TWM337114U - Projection apparatus and illumination system thereof - Google Patents

Description

M337114 PT774 22079twf.doc/p 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作是有關於一種照明系統，且特別是有關於一種 的適用於投影裝置中之照明系統。 【先前技術】 請參照圖1，習知採用捲動顏色重補(scrolling color recapture，SCR)技術的反射式液晶(liquid crystal on silicon, LCOS)投影裝置，其照明系統100包括一光源110、一積 分柱(integration rod)120、一色輪(color wheel)130、一偏振 轉換系統(polarization conversion system, PCS)140、一中繼 透鏡(relay lens)群150。此中繼透鏡群150包括多個透鏡 152、154、156。此外，光源11〇適於提供一照明光束112。 此知明光束112通過積分柱120及色輪130後，會被中繼 透鏡群150聚焦於一反射式液晶面板5〇上。另外，偏振轉 換系統140是配置於透鏡152及156之間，以將照明光束 112 轉換成同一偏振態(p〇iarizati〇n state)。 在習知技術中會將色輪130設置在光積分柱12〇與中 繼透鏡群150之間。成像面然而，由於機構的限制，色輪 130及積分柱120的光輸出端124無法同時設置在中繼透 鏡群150的物面上，導致反射式液晶面板50上的光斑(light spot)會有邊緣模糊㈨叫的問題。 清麥照圖2，一般而言，考量到系統公差的因素，理 想=光斑32其尺寸會稍大於反射式液晶面板5〇的尺寸。 而實際上會產生具邊緣模糊之光斑(如光斑34所示），由於 M337114 PT774 22079twf.doc/p 光斑34的邊緣可能會落在反射式液晶面板5〇上，造成反 射式液晶面板50接收照明光束不均，導致投影成像品質降 低。因此，在習知技術中，會增加光斑的尺寸(如光斑36 所示），以避免光斑36的邊緣位在反射式液晶面板5〇上。 然而，由於光斑36對反射式液晶面板5〇的溢滿率(〇verfm ratio)較高，導致光利用效率變差，形成投影影像亮度較低。 请夢照圖1與圖3A，其中圖3A之標號38為照明光 束112投射至色輪13〇上的光斑。由於色輪13〇是由多種 =同顏色的濾光片132所組成，而在相鄰兩濾光片132之 父界處133通過光斑38之水平線39a左端的時間T1至交 界處133通過水平線39a右端的時間T2的期間内，水平 線39a會同日守落在兩種不同顏色的濾、光片上，因而產 生兩種不同顏色的光同時離開色輪13()輸出至反射式液晶 面板5〇上’形成色彩混亂，而影響影像色彩品質。因此， =間T1至時間T2的期間内，反射式液晶面板5〇將不 會進行影佩理，因轉致影像亮度的損失。 at月參照圖3Β ’同理，在交界處133通過光斑38之 =線39b S端的時間Τ3至交界處133通過水平線3% 期間内也會產生相同的問題。 的目 的了解 ，創作提供—種照明系統，以解決習知問題。本創作 解:優點可峨本創作所揭露的技術特徵巾得到進一步 為達上述之-或部份或全部目的或是其他目的，本創作 M337114 PT774 22079tw£doc/p 之-實施例提出-種照明系統，其適於提供一照明光 -光閥。此照明系統包括—光源、—積分柱、—色輪、一 第焦單兀以及-第二聚焦單元。光源適於產生照明光 束，而積分柱及色輪配置於照明光束的傳遞路經上 一 聚焦單元是配置於積分柱與色輪之間，且此第—聚 適於將照明光束聚焦於色輪上。第二聚焦單元是配&於色 牧間，且此第二^單元雜將_光束聚焦於 光輪出端的截面例如為梯形，而第 =鏡括至少—非對難狀鏡，且非對稱柱狀鏡為 ❿ 一聚至柱二==.為 偏心鏡。當照明縣傳遞至*_，Μ明先鏡為 =動==。㈣財—ML圍= =向1之間存有一央角其角度範圍係動表面的 度。 u沒，小於90 7 M337114 PT774 22079twf.doc/p 少-焦單元與第二聚焦單元分別可包括至 綱統，且偏振 昭明施例提出—種照明系統，其適於提供-:=一:::此照明系統包括-光源、-積分柱、 柱是^㈣Γι早7^ °光源適於產生照明絲，而積分 出端的束的傳遞路#上，其巾積分柱之一光輪 r 。色輪是配置於光輸出端h而聚焦單 束Ξ焦於光閥i與單元適於將照明光 田…月先束傳遞至光閥時，照明光束之 範圍動表面的法向量之間存有一失角，其角度 車巳圍係大於〇度，小於90度。 上述之聚焦單元可更包括至少一透鏡。 ㈣可更包括-偏振轉換系統，且偏振轉 換糸、、先疋配置於色輪與光閥之間。 一…、明系統因將積分柱的光輸出端設置於第一聚焦單 ::物f ’並將色輪設置於第二聚焦單元的物面，且；第 -聚焦单元的成像面與第二聚焦單福物面相重最 ，夠讓照姑束投射在光壯形成清晰㈣斑。=外 照明系統中，藉由將積分柱之域出端的截面設計 照明光束投射在色輪上的光斑為梯形，如此 加先閥可進行影像處理的時間。 把立曰 為讓本創作之上述和其他目的、特徵和優點能更 M337pn42〇w 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 有關本創作之前述及其他技術内容、特點與功效，在以下 配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈 現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、 前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語 是用來說明並非用來限制本創作。 第一實施例 圖4是本創作第一實施例之一種照明系統的示意圖。 請參照圖4，本實施例之照明系統200適於提供一照明光 束212至一光閥60。