TWI431350B - Filter switching module for optical projection systems - Google Patents

Description

用於光學投影系統的濾光切換模組

本發明是有關於一種光學系統中的濾光模組，特別是指一種用於光學投影系統的濾光切換模組。

中華民國專利證書第I332588號、第I322323號、第I318074號，及第I306517號都是本案申請人已經獲准且涉及液晶投影系統的前案，並已揭露LCOS(Liquid Crystal On Silicon)技術，該等液晶投影系統的主要原理是將一光源射出的一光束通過特殊的分色鏡分離成紅、綠、藍三原色光束，然後讓各色光束通過專用的液晶面板構成各色圖像，再合成各色圖像產生一最終的影像輸出。

上述系統在二維(2D)影像的輸出表現良好，然而近年來娛樂市場開始有三維(3D)影像輸出的需求，因此在同一台投影機上，最終的影像輸出結果還有二維影像及三維影像的模式選擇，三維影像因為是對二維影像進一步作光學處理，會造成亮度損失，以致於在同一光源供應下，三維影像的亮度會大幅低於二維影像，然而如果以三維影像為標準提高目前的光源亮度，則該光源會在二維影像模式時色彩精確度不佳，因此，如何簡便地變換不同影像模式下的適合亮度且兼顧到色彩精確度的表現，是業者努力開發的方向。

因此，本發明的目的在於提供一種能自動調整影像輸出亮度的用於光學投影系統的濾光切換模組。

於是，本發明用於光學投影系統的濾光切換模組包含一固定座、一活動座、一濾光片，及一驅動單元。

該固定座包括二平行延伸的導軌，及一位於該等導軌之間的透光孔。

該活動座設置在該固定座上沿該導軌方向移動，該活動座包括多個分別套接於該等導軌的滑塊、二沿該導軌方向間隔排列的拉繩固定部，及一對應於該透光孔的濾光孔。

該濾光片設置於該活動座並覆蓋於該濾光孔。

該驅動單元包括一馬達、一繩輪，及一拉繩，該馬達固定於該固定座，該繩輪是經由該馬達驅動，且位於該等拉繩固定部之間，該拉繩的兩端是分別固定於該等拉繩固定部，且兩端之間是捲繞於該繩輪，該活動座是經由該繩輪拉動該拉繩，進而相對該透光孔產生移動。

本發明的有益效果在於：當該光學投影系統要在二維(2D)影像及三維(3D)影像模式之間切換時，目前的光源能保持在提供三維影像的亮度而不需調整，當要切換成二維影像模式時，只要同步命令該驅動單元使該活動座移動，讓該濾光片遮擋住該透光孔，就能減少該透光孔的亮度輸出，符合二維影像的色彩精確度需求，當使用者切換到三維影像模式時，只要同步命令該驅動單元使該活動座移動，讓該濾光片與該透光孔錯開，就可以迅速恢復三維影像所需的亮度，達到能自動調整影像輸出亮度、切換亮度迅速的使用效果。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖1、2、3所示，本發明用於光學投影系統的濾光切換模組200的較佳實施例是應用在一投影機使用的光學投影系統90中。

該光學投影系統90包含二分光鏡91、91’、二反射鏡92、92’、三集光鏡(Collimator Lens)93、93’、93”、三偏光分光鏡(Polarizing Beam Splitter，PBS)94、94’、94”、三反射式液晶面板(LCOS panel)95、95’、95”、一合光用菱鏡96，及一投射鏡頭97。

本實施例中該等分光鏡91、91’被設計成使波長505~590nm的黃綠光通過該集光鏡93、該偏光分光鏡94，及該反射式液晶面板95，該濾光切換模組200設置在該集光鏡93與該偏光分光鏡94之間，藉由遮擋(trimming)黃色光或允許黃綠色光通過的方式，進而達到快速降低輸出影像亮度或增加輸出影像亮度的使用效果，該濾光切換模組200包含一固定座20、一活動座30、一濾光片40，及一驅動單元50。

該固定座20包括一固定座板21、二平行延伸地設置於該固定座板21的導軌22、一形成於該固定座板21且位於該等導軌22之間的透光孔23，及二個自該固定座板21彎折的擋板24。

該透光孔23在本實施例中是用於提供波長505~565nm的純綠色光束通過或是摻入波長505~590nm黃光的黃綠色光束通過，當通過的是黃綠色光束時，影像的輸出亮度會相對只有通過純綠色光束要亮。

