TWI245965B - Optical projection apparatus - Google Patents

Description

1245965 14765twf.doc/c 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有_-種光學投影裝置，且制是有關 於-種可投影錄高對比與較麵勻度之較暗晝面的光學 投影裝置。 【先前技術】 近年來，體積龐大且笨重的陰極射像管(Cde Ray

Tube，CRT)投織置，已逐漸被液晶投影裝置及數位光 源處理(Digital Light Processing，dlp)投影裝置等產品所 取代。這些產品具有輕薄且可攜性高的特性，並可直接與 數位產品連結’將f彡像投f彡顯示絲。在各家廠商不斷地 推出便且且具有競爭性的產品並增加其附加功能的情況 下’這些產品除了於公司、學校及其他公眾場所作為簡報 使用外，甚至已經逐漸擴展至一般家庭作為影片欣賞之 用:因此，如何提升投影裝置之影像品質，進而提高產品 競爭力，已成為重要的課題。 承上述’習知有~種利用動態灰階(Dynamic Black) 技術，來提高影像之品質的作法。其主要是在投影鏡頭中 加上一可以動作的光束遮斷件。此光束遮斷件可隨著不同 明暗程度的晝面而作動，以改變畫面之對比，進而提高影 像品質。 Ύ 圖1緣示為習知之一種光學投影裝置的結構示意圖。 請參照圖1，習知之光學投影裝置1〇〇包括一照明系統 1245965 14765twf.doc/c 110、一投影鏡頭120、一數位微鏡裝置(Digital Micro_mirror Device，DMD)130以及一光束遮斷件140。其中，照明系 統110具有一光源112，其適於提供一光束112a，而投影 鏡頭120與照明系統11〇皆配置於光束U2a的傳遞路徑 上’且數位微鏡裝置130位於照明系統110與投影鏡頭12〇 之間。此外’光束遮斷件140配置於投影鏡頭120中，且 光束遮斷件140適於切入光束H2a的傳遞路徑，以遮斷 部分光束112a。 上述之光學投影裝置100中，光源112提供的光束 112a會依序通過色輪(c〇i〇r wheei)ii4、光積分柱(light integration rod) 116 以及延遲鏡片（relay lens)118，並且經 由内部全反射稜鏡(TIR prism)119反射至數位微鏡裝置 130。此數位微鏡裝置130具有多數個鏡片（未繪示”其 中呈現ON狀態的鏡片會將光束H2a反射至投影鏡頭 120，而呈現OFF狀態的鏡片則會使光束n2a偏離投影 鏡頭120。之後，反射至投影鏡頭120之光束n2a會被 投影於螢幕300上，以形成一晝面。 圖2繪示為習知之光束遮斷件的作動示意圖。請同 時參照圖1與圖2，當光學投影裝置1〇〇投影出較暗畫面 時，配置於投影鏡頭120中之光束遮斷件14〇會切入光束 112a的傳遞路徑上，以遮斷部分光束n2a，因此可以減 低較暗晝面之壳度’進而提高較暗晝面之對比。 然而，由於此光束遮斷件140僅遮住光束112¾之^一 邊，所以會造成投衫出的晝面有一邊較暗，而另一邊較亮 1245965 14765twf.doc/c 的缺點。此外，由於需切能影鏡頭12〇，才可使光束遮 斷件140於技景》鏡頭12〇中作動。因此，若投影鏡頭 切割的部分太大’則會破壞投影鏡頭12G之結構，使投影 ，頭120有斷裂的危機。反之，若投影鏡頭120切割的部 分太小，則光束遮斷件14〇僅可遮斷少部分的光束u2a， 所以無法大幅提高較暗晝面之對比。 