专利名称：具有遮光装置的投影机及其杂散光消除方法
技术领域：
本发明系有关于投影机，尤其是一种使用数字微镜装置(DMD)并可避免杂散光干扰的投影机。
先前技术使用数字微镜装置(DMD，digital micromirror device)的投影机，其工作原理是该数字微镜装置内具有多个微型反射镜作为光开关，接受电子信号，如数字电子信号的字元，通过改变微型反射镜的倾斜角度而产生光字元的输出。每个微型反射镜可以将光线朝两个角度反射出去，配合光源以及一投影成像用的镜头，当微型反射镜处于「开」(导通，on)状态就转动到一角度，将光源所照射来的光线反射入镜头而在一屏幕上成像；当微型反射镜处于「关」(不导通，off)状态就转动到另一角度，将光线反射到其他的地方，此时屏幕相对于该微型反射镜的位置就显得相当黑暗。数字微镜装置接收的是电子字元，而发送光学字元，这个技术称作二位元脉冲宽度调变(binary pulse widthmodulation)，详细内容则非本发明的重点故不予赘述。
请参阅图2，为已有的数字微镜装置(DMD)投影机的内部构造示意图。其中光源10提供数字微镜装置2光源，而中间则通过聚光镜12将光线集中并尽可能的均匀化的投射到数字微镜装置2上，而在数字微镜装置2将所接受到的光线加以处理之后，再将光线反射到镜头5，并通过镜头5成像到一屏幕(图中未揭示)上产生一有效影像区41’，然而为了能够完整涵盖数字微镜装置2，且聚光镜12所产生的投影区域形状是圆形，故而数字微镜装置2可视做聚光镜12投影区域的内接四边形，也因此投影区域必定会有部分的区域超出数字微镜装置2，此即在数字微镜装置2周围所形成的杂散光区45，至于没有超出而刚好投射于微镜装置2上的区域则视为有效照明区41，又相对于镜头5也是以影像圈(image circle)来涵盖数字微镜装置2，故而也会超出数字微镜装置2的范围，而将杂散光区45的反光一同投射到屏幕上成为杂散影像区45’，使得观赏者看到有效影像区41’以外的影像，对于观赏者来说是种干扰。
为解决此一杂散光45所造成的困扰，有数种方式，其中一种即是在数字微镜装置2的周围部件予以消光处理，通过增加表面粗糙来减少强烈的反光，但并不能完全消除反光，只是让数字微镜装置2的周围看起来较暗而已；另一种方式是在数字微镜装置2的周围以挡板的方式将光线隔离，虽然避免了数字微镜装置2的周围的其他电子元件的反射，但依旧不能完全消除反光，因为杂散光仍然投射于数字微镜装置2的周围；还有一种方式是直接将照明系统100所投射出的光线整形为方形，然而，照明系统100的光线需要经过一个或一个以上的反射镜将光线照射在数字微镜装置2上，故经过反射镜的反射后，光线的投影区域形状往往非如预期。
请参阅图1，为已有的不具有遮光装置的投影机的立体结构示意图，其中投影机1，包含一照明系统100，用以提供该投影机光源，因此其中更包含一光源10，产生第一光线10’，在该光源10的前方则设置一聚光镜12，通常是一镜片组合，而第一光线10’即射向聚光镜12，而聚光镜12则将第一光线10’聚光而变为一第二光线12’投射向一反射镜组14，通常反射镜组14是由一个或一个以上的反射镜所组成，以本发明而言，反射镜组14可分为一第一反射镜141与第二反射镜142，其中第一反射镜141被第二光线12’照射，并反射出一第三光线141’射向第二反射镜142，而第二反射镜142在反射出一第四光线142’，此第四光线142’即射向一数字微镜装置2(DMD，digital micromirrordevice)，而该数字微镜装置2依据本身所接收到的电子信号，改变其中的微型反射镜(图中未揭示)的倾角，再将第四光线142’反射出去成为影像光束20’并被镜头5所攫取成为一投影光束50’，最后，在一屏幕(图中未揭示)上形成一投射影像区4’。
