专利名称：成像位移组件及光学投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像位移组件，且特别是涉及一种可提高图像清晰度的成像位移组件。
背景技术：
一般背投影显示产品主要是由光学引擎产生图像，并投射在屏幕上。为了使光学引擎投射在屏幕上的图像清晰度更高，则光学引擎需使用较高清晰度的显示元件。然而，由于较高清晰度的显示元件其成本也较高，所以在成本的考虑下，公知技术中有一种通过振动机构来提高图像清晰度的方法。
图1是表示公知的光学投影装置的结构示意图。参照图1，公知的光学投影装置100包括一照明系统110、一数字微镜装置120、一投影镜头130以及一振动机构140。其中，照明系统110具有一光源112，其适于提供一光束114，且数字微镜装置120配置于光束114的传递路径上。该数字微镜装置120适于在各图框时间内将光束114转换为多个子图像114a。此外，投影镜头130配置于这些子图像114a的传递路径上，且数字微镜装置120位于照明系统110与投影镜头130之间。另外，振动机构140配置于数字微镜装置120与投影镜头130之间，且位于这些子图像114a的传递路径上。
在上述的光学投影装置100中，光源112所提供的光束114会依序经过色轮(color wheel)116、集光柱(light integration rod)117、镜片组118及内部全反射棱镜(TIR Prism)119。之后，内部全反射棱镜119会将光束114反射至数字微镜装置120。此时，数字微镜装置120会将光束114转换成多个子图像114a，而这些子图像114a会依序通过内部全反射棱镜119及振动机构140，并经由投影镜头230将这些子图像214a投影在屏幕400上。
承上述，当这些子图像114a经过振动机构140时，振动机构140会在同一图框时间内改变部分这些子图像114a的传递路径。也就是说，在同一图框时间的部分时间内通过该振动机构140的这些子图像114a会投影在屏幕400上的第一位置(未示出)，而在同一图框时间的另一部分时间内通过该振动机构140的这些子图像114a则会投影在屏幕400上的第二位置(未示出)，其中第一位置与第二位置是在水平方向(X轴)或垂直方向(Z轴)上相差1/2像素(pixel)的距离。由于公知的振动机构140仅能使这些子图像114a的成像位置在水平方向或垂直方向上移动1/2像素的距离，因此仅能提高图像的水平清晰度或垂直清晰度。
发明内容
因此，本发明的目的就是提供一种成像位移组件，以在各图框时间内切换多个子图像在水平及垂直方向上的成像位置，进而同时提高图像的水平清晰度及垂直清晰度。
本发明的另一目的是提供一种光学投影装置，其主要利用成像位移组件搭配上较低清晰度的反射式光阀，以投影出较高清晰度的画面，进而降低生产成本。
基于上述与其它目的，本发明提出一种成像位移组件，其适用于一投影装置中，以在各图框时间内切换多个子图像的成像位置。该成像位移组件包括一第一振动机构以及一第二振动机构。其中，第一振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且第一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上的成像位置移动一第一距离。此外，第二振动机构也配置于这些子图像的传递路径上，且第二振动机构在各图框时间内使这些子图像在一垂直方向上的成像位置移动一第二距离。
本发明还提出一种光学投影装置，其包括一照明系统、一反射式光阀、一投影镜头以及一成像位移组件。其中，照明系统适于提供一光束，且反射式光阀配置于光束的传递路径上。该反射式光阀适于在各图框时间内将光束转换为多个子图像。此外，投影镜头配置于这些子图像的传递路径上，且反射式光阀是位于照明系统与投影镜头之间。另外，成像位移组件配置于反射式光阀与投影镜头之间，且位于这些子图像的传递路径上，其中成像位移组件适于在各图框时间内切换这些子图像的成像位置。该成像位移组件包括一第一振动机构以及一第二振动机构。其中，第一振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且第一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上的成像位置移动一第一距离。而第二振动机构也配置于这些子图像的传递路径上，且第二振动机构在各图框时间内使这些子图像在一垂直方向上的成像位置移动一第二距离。
上述的照明系统例如是远心照明系统或非远心照明系统。
上述的第一振动机构例如是配置于第二振动机构之前，或配置于第二振动机构之后。此外，第一距离例如是1/2像素的距离。另外，第二距离例如是1/2像素的距离。
