專利名稱：投影系統(tǒng)、投影裝置及成像模組的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種光學系統(tǒng)，且特別是關于一種投影系統(tǒng)、投影裝置及成像模組。
背景技術：
一般而言，液晶顯示器及電漿顯示器等平面顯示器藉由將實際的面板放大以獲得 大尺寸的畫面，且面板越大造價越加昂貴。相比較之下，由于投影系統(tǒng)是采用光學的方式將 影像放大，因此可以用較低的成本獲得大尺寸的影像畫面。大尺寸的影像畫面適合讓較多 的觀眾同時觀賞，因此適合會議或簡報的進行。此外，大尺寸的影像畫面具有較為震撼的視 覺效果，因此適合電影欣賞。近年來，投影系統(tǒng)更逐漸被廣泛地運用于家庭劇院中。一般投影系統(tǒng)的投影方式可分為直接投影與反射投影兩種，其中直接投影是指投 影鏡頭直接將影像光束投射于屏幕上，而反射投影是指投影鏡頭所投射出的影像光束會先 經過反射鏡的反射，再抵達屏幕。傳統(tǒng)的屏幕為平面式屏幕，且一般的反射式投影系統(tǒng)采用平面鏡將影像光束投射 至平面式屏幕上。然而，隨著視訊技術的發(fā)達，屏幕已不再受限于傳統(tǒng)的平面式，而是可以 適度地彎曲，以增加使用者的臨場感。當屏幕為彎曲屏幕時，經平面鏡所反射的影像光束在 彎曲屏幕附近的成像面為平面，這會導致成像面無法與彎曲屏幕重合，進而使彎曲屏幕邊 緣的影像有變形或被擠壓的現(xiàn)象，且使用者會無法看到正常比例的影像。此外，由于成像面 與彎曲屏幕不重合，亦會使得影像中的部分區(qū)域失焦。為了避免影像中的部分區(qū)域失焦，而使鏡頭的景深變大的話，則會使得鏡頭設計 的困難度大幅上升，進而導致投影系統(tǒng)的成本上升。此外，景深變大的方法仍無法改善影像 扭曲變形的現(xiàn)象。此外，美國專利第6327020號揭露一種圓錐反射鏡，以將影像光束投影至一 360度 的屏幕。美國專利第6644816號揭露了錐形反射面與球形反射面，以將影像光束投影至360度的屏幕。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種投影系統(tǒng)，其能夠投影出光學品質良好的影像，且能降低鏡頭的 設計困難度。本發(fā)明提供一種投影裝置，其能夠在弧形屏幕上投影出光學品質良好的影像，且 能降低鏡頭的設計困難度。本發(fā)明提供一種成像模組，其能夠在弧形屏幕上形成光學品質良好的成像，且其 鏡頭的設計困難度較低。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術特征中得到進一步的了解。為達到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發(fā)明的一實施例提出一種投 影系統(tǒng)，其包括一光閥、一鏡頭、一弧形反射元件及一弧形屏幕。光閥適于提供一影像光束。 鏡頭配置于影像光束的傳遞路徑上?；⌒畏瓷湓哂幸换⌒畏瓷涿妫一⌒畏瓷涿媾渲糜趤碜早R頭的影像光束的傳遞路徑上，以將影像光束反射?；⌒畏瓷涿嬖谝坏谝环较蛏蠌?曲，且在一與第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲。弧形屏幕配置于弧形反射面所反 射的影像光束的傳遞路徑上。弧形屏幕在第一方向上彎曲，且在一與第一方向實質上垂直 的第三方向上不彎曲。在本發(fā)明的一實施例中，第二方向相對第三方向傾斜?；⌒畏瓷涿胬鐬橐粓A柱 面，且弧形屏幕例如為一圓柱面形屏幕。弧形反射面例如為一凸面，且弧形屏幕的曲率中心 與弧形反射面位于弧形屏幕的同一側。本發(fā)明的另一實施例提出一種投影裝置，其適于投射一影像光束至一弧形屏幕。 投影裝置包括一光閥、一鏡頭及一弧形反射元件。