專利名稱：數(shù)字光源處理投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種投影裝置，且特別是有關(guān)于一種數(shù)字光源處理(Digital Light Processing，DLP)投影裝置。
背景技術(shù)：
請(qǐng)參照?qǐng)D1，傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置100包括一照明系統(tǒng)110、一投影鏡頭120與一數(shù)字微鏡裝置(Digital Micro-mirror Device，DMD)130。其中，照明系統(tǒng)110至少包括一光源112與一中繼透鏡(relay lens)114。光源112適于提供一圓形光束112a，而中繼透鏡114、投影鏡頭120與數(shù)字微鏡裝置130皆位于此圓形光束112a的傳遞路徑上。此外，數(shù)字微鏡裝置130是配置于照明系統(tǒng)110與投影鏡頭120之間，而中繼透鏡114是配置于光源112與數(shù)字微鏡裝置130之間。
上述的數(shù)字光源處理投影裝置100中，中繼透鏡114是用以使光源112所提供的圓形光束112a投射至數(shù)字微鏡裝置130上。此數(shù)字微鏡裝置130具有多個(gè)微鏡(未示出)，而每一微鏡會(huì)分別呈現(xiàn)ON狀態(tài)、FLAT狀態(tài)或OFF狀態(tài)。其中，呈現(xiàn)ON狀態(tài)的微鏡會(huì)使圓形光束112a傳遞至投影鏡頭120，而呈現(xiàn)OFF狀態(tài)的微鏡132會(huì)使圓形光束112a偏離投影鏡頭120。之后，由數(shù)字微鏡裝置130反射至投影鏡頭120的部分圓形光束112a即成為影像，其是經(jīng)由投影鏡頭120投影于屏幕300上。
請(qǐng)參閱圖2所示的傳統(tǒng)數(shù)字微鏡裝置的微鏡在不同狀態(tài)時(shí)圓形光束的位置關(guān)系圖，其中入射數(shù)字微鏡裝置130的圓形光束為A、ON狀態(tài)的圓形光束為B、FLAT狀態(tài)的圓形光束為C，而OFF狀態(tài)的圓形光束為D。傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置100中，為了避免圓形光束A與圓形光束B局部重疊而降低影像的對(duì)比，所以投影鏡頭120與中繼透鏡114之間會(huì)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，以使圓形光束A與圓形光束B相鄰而不會(huì)有重疊的情形。
然而，由于投影鏡頭120與中繼透鏡114之間需保持適當(dāng)?shù)木嚯x，使得傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置100所投影出的影像80會(huì)有偏移的情形(如圖3所示)，且偏移量甚至?xí)笥?00％以上。在此，偏移量等于{[(1/2)P1+P2]/P1}×100％，其中P1為影像80的X軸的長(zhǎng)度，而P2為影像80在X軸向上偏移的距離。此外，由于傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置100的影像偏移量較大，因此較難應(yīng)用于背投影電視中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是在提供一種數(shù)字光源處理投影裝置，以改善傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置的影像偏移的問題。
基于上述與其他目的，本發(fā)明提出一種數(shù)字光源處理投影裝置，其包括一照明系統(tǒng)、一投影鏡頭以及一數(shù)字微鏡裝置。其中，照明系統(tǒng)適于提供一橢圓形光束，而投影鏡頭與數(shù)字微鏡裝置是位于橢圓形光束的傳遞路徑上，且數(shù)字微鏡裝置是配置于照明系統(tǒng)與投影鏡頭之間。此數(shù)字微鏡裝置具有多個(gè)微鏡，而每一微鏡適于在一±θ角之間擺動(dòng)，以使橢圓形光束沿著其短軸的延伸方向移動(dòng)。此外，橢圓形光束傳遞至投影鏡頭時(shí)，橢圓形光束的長(zhǎng)軸長(zhǎng)是大于一數(shù)值M，短軸長(zhǎng)是小于此數(shù)值M，其中數(shù)值M是光圈值為1/2sinθ時(shí)所對(duì)應(yīng)的光圈直徑。上述的θ例如等于10度或12度。
上述的照明系統(tǒng)例如包括一光源與一橢圓形光束產(chǎn)生元件。其中，光源適于提供一光束，而橢圓形光束產(chǎn)生元件是配置于此光束的傳遞路徑上，以將此光束轉(zhuǎn)變成橢圓形光束。
