專(zhuān)利名稱(chēng)：動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)遮罩及照明系統(tǒng)，且特別是涉及一種可調(diào)節(jié)光通量的動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著顯示技術(shù)的進(jìn)步，各種不同于傳統(tǒng)陰極射線(xiàn)管(cathode ray tub, CRT)的顯 示裝置已被大量地研發(fā)及推廣，這些顯示裝置包括液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)、等離子體顯示器(plasma display panel，PDP)、有機(jī)發(fā)光二極管(organic light emitting diode,OLED)顯示器等平面顯示器。另外，被大量研發(fā)及推廣的顯示器尚包括投 影機(jī)(projector)及背投影顯示器(rear proj ection display)等投影裝置(proj ection apparatus)。雖然時(shí)下日常生活中的顯示器是以液晶顯示器及等離子體顯示器為主流，但投影 裝置由于可以在較低的成本下提供超大尺寸(例如大于52時(shí))的畫(huà)面，因此在超大尺寸顯 示的領(lǐng)域有著無(wú)法被取代的地位。此外，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，投影機(jī)的量產(chǎn)也朝著更低成 本、更低價(jià)格的方向邁進(jìn)，因此時(shí)下投影機(jī)除了應(yīng)用于辦公室或教學(xué)研究單位以作簡(jiǎn)報(bào)之 外，更有推廣至家庭劇院的趨勢(shì)。在投影裝置中，設(shè)置有照明系統(tǒng)以提供照明光束，并使其照射于光閥上。光閥會(huì)將 照明光束轉(zhuǎn)換為影像光束，且影像光束被投影鏡頭投射于屏幕上以產(chǎn)生影像畫(huà)面。當(dāng)投影 裝置投射出全黑的畫(huà)面時(shí)，由于光閥在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無(wú)法阻斷所有的光而使其不傳遞至鏡 頭與屏幕，因此僅管是在全黑的畫(huà)面下，屏幕上依然會(huì)有基本的亮度存在。當(dāng)此基本的亮度 過(guò)高時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致黑畫(huà)面不夠黑，進(jìn)而使投影裝置所投影出的影像畫(huà)面的對(duì)比下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)態(tài)遮罩，其能夠快速地調(diào)節(jié)光通量。本發(fā)明的另一目的在于提供一種照明系統(tǒng)，其能夠快速地調(diào)節(jié)光通量，并能提升 投影裝置所投影出的影像畫(huà)面的對(duì)比。本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)特征中得到進(jìn)一步的了解。為達(dá)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(shí)施例提出一種動(dòng)態(tài) 遮罩，其適用于一照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)包括至少一光源，光源適于發(fā)出一照明光束。動(dòng)態(tài)遮 罩包括一板件，其適于配置于照明光束的傳遞路徑上，以調(diào)節(jié)照明光束的光通量。板件具有 至少一長(zhǎng)條狀開(kāi)口，長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一端與一第二端。長(zhǎng)條狀開(kāi)口相對(duì)于一對(duì) 稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)，且對(duì)稱(chēng)軸為一由第一端延伸至第二端的直線(xiàn)。長(zhǎng)條狀開(kāi)口的寬度由第一端 往第二端遞增，且板件適于在與對(duì)稱(chēng)軸平行的方向上移動(dòng)。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一邊與一第二邊。第一邊連 接第一端與第二端，第二邊連接第一端與第二端，且第一邊與第二邊相對(duì)于對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì) 稱(chēng)。第一邊近似于一多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)，多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式函數(shù)的最高次數(shù)大于或等于6，且第一邊與多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)大于0. 8。多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)可以y = f(x)來(lái)描述，其中f(x)為此多項(xiàng)式函數(shù)，第一端與對(duì)稱(chēng)軸的交點(diǎn)定義為原點(diǎn)，由原點(diǎn)沿著 對(duì)稱(chēng)軸往第二端的方向定義為+χ方向，由原點(diǎn)往第一邊并與對(duì)稱(chēng)軸垂直的方向定義為+y 方向。