專利名稱：投影裝置與其中的可調(diào)式光圈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種應用DLP(Digital LIght Processing，數(shù)字光源處理)技術的投影裝置，特別是關于一種可調(diào)整亮度及對比度的投影裝置，以及其中的可調(diào)式光圈。
背景技術：
投影技術近年來有著長足的進步，現(xiàn)今所謂的投影裝置，不再只是傳統(tǒng)會議上用來將透明膠片影像放大并投射至顯示屏幕上的演示文稿機器，也不只是將底片或正片的內(nèi)容利用強光投射至顯示屏幕，以便于瀏覽底片或正片的機器而已。利用了數(shù)字光源處理技術，現(xiàn)今的投影裝置不但已經(jīng)使得演示文稿的方式產(chǎn)生了革命性的突破，并且已經(jīng)以「家庭劇院」的新姿態(tài)，立足在顯示器的市場上，帶給傳統(tǒng)電視、新一代的液晶或電漿電視不小的威脅。
數(shù)字光源處理技術(Digital light Processing，以下簡稱DLP)是一種能夠依據(jù)數(shù)字的電子訊號，而產(chǎn)生一系列數(shù)字光訊號的技術，這些數(shù)字光訊號投射到顯示屏幕上不但可顯示出連續(xù)的影像，并可播放動畫。
DLP技術的投影裝置的核心為數(shù)字微鏡片裝置(Digital MicromirrorDevice，以下簡稱為微鏡片裝置)。請參照圖1，圖1為微鏡片裝置示意圖。微鏡片裝置10由數(shù)十萬片面積14X14微米，比頭發(fā)斷面還小的微鏡片12集積而成，每一片微鏡片12由鋁金屬制成。
圖1A所示為圖1中單一片微鏡片上視圖。微鏡片12為方型，并以對角線(圖示ab軸)為軸心而轉(zhuǎn)動。將微鏡片12由圖1A所示8→8方向橫切，則可得到如圖1B所示的側(cè)視圖。
如圖1B所示，微鏡片12在“On”狀態(tài)時會以圖1A的ab軸逆時針旋轉(zhuǎn)至與微鏡片裝置10夾角12度的位置，此時入射光L0會被微鏡片12反射，反射光L1則可進入一成像鏡組28而于后續(xù)成像。
微鏡片12在“Off”狀態(tài)時，則會順時針旋轉(zhuǎn)至與微鏡片裝置10夾角-12度的位置，此時入射光L0經(jīng)由微鏡片12反射，而使得反射光L2偏離成像鏡組28。
由于每一片微鏡片12在運作時就只有上述的On與Off二種狀態(tài)，與數(shù)字訊號每一位僅有0與1相對應，因此非常適合作為數(shù)字訊號的應用。
請參照圖2，圖2為公知應用DLP技術的投影裝置。投影裝置20主要包括一光源22、一光源鏡組24、上述的微鏡片裝置10、以及成像鏡組28。
光源22用以提供光線，通常為一燈泡配合一集光罩。光源22的光線可經(jīng)由光源鏡組24以保持光線的強度并具有集中性，而后藉由一TIR(Totalinternal reflection，內(nèi)部全反射)棱鏡26而將光線導入微鏡片裝置10。
TIR棱鏡26可使得光線以圖1B所示的夾角入射微鏡片裝置10，并可將微鏡片裝置10的On狀態(tài)反射光導入成像鏡組28中。成像鏡組28可將光線投射出投影裝置20，并成像于投影裝置20外部的一顯示屏幕上(圖中未示)。
如圖2所示的公知投影裝置20之中，光源鏡組24中的光徑與成像鏡組28中的光徑是成反向而平行，因此需要藉由反射鏡25以使光線反射約90度的角度而進入TIR棱鏡26，此為節(jié)省投影裝置20整體體積的設計方式，當然，亦有不使用反射鏡25，而將光源鏡組24與成像鏡組28垂直設置的公知技術。
而上述的光源鏡組24與成像鏡組28由復數(shù)片光學鏡片組成，通常在光源鏡組24中會包括一積分柱(light integrator)241，可使得光線在其中產(chǎn)生全反射而均勻化。
若光源22所提供的光線為白色光，則需要色輪23以使光線依時序輪流過濾成紅色光、綠色光及藍色光，如此一來，投影裝置20所投射的影像才會具有色彩。
除了上述應用DLP技術的投影裝置20所示的基本架構(gòu)之外，另外亦有使用三片微鏡片裝置芯片，每片微鏡片裝置分別負責紅、綠、藍三色光源的投影裝置。