【發明内容】 壯署口，本，明之—目的’就是在提供—種光學投影 ^均Μ要係#由二光束麟件，以投影妹高對比與較 -J -J度之較暗晝面。 主的另—目的，就是在提供—種光學投影裝置， 比與二功率之光源’來投影出較高對 主要又r目的’就是在提供—種光學投影裝置， 之較暗^面。光减11 ’以投影出較高對比與較佳均勻度 主要目的’就是在提供—種光學投影裝置， 高對“較佳；句光束遮斷件’以投讎 置，他目的’本料提出—種光學投影裝 適於==以及，光束遮斷件。其中，照明系統 而才又衫鏡頭與反射式光閥皆配置於光束 1245965 14765twf.doc/c 的得邈路徑上 之門。t卜冰结 π八70闹你徂於照明系統與投影鏡頭 同^向切入以—光束麟件與第二光束遮斷件適於由不 部分料通ί的傳遞路徑，以分別遮斷部分光束，且使 ㈣=之光學投影裝置中，第—光束遮斷件|第二光 件例域配置於投職社，雜: :入光束於投影鏡頭中的= 束遮斷件例如：:二二統7，=:=:光 第二光束遮斷件適^ 先束遮斷件與 上述之光學統中的傳遞路徑。 束遮先東遮斷件與第二先 上述之光學投影裝置中，昭 而此光源具有多重輪出功率第二：：具有-光源， 之輸出功率為—第 ^傳遞路徑之期間，光源 率為一第二功率，且二 八，期間，光源之輸出功 上述之光學投影裝一置V、，：第更了:。 置於照明系統中，而]如更包括-光衰減器配 而此切減器適於切入光束於照明系統 5twf.doc/c 1245965 1476 中的傳遞路徑。此外’照明系統中例如具有一集光柱與一 延遲鏡片，且光衰減器適於切入光束於集光柱與延遲鏡片 之間的傳遞路徑。 上述之光學投影裝置中，反射式光閥可為數位微鏡 裝置或反射式單晶矽液晶面板。 本發明另提出一種光學投影裝置，其包括一照明系 、、先、一投影鏡頭、一反射式光閥以及一光束遮斷件。其中， 照明系統具有-光源，其適於提供一光束，且此光源具有 多重輸出功率。而投影鏡頭與反射式相冑配置於光束的 傳遞路徑上，且反射式光閥係位於㈣系統與投影鏡頭之 間。此外’光束遮斷件配置於投影鏡頭上，且絲遮斷件 適於切入投影鏡頭中’以遮斷部分光束。而在光束遮斷件 切入投影鏡射的期間，光狀輸^力率為—第一功率， 而在其他腦，光源之輸出功率為_第二 功 率大於第一功率。 署於之光：投衫裝置中，例如更包括-光衰減器配 置於知明祕巾。而此絲減輯於切人光束㈣明系统 路:光❹:’照明系統中例如具有-集：柱與-遞=減器適於切入光束於集光柱與娜 個孔、ΐ权7^投影裝置巾，光切斷件例如具有多數 裝置中’反射式棚可紐位微鏡 袈置或反射式早晶矽液晶面板。 1245965 14765twf.d〇c/c 本發明又提出一種光學投影裝置，其包括—照明， 統、一投影鏡頭、一反射式光閥、一光束遮斷件以及〜系 衣減器。其中，照明系統適於提供一光束，而投影鏡， 反射式光閥皆配置於光束的傳遞路徑上，且反射式光閱^系 位於照明系統與投影鏡頭之間。此外，光束遮斷件配&^ 投影鏡頭上，且此光束遮斷件適於切入投影鏡頭中，以遮 斷部分光束。另外，光衰減器配置於照明系統中，且光 減器適於切入光束於照明系統中的傳遞路徑。 又 上述之光學投影裝置中，照明系統中例如具有_集 光柱與一延遲鏡片，且光衰減器適於切入光束於集光柱與 延遲鏡片之間的傳遞路徑。 上述之光學投影裝置中，光束遮斷件例如具有多數 個孔洞。 上述之光學投影裝置中，反射式光閥可為數位微鏡 裝置或反射式單晶矽液晶面板。 本發明再提出一種光學投影裝置，其包括一照明系 統、一投影鏡頭、一反射式光閥以及一光束遮斷件。其中， 照明系統適於提供一光束，而投影鏡頭與反射式光閥皆配 置於光束的傳遞路徑上，且反射式光閥係位於照明系統與 投影鏡頭之間。此外，光束遮斷件具有多數個孔洞，其配 置於投影鏡頭上’且此光束遮斷件適於切入投影鏡頭中， 以遮斷部分光束。 上述之光學投影裝置中，反射式光閥可為數位微鏡 裝置或反射式早晶碎液晶面板。

