投影裝置及用于其的光積分柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影裝置領(lǐng)域，尤其是有關(guān)于一種投影裝置及其光積分柱。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字光學處理(digital light processing，DLP)投影裝置的光路設(shè)計必須考慮亮狀態(tài)(on state)光路、暗狀態(tài)(off state)光路以及平狀態(tài)(flat state)光路相對于投影鏡頭的光圈的位置，其中亮狀態(tài)、平狀態(tài)與暗狀態(tài)是指數(shù)字微鏡元件(digitalmicro-mirror device,DMD)的每一微鏡(micro-mirror)的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。被處于亮狀態(tài)的微鏡反射后的光束(以下簡稱殼狀態(tài)光束)的傳遞路徑即上述的殼狀態(tài)光路，殼狀態(tài)光路會進入投影鏡頭。被處于暗狀態(tài)的微鏡反射后的光束(以下簡稱暗狀態(tài)光束)的傳遞路徑即上述的暗狀態(tài)光路，暗狀態(tài)光路會偏離投影鏡頭。當數(shù)字微鏡元件的微鏡呈平躺狀態(tài)，被其所反射的光束(以下簡稱平狀態(tài)光束)的傳遞路徑即平狀態(tài)光路。
[0003]通常，為了增加投影裝置的光利用效率，會選用光圈較大的投影鏡頭，以增加投影鏡頭的收光面積。圖1是習知技術(shù)的亮狀態(tài)光束、平狀態(tài)光束及暗狀態(tài)光束與光圈的相對位置的示意圖。如圖1所示，由于采用光圈10較大的投影鏡頭，亮狀態(tài)光束LI會充分進入投影鏡頭的光圈10中，所以能提升投影裝置的光利用效率，而暗狀態(tài)光束L2不會進入投影鏡頭的光圈10中。然而，平狀態(tài)光束L3會有少部分進入光圈10而造成漏光，導致投影裝置的對比度下降。
[0004]另一方面，若選用光圈較小的投影鏡頭，則可避免平狀態(tài)光束進入光圈而造成漏光的情形，但也會有部分亮狀態(tài)光束無法進入光圈，而降低投影裝置的光利用率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種投影裝置及用于其的光積分柱，使得投影裝置具有較佳的光利用效率及對比度。
[0006]一方面，本發(fā)明提供一種投影裝置，該投影裝置包括光源模組、光閥、光積分柱以及投影鏡頭；該光源模組用于提供照明光束；該光閥配置于該照明光束的傳遞路徑上，以將該照明光束轉(zhuǎn)換成影像光束；該光積分柱配置于該光源模組與該光閥之間，且位于該照明光束的傳遞路徑上，該光積分柱具有相對的入光端與出光端，該入光端具有長度為Xi的多個第一側(cè)邊與長度為Yl的多個第二側(cè)邊，該出光端具有長度為X2的多個第三側(cè)邊以及長度為Y2的多個第四側(cè)邊，該多個第三側(cè)邊中的每一第三側(cè)邊與該多個第一側(cè)邊中的每一第一側(cè)邊一一對應(yīng)，該多個第四側(cè)邊中的每一第四側(cè)邊與該多個第二側(cè)邊中的每一第二側(cè)邊一一對應(yīng)，其中X2/XDY2/Y1 ;該投影鏡頭配置于該影像光束的傳遞路徑上。
[0007]較佳的，該光積分柱的該出光端的形狀對應(yīng)于該光閥的主動面的形狀。
[0008]較佳的，該光積分柱的該入光端的形狀對應(yīng)于該光源模組的出光面的形狀。
[0009]較佳的，該多個第一側(cè)邊與該多個第三側(cè)邊平行于第一方向，該多個第二側(cè)邊與該多個第四側(cè)邊平行于第二方向，且該第一方向垂直該第二方向。
[0010]較佳的，X1〈X2。
[0011]較佳的，Y1>Y2;或者，Y1〈Y2。
[0012]較佳的，Χ1〈Υ1。
[0013]另一方面，本發(fā)明提供一種光積分柱，具有相對的入光端與出光端，該入光端具有長度為Xl的多個第一側(cè)邊與長度為Yl的多個第二側(cè)邊，該出光端具有長度為Χ2的多個第三側(cè)邊以及長度為Υ2的多個第四側(cè)邊，該多個第三側(cè)邊中的每一第三側(cè)邊與該多個第一側(cè)邊中的每一第一側(cè)邊--對應(yīng)，該多個第四側(cè)邊中的每一第四側(cè)邊與該多個第二側(cè)邊中的每一第二側(cè)邊——對應(yīng)，其中X2/XDY2/Y1。
[0014]較佳的，該多個第一側(cè)邊與該多個第三側(cè)邊平行于第一方向，該多個第二側(cè)邊與該多個第四側(cè)邊平行于第二方向，且該第一方向垂直該第二方向。
[0015]較佳的，Χ1〈Χ2。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的投影裝置及用于其的光積分柱中，由于光積分柱的入光端的第一側(cè)邊與第二側(cè)邊以及出光端的第三側(cè)邊與第四側(cè)邊的長度X1、YK Χ2、Υ2符合不等式:Χ2/Χ1>Υ2/Υ1，所以能窄化照明光束于光積分柱的出光端的出瞳影像(imageof exit pupil);如此，投影裝置可充分利用亮狀態(tài)光束，且有效防止平狀態(tài)光束漏光的情形，所以本發(fā)明的光積分柱能使投影裝置具有較佳的光利用效率及對比度。
【附圖說明】