然而，因為DLP技術使得投影裝置的使用具有更多的可能性，因此，投影裝置在不同使用環(huán)境下，其色彩或亮度的表現(xiàn)需求亦會有所不同。例如，一般利用投影裝置做演示文稿時，會希望投影裝置的亮度越高越好，因為演示文稿或會議場合并不適合將室內(nèi)燈源完全熄滅，因此投影裝置亮度越亮，則演示文稿時所能呈現(xiàn)的影像越清晰。但是，以家庭劇院用途的投影裝置為例，在播放電影或者動畫時，則希望畫面中的色彩鮮艷、對比強烈且黑白分明，因此，投影裝置亮度太高反而導致黑色或其它深色色彩明亮化，會造成深色過亮的缺點，而在影像的對比上出現(xiàn)反效果。面對上述不同使用環(huán)境時投影裝置所面臨的兩難情況，公知應用DLP技術的投影裝置之中并沒有適合的應對機制。
除了上述DLP技術的投影裝置的公知缺點之外，在投影裝置20中，光源22(圖2)所提供的光線，經(jīng)由光源鏡組24而導入微鏡片裝置10時，其光線的截面大體上是圓形，然而微鏡片裝置10為方形或矩形，且投影裝置20所投射的成像亦以方形或矩形為主。因此，光線截面形狀與成像形狀的差異經(jīng)常造成成像邊緣的光暈現(xiàn)象。
綜合上述DLP技術的投影裝置的公知缺點，公知技術中所缺乏是一種解決投影裝置成像邊緣的光暈現(xiàn)象的缺點的技術；此外，公知投影裝置中缺乏一種可以讓使用者依不同用途，而調(diào)整投影裝置亮度及對比度的機制。并且，公知技術中所缺乏的是一種適用于各種不同用途的投影裝置。
對于從事投影技術相關領域的研發(fā)人員而言，莫不致力于解決公知技術所仍然具有的缺點，以期能夠更進一步提高應用DLP技術的投影裝置產(chǎn)品的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的主要技術問題是，提供一種可調(diào)整亮度及對比度的投影裝置與其中的可調(diào)式光圈。
本發(fā)明要解決的另一技術問題是，提供一種適用于各種不同場合與用途的投影裝置與其中的可調(diào)式光圈。
本發(fā)明要解決的另一技術問題是，提供一種改善成像邊緣光暈缺點的投影裝置與其中的可調(diào)式光圈。
本發(fā)明揭露了一種投影裝置，包括一光源、一光源鏡組、一微鏡片裝置、一成像鏡組以及一可調(diào)式光圈。光源鏡組用以將光源所提供的光線導至微鏡片裝置。而光源所提供的光線經(jīng)由微鏡片裝置調(diào)控后產(chǎn)生一光訊號。光訊號可藉由該成像鏡組以投射并成像在投影裝置外部的一顯示屏幕上。其中，可調(diào)式光圈設置于投影裝置內(nèi)部的光徑上，且可調(diào)式光圈至少包括一活動葉片，用以改變可調(diào)式光圈的光圈開口大小。藉由控制該活動葉片，該投影裝置成像的亮度及對比度可加以調(diào)整。
在本發(fā)明所揭露的一較佳具體實施例中，將可調(diào)式光圈設置于成像鏡組中。而另一較佳具體實施例是將可調(diào)式光圈設置于光源鏡組中。另一較佳具體實施例是在成像鏡組與光源鏡組中同時設置有可調(diào)式光圈。本發(fā)明亦揭露了可調(diào)式光圈一具體的結(jié)構(gòu)實施例，其中可調(diào)式光圈包括四片活動葉片。而在另一可調(diào)式光圈具體的結(jié)構(gòu)實施例中，可調(diào)式光圈包括二片活動葉片。
本發(fā)明的可調(diào)式光圈可有多種不同的實施方式，包括其中光圈開口的形狀或者是可調(diào)式光圈本身的結(jié)構(gòu)，特別是其中活動葉片的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的主要精神是藉由對光圈開口大小的控制，以使應用DLP技術的投影裝置在硬件上具有改變其成像的亮度及對比度的機制與能力。因此，本發(fā)明所提供的投影裝置，其成像亮度或?qū)Ρ榷瓤梢朗褂谜卟煌男枨蠖右哉{(diào)整，本發(fā)明有效地改善了公知技術的缺點，而提供了一種適用于各種不同用途的投影裝置。同時，本發(fā)明亦藉由光圈開口的形狀而改善了公知技術中投影裝置成像邊緣的光暈缺點。