I245H/C 本發明因採用二光束遮斷件在光學投影裝置投影出 較f晝面的期間内，㈣同方向切人光束的傳遞路徑了以 遮斷部分光束。因此，本發a狀光學投影裝置可以投影出 較高對比及較佳均勻度之暗畫面。 〜 此外本發明因藉由一具有多重輸出功率之光源或 一光衰減器於光學投影裝置投影出較暗晝面的期間内y使 入射投影鏡頭之光束減弱。所以光束遮斷件僅需遮住少部 分的光束，即提高較暗晝面之對比。而且，由於 斷的部分較少，因此相投糾均自度難之暗晝面/、 另外，本發明因採用一具有多數個孔洞的光束遮斷 件，所以可使部分光束藉由這些孔洞通過。因此，不僅可 以提高叫暗晝面之對比，還可以提高較暗晝面之均句度。 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 說明如下。 【實施方式】 圖3繪示為本發明一較佳實施例之一種光學投影裝 置的結構示意圖。請參照圖3，本實施例之一種光學投影 裝置200包括一照明系統21〇、一投影鏡頭22〇、一反射 式光閥230以及二光束遮斷件24〇、25〇。其中，照明系 統210具有一光源212，其適於提供一光束212a，而投影 鏡碩220與反射式光閥230皆配置於光束212a的傳遞路 杈上，且反射式光閥230係位於照明系統21〇與投影鏡頭 π I2459655twfd〇c/c 220之間。此外，二光束遮斷件240、250配置於投影鏡 頭220中，且此二光束遮斷件240、250適於由不同方向 切入光束212a的傳遞路徑，以分別遮斷部分光束212a， 且使部分光束212a通過。 上述之光學投影裝置200中，光源212提供的光束 212a會依序通過色輪214、光積分柱216以及延遲鏡片 218，並且經由内部全反射棱鏡219反射至反射式光閥 230。此反射式光閥230可為數位微鏡裝置或反射式單晶 矽液晶面板，在本實施例中以數位微鏡裝置為例，其具有 多數個鏡片（未繪示），其中呈現0N狀態的微鏡會將光束 212a反射至投影鏡頭22〇，而呈現〇FF狀態的微鏡則會 使光束212a偏離投影鏡頭22〇。之後，反射至投影鏡頭22〇 之光束212a會被投影於螢幕3〇〇上，以形成一畫面。 圖4A與圖4B繪示為本發明一較佳實施例之二光束 遮斷件的作動示意圖。請先參照圖3與圖4A，當光學投 ，裝置200投影出較白晝面時，配置於投影鏡頭220中之 第一與第二光束遮斷件240、250不會遮斷光束212a。反 之^睛同時參照圖3與圖4B，當光學投影裝置2〇〇投影 出車乂暗晝面時’配置於投影鏡頭22〇中之二光束遮斷件 240、250會分別旋轉一角度0 (如圖4A所示），而切入光 束212a的傳遞路徑上，以遮斷部分光束並使部分光 束212a通過。 時，承由於在光學投影裝置200投影出較暗晝面 、有邛为光束212a被遮斷，所以可以降低較暗晝面的 12 12459说— 亮度，進而提咼較暗晝面的對比。此外，由於此二光束遮 斷件240、250分別由不同方向切入，所以較暗晝面不溶^ 易有一邊較亮，另一邊較暗之情形，因此可以提高較暗晝 面的均勻度。另外，由於本實施例使用二光束遮斷件24〇、 250同時遮斷部分光束212a，所以此二光束遮斷件24〇、 250切入投影鏡頭240之角度Θ不需太大，即可達到大幅 知:咼對比的目的。