其中，之所以要利用反射镜组14的原因在于该数字微镜装置2需要光源的照射，而这光源的入射的角度不宜过大，故需要利用反射镜组14将由数字微镜装置2的侧面所投射而来的光线调整到适当的角度入射至数字微镜装置2。又，照明系统100与数字微镜装置2形成大夹角的原因则是在于照明系统100具有一定的体积，如硬要为了与数字微镜装置2形成小角度的夹角，势必影响到镜头5的配置，也就是说会有照明系统100紧邻于镜头5的情形产生，使得两者互相牵制，且因为镜头必须几乎正对着数字微镜装置2，因此举例来说，若照明系统100要具有足够的照明强度，那么光源10与聚光镜12的体积势必增大，如此一来就会占用到镜头5的空间，致使不能应用具有变焦以及移轴功能的镜头，因为具有变焦或是移轴功能的镜头体积通常较大，也就是直径较大而长度也较长，反过来说，若是使用具有变焦或是移轴功能的镜头，就会占用到照明系统100的空间，故而才会将照明系统100移至较旁侧的地方以远离镜头5以免相互干扰，如此所产生的新问题就是照明系统100的光轴与数字微镜装置2的夹角过大，为了达到夹角尽量减少的效果，故而利用了反射镜组14将照明系统100的光线改变角度以利照射数字微镜装置2，因此，通过反射镜组14中的第一反射镜141与第二反射镜142，使得第四光线142’照射到数字微镜装置2的角度得以尽量减少到最小值。
然而，利用了第一反射镜141与第二反射镜142虽可使得数字微镜装置2各个单独的微型反射镜所受到的照射强度趋近一致，但是由于第一反射镜141与第二反射镜142皆是将光线偏折角度再予以反射出去，故而与第二光线12’所投影的区域形状已有改变，因此在经过第一反射镜141与第二反射镜142的反射后，第四光线142’的投射区域4的形状已与第二光线12’的投影区域形状有相当的不同，请继续参阅图1，其中第四光线142’所投射的投射区域4大致呈现为一梯形，其中包含了一有效照明区41以及一畸变光区43，而所谓有效照明区，即是其照明区域是有效的涵盖在数字微镜装置2上，而所谓畸变光区43则是照射到数字微镜装置2的周围部分，而由于镜头5通常具有变焦或是移轴功能，故而其所可成像的影像圈较大，若畸变光区43的范围是存于镜头5的影像圈内，则就会被镜头5所攫取并投射出去，形成一投射影像区4’，此时有效影像区41’即相对应于该有效照明区41的范围，而畸变影像区43’则相对应于畸变光区43的范围。
与图2的已有技术相较，虽然图1的已有技术所产生的畸变光区43比图2的杂散光区45小很多，且畸变影像区43’有时候不会投射在一屏幕上，然而依旧会成像在屏幕的周围，且有可能映入观众的视线，故对于观众来说是种干扰。
因此，在投影机的领域中，极需要一种有效的避免杂散光干扰的投影机，让使用者可以轻松的使用。
发明内容为达上述目的，本发明提供一种具有遮光装置的投影机，包含，一照明系统，用以提供该投影机光源，其中更包含一光源，产生光线，一聚光镜，用以将该光线聚集，以及一主反射镜，用以将该光线反射出去。投影机还包含一数字微镜装置(DMD)，用以接受该主反射镜所反射的光线，并于加以处理后反射出去，一镜头，用以接受该数字微镜装置所处理并反射的光线，该镜头将该光线聚焦成像；以及一遮光装置，设置于该数字微镜装置与该照明系统之间，用以将该照明系统所产生的杂散光遮挡。
如上述的投影机，其中该反射镜在反射该光线时产生一投射区域，包含一有效照明区以及一畸变光区，其中该有效照明区系涵盖该数字微镜装置，而该畸变光区即为该杂散光并系形成在该有效照明区的周围，又，该投射区域与该反射镜之间更形成一投射光路，包含一个在该有效照明区与该反射镜之间所形成的有效照明光路，与一个在该畸变光区与该反射镜之间所形成的畸变光路，而该遮光装置系用以遮挡该畸变光路。
如上述的投影机，其中该反射镜更包含一第一反射镜，系用以改变该光线的方向；以及一第二反射镜，用以接受由该第一反射镜所反射的该光线，并将该光线反射至该数字微镜装置。
如上述的投影机，其中该遮光装置系经过消光处理。
如上述的投影机，其中所述的消光处理系选自消光漆与植毛中的一种。
为达上述目的，本发明提供一种运用于投影机的杂散光的消除方法，包含下列步骤(1)提供一照明系统，用以提供该投影机光源；(2)提供一数字微镜装置，用以将来自该照明系统的光线处理并反射；(3)产生一投射光路于该照明系统与该数字微镜装置之间；(4)提供一遮光装置于该照明系统与该数字微镜装置之间；以及(5)提供一镜头，用以接收被该数字微镜装置所反射的光线，并加以成像，其中，将该遮光装置系将该投射光路的一部分遮挡起来，以避免该部分的光线投射至该数字微镜装置的周边。
如上所述的方法，其中该投射光路更可分为一有效投射光路与一畸变光路，而被该遮光装置所遮挡的该部分即为该畸变光路。