圖1為微鏡片裝置示意圖；圖1A為圖1中單一片微鏡片上視圖；圖1B為圖1A微鏡片側(cè)視圖；圖2為公知應用DLP技術的投影裝置；圖3為本發(fā)明投影裝置示意圖；圖3A顯示本發(fā)明投影裝置另一實施例；圖3B顯示本發(fā)明投影裝置另一實施例；圖4顯示本發(fā)明可調(diào)式光圈一實施例分解圖；圖4A顯示圖4可調(diào)式光圈第一光圈開口上視圖；圖4B顯示圖4可調(diào)式光圈第二光圈開口上視圖；以及圖5為本發(fā)明可調(diào)式光圈另一實施例分解圖。
附圖標號說明橫切線8 微鏡片裝置10、40微鏡片12投影裝置20、30光源22、32 色輪23、33光源鏡組24、34 集光柱241、341反射鏡25、35TIR棱鏡26、36成像鏡組28、38 膠筒39可調(diào)式光圈42、52光圈開口421、421A、421B下基片422 組合孔4221、4231固定孔4222 活動葉片423、523滑槽4232、5242 上基片424、524組合滑槽4241短柱4242、5232
螺絲425 顯示屏幕44入射光L0 反射光L1、L具體實施方式
請參照圖3，圖3為本發(fā)明投影裝置示意圖。投影裝置30主要包括一光源32、一光源鏡組34、一成像鏡組38、一微鏡片裝置40以及至少一可調(diào)式光圈(iris diaphragm)42。
光源32用以提供光線，實施上為一燈泡配合一集光罩。光源32的光線可藉由光源鏡組34以保持其光線的強度并具有集中性。
光源鏡組34用以將光線導入微鏡片裝置40，其包括復數(shù)片光學鏡片(例如圖3標號343與344)；且包括一積分柱(light integrator)341，可使得光線在其中產(chǎn)生全反射而均勻化；其后藉由光源鏡組34后端的一TIR棱鏡36而使光線以適當?shù)娜肷浣潜粚胛㈢R片裝置40，其入射角介于10度～14度。
微鏡片裝置40用以調(diào)控(modulate)光源32所提供的光線以產(chǎn)生一光訊號，該光訊號為微鏡片裝置40中復數(shù)個On狀態(tài)的微鏡片所產(chǎn)生的反射光。
該光訊號穿過TIR棱鏡36之后可被導入成像鏡組38。成像鏡組38包括復數(shù)片光學鏡片(圖中未示)，可將光訊號聚焦且放大地投射出投影裝置30，并成像于投影裝置30外部的一顯示屏幕44上。
可調(diào)式光圈42設置于投影裝置30內(nèi)部的光徑(light path)上。如圖3所示，本發(fā)明可調(diào)式光圈42在一實施例中設置于成像鏡組38中，復數(shù)片光學鏡片之間?？烧{(diào)式光圈42中央部分為一光圈開口(aperture)421，可使光線通過，且可調(diào)式光圈42至少包括一活動葉片423，用以改變光圈開口421的大小。投影裝置30成像的亮度及對比度可藉由控制活動葉片423而加以調(diào)整。
圖3A則顯示本發(fā)明投影裝置另一實施例，在圖3A實施例中，可調(diào)式光圈42設置于光源鏡組34中，光學鏡片343與344之間。另有圖3B的實施例，則是在成像鏡組38與光源鏡組34中皆設置可調(diào)式光圈42，此實施方式可使得成像亮度與對比度的可調(diào)性更高。除了上述圖3、圖3A及圖3B中可調(diào)式光圈42的不同設置方式之外，可調(diào)式光圈42設置在投影裝置30內(nèi)部的光徑上的任何位置其實皆可達到控制投影裝置30的亮度及對比度的效果，僅以上述三實施例為代表。
請繼續(xù)參照圖3，本發(fā)明投影裝置30中更包括一色輪33，用以使光源32的白色光線依時序輪流過濾成紅色光、綠色光及藍色光，以使得投影裝置投射的成像具有色彩。此外，投影裝置30中，光源鏡組34中的光徑與成像鏡組38中的光徑是成反向而平行，因此設置了反射鏡35以使光線反射約90度而進入TIR棱鏡36，此為節(jié)省投影裝置30整體體積的實施方式。在本發(fā)明另一實施方式中，是不使用反射鏡35，而將光源鏡組34、色輪33、及光源32移至與成像鏡組38約略垂直的位置(未圖示)。
請參照圖4，圖4顯示本發(fā)明可調(diào)式光圈一實施例分解圖。在此實施例中，可調(diào)式光圈42包括一下基片422、四片活動葉片423、一上基片424及二螺絲425。其中，螺絲425可經(jīng)由上基片424的組合滑槽4241、活動葉片423的組合孔4231、及下基片的組合孔4221而將可調(diào)式光圈42組合為一。下基片422的二側(cè)邊上另有二固定孔4222，以使可調(diào)式光圈42可固定在投影裝置30內(nèi)部的一膠筒39上。
