專利名稱：投影機(jī)及其積分柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種投影機(jī)，更特別有關(guān)用于投影機(jī)的積分柱。
背景技術(shù)：
請參考

圖1，習(xí)知數(shù)字光處理(Digital Light Processing；DLP)投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)100，是由光源102所產(chǎn)生的照明光束，經(jīng)由反射罩104加以收集，并經(jīng)色輪(color wheel)106的濾色后，聚焦于一積分柱(integration rod)108內(nèi)。后經(jīng)積分柱108將照明光束均勻化處理后，再經(jīng)過中繼透鏡(relaylens)110，入射至一數(shù)字微鏡組件(Digital Micro-mirrorDevice；DMD)112。照明光束被數(shù)字微鏡組件112選擇性的反射后轉(zhuǎn)換成一影像光束，其穿過投影鏡頭114后投射至顯示屏116上，顯示出所要的影像。
一般來說，積分柱108可分為實(shí)心(如圖2A所示)或空心(如圖2B所示)兩種。積分柱108的兩端各具有一入光面120與一出光面130，其截面由入光面120至出光面130逐漸變大，且通過入光面120與出光面130幾何中心的法線是相互重合(見圖2C)。光由入光面120進(jìn)入積分柱108，在其內(nèi)部不斷地反射，最后由出光面130輸出時，其能量可均勻分布。
雖然上述積分柱108所輸出的亮度均勻，但實(shí)際應(yīng)用于投影機(jī)的照明系統(tǒng)時，其所投影在屏幕上的亮度并不一定會均勻。舉例而言，低偏移(offset)的投影機(jī)(是指偏移為100％至110％)若使用非遠(yuǎn)心(non-telecentric)的照明系統(tǒng)，容易造成中繼透鏡的截?cái)?truncation)過大，而使得投影畫面的左下角偏暗；而高偏移的投影機(jī)(是指偏移110％至140％)會由于投影鏡頭的物理限制，使得投影畫面離投影鏡頭光軸較遠(yuǎn)的區(qū)域，即畫面的左上方及右上方會偏暗。
有鑒于此，便有必要提出一用于投影機(jī)的積分柱，以解決投影畫面亮度不均勻問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種投影機(jī)及其積分柱，以補(bǔ)償因投影機(jī)的設(shè)計(jì)所造成投影亮度不均勻，使投影畫面亮度更為均勻。
本發(fā)明提供的一種投影機(jī)，包含一光源，是用以產(chǎn)生照明光束；一積分柱，是設(shè)于該照明光束的傳遞路徑上，該積分柱具有一入光面、一出光面及由該入光面周緣延伸至該出光面周緣的側(cè)面；一光閥，是用以將該照明光束轉(zhuǎn)換成一影像光束；一投影鏡頭，是配置于該影像光束的傳遞路徑上；其特征在于通過該積分柱的入光面與出光面幾何中心的法線未重合。
本發(fā)明提供的一種積分柱，其具有一入光面、一出光面及由該入光面周緣延伸至該出光面周緣的側(cè)面，其特征在于通過該入光面與出光面幾何中心的法線未重合。
本發(fā)明的投影機(jī)及其積分柱，可以補(bǔ)償因投影機(jī)的設(shè)計(jì)所造成投影亮度不均勻的現(xiàn)象，使投影畫面亮度更為均勻。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文特舉本發(fā)明實(shí)施例，并配合所附圖標(biāo)，作詳細(xì)說明如下。
圖式簡單說明圖1為習(xí)知投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
圖2A為習(xí)知實(shí)心積分柱的立體圖。
圖2B為習(xí)知空心積分柱的立體圖。
圖2C為習(xí)知實(shí)心積分柱的前視圖。
圖3A為本發(fā)明一實(shí)施例的積分柱的前視圖。
圖3B為本發(fā)明一實(shí)施例的積分柱的側(cè)視圖。
圖4為本發(fā)明積分柱其出光面的輸出能量分布圖。
圖5為習(xí)知積分柱其出光面的輸出能量分布圖。
圖6為本發(fā)明積分柱應(yīng)用于投影機(jī)時，投影于屏幕上的亮度分布圖。
圖7為習(xí)知積分柱應(yīng)用于投影機(jī)時，投影于屏幕上的亮度分布圖。
圖8為本發(fā)明另一實(shí)施例的積分柱的立體圖。
圖9a至9k為本發(fā)明積分柱的各種實(shí)施例的前視圖。
圖10為本發(fā)明投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施方式