此多項(xiàng)式函數(shù)的大于1次的所有偶次項(xiàng)系數(shù)例如皆小于零，此多項(xiàng)式函數(shù)的所有奇 次項(xiàng)系數(shù)例如皆大于零，且此多項(xiàng)式函數(shù)的常數(shù)項(xiàng)大于零。此多項(xiàng)式的大于等于1次的所 有項(xiàng)的系數(shù)的絕對(duì)值隨著項(xiàng)的次數(shù)變高而遞減。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，板件適于垂直于照明光束的光軸。當(dāng)板件移動(dòng)至使第一 端對(duì)準(zhǔn)照明光束時(shí)，照明光束通過(guò)板件的光通量為L(zhǎng)i，當(dāng)板件移動(dòng)至使第二端對(duì)準(zhǔn)照明光 束的光軸時(shí)，照明光束通過(guò)板件的光通量為L(zhǎng)2，且動(dòng)態(tài)遮罩可符合0 < L1/L2 < 25%。照 明光束的光軸可通過(guò)長(zhǎng)條狀開(kāi)口所對(duì)應(yīng)的對(duì)稱(chēng)軸。第一端例如為一封閉端，且第二端例如 為一開(kāi)放端。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，光源的數(shù)量例如為二個(gè)，長(zhǎng)條狀開(kāi)口的數(shù)量例如為二個(gè)， 且這些光源所發(fā)出的這些照明光束的光軸分別通過(guò)這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口所對(duì)應(yīng)的這些對(duì)稱(chēng)軸。 這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的這些對(duì)稱(chēng)軸可彼此平行。這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的這些第二端可彼此相鄰接。 當(dāng)板件移動(dòng)至使這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的這些第一端分別對(duì)準(zhǔn)這些照明光束時(shí)，這些照明光束通 過(guò)板件的光通量為L(zhǎng)i，當(dāng)板件移動(dòng)至使這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的這些第二端分別對(duì)準(zhǔn)這些照明光 束時(shí)，這些照明光束通過(guò)板件的光通量為L(zhǎng)2，且照明系統(tǒng)可符合0 < L1/L2 < 25%。本發(fā)明的另一實(shí)施例提出一種照明系統(tǒng)，其包括上述光源及上述動(dòng)態(tài)遮罩。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，照明系統(tǒng)更包括一光均勻化元件，其配置于照明光束的 傳遞路徑上，其中板件位于光源與光均勻化元件之間。在本發(fā)明的實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩及使用其的照明系統(tǒng)中，由于板件具有相對(duì)于一直 線(xiàn)形對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)的長(zhǎng)條狀開(kāi)口，因此板件通過(guò)在一直線(xiàn)上移動(dòng)就可調(diào)節(jié)照明光束的光 通量，如此便能夠縮短調(diào)節(jié)光通量的時(shí)間，進(jìn)而有效提升采用此照明系統(tǒng)的投影裝置所投 影出的影像畫(huà)面的對(duì)比。為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖 作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖IA為本發(fā)明的一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖IB為圖IA中的板件在A(yíng)方向上的視圖；圖2為圖IB中的長(zhǎng)條狀開(kāi)口的一邊、近似其的函數(shù)與阿基米德螺線(xiàn)的曲線(xiàn)圖；圖3為圖IA的照明系統(tǒng)的光通量變化曲線(xiàn)圖；圖4為采用具阿基米德螺線(xiàn)邊緣的弧形開(kāi)口的板件所得到的光通量變化曲線(xiàn)圖；圖5A為本發(fā)明的另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5B為圖5A中的板件于A(yíng)方向上的視圖；圖6為圖5B中的長(zhǎng)條狀開(kāi)口的一邊、近似其的函數(shù)及阿基米德螺線(xiàn)的曲線(xiàn)圖；圖7為圖5A的照明系統(tǒng)的光通量變化曲線(xiàn)圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明100、100，照明系統(tǒng)
110:光源112:照明光束
120 光均勻化元件130、130，板件132、132，長(zhǎng)條狀開(kāi)口140 致動(dòng)器150 合光元件160 透鏡170 動(dòng)態(tài)遮罩A、D:方向El 第一端E2、E2，第二端0 原點(diǎn)S 對(duì)稱(chēng)軸Sl 第一邊S2 第二邊W:寬度