上述的橢圓形光束產(chǎn)生元件例如是一遮光元件，其具有一橢圓孔徑，以將光束轉(zhuǎn)變成橢圓形光束。
上述的橢圓形光束產(chǎn)生元件例如是一錐形光積分柱(light integrationrod)。
上述的橢圓形光束產(chǎn)生元件例如是具有非對(duì)稱曲面的一光學(xué)元件。其中，此光學(xué)元件例如是透鏡或反射鏡。
上述的橢圓形光束產(chǎn)生元件例如是一中繼透鏡，其可使橢圓形光束傳遞至數(shù)字微鏡裝置。此外，中繼透鏡例如具有一缺角，且此缺角是與投影鏡頭相鄰。
上述的照明系統(tǒng)例如具有一中繼透鏡，其可使橢圓形光束傳遞至數(shù)字微鏡裝置。此外，中繼透鏡例如具有一缺角，且此缺角是與投影鏡頭相鄰。
上述的投影鏡頭的光圈例如是涵蓋橢圓形光束。其中，此光圈例如為圓形或橢圓形。
本發(fā)明的數(shù)字光源處理投影裝置中，因照明系統(tǒng)適于提供一橢圓形光束，且此橢圓形光束傳遞至投影鏡頭時(shí)，橢圓形光束的短軸長(zhǎng)是小于傳統(tǒng)圓形光束的直徑，因此可在不使入射數(shù)字微鏡裝置的光束與反射至投影鏡頭的光束產(chǎn)生干涉的情況下，移動(dòng)投影鏡頭以縮短其與中繼透鏡之間的距離，進(jìn)而降低影像偏移量，甚至使其為零。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1示出傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為傳統(tǒng)數(shù)字微鏡裝置的微鏡在不同狀態(tài)時(shí)圓形光束的位置關(guān)系圖。
圖3示出為傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置的影像偏移示意圖。
圖4A示出本發(fā)明一實(shí)施例的一種數(shù)字光源處理投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4B為沿圖4A中I-I′線的剖示圖。
圖4C示出數(shù)字微鏡裝置的微鏡的擺動(dòng)示意圖。
圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字微鏡裝置的微鏡在不同狀態(tài)時(shí)橢圓形光束的位置關(guān)系圖。
圖6示出本發(fā)明另一實(shí)施例的一種數(shù)字光源處理投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件符號(hào)說明80影像100、200a、200b數(shù)字光源處理投影裝置110、210照明系統(tǒng)112、212光源112a、A、B、C、D圓形光束114、216中繼透鏡120、220投影鏡頭130、230數(shù)字微鏡裝置212a、A′、B′、C′、D′橢圓形光束
212b光束214橢圓形光束產(chǎn)生元件214a橢圓孔徑216a缺角232微鏡300屏幕L距離θ角度具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D4A至圖4C，本實(shí)施例的數(shù)字光源處理投影裝置200a包括一照明系統(tǒng)210、一投影鏡頭220以及一數(shù)字微鏡裝置230。其中，照明系統(tǒng)210適于提供一橢圓形光束212a，而投影鏡頭220與數(shù)字微鏡裝置230是位于橢圓形光束212a的傳遞路徑上，且數(shù)字微鏡裝置230是配置于照明系統(tǒng)210與投影鏡頭220之間。此數(shù)字微鏡裝置230具有多個(gè)微鏡232(圖4C中僅以一個(gè)表示)，而每一微鏡232適于在一±θ角之間擺動(dòng)，以使橢圓形光束212a沿著其短軸的延伸方向移動(dòng)。此外，橢圓形光束212a傳遞至投影鏡頭230時(shí)，橢圓形光束212a的長(zhǎng)軸長(zhǎng)是大于一數(shù)值M，短軸長(zhǎng)是小于此數(shù)值M，其中數(shù)值M是光圈值為1/2sinθ時(shí)所對(duì)應(yīng)的光圈直徑。
上述的數(shù)字光源處理投影裝置200a中，照明系統(tǒng)210例如包括一光源212與一橢圓形光束產(chǎn)生元件214。其中，光源212適于提供一光束212b，而橢圓形光束產(chǎn)生元件214是配置于此光束212b的傳遞路徑上。在圖4A中橢圓形光束產(chǎn)生元件214例如是一遮光元件，其具有一橢圓孔徑214a，以將光束212b轉(zhuǎn)變成橢圓形光束212a。之后，橢圓形光束212a例如會(huì)傳遞至照明系統(tǒng)中210中的中繼透鏡216，其可使橢圓形光束212a傳遞至數(shù)字微鏡裝置230。當(dāng)然，在橢圓形光束212a傳遞至中繼透鏡216之前會(huì)先通過其他元件，如色輪、光積分柱、聚光透鏡...等(圖4A中未示出)。
