合； • —光閥，係用以將該照明光束轉換成一影像光束；以 及 一杈釤鏡頭，係配置於該影像光束之 申請，範圍第™機，其中該入光二 ::包含違出光面之平面上時，該投影係完全落在該出 无面内。 3、 ==圍第1項之投影機，其中該入光面垂直投 光面之平面上時，該投影係部分落在該出 4、 依申請專利範圍第1jS 影於包含該出光面之平面上時，該投= 光面外。 仅和係凡全洛在該出 5 6 依申請專利範圍第丨項之投影機， 心且透明的結構。 …積分柱係為實 依申清專利範圍第1頂之将等< 撤 中空处構舻兮由 積分柱係為- -構體，该中空結構體之開口係分別形成該入光面 01114-1 W/P1515 13 1284777 及該出光面，該側面之内部表面設有一反射層。 7、 依申請專利範圍第1項之投影機，其中該投影機係為一 偏移（offset )的投影機，且該光源及該積分柱係形成 一非遠心（non-telecentr ic)的照明系統。 8、 一種積分柱，其具有一入光面、一出光面及由該入光面 周緣延伸至該出光面周緣的側面，通過該入光面與出光 面幾何中心的法線未重合。

   9、依申請專利譲8項之積分柱，其中該積分柱係為實 心且透明的結構。 10 、依申請專利範圍第8項之積分柱，其中該積分柱係為 -中空結構體，該中空結構體之開口係分別形成該入光 面及該出光面，該側面之内部表面設有一反射層。 11、 依申請專利範圍第 投影於包含該出光面 出光面内。

   12、 依申請專利範圍 投影於包含該出光 出光面内。 第1項之積分柱，其中該入光面垂直 面之平面上時，該投影係部分落在該 13、 依申請專利範圍第R τ5 俨旦彡私a人 員之積分柱，其中該入光面垂直 投影於包含該出光面 土且 出光面外。 日守’ 5亥投影係完全落在該 14、 出 依申睛專利範圍第 光面之形狀係為四 8項之積分柱，其中 邊形。 該入光面及該 01114-1 W/P1515 1 項之積分柱’其中該入光面垂直 之平面上時，該投影係完全落在該