該等擋板24是沿該導軌22方向間隔配置，且該等擋板24之間形成一容許該活動座30沿該導軌22方向移動的活動範圍。

該活動座30設置在該固定座20上，並能沿該導軌22方向在一透光位置(見圖4)與一遮光位置(見圖5)間移動，該活動座30包括一面向該透光孔23的活動座板31、一對應於該透光孔23貫穿該活動座板31的濾光孔32、多個自該活動座板31彎折的卡板33、多個形成於該活動座板31與該等卡板33之間的卡槽34、多個分別套接於該等導軌22的滑塊35、二沿該導軌22方向間隔排列的拉繩固定部36、一介於該等拉繩固定部36之間的觸發部37，及多個位於該活動座板31周緣且分別對應於該等擋板24的擋止邊38。

該觸發部37在本實施例中是經由彎折結構與其中一個拉繩固定部36一體成形。

當該活動座30移動到該透光位置(見圖4)時，其中一組檔板24與擋止邊38互相抵靠，當該活動座30移動到該遮光位置時，另一組擋板24與擋止邊38互相抵靠(見圖5)，該濾光孔32是形成於該活動座板31且位於該等卡槽34之間。

該等卡槽34是沿該透光孔23周圍分佈，在本實施例中該等卡槽34共同形成一提供該濾光片40沿該導軌22方向插接的固定結構，較佳地，該活動座30還設有一對自該活動座板31凸出的凸點331，用以防止該濾光片40脫出該等卡槽34。

該濾光片40設置於該活動座30並覆蓋於該濾光孔32，該濾光片40的多個側邊41是卡合於該等卡槽34中，在本實施例中該濾光片40的鍍膜特性是能阻擋波長565nm以上的光線通過。

該驅動單元50包括一馬達51、一繩輪52、一拉繩53，及沿該活動座30的移動方向間隔設置於該觸發部37兩側的一第一偵測開關54及一第二偵測開關55，當該活動座30移動到該透光位置時，該觸發部37觸動到該第一偵測開關54，當該活動座30移動到該遮光位置時，該觸發部37觸動到該第二偵測開關55。

該馬達51固定於該固定座20。

該繩輪52是經由該馬達51驅動，且位於該等拉繩固定部36之間。

該拉繩53的兩端是分別固定於該等拉繩固定部36，且兩端之間是捲繞於該繩輪52，該活動座30是經由該繩輪52拉動該拉繩53，進而相對該透光孔23產生移動。

較佳地，該驅動單元50還包括二固定環531及一壓縮彈簧532，該等固定環531分別固定於該拉繩53的兩端，該壓縮彈簧532預壓抵靠在其中一拉繩固定部36與對應的固定環531之間，用以保持該拉繩53與該繩輪52的摩擦力。

如圖2、3、4、5所示，以下將進一步說明本發明用於光學投影系統的濾光切換模組200的使用情形，當該活動座30移動到該透光位置時，該觸發部37觸動到該第一偵測開關54，該濾光片40與該透光孔23錯開，且該第一偵測開關54促使該馬達51停止運作(如圖2、4所示)，該濾光片40就不進行濾光，所以光束會以較高的亮度輸出。

當該活動座30移動到該遮光位置時，該觸發部37觸動到該第二偵測開關55，該濾光片40與該透光孔23對應重疊，且該第二偵測開關55促使該馬達停止運作(如圖5所示)，在本實施例中該濾光片40會針對綠色光束以外的波長進行濾光，進而達到色彩精確度的使用效果。

當使用者要將該光學投影系統90在二維(2D)影像及三維(3D)影像模式之間切換時，目前的光源能保持在提供三維影像的亮度而不需調整，當要切換成二維影像模式時，只要同步命令該驅動單元50使該活動座30移動，讓該濾光片40遮擋住該透光孔23，就能減少該透光孔23的亮度輸出，符合二維影像的色彩精確度需求，當使用者切換到三維影像模式時，同樣只要同步命令該驅動單元50使該活動座30移動，讓該濾光片40與該透光孔23錯開，就可以迅速恢復三維影像所需的亮度，達到能自動調整影像輸出亮度、切換亮度迅速的使用效果。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

