CN100562796C - 投影装置 - Google Patents

Abstract

一种投影装置，包括光源组、集光柱、聚焦透镜、光阀与投影镜头。光源组包括：至少第一光源与第二光源，适于提供至少第一光束与第二光束，以及合光元件，适于控制该第二光束。集光柱具有入光与出光截面。入光截面被第一轴线区分为两部分。第一与第二光束从入光截面两部分的不同部分入射集光柱，且该第一光束与该第二光束不会通过该第一轴线，并从出光截面出射以形成照明光束。聚焦透镜与光阀依序配置于照明光束的传递路径上。光阀适于反射照明光束以形成影像光束。光阀具有主动表面。主动表面上设有多个微镜片。各微镜片适于沿转轴摆动。第一轴线投射至主动表面时是与通过主动表面的几何中心且平行转轴的第二轴线重叠。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。

Description

投影装置

技术领域

本发明是有关于一种投影装置，且特别是有关于一种具有多个光源的投影装置。

背景技术

随着科技的进步，各式各样的投影装置广泛的被应用于各种场合，其中，数字光源处理投影机(Digital Light Processing Projector，DLPProjector)也被应用的越来越广泛。而且，为了提高投影画面的亮度，数字光源处理投影机朝向多个光源的方向设计。

请参考图1所示，常规的数字光源处理投影机100包括二光源110a、110b、一集光柱(light integration rod)120、一聚焦透镜130、一数字微镜装置(digital micro-mirror device，DMD)140以及一投影镜头150。光源110a、110b适于提供一第一光束112a与一第二光束112b。集光柱120具有相对之一入光截面122与一出光截面124。第一光束112a与第二光束112b由入光截面122入射至集光柱120，并从出光截面124出射，以形成一照明光束124a。其中，第一光束112a是直接入射集光柱120，而第二光束112b是经由一反射元件114而反射至集光柱120。此外，聚焦透镜130与数字微镜装置140依序配置于照明光束124a的传递路径上，且数字微镜装置140适于将照明光束124a转变为一影像光束140a。而且，投影镜头150配置于影像光束140a的传递路径上，以将影像光束140a投影至一屏幕(未图示)上。

图2是图1中的第一光束与第二光束投射于入光截面的位置的示意图，图3A是图1中的数字微镜装置的示意图，而图3B是影像光束从数字微镜装置传递至投影镜头的示意图。请参考图1至图3B所示，数字微镜装置140具有一主动表面142，而主动表面142上设有多个微镜片144，且各微镜片144适于沿一转轴144a摆动。此外，当第一光束112a与第二光束112b传递至集光柱120的入光截面122时，第一光束112a的部份与第二光束112b的部分会通过一第一轴线122a。而此第一轴线122a投射至主动表面142时是与通过主动表面142的几何中心且平行转轴144a的一第二轴线142a重叠。

请同时参考图2与图3B所示，入光截面122中的区域A1对应于照明光束124a投射至主动表面142的区域B1，且对应于影像光束140a投射至投影镜头150的区域C1。由于第一光束112a与第二光束112b传递至入光截面122时，第一光束112a与第二光束112b并未通过入光截面122中的区域A1，即使第一光束112a与第二光束112b经集光柱120合光成照明光束124a后，照明光束124a投射在主动表面142的区域B1的光强度仍然较弱。因此，投射至投影镜头150的区域C1的影像光束140a的光强度亦较弱。再者，请参考图1所示，由于影像光束140a中的各光线投射至投影镜头150的入光角皆不相同，其中又以从主动表面142的区域B1反射至投影镜头150的区域C1的光线的入光角最大。由于受到投影镜头150收光角的限制，若光线的入光角过大，则会影响投影于屏幕上的影像亮度。因此，投影于屏幕上影像对应于区域C1的部分较暗。换言之，常规的数字光源处理投影机100所投影出的影像的亮度均匀性不佳。

发明内容

本发明的目的是提供一种投影装置，以提高影像的亮度均匀性。

本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。

为实现上述之一或部份或全部目的或是其它目的，本发明提出一种投影装置，包括光源组、集光柱、光阀(light valve)以及投影镜头。光源组包括：至少第一光源与第二光源，适于提供至少第一光束与第二光束，以及合光元件，适于控制该第二光束。集光柱具有相对之一入光截面与一出光截面。入光截面被一第一轴线区分为两部分，第一光束与第二光束分别从入光截面的两部分的不同部分入射集光柱，且该第一光束与该第二光束不会通过该第一轴线，并从出光截面出射，以形成一照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，并适于反射照明光束，以形成一影像光束。光阀具有一主动表面，而主动表面上设有多个微镜片，且各微镜片适于沿一转轴摆动。第一轴线投射至主动表面时是与通过主动表面的几何中心且平行转轴的一第二轴线重叠。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。