此照明系統200包括一光源210、一 積分柱220、一色輪230、一第一聚焦單元240以及一第二 聚焦單元250。光源210適於提供上述之照明光束212，而 積分柱220是配置於照明光束212的傳遞路徑上。第一聚 焦單元240是配置於積分柱220與色輪230之間，且此第 一聚焦單元240適於將照明光束212聚焦於色輪230上。 第二聚焦單元250是配置於色輪230與光閥60之間，且此 第二聚焦單元250適於將照明光束212聚焦於光閥60上。 更詳細地說，第一聚焦單元240包括至少一透鏡242, 而第二聚焦單元250包括至少一透鏡252。此外，積分柱 220之一光輸出端222是設置於第一聚焦單元240之物面 上，而色輪230是設置於第一聚焦單元240之成像面上。 第二聚焦單元250的物面與第一聚焦單元240的成像面重 M337114 PT774 22079twf.doc/p 疊’且光閥60則是設置於第二聚焦單元250之成像面上。 另外’光閥60例如是反射式液晶面板。照明系統200可更 包括一偏振轉換系統260，其配置於第二聚焦單元250之 透鏡252之間。 承上述’由於積分柱220之光輸出端222與色輪230 是分別位於第一聚焦單元24〇的物面與成像面，所以第一 聚焦單元240可將通過光輸出端222的照明光束212清晰 地聚焦於色輪230上。此外，由於色輪230與光閥60是分 別位於第二聚焦單元25〇的物面與成像面，所以第二聚焦 單元250可將通過色輪230的照明光束212清晰地聚焦於 光閥60上。如此，可避免照明光束212投射於光閥6〇上 的光斑其邊緣產生模糊的現象。 相較於習知技術，由於本實施例可避免光閥60上之 ^斑邊緣模糊的現象，所以不需提高光斑對光閥6〇的溢滿 率。，換吕之，本實施例之照明系統2〇〇具有較高的光利用 效率，如此能提高投影裝置所提供之影像的亮度。另外， ，本實施例中可透過調整第一聚焦單元24〇的放大率，以 縮小照明光束212投射在色輪230上的光斑，如此即可使 用尺寸較小的色輪230，以節省色輪230的成本。 值得一提的是，為了增加光閥60進行影像處理的時 本創作中可於第一聚焦單元240與第二聚焦單元250 、刀別A。又至少一非對稱柱狀鏡244、254，且此非對稱柱 狀鏡為偏心鏡。由於積分柱220之光輸出端222的截面為 ^所以可藉由第-聚焦單元240中的非對稱柱狀鏡244 M337114 PT774 22079tw£doc/p 將照明光束212投射於色輪23G上的光斑212，(如圖5所示 調整成梯形。如此，色輪230之相鄰兩；*光片232的交衣 處233可同時通過光斑212，之邊線21如的兩端。換言之i， 邊線213 a不會同時形成兩種不同顏色的光，因此能減少光 ，60不進行影像處理的時間，進而提升影像亮度。另外， 第二聚焦單元25〇中的非對稱柱狀鏡Μ#是用以調整光斑 212’的形狀，以使投射在光閥6〇上的光斑為矩形光斑。 本創作除了可藉由第—聚焦單元中的非對稱柱狀 鏡244來使光斑212’的形狀變成梯形外，還可將積分柱 之光輸出4 222的截面設計成梯形，以產生梯形光斑 21Γ。此外，本創作除了可藉由第二聚焦單元⑽中 對稱柱狀鏡254來將梯形級輕成細彡級外，還可 由照明光束212斜向入射光閥6〇來使光閥6〇上的光斑^ 矩形光斑。詳細内容請參照以下說明。 # 請參照圖6,當照明光束212斜向入射光闕⑼時，照 明光束212之光軸212c與光閥6〇之主動表面&的法向量 64之間存有—夾角。此外，梯形光斑212，之平行的兩邊線 213c、213d中，較短的邊線為邊線213e。由於照明光束 =2傳遞至光閥60肖會逐漸匯聚，故藉由使光斑犯，中較 靠近邊線me的部分其傳遞路徑短於光斑⑽，中較靠近 邊線213d部分之傳遞路徑’可調整照明光束212投射於光 閥60上的光斑212”形狀，使光斑212，，成為矩形光斑。 篇二實施例 請參照圖7,本實施例之照明系統3〇〇適於提供一照 π M337114 PT774 22079twf.doc/p 明光束312至一光閥60。此照明系統300包括一光源3ι〇、 一積分柱320、一色輪330以及一聚焦單元34〇。光源3仞 適於提供照明光束312，而積分柱32G是配置於照明 312的傳遞路徑上，其中積分柱32〇之—光輸出端切的 截面為梯形。色輪330是配置於光輸出端322旁，而聚焦 單元340是配置於色輪330與光閥60之間，此聚焦單^ 340適於將照明光束312聚焦於光閥6〇上。具體而言，聚 焦單元340包括至少一透鏡342，以將照明光束312聚= 於光閥60上。此外，聚焦單元34〇還包括至少一非對稱^ 狀鏡344，且此非對稱柱狀鏡344為偏心鏡。 承上述，光閥60例如是反射式液晶面板。照明系統 300可更包括一偏振轉換系統350，其配置於聚焦單元wo 之透鏡342之間。 與第一實施例中所述相似’由於光輸出端322的戴面 為梯形，所以可使照明光束312投射於色輪33〇上的光斑 為梯形，如此能減少光閥60不進行影像處理的時間，進而 提升影像亮度。此外’聚焦單元340中的非對稱柱狀鏡344 是用以調整光斑的形狀，以使投射在光閥6〇上的光斑為矩 形光斑。 第三實施例 請參照圖8，本實施例之照明系統4〇〇適於提供一照 明光束412至一光閥60。此照明系統4〇〇包括一光源41〇、 一積分柱420、一色輪430以及一聚焦單元44〇。光源41〇 適於提供照明光束412，而積分柱420是配置於照明光束 12 M337114 PT774 22079twf.doc/p 412的傳遞路徑上’其中積分柱420之一光輸出端422的 截面為梯形。色輪430是配置於光輸出端422旁，且聚焦 單元440是配置於積分柱420與色輪430之間，此聚焦單 元440適於將照明光束412聚焦於光閥60上。具體而言， 聚焦單元440可包括至少一透鏡442，以將照明光束412 聚焦於光閥60上。此外，當照明光束412傳遞至光閥60 時，照明光束412之光轴412a與光閥60之主動表面62

