[發明專利]用于投影裝置的照明系統及包含該照明系統的投影裝置

無效

• 申請號: 200610111974.2
• 申請日: 2006-08-30
• 公開（公告）號: CN101135833A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 劉賀強
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G02B27/10
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 薛平

技術領域

本發明涉及一種用于投影裝置的照明系統；特別涉及包含一種以單色發光二極管為光源，并將之提前均勻化后進行光線耦合的照明系統的投影裝置。

背景技術

為節省電力消耗和裝置體積，許多投影裝置逐漸采用發光二極管(LED)作為光源。發光二極管具有起動時間短的優點，運用在投影裝置中，可解決傳統高壓汞燈投影裝置無法快速開機的問題。此外，將發光二極管運用在顏色循序式的單顯像元件投影裝置中，以其快速開關的特性，再搭配電子信號的處理，便可消除顏色閃爍的缺陷，及提高全白全黑畫面對比；使用紅、綠、藍三色的發光二極管，可主動進行顏色循序，不需使用色輪進行被動顏色循序程序，降低機件復雜度和組裝成本；此外，因其屬固態光源，不含重金屬汞，故也可減少環境污染。

公知投影裝置的照明系統的主要功能，是將光源經均勻后成像到微顯像元件上。進一步而言，在使用高壓汞燈作為投影裝置的光源101時，由于其發光面積很小，光線經反射罩反射后，即可區分為兩種主要處理方式：第一種方式，光源經反射罩103反射得到平行光后，由矩陣透鏡組105將之均勻化后，再經一透鏡107成像到微顯像元件109上，如圖1A所示；第二種方式是將光先收集成小于三十度的發散角，經積分柱111將其均勻化后，再經一透鏡113成像到微顯像元件109，如圖1B所示。若欲以上述架構，轉用發光二極管作為光源時，由于其光發散角及發光面積很大，就不適用上述架構。另外，使用紅、綠、藍三色分開的發光二極管為光源時，必須再將三色光混合，與高壓汞燈采連續頻譜的架構明顯不兼容。

公知技術使用發光二極管作為光源的投影裝置如圖2所示。第一光源201、第二光源203、第三光源205代表紅、綠、藍單色發光二極管。各光源射出的光線行經分色濾鏡207和透鏡209后，由積分柱211將光線均勻化至特定形狀(通常為符合最終屏幕的矩形)，再通過透鏡組210射入棱鏡213后，再行進入微顯像元件215后，再返回棱鏡213，接著反射出至投射透鏡(圖中未示出)。

此投影裝置2照明系統21的安排，使光線行進所需空間較長，機體小型化目標因此受到限制。另外，光線要達到有效耦合的過程，必須是基于一定程度均勻的色光，方能克竟其功，不致使耦合效率打折扣，進而使最終送入處理的光強度受到影響，連帶弱化最終圖像的呈現。由于發光二極管是微小點光源，所發散出的光線極散漫(即形成極大的發散角度)，故各色光進入積分柱211前，須經過數度聚焦透鏡217加以聚焦后，并加以耦合，且于進入口徑極為狹小的積分柱211時，仍需使該聚焦后的光線，對正校準后，才能達成。即便所有條件經過精心安排，各色光均可有效會聚，并可對正校準積分柱211，惟耦合前的光線型態，并不均勻，故使得耦合效果不好，即使通過之后的積分柱211補行均勻化過程，最終呈現合成光線，不論在均勻度或有效光強度上，均仍不理想，自然連帶影響最后的成像質量。

為使以發光二極管作為光源的投影裝置的光源使用效率得以提高，并同時減少投影裝置體積，進而增加投影裝置的應用性，此領域便亟需一種能符合上述要求的投影裝置。

發明內容

本發明的一個目的就在于提供一種用于投影裝置的照明系統，用以投射主要光線(principal?light)沿主要光軸(principal?axis)行進。此照明系統包含多個均勻光線提供裝置和光線耦合裝置。各該均勻光線提供裝置具有光源和錐形光線通道。光線耦合裝置具有光線入口端及對應該光線入口端的光線出口端，其中光線入口端具有口徑，小于光線出口端的口徑，而光源鄰接光線入口端，使光線入口端收集至少部分光源所投射的光線。光線耦合裝置設于多個均勻光線提供裝置之間，以引導各該錐形光線通道的光線出口端所投射出的光線，進行耦合，并沿主要光軸行進。

本發明的另一目的在于提供一種投影裝置。此投影裝置包含如前所述的照明系統和成像系統。照明系統具有多個均勻光線提供裝置和光線耦合裝置。各該均勻光線提供裝置具有光源和錐形光線通道。照明系統是用以投射主要光線沿主要光軸行進。錐形光線通道具有光線入口端及對應光線入口端的光線出口端，其中光線入口端具有口徑，小于光線出口端的口徑；光源鄰接光線入口端，使光線入口端收集至少部分光源所投射的光線。光線耦合裝置系設于多個均勻光線提供裝置之間，以引導各錐形光線通道的光線出口端所投射出的光線，進行耦合，并沿主要光軸行進。成像系統，適以接收沿主要光軸行進的耦合光線至圖像處理裝置，以形成圖像。