可調(diào)式光圈42完成組合后，圖4所示上基片424下表面復數(shù)個短柱4242會卡合在與活動葉片423相對應的滑槽4232中。藉由上基片424的拉柄4243則可轉(zhuǎn)動上基片424，而連帶地帶動活動葉片423以其組合孔4231(或螺絲425)為軸心而轉(zhuǎn)動。如此一來，藉由控制這些活動葉片423的位置，則可改變可調(diào)式光圈42的光圈開口大小。
圖4A及圖4B分別顯示圖4可調(diào)式光圈不同光圈開口上視圖，如圖4A所示，當上基片424轉(zhuǎn)動至一預定的弧度時，則活動葉片423轉(zhuǎn)動至上基片424與下基片422所夾層的環(huán)形范圍內(nèi)，而此時可調(diào)式光圈42的光圈開口421A等于下基片422的中央開口，此光圈開口421A為可調(diào)式光圈42最大的光圈開口。
如圖4B所示，當上基片424自圖4A轉(zhuǎn)動至圖4B的弧度時，則活動葉片423是從上基片424與下基片422所夾層的環(huán)形范圍向中央轉(zhuǎn)動，此時可調(diào)式光圈42的光圈開口由圖4A的421A縮減成為421B。
由圖4A以及圖4B中可見，光圈開口421A與421B的形狀為眼形(eyeshape)、在另一實施例中則可將光圈開口的形狀設計為橢圓形。關于光圈開口形狀的設計，主要是著眼于光源32(圖3)所提供的光線，經(jīng)由光源鏡組34而導入微鏡片裝置40時，其光線的截面大體上是圓形，然而微鏡片裝置40為方形或矩形，且投影裝置30所投射的成像亦以方形或矩形為主。光線截面形狀與成像形狀的差異容易造成成像邊緣的光暈。因此，在實際實施本發(fā)明時發(fā)現(xiàn)以具有眼形或橢圓形光圈開口的可調(diào)式光圈42來改變?nèi)肷渲廖㈢R片裝置40的光線的截面形狀，或是改變經(jīng)由微鏡片裝置40所反射出的光訊號的截面形狀，有助于改善上述的成像邊緣的光暈缺點。
請參照圖5，圖5為本發(fā)明可調(diào)式光圈另一實施例分解圖。相較于圖4的實施例，可發(fā)現(xiàn)圖5中可調(diào)式光圈52中的活動葉片523與圖4的活動葉片423有不同的外形，且使用的數(shù)量也不相同(圖4為四片，圖5為二片)。此外，圖4的中上基片424下表面的復數(shù)個短柱4242及活動葉片423的滑槽4232，在圖5實施例中是相反地設置—使復數(shù)個短柱5232設置在活動葉片523上表面，而使滑槽5242設置于上基片524。
綜合以上所述，本發(fā)明的可調(diào)式光圈可有多種不同的實施方式，包括其中光圈開口的形狀或者是可調(diào)式光圈本身的結(jié)構(gòu)，特別是其中活動葉片的結(jié)構(gòu)；然而本發(fā)明的主要精神是藉由對光圈開口大小的控制，以使應用DLP技術的投影裝置在硬件上具有改變其成像的亮度及對比度的能力。因此，本發(fā)明所提供的投影裝置，其成像亮度或?qū)Ρ榷瓤梢朗褂谜卟煌男枨蠖右哉{(diào)整，本發(fā)明有效地改善了公知技術的缺點，而提供了一種適用于各種不同用途的投影裝置。同時，本發(fā)明亦改善了公知技術中投影裝置成像邊緣的光暈缺點。
本發(fā)明雖以較佳實例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明精神與發(fā)明實體，僅止于上述實施例。對熟悉此項技術者，當可輕易了解并利用其它元件或方式來產(chǎn)生相同的功效。因此，在不脫離本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)所作的修改，均應包含在權(quán)利要求的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，其特征是，包括一光源；一微鏡片裝置，用以調(diào)控該光源所提供的光線，以產(chǎn)生一光訊號；一光源鏡組，用以將該光源所提供的光線導至該微鏡片裝置；一成像鏡組，用以將該微鏡片裝置所產(chǎn)生的該光訊號投射出該投影裝置，并成像于該投影裝置外部的一顯示屏幕上；以及至少一可調(diào)式光圈，設置于該投影裝置內(nèi)部的光徑上，該可調(diào)式光圈中央部分為一光圈開口，可使光線通過，且該可調(diào)式光圈至少包括一活動葉片，用以改變該光圈開口的大小，該投影裝置成像的亮度及對比度可藉由控制該活動葉片而加以調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，該可調(diào)式光圈設置于該成像鏡組中。