的法向量64之間存有一夾角，其夾角範圍係〇_9〇度而較 佳夾角度數為25度。換言之，照明光束412是斜向入射光 閥60 〇 承上述，光閥60例如是反射式液晶面板。照明系統 400可更包括一偏振轉換系統450，其配置於聚焦單元44Q 之透鏡442之間。 與第一實施例中所述相似，由於光輪出端422的截面 為梯形，所以可使照明光束412投射於色輪43〇上的光斑 為梯形，如此能減少光閥60不進行影像處理的時間，進而 提升影像亮度。此外，照明光束是斜向入射光闕6〇, 所以可使照明光束化投射於光閥6〇上的光斑為矩形 斑0 杯丄尸迷 ...... * /μ『笑站： 1.在产_-實施财，因將積分柱的光輪出端 一聚焦單元的物面，並將色輪設置於第0 ; 面，且使第-聚焦單元的成像面與第二 疊，所以能_酬絲投射在糾上重 13 M337114 PT774 22079twf.doc/p 率。;之f*斑e晰’所以不需提高光斑對光閥的溢滿 之照明系統具有較高的光利用效率， 2· J远過调整弟一聚隹置 ^ ^ Κ“、、早兀的放大率，以縮小照明光 節痛又色輪“i的光斑，如此可使収寸較小的色輪，以 3.藉由將積分柱之光輸出端的截面料成梯形， 在色輪上的光斑為梯形，如此能增加光閥可 進仃办像處理的_，進啸高影像的亮度。 此限者，僅為賴叙#__心，當不能以 作:=施2圍:即大凡依本創作申請專利範圍及創 、:/罢夕<鮮的粒變化與修飾，皆仍屬本創作專利 另外本創作的任—實施例或申請專利範圍 作所揭露之全部目的或優點或特點。此外， ======助專利文件搜尋之^並非用 【圖式簡單說明】 圖1是習知照明系統的示意圖。 意圖圖2是習知技射投射於反射式液晶面板上的光斑示 示意與圖犯是習知色輪轉動時投射於色輪上的光斑 圖4是本創作第一實施例之照明系統的示意圖。 圖。圖5是本_第-實關巾投射於色輪上的光斑示意 14 M337114 PT774 22079twf.doc/p 圖6是本創作第一^實施例中照明光束斜向入射光閥的 不意圖。 圖7是本創作第二實施例之照明系統的示意圖。 圖8是本創作第三實施例之照明系統的示意圖。 【主要元件符號說明】 32、34、36、38、212,、212” ：光斑 39a、39b :水平線 5 0 ·反射式液晶面板 60 :光閥 62 :主動表面 64 ··法向量 100、200、300、400 :照明系統 110、210、310、410 :光源 112、212、312、412 :照明光束 120、220、320、420 :積分柱 122 :光輸入端 124、222、322、422 :光輸出端 130、230、330、430 :色輪 132、 232 :濾光片 133、 233 :交界處 140、260、350、450 :偏振轉換系統 150 :中繼透鏡群 152、154、156、242、252、342、442 :透鏡 212c、412a :光軸 15 M337114 PT774 22079twf.doc/p 213a、213b、213c、213d ··邊線 240 :第一聚焦單元 250 ··第二聚焦單元 340、440 :聚焦單元 244、254、344 :非對稱柱狀透鏡 ΤΙ、T2、T3、T4 :時間