具體實(shí)施例方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合參考附圖的一較佳 實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的呈現(xiàn)。以下實(shí)施例中所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、 「前」、「后」、「左」、「右」等，僅是參考附加附圖的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用來(lái)說(shuō)明， 而非用來(lái)限制本發(fā)明。圖IA為本發(fā)明的一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，而圖IB為圖IA中的板件在 A方向上的視圖。請(qǐng)參照?qǐng)DIA與圖1B，本實(shí)施例的照明系統(tǒng)100包括一光源110及一動(dòng)態(tài) 遮罩170。光源110適于發(fā)出一照明光束112。在本實(shí)施例中，光源110例如為一高壓汞燈 (ultra high pressure lamp，UHPlamp)。然而，在其他實(shí)施例中，光源也可以是其他適當(dāng)?shù)?發(fā)光元件。動(dòng)態(tài)遮罩170包括一板件130，其適于配置于照明光束112的傳遞路徑上，以調(diào) 節(jié)照明光束112的光通量。在本實(shí)施例中，板件130例如為一金屬板件或一鍍有遮光膜的 玻璃板件。板件130具有一長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132，長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132具有相對(duì)的一第一端El與一 第二端E2。長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132相對(duì)于一對(duì)稱(chēng)軸S鏡像對(duì)稱(chēng)，且對(duì)稱(chēng)軸S為一由第一端El延伸 至第二端E2的直線(xiàn)。長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132的寬度W由第一端El往第二端E2遞增，且板件130 適于在與對(duì)稱(chēng)軸S平行的方向D上移動(dòng)。在本實(shí)施例中，板件130實(shí)質(zhì)上適于垂直于照明 光束112的光軸，且照明光束112的光軸通過(guò)長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132所對(duì)應(yīng)的對(duì)稱(chēng)軸S。此外，長(zhǎng) 條狀開(kāi)口 132的第一端El例如為一封閉端，且第二端E2例如為一開(kāi)放端。在本實(shí)施例中， 照明系統(tǒng)100更包括一光均勻化元件120，其配置于照明光束112的傳遞路徑上，其中板件 130位于光源110與光均勻化元件120之間，光均勻化元件用以使照明光束112均勻化。在 本實(shí)施例中，光均勻化元件120例如為一光積分柱。在其他實(shí)施例中，光均勻化元件120的 朝向板件130的一端(即入光端)的周?chē)膳渲糜衅渌m當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件或機(jī)構(gòu)件，以使長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132的第二端E2形成封閉端。當(dāng)照明光束112射向長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132上寬度W較窄的部分時(shí)，照明光束112通過(guò)長(zhǎng) 條狀開(kāi)口 132的光通量會(huì)較低，而其被板件130遮擋的比例會(huì)較高。反之，當(dāng)照明光束112 射向長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132上寬度W較寬的部分時(shí)，照明光束112通過(guò)長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132的光通量 會(huì)較高，而其被板件130遮擋的比例會(huì)較低。換言之，當(dāng)板件1 30沿著方向D移動(dòng)而使長(zhǎng)條 狀開(kāi)口 132從以其第一端El對(duì)準(zhǔn)照明光束112的位置移動(dòng)至以其第二端E2對(duì)準(zhǔn)照明光束 112的位置時(shí)，照明光束112通過(guò)板件130的光通量會(huì)遞增。在本實(shí)施例中，可通過(guò)一連接 至板件130的致動(dòng)器140驅(qū)使板件130移動(dòng)，其中致動(dòng)器140例如為一馬達(dá)(如步進(jìn)馬達(dá)) 或其他適當(dāng)?shù)闹聞?dòng)器。在本實(shí)施例中，長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132具有相對(duì)的一第一邊Sl與一第二邊S2。第一邊 Sl連接第一端El與第二端E2，第二邊S2連接第一端El與第二端E2，且第一邊Sl與第二 邊S2相對(duì)于對(duì)稱(chēng)軸S鏡像對(duì)稱(chēng)。