[發明專利]均光裝置及包含該均光裝置的數字光學處理投影系統

有效

• 申請號: 200810169747.4
• 申請日: 2008-10-16
• 公開（公告）號: CN101726972A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 周清文;道格拉斯·M·包頓;湯姆·海文;羅夫·瓦庭
• 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;G02B27/09;G03B21/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 任永武

技術領域

本發明是關于一均光裝置，特別是一種用于一數字光學投影系統內的均光裝置。

背景技術

隨著投影技術的成熟，投影機的使用也越來越廣泛，消費者對于投影機有了更多元的選擇，相對的，對其成像品質的要求也隨之增加。一般而言，投影系統主要包含照明子系統以及成像子系統，其中業界特別著重于照明子系統中提高元件配置可靠性、減小整體體積以及增加光源效率，藉此進而加強后端成像子系統的成像亮度。

照明子系統包含有光源組件、透鏡及均光裝置，而于一現有數字光學處理(digital?light?processing，DLP)投影系統中，為了改善成像亮度的不足，大多采用多光源組件以提供更充足的光線。由于光源組件是以散射的方式傳播光線，形成一分布不均勻的光源，使得照射在投影系統內的一成像元件的光線亦不均勻。因此，在設計上通常還會利用一反射罩將散射光線反射至一預設的光路，并通過均光裝置將光線均勻化，繼而形成一方形的亮區而投射于成像元件上，使成像元件充分均勻受光，而形成投影影像；實務上，均光裝置是一積分柱(integrator)，而成像元件是一數字微鏡裝置(digital?micromirror?device，DMD)。須說明的是，所述亮區必須完全涵蓋住整個數字微鏡裝置，方能使數字微鏡裝置反射出完整的投影影像。

由數字微鏡裝置所形成的投影影像是往投影鏡頭投射，而后于屏幕上形成一正立的影像以供使用者正常觀看。由于某些規格要求或設計需求，使得數字微鏡裝置需偏轉一角度設置，造成數字微鏡裝置相對亮區產生偏轉而使數字微鏡裝置的某些部分超出亮區所涵蓋的范圍，影響投影影像。此時，上述方形的亮區必須隨數字微鏡裝置呈同一角度偏轉，方能使數字微鏡裝置再度被亮區完全涵蓋住，而形成完整的投影影像。

詳細而言，如圖1所示，若均光裝置1未隨著數字微鏡裝置而偏轉，則通過均光裝置1所射出的一光線12無法使數字微鏡裝置D完全為亮區X(如圖1中斜線部分)所涵蓋，導致無法正常成像。為了使亮區X以最小的面積完全涵蓋且均勻地照射在數字微鏡裝置D上，均光裝置1的設置必須隨著數字微鏡裝置D偏轉一角度。于上述情況下，為了使均光裝置能接受一最大的光通量，需使照明子系統整體隨著偏轉該一角度，而照明子系統中的多光源組件也跟著傾斜一角度。

然而，多光源組件的傾斜設置不僅造成投影系統內部結構上的設計變為復雜、龐大，同時傾斜擺放的光源組件使得散熱風扇無法有效地產生一流暢的對流流場，將導致散熱效能不佳。再者，由于熱空氣上升的原理，光源組件所產生的大量廢熱亦將累積于傾斜的燈泡以及反射罩的前端上緣處，經過一段時間的影響，過高的溫度將縮減燈泡壽命并導致光源組件損壞。

為了達成均光裝置輸出的光照偏轉，另一種作法是在均光裝置后端使用較為復雜的中繼透鏡(relay?lens)，藉以引導光線均勻且完整的涵蓋到數字微鏡裝置上，因此均光裝置可不必偏轉設置，同時避免了多光源組件必須傾斜設置的缺失。但此作法相對地將增加投影系統的配置的復雜性，同時成本亦隨之提高。

綜上所述，現行數字光學處理投影系統在配合多光源組件等內部條件的限制下，光源組件必須隨著積分柱的偏轉而傾斜設置，造成了結構上設計的復雜、整體體積的增加以及光源組件的散熱不良，并非解決之道。而為了避免光源組件的傾斜設置而增設額外的中繼透鏡，則會使得成本相對的增加；此外，光學路徑行程過長亦將造成光學效率的降低；同時，過于復雜的結構設計與過多的光學元件，也將導致投影系統體積的增加。

因此，為避免上述因偏轉一角度而造成的缺失，同時又能達到成本控制，減小投影系統的整體體積，而于投影系統中提供更有效的成像光源，此為此業界所亟需共同努力的目標。

發明內容

本發明提供一均光裝置，此均光裝置是應用于一種具有多個光源的數字光學處理投影系統，以接受多個光源所產生的光束，進而將光束均勻的涵蓋照射在投影系統內而相對于均光裝置呈現一角度偏轉的數字微鏡裝置，且多光源系統不需傾斜設置。

為達上述目的，本發明的均光裝置包含一入光面、一出光面以及界定于其間的一均光部，其中，入光面具有一第一外形輪廓，而出光面具有與第一外形輪廓相同的一第二外形輪廓。出光面的第二外形輪廓對于一投影平面的投影，相對關于入光面的一第一外形輪廓對于上述投影平面的投影，關于均光裝置的一縱長軸向成一旋轉角度。