200．．．濾光切換模組

20．．．固定座

21．．．固定座板

22．．．導軌

23．．．透光孔

24．．．擋板

30．．．活動座

31．．．活動座板

32．．．濾光孔

33．．．卡板

331．．．凸點

34．．．卡槽

35．．．滑塊

36．．．拉繩固定部

37．．．觸發部

38．．．擋止邊

40．．．濾光片

41．．．側邊

50．．．驅動單元

51．．．馬達

52．．．繩輪

53．．．拉繩

531．．．固定環

532．．．壓縮彈簧

54．．．第一偵測開關

55．．．第二偵測開關

90．．．光學投影系統

91、91’．．．分光鏡

92、92’．．．反射鏡

93、93’、93”．．．集光鏡

94、94’、94”．．．偏光分光鏡

95、95’、95”．．．反射式液晶面板

96．．．合光用菱鏡

97．．．投射鏡頭

圖1是一示意圖，說明本發明用於光學投影系統的濾光切換模組的較佳實施例；

圖2是一立體圖，說明該較佳實施例中，一固定座、一活動座、一濾光片，及一驅動單元的組合結構；

圖3是一剖視圖，說明該較佳實施例中，該活動座滑設在二導軌及搭載該濾光片的組合結構；

圖4是一示意圖，說明該較佳實施例中，該活動座在一透光位置，該濾光片與一透光孔錯開；及

圖5是一示意圖，說明該較佳實施例中，該活動座在依遮光位置，該濾光片與該透光孔對應重疊。

200．．．濾光切換模組

20．．．固定座

21．．．固定座板

22．．．導軌

23．．．透光孔

24．．．擋板

30．．．活動座

31．．．活動座板

32．．．濾光孔

33．．．卡板

331．．．凸點

34．．．卡槽

35．．．滑塊

36．．．拉繩固定部

37．．．觸發部

38．．．擋止邊

40．．．濾光片

41．．．側邊

50．．．驅動單元

51．．．馬達

52．．．繩輪

53．．．拉繩

531．．．固定環

532．．．壓縮彈簧

54．．．第一偵測開關

55．．．第二偵測開關

Claims (6)

1. 一種用於光學投影系統的濾光切換模組，包含：一固定座，包括二平行延伸的導軌，及一位於該等導軌之間的透光孔；一活動座，設置在該固定座上沿該導軌方向移動，該活動座包括多個分別套接於該等導軌的滑塊、二沿該導軌方向間隔排列的拉繩固定部，及一對應於該透光孔的濾光孔；一濾光片，設置於該活動座並覆蓋於該濾光孔；及一驅動單元，包括一馬達、一繩輪，及一拉繩，該馬達固定於該固定座，該繩輪是經由該馬達驅動，且位於該等拉繩固定部之間，該拉繩的兩端是分別固定於該等拉繩固定部，且兩端之間是捲繞於該繩輪，該活動座是經由該繩輪拉動該拉繩，進而相對該透光孔產生移動。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之用於光學投影系統的濾光切換模組，其中，該活動座還包括一面向該透光孔的活動座板、多個自該活動座板彎折的卡板，及多個形成於該活動座板與該等卡板之間的卡槽，該等卡槽是沿該透光孔周圍分佈，該濾光孔是形成於該活動座板且位於該等卡槽之間，該濾光片的多個側邊是卡合於該等卡槽中。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之用於光學投影系統的濾光切換模組，其中，該活動座還包括一對自該活動座板 凸出的凸點，該等凸點用以防止該濾光片脫出該等卡槽。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之用於光學投影系統的濾光切換模組，其中，該驅動單元還包括二固定環及一壓縮彈簧，該等固定環分別固定於該拉繩的兩端，該壓縮彈簧預壓抵靠在其中一拉繩固定部與對應的固定環之間，用以保持該拉繩與該繩輪的摩擦力。
5. 根據申請專利範圍第1項至第4項任一項所述之用於光學投影系統的濾光切換模組，其中，該活動座是沿該導軌方向在一透光位置與一遮光位置間移動，該活動座還包括一觸發部，該驅動單元還包括沿該活動座的移動方向間隔設置於該觸發部兩側的一第一偵測開關及一第二偵測開關，其中：該活動座移動到該透光位置時，該觸發部觸動到該第一偵測開關，該濾光片與該透光孔錯開，且該第一偵測開關促使該馬達停止運作；該活動座移動到該遮光位置時，該觸發部觸動到該第二偵測開關，該濾光片與該透光孔對應重疊，且該第二偵測開關促使該馬達停止運作。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之用於光學投影系統的濾光切換模組，其中，該固定座還包括一固定座板，及多個自該固定座板彎折的擋板，該等擋板是沿該導軌方向間隔配置，且該等擋板之間形成一容許該活動座沿該導軌方向移動的活動範圍，該活動座還包括多個位於周緣且對應於該等擋板的擋止邊，當該活動座移動到該透光位置時，其中一組擋板與擋止邊互相抵靠，當該活動座移動到該遮光位置時，另一組擋板與擋止邊互相抵靠。