光閥適于提供影像光束。鏡頭配置于影 像光束的傳遞路徑上?；⌒畏瓷湓哂幸换⌒畏瓷涿妫一⌒畏瓷涿媾渲糜趤碜早R頭的 影像光束的傳遞路徑上，以將影像光束反射至弧形屏幕?；⌒畏瓷涿嬖谝坏谝环较蛏蠌澢?且在一與第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲。本發(fā)明的又一實施例提出一種成像模組，其適于將一光閥所提供的一影像光束成 像于一弧形屏幕。成像模組包括一鏡頭及一弧形反射元件。鏡頭配置于影像光束的傳遞路 徑上?；⌒畏瓷湓哂幸换⌒畏瓷涿?，且弧形反射面配置于來自鏡頭的影像光束的傳遞 路徑上，以將影像光束反射至弧形屏幕?；⌒畏瓷涿嬖谝坏谝环较蛏蠌澢以谝慌c第一方 向實質上垂直的第二方向上不彎曲。承接上述，本發(fā)明的實施例采用具有弧形反射面的弧形反射元件將來自鏡頭的影 像光束反射至弧形屏幕。由于弧形反射面對成像有修正效果，因此本發(fā)明的實施例的投影 系統(tǒng)、投影裝置及成像模組能在弧形屏幕上投射出像差較小且成像品質較佳的影像。為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖， 作如下的詳細說明。


圖IA為本發(fā)明的一實施例的投影系統(tǒng)的結構示意圖。圖IB為圖IA中的弧形反射元件與弧形屏幕的上視示意2繪示圖IA中的虛擬平面上的影像畫面。圖3繪示圖IA的影像光束從弧形反射面出射的出光角度與弧形屏幕的幾何關系。
具體實施例方式下列各實施例的說明是參考附圖，用以例示本發(fā)明可用以實施的特定實施例。本 發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附圖的方向。 因此，使用的方向用語是用來說明，而非用來限制本發(fā)明。在本說明書中，弧形廣泛地定義為在一第一方向上朝單一側彎曲，且在一與此第 一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲的形狀，而不限定為正圓弧形。圖IA為本發(fā)明的一實施例的投影系統(tǒng)的結構示意圖，而圖IB為圖IA中的弧形反 射元件與弧形屏幕的上視示意圖，其中圖IA所繪示的弧形反射元件與弧形屏幕的圖形為 圖IB中的弧形反射元件與弧形屏幕沿著I-I線的剖面。本實施例的投影系統(tǒng)100，其包括 一光閥310、一鏡頭210、一弧形反射元件220及一弧形屏幕110，其中鏡頭210與弧形反射4元件220可作為一成像模組200的主要元件，而光閥310、鏡頭210及弧形反射元件220可 作為一投影裝置300的主要元件。在本實施例中，投影系統(tǒng)100(或投影裝置300)還包括 一照明系統(tǒng)320，照明系統(tǒng)320適于提供一照明光束322。照明光束322射向光閥310，且 光閥310適于將照明光束322轉換成一影像光束312。在本實施例中，光閥310例如是一 數(shù)字微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)0然而，在其他實施例中，光閥亦可以 是一娃基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel, LCOS panel)或一穿透式液晶面 板。數(shù)字微鏡元件與硅基液晶面板適于將照明光束322反射并轉換成影像光束312，而穿透 式液晶面板則適于讓穿透的照明光束322成為影像光束312。鏡頭210配置于影像光束312的傳遞路徑上?；⌒畏瓷湓?20具有一弧形反射 面222，且弧形反射面222配置于來自鏡頭210的影像光束312的傳遞路徑上，以將影像光 束312反射?；⌒畏瓷涿?22在一第一方向Dl上彎曲，且在一與第一方向Dl實質上垂直 的第二方向D2上不彎曲?