第一邊Sl近似于一多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)，在本實(shí)施例中，多項(xiàng) 式函數(shù)曲線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式函數(shù)的最高次數(shù)大于或等于6，且第一邊Sl與此多項(xiàng)式函數(shù)曲 線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)大于0.8。在本實(shí)施例中，多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)可以y = f(x)來(lái)描述，其中f(x)為此多項(xiàng)式函 數(shù)。第一端El與對(duì)稱(chēng)軸S的交點(diǎn)定義為原點(diǎn)0，由原點(diǎn)0沿著對(duì)稱(chēng)軸S往第二端E2的方向 定義為+χ方向，由原點(diǎn)0往第一邊Sl并與對(duì)稱(chēng)軸S垂直的方向定義為+y方向。在本實(shí)施 例中，此多項(xiàng)式函數(shù)的大于1次的所有偶次項(xiàng)系數(shù)皆小于零，此多項(xiàng)式函數(shù)的所有奇次項(xiàng) 系數(shù)皆大于零，且此多項(xiàng)式函數(shù)的常數(shù)項(xiàng)大于零。再者，在本實(shí)施例中，此多項(xiàng)式函數(shù)的大 于等于1次的所有項(xiàng)的系數(shù)的絕對(duì)值隨著項(xiàng)的次數(shù)變高而遞減，以使第一邊Sl形成一平滑 曲線(xiàn)，其具有逐漸遠(yuǎn)離對(duì)稱(chēng)軸S的趨勢(shì)。以下舉出兩個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)的實(shí)例，但本發(fā)明并不以 此為限，任何所屬領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在參照本發(fā)明后當(dāng)可以其他大于或等于6次的適 當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式函數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)第一邊Si，但其也應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范疇內(nèi)。在一實(shí)施例中，多項(xiàng)式函數(shù)可如下所述f (χ) = -2 X 1(Γ7χ6+2 X IO-5X5-O. 0004χ4+0. 0053χ3_0· 026Ix2+0. 0752χ+0. 17................................................................(1)式此外，在本實(shí)施例中，第一邊Sl與(1)式的相關(guān)系數(shù)R2例如為0. 9999。在另一實(shí)施例中，多項(xiàng)式函數(shù)可如下所述f (χ) = -4 X 1(Γ7χ6+3 X IO-5X5-O. 0008χ4+0. 0097χ3-0· 0521χ2+0. 1184Χ+0. 1182....................................................................(
2)式另外，在本實(shí)施例中，第一邊Sl與⑵式的相關(guān)系數(shù)R2例如為0. 9987。為了更為具體地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)與功效，以下提出一對(duì)照組，其動(dòng)態(tài) 遮罩的板件具有弧形開(kāi)口，且弧形開(kāi)口的側(cè)邊為阿基米德螺線(xiàn)，且此側(cè)邊可用下列函數(shù)來(lái) 描述f ( θ ) = a θ.....................................................(3)式其中，a為常數(shù)，且θ為板件繞著弧形開(kāi)口的幾何中心轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。此外，也可將(3)式的極座標(biāo)表示式轉(zhuǎn)換為f(x)=a，x ......................................................(4)
式 其中，a’為常數(shù)，而χ可視為板件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，照明光束相對(duì)弧形開(kāi)口的移動(dòng)距離。圖2為上述⑴式、⑴式所近似的第一邊、(2)式、(2)式所近似的第一邊及(4) 式的曲線(xiàn)圖，其中縱軸代表y值(即函數(shù)值)，而橫軸代表χ值。由圖2可發(fā)現(xiàn)，(4)式所描 繪出的曲線(xiàn)是呈線(xiàn)性變化，而(1)式與(2)式所描繪出的曲線(xiàn)的斜率大體上隨著χ值變大 而遞增。此外，請(qǐng)參照?qǐng)DIA及圖1B，若對(duì)稱(chēng)軸S相對(duì)光均勻化元件120以互相垂直的一第 一方向與一第二方向擺放，且使第一方向與第二方向皆垂直于照明光束112的光軸時(shí)，可 得到如圖3的光通量變化曲線(xiàn)圖，其中縱軸代表照明光束112通過(guò)板件130的光通量，而橫 軸代表照明光束112落在長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132上的位置。