請參考圖3a及3b，本發(fā)明一實(shí)施例的非對稱積分柱300具有一入光面310、一出光面320及由入光面310周緣延伸至出光面320周緣的側(cè)面330，入光面310及出光面320的形狀為四邊形，本實(shí)施例中，入光面310的形狀為正方形，出光面320的形狀為矩形，通過入光面310幾何中心的法線(normal line)350未與通過出光面320幾何中心的法線360重合。另外，于本實(shí)施例中，入光面310垂直投影于包含出光面320的平面上時，該投影是完全落于出光面320內(nèi)，該投影的兩鄰邊是與出光面320的兩鄰邊切齊，且其位于出光面320的右上角。光束由入光面310進(jìn)入積分柱300時，會經(jīng)過多次的反射后由出光面320射出，以達(dá)到光均勻化的目的。
請參考圖4，其顯示光束由非對稱積分柱300的入光面310進(jìn)入而由出光面320射出時，輸出能量的分布圖。由圖可看出，輸出的能量密度是以該積分柱300的右上角為最高，此與入光面310垂直投影于包含出光面320的平面上時，該投影位于出光面320的右上角有關(guān)。圖5顯示光束由習(xí)知對稱積分柱108的入光面120進(jìn)入而由出光面130射出時，輸出能量的分布圖。很明顯的看出，積分柱108所輸出的能量分布較為均勻。
請參考圖6及7，其分別顯示上述的非對稱積分柱300及對稱積分柱108使用于110％偏移、非遠(yuǎn)心的投影機(jī)時，投影于屏幕上的亮度分布。由圖可知，使用習(xí)知對稱積分柱108的投影機(jī)所投影出的屏幕亮度，其右上角較暗(圖7所示)；而使用根據(jù)本發(fā)明的積分柱300的投影機(jī)所投影出的屏幕亮度，其右上角的亮度明顯提升，整體的均勻度也較好(圖6所示)。根據(jù)仿真顯示，此系統(tǒng)使用習(xí)知對稱積分柱108時，其ANSI亮度均勻性(ANSI Uniformity)為40％。但使用本發(fā)明的非對稱積分柱300時，其ANSI亮度均勻性為52％，亮度均勻性明顯提升了12％。因此，根據(jù)本發(fā)明的非對稱積分柱300，具有提升系統(tǒng)投影屏幕亮度均勻性的功效。
本發(fā)明的積分柱300，可為實(shí)心且透明的結(jié)構(gòu)。此外，請參閱圖8，積分柱300亦可為一中空結(jié)構(gòu)體，入光面310及出光面320是為中空結(jié)構(gòu)體的開口，其側(cè)面330的內(nèi)部表面設(shè)有一利用鍍膜形成的反射層340，藉由反射層340的設(shè)置，以使光束進(jìn)入積分柱300后可透過反射層340的反射而將光束均勻化。
請參考圖9a至9k，其顯示根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施例的非對稱積分柱900。該等積分柱900的結(jié)構(gòu)類似于積分柱300，亦具有兩相對的入光面910及出光面920，且通過該兩光面910、920幾何中心的法線未重合。請參考圖9a至9e，該等積分柱900的入光面910垂直投影于包含該等出光面920的平面上時，該等投影是完全落于該等出光面920內(nèi)，該等投影的一邊是與該等出光面920的最長邊切齊(如圖9a所示)，或與該等出光面920的最短邊切齊(如圖9b所示)。該等積分柱900垂直投影的兩鄰邊亦可與該等出光面的兩鄰邊切齊(如圖9c、9d所示)。該等積分柱900垂直投影亦可完全落于該等出光面920內(nèi)，且其側(cè)邊不與該等出光面920的側(cè)邊相交(如圖9e所示)。
請參考圖9f至9h，該等積分柱900的入光面910垂直投影于包含該等出光面920的平面上時，該等投影亦可部分落于該等出光面920內(nèi)，該等投影的兩相對邊是與該等出光面920的最長邊相交(如圖9f所示)，或者與該等出光面920的最短邊相交(如圖9g所示)；或者該等投影的兩鄰邊與該等出光面920的兩鄰邊相交(如圖9h所示)。
請參考圖9i至9k，該等積分柱900的入光面910垂直投影于包含該等出光面920的平面上時，該等投影亦可完全落于該等出光面920的外，且該等投影的一邊是與該等出光面920的最長邊切齊(如圖9i所示)；或者與該等出光面920的最短邊切齊(如圖9j所示)；或者不與該等出光面920的最短邊或最長邊切齊(如圖9k所示)。
上述不對稱積分柱900可配合投影機(jī)的實(shí)際需求使用，以補(bǔ)償系統(tǒng)因使用對稱積分柱108所產(chǎn)生亮度的不均勻，達(dá)到投影畫面亮度均勻的目的。
此外，本發(fā)明的積分柱裝置可應(yīng)用于一種投影機(jī)。舉例而言，參考圖10，投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)600包含有一用以產(chǎn)生照明光束的光源602、一反射罩604、一色輪606、一設(shè)于照明光束的傳遞路徑上且用以將照明光束均勻化的積分柱608、一中繼透鏡610、一將照明光束轉(zhuǎn)換成一影像光束的光閥612以及一投影鏡頭614，光閥612可為數(shù)字微鏡組件，投影鏡頭614配置于影像光束的傳遞路徑上。該光學(xué)系統(tǒng)600的結(jié)構(gòu)類同于圖1的光學(xué)系統(tǒng)100，在此不再詳述其作用原理。所不同的是，本發(fā)明投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)600是采用積分柱300或900作為積分柱608，以解決投影畫面亮度不均勻的問題。另本實(shí)施例中，投影機(jī)為一偏移(offset)的投影機(jī)，且光源602及積分柱608是形成一非遠(yuǎn)心(non-telecentric)的照明系統(tǒng)。
