TWI303323B - Projection system - Google Patents

Description

1303323 l7200pj 九、發明說明： 曰本申睛案主張於2004年6月15號向韓國智慧財產局 提出申請之韓國專利申請案第10-2004-0044129號的優先 柘’該專利申請案所揭露之内容系完整結合於本說明盒中。 【發明所屬之技術領域】 曰 、^發明是有關於一種投影系統，且特別是有關於一種 尺寸縮小的投影系統，此投影系統具有改進的聚光效果及 % 均勻的照度。 【先前技術】 八、根據投影系統包含的顯示設備的數量，投影系統大致 了為—面板投影系統和單面板投影系統。顯示設備對光源 曰射的光執行開關控制，從而形成彩色圖像。其中，光源 =種ί有以像素為單位的高功率燈。與三面板投影系統 匕單面板投影系統的光學系統結構可被簡化，但須將 ^通過順序法(SequentialMeth〇d)分為紅光（幻，綠光 ^ G _和監光a) Ο因此，單面板投影系統的光效率被降 】至，？投影系統的三分之…所以，-直以來都在致 於提向單面板投影系統的光效率(Photoeffeciency)。 在一，的單面板投影系統中，濾光片將從白色光源出 二的光線为成紅，綠和藍色光線，例如紅色，綠色和藍色， 亚且各光線被依次傳送到一顯示設備。顯示設備以顏色的 順序=作，從而形成一圖像。 顯不設備包括液晶顯示器（LCD)和變形鏡設備 (DMD)。 1303323 17200pif.doc 變形鏡設備具有例如卓越的抗熱絕緣性，高解析度以 及低成本等優點。然而，變形鏡設備需要一光線幾乎正交 入射到變形鏡設備上。由於此限制，系統中光學設備的數 量越多，其亮度相應越弱。 已知的投影系統依靠減少光學設備的數量來解決這 些問題。 美國第6，129,437號專利揭露了一種已知圖像顯示設 備’圖1是該圖像顯示設備的結構圖。 參考圖1，已知的圖像顯示設備包括一白光源5〇，白 光源50具有一電弧光(Arc)51與一橢圓鏡52 ; —濾光片 53 ’濾光片53根據各顏色將白光源50出射的白光分開； 一聚光鏡1，通過濾色鏡53後的光線通過該聚光鏡1 ; 一 反射鏡2 ’反射鏡2反射通過聚光鏡1的光線；一顯示設 備56，顯示設備56根據輸入的圖像信號調整由反射鏡2 反射的光’從而形成彩色圖像；以及一投影透鏡組57，包 括第一至第四透鏡571、572、573及574，將彩色圖像放 大，並投影到一螢幕58上。這裏，標號60指一玻璃棒或 一複眼積集器（Fly-eye Integrator)。 反射鏡2是一凹形的單面鏡，其位於與由光學設備56 至5 8疋欺的光路徑不同的光路徑上。此外，反射鏡2斑由 聚光鏡1和白光源50定義的光軸偏離。 在上述結構中’反射鏡2用來將白光源％出射的光 導引至顯示設備56上。然而，由於凹透鏡一定使高度發散 的光線聚光，因此光效率及其照度的均勻性均降低了。 1303323 17200pif.doc 【發明内容】 本發明提供了一種具有一反射鏡及一透鏡的投影系 統，使得光線可以容易地以一指定的角度入射到顯示設備 上’提高了照明的聚光效率及照度的均勻性。 與本發明的一方面相一致，本發明提供的投影系統包 括：一光源；一濾光片，將光源出射的光分離成為彩色光； 一光路轉換鏡，使通過濾色鏡的彩色光的光路轉換；一具 φ 有正折射率率的透鏡，使通過光路轉換鏡的光聚光；一顯 示設備，根據輸入信號處理通過透鏡的光，而形成彩色圖 像；以及一投影透鏡組，將彩色圖像放大並投射到螢幕上。 同樣，該透鏡的至少一個表面可以不是球面形狀，進 一步地，光路裝換器可以是一平面鏡或是一凹面鏡。 透鏡可以配置在光路轉換鏡和顯示設備之間的光路 經上，因此只有光路轉換鏡反射的光才能通過該透鏡。 【實施方式】 圖2A是本發明實施例的投影系統的示意圖；圖2A ® 所示的投影系統包括：一光源100; —濾光片105,濾光片 105將光源100出射的光分離成為彩色光；一顯示設備 115，根據輸入信號處理入射的光，並形成彩色圖像；以及 一投影透鏡組Π7 ’將彩色圖像放大並投射到螢幕120上。 光源100包括一燈101，燈101用來產生光；以及一 反射鏡102，用來反射由燈101出射的光。反射鏡1〇2可 以是一橢圓反射鏡或是一拋物面反射鏡。反射鏡102可以 是一橢圓反射鏡，將燈1〇1定位於一焦點，並定位另一個 13033^ 使光聚光的點。或者，反射鏡1〇2可以是一拋物柱面反射 鏡，其將燈101定位於一焦點上，並使由燈1〇1出射的並 由反射鏡102反射的光線成為平行光。 一 一光路轉換鏡110和一聚光鏡112位於濾光片1〇5和 顯不设備115之間的光路上。光路轉換鏡11〇將通過滤光 片105的光導引導到顯示設備115上。具有正折射率的聚 光鏡m使光路轉換鏡110反射的光以一預定角度聚光到 顯示设備115上。