上述的第一振动机构例如包括一第一定件及一第一动件。其中，第一动件枢接于第一定件上，且第一定件适于控制第一动件在一第一角度内来回振动。此外，第一动件具有一第一光学元件部，该第一光学元件部是位于这些子图像的传递路径上，且当第一动件在第一角度内来回振动时，第一光学元件部可切换这些子图像在水平方向上的成像位置。
上述的第一定件例如包括一第一底座、一第一感应组件以及一第一线圈组件。其中，第一感应组件配置于第一底座上，而第一线圈组件也配置于第一底座上，且第一感应组件是通过第一线圈组件控制第一动件在第一角度内来回振动。此外，第一动件例如具有一第一磁性材料部，且第一感应组件是通过改变第一线圈组件的磁性，使第一线圈组件与第一磁性材料部之间产生吸引力及/或排斥力，以控制第一动件在第一角度内来回振动。
上述的第一感应组件例如包括一第一电路板以及一第一感应器。其中，第一电路板配置于第一底座上，且第一感应器也配置于第一电路板上。
上述第一线圈组件例如包括一第一套筒、一第一磁铁以及一第一线圈。其中，第一磁铁配置于第一套筒中，而第一线圈也配置于第一套筒中，且第一磁铁是穿设于第一线圈中。此外，第一线圈组件例如还包括一第一导磁件配置于第一套筒中，且第一磁铁是位于第一套筒的底部与第一导磁件之间。
上述的第一光学元件部例如是一反射片或一透镜。
上述的第二振动机构例如包括一第二定件以及一第二动件。其中，第二动件枢接于第二定件上，且第二定件适于控制第二动件于一第二角度内来回振动。该第二动件具有一第二光学元件部，且第二光学元件部位于这些子图像的传递路径上。当第二动件在第二角度内来回振动时，第二光学元件部可切换这些子图像在垂直方向上的成像位置。
上述的第二定件例如包括一第二底座、一第二感应组件以及一第二线圈组件。其中，第二感应组件配置于第二底座上，而第二线圈组件也配置于第二底座上，且第二感应组件是通过第二线圈组件控制第二动件在第二角度内来回振动。此外，第二动件例如具有一第二磁性材料部，且第二感应组件是通过改变第二线圈组件的磁性，使第二线圈组件与第二磁性材料部之间产生吸引力及/或排斥力，以控制第二动件在第二角度内来回振动。
上述的第二感应组件例如包括一第二电路板以及一第二感应器。其中，第二电路板配置于第二底座上，而第二感应器配置于第二电路板上。
上述的第二线圈组件例如包括一第二套筒、一第二磁铁以及一第二线圈。其中，第二磁铁配置于第二套筒中，而第二线圈也配置于第二套筒中，且第二磁铁是穿设于第二线圈中。此外，第二线圈组件例如还包括一配置于第二套筒中的第二导磁件，且第二磁铁位于第二套筒的底部与第二导磁件之间。
上述的第二光学元件部例如是一反射片或一透镜。
本发明的成像位移组件采用二振动机构配置于多个子图像的传递路径上，由其中一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上移动一适当距离，并由另一振动机构在各图框时间内使这些子图像在垂直方向上移动一适当距离。所以，本发明的成像位移组件可同时提高图像的水平清晰度及垂直清晰度。
此外，本发明的光学投影装置因采用一成像位移组件配置于多个子图像的传递路径上，所以可通过成像位移组件中的一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上移动一适当距离，以提高图像的行清晰度并通过成像位移组件中的另一振动机构在各图框时间内使这些子图像在垂直方向上移动一适当距离，以提高图像的列清晰度。因此，本发明的光学投影装置可用较低清晰度的反射式光阀投影出较高清晰度的图像。
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并结合附图，作详细说明如下。
图1是表示公知光学投影装置的结构示意图。
图2是表示依照本发明一较佳实施例所述的光学投影装置的结构示意图。
图3是表示投影镜头与成像位移组件的立体图。
图4A至图4C是表示本实施例的投影装置的成像示意图。
图5是表示本发明一较佳实施例的振动机构的结构分解图。
图6是表示本实施例的另一种光学投影装置的结构示意图。
主要元件符号说明100、200、200a光学投影装置110、210照明系统112、212光源114、214光束114a、214a子图像116、216色轮117、217集光柱118、218镜片组119、219内部全反射棱镜120数字微镜装置130、230投影镜头140、300振动机构216图像220反射式光阀240、240a成像位移组件242、246第一振动机构242a、244a、322光学元件部244第二振动机构310定件312底座312a、328枢孔314感应组件314a电路板314b感应器316线圈组件316a套筒316b磁铁316c线圈
