專利名稱：具有調(diào)整亮度及亮均功能的投影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種投影裝置，尤其涉及一種具有調(diào)整亮度及亮均功能的投影裝置。
背景技術(shù)：
投影裝置中光路設(shè)計(jì)的優(yōu)劣與否影響到投影裝置最后投射至屏幕上的影像表現(xiàn)。因此，如何有效地提高投影裝置的成像亮度(Brightness)與均勻度(Uniformity)將成為投影裝置市場(chǎng)上越來越受關(guān)注的焦點(diǎn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，該圖為傳統(tǒng)的投影裝置示意圖。傳統(tǒng)的投影裝置10包括光源模塊110、均光器(Light Pipe)120、第一透鏡模塊130、第二透鏡模塊140、影像模塊150及鏡頭160。光源模塊110包括燈泡112及燈罩114，燈罩114用以反射并匯集燈泡112所產(chǎn)生的光線L。均光器120包括入射端122及出射端124。光線L于入射端122上匯集成集光點(diǎn)P，并經(jīng)由均光器120均勻化后由出射端124透射出去，再經(jīng)第一透鏡模塊130及第二透鏡模塊140透射后，入射至影像模塊150。光線L經(jīng)影像模塊150反射而產(chǎn)生不同的明暗度，最后經(jīng)由鏡頭160投射影像于屏幕170上。
為使傳統(tǒng)投影裝置10的影像表現(xiàn)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)投影裝置10時(shí)，應(yīng)考慮光源模塊110與均光器120的對(duì)應(yīng)位置，以控制集光點(diǎn)P落于均光器120的光軸A上，進(jìn)而產(chǎn)生較佳的成像亮度與均勻度。
然而，在光源模塊110的制造過程中，各部件的組裝不夠精密，例如燈泡112與燈罩114的組裝偏差往往造成燈泡112的位置發(fā)生偏移，連帶改變集光點(diǎn)P的位置，當(dāng)集光點(diǎn)P偏離均光器120的光軸A時(shí)，將使投影裝置10的成像亮度與均勻度隨之下降。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有調(diào)整成像亮度及亮均功能的投影裝置，該裝置將集光器的出射端對(duì)齊第一透鏡模塊的焦平面，且將影像模塊設(shè)置于第二透鏡模塊的焦平面上，當(dāng)集光點(diǎn)發(fā)生偏移時(shí)，以共光軸方式同時(shí)移動(dòng)均光器和第一透鏡模塊，使集光點(diǎn)落于均光器的光軸上，進(jìn)而達(dá)到預(yù)期的成像亮度與均勻度。
根據(jù)本發(fā)明的所述目的，提供一種具有調(diào)整亮度與均勻度功能的投影裝置，該投影裝置包括光源模塊、均光器、第一透鏡模塊、第二透鏡模塊及影像模塊。光源模塊用以產(chǎn)生光線。均光器包括一入射端以及一出射端，光線匯集地入射到均光器的入射端，并經(jīng)由均光器的出射端透射出去。第一透鏡模塊具有第一焦平面，且第一焦平面與均光器的出射端重合，第一透鏡模塊接收經(jīng)由均光器的出射端所透射的光線。第二透鏡模塊具有第二焦平面，第二透鏡模塊接收經(jīng)由第一透鏡模塊所透射的光線。影像模塊被設(shè)置于第二透鏡模塊的第二焦平面上，并接收經(jīng)由第二透鏡模塊透射的光線。


為使本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施方式并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1為傳統(tǒng)的投影裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式的投影裝置的示意圖；圖3A及圖3B為燈泡偏移后投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為第一透鏡模塊采用兩個(gè)透鏡的投影裝置的示意圖；圖5為第二透鏡模塊采用兩個(gè)透鏡的投影裝置的示意圖。
附圖標(biāo)記說明10 傳統(tǒng)投影裝置20 本發(fā)明的投影裝置110 光源模塊112、212燈泡114、214燈罩120、220均光器130、230第一透鏡模塊140、240第二透鏡模塊150、250影像模塊
160、260鏡頭170、270屏幕222 入射端224 出射端290 調(diào)整單元具體實(shí)施方式
如上所述，在光源模塊的制造過程中，燈泡偏移原先預(yù)期的位置將使投影裝置的成像亮度與均勻度隨之下降。在不影響光線入射影像模塊的照明區(qū)域的情況下，若能控制調(diào)整部分光學(xué)器件，以達(dá)到預(yù)期的成像亮度與均勻度，將使投影裝置具有更好的影像表現(xiàn)。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，其為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式的投影裝置示意圖。投影裝置20包括光源模塊210、均光器220、第一透鏡模塊230、第二透鏡模塊240、影像模塊250、鏡頭260及調(diào)整單元290。光源模塊210包括燈泡212以及燈罩214，均光器220包括入射端222以及出射端224。燈泡212用以產(chǎn)生光線L，燈罩214用以將光線L匯集成集光點(diǎn)Q，并使其落于入射端222以及均光器220的光軸B上。第一透鏡模塊230的光軸D與均光器220的光軸B重合。第一透鏡模塊230具有第一焦平面F1，第一焦平面F1與出射端224重合。第二透鏡模塊240具有第二焦平面F2，影像模塊250被設(shè)置于第二焦平面F2以及第二透鏡模塊240的光軸E上。影像模塊250例如可為數(shù)字微鏡器件(Digital Micro-mirror Device，DMD)。調(diào)整單元290用以調(diào)整均光器220及第一透鏡模塊230的上、下、左、右位置。
