專利名稱：投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種投影裝置，且特別關(guān)于一種利用不同濾光部或反射區(qū)來 減少拖影現(xiàn)象及雜散漏光，且能維持影像亮度的投影裝置。
背景技術(shù)：
投影機是利用 一照明系統(tǒng)提供一照明光束，再利用數(shù)字微鏡組件(Digital Micro-Mirror Device, DMD )將照明光束轉(zhuǎn)換為影像光束，之后搭配投影鏡 頭將影像光束投射至一屏幕而形成影像。其中，投影鏡頭的f數(shù)(f/number) 可控制影像亮度，f數(shù)(f/number)的數(shù)值(number)越小，光圈孔徑越大，入光 量越大，反之則越低。因此，設(shè)計投影機時，通常會采用f數(shù)的數(shù)值較小的 投影鏡頭，使投影機的亮度可以提升。請參照圖1，為采用f數(shù)的數(shù)值較小(即f/2)的投影鏡頭的光扇(ray-fan) 圖。由圖可知，不同波長的紅光、綠光以及藍光于成^f象面所對應(yīng)的^(象差量不 一致，尤其是波長較短的藍光中的大角度光束會明顯偏離正常成像位置，此 將導(dǎo)致藍光外圍形成嚴(yán)重拖影，而造成影像拖影(flare)而無法清楚聚焦。目 前會于投影鏡頭或照明系統(tǒng)中加入一不透光的擋片，以阻擋進入投影機的大 角度光束，但此方法除阻擋藍光中的大角度光束外，還會阻擋到紅光及綠光 中的大角度光束，而造成投影機的亮度下降。再者，DMD的有效區(qū)(即具有微鏡片陣列的區(qū)域)夕卜通常會涂布有一吸光 材料(dark coating),借以減少雜散光(stray light )。但吸光材料對各波長光 束的反射率也并不相同，通常對于波長較短的藍光會有較高的反射率，反射 的雜散光會通過投影鏡頭漏出藍光，而會導(dǎo)致影像中的局部位置具有較多的 藍色。尤其當(dāng)影像為黑畫面時，即DMD中各微鏡片均處于關(guān)狀態(tài)(off state) 時，將更明顯觀察出局部的藍色漏光。目前解決方法，是在照明系統(tǒng)中加入 一不透光的擋片，使關(guān)狀態(tài)的光束不會進入投影鏡頭中，但此方法同樣地除 阻擋藍光外，還會阻擋到紅光及綠光，而造成投影機的亮度下降。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一目的就是在提供一種投影裝置，是利用不同濾光部或反射區(qū) 來減少拖影現(xiàn)象及雜散漏光，且能維持影像亮度。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種投影裝置，包括照明系統(tǒng)、投影模塊以及 至少一濾光片。照明系統(tǒng)用以射出照明光束，投影模塊用以接收來自照明系 統(tǒng)的照明光束，并據(jù)以投射影像。濾光片設(shè)置于照明系統(tǒng)內(nèi)且位于照明光束 所定義的光路徑上，濾光片具有第一濾光部及第二濾光部。其中，第二濾光 部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長大于第一濾光部的穿透光波長范圍 的最小穿透光波長，或者該第二濾光部的穿透光波長范圍的最大穿透光波長 小于該第一濾光部的穿透光波長范圍的最大穿透光波長。根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種投影裝置，包括照明系統(tǒng)以及投影模塊， 照明系統(tǒng)包括光源，光源則包括燈源及反射罩。燈源用以產(chǎn)生照明光束。反 射罩具有第 一反射區(qū)及第二反射區(qū)，第 一反射區(qū)及第二反射區(qū)用以反射會聚照明光束，其中，第二反射區(qū)的反射光波長范圍的最小反射光波長大于第一 反射區(qū)波長范圍的最小反射光波長，或者該第二反射區(qū)的反射光波長范圍的 最大反射光波長小于該第一反射區(qū)波長范圍的最大反射光波長。投影模塊用 以接收來自照明系統(tǒng)的照明光束，并據(jù)以投射影像。為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1為傳統(tǒng)4殳影鏡頭的光扇圖。圖2A為本發(fā)明第一實施例的投影裝置的示意圖。圖2B為圖2A中的濾光片的示意圖。圖3A為圖2A的數(shù)字孩i鏡組件的示意圖。圖3B為本發(fā)明的第二實施例的濾光片的示意圖。圖4為圖2A的光源的剖視圖。主要組件符號說明100:投影裝置110:照明系統(tǒng)111:光源llla:反射罩 11 lb:燈源 112:色彩產(chǎn)生裝置 113:積分柱 114:透鏡組 115:反射鏡 116:中繼透鏡 130:投影模塊 130a:光閥 130b:投影鏡頭140、 140，濾光片141、 141，第一濾光部142、 142，第二濾光部 m:微反射鏡S:光圈照明光束 i:影像光束 I:影像 Al:有效區(qū) A2:吸光涂布區(qū) Rl:第一反射區(qū) R2:第二反射區(qū)具體實施方式