光路轉換鏡11GM是—平面反射鏡 全息設備。圖2A顯示了當光路轉換鏡u 衡光照度元件107以及一聚光鏡1〇9位於遽光片 i〇5和光轉麟11G之間㈣路上。均衡絲度元件ι〇7 ^通過遽光片105的光—致，聚光鏡應使該光聚弁;

的兩面或一面可以是非球形的。 這裏，從光源100到光路轉換鏡 ，平田~ Μ興投影透 的反射角，使 100的光軸平行。

1303323 17200pif.doc 具有正折射率率的聚光鏡112與光路轉換鏡11〇的正 面相鄰，因此光路轉換鏡110反射的光被聚光到顯示設備 U5上。這晨，通過濾光片105的光線，再通過聚光鏡η〕， 並入射到光路轉換鏡11〇上，然後該光再由光路轉換鏡11〇 反射，再次通過聚光鏡112，入射到顯示設備I〗〗上。 如此一來，通過設置聚光鏡112的位置，可以使入射 到光路轉換鏡110的光和光路轉換鏡110反射的光均通過 _ 聚光鏡112。相對的，如圖2B所示，聚光鏡112如圖2B 佈置，聚光鏡112只能使光路轉換鏡11〇反射的光通過聚 光鏡112 —次。如圖2B所示，當僅僅光路轉換鏡u〇反 射的光通過具有正折射率率的聚光鏡112時，光干涉可被 減少。 圖3顯示了當具有正折射率率的透鏡112，具有一個凸 表面的情況。在此情況下，凸表面可以是非球形。 圖4繪示本發明另一實施例之投影系統的示意圖。圖 4中的投影系統與圖2中的投影系統之間的不同之處在于 其光路轉換鏡110是凹面鏡111，而不是一平面鏡。圖4 中的其他元件與圖2A中的相同，具有相同參考號碼的類 似元件，這裏不再贅述。 ' 與平面鏡投影系統中的透鏡相比，當凹面鏡U1用作 光路轉換鏡時，聚光鏡112折射會減弱。 在本發明一實施例的投影系統中，包括光路轉換鏡 110或111，以及具有正折射率率的聚光鏡112或112,， 因此從光源100出射的光可以一預定角度入射到顯示毁 I303323,〇c 115 上。 下文描述本發明之實施例的投影系統的工作情況。 如圖2A所示，在符合本發明示範實施例的投影系統 中，從光源100出射的光以例如紅光（r)，綠光（G)和 監光（B)的順序依次由濾光片1〇5過濾。均衡光照度元 件107使過濾後的光均勻，並呈現_剖面形狀如顯示設備 115的形狀。聚光鏡1〇9使光聚光到光路轉換鏡n〇上。 聚光鏡112使光路轉換鏡11〇反射的光聚合。由光路 轉換鏡110反射的光由聚光鏡112再次聚光。結果，相對 於圖1中的示範實施例，光效率及照度的均勻性均提高了。 此外，在一般圖像顯示設備中，如使用凹面鏡，會發 生光發散(Aberration)。然而，在本發明實施例的投影系統 中，由於透鏡與光路轉換鏡11〇 一起使用，諸如聚光發散、 聚光效率及光照度均勻性下降等問題均可容易地解決。 而且，當具有正折射率的聚光鏡112的至少一表面是 非球形時，可財效提高聚纽率以及照度均勻性。 ，時使用光路轉換鏡⑽和聚光鏡112，可以使光以 度，到顯示設備115上。顯示設備115根據 輸入的麵號在各像素上執行開_ 圖像。投影透鏡⑹7軸彩色圖像放大並投_螢幕⑽ 上。 於導向由光源出射的光的路徑，具有正折射 率率=使該鏡面反射的光聚光，使聚光效率及光的一 致性均被挺南了。

