CN101221346A - 投影装置 - Google Patents
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Abstract
一种投影装置包括照明系统、投影模块以及至少一滤光片。照明系统用以射出照明光束，投影模块用以接收来自照明系统的照明光束，并据以投射一影像在屏幕上。滤光片设置于照明系统内并位于照明光束所定义的光路径上，滤光片具有第一滤光部及第二滤光部。第二滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于第一滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长。
Description
技术领域
本发明关于一种投影装置，且特别关于一种利用不同滤光部或反射区来减少拖影现象及杂散漏光，且能维持影像亮度的投影装置。
背景技术
投影机是利用一照明系统提供一照明光束，再利用数字微镜组件(DigitalMicro-Mirror Device，DMD)将照明光束转换为影像光束，之后搭配投影镜头将影像光束投射至一屏幕而形成影像。其中，投影镜头的f数(f/number)可控制影像亮度，f数(f/number)的数值(number)越小，光圈孔径越大，入光量越大，反之则越低。因此，设计投影机时，通常会采用f数的数值较小的投影镜头，使投影机的亮度可以提升。
请参照图1，为采用f数的数值较小(即f/2)的投影镜头的光扇(ray-fan)图。由图可知，不同波长的红光、绿光以及蓝光于成像面所对应的像差量不一致，尤其是波长较短的蓝光中的大角度光束会明显偏离正常成像位置，此将导致蓝光外围形成严重拖影，而造成影像拖影(flare)而无法清楚聚焦。目前会于投影镜头或照明系统中加入一不透光的挡片，以阻挡进入投影机的大角度光束，但此方法除阻挡蓝光中的大角度光束外，还会阻挡到红光及绿光中的大角度光束，而造成投影机的亮度下降。
再者，DMD的有效区(即具有微镜片阵列的区域)外通常会涂布有一吸光材料(dark coating)，借以减少杂散光(stray light)。但吸光材料对各波长光束的反射率也并不相同，通常对于波长较短的蓝光会有较高的反射率，反射的杂散光会通过投影镜头漏出蓝光，而会导致影像中的局部位置具有较多的蓝色。尤其当影像为黑画面时，即DMD中各微镜片均处于关状态(off state)时，将更明显观察出局部的蓝色漏光。目前解决方法，是在照明系统中加入一不透光的挡片，使关状态的光束不会进入投影镜头中，但此方法同样地除阻挡蓝光外，还会阻挡到红光及绿光，而造成投影机的亮度下降。
发明内容
本发明的一目的就是在提供一种投影装置，是利用不同滤光部或反射区来减少拖影现象及杂散漏光，且能维持影像亮度。
根据本发明的目的，提出一种投影装置，包括照明系统、投影模块以及至少一滤光片。照明系统用以射出照明光束，投影模块用以接收来自照明系统的照明光束，并据以投射影像。滤光片设置于照明系统内且位于照明光束所定义的光路径上，滤光片具有第一滤光部及第二滤光部。其中，第二滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于第一滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长，或者该第二滤光部的穿透光波长范围的最大穿透光波长小于该第一滤光部的穿透光波长范围的最大穿透光波长。
根据本发明的目的，提出一种投影装置，包括照明系统以及投影模块，照明系统包括光源，光源则包括灯源及反射罩。灯源用以产生照明光束。反射罩具有第一反射区及第二反射区，第一反射区及第二反射区用以反射会聚照明光束，其中，第二反射区的反射光波长范围的最小反射光波长大于第一反射区波长范围的最小反射光波长，或者该第二反射区的反射光波长范围的最大反射光波长小于该第一反射区波长范围的最大反射光波长。投影模块用以接收来自照明系统的照明光束，并据以投射影像。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为传统投影镜头的光扇图。
图2A为本发明第一实施例的投影装置的示意图。
图2B为图2A中的滤光片的示意图。
图3A为图2A的数字微镜组件的示意图。
图3B为本发明的第二实施例的滤光片的示意图。
图4为图2A的光源的剖视图。
主要组件符号说明
100：投影装置
110：照明系统
111：光源
111a：反射罩
111b：灯源
112：色彩产生装置
113：积分柱
114：透镜组
115：反射镜