因此，投影鏡頭240所需切割的部分較 少，不容易有斷裂的危機。 圖5A與圖5B緣示為圖3中之光束遮斷件配置於其 他位置的示意圖。請先參照圖5A，上述之光束遮斷件24〇、 250亦可同時配置於照明系統21〇中。在圖5A中此二光 束遮斷件240、250係配置於光積分柱216與延遲鏡片218 之間。然而，此一光束遮斷件240、250亦可同時或分別 配置於色輪214與光積分柱216之間、延遲鏡片218之中、 内部全反射稜鏡219與反射式光閥23〇之間，或是内部全 反射稜鏡219與投影鏡頭220之間。 此外，請參照圖5B，上述之光束遮斷件24〇、25〇 亦可分別配置於照明系統210中及投影鏡頭22〇中。在圖 5B中光束遮斷件240係配置於光積分柱216與延遲鏡片 218之間。然而，此光束遮斷件24〇亦可配置於色輪214 與光積分柱216之間、延遲鏡片218之中、内部全反射稜 鏡219與反射式光閥230之間，或是内部全反射棱鏡219 與投影鏡頭220之間。 凊再參考圖3，在本發明一較佳實施例中，照明系統 13 12459掠― 210之光源212可為具有多重輸出功率之光源。當光束遮 斷件240、250由不同方向切入光束212a的傳遞路徑之期 間，光源212之輸出功率為一第一功率。而在其他期間， 光源212之輸出功率為一第二功率，且第二功率大於第一 功率。也就是說，當光學投影裝置200投影出較白晝面時， 光源212會發出較強之光束212a。而當光學投影裳置2〇〇 投影出較暗畫面時，光源212會發出較弱的光束212a， 所以光束遮斷件240、250切入投影鏡頭240之角度(9 (如 圖4A所示）可以變得更小，以使投影鏡頭22〇更不容易 有斷裂的危機。此外，由於光束遮斷件240、250遮斷的 部分光束212a變少，因此可以提高較暗畫面之均勻度。 圖6繪示為本發明一較佳實施例之另一種光學投影 I置結構示意圖。請參照圖6，上述之光學投影裝置200 中，亦可配置一光衰減器260於照明系統210中。當光學 投影裝置200投影出較白晝面時，此光衰減器26〇位於光 束212a的傳遞路徑旁。反之，當光學投影裝置2〇〇投影 出較暗晝面時，此光衰減器260會切入光束212a於照明 系統210中的傳遞路徑，以降低光束212a的穿透率。換 言之，光束212a通過光衰減器260時會變弱，所以光束 遮斷件240、250切入投影鏡頭240之角度Θ (如圖4A所 示）可以再變小，以使投影鏡頭220更不容易有斷裂的危 機。此外，由於光束遮斷件240、250遮斷的部分光束212a 後I少’因此可以提南幸父暗晝面之均勻度。 值得注意的是’在圖6中光衰減器260是配置於光 14 14765tw£doc/c 1245965 積分柱216與延遲鏡片218之間’以切入光束212a於光 積分柱216與延遲鏡片218之間的傳遞路徑。然而，此光 衰減器260亦可配置於照明系統21〇中的其他地方，例如 可配置於色輪214與光積分柱216之間。 圖7繪tf為本發明-較佳實施例之—種光束遮斷件 的結構示意圖。請同時參照圖3與圖7，上述 中，光束麟件崩5〇可分別具有多置 252。而當光束遮斷件240、250切入光束仙的傳遞路 徑上時’這些孔洞242、252可以讓部分光束212&通過。 因此，可以提高較暗晝面之均勻度。 值得注意的是，在本發明一較佳實施例中，且有多 數個孔洞242的光束遮斷件240、具有多重輸出功/率之光 源212以及光哀減器260(如圖6所示)可單獨使用於光學 投影裝置200中、同時使用於光學投影裝置2〇〇中，'或^ 任意搭配使用於光學投影裝置200中。 