[發明專利]減少雜散光的投影裝置及方法

有效

• 申請號: 201210338793.9
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN103676426B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 陳惠萍;田政蔚
• 申請（專利權）人: 揚明光學股份有限公司
• 主分類號: G03B21/14
• 分類號: G03B21/14;G03B21/20;G03B21/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李鎮江

技術領域

本發明涉及投影裝置之領域。特別是，本發明涉及利用機構件模具成型而改善投影的雜散光現象的投影裝置及方法。

背景技術

數字光學處理(Digital?Light?Processing,DLP)投影機是一種特殊光源調變方式的投影顯示器，是由德州儀器公司(Texas?Instruments,TI)所發展出來的新型投影系統，其最大特色是為一全數字反射式投影機，不僅能使投影影像更為細致，同時能有效縮小投影機的體積與重量。由于DLP投影機的結構簡單，更有利于微型投影機的發展。

投影機的微小化要從光學系統著手，包括光源與光學引擎都必須微小化，光學路徑也因而縮短，而面板或光學元件也必須配合縮小尺寸。如何達到投影機微小化，并抑制雜訊的發生，是目前投影機微小化的重要議題。

DLP^TM技術是以一種微機電元件，即數字微鏡裝置(Digital?Micromirror?Device，簡稱DMD)，為基礎。DMD是在半導體晶片上布置一個由微鏡片所組成的矩陣，每一個微鏡片控制投影畫面中的一個像素。DMD微晶片上面的微鏡片可以接受電子信號代表的資料字元，然后產生光學字元輸出。DLP投影機的光學系統架構如圖1所示，是由光源10、色輪12、積分器14、聚光鏡16、反射鏡18、數字微鏡裝置20(Digital?Micromirror?Device,DMD)及鏡頭22所組成。如圖中所示，鏡頭22由多個透鏡組組裝而成。光源10產生的光束經過光罩集光后，經由色輪12產生不同顏色的光線、通過積分器14均勻化后，被聚光鏡16聚集后進入反射鏡18，最后入射到數字微鏡裝置20上。數字微鏡裝置20將入射光反射至鏡頭22，使進入鏡頭22的光線投影到屏幕24上。

利用數字微鏡裝置上微鏡鏡面的偏轉，可使入射光產生不同角度的反射偏折，而達到反射光點明暗的效果。一般而言，數字微鏡裝置的轉動角度介于+10~-10度之間。當數字微鏡裝置接收一亮態信號時，數字微鏡裝置中的反射鏡轉動約+10度，使反射光進入鏡頭而投影在屏幕上，形成亮態(On?state)的光點。而當數字微鏡裝置接收一暗態信號時，數字微鏡裝置中的反射鏡轉動約-10度，使反射光不再進入鏡頭的接收范圍內，在屏幕上不產生光點，即暗態(Off?state)。除此之外，若數字微鏡裝置未轉動或轉動角度為0度時，即呈現平態(Flat?state)。繼續參照圖1，當光線26a經由數字微鏡裝置20的轉動成為光線26b進入鏡頭22，此時光線投射至屏幕24的有效區。而當數字微鏡裝置20以特定角度轉動而令光線28a反射成為光線28b的方向時，則光線28b不進入鏡頭22內，但會在屏幕24以外形成無效區。

當投影機尺寸越小時，聚光鏡越接近數字微鏡裝置，此時多數的暗態光及平態光會被聚光鏡反射，圖1中的光線28b被聚光元件16反射而成為28c的方向，通過鏡頭后在屏幕外側出現嚴重的雜散光。雜散光為一倒影現象，在屏幕以外的無效區出現一整片亮區，影響了投影的成像品質。為解決此一雜散光區所造成的困擾，其中一種方式是在數字微鏡裝置的周圍部件予以消光處理，藉由增加表面粗糙來減少強烈的反光，但并不能完全消除反光，只是讓數字微鏡裝置的周圍看起來較暗而已；另一種方式是提升數字微鏡裝置鏡面的平整度，大幅減少不必要的雜散光，但成本較為昂貴；還有一種方式是在數字微鏡裝置的周圍以擋板的方式將光線隔離，雖然避免了數字微鏡裝置的周圍的其他電子元件的反射，但因為雜散光仍然投射于數字微鏡裝置的周圍，依舊不能完全消除反光，而且擋板也需要額外組裝，提高了系統組裝的復雜度。

有鑒于此，在現有DLP的架構下，提供一種組裝簡單且成本低的投影裝置，以有效減少雜散光的現象，已成為本領域等待解決的問題。

發明內容

有鑒于上述發明背景，本發明之主要目的是利用遮光元件遮擋投影時的暗態光及平態光，減少投影時的雜散光。

本發明中提供一種投影裝置，具有影像光束及暗態光，其特征在于包括：鏡頭模組；聚光元件；數字微鏡裝置，提供所述影像光束而進入所述鏡頭模組；以及遮光元件，設置在所述數字微鏡裝置及所述聚光元件之間，以阻擋所述暗態光。

本發明的投影裝置還包括光源、多個彩色濾光片以及積分器，影像光束由光源提供，經過彩色濾光片后再被積分器均勻化而入射至數字微鏡裝置。數字微鏡裝置中具有包含多個微鏡的微鏡陣列，接收影像光束后使微鏡轉動，將影像光束切換為暗態光。數字微鏡裝置還能以不同角度轉動而將影像光束切換為平態光，在本發明的投影裝置中，平態光同樣能受到遮光元件的阻擋。