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投影系統(tǒng)、投影屏幕及投影方法

文檔序號:2790407閱讀:181來源:國知局
專利名稱:投影系統(tǒng)、投影屏幕及投影方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種投影系統(tǒng)、投影屏幕及投影方法,且特別是涉及一種可在外界環(huán)境光下提供良好影像品質(zhì)的投影系統(tǒng)、投影屏幕及投影方法。
背景技術
在一般的使用環(huán)境下,投影裝置所投射的影像會混入環(huán)境光,而使得影像暗部細節(jié)亮度提高,進而導致視覺對比大幅下降。在現(xiàn)有技術中,改善對比的方式有許多種,以液晶顯示投影裝置為例,可通過降低液晶顯示面板的開口率(Aperture Rate)改善其暗態(tài)漏光的問題,進而增加液晶顯示投影裝置的對比。以數(shù)字光學處理(Digital Light Processing, DLP)投影裝置為例,可通過提高數(shù)字微反射鏡元件(Digital micro mirror device, DMD)表面的細膩度,而增加數(shù)字光學處理投影裝置其投射影像的對比。然而,采用上述方法所提升的影像對比度均無法有效地弭平環(huán)境光所造成的影響。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種投影系統(tǒng)及投影屏幕,其可在外界環(huán)境光下提供良好的影像品質(zhì)。此外,本發(fā)明也提供一種投影方法,依此投影方法可在外界環(huán)境光下投射出品質(zhì)良好的影像。本發(fā)明提供一種投影系統(tǒng),包括投影裝置及投影屏幕。投影裝置適于提供具有第一偏振方向的影像光束。投影屏幕配置于影像光束的傳遞路徑上。投影屏幕包括分光式偏光元件、相位板以及投影板,其中來自投影裝置并具有第一偏振方向的影像光束適于依序通過分光式偏光元件與相位板而傳遞至投影板。影像光束被投影板反射而通過相位板后具有第二偏振方向,而具有第二偏振方向的影像光束適于通過分光式偏光兀件。本發(fā)明提供一種投影方法,此投影方法包括下述步驟。提供具有第一偏振方向的影像光束。依序設置分光式偏光元件、相位板以及投影板在具有第一偏振方向的影像光束的傳遞路徑上,以使具有第一偏振方向的影像光束傳遞至投影板上,并使影像光束被投影板反射而通過相位板后具有第二偏振方向,而具有第二偏振方向的影像光束適于通過分光式偏光兀件。本發(fā)明提供一種投影屏幕,此投影屏幕配置于具有第一偏振方向的影像光束的傳遞路徑上。投影屏幕包括分光式偏光元件、相位板以及投影板。分光式偏光元件設置于相位板的一側,而投影板相對分光式偏光兀件設置于相位板的另一側。具有第一偏振方向的影像光束適于依序通過分光式偏光元件與相位板而傳遞至投影板。影像光束被投影板反射而通過相位板后具有第二偏振方向,而具有第二偏振方向的影像光束適于通過分光式偏光元件。在本發(fā)明的一實施例中,上述的第一偏振方向與第二偏振方向垂直。在本發(fā)明的一實施例中,上述的第一偏振方向與第二偏振方向為線偏振。
在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影裝置包括照明系統(tǒng)、光閥、投影鏡頭以及投影偏光片。照明系統(tǒng)適于提供照明光束。光閥配置于照明光束的傳遞路徑上,并適于將照明光束轉換成影像光束。投影鏡頭配置于影像光束的傳遞路徑上,并位于光閥與投影屏幕之間。投影偏光片適于配置于影像光束或照明光束的傳遞路徑上,以使影像光束在傳遞至投影屏幕之前具有第一偏振方向。在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影偏光片配置于投影鏡頭與投影屏幕之間。