綜上所述，在本發明之光學投影裝置中，因採用二 光束遮斷件在光學投影裝置投影出較暗晝面的期間内，由 不同方向切入光束的傳遞路徑，以遮斷部分光束。因此， 本發明之光學投影裝置可以投影出較高對比及較佳均勻度 之暗畫面。而且，由於光束遮斷件切入投影鏡頭之角度不 需太大，即可達到大幅提高對比的目的。因此，投影鏡頭 所需切割的部分較少，不容易有斷裂的危機。 此外，本發明之光學投影裝置亦可搭配具有多重輸 出功率之光源及/或光衰減器，以於光學投影裝置投影出 15 1245965 14765twf.doc/c 較暗晝面的期間内’減弱入射投影鏡頭之光束。所以，於 影鏡頭所需切割的部分變得更少’更不容易有斷裂的^ 機。而且，由於光束被遮斷的部分較少，因此更進一步地 提高暗畫面之均勻度。另外’本發明之光學投影裝置二可 使用具有多數個孔洞的光束遮斷件，使部分光束藉由這些 孔洞通過，所以可以更進-步地提高較暗晝面之均句产: 雖然本發明已以較佳實施例揭露 = 以限定本發明，任何熟習此技藝者， 非用 當可作些許之更動與潤傅，因此 濩祀圍*視後附之申請專利範圍所界定者為準。 呆 【圖式簡單說明】 之:種光學鄉裝置的結構示意圖。 θ 3 -為白〇之光束遮斷件的作動示意圖。 置的林發明—紐㈣狀—種絲投影褒 遮J二== 會示為本發明一較佳實施例之二光束 他位】的U5B繪示為圖3中之光束遮斷件配置於其 圖 裝置、Ξ構6為本發明一較佳實施例之另一種光學投影 的結本购—錄實施狀—觀束遮斷件 16 1245965 14765twf.doc/c 【主要元件符號說明】 100、200 :光學投影裝置 110、210 :照明系統 112、212 :光源 112a、212a :光束 114、214 :色輪 116、216 :光積分柱 118、 218 :延遲鏡片 119、 219 :内部全反射稜鏡 120、 220 :投影鏡頭 130 ··數位微鏡裝置 140、240、250 :光束遮斷件 230 :反射式光閥 242、252 :孔洞 260 :光衰減器 300 :螢幕

Claims (1)

1. I24596565twfdoc/c 申請專利範圍： 1·一種光學投影裝置，包括·· 一照明系統’適於提供-光束； β投影鏡頭’配置於該光束的傳遞路徑上； 間 一反射式光閥，配置於該照明系統與該投影 且位於該光束的傳遞路徑上； 貝之 一第一光束遮斷件；以及 一第二光束遮斷件，其中該第一光束遮斷件與 二光束遮斷件適於由不同方—人該光束的傳遞路^ 分別遮斷部分該光束，且使部分該光束通過。二从 々2.如申請專利範圍第丨項所狀光學投影農置 該第-光束遮斷件與該第二絲遮斷件係配置於該二 頭上’且該第—光束遮斷件與該第二光束遮斷二^鏡 該光束於該投影鏡頭中的傳遞路徑。 ：刀入 一 3·如申請專利範圍第1項所述之光學投影夢置 該第-光束麵件與該第三光束遮斷件係配置其中 統中’且該第—光束遮斷件與該第二光束遮=明系 該光束於該照明系統中的傳遞路徑。 、；切入 4_如申睛專利範圍第1項所述之光學投影装置 ΰ亥弟光束遮斷件係配置於該照明系統中，且診^ '、中 ，斷件適於切人該光束於該照明系統中的傳魏$，光束 第二光束遮斷件係配置於該投影鏡頭上，且該第t二而該 斷件適於切人該光束於該照明系統巾的傳遞路彳^光束遮 5·如申請專利範圍第1項所述之光學投影巢置复 18 1245965 14765twf.doc/c 該第一光束遮斷件與該第二光束遮斷件分別具有多數個孔 洞。 