第一實施例請參照圖2A,本發(fā)明第一實施例的投影裝置100包括照明系統(tǒng)110、投 影模塊130以及至少一濾光片140。照明系統(tǒng)110用以射出照明光束L，投 影模塊130用以接收來自照明系統(tǒng)110的照明光束L,并據(jù)以投射一影像I 于一屏幕(圖未示)上。照明系統(tǒng)110包括光源111、色彩產(chǎn)生裝置112、積分柱113、透鏡組114、 反射鏡115以及中繼透鏡(Relay Lens)116。光源111可為高壓汞燈或卣素?zé)舻鹊?，用以產(chǎn)生照明光束L,光源111例如包括反射罩llla及設(shè)于反射罩 llla內(nèi)的燈源lllb;燈源lllb發(fā)出的照明光束L經(jīng)反射罩llla反射會聚后 射至色彩產(chǎn)生裝置112。色彩產(chǎn)生裝置112例如是色輪(colorwheel),用以 依序?qū)⒄彰鞴馐鳯分成紅光、藍光及綠光，然后射入積分柱113以均勻化， 再由透鏡組114、反射鏡115及中繼透鏡116射入投影模塊130。投影模塊130包括光閥130a及投影鏡頭130b。光閥130a可為數(shù)字微鏡 組件(digital micro-mirror device, DMD )、液晶顯示面斗反(liquid crystal display, LCD)或一單晶珪液晶顯示面板(liquid crystal on silicon, LCOS ),在本實 施例中，光閥130a為數(shù)字微鏡組件為例作說明。光閥130a的數(shù)字微鏡組件 接收照明光束L后，據(jù)以產(chǎn)生影像光束i。投影鏡頭130b接收影像光束i后， 據(jù)以投射出影像I。其中，投影鏡頭130b包括光圈S。濾光片140設(shè)置在照明系統(tǒng)110內(nèi)且位于照明光束L所定義的光路徑 上，更詳細(xì)地說，濾光片140設(shè)置于照明系統(tǒng)110內(nèi)對應(yīng)于光圈S位置的一 共軛位置(conjugate position)或設(shè)置于光源111與積分柱113之間。此共軛 位置視投影裝置100中各光學(xué)件相對配置關(guān)系及光路設(shè)計而定。由于濾光片 140非直接設(shè)置于成像面上，故不會影響影像的質(zhì)量。此外，如圖2B所示，濾光片140具有第一濾光部141及第二濾光部142 (斜線范圍所示)，且第二濾光部142的穿透光波長范圍的最小穿透光波長 大于第一濾光部141的穿透光波長范圍的最小穿透光波長。第一濾光部141 為圓形，第二濾光部142為環(huán)形，且第二濾光部142環(huán)繞第一濾光部141。在本實施例中，除了濾光片140設(shè)置于照明系統(tǒng)110內(nèi)對應(yīng)于光圈S位 置的共輒位置，第一濾光部141的穿透光波長范圍包括紅光波長范圍、綠光 波長范圍及藍光波長范圍，第二濾光部141的穿透光波長范圍包括紅光波長 范圍及綠光波長范圍。例如第一濾光部141的穿透光波長范圍為 440nm 720nm,第二濾光部142的穿透光波長范圍為550nm 850醒。借以 當(dāng)照明光束通過濾光片140后，在第一濾光部141可供照明光束L中的可見 光(即紅光、綠光及藍光)穿透，而在第二濾光部142可阻擋藍光，而僅讓照 明光束L中的紅光及綠光穿透。借此，可以通過第二濾光部142的設(shè)置濾掉 照明光束L中會產(chǎn)生拖影的藍光，同時可避免阻擋到對拖影現(xiàn)象較無影響的 紅光及綠光而影響投影裝置的亮度。如此一來，對于紅光及綠光而言，所能穿透的濾光片140的有效孔徑大于藍光，而可在不影響紅光及綠光的亮度下，僅濾掉部分的藍光光量來減少 拖影現(xiàn)象。當(dāng)然，視實際設(shè)計，可能是其它波長范圍的色光而非藍光會產(chǎn)生 拖影。