116：中继透镜
130：投影模块
130a：光阀
130b：投影镜头
140、140’：滤光片
141、141’：第一滤光部
142、142’：第二滤光部
m：微反射镜
S：光圈
L：照明光束
i：影像光束
I：影像
A1：有效区
A2：吸光涂布区
R1：第一反射区
R2：第二反射区
具体实施方式
第一实施例
请参照图2A，本发明第一实施例的投影装置100包括照明系统110、投影模块130以及至少一滤光片140。照明系统110用以射出照明光束L，投影模块130用以接收来自照明系统110的照明光束L，并据以投射一影像I于一屏幕(图未示)上。
照明系统110包括光源111、色彩产生装置112、积分柱113、透镜组114、反射镜115以及中继透镜(Relay Lens)116。光源111可为高压汞灯或卤素灯等等，用以产生照明光束L，光源111例如包括反射罩111a及设于反射罩111a内的灯源111b；灯源111b发出的照明光束L经反射罩111a反射会聚后射至色彩产生装置112。色彩产生装置112例如是色轮(color wheel)，用以依序将照明光束L分成红光、蓝光及绿光，然后射入积分柱113以均匀化，再由透镜组114、反射镜115及中继透镜116射入投影模块130。
投影模块130包括光阀130a及投影镜头130b。光阀130a可为数字微镜组件(digital micro-mirror device，DMD)、液晶显示面板(liquid crystal display，LCD)或一单晶硅液晶显示面板(liquid crystal on silicon，LCOS)，在本实施例中，光阀130a为数字微镜组件为例作说明。光阀130a的数字微镜组件接收照明光束L后，据以产生影像光束i。投影镜头130b接收影像光束i后，据以投射出影像I。其中，投影镜头130b包括光圈S。
滤光片140设置在照明系统110内且位于照明光束L所定义的光路径上，更详细地说，滤光片140设置于照明系统110内对应于光圈S位置的一共轭位置(conjugate position)或设置于光源111与积分柱113之间。此共轭位置视投影装置100中各光学件相对配置关系及光路设计而定。由于滤光片140非直接设置于成像面上，故不会影响影像的质量。
此外，如图2B所示，滤光片140具有第一滤光部141及第二滤光部142(斜线范围所示)，且第二滤光部142的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于第一滤光部141的穿透光波长范围的最小穿透光波长。第一滤光部141为圆形，第二滤光部142为环形，且第二滤光部142环绕第一滤光部141。
在本实施例中，除了滤光片140设置于照明系统110内对应于光圈S位置的共轭位置，第一滤光部141的穿透光波长范围包括红光波长范围、绿光波长范围及蓝光波长范围，第二滤光部141的穿透光波长范围包括红光波长范围及绿光波长范围。例如：第一滤光部141的穿透光波长范围为440nm～720nm，第二滤光部142的穿透光波长范围为550nm～850nm。借以当照明光束通过滤光片140后，在第一滤光部141可供照明光束L中的可见光(即红光、绿光及蓝光)穿透，而在第二滤光部142可阻挡蓝光，而仅让照明光束L中的红光及绿光穿透。借此，可以通过第二滤光部142的设置滤掉照明光束L中会产生拖影的蓝光，同时可避免阻挡到对拖影现象较无影响的红光及绿光而影响投影装置的亮度。
如此一来，对于红光及绿光而言，所能穿透的滤光片140的有效孔径大于蓝光，而可在不影响红光及绿光的亮度下，仅滤掉部分的蓝光光量来减少拖影现象。当然，视实际设计，可能是其它波长范围的色光而非蓝光会产生拖影。此时，即可因应改变两滤光部的穿透光波长范围的涵盖差异部分，来达到同样效果。例如，若为波长范围较长的色光发生拖影，即可以第二滤光部142的穿透光波长范围的最大穿透光波长小于该第一滤光部141的穿透光波长范围的最大穿透光波长的方式来滤掉相关的波段色光。例如，当红光会发生拖影时，可将第一滤光部的穿透光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，第二滤光部的穿透光波长范围包括绿光及蓝光波长范围。
第二实施例
请参照图3A及图3B，图3A为图2A的数字微镜组件的示意图，图3B为本发明的第二实施例的滤光片的示意图。如图3A所示，数字微镜组件(即光阀130a)包括一有效区A1及一设于有效区A1外围的吸光涂布(darkcoating)区A2。有效区A1为以阵列方式排列有微反射镜m的区域，吸光涂布区A2则用以减少影像I中的杂散光。