雖然本發(fā)明已以前述較佳實(shí)施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與修改。但仍應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
圖號說明100光學(xué)系統(tǒng) 102光源104反射罩106色輪
108積分柱110中繼透鏡112數(shù)字微鏡組件 114投影鏡頭116顯示屏120入光面130出光面300積分柱310入光面320出光面330側(cè)面 340反射層350法線 360法線600光學(xué)系統(tǒng) 602光源604反射罩606色輪608積分柱610中繼透鏡612光閥 614投影鏡頭900積分柱910入光面920出光面
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，包含一光源，是用以產(chǎn)生照明光束；一積分柱，是設(shè)于該照明光束的傳遞路徑上，該積分柱具有一入光面、一出光面及由該入光面周緣延伸至該出光面周緣的側(cè)面；一光閥，是用以將該照明光束轉(zhuǎn)換成一影像光束；一投影鏡頭，是配置于該影像光束的傳遞路徑上；其特征在于通過該積分柱的入光面與出光面幾何中心的法線未重合。
2.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是完全落在該出光面內(nèi)。
3.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是部分落在該出光面內(nèi)。
4.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是完全落在該出光面外。
5.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該積分柱為實(shí)心且透明的結(jié)構(gòu)體。
6.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該積分柱為一中空結(jié)構(gòu)體，該中空結(jié)構(gòu)體的開口是分別形成該入光面及該出光面，該側(cè)面的內(nèi)部表面設(shè)有一反射層。
7.依權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于該投影機(jī)為一偏移的投影機(jī)，且該光源及該積分柱是形成一非遠(yuǎn)心的照明系統(tǒng)。
8.一種積分柱，其具有一入光面、一出光面及由該入光面周緣延伸至該出光面周緣的側(cè)面，其特征在于通過該入光面與出光面幾何中心的法線未重合。
9.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該積分柱為實(shí)心且透明的結(jié)構(gòu)體。
10.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該積分柱為一中空結(jié)構(gòu)體，該中空結(jié)構(gòu)體的開口是分別形成該入光面及該出光面，該側(cè)面的內(nèi)部表面設(shè)有一反射層。
11.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是完全落在該出光面內(nèi)。
12.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是部分落在該出光面內(nèi)。
13.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該入光面垂直投影于包含該出光面的平面上的該投影是完全落在該出光面外。
14.依權(quán)利要求8所述的積分柱，其特征在于該入光面及該出光面的形狀為四邊形。
全文摘要
一種投影機(jī)及其積分柱，該投影機(jī)包括一光源，是用以產(chǎn)生照明光束；一積分柱，是設(shè)于該照明光束的傳遞路徑上，該積分柱具有一入光面、一出光面及由該入光面周緣延伸至該出光面周緣的側(cè)面；一光閥，是用以將該照明光束轉(zhuǎn)換成一影像光束；一投影鏡頭，是配置于該影像光束的傳遞路徑上；其特征在于通過該積分柱的入光面與出光面幾何中心的法線未重合。本發(fā)明可以補(bǔ)償因投影機(jī)的設(shè)計(jì)所造成投影亮度不均勻現(xiàn)象，使投影畫面亮度更為均勻。
文檔編號G02B27/18GK101051173SQ200610074178
公開日2007年10月10日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者劉勁谷, 廖建中 申請人:中強(qiáng)光電股份有限公司