此時，即可因應(yīng)改變兩濾光部的穿透光波長范圍的涵蓋差異部分，來 達到同樣效果。例如，若為波長范圍較長的色光發(fā)生拖影，即可以第二濾光部142的穿透光波長范圍的最大穿透光波長小于該第一濾光部141的穿透光波長范圍的最大穿透光波長的方式來濾掉相關(guān)的波段色光。例如，當(dāng)紅光會 發(fā)生拖影時，可將第一濾光部的穿透光波長范圍包括紅光、綠光以及藍光波 長范圍，第二濾光部的穿透光波長范圍包括綠光及藍光波長范圍。 第二實施例請參照圖3A及圖3B,圖3A為圖2A的數(shù)字微鏡組件的示意圖，圖3B 為本發(fā)明的第二實施例的濾光片的示意圖。如圖3A所示，數(shù)字微鏡組件(即 光閥130a)包括一有效區(qū)Al及一設(shè)于有效區(qū)Al外圍的吸光涂布(dark coating)區(qū)A2。有效區(qū)Al為以陣列方式排列有微反射鏡m的區(qū)域，吸光 涂布區(qū)A2則用以減少影像I中的雜散光。此外，吸光涂布區(qū)A2對于一第一波長范圍內(nèi)的光束的反射率高于第一 波長范圍外的光束的反射率，第一波長范圍例如為藍光波長范圍。濾光片 140，的第二濾光部142，對應(yīng)吸光涂布區(qū)A2設(shè)置，即經(jīng)濾光片140，的第二濾 光部142，的照明光束L投射至吸光涂布區(qū)A2。在本實施例中，濾光片140， 位于圖2A中濾光片140的位置時，濾光片140，的第二濾光部142'位于濾光 片140，的邊緣(如圖3B所示)。第一濾光部141，及第二濾光部142，的穿透光波長范圍可同于第一實施 例的設(shè)計，即第二濾光部142的穿透光波長范圍的最小穿透光波長大于第一 濾光部141的穿透光波長范圍的最小穿透光波長，或者第二濾光部142的穿 透光波長范圍的最大穿透光波長小于該第一濾光部141的穿透光波長范圍的 最大穿透光波長。優(yōu)選地，第二濾光部142，的穿透光波長范圍不包括第一波 長范圍，第一濾光部141，的穿透光波長范圍包括第一波長范圍。舉例來說， 當(dāng)?shù)谝徊ㄩL范圍為藍光時，第二濾光部142，的穿透光波長范圍為紅光及綠光 波長范圍，第一濾光部141，的穿透光波長范圍為藍光、紅光及綠光波長范圍， 借以經(jīng)第二濾光部142，濾光而射至吸光涂布區(qū)A2的部分照明光束L便僅剩 反射率較低的紅光及綠光，再經(jīng)吸光涂布區(qū)A2的吸光效杲，便可大幅減少 傳統(tǒng)的漏光問題同時不致影響投影裝置的亮度。而當(dāng)?shù)谝徊ㄩL范圍為紅光時，第二濾光部142，的穿透光波長范圍為藍光 及綠光波長范圍，第一濾光部141，的穿透光波長范圍為藍光、紅光及綠光波 長范圍，借以經(jīng)第二濾光部142，濾光而射至吸光涂布區(qū)A2的部分照明光束 L便僅剩反射率較低的藍光及綠光，再經(jīng)吸光涂布區(qū)A2的吸光效果，便可 大幅減少傳統(tǒng)的漏光問題同時不致影響投影裝置的亮度。第三實施例請參照圖4,為圖2A的光源111的剖視圖。在本實施例中，光源111 的反射罩llla的內(nèi)表面具有一第一反射區(qū)Rl及一第二反射區(qū)R2,第二反 射區(qū)R2位于反射罩llla的罩緣并環(huán)繞第一反射區(qū)Rl,第一反射區(qū)Rl及第 二反射區(qū)R2用以反射會聚照明光束L，且第二反射區(qū)R2的反射光波長范圍 的最小反射光波長大于第一反射區(qū)Rl的反射光波長范圍的最小反射光波 長。本實施例中，第一反射區(qū)Rl的反射光波長范圍包括紅光、綠光以及藍 光波長范圍，第二反射區(qū)R2的反射光波長范圍包括紅光及綠光波長范圍， 借以第一反射區(qū)R1系可反射紅光、綠光及藍光，而第二反射區(qū)R2僅反射 紅光及綠光。如此一來，利用第二反射區(qū)R2可避免藍光反射，而僅讓照明 光束L中的紅光及綠光反射，因此，可濾掉照明光束L中會產(chǎn)生拖影的藍光， 同時可避免阻擋到對拖影現(xiàn)象較無影響的紅光及綠光而影響投影裝置的亮 度。當(dāng)然，視實際設(shè)計，可能是其它波長范圍的色光而非藍光會產(chǎn)生拖影。 此時，即可因應(yīng)改變兩反射區(qū)的反射光波長范圍的涵蓋差異部分，來達到同 樣效果。例如，若為波長范圍較長的色光發(fā)生拖影，則可設(shè)計第二反射區(qū)的 反射光波長范圍的最大反射光波長小于該第一反射區(qū)波長范圍的最大反射 光波長。