光線L匯集地入射至入射端222，經(jīng)由均光器220均勻化后，由出射端224透射出去，并入射至第一透鏡模塊230。由于出射端224與第一焦平面F1面重合，且均光器220的光軸B與第一透鏡模塊230的光軸D重合，光線L經(jīng)第一透鏡模塊230透射后將產(chǎn)生平行于第一透鏡模塊230的光軸D的平行光Lp，所述光線再入射至第二透鏡模塊240。同時(shí)由于影像模塊250被設(shè)置于第二透鏡模塊240的光軸E與第二焦平面F2上，使透射第一透鏡模塊230的平行光Lp經(jīng)第二透鏡模塊240匯聚后，形成落于影像模塊250上的照明區(qū)域R(圖中未示出照明區(qū)域R)。光線L經(jīng)影像模塊250反射后，再經(jīng)鏡頭260投射影像至屏幕270上。
進(jìn)一步說，光線L經(jīng)由均光器220均勻化后，于出射端224形成矩形面光源，該矩形面光源中的點(diǎn)光源a1經(jīng)第一透鏡模塊230及第二透鏡模塊240成像至影像模塊250上的位置b1；位于均光器220的光軸B上的點(diǎn)光源a0是矩形面光源中亮度最強(qiáng)之處，矩形面光源中的點(diǎn)光源a0經(jīng)第一透鏡模塊230及第二透鏡模塊240成像至影像模塊250上的位置b0；矩形面光源中的點(diǎn)光源a2經(jīng)第一透鏡模塊230及第二透鏡模塊240成像至影像模塊250上的位置b2。由于位置b0處于影像模塊250的中央位置處，因此照明區(qū)域R可達(dá)到預(yù)期的成像亮度與均勻度。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D3A及圖3B，它們?yōu)闊襞萜坪笸队把b置的結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)燈泡212偏移原先預(yù)期的位置時(shí)，集光點(diǎn)Q將自均光器220的光軸B偏移，點(diǎn)光源a0隨之偏離均光器220的光軸B，點(diǎn)光源a0經(jīng)第一透鏡模塊230及第二透鏡模塊240透射至影像模塊250上的位置b0’，由于位置b0’不是影像模塊250的中央位置處(如圖3A所示)，使得投影裝置20的成像亮度與均勻度隨之下降。為避免成像亮度與均勻度下降，調(diào)整單元290以共光軸方式同時(shí)移動(dòng)均光器220及第一透鏡模塊230，將集光點(diǎn)Q調(diào)回至落于均光器220的光軸B上，點(diǎn)光源a0隨之被調(diào)整回均光器220的光軸B上，點(diǎn)光源a0再成像至影像模塊250上的位置b0(如圖3B所示)，以達(dá)到預(yù)期的成像亮度與均勻度。
特別是為避免均光器220及第一透鏡模塊230移動(dòng)后造成原始照明區(qū)域R的位置偏移，投影裝置20利用焦位共軛成像原理可將均光器220的出射端224與第一透鏡模塊230的第一焦平面F1面重合，并將影像模塊250置于第二透鏡模塊240的第二焦平面F2。由于光線L經(jīng)第一透鏡模塊230透射后產(chǎn)生所述平行光Lp，即，成像于無窮遠(yuǎn)處，再經(jīng)由第二透鏡模塊250聚焦于影像模塊250上。因此，當(dāng)均光器220與第一透鏡模塊230以共光軸方式平移至集光點(diǎn)Q落于均光器220的光軸B時(shí)，光線L透射第一透鏡模塊230后，仍形成平行第二透鏡模塊240的光軸E的平行光Lp，最后經(jīng)第二透鏡模塊240聚焦后，在影像模塊250上所形成的照明區(qū)域R幾乎沒有位移，即，照明區(qū)域R仍涵蓋于影像模塊250中。借助于所述設(shè)計(jì)可使投影裝置20在不影響影像模塊250的照明區(qū)域R的情況下，將集光點(diǎn)Q調(diào)整至落于均光器220的光軸B上，以達(dá)到預(yù)期的成像亮度與均勻度。
需注意的是，均光器220及第一透鏡模塊230需以共光軸方式同時(shí)移動(dòng)，方能不影響影像模塊250上的照明區(qū)域R。倘若僅移動(dòng)均光器220而不移動(dòng)第一透鏡模塊230，則影像模塊250上的照明區(qū)域R將隨之偏移，而無法調(diào)整回如圖3B所示的狀態(tài)。
前述的第一透鏡模塊230并不局限于使用單一透鏡，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，可在第一透鏡模塊230中采用多個(gè)透鏡，以使照明區(qū)域R的影像表現(xiàn)更為清晰。請(qǐng)參照?qǐng)D4，其為第一透鏡模塊采用兩個(gè)透鏡的投影裝置的示意圖。舉例來說，第一透鏡模塊230包括透鏡232及透鏡234。第一透鏡模塊230的第一焦平面F1即為透鏡232及透鏡234的組合有效焦平面。此時(shí)，均光器220的出射端224需重合透鏡232及透鏡234的組合有效焦平面，以避免照明區(qū)域R的偏移。