此外，吸光涂布区A2对于一第一波长范围内的光束的反射率高于第一波长范围外的光束的反射率，第一波长范围例如为蓝光波长范围。滤光片140’的第二滤光部142’对应吸光涂布区A2设置，即经滤光片140’的第二滤光部142’的照明光束L投射至吸光涂布区A2。在本实施例中，滤光片140’位于图2A中滤光片140的位置时，滤光片140’的第二滤光部142’位于滤光片140’的边缘(如图3B所示)。
第一滤光部141’及第二滤光部142’的穿透光波长范围可同于第一实施例的设计，即第二滤光部142的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于第一滤光部141的穿透光波长范围的最小穿透光波长，或者第二滤光部142的穿透光波长范围的最大穿透光波长小于该第一滤光部141的穿透光波长范围的最大穿透光波长。优选地，第二滤光部142’的穿透光波长范围不包括第一波长范围，第一滤光部141’的穿透光波长范围包括第一波长范围。举例来说，当第一波长范围为蓝光时，第二滤光部142’的穿透光波长范围为红光及绿光波长范围，第一滤光部141’的穿透光波长范围为蓝光、红光及绿光波长范围，借以经第二滤光部142’滤光而射至吸光涂布区A2的部分照明光束L便仅剩反射率较低的红光及绿光，再经吸光涂布区A2的吸光效果，便可大幅减少传统的漏光问题同时不致影响投影装置的亮度。
而当第一波长范围为红光时，第二滤光部142’的穿透光波长范围为蓝光及绿光波长范围，第一滤光部141’的穿透光波长范围为蓝光、红光及绿光波长范围，借以经第二滤光部142’滤光而射至吸光涂布区A2的部分照明光束L便仅剩反射率较低的蓝光及绿光，再经吸光涂布区A2的吸光效果，便可大幅减少传统的漏光问题同时不致影响投影装置的亮度。
第三实施例
请参照图4，为图2A的光源111的剖视图。在本实施例中，光源111的反射罩111a的内表面具有一第一反射区R1及一第二反射区R2，第二反射区R2位于反射罩111a的罩缘并环绕第一反射区R1，第一反射区R1及第二反射区R2用以反射会聚照明光束L，且第二反射区R2的反射光波长范围的最小反射光波长大于第一反射区R1的反射光波长范围的最小反射光波长。
本实施例中，第一反射区R1的反射光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，第二反射区R2的反射光波长范围包括红光及绿光波长范围，借以第一反射区R1系可反射红光、绿光及蓝光，而第二反射区R2仅反射红光及绿光。如此一来，利用第二反射区R2可避免蓝光反射，而仅让照明光束L中的红光及绿光反射，因此，可滤掉照明光束L中会产生拖影的蓝光，同时可避免阻挡到对拖影现象较无影响的红光及绿光而影响投影装置的亮度。
当然，视实际设计，可能是其它波长范围的色光而非蓝光会产生拖影。此时，即可因应改变两反射区的反射光波长范围的涵盖差异部分，来达到同样效果。例如，若为波长范围较长的色光发生拖影，则可设计第二反射区的反射光波长范围的最大反射光波长小于该第一反射区波长范围的最大反射光波长。例如，当红光会发生拖影时，第一反射区的反射光波长范围可包括红光、绿光以及蓝光波长范围，第二反射区的反射光波长范围包括绿光及蓝光波长范围，借以滤掉照明光束L中会产生拖影的红光，而仅让照明光束L中的蓝光及绿光反射。
而上述实施例中，滤光部141、142、141’、142’或反射区R1、R2亦能应用于图2A的投影装置100中其它光学组件。例如，对于透镜组114或中继透镜116，可在其中一透镜表面作适当的薄膜涂布而达到同滤光片的第一滤光部及第二滤光部的效果。或者，在反射镜115的镜面上如图4的反射罩111a设计第一反射区及第二反射区，来达到相同效果。此外，上述实施例及相关变化应用亦可同时一起搭配使用。只要是投影装置利用滤光部或反射区设置来减少拖影现象及杂散漏光，且能维持影像亮度，均不脱离本发明的范围。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (18)
1.一种投影装置，包括：
一照明系统，用以射出一照明光束；
一投影模块，用以接收来自该照明系统的该照明光束，并据以投射一影像；以及