再者，(3)式所代表的具有阿基米德螺線(xiàn)邊緣的弧形開(kāi)口的板件可得到如圖4的 光通量變化曲線(xiàn)圖，其中縱軸代表照明光束通過(guò)板件的光通量，而橫軸代表板件的轉(zhuǎn)動(dòng)角 度。由圖4可知，當(dāng)具有阿基米德螺線(xiàn)邊緣的弧形開(kāi)口的板件的轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小時(shí)，只要轉(zhuǎn)動(dòng) 角度稍有變化，光通量就會(huì)變化得很劇烈，這會(huì)導(dǎo)致當(dāng)使用者對(duì)光通量的需求是落在較小 的某個(gè)量值上時(shí)，動(dòng)態(tài)遮罩會(huì)難以將光通量精確地控制在這個(gè)量值上。換言之，動(dòng)態(tài)遮罩 對(duì)光通量的控制在量值較小的時(shí)候誤差會(huì)變得很大，這樣的動(dòng)態(tài)遮罩將無(wú)法搭配德州儀器 (Texas Instruments Incorporated)白勺 DynamicBlackTM 運(yùn)算技術(shù)來(lái)使用。相比較之下，由圖3可知，在本發(fā)明的上述二個(gè)實(shí)施例中的以⑴式及⑵式所近 似的板件130所得到的光通量變化曲線(xiàn)圖中，光通量與照明光束112落在長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132 的位置的關(guān)系是呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系及伽馬曲線(xiàn)的關(guān)系，換言之，當(dāng)位置座標(biāo)值較小時(shí)，光通量也 呈較為緩慢的變化。如此一來(lái)，當(dāng)使用者對(duì)光通量的量值的需求較小時(shí)，本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮 罩170也有足夠的能力將光通量精確地調(diào)節(jié)至某一特定值。因此，本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩170 能夠搭配德州儀器(Texas Instruments Incorporated)的DynamicBlack 運(yùn)算技術(shù)來(lái)使 用，其中DynamicBlack 運(yùn)算技術(shù)可用以控制動(dòng)態(tài)遮罩170的作動(dòng)，亦即是控制板件130的 移動(dòng)位置。當(dāng)板件130移動(dòng)至使第一端El對(duì)準(zhǔn)照明光束112時(shí)，照明光束112通過(guò)板件130 的光通量為L(zhǎng)i。當(dāng)板件130移動(dòng)至使第二端E2對(duì)準(zhǔn)照明光束112時(shí)，照明光束112通過(guò) 板件130的光通量為L(zhǎng)2。在本實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)遮罩170可符合0 < L1/L2 < 25%。此外， 當(dāng)板件130移動(dòng)至使第二端E2對(duì)準(zhǔn)照明光束112時(shí)，照明光束112通過(guò)板件130的光通量 L2在本實(shí)施例中為照明系統(tǒng)100的最大光通量。如此一來(lái)，當(dāng)將本實(shí)施例的照明系統(tǒng)100 應(yīng)用于投影裝置中，并搭配投影裝置的控制系統(tǒng)所提供的演算法(例如DynamicBlack 運(yùn) 算技術(shù))來(lái)控制板件130的移動(dòng)時(shí)，可使投影裝置所投影出的影像畫(huà)面的對(duì)比至少提高至 4倍。另外，若不搭配控制系統(tǒng)所提供的演算法，而直接調(diào)整板件130的位置時(shí)，則影像畫(huà) 面的對(duì)比甚至可提高至10到20倍。因此，本實(shí)施例的照明系統(tǒng)100確實(shí)可提高影像畫(huà)面 (例如動(dòng)態(tài)影像畫(huà)面)的對(duì)比。再者，由于板件130是采用長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132，而不是采用具有阿基米德螺線(xiàn)邊緣的 弧形開(kāi)口，因此板件130的體積較小，所以能縮小動(dòng)態(tài)遮罩170的體積，進(jìn)而縮小照明系統(tǒng)100的體積。除此之外，呈直線(xiàn)形的長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132也可縮短板件130的作動(dòng)行程，進(jìn)而縮短板件130的作動(dòng)時(shí)間，因此本實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩170能夠因應(yīng)影像信號(hào)的改變而快速地 將光通量調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)。圖5A為本發(fā)明的另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，而圖5B為圖5A中的板 件于A(yíng)方向上的視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D5A與圖5B，本實(shí)施例的照明系統(tǒng)100’與上述照明系統(tǒng) 100 (如圖IA所繪示)類(lèi)似，而兩者的差異如下所述。