本发明使第一光束与第二光束分别投射至第一轴线的两侧，以提升常规影像光束中较暗部分的亮度。因此，本发明可提高影像的亮度均匀性。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合说明书附图，作详细说明如下。

附图说明

图1常规数字光源处理投影机的示意图；

图2是图1中的第一光束与第二光束投射于入光截面上的位置的示意图；

图3A是图1中的数字微镜装置的示意图；

图3B是影像光束从数字微镜装置传递至投影镜头的示意图；

图4是本发明一实施例的一种投影装置的示意图；

图5是图4中的第一光束与第二光束投射于入光截面上的位置的示意图；

图6A是图4中的光阀的示意图；

图6B是影像光束从光阀传递至投影镜头的示意图；

图7是本发明另一实施例的一种投影装置的示意图。

【主要组件符号说明】

100：数字光源处理投影机            210：光源组

110a、110b：光源                   210a、210b：光源

112a：第一光束                     212a：第一光束

112b：第二光束                     212b：第二光束

114：反射元件                      214：合光元件

120：集光柱                        214a：反射面

122：入光截面                      214b：反射材料层

122a、222a：第一轴线               220：集光柱

124：出光截面                      222：入光截面

124a：照明光束                     224：出光截面

130：聚焦透镜                      224a：照明光束

140：数字微镜装置                  230：聚焦透镜

140a：影像光束                     240：光阀

142：主动表面                      240a：影像光束

142a、242a：第二轴线               242：主动表面

144：微镜片                        244：光偏移元件

144a：转轴                         244a：转轴

150：投影镜头                      250：投影镜头

A1、B1、C1：区域                   A2、B2、C2：区域

200a、200b：投影装置

具体实施方式

下列各实施例的说明是参考附加的附图，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。

图4是本发明一实施例的一种投影装置的示意图，而图5是图4中的第一光束与第二光束投射于入光截面上的位置的示意图。请先参考图4所示，投影装置200a包括一光源组210、一集光柱220、一聚焦透镜230、一光阀240以及一投影镜头250。光源组210适于提供一第一光束212a与一第二光束212b。在本发明的一较佳实施例中，光源组210例如是包括一第一光源210a、一第二光源210b以及一合光元件214。第一光源210a适于提供第一光束212a，而第二光源210b适于提供第二光束212b。合光元件214适于反射第二光束212b至集光柱220。于此实施例中，第一光源210a的光轴与第二光源210b的光轴系呈相互垂直配置，第一光源210a与第二光源210b分别设置于合光元件214的两侧，且合光元件214设置于第二光束212b的传递路径上，合光元件214例如是玻璃且合光元件214面向第二光源210b的一表面具有一反射面214a，反射面214a可藉由于玻璃上涂布反射材料层214b而形成。然而，合光元件214并不仅限于玻璃，合光元件214还可以是由棱镜(prism)、镜片或其它本发明所属技术领域中具有通常知识所知可提供反射光线的组件所组成。另外，亦可将合光元件214设置于第一光束212a及第二光束212b的传递路径上，且合光元件214包括一玻璃基板及一反射面214a，反射面214a是设置于玻璃基板上的部分表面上且面向第二光源210b。

请同时参考图4与图5所示，集光柱220具有相对之一入光截面222与一出光截面224，且光源组210是配置于集光柱220的入光截面222前，且合光元件214邻近集光柱220的入光截面222设置。入光截面222被一第一轴线222a区分为两部分，且第一光束212a与第二光束212b分别是从入光截面222的该两部分的不同部分由入光截面222入射集光柱220，并从出光截面224出射，以形成一照明光束224a。换言之，当第一光束212a与第二光束212b入射集光柱220时，并不会通过第一轴线222a，而是分别由第一轴线222a的两侧由入光截面222入射至集光柱220。然后，当第一光束212a与第二光束212b通过集光柱220后，集光柱220使第一光束212a与第二光束212b均匀化而形成照明光束224a。

图6A是图4中的光阀的示意图，而图6B是影像光束从光阀传递至投影镜头的示意图。请参考图4至图6B所示，聚焦透镜230与光阀240依序配置于照明光束224a的传递路径上，且光阀240适于反射照明光束224a，以形成一影像光束240a。而且，投影镜头250配置于影像光束240a的传递路径上。此外，光阀240具有一主动表面242，而主动表面242上设有多个微镜片244，且各微镜片244适于沿一转轴244a摆动。于此实施例中，光阀240例如是数字微镜装置。另外，第一轴线222a投射至主动表面242时，第一轴线222a大致上是与通过主动表面242的几何中心且平行转轴244a的一第二轴线242a重叠。