上述的數(shù)字微鏡裝置230的微鏡232會(huì)分別呈現(xiàn)ON狀態(tài)(即擺動(dòng)+θ角)或OFF狀態(tài)(即擺動(dòng)-θ角)。其中，呈現(xiàn)ON狀態(tài)的微鏡232會(huì)使橢圓形光束212a傳遞至投影鏡頭220，而呈現(xiàn)OFF狀態(tài)的微鏡232會(huì)使橢圓形光束212a偏離投影鏡頭220。之后，由數(shù)字微鏡裝置230反射至投影鏡頭220的部分橢圓形光束212a即成為影像，其是經(jīng)由投影鏡頭220投影于屏幕300上。
本實(shí)施例的投影鏡頭220的光圈(未示出)是足以涵蓋橢圓形光束212a，以使投影于屏幕300上的影像具有較高的亮度，其中此光圈可為圓形或橢圓形。
圖5為本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字微鏡裝置的微鏡在不同狀態(tài)時(shí)橢圓形光束的位置關(guān)系圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5，其中入射數(shù)字微鏡裝置230的橢圓形光束為A′、ON狀態(tài)的橢圓形光束為B′、FLAT狀態(tài)的橢圓形光束為C′，而OFF狀態(tài)的橢圓形光束為D′。在一優(yōu)選實(shí)施例中，上述的θ角例如是10度、12度或其他角度。若以12度為例，則數(shù)值M即等于光圈值為2.4時(shí)所對(duì)應(yīng)的光圈直徑，而且傳統(tǒng)圓形光束A的直徑亦等于此數(shù)值M。換句話說，本實(shí)施例的橢圓形光束A′的長(zhǎng)軸長(zhǎng)是大于圓形光束A的直徑，而橢圓形光束A′的短軸長(zhǎng)是小于圓形光束A的直徑。
由于橢圓形光束A′的短軸長(zhǎng)是小于圓形光束A的直徑，使得橢圓形光束A′、B′之間會(huì)相隔一距離L，所以橢圓形光束B′可沿著Y軸向下移動(dòng)，而不會(huì)與橢圓形光束A′產(chǎn)生局部重疊的情形。因此，本實(shí)施例的數(shù)字光源處理投影裝置200a可在不影響影像對(duì)比的情形下，移動(dòng)投影鏡頭220，使其鄰近中繼透鏡216，以改善傳統(tǒng)數(shù)字光源處理投影裝置100(如圖1所示)的影像偏移的問題。而且，因影像偏移的情形獲得改善，所以本實(shí)施例的數(shù)字光源處理投影裝置200a可應(yīng)用于背投影電視中。
此外，相較于傳統(tǒng)的圓形光束B，橢圓形光束B′的長(zhǎng)軸兩側(cè)多出的面積，可補(bǔ)償其短軸兩側(cè)減少的面積，因此可以維持影像的亮度。另外，由于投影鏡頭220與中繼透鏡216之間的距離縮短，還可使本實(shí)施例的數(shù)字光源處理投影裝置200a整體的體積縮小。
圖6示出本發(fā)明另一實(shí)施例的一種數(shù)字光源處理投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D6，其與圖4A相似，不同處在于圖6所示出的數(shù)字光源處理投影裝置200b中，是將中繼透鏡216靠近投影鏡頭220的一端切割出一缺角216a，以使投影鏡頭220可再向下移動(dòng)，以進(jìn)一步降低影像的偏移量，甚至使其為零。此外，由于橢圓形光束212a并不會(huì)通過中繼透鏡216所切割的部分，因此不會(huì)影響成像品質(zhì)。
值得注意的是，圖4A與圖6中所示出的橢圓形光束產(chǎn)生元件214僅為舉例之用，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明的橢圓形光束產(chǎn)生元件還可以是美國(guó)德州儀器公司所提出的錐形光積分柱、臺(tái)灣專利第508474號(hào)中所提出的具有非對(duì)稱曲面的一光學(xué)元件或是其他可產(chǎn)生橢圓形光束的元件。其中，具有非對(duì)稱曲面的光學(xué)元件例如是透鏡或反射鏡。當(dāng)然，圖4A與圖6中所示出的中繼透鏡216，亦可換成具有非對(duì)稱曲面的中繼透鏡。
綜上所述，本發(fā)明的數(shù)字光源處理投影裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的數(shù)字光源處理投影裝置中，因照明系統(tǒng)適于提供一橢圓形光束，因此可在不影響影像對(duì)比及亮度的情況下，移動(dòng)投影鏡頭以縮短其與中繼透鏡之間的距離，進(jìn)而降低影像偏移量，甚至使其為零。
2.由于影像偏移的問題獲得改善，所以本發(fā)明的數(shù)字光源處理投影裝置可應(yīng)用于背投影電視中。