在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影偏光片配置于光閥與投影鏡頭之間。在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影偏光片配置于照明系統(tǒng)與光閥之間。在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影偏光片包括多個第一棱鏡柱、多個第二棱鏡柱以及多個偏光膜。多個第二棱鏡柱與第一棱鏡柱交替排列。多個偏光膜分別配置于第一棱鏡柱與第二棱鏡柱之間,并連接第一棱鏡柱與第二棱鏡柱。在本發(fā)明的一實施例中,上述的投影偏光片可進一步包括多個相差膜片,相差膜片分別配置于第二棱鏡柱的表面。在本發(fā)明的一實施例中,上述的相差膜片分別為二分之一波板。在本發(fā)明的一實施例中,上述的相位板為四分之一波板。在本發(fā)明的一實施例中,上述的分光式偏光元件包括多個陣列排列的分光式偏光單兀。每一分光式偏光單兀具有第一棱鏡柱、第二棱鏡柱以及偏光膜,而偏光膜配置于第一棱鏡柱與第二棱鏡柱之間。在本發(fā)明的一實施例中,提供具有第一偏振方向的影像光束的方法包括下列步驟。首先,提供照明系統(tǒng),其中照明系統(tǒng)適于提供照明光束。接著,設置光閥于照明光束的傳遞路徑上,其中光閥適于將照明光束轉換成影像光束。而后,設置投影鏡頭于影像光束的傳遞路徑上,其中投影鏡頭位于光閥與投影屏幕之間。另外,設置投影偏光片于配置于影像光束或照明光束的傳遞路徑上,以使影像光束在傳遞至投影屏幕之前具有第一偏振方向?;谏鲜?,在本發(fā)明的范例實施例中,上述的投影系統(tǒng)(或投影方法)可通過上述的投影屏幕使部分環(huán)境光束離開投影屏幕,而不易進入觀察者眼中。如此一來,環(huán)境光束投射至觀察者眼中的量便可大幅地被減少,進而使觀察者觀看到的投影影像對比度大幅地提高。換言之,通過上述的投影系統(tǒng)(或投影方法、投影屏幕)觀察者可在環(huán)境光束存在的情況仍享有良好的投射影像品質(zhì)。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂,下文特舉實施例,并配合所附附圖作詳細說明如下。


圖I為本發(fā)明一實施例的投影系統(tǒng)示意圖;圖2為本發(fā)明一實施例的投影裝置示意圖;圖3為本發(fā)明一實施例的投影偏光片示意圖;圖4為圖I的投影屏幕局部放大示意圖。主要元件符號說明100 :投影系統(tǒng)110:投影裝置
112:照明系統(tǒng)114:投影鏡頭116:光閥118:投影偏光片118a、118b :棱鏡柱118c :偏光膜118d:相差膜片120 :投影屏幕122 :分光式偏光兀件122’ 分光式偏光單兀122a、122b :棱鏡柱124 :相位板126:投影板S :棱鏡柱表面x、y、z:方向I :照明光束L、L1、L2:影像光束L,、L1,、L2,:環(huán)境光束
具體實施例方式圖I為本發(fā)明一實施例的投影系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明一實施例的投影裝置示意圖。請同時參照圖I及圖2,本實施例的投影系統(tǒng)100包括投影裝置110及投影屏幕120。 本實施例的投影裝置110適于提供影像光束L,而影像光束L具有第一偏振方向。具體而言,本實施例的投影裝置110可包括照明系統(tǒng)112、投影鏡頭114、光閥116 以及投影偏光片118。照明系統(tǒng)112適于提供照明光束I。光閥116配置于照明系統(tǒng)112 與投影鏡頭114之間,且位于照明光束I的傳遞路徑上,以將照明光束I轉換為影像光束L。 投影鏡頭114配置于影像光束L的傳遞路徑上并位于光閥116與投影屏幕120之間。