16

Claims (1)

1. M337114 PT774 22079twf.doc/p 九、申請專利範固： 照明適於提供—照明光束至一光闕，該 一光源，適於產生該照明光束； 一積分柱，配置於該照縣束的傳遞路徑上； 二^色輪取配置於該照明光束的傳遞路徑上； 於’配置於該積分柱與該色輪之間，位 、以π月先束的傳遞路徑上，其中該 該照明光絲焦於該色輪上；从 U兀適於將 -第-聚焦單70，g&置於該色輪與 照明光束聚餘該摘上。 早讀於將該 2.如申請專利範圍第工項所述之照明系統 ^柱之-光輸出端的截面為矩形，而該第—聚隹單j 第二聚焦單元分別包括至少_非對稱柱狀 稱柱狀鏡為一偏心鏡。 i这二非對 3·如申請專職圍第丨韻述之照日㈣統， 分柱之一光輸出端的截面為梯形，而該第二聚隹星亥積 至少-非對稱柱狀鏡，且該非對稱柱狀鏡為—偏心=^括 4·如申請專利範圍第丨項所述之照明系統，其^ 分柱之一光輸出端的截面為矩形，而該第一聚隹二—“貝 至少-非對稱柱狀鏡，且該麵稱柱狀鏡為=包括 照明光束係沿其-光軸傳遞至該蝴，該光軸與^問該 主動表面的法向量之間存有―炎角，其角度範圍 度，小於90度。 糸大於0 17 M337114 PT774 22079tw£doc/p 5·如申請專利範圍第丨項所述之照明系統，其中該積 分柱之一光輸出端的截面為梯形，該照明光束係沿其一光 軸傳遞至邊光閥，該光軸與該光閥之主動表面的法向量之 間存有一夾角，其角度範圍係大於0度，小於90度。 6·如申請專利範圍第丨項所述之照明系統，其中該第 一聚焦單元包括至少一透鏡。 〃

   7·如申請專利範圍第1項所述之照明系統，其中該第 二聚焦單元包括至少一透鏡。 ^ 8·如申請專利範圍第丨項所述之照明系統，更包括一 偏振轉換线’該偏振轉齡統是配置於該色輪與光閥之 間。 、 適於提供—照明光束至—光閥，該 妝明糸統包括： 一光源，適於產生該照明光束； 積分柱，配置於該照明光束的傳遞路徑上，其中該 貝刀柱之一光輸出端的截面為梯形； 士輪，配置於該照明光束的傳遞路徑上； 於該心’配置於該積分柱與該色輪之間，位 該照，束聚焦於=該第—聚焦單元適於將 該，’配置於耗輪無細之間，位於 照明==;:料該第二聚焦單元適於將該 明先=*專第9項所述之照明系統，其中該照 果係〜其-先軸傳遞至該光閥，該光袖與該光間之主 18