10 1303323 17200pif.doc 本發明的進一步優點在於減少了光學元件的數量，因 此減小了投影系統的體積。 同樣，可以容易並有效地解決球形散光、光效率、照 度均勻性下降等問題。 ^ 本發明可以容易地應用到在投影系統中具有偏置結構 (Offset Structure)照明系統的正面型(Front Type)投影機中。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 φ 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，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保婼 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 & 【圖式簡單說明】 ▲為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細^ 明如下。 圖1是美國第6，129,437號專利所揭露的一圖像顯一 設備的結構圖。 ”、、、不 圖2A是符合本發明實施例的投影系統的示意圖。 圖2B是圖2八中所示的具有正折射率的透鏡的位旅 生變化的示意圖。 x

圖3是符合本發明實施例的投影系統的一修改範 示意圖。 V 圖4是符合本發明另一實施例的投影系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 1、109 ' 112、112’ ：聚光鏡 1303323 17200pif.doc 2、102 :反射鏡 50 :白光源 51 :電弧光 52 :橢圓鏡 53、105 :濾光片 56、 115 :顯示設備 57、 117 :投影透鏡組 571 :第一透鏡 • 572 :第二透鏡 573 :第三透鏡 574 :第四透鏡 58、 120 :螢幕 60 :玻璃棒或複眼積集器 100 :光源 101 :燈 107 ··均衡光照度元件 • 110 :光路轉換鏡 12

Claims (1)

1. I3〇3^p,doc 十、申請專利範圍： 1·一種投影系統，包括： 一光源； 一濾光片，將該光源出射的光分離成為一彩色光； 一光路轉換鏡，使通過該濾光片的該彩色光的光路轉 換； 一具有正折射率的透鏡，使由光路轉換鏡而來的光聚 光； 一顯示設備，根據一輸入信號處理通過該透鏡的光， 並形成一彩色圖像；以及 一投影透鏡組，將該彩色圖像放大並投射到一螢幕 上。 2·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該 透鏡的至少一表面是非球面形狀。 、3·如申請專利範圍第2項所述之投影系統，其中，該 透鎖：配置在該光路轉換鏡與該顯示設備之間的光路徑上， 使只有該光路轉換鏡反射的光通過該透鏡。 、>、4·如申請專利範圍第2項所述之投影系統，其中，該 光源的光轴與該投影透鏡組的光軸平行。 5·如申睛專利範圍第2項所述之投影系統，其中，該 光路轉換鏡是一平面鏡。 ^ 6·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該 光路轉換鏡是一平面鏡。 7·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該 13 1303氣 光路轉換鏡是一凹面鏡。 8·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該 透鏡的至少一個表面是球形表面。 9·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該 透鏡配置在該光路轉換鏡與該顯示設備之間的光路徑上， 使只有該光路轉換鏡反射的光通過該透鏡。 10·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中，該

   透鏡配置在該光路轉換鏡與該顯示設備之間的光路徑上， 使入射到該光路轉換鏡的光與該光路轉換鏡反射的光均通 過該透鏡。 、U•如申請專利範圍第1項所述之投影系統 透鏡的至少一個表面是一凸形表面。 j 12·如申請專利範圍第！項所述之投影系統，其中，一 句衡光知度元件使通過該滤光片的光均勻（unif〇rm)，而且 j均衡光照度元件與一聚光鏡位於該濾光片與該路徑轉換 鏡之間的光路徑上。 、I3·如申請專利範圍第1項所述之投影系統，其中該光 源的光軸與該投影透鏡元件的光軸平行。 14