本實(shí)施例的照明系統(tǒng)100’包括二個(gè) 光源110，且板件130’具有二個(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’。在本實(shí)施例中，這些光源110所發(fā)出的 這些照明光束112的光軸分別通過(guò)這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’的對(duì)稱(chēng)軸S。此外，在本實(shí)施例中， 這些光源110所發(fā)出的這些照明光束112可經(jīng)由一合光元件150來(lái)合光，并經(jīng)由透鏡160 來(lái)集光，其中合光元件150例如為一棱鏡。在本實(shí)施例中，這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’的這些對(duì)稱(chēng)軸S彼此實(shí)質(zhì)上平行。此外，在 本實(shí)施例中，這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’的這些第二端E2’彼此相鄰接。以下舉出一個(gè)近似長(zhǎng)條 狀開(kāi)口 132’的第一邊Sl的多項(xiàng)式函數(shù)的實(shí)例，但本發(fā)明不以此為限f (χ) = -2 X 1(Γ7χ6+1(Γ5χ5-0· 0003χ4+0. 003χ3_0· 0126χ2+0. 0477χ+0. 1778................................................(5)式另外，在本實(shí)施例中，第一邊Sl與(5)式的相關(guān)系數(shù)R2例如為0. 9994。圖6為上述(5)式、(5)式所近似的第一邊及上述⑷式的曲線(xiàn)圖，其中縱軸代表 y值(即函數(shù)值)，而橫軸代表χ值。圖7為照明光束通過(guò)以(5)式所近似的板件130’的 光通量變化圖，其中縱軸代表照明光束112通過(guò)板件130’的光通量，而橫軸代表照明光束 112落在長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’上的位置。由圖7可知，本實(shí)施例的板件130’可使光通量相對(duì) 于位置大約呈線(xiàn)性變化，如此一來(lái)，板件130’便可具有上述板件130(如圖IB所繪示)所 能達(dá)成的功效。此外，由于板件130’具有二個(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’，因此適用于具有兩個(gè)光源 110的照明系統(tǒng)100’ (即雙燈照明系統(tǒng))。這是因?yàn)椋魡蝹€(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口的板件應(yīng)用于雙燈 照明系統(tǒng)時(shí)，長(zhǎng)條狀開(kāi)口會(huì)無(wú)法對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)光源所分別產(chǎn)生的兩道照明光束中的光強(qiáng)度最強(qiáng) 處，這種情形尤其發(fā)生于使照明光束照射在長(zhǎng)條狀開(kāi)口的寬度較小的那一端。然而，本實(shí)施 例采用二個(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’分別對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)照明光束112則不會(huì)有上述問(wèn)題產(chǎn)生。再者，當(dāng)板件130’移動(dòng)至使這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’的這些第一端El分別對(duì)準(zhǔn)這些 照明光束112時(shí)，這些照明光束112通過(guò)板件130’的光通量為L(zhǎng)i，而當(dāng)板件130’移動(dòng)至使 這些長(zhǎng)條狀開(kāi)口 132’的這些第二端E2’分別對(duì)準(zhǔn)這些照明光束112時(shí)，這些照明光束112 通過(guò)板件130’的光通量為L(zhǎng)2。在本實(shí)施例中，照明系統(tǒng)100’符合0 < L1/L2 < 25%，而 L2為照明系統(tǒng)100’的最大光通量。照明系統(tǒng)100’具有類(lèi)似上述照明系統(tǒng)100(如圖IA所 繪示)的優(yōu)點(diǎn)與功效，在此不再贅述。值得注意的是，本發(fā)明并不限定照明系統(tǒng)所具有的光源數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，也不 限定板件所具有的長(zhǎng)條狀開(kāi)口的數(shù)量為一個(gè)或兩個(gè)，在其他實(shí)施例中，照明系統(tǒng)也可以具 有三個(gè)以上的光源，而其板件也可對(duì)應(yīng)具有三個(gè)以上的長(zhǎng)條狀開(kāi)口。此外，在本實(shí)施例中， 當(dāng)照明系統(tǒng)具有四個(gè)光源時(shí)，可利用其他合光元件將四個(gè)照明光束合并為兩個(gè)照明光束， 因此仍可采用具有兩個(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口的板件來(lái)調(diào)節(jié)光通量。