在本實施例中,投影系統(tǒng)可包括有一投影偏光片118,配置于照明系統(tǒng)112與投影屏幕120之間, 且位于影像光束L或照明光束I的傳遞路徑上,以使影像光束L在傳遞至投影屏幕120之前具有第一偏振方向。更進一步地說,本實施例的投影偏光片118可配置于投影鏡頭114 與投影屏幕120之間,以簡化投影裝置110的光學設計。當然,在其他實施例中,投影偏光片118也可配置于光閥116與投影鏡頭114之間、投影鏡頭114內(nèi)部或照明系統(tǒng)112與光閥116之間,其中本實施例是以投影偏光片118設置于投影鏡頭114與投影屏幕120之間作為舉例說明,但不限于此。在本實施例中,光閥116例如為一數(shù)字微反射鏡元件(Digital micro mirror device, DMD)。在本實施例中,投影偏光片118例如為分光式偏光片(beam splitting polarizer),例如為圖3中所不。分光式偏光片可包括有多個第一棱鏡柱118a、多個第二棱鏡柱118b、多個偏光膜118c以及多個相差膜片118d。具體而言,第一棱鏡柱118a與第二棱鏡柱118b交替排列,而偏光膜118c配置于第一棱鏡柱118a與第二棱鏡柱118b之間并連接第一棱鏡柱118a與第二棱鏡柱118b。另外,相差膜片118d配置于第二棱鏡柱118b 接近投影屏幕120的表面S上,如圖3所示。在本實施例中,第一棱鏡柱118a與第二棱鏡柱118b例如是沿著y方向延伸的菱形柱。在本實施例中,當來自光閥的影像光束L傳遞至投影偏光片118的偏光膜118c 時,影像光束L會被分為沿著y方向線性偏振的第一影像光束LI及沿著X方向線性偏振的第二影像光束L2,而第二影像光束L2通過相差膜片118d (例如二分之一波板)可將其偏振方向轉換為與第一影像光束LI相同的偏振方向,如圖3所示。換言之,通過相差膜片118d 的使用,可使所有影像光束L皆可被轉換為沿著y方向偏振的線性偏振光,進而可為后續(xù)段落中所提及的投影屏幕120所充分利用。圖4為圖I的投影屏幕局部放大示意圖。請同時參照圖I及圖4,本實施例的投影屏幕120配置于具有第一偏振方向(例如沿著y方向線性偏振)的影像光束L的傳遞路徑上。在本實施例中,投影屏幕120自遠離投影裝置110的方向上依序包括分光式偏光元件 122、相位板124以及投影板126。在本實施例中,分光式偏光兀件122可包括多個陣列排列的分光式偏光單兀122’ (圖4中僅繪出一個偏光單兀122’做為代表),其中每一分光式偏光單元122具有第一棱鏡柱122a (例如沿著y方向延伸的三角柱)、第二棱鏡柱122b (例如沿著y方向延伸的三角柱)以及偏光膜122c。偏光膜122c配置于第一棱鏡柱122a與第二棱鏡柱122b之間,并連接第一棱鏡柱122a與第二棱鏡柱122b。在本實施例中,相位板124 例如為四分之一波板。另外,本實施例的投影板126可用來承載分光式偏光元件122與相位板124,因此本實施例的投影板126較佳的是采用硬質(zhì)基材。具體而言,來自投影裝置110并具有第一偏振方向(例如沿著y方向線性偏振) 的影像光束L會依序通過分光式偏光元件122與相位板124而傳遞至投影板126,且影像光束L被投影板126反射而通過相位板124后具有第二偏振方向(例如沿著z方向線性偏振方向),而具有第二偏振方向的影像光束L會通過分光式偏光兀件122。在本實施例中, 當投影系統(tǒng)100于環(huán)境光束L’下進行畫面投影時,環(huán)境光束L’中具有第一偏振方向(例如沿著I方向線性偏振)的第一環(huán)境光束LI’會依序通過投影屏幕120的分光式偏光元件 122與相位板124而傳遞至投影板126,其中第一環(huán)境光束LI’會被投影板126反射而通過相位板124后具有第二偏振方向(例如沿著z方向線性偏振),且具有第二偏振方向(例如沿著z方向線性偏振)的第一環(huán)境光束LI’便會通過分光式偏光兀件122。