[0017]圖1是習知技術(shù)的亮狀態(tài)光束、平狀態(tài)光束及暗狀態(tài)光束與光圈的相對位置的示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明一實施例的投影裝置的示意圖；
[0019]圖3是圖2所述的光積分柱的立體示意圖；
[0020]圖4A是本發(fā)明一實施例的照明光束在光積分柱的Y-Z剖面中的不意圖；
[0021]圖4B是本發(fā)明一實施例的照明光束在光積分柱的X-Z剖面中的不意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明一實施例的投影裝置的亮狀態(tài)光束、平狀態(tài)光束及暗狀態(tài)光束與光圈的相對位置的不意圖；
[0023]圖6是本發(fā)明另一實施例的光積分柱的立體示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使對本發(fā)明的目的、構(gòu)造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。
[0025]圖2是本發(fā)明一實施例的投影裝置的示意圖。請參照圖2，本實施例中，投影裝置100包括光源模組110、光閥120、光積分柱130以及投影鏡頭140，其中光源模組110用于提供照明光束NI。光閥120配置于照明光束NI的傳遞路徑上，以將照明光束NI轉(zhuǎn)換成影像光束Ml。投影鏡頭140配置于影像光束Ml的傳遞路徑上，以將影像光束Ml投影至屏幕上，進而于屏幕上形成影像畫面。光積分柱130配置于光源模組110與光閥120之間，且位于照明光束NI的傳遞路徑上，以均勻化照明光束NI并調(diào)整照明光束NI的出瞳影像(imageof exit image)為非圓形(non-circular)。光積分柱130舉例為空心柱體，但不以此為限，亦可為實心柱體。
[0026]本實施例的光源模組110例如包括至少一個發(fā)光二極管(light-emittingd1de, LED)元件，但本發(fā)明并不限制光源模組110的種類。在光源模組110與光積分柱130之間以及光積分柱130與光閥120之間可視需求而另外設(shè)置其他光學元件(圖未示)，如透鏡、反射片、棱鏡等。此外，本實施例的光閥120為反射式光閥，例如包括多個微鏡122的數(shù)字微鏡元件(DMD)，此多個微鏡122例如是呈陣列排列，而圖2中僅繪示出部分微鏡122用以示意。每個微鏡122皆具有轉(zhuǎn)軸A，使每個微鏡122可相對于轉(zhuǎn)軸A在預(yù)定的角度范圍(例如±12°或±10° )內(nèi)擺動。本實施例中，每個微鏡122在平躺狀態(tài)時，其反射面例如是平行X-Y平面，而微鏡122的轉(zhuǎn)軸A例如是平行于Y軸。
[0027]本發(fā)明藉由改變習知光積分柱的結(jié)構(gòu)，來克服習知技術(shù)的顯示裝置無法兼顧光利用效率與對比度的問題，以下將詳細說明本實施例的光積分柱130的詳細結(jié)構(gòu)。
[0028]圖3是圖2所述的光積分柱的立體示意圖。請參照圖3，本實施例的光積分柱130具有相對的入光端131與出光端132，而照明光束NI經(jīng)由入光端131進入光積分柱130，并從出光端132離開光積分柱130。入光端131具有長度為Xl的多個第一側(cè)邊133與長度為Yl的多個第二側(cè)邊134，出光端132具有長度為X2的多個第三側(cè)邊135以及長度為Y2的多個第四側(cè)邊136，其中該多個第三側(cè)邊135中的每一第三側(cè)邊與該多個第一側(cè)邊133中的每一第一側(cè)邊一一對應(yīng)，該多個第四側(cè)邊136中的每一第四側(cè)邊與該多個第二側(cè)邊134中的每一第二側(cè)邊——對應(yīng)，其中X2/XDY2/Y1。
[0029]在本實施例中，光積分柱130的入光端131例如呈矩形，并具有相對的兩個第一側(cè)邊133與相對的兩個第二側(cè)邊134，第一側(cè)邊133垂直于第二側(cè)邊134。第一側(cè)邊133的長度Xl例如是小于第二側(cè)邊134的長度Yl。出光端132例如亦呈矩形，且具有相對的兩個第三側(cè)邊135與相對的兩個第四側(cè)邊136，第三側(cè)邊135垂直于第四側(cè)邊136。第一側(cè)邊133與第三側(cè)邊135平行于第一方向Dl。第二側(cè)邊134與第四側(cè)邊136平行于第二方向D2，且第一方向Dl垂直于第二方向D2。在本實施例中，第一方向Dl例如是平行于圖2的X軸，而第二方向D2例如是平行于圖2的Y軸，以使光積分柱130的出光端132的第四側(cè)邊136平行于圖2的微鏡122的轉(zhuǎn)軸A。然而，光積分柱130與光閥120的相對位置關(guān)系可依設(shè)計需求而定，本發(fā)明并不限定光積分柱130的出光端132的第四側(cè)邊136需平行于圖2的微鏡122的轉(zhuǎn)軸A。
[0030]此外，本實施例的光積分柱130另具有位于入光端131與出光端132之間的多個側(cè)面，本實施例是以四個側(cè)面137a、137b、137c、137d為例，但不以此為限。其中側(cè)面137a與側(cè)面137c相對，側(cè)面137b與側(cè)面137d相對。光積分柱130的側(cè)面137a及137c沿著-Z方向(從入光端131至出光端132的方向)逐漸變寬，而側(cè)面137b及137d沿著-Z方向(從入光端131至出光端132的方向)逐漸變窄，且側(cè)面137a、137b、137