綜上所述，在本發(fā)明的實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩及使用其的照明系統(tǒng)中，由于板件的長(zhǎng)條狀開(kāi)口的邊緣是以大于或等于6次的多項(xiàng)式函數(shù)來(lái)描述，因此光通量與照明光束落在長(zhǎng) 條狀開(kāi)口的位置的關(guān)系是呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系或伽馬曲線(xiàn)的關(guān)系。換言之，當(dāng)位置座標(biāo)值較小時(shí)， 光通量也呈較為緩慢的變化。如此一來(lái)，當(dāng)使用者對(duì)光通量的量值的需求較小時(shí)，本發(fā)明的 實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)也有足夠的能力將光通量精確地調(diào)節(jié)至某一特定值。此外，由于光通量與照明光束落在長(zhǎng)條狀開(kāi)口的位置的關(guān)系是呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系或伽 馬曲線(xiàn)的關(guān)系，因此當(dāng)將本發(fā)明的實(shí)施例的照明系統(tǒng)應(yīng)用于投影裝置中，并搭配投影裝置 的控 制系統(tǒng)所提供的演算法來(lái)控制板件的移動(dòng)時(shí)，可有效提高影像畫(huà)面(例如動(dòng)態(tài)影像畫(huà) 面)的對(duì)比。再者，由于本發(fā)明的實(shí)施例中的板件是采用長(zhǎng)條狀開(kāi)口，而不是采用具有阿基米 德螺線(xiàn)邊緣的弧形開(kāi)口，因此板件的體積較小，所以能縮小動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)的體積。除 此之外，呈直線(xiàn)形的長(zhǎng)條狀開(kāi)口也可縮短板件的作動(dòng)行程，進(jìn)而縮短動(dòng)態(tài)遮罩的作動(dòng)時(shí)間， 因此本發(fā)明的實(shí)施例的動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)能夠因應(yīng)影像信號(hào)的改變而快速地將光通量 調(diào)節(jié)至最佳狀態(tài)。另外，在本發(fā)明的實(shí)施例的照明系統(tǒng)中，由于板件具有多個(gè)長(zhǎng)條狀開(kāi)口， 因此適用于具有多個(gè)光源的照明系統(tǒng)。以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍， 即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說(shuō)明內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆仍屬本發(fā)明專(zhuān) 利涵蓋的范圍內(nèi)。另外本發(fā)明的任一實(shí)施例或權(quán)利要求不須達(dá)成本發(fā)明所揭露的全部目的 或優(yōu)點(diǎn)或特點(diǎn)。此外，摘要部分和標(biāo)題僅是用來(lái)輔助專(zhuān)利文件搜尋之用，并非用來(lái)限制本發(fā) 明的權(quán)利范圍。
權(quán)利要求
一種動(dòng)態(tài)遮罩，適用于一照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括至少一光源，該光源適于發(fā)出一照明光束，該動(dòng)態(tài)遮罩包括板件，適于配置于該照明光束的傳遞路徑上，以調(diào)節(jié)該照明光束的光通量，其中該板件具有至少一長(zhǎng)條狀開(kāi)口，該長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一端與一第二端，該長(zhǎng)條狀開(kāi)口相對(duì)于一對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)，且該對(duì)稱(chēng)軸為一由該第一端延伸至該第二端的直線(xiàn)，該長(zhǎng)條狀開(kāi)口的寬度由該第一端往該第二端遞增，且該板件適于在與該對(duì)稱(chēng)軸平行的方向上移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一邊與一第二 邊，該第一邊連接該第一端與該第二端，該第二邊連接該第一端與該第二端，該第一邊與該 第二邊相對(duì)于該對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)，且該第一邊近似于一多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)，該多項(xiàng)式函數(shù)曲 線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式函數(shù)的最高次數(shù)大于或等于6，且該第一邊與該多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)的相關(guān) 系數(shù)大于0.8。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該多項(xiàng)式函數(shù)曲線(xiàn)是以y= f(x)來(lái)描述，f(x) 為該多項(xiàng)式函數(shù)，該第一端與該對(duì)稱(chēng)軸的交點(diǎn)定義為原點(diǎn)，由該原點(diǎn)沿著該對(duì)稱(chēng)軸往該第 二端的方向定義為+X方向，由該原點(diǎn)往該第一邊并與該對(duì)稱(chēng)軸垂直的方向定義為+y方向， 該多項(xiàng)式函數(shù)的大于1次的所有偶次項(xiàng)系數(shù)皆小于零，該多項(xiàng)式函數(shù)的所有奇次項(xiàng)系數(shù)皆 大于零，該多項(xiàng)式函數(shù)的常數(shù)項(xiàng)大于零，且該多項(xiàng)式函數(shù)的大于等于1次的所有項(xiàng)的系數(shù) 的絕對(duì)值隨著項(xiàng)的次數(shù)變高而遞減。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該板件適于垂直于該照明光束的一光軸。