然而,由于分光式偏光兀件122僅適于讓具有第一偏振方向(例如沿著y方向線性偏振)的光線傳遞至投影板126上,因此,環(huán)境光束L’中具有第二偏振方向(例如沿著 z方向線性偏振)的第二環(huán)境光束L2’便會被分光式偏光元件122所反射而離開投影屏幕 120,如圖4所不。換言之,由于部分的環(huán)境光束L’僅(如第二環(huán)境光束L2’ )會被分光式偏光元件122所反射而無法傳遞至投影板上,而僅有部分的環(huán)境光束L’ (即如第一環(huán)境光束LI’)會進入觀察者眼中。如此一來,因此,環(huán)境光束L’對投射影像的影響便可有效地被降低,進而可使得觀察者在環(huán)境光束L’存在的情況下仍可享有良好的投射影像品質(zhì)。 也就是說,本實施例的投影系統(tǒng)100在進行畫面投影時便可有效地降低環(huán)境光束L’投射至投影板126上的光強度,進而可呈現(xiàn)高對比度投影畫面。具體來說,相較于傳統(tǒng)未采用本實施例所提出的概念的投影系統(tǒng)所呈現(xiàn)的投影畫面的對比度,本實施例的投影系統(tǒng)100所呈現(xiàn)的投影畫面的對比度至少提升了 50%。
基于上述,本實施例也提出一種投影方法適用于上述的投影裝置110及投影屏幕 120。此投影方法至少包括下列步驟。首先,可利用前述的投影裝置110提供具有第一偏振方向的影像光束L。接著,可依序設置上述分光式偏光元件122、相位板124以及投影板126 于具有第一偏振方向的影像光束L的傳遞路徑上,以使具有第一偏振方向的影像光束L傳遞至投影板126上,并使影像光束L被投影板126反射而通過相位板124后具有第二偏振方向,而具有第二偏振方向的影像光束L適于通過分光式偏光兀件122。具體而言,當環(huán)境光束L’(包括具有第一偏振方向的第一環(huán)境光束LI’以及具有第二偏振方向的第二環(huán)境光束L2’)傳遞至投影屏幕120時,具有第一偏振方向的影像光束 L與具有第一偏振方向的第一環(huán)境光束LI’可于通過分光式偏光兀件122而傳遞至投影板 126。具有第二偏振方向的第二環(huán)境光束L2’則會被分光式偏光兀件122反射而離開投影屏幕120。換言之,依上述的投影方法,部分的環(huán)境光束L’(即第二環(huán)境光束L2’)便無法傳遞至投影板上而會離開投影屏幕120。因此,環(huán)境光束L’對投射影像的影響便可有效地降低,進而可使得觀察者享有品質(zhì)較佳的投影畫面。綜上所述,在本發(fā)明的范例實施例中,上述的投影系統(tǒng)(或投影方法)可通過上述投影屏幕使部分環(huán)境光束離開投影屏幕,而無法傳遞至投影板上,進而可使得觀察者在環(huán)境光束存在的情況仍享有良好的投射影像品質(zhì)。也就是說,本實施例的投影系統(tǒng)在進行畫面投影時便可有效地降低環(huán)境光束投射至投影板上的光強度,而可呈現(xiàn)高對比度投影畫面。雖然結合以上較佳實施例揭露了本發(fā)明,然而其并非用以限定本發(fā)明,任何熟悉此技術者,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),可作些許的更動與潤飾,因此本發(fā)明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種投影系統(tǒng),包括投影裝置,適于提供一影像光束,其中該影像光束具有第一偏振方向;以及投影屏幕,配置于具有該第一偏振方向的該影像光束的傳遞路徑上,且該投影屏幕包括分光式偏光元件、相位板以及投影板,其中來自該投影裝置并具有該第一偏振方向的該影像光束適于依序通過該分光式偏光元件與該相位板而傳遞至該投影板,且該影像光束被該投影板反射而通過該相位板后具有第二偏振方向,而具有該第二偏振方向的影像光束適于通過該分光式偏光兀件。