；⌒纹聊?10配置于弧形反射面222所反射的影像光束312的 傳遞路徑上，因此當影像光束312照射于弧形屏幕110上時，便能夠在弧形屏幕110上形成 影像畫面。弧形屏幕110在第一方向Dl上彎曲，且在一與第一方向D 1實質上垂直的第三 方向(即圖中的ζ方向)上不彎曲。具體而言，投影系統(tǒng)100所在的空間的方向性可以彼 此實質上互相垂直的χ方向、y方向及ζ方向來定義，而第一方向Dl實質上平行于χ方向。 在本實施例中，第二方向D2相對第三方向(即ζ方向)傾斜，亦即兩者不平行且不垂直。在本實施例中，弧形反射面222例如為一圓柱面，亦即，為一軸對稱且對稱軸平行 第二方向D2的圓柱的部分圓弧狀側表面。此外，在本實施例中，弧形屏幕110例如為一圓 柱面形屏幕，亦即為一軸對稱且對稱軸平行ζ方向的圓柱的部分圓弧狀側表面所構成的形 狀的屏幕?；⌒畏瓷涿?22例如為一凸面，且弧形屏幕110的曲率中心與弧形反射面222 可位于弧形屏幕110的同一側。由于弧形反射面222對成像有修正效果，因此本實施例的投影系統(tǒng)100、投影裝置 300及成像模組200能在弧形屏幕110上投射出像差較小且成像品質較佳的影像。具體而 言，當影像光束312投射于一虛擬平面120時，在虛擬平面120上的影像畫面314(如圖2 所繪示)會如同圖2所示產生扭曲的形狀，且左右兩端往上曲翹。然而，當影像光束312投 射于弧形屏幕110時，便會形成隨弧形屏幕110彎曲的矩形畫面，在本實施例中即為四個角 實質上呈直角的圓柱面形畫面。此外，由于采用弧形反射面222，因此成像面大致上會隨著 弧形屏幕110彎曲，使得影像畫面可被良好的成像于弧形屏幕110上，而不會有影像畫面失 焦的現(xiàn)象產生，且影像扭曲、變形的現(xiàn)象亦會被有效地改善。再者，由于成像面大致上會隨 著弧形屏幕110彎曲，因此鏡頭220的景深可以不用設計得很大，進而降低鏡頭220的設計 困難度，以降低成本。為了使成像品質良好，在本實施例中，弧形反射面222的參數(shù)可與弧形屏幕110搭 配設計。圖3繪示影像光束從弧形反射面222出射的出光角度與弧形屏幕110的曲率的關 系。請參照圖1A、圖IB與圖3，假設從弧形反射面222出射的影像光束312的出光角度的 半角為θ /2，則弧形屏幕110的曲率半徑R可符合以下關系式COS | = L/R;R = L+M。其中，界定出光角度θ的兩邊界線可與弧形屏幕110形成如圖3所繪示的扇形，此扇形的上下兩頂點的連線N為此扇形的弦。出光角度θ的角平分線在連線N的右邊的 長度為L，在連線N的左邊的長度為Μ。在本實施例中，M例如為47毫米，L例如為148. 75 毫米，而R例如為195. 75毫米，但本發(fā)明并不以此為限。配合使用者的需求，在其他實施例 中，θ與R亦可以是其他的數(shù)值。綜上所述，本發(fā)明的實施例采用具有弧形反射面的弧形反射元件將來自鏡頭的影 像光束反射至弧形屏幕。由于弧形反射面對成像有修正效果，因此本發(fā)明的實施例的投影 系統(tǒng)、投影裝置及成像模組能在弧形屏幕上投射出像差較小且成像品質較佳的影像。雖然如上面所述本發(fā)明已以實施例揭露，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領 域普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的 保護范圍應當以權利要求書為準。另外本發(fā)明的任一實施例或權利要求不須達到本發(fā)明所 揭露的全部目的或優(yōu)點或特點。此外，摘要和發(fā)明名稱僅是用來輔助專利文件的檢索，并非 用來限制本發(fā)明的權利范圍。主要符號名稱列表100投影系統(tǒng)110弧形屏幕120虛擬平面200成像模組210鏡頭220弧形反射元件222弧形反射面300投影裝置310光閥312影像光束314影像畫面320照明系統(tǒng)322照明光束Dl 第一方向D2 第二方向L、M:長度N:連線R 曲率半徑χ、y、Z 方向Θ 出光角度。