316d导磁件320动件324磁性材料部326主体326a开口332枢接构件400屏幕d1、d2距离具体实施方式
图2是表示依照本发明一较佳实施例所述的一种光学投影装置的结构示意图，而图3是表示投影镜头与成像位移组件的立体图。参照图2与图3，本实施例的光学投影装置200包括一照明系统210、一反射式光阀220、一投影镜头230以及一成像位移组件240。其中，照明系统210具有一光源212，其适于提供一光束214，且反射式光阀220配置光束214的传递路径上。该反射式光阀220适于在各图框时间内将光束214转换为多个子图像214a。此外，投影镜头230配置于这些子图像214a的传递路径上，且反射式光阀220位于照明系统210与投影镜头230之间。
在本实施例中，成像位移组件240配置于反射式光阀220与投影镜头230之间，且位于这些子图像214a的传递路径上，其中成像位移组件240适于在各图框时间内切换这些子图像214a的成像位置。该成像位移组件240包括一第一振动机构242以及一第二振动机构244。其中，第一振动机构242配置于这些子图像214a的传递路径上，且第一振动机构242在各图框时间内使这些子图像214a在一水平方向(X轴)上的成像位置移动一距离d1。而第二振动机构244也配置于这些子图像214a的传递路径上，且第二振动机构244在各图框时间内使这些子图像214a在一垂直方向(Z轴)上的成像位置移动一距离d2。
上述的照明系统210例如是远心照明系统或非远心照明系统。此外，反射式光阀220例如是数字微镜装置或单晶硅反射式液晶面板，本实施例中是以数字微镜装置为例。
上述的光源212提供的光束214会依序经过色轮216、集光柱217、镜片组218及内部全反射棱镜219，而内部全反射棱镜219会将光束214反射至反射式光阀220。此时，反射式光阀220会将光束214转换成多个子图像214a，而这些子图像214a会依序通过内部全反射棱镜219、第一振动机构242及第二振动机构244并经由投影镜头230将这些子图像214a投影在屏幕400上。
承上述，当这些子图像214a入射第一振动机构242时，第一振动机构242会在各图框时间内改变部分这些子图像214a的传递路径。也就是说，第一振动机构242会使在同一图框时间的部分时间内通过的这些子图像214a在屏幕400上的成像位置沿水平方向(X轴)向左移动一距离d1，该距离d 1例如是1/2像素(pixel)的距离。此外，当这些子图像214a入射第二振动机构244时，第二振动机构244例如会在各图框时间内改变部分这些子图像214a的传递路径。换言之，第二振动机构244例如会使在同一图框时间的部分时间内通过的这些子图像214a在屏幕400上的成像位置沿垂直方向(Z轴)向上移动一距离d2，该距离d2例如是1/2像素(pixel)的距离。
图4A至图4C表示本实施例的投影装置的成像示意图。同时参照图3与图4A至图4C，首先，参照图4A，其是表示其中一子图像214a未被切换位置的成像示意图。接着，参照图4B，其是表示第二振动机构244使其中一子图像214a沿垂直方向(Z轴)向上移动1/2像素距离的成像示意图。之后，参照图4C，由于图4A与图4B中所表示同一图框时间内的不同子图像214a的成像示意图，所以图4A与图4B中的子图像214a将叠合成图像216。因此，若图4A与图4B中的子图像214a的清晰度为640×720，则图4C中所呈现出的图像216的清晰度将提高为1280×720。
承上述，由于第二振动机构244在同一图框时间内使部分这些子图像214a沿垂直方向(Z轴)向上移动1/2像素的距离后，会使图像216的列清晰度提高一倍。所以当第一振动机构242在同一图框时间内使部分这些子图像214a沿水平方向(X轴)向左移动1/2像素的距离后，也会使图像(未示出)的行清晰度提高一倍。因此，若子图像214a的清晰度为640×720，则呈现出的图像(未示出)的清晰度将为1280×1440。换言之，在本实施例中，仅需使用清晰度为640×720的反射式光阀220(如图2中所示)，即可投影出清晰度1280×1440的图像。
值得注意的是，在图3中第一振动机构242是配置在第二振动机构244之前，然而，本发明一较佳实施例中，第一振动机构242也可配置在第二振动机构244之后。此外，在本发明一较佳实施例中，第一振动机构242与第二振动机构244的结构大致相同，以下将针对振动机构作详细说明。