6·如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置，其中 該照明系統具有一光源，而該光源具有多重輸出功率，在 该第一光束遮斷件與該第二光束遮斷件由不同方向切入該 光束的傳遞路徑的期間，該光源之輸出功率為一第一功 率，而在其他期間，該光源之輸出功率為一第二功率，且 3亥弟一功率大於該第^一功率。 7·如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置，更包 括一光衰減器，配置於該照明系統中，且該光衰減器適於 切入該光束於該照明系統中的傳遞路徑。 8·如申請專利範圍第7項所述之光學投影裝置，其中 該照明系統具有一光積分柱與一延遲鏡片，且該光衰減器 適於切入該光束於該光積分柱與該延遲鏡片之間的傳遞路 徑。 9.如申請專利範圍第1項所述之光學投影裝置，其中 該反射式光閥包括數位微鏡裝置或反射式單晶矽液晶面 板。 10·—種光學投影裝置，包括·· 一照明系統，具有一光源，其適於提供一光束，其 中該光源具有多重輸出功率； 一投影鏡頭，配置於該光束的傳遞路徑上； 一反射式光閥，配置於該照明系統與該投影鏡頭之 間，且位於該光束的傳遞路徑上；以及 19 1245965 14765twf.doc/c 战一光束遮斷件，配置於該投影鏡頭上，且該光束遮 斷件適於切入該投影鏡頭中，以遮斷部分該光束，其中在 該光束遮斷件切入該投影鏡頭中的期間，該光源之輸出功 ，為第功率，而在其他期間，該光源之輪出功率為一 第二功率，且該第二功率大於該第一功率。 U·如申請專利範圍第1〇項所述之光學投影裝置，更 包括-光衰減ϋ，配置於該照明祕巾，且該光衰減器適 於切入該光束於該照明系統中的傳遞路徑。 12·如申請專利範圍第η項所述之光學投影裝置，其 ^亥照明系統具有-光積分柱與—延遲鏡片，且該光衰減 為適於切入該光束於該光積分柱與該延遲鏡片之間的 路徑。 寸他 13·如申請專利範圍第1〇項所述之光學投影裝置，其 中该光束遮斷件具有多數個孔洞。 上14.如申請專利範圍第1〇項所述之光學投影裝置，其 中該反射式光閥包括數位微鏡裝置或反射式單晶石^液晶面 板。 15·—種光學投影裝置，包括： 一照明系統，適於提供一光束； 一投影鏡頭，配置於該光束的傳遞路徑上； 一反射式光閥，配置於該照明系統與該投影鏡頭之 間’且位於該光束的傳遞路徑上； 二光束朗件’配置於該投影鏡頭上，且該光束遮 斷件適於切入該投影鏡頭中，以遮斷部分該光束丨以及 20 1245965 14765twf.doc/c 一光衰減|§，配置於該照明系統中，且該光衰減器 適於切入該光束於該照明系統中的傳遞路徑。 16·如申请專利範圍第15項所述之光學投影裝置，其 中该照明系統具有一光積分柱與一延遲鏡片，且該光衰減 為適於切入該光束於該光積分柱與該延遲鏡片之間的傳遞 路徑。 17·如申請專利範圍第15項所述之光學投影裝置，其 中該光束遮斷件具有多數個孔洞。 18·如申請專利範圍第15項所述之光學投影裝置，其 中該反射式光閥包括數位微鏡裝置或反射式單晶矽液晶面 板。 19·一種光學投影裝置，包括： 一照明系統，適於提供一光束； 一投影鏡頭，配置於該光束的傳遞路徑上； 一反射式光閥，配置於該照明系統與該投影鏡頭之 間，且位於該光束的傳遞路徑上；以及 一光束遮斷件，配置於該投影鏡頭上，且該光束遮 斷件適於切入該投影鏡頭中，以遮斷部分該光束，其中該 光束遮斷件具有多數個孔洞。 20·如申請專利範圍第19項所述之光學投影裝置，其 中該反射式光閥包括數位微鏡裝置或反射式單晶矽液晶面 板0 21