5.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中當(dāng)該板件移動(dòng)至使該第一端對(duì)準(zhǔn)該照明光束 時(shí)，該照明光束通過(guò)該板件的光通量為L(zhǎng)i，當(dāng)板件移動(dòng)至使該第二端對(duì)準(zhǔn)該照明光束時(shí)，該 照明光束通過(guò)該板件的光通量為L(zhǎng)2，且0 < L1/L2 < 25%。
6.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該照明光束的一光軸通過(guò)該對(duì)稱(chēng)軸。
7.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該第一端為一封閉端，且該第二端為一開(kāi)放端。
8.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該至少一光源為二光源，該至少一長(zhǎng)條狀開(kāi)口 為二長(zhǎng)條狀開(kāi)口，且該些光源所發(fā)出的該些照明光束的光軸分別通過(guò)該些長(zhǎng)條狀開(kāi)口所對(duì) 應(yīng)的該些對(duì)稱(chēng)軸。
9.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該些對(duì)稱(chēng)軸彼此平行。
10.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中該些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的該些第二端彼此相鄰接。
11.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)遮罩，其中當(dāng)該板件移動(dòng)至使該些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的該些第 一端分別對(duì)準(zhǔn)該些照明光束時(shí)，該些照明光束通過(guò)該板件的光通量為L(zhǎng)i，當(dāng)該板件移動(dòng)至 使該些長(zhǎng)條狀開(kāi)口的該些第二端分別對(duì)準(zhǔn)該些照明光束時(shí)，該些照明光束通過(guò)該板件的光 通量為 L2，且 0 < L1/L2 < 25%。
12.—種照明系統(tǒng)，包括至少一光源，該光源適于發(fā)出一照明光束；以及動(dòng)態(tài)遮罩，包括板件，適于配置于該照明光束的傳遞路徑上，以調(diào)節(jié)該照明光束的光通量，其中該板件 具有至少一長(zhǎng)條狀開(kāi)口，該長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一端與一第二端，該長(zhǎng)條狀開(kāi)口相 對(duì)于一對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)，且該對(duì)稱(chēng)軸為一由該第一端延伸至該第二端的直線(xiàn)，該長(zhǎng)條狀開(kāi) 口的寬度由該第一端往該第二端遞增，且該板件適于在與該對(duì)稱(chēng)軸平行的方向上移動(dòng)。
13.如權(quán)利要求12所述的照明系統(tǒng)，還包括一光均勻化元件，適于配置于該照明光束 的傳遞路徑上，其中該板件位于該光源與該光均勻化元件之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種動(dòng)態(tài)遮罩及照明系統(tǒng)，其中該動(dòng)態(tài)遮罩適用于一照明系統(tǒng)。照明系統(tǒng)包括至少一光源，光源適于發(fā)出一照明光束。動(dòng)態(tài)遮罩包括一板件，其適于配置于照明光束的傳遞路徑上，以調(diào)節(jié)照明光束的光通量。板件具有至少一長(zhǎng)條狀開(kāi)口，長(zhǎng)條狀開(kāi)口具有相對(duì)的一第一端與一第二端。長(zhǎng)條狀開(kāi)口相對(duì)于一對(duì)稱(chēng)軸鏡像對(duì)稱(chēng)，且對(duì)稱(chēng)軸為一由第一端延伸至第二端的直線(xiàn)。長(zhǎng)條狀開(kāi)口的寬度由第一端往第二端遞增，且板件適于在與對(duì)稱(chēng)軸平行的方向上移動(dòng)。一種使用此動(dòng)態(tài)遮罩的照明系統(tǒng)也被提出。
文檔編號(hào)F21V14/08GK101865426SQ20091013271
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者林惠珍, 鄭權(quán)得 申請(qǐng)人:中強(qiáng)光電股份有限公司