为达上述目的，本发明另提供一种微镜装置投影机，包含一照明系统、一数字微镜装置受到该照明系统的照射、一镜头接受由该数字微镜装置所反射的光线，并将该光线聚焦成像，而该投影机的特征在于该照明系统与该数字微镜装置之间更设置一遮光装置，用以将该照明系统所产生的一杂散光加以遮挡。如上所述的投影机，其中该照明系统与该数字微镜装置之间更形成一有效照明光路，而在该有效照明光路的周围则形成一畸变光路，其中该遮光装置系位于该畸变光路上，使畸变光路不会到达该数字微镜装置。
如上所述的投影机，其中该遮光装置系一挡板，直接将畸变光路上的光线挡掉。
图1，为已有的不具有遮光装置的投影机的立体结构示意图；图2，为已有的微镜装置(MD)投影机的内部构造示意图；图3，为本发明的具有遮光装置的投影机的立体结构示意图；以及图4，为本发明第二反射镜与微镜装置之间所产生的光路的立体示意图。
具体实施方式
请参阅图3，为本发明的具有遮光装置的投影机的立体结构示意图。其中投影机1’，包含一照明系统100，用以提供该投影机光源，因此其中更包含一光源10，产生第一光线10’，在该光源10的前方则设置一聚光镜12，通常是一镜片组合，而第一光线10’即射向聚光镜12，而聚光镜12则将第一光线10’聚光而变为一第二光线12’投射向一反射镜组14，通常反射镜组14是由一个或一个以上的反射镜所组成，以本发明而言，反射镜组14可分为一第一反射镜141与第二反射镜142，其中第一反射镜141被第二光线12’照射，并反射出一第三光线141’射向第二反射镜142，而第二反射镜142在反射出一第四光线142’，此第四光线142’即射向一数字微镜装置2(DMD，digital micromirrordevice)，而该数字微镜装置2依据本身所接收到的电子信号，改变其中的微型反射镜(图中未揭示)的倾角，再将第四光线142’反射出去成为影像光束20’并被镜头5所攫取成为一投影光束50’，最后，在一屏幕(图中未揭示)上形成有效影像区41’。当然，如非数字化的微镜装置亦无不可，只是一般而言以数字控制而言较为方便。
请配合图4，为本发明第二反射镜与数字微镜装置之间所产生的光路的立体示意图。其中，第二反射镜142所反射的第四光线142’会在数字微镜装置2及其周围产生一投射区域4，此投射区域4包含一有效照明区41以及一畸变光区43，其中该有效照明区系涵盖该数字微镜装置2，而该畸变光区43即为该杂散光并系形成在该有效照明区41的周围，又，该投射区域4与第二反射镜142之间更形成一投射光路4t，包含一个在该有效照明区41与第二反射镜142之间所形成的有效照明光路41t，与一个在畸变光区43与第二反射镜142之间所形成的畸变光路43t，而该遮光装置3例如为一遮光挡板系用以遮挡该畸变光路43t。如此一来，畸变光路43t被阻挡之后，杂散光就不会在数字微镜装置2的周围出现，亦即只会有有效照明区41投射于数字微镜装置2的上，因此纵使镜头5(请配合图3)的影像圈得以涵盖到有效照明区41以外的部分也无所谓，因为会产生杂散光的畸变光路43t已先被遮光装置3所止挡，而畸变光路43t亦在遮光装置3上形成一被遮挡的畸变光影43a，所以数字微镜装置2的周围将是一片黑暗，自然而然的就不会在屏幕上成像，即使有成像也只是漆黑一片，也因此就不会干扰到使用者。故在一屏幕(图中未揭示)上就仅会存在一有效影像区41’，而已有投影机1所产生的畸变影像区43’将不复存在。
请同时参阅图3及图4，应注意的是，若镜头5的影像圈得以涵盖到相当大的范围，譬如说镜头5的移轴功能较为强大时，通常此类的镜头影像圈就较大，此时就要避免遮光装置3进入到由影像光束20’所形成的光锥中，否则遮光装置3就有可能被镜头5所攫取而成像到屏幕上。由此可见，本发明的发想点是在于确认形成畸变光区的光路究竟是通过何处即将遮光装置3设置于恰当的位置将产生畸变光区的光路在距离数字微镜装置的前的相当距离预先阻挡的，以釜底抽薪的方式一举解决杂散光的问题，而不是仅如已有技术一般运用消光等较为消极的方式解决。
再者，亦应注意的是，固然遮光装置3本身需经过消光处理，通常是选自消光漆或是植毛中的一种处理方法，不过依旧会有少数的光线反射出来，故遮光装置3的方向亦应注意不可朝向镜头5，否则有可能使得影像变得较为模糊，也就是说，图3中的遮光装置3的设置方向以将光线反射到第二反射镜142下方为准。
本发明与已有技术不同的地方在于利用遮光装置3将产生畸变光区的光线在到达数字微镜装置2及其周围的前就加以截断，彻底的将投射到数字微镜装置2的光线限制在其本身的区域，比起已有技术而言，本发明对于消除杂散光与畸变光驱更为有效。