2.如權利要求I所述的投影系統(tǒng),其中該第一偏振方向與該第二偏振方向垂直。
3.如權利要求I所述的投影系統(tǒng),其中該第一偏振方向與該第二偏振方向為線偏振。
4.如權利要求I所述的投影系統(tǒng),其中該投影裝置包括照明系統(tǒng),適于提供一照明光束;光閥,配置于該照明光束的傳遞路徑上并適于將該該照明光束轉換成該影像光束;投影鏡頭,配置于該影像光束的傳遞路徑上并位于該光閥與該投影屏幕之間;以及投影偏光片,適于配置于該影像光束或該照明光束的傳遞路徑上,以使該影像光束在傳遞至該投影屏幕之前具有該第一偏振方向。
5.如權利要求4所述的投影系統(tǒng),其中該投影偏光片配置于該投影鏡頭與該投影屏幕之間。
6.如權利要求4所述的投影系統(tǒng),其中該投影偏光片配置于該光閥與該投影鏡頭之間。
7.如權利要求4所述的投影系統(tǒng),其中該投影偏光片配置于該照明系統(tǒng)與該光閥之間。
8.如權利要求4所述的投影系統(tǒng),其中該投影偏光片包括多個第一棱鏡柱;多個第二棱鏡柱,與該些第一棱鏡柱交替排列;以及多個偏光膜,分別配置于該些第一棱鏡柱與該些第二棱鏡柱之間,并連接該些第一棱鏡柱與該些第二棱鏡柱。
9.如權利要求8所述的投影系統(tǒng),其中該投影偏光片還包括多個相差膜片,分別配置于該些第二棱鏡柱的一表面。
10.如權利要求9所述的投影系統(tǒng),其中該些相差膜片分別為二分之一波板。
11.如權利要求I所述的投影系統(tǒng),其中該相位板為四分之一波板。
12.如權利要求I所述的投影系統(tǒng),其中該分光式偏光元件包括多個陣列排列的分光式偏光單兀,每一分光式偏光單兀具有第一棱鏡柱、第二棱鏡柱以及偏光膜,該偏光膜配置于該第一棱鏡柱與該第二棱鏡柱之間。
13.一種投影方法,包括提供一具有一第一偏振方向的影像光束;以及依序設置一分光式偏光兀件、一相位板以及一投影板在具有該第一偏振方向的該影像光束的傳遞路徑上,以使具有該第一偏振方向的該影像光束傳遞至該投影板上,并使該影像光束被該投影板反射而通過該相位板后具有一第二偏振方向,而具有該第二偏振方向的影像光束適于通過該分光式偏光元件。
14. 一種投影屏幕,包括分光式偏光兀件;相位板,其中該分光式偏光兀件設置于該相位板的一側;以及投影板,相對該分光式偏光兀件設置于該相位板的另一側,其中具有第一偏振方向的該影像光束適于依序通過該分光式偏光元件與該相位板而傳遞至該投影板,且該影像光束被該投影板反射而通過該相位板后具有第二偏振方向,而具有該第二偏振方向的影像光束適于通過該分光式偏光兀件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種投影系統(tǒng)、投影屏幕及投影方法。投影系統(tǒng)包括投影裝置以及投影屏幕。投影裝置適于提供具有第一偏振方向的影像光束。投影屏幕配置于影像光束的傳遞路徑上。投影屏幕包括分光式偏光元件、相位板以及投影板,其中來自投影裝置并具有第一偏振方向的影像光束適于依序通過分光式偏光元件與相位板而傳遞至投影板。影像光束被投影板反射而通過相位板后具有第二偏振方向,而具有第二偏振方向的影像光束適于通過分光式偏光元件。此外,本發(fā)明也提供一種投影屏幕及一種投影方法。
文檔編號G03B21/56GK102608844SQ20111005600
公開日2012年7月25日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權日2011年1月20日
發(fā)明者柯杰斌, 蘇鎮(zhèn)港, 陳信宇 申請人:宏碁股份有限公司
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