3.投影鏡頭與中繼透鏡之間的距離縮短，可使本發(fā)明的數(shù)字光源處理投影裝置整體的體積縮小。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何業(yè)內(nèi)人士，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字光源處理投影裝置，包括一照明系統(tǒng)，適于提供一橢圓形光束；一投影鏡頭，位于該橢圓形光束的傳遞路徑上；以及一數(shù)字微鏡裝置，配置于該照明系統(tǒng)與該投影鏡頭之間，且位于該橢圓形光束的傳遞路徑上，該數(shù)字微鏡裝置具有多數(shù)個(gè)微鏡，而每一所述微鏡適于在一±θ角之間擺動(dòng)，以使該橢圓形光束沿著其短軸的延伸方向移動(dòng)，其中，該橢圓形光束傳遞至該投影鏡頭時(shí)，該橢圓形光束的長(zhǎng)軸長(zhǎng)是大于一數(shù)值M，短軸長(zhǎng)是小于該數(shù)值M，而該數(shù)值M是光圈值為1/2sinθ時(shí)所對(duì)應(yīng)的光圈直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中θ等于10度或12度。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該照明系統(tǒng)包括一光源，適于提供一光束；以及一橢圓形光束產(chǎn)生元件，配置于該光束的傳遞路徑上，以將該光束轉(zhuǎn)變成該橢圓形光束。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該橢圓形光束產(chǎn)生元件包括一遮光元件，具有一橢圓孔徑，以將該光束轉(zhuǎn)變成該橢圓形光束。
5.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該橢圓形光束產(chǎn)生元件包括一錐形光積分柱。
6.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該橢圓形光束產(chǎn)生元件包括具有非對(duì)稱曲面的一光學(xué)元件。
7.如權(quán)利要求6所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該光學(xué)元件包括透鏡或反射鏡。
8.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該橢圓形光束產(chǎn)生元件包括一中繼透鏡，其可使該橢圓形光束傳遞至該數(shù)字微鏡裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該中繼透鏡具有一缺角，且該缺角與該投影鏡頭相鄰。
10.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該照明系統(tǒng)具有一中繼透鏡，其可使該橢圓形光束傳遞至該數(shù)字微鏡裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該中繼透鏡具有一缺角，且該缺角與該投影鏡頭相鄰。
12.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該投影鏡頭的光圈是涵蓋該橢圓形光束。
13.如權(quán)利要求12所述的數(shù)字光源處理投影裝置，其中該光圈為圓形或橢圓形。
全文摘要
一種數(shù)字光源處理投影裝置，其包括一照明系統(tǒng)、一投影鏡頭以及一數(shù)字微鏡裝置。其中，照明系統(tǒng)適于提供一橢圓形光束，而投影鏡頭與數(shù)字微鏡裝置是位于橢圓形光束的傳遞路徑上，且數(shù)字微鏡裝置是配置于照明系統(tǒng)與投影鏡頭之間。此數(shù)字微鏡裝置具有多個(gè)微鏡，而每一微鏡適于在一±θ角之間擺動(dòng)，以使橢圓形光束沿著其短軸的延伸方向移動(dòng)。此外，橢圓形光束傳遞至投影鏡頭時(shí)，橢圓形光束的長(zhǎng)軸長(zhǎng)是大于一數(shù)值M，短軸長(zhǎng)是小于此數(shù)值M，其中數(shù)值M是光圈值為1/2sinθ時(shí)所對(duì)應(yīng)的光圈直徑。
文檔編號(hào)H04N5/74GK1881072SQ200510078928
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2005年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月17日
發(fā)明者鄭竹明 申請(qǐng)人:揚(yáng)明光學(xué)股份有限公司