權利要求
1.一種投影系統(tǒng)，包括一光閥，適于提供一影像光束；一鏡頭，配置于該影像光束的傳遞路徑上；一弧形反射元件，具有一弧形反射面，該弧形反射面配置于來自該鏡頭的該影像光束 的傳遞路徑上，以將該影像光束反射，其中該弧形反射面在一第一方向上彎曲，且在一與該 第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲；以及一弧形屏幕，配置于該弧形反射面所反射的該影像光束的傳遞路徑上，其中該弧形屏 幕在該第一方向上彎曲，且在一與該第一方向實質上垂直的第三方向上不彎曲。
2.如權利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中該第二方向相對該第三方向傾斜。
3.如權利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中該弧形反射面為一圓柱面，且該弧形屏幕為一 圓柱面形屏幕。
4.如權利要求1所述的投影系統(tǒng)，其中該弧形反射面為一凸面，且該弧形屏幕的曲率 中心與該弧形反射面位于該弧形屏幕的同一側。
5.一種投影裝置，適于投射一影像光束至一弧形屏幕，該投影裝置包括一光閥，適于提供該影像光束；一鏡頭，配置于該影像光束的傳遞路徑上；以及一弧形反射元件，具有一弧形反射面，該弧形反射面配置于來自該鏡頭的該影像光束 的傳遞路徑上，以將該影像光束反射至該弧形屏幕，其中該弧形反射面在一第一方向上彎 曲，且在一與該第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲。
6.如權利要求5所述的投影裝置，其中該弧形反射面為一圓柱面，且該弧形屏幕為一 圓柱面形屏幕。
7.如權利要求5所述的投影裝置，其中該弧形反射面為一凸面，且該弧形屏幕的曲率 中心與該弧形反射面位于該弧形屏幕的同一側。
8.一種成像模組，適于將一光閥所提供的一影像光束成像于一弧形屏幕，該成像模組 包括一鏡頭，配置于該影像光束的傳遞路徑上；以及一弧形反射元件，具有一弧形反射面，該弧形反射面配置于來自該鏡頭的該影像光束 的傳遞路徑上，以將該影像光束反射至該弧形屏幕，其中該弧形反射面在一第一方向上彎 曲，且在一與該第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲。
9.如權利要求8所述的成像模組，其中該弧形反射面為一圓柱面，且該弧形屏幕為一 圓柱面形屏幕。
10.如權利要求8所述的成像模組，其中該弧形反射面為一凸面，且該弧形屏幕的曲率 中心與該弧形反射面位于該弧形屏幕的同一側。
全文摘要
一種投影系統(tǒng)，包括一光閥、一鏡頭、一弧形反射元件及一弧形屏幕。光閥適于提供一影像光束。鏡頭配置于影像光束的傳遞路徑上。弧形反射元件具有一弧形反射面，且弧形反射面配置于來自鏡頭的影像光束的傳遞路徑上，以將影像光束反射?；⌒畏瓷涿嬖谝坏谝环较蛏蠌澢?，且在一與第一方向實質上垂直的第二方向上不彎曲?；⌒纹聊慌渲糜诨⌒畏瓷涿嫠瓷涞挠跋窆馐膫鬟f路徑上?；⌒纹聊辉诘谝环较蛏蠌澢以谝慌c第一方向實質上垂直的第三方向上不彎曲。一種投影裝置及成像模組亦被提出。
文檔編號G02B27/18GK102043310SQ20091020630
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月13日 優(yōu)先權日2009年10月13日
發(fā)明者張根榮 申請人:中強光電股份有限公司