图5是表示本发明一较佳实施例的振动机构的结构分解图。参照图5，本实施例中，振动机构300包括一定件310及一动件320。其中，动件320枢接于定件310上，且定件310适于控制动件320在一特定角度θ(未示出)内来回振动。该动件320具有一光学元件部322，该光学元件部322是位于上述这些子图像142a(如图2中所示)的传递路径上。而且，当动件320在该特定角度θ内来回振动时，该光学元件部322可使这些子图像142a的成像位置于一轴向上移动一距离。换言之，第一振动机构242(如图3中所示)的光学元件部242a可使这些子图像142a的成像位置在水平方向(X轴)上移动一距离，而第二振动机构244(如图3中所示)的光学元件部244a可使这些子图像142a的成像位置在垂直方向(Z轴)上移动一距离。
在上述的振动机构300中，定件310例如包括一底座312、一感应组件314以及一线圈组件316。其中，动件320例如是通过枢接构件332及枢孔328、312a而枢接于底座312上。此外，感应组件314配置于底座312上，而线圈组件316也配置于底座312上，且感应组件314是由线圈组件316控制动件320在该特定角度θ内来回振动。更详细地说，动件320中例如具有一磁性材料部324，且感应组件314是通过改变线圈组件316的磁性，使线圈组件316与磁性材料部324之间产生吸引力及/或排斥力，以控制动件320在该特定角度θ内来回振动，进而改变上述这些子图像142a的成像位置。
在本发明一较佳实施例中，感应组件314例如包括一电路板314a以及一感应器314b。其中，电路板314a配置于底座312上，而感应器314b配置于电路板314a上。该感应器314b是用以感应动件320的磁性材料部324，当磁性材料部324与感应器314b贴近至一定距离时，电路板314a会改变线圈组件316的磁性，使线圈组件316与磁性材料部324之间产生排斥力，进而使磁性材料部324远离感应器314b。而当磁性材料部324与感应器314b远离至一定距离时，电路板314a会改变线圈组件316的磁性，使线圈组件316与磁性材料部324之间产生吸引力，进而使磁性材料部324贴近感应器314b。通过使磁性材料部324贴近及/或远离感应器314b，可使动件320在该特定角度θ内来回振动，进而改变上述这些子图像142a的成像位置。
在上述的振动机构300中，线圈组件316例如包括一套筒316a、一磁铁316b以及一线圈316c。其中，磁铁316b配置于套筒316a中，而线圈316c也配置于套筒316a中，且磁铁316b是穿设于线圈361c中。其中，电路板314a例如是通过改变线圈316c中电流的方向，而使线圈组件316改变磁性。此外，线圈组件316例如还包括一导磁件316d配置于套筒316a中，且磁铁316b是位于套筒316a的底部与导磁件316d之间。该导磁件316d是用以增强线圈组件316的磁性，以增加动件320来回振动的频率。
值得注意的是，在图5中动件320的主体326与光学元件部322是分开制造，再将光学元件部322组装于主体326的开口326a中。然而，在本实施例中，也可利用塑成形模具使动件320的主体326与光学元件部322一体成型。此外，光学元件部320可为一反射片或一透镜。
图6表示本实施例的另一种光学投影装置的结构示意图。参照图6，其中第一振动机构246的光学元件部(未示出)为反射片，而第二振动机构244的光学元件部(未示出)以透镜为例。此外，在该成像位移组件200a中，第一振动机构246配置于第二振动机构244之后。
值得注意的是，本实施例中成像位移组件并非仅限于图2与图6中所表示的形式，换言之，成像位移组件中第一与第二振动机构的光学元件部也可同时为反射片，或者第一振动机构的光学元件部为透镜，而第二振动机构的光学元件部为反射片。
综上所述，在本发明的光学投影装置中，因采用一成像位移组件配置于多个子图像的传递路径上，所以可由成像位移组件中的一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上移动一适当距离，以提高图像的垂直清晰度并通过成像位移组件中的另一振动机构在各图框时间内使这些子图像在垂直方向上移动一适当距离，来提高图像的水平清晰度。因此，通过成像位移组件可使光学投影装置以较低清晰度的反射式光阀投影出较高清晰度的图像。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当然可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以权利要求书的范围所界定的为准。
权利要求