請(qǐng)參照?qǐng)D5，其為第二透鏡模塊采用兩個(gè)透鏡的投影裝置的示意圖。同樣，第二透鏡模塊230亦不局限于使用單一透鏡，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，可于第二透鏡模塊240中采用多個(gè)透鏡，以使照明區(qū)域R的影像表現(xiàn)更為清晰。舉例來說，第二透鏡模塊240包括透鏡242及透鏡244。第二透鏡模塊240的第二焦平面F2即為透鏡242及透鏡244的組合有效焦平面。此時(shí)，影像模塊250即需設(shè)置于透鏡232及透鏡234的組合有效焦平面上，以避免照明區(qū)域R的偏移。
不論透鏡數(shù)量多少，只要將均光器220的出射端設(shè)置于第一透鏡模塊230的第一焦平面F1上，且影像模塊250設(shè)置于第二透鏡模塊240的第二焦平面F2上，皆可達(dá)到調(diào)整集光點(diǎn)至光軸B上以提高成像亮度及均勻度的目的，因此皆屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
本發(fā)明所述實(shí)施方式披露的具有調(diào)整亮度的投影裝置借助于將出射端與第一焦平面重合及將影像模塊設(shè)置于第二焦平面，當(dāng)集光點(diǎn)偏離均光器光軸時(shí)，以共光軸方式同時(shí)移動(dòng)均光器以及第一透鏡模塊，將集光點(diǎn)調(diào)回至均光器光軸上，在不影響影像模塊的照明區(qū)域的情況下，可維持預(yù)期的成像亮度與均勻度。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實(shí)施方式揭露如上，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域任何技術(shù)人員在不超出本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍的前提下，可作出各種變換與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種投影裝置，包括一光源模塊，其用以產(chǎn)生光線；一均光器，其包括一入射端以及一出射端，所述光線匯集地入射到所述入射端，并經(jīng)由所述出射端透射出去；一第一透鏡模塊，其用以接收經(jīng)由所述出射端的所述光線，該第一透鏡模塊具有一第一焦平面，且所述出射端與該第一焦平面重合；一第二透鏡模塊，其用以接收經(jīng)由所述第一透鏡模塊透射的所述光線，該第二透鏡模塊具有一第二焦平面；及一影像模塊，其用以接收經(jīng)由所述第二透鏡模塊透射的所述光線，該影像模塊被設(shè)置于所述第二焦平面上。
2.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述光線匯集于所述均光器的光軸上，且該均光器的光軸與所述第一透鏡模塊的光軸重合。
3.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，還包括一調(diào)整單元，用以調(diào)整所述均光器以及所述第一透鏡模塊的位置，當(dāng)所述光線匯集于所述入射端的一集光點(diǎn)偏離所述均光器的光軸時(shí)，該調(diào)整單元以共光軸方式同時(shí)移動(dòng)所述均光器及所述第一透鏡模塊，使所述集光點(diǎn)落于所述均光器的光軸上。
4.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述影像模塊位于所述第二透鏡的光軸上。
5.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述第一透鏡模塊包括一第一透鏡及一第二透鏡，所述第一焦平面為該第一透鏡及所述第二透鏡的組合有效焦平面。
6.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述第二透鏡模塊包括一第三透鏡及一第四透鏡，所述第二焦平面為該第三透鏡及所述第四透鏡的組合有效焦平面。
7.如權(quán)利要求1所述的投影裝置，其中，所述影像模塊為數(shù)字微鏡器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有亮度及亮均調(diào)整功能的投影裝置，該投影裝置包括光源模塊、均光器、第一透鏡模塊、第二透鏡模塊及影像模塊。光源模塊用以產(chǎn)生光線。均光器包括入射端以及出射端，光線匯集地入射到均光器的入射端，并經(jīng)由均光器的出射端透射出去。第一透鏡模塊具有第一焦平面，且第一焦平面與均光器的出射端重合，第一透鏡模塊接收經(jīng)由均光器的出射端透射的光線。第二透鏡模塊具有第二焦平面，第二透鏡模塊接收經(jīng)由第一透鏡模塊透射的光線。影像模塊設(shè)置于第二透鏡模塊的第二焦平面上，并接收經(jīng)由第二透鏡模塊透射的光線。借助于所述結(jié)構(gòu)，在不影響影像模塊的照明區(qū)域的情況下，可維持預(yù)期的成像亮度與均勻度。
文檔編號(hào)G02B27/18GK101038420SQ200610059119
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者徐堅(jiān)鏹 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司