例如，當(dāng)紅光會發(fā)生拖影時，第一反射區(qū)的反射光波長范圍可包括 紅光、綠光以及藍光波長范圍，第二反射區(qū)的反射光波長范圍包括綠光及藍 光波長范圍，借以濾掉照明光束L中會產(chǎn)生拖影的紅光，而僅讓照明光束L 中的藍光及綠光反射。而上述實施例中，濾光部141、 142、 141，、 142，或反射區(qū)R1、 R2亦能 應(yīng)用于圖2A的投影裝置100中其它光學(xué)組件。例如，對于透鏡組114或中 繼透鏡116，可在其中一透鏡表面作適當(dāng)?shù)谋∧ね坎级_到同濾光片的第一 濾光部及第二濾光部的效果。或者，在反射鏡115的鏡面上如圖4的反射罩llla設(shè)計第一反射區(qū)及第二反射區(qū)，來達到相同效果。此外，上述實施例及相關(guān)變化應(yīng)用亦可同時一起搭配使用。只要是投影裝置利用濾光部或反射區(qū) 設(shè)置來減少拖影現(xiàn)象及雜散漏光，且能維持影像亮度，均不脫離本發(fā)明的范圍。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例公開如上，然其并非用以限定本 發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范 圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書 所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種投影裝置，包括一照明系統(tǒng)，用以射出一照明光束；一投影模塊，用以接收來自該照明系統(tǒng)的該照明光束，并據(jù)以投射一影像；以及至少一濾光片，設(shè)置于該照明系統(tǒng)內(nèi)并位于該照明光束所定義的一光路徑上，該濾光片并具有一第一濾光部及一第二濾光部，其中該第二濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長大于該第一濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長，或者該第二濾光部的穿透光波長范圍的最大穿透光波長小于該第一濾光部的穿透光波長范圍的最大穿透光波長。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中該第一濾光部的穿透光波長范 圍包括紅光、綠光以及藍光波長范圍，該第二濾光部的穿透光波長范圍包括 紅光及綠光波長范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中該投影模塊包括一光閥及一投 影鏡頭，該光閥用以接收該照明光束，并據(jù)以產(chǎn)生一影像光束，該投影鏡頭 用以接收該影像光束并據(jù)以投射該影像，且該投影鏡頭包括一光圈，該濾光 片位于對應(yīng)于該光圈位置的一共軛位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中該投影模塊包括一光閥及一投 影鏡頭，該光閥包括一數(shù)字微鏡組件，該數(shù)字微鏡組件包括一有效區(qū)及一設(shè) 于有效區(qū)外圍的一吸光涂布區(qū)，且該吸光涂布區(qū)對于一第一波長范圍內(nèi)的光 束的反射率高于第一波長范圍外的光束的反射率，該濾光片的第二濾光部對 應(yīng)該吸光涂布區(qū)，使得經(jīng)該第二濾光部的該照明光束投射至該吸光涂布區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影裝置，其中該第二濾光部的穿透光波長范 圍不包括第一波長范圍，該第一濾光部的穿透光波長范圍包括該第一波長范 圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的投影裝置，其中該第一波長范圍為藍光波長范 圍，該第一濾光部的穿透光波長范圍包括紅光、綠光以及藍光波長范圍，該 第二濾光部的穿透光波長范圍包括紅光及綠光波長范圍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中該第一濾光部為圓形，該第二 濾光部為環(huán)形，且該第二濾光部環(huán)繞該第一濾光部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中該光源包括一反射罩，該反射 罩具有一第一反射區(qū)及一第二反射區(qū)，該第二反射區(qū)的反射光波長范圍的最 小反射光波長大于該第一反射區(qū)波長范圍的最小反射光波長。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置，其中該第一反射區(qū)的反射光波長范圍包括紅光、綠光以及藍光波長范圍，該第二反射區(qū)的反射光波長范圍包括 紅光及綠光波長范圍。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置，其中該第二反射區(qū)位于該反射罩 的罩緣并環(huán)繞該第一反射區(qū)。