至少一滤光片，设置于该照明系统内并位于该照明光束所定义的一光路径上，该滤光片并具有一第一滤光部及一第二滤光部，其中该第二滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于该第一滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长，或者该第二滤光部的穿透光波长范围的最大穿透光波长小于该第一滤光部的穿透光波长范围的最大穿透光波长。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其中该第一滤光部的穿透光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，该第二滤光部的穿透光波长范围包括红光及绿光波长范围。
3.根据权利要求1所述的投影装置，其中该投影模块包括一光阀及一投影镜头，该光阀用以接收该照明光束，并据以产生一影像光束，该投影镜头用以接收该影像光束并据以投射该影像，且该投影镜头包括一光圈，该滤光片位于对应于该光圈位置的一共轭位置。
4.根据权利要求1所述的投影装置，其中该投影模块包括一光阀及一投影镜头，该光阀包括一数字微镜组件，该数字微镜组件包括一有效区及一设于有效区外围的一吸光涂布区，且该吸光涂布区对于一第一波长范围内的光束的反射率高于第一波长范围外的光束的反射率，该滤光片的第二滤光部对应该吸光涂布区，使得经该第二滤光部的该照明光束投射至该吸光涂布区。
5.根据权利要求4所述的投影装置，其中该第二滤光部的穿透光波长范围不包括第一波长范围，该第一滤光部的穿透光波长范围包括该第一波长范围。
6.根据权利要求5所述的投影装置，其中该第一波长范围为蓝光波长范围，该第一滤光部的穿透光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，该第二滤光部的穿透光波长范围包括红光及绿光波长范围。
7.根据权利要求1所述的投影装置，其中该第一滤光部为圆形，该第二滤光部为环形，且该第二滤光部环绕该第一滤光部。
8.根据权利要求1所述的投影装置，其中该光源包括一反射罩，该反射罩具有一第一反射区及一第二反射区，该第二反射区的反射光波长范围的最小反射光波长大于该第一反射区波长范围的最小反射光波长。
9.根据权利要求8所述的投影装置，其中该第一反射区的反射光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，该第二反射区的反射光波长范围包括红光及绿光波长范围。
10.根据权利要求8所述的投影装置，其中该第二反射区位于该反射罩的罩缘并环绕该第一反射区。
11.一种投影装置，包括：
一照明系统，包括一光源，该光源包括：
一灯源，用以产生一照明光束；及
一反射罩，用以反射该照明光束，该反射罩具有一第一反射区及一第二反射区，其中，该第二反射区的反射光波长范围的最小反射光波长大于该第一反射区波长范围的最小反射光波长，或者该第二反射区的反射光波长范围的最大反射光波长小于该第一反射区波长范围的最大反射光波长；以及
一投影模块，用以接收来自该照明系统的该照明光束，并据以投射一影像。
12.根据权利要求11所述的投影装置，其中该第一反射区的反射光波长范围包括红光、绿光以及蓝光波长范围，该第二反射区的反射光波长范围包括红光及绿光波长范围。
13.根据权利要求11所述的投影装置，其中该第二反射区位于该反射罩的罩缘并环绕该第一反射区。
14.根据权利要求11所述的投影装置，还包括至少一滤光片，设置于该照明光束所定义的一光路径上，该滤光片并具有一第一滤光部及一第二滤光部，该第二滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长大于该第一滤光部的穿透光波长范围的最小穿透光波长。
15.根据权利要求14所述的投影装置，其中该投影模块包括一光阀及一投影镜头，该光阀用以接收该照明光束，并据以产生一影像光束，该投影镜头用以接收该影像光束并据以投射该影像，且该投影镜头包括一光圈，该滤光片位于对应于该光圈位置的一共轭位置。
16.根据权利要求14所述的投影装置，其中该第一滤光部为圆形，该第二滤光部为环形，且该第二滤光部环绕该第一滤光部。
17.根据权利要求14所述的投影装置，其中该投影模块包括一光阀及一投影镜头，该光阀包括一数字微镜组件，该数字微镜组件包括一有效区及一设于有效区外围的一吸光涂布区，且该吸光涂布区对于一第一波长范围内的光束的反射率高于第一波长范围外的光束的反射率，该滤光片的第二滤光部系对应该吸光涂布区，使得经该第二滤光部的该照明光束系投射至该吸光涂布区。
18.根据权利要求17所述的投影装置，其中该第二滤光部的穿透光波长范围不包括该第一波长范围，该第一滤光部的穿透光波长范围包括该第一波长范围。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080716 |