3.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，該可調(diào)式光圈設置于該光源鏡組中。
4.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，該可調(diào)式光圈的該光圈開口為橢圓形。
5.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，該可調(diào)式光圈的該光圈開口為眼形。
6.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征是，該可調(diào)式光圈更包括一下基片、一上基片及一螺絲，該上、下基片中央部分為開口，以使光線通過，該上基片進一步包含一組合滑槽，當組裝時，該螺絲將該上、下基片與該活動葉片組合為一，并穿過該組合滑槽，其中該上基片與該活動葉片將進一步互相卡合，藉由該組合滑槽，該上基片可相對于該下基片轉(zhuǎn)動，并同時帶動該活動葉片以該螺絲為軸心而轉(zhuǎn)動，藉此可控制該活動葉片的位置，改變該可調(diào)式光圈的光圈開口大小。
7.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征是，該活動葉片具有一短柱，而該上基片具有一滑槽，該短柱卡合于該滑槽中。
8.如權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征是，該活動葉片具有一滑槽，而該上基片具有一短柱，該短柱卡合于該滑槽中。
9.一種可調(diào)式光圈，應用于一投影裝置中，該投影裝置包括一光源、一光源鏡組、一微鏡片裝置及一成像鏡組，該光源鏡組用以將該光源所提供的光線導至該微鏡片裝置，而該光源所提供的光線經(jīng)由該微鏡片裝置調(diào)控后產(chǎn)生一光訊號，該光訊號可藉由該成像鏡組投射并成像在該投影裝置外部的一顯示屏幕上，其中，該可調(diào)式光圈設置于該投影裝置內(nèi)部的光徑上，且該可調(diào)式光圈至少包括一活動葉片，用以改變該可調(diào)式光圈的光圈開口大小，藉由控制該活動葉片，該投影裝置成像的亮度及對比度可加以調(diào)整。
10.如權(quán)利要求9所述的可調(diào)式光圈，其特征是，該可調(diào)式光圈更包括一下基片、一上基片及一螺絲，該上、下基片中央部分為開口，以使光線通過，該上基片進一步包含一組合滑槽，當組裝時，該螺絲將該上、下基片與該活動葉片組合為一，并穿過該組合滑槽，其中該上基片與該活動葉片將進一步互相卡合，藉由該組合滑槽，該上基片可相對于該下基片轉(zhuǎn)動，并同時帶動該活動葉片以該螺絲為軸心而轉(zhuǎn)動，藉此可控制該活動葉片的位置，改變該可調(diào)式光圈的光圈開口大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種投影裝置與其中的可調(diào)式光圈，包括一光源、一光源鏡組、一微鏡片裝置、一成像鏡組及一可調(diào)式光圈。光源鏡組用以將光源所提供的光線導至微鏡片裝置。而光源所提供的光線經(jīng)由微鏡片裝置調(diào)控后產(chǎn)生一光訊號。光訊號可藉由該成像鏡組以投射并成像在投影裝置外部的一顯示屏幕上。其中，可調(diào)式光圈設置于投影裝置內(nèi)部的光徑上，且可調(diào)式光圈至少包括一活動葉片，用以改變可調(diào)式光圈的光圈開口大小。藉由控制該活動葉片，該投影裝置成像的亮度及對比度可加以調(diào)整。
文檔編號G03B21/00GK1588226SQ20041005516
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者康尹豪, 鄭竹明 申請人:揚明光學股份有限公司