11. 一種投影裝置，包括 一照明系統(tǒng)，包括一光源，該光源包括 一燈源，用以產(chǎn)生一照明光束；及一反射罩，用以反射該照明光束，該反射罩具有一第一反射區(qū)及一第二 反射區(qū)，其中，該第二反射區(qū)的反射光波長范圍的最小反射光波長大于該第 一反射區(qū)波長范圍的最小反射光波長，或者該第二反射區(qū)的反射光波長范圍 的最大反射光波長小于該第一反射區(qū)波長范圍的最大反射光波長；以及一投影模塊，用以接收來自該照明系統(tǒng)的該照明光束，并據(jù)以投射一影像。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影裝置，其中該第一反射區(qū)的反射光波長 范圍包括紅光、綠光以及藍光波長范圍，該第二反射區(qū)的反射光波長范圍包 括紅光及綠光波長范圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影裝置，其中該第二反射區(qū)位于該反射罩 的罩緣并環(huán)繞該第一反射區(qū)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的投影裝置，還包括至少一濾光片，設(shè)置于該 照明光束所定義的一光路徑上，該濾光片并具有一第一濾光部及一第二濾光 部，該第二濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長大于該第一濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其中該投影模塊包括一光閥及一 投影鏡頭，該光閱用以接收該照明光束，并據(jù)以產(chǎn)生一影像光束，該投影鏡 頭用以接收該影像光束并據(jù)以投射該影像，且該投影鏡頭包括一光圏，該濾 光片位于對應(yīng)于該光圏位置的一共軛位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其中該第一濾光部為圓形，該第二濾光部為環(huán)形，且該第二濾光部環(huán)繞該第 一濾光部。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的投影裝置，其中該投影模塊包括一光閥及一投影鏡頭，該光閥包括一數(shù)字微鏡組件，該數(shù)字微鏡組件包括一有效區(qū)及一 設(shè)于有效區(qū)外圍的一吸光涂布區(qū)，且該吸光涂布區(qū)對于一第一波長范圍內(nèi)的 光束的反射率高于第一波長范圍外的光束的反射率，該濾光片的第二濾光部 系對應(yīng)該吸光涂布區(qū)，使得經(jīng)該第二濾光部的該照明光束系投射至該吸光涂 布區(qū)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的投影裝置，其中該第二濾光部的穿透光波長 范圍不包括該第 一波長范圍，該第 一濾光部的穿透光波長范圍包括該第 一波 長范圍。
全文摘要
一種投影裝置包括照明系統(tǒng)、投影模塊以及至少一濾光片。照明系統(tǒng)用以射出照明光束，投影模塊用以接收來自照明系統(tǒng)的照明光束，并據(jù)以投射一影像在屏幕上。濾光片設(shè)置于照明系統(tǒng)內(nèi)并位于照明光束所定義的光路徑上，濾光片具有第一濾光部及第二濾光部。第二濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長大于第一濾光部的穿透光波長范圍的最小穿透光波長。
文檔編號G03B21/14GK101221346SQ20071000142
公開日2008年7月16日 申請日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月8日
發(fā)明者劉勁谷, 王思克 申請人:中強光電股份有限公司