本案遭熟悉本技术的人所任施匠思而为各式各样的修饰，然依旧不脱离本案申请专利范围的保护。
权利要求
1.一种具有遮光装置的投影机，包含一照明系统，用以提供该投影机光源，其中更包含一光源，产生光线；一聚光镜，用以将该光线聚集；以及一反射镜，用以将该光线反射出去；一微镜装置(MD)，用以接受该反射镜所反射的光线，并于加以处理后反射出去；一镜头，用以接受该微镜装置所处理并反射的光线，该镜头将该光线聚焦成像；以及一遮光装置，设置于该微镜装置与该照明系统之间，用以将该照明系统所产生的杂散光遮挡。
2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，该反射镜在反射该光线时产生一投射区域，包含一有效照明区以及一畸变光区，其中该有效照明区系涵盖该微镜装置，而该畸变光区即为该杂散光并系形成在该有效照明区的周围，又，该投射区域与该反射镜之间更形成一投射光路，包含一个在该有效照明区与该反射镜之间所形成的有效照明光路，与一个在该畸变光区与该反射镜之间所形成的畸变光路，其中该遮光装置系用以遮挡该畸变光路。
3.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，该反射镜更包含一第一反射镜，系用以改变该光线的方向；以及一第二反射镜，用以接受由该第一反射镜所反射的该光线，并将该光线反射至该微镜装置。
4.根据权利要求第1项所述的投影机，其特征在于，该遮光装置系为一遮光挡板。
5.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，该遮光装置系经过消光处理。
6.根据权利要求5所述的投影机，其特征在于，所述的消光处理系选自消光漆与植毛中的一种。
7.一种运用于投影机的杂散光的消除方法，包含下列步骤(1)提供一照明系统，用以提供该投影机光源；(2)提供一微镜装置，用以将来自该照明系统的光线处理并反射；(3)产生一投射光路于该照明系统与该微镜装置之间；(4)提供一遮光装置于该照明系统与该微镜装置之间；以及(5)提供一镜头，用以接收被该微镜装置所反射的光线，并加以成像，其中，该遮光装置系将该投射光路的一部分遮挡起来，以避免该部分的光线投射至该微镜装置的周边。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该投射光路更可分为一有效投射光路与一畸变光路，而被该遮光装置所遮挡的该部分即为该畸变光路。
9.一种微镜装置投影机，包含一照明系统、一微镜装置受到该照明系统的照射、一镜头接受由该微镜装置所反射的光线，并将该光线聚焦成像，而该投影机的特征在于该照明系统与该微镜装置之间更设置一遮光装置，用以将该照明系统所产生的一杂散光加以遮挡。
10.根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，该照明系统与该微镜装置之间更形成一有效照明光路，而在该有效照明光路的周围则形成一畸变光路，其中该遮光装置系位于该畸变光路上，使畸变光路不会到达该微镜装置。
11.根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，该遮光装置系一挡板，直接将畸变光路上的光线挡掉。
12.根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，该挡板更经过消光处理，而该消光处理系选自消光漆与植毛中的一种。
13.根据权利要求9所述的投影机，其特征在于，该微镜装置系一数字微镜装置。
全文摘要
一种微镜装置投影机，包含一照明系统、一数字微镜装置受到该照明系统的照射、一镜头接受由该数字微镜装置所反射的光线，并将该光线聚焦成像。其中该投影机在该照明系统与该数字微镜装置之间更设置一遮光装置，用以将该照明系统所产生的一杂散光加以遮挡。
文档编号G02B26/00GK1900762SQ200510089508
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月22日 优先权日2005年7月22日
发明者林升蔚 申请人:台达电子工业股份有限公司