请同时参考图4至图6B所示，入光截面222的区域A2对应于照明光束224a投射至主动表面242的区域B2，且对应于影像光束240a投射至投影镜头250的区域C2。由于第一光束212a与第二光束212b传递至入光截面222时，第二光束212b通过入光截面222的区域A2。即使第一光束212a与第二光束212b经集光柱220合光成照明光束224a后，照明光束224a投射在主动表面242的区域B2的光强度与现有技术相比较仍然较强。因此，投射至投影镜头250的区域C2的影像光束240a的光强度亦较强。如此，即使影像光束240a中从主动表面242的区域B2反射至投影镜头250的区域C2的光线的入光角最大，但因投射至投影镜头250的区域C2的影像光束240a的光强度与现有技术相比较仍较强，所以可补偿因光线的入光角较大而影响投影于屏幕上的影像亮度。如此，可改善现有技术中，因光线的入光角过大而导致屏幕上的影像对应于区域C1(如图3B所示)的部分较暗的情形。因此，本实施例的投影装置200a投影于屏幕上影像的亮度均匀性较佳。

图7是本发明另一实施例的一种投影装置的示意图。请参考图7所示，此投影装置200b的结构大致上是与图4中所示的投影装置200a相同，而二者不同之处在于：投影装置200b的光源组210中，第一光源210a与第二光源210b系呈相对设置，且第一光源210a的光轴与第二光源210b的光轴呈相互平行，且光源组210包括二合光元件214。合光元件214配置于入光截面222前，合光元件214分别设置于第一光束212a及第二光束212b的传递路径上，以适于分别反射第一光束212a与第二光束212b其中之一至集光柱220。于此实施例中，合光元件214例如是棱镜。各合光元件214具有一反射面214a，且各反射面214a是对应的合光元件214之一反射材料层214b的表面。然而，合光元件214并不仅限于棱镜，合光元件214还可以是由如图4所示的玻璃、镜片或其它本发明所属技术领域中具有通常知识所知可提供反射光线的组件。而且，二合光元件214可以是一体成形。

综上所述，由于本发明是将第一光束212a与第二光束212b分别投射至第一轴线222a的两侧，以提升入射投影镜头时，影像光束的入光角较大的部分的亮度。因此，本发明的投影装置可投影出亮度均匀性较佳的影像。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。例如，本发明不限于光源组仅能提供二个光束，亦可适用于提供二个以上的光束。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种投影装置，包括：

光源组，包括：至少第一光源与第二光源，适于提供至少第一光束与第二光束，以及至少一合光元件，适于控制该第二光束；

集光柱，具有相对之一入光截面与一出光截面，其中该入光截面被一第一轴线区分为两部分，该第一光束与该第二光束分别从该入光截面的该两部分的不同部分入射该集光柱，且该第一光束与该第二光束不会通过该第一轴线，并从该出光截面出射，以形成一照明光束；

光阀，配置于该照明光束的传递路径上，且该光阀适于反射该照明光束，以形成一影像光束，该光阀具有一主动表面，且该主动表面上设有多个微镜片，各微镜片适于沿一转轴摆动，其中该第一轴线投射至该主动表面时是与通过该主动表面的几何中心且平行该些转轴的一第二轴线重叠；以及

投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上。

2.如权利要求1所述的投影装置，其中该光阀为数字微镜装置。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中该光源组被配置于该集光柱的该入光截面前，且该至少一合光元件邻近于该入光截面设置，该合光元件设置于该第二光束的传递路径上以适于反射该第二光束至该集光柱。

4.如权利要求3所述的投影装置，其中该至少一合光元件具有反射面，且该反射面面向该第二光源。

5.如权利要求3所述的投影装置，其中该第一光源与该第二光源的光轴呈相互垂直配置，且该第一光源与该第二光源分别设置于该至少一合光元件的两侧。

6.如权利要求5所述的投影装置，其中该合光元件设置于该第一光束的传递路径上，且该至少一合光元件可为具有反射面的玻璃，该反射面面向该第二光源。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中该光源组被配置于该集光柱的该入光截面前，该至少一合光元件为二个合光元件，该二个合光元件，配置于该入光截面前，其中各该合光元件适于设置于该第一光束及该第二光束的传递路径上以分别反射该第一光束与该第二光束其中之一至该集光柱。

8.如权利要求7所述的投影装置，其中各该合光元件具有反射面。

9.如权利要求7所述的投影装置，其中该第一光源及该第二光源呈相对设置，且该第一光源与该第二光源的光轴呈相互平行。

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