1.一种成像位移组件，适用于一投影装置中，以在各图框时间内切换多个子图像的成像位置，该成像位移组件包括一第一振动机构，该第一振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且该第一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上的成像位置移动一第一距离；以及一第二振动机构，该第二振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且该第二振动机构在各图框时间内使这些子图像在一垂直方向上的成像位置移动一第二距离。
2.如权利要求1所述的成像位移组件，其特征在于该第一振动机构配置于该第二振动机构之前，或配置于该第二振动机构之后。
3.如权利要求1所述的成像位移组件，其特征在于该第一距离是包括1/2像素的距离。
4.如权利要求1所述的成像位移组件，其特征在于该第二距离是包括1/2像素的距离。
5.如权利要求1所述的成像位移组件，其特征在于该第一振动机构包括一第一定件；以及一第一动件，该第一动件枢接于该第一定件上，且该第一定件适于控制该第一动件在一第一角度内来回振动，其中该第一动件具有一第一光学元件部，该第一光学元件部位于这些子图像的传递路径上，且当该第一动件在该第一角度内来回振动时，该第一光学元件部可切换这些子图像在该水平方向上的成像位置。
6.如权利要求5所述的成像位移组件，其特征在于该第一定件包括一第一底座；一第一感应组件，该第一感应组件配置于该第一底座上；以及一第一线圈组件，该第一线圈组件配置于该第一底座上，且该第一感应组件由该第一线圈组件控制该第一动件在该第一角度内来回振动。
7.如权利要求6所述的成像位移组件，其特征在于该第一动件具有一第一磁性材料部，且该第一感应组件由改变该第一线圈组件的磁性，使该第一线圈组件与该第一磁性材料部之间产生吸引力及/或排斥力，以控制该第一动件在该第一角度内来回振动。
8.如权利要求6所述的成像位移组件，其特征在于该第一感应组件包括一第一电路板，该第一电路板配置于该第一底座上；以及一第一感应器，该第一感应器配置于该第一电路板上。
9.如权利要求6所述的成像位移组件，其特征在于该第一线圈组件包括一第一套筒；一第一磁铁，该第一磁铁配置于该第一套筒中；以及一第一线圈，该第一线圈配置于该第一套筒中，其中该第一磁铁是穿设于该第一线圈中。
10.如权利要求9所述的成像位移组件，其特征在于该第一线圈组件还包括一配置于该第一套筒中的第一导磁件，，且该第一磁铁是位于该第一套筒的底部与该第一导磁件之间。
11.如权利要求5所述的成像位移组件，其特征在于该第一光学元件部包括一反射片或一透镜。
12.如权利要求1所述的成像位移组件，其特征在于该第二振动机构包括一第二定件；以及一第二动件，该第二动件枢接于该第二定件上，且该第二定件适于控制该第二动件在一第二角度内来回振动，其中该第二动件具有一第二光学元件部，该第二光学元件部位于这些子图像的传递路径上，且当该第二动件在该第二角度内来回振动时，该第二光学元件部可切换这些子图像在该垂直方向上的成像位置。
13.如权利要求12所述的成像位移组件，其特征在于该第二定件包括一第二底座；一第二感应组件，该第二感应组件配置于该第二底座上；以及一第二线圈组件，该第二线圈组件配置于该第二底座上，且该第二感应组件由该第二线圈组件控制该第二动件在该第二角度内来回振动。
14.如权利要求13所述的成像位移组件，其特征在于该第二动件具有一第二磁性材料部，且该第二感应组件通过改变该第二线圈组件的磁性，使该第二线圈组件与该第二磁性材料部之间产生吸引力及/或排斥力，以控制该第二动件在该第二角度内来回振动。
15.如权利要求13所述的成像位移组件，其特征在于该第二感应组件包括一第二电路板，该第二电路板配置于该第二底座上；以及一第二感应器，该第二感应器配置于该第二电路板上。
16.如权利要求13所述的成像位移组件，其特征在于该第二线圈组件包括一第二套筒；一第二磁铁，该第二磁铁配置于该第二套筒中；以及一第二线圈，该第二线圈配置于该第二套筒中，其中该第二磁铁是穿设于该第二线圈中。
17.如权利要求16所述的成像位移组件，其特征在于该第二线圈组件还包括一配置于该第二套筒中的第二导磁件，且该第二磁铁是位于该第二套筒的底部与该第二导磁件之间。
18.如权利要求12所述的成像位移组件，其特征在于该第二光学元件部包括一反射片或一透镜。
19.一种光学投影装置，包括一照明系统，该照明系统适于提供一光束；一反射式光阀，该反射式光阀配置于该光束的传递路径上，其中该反射式光阀适于在各图框时间内将该光束转换为多个子图像；一投影镜头，该投影镜头配置于这些子图像的传递路径上，且该反射式光阀位于该照明系统与该投影镜头之间；一成像位移组件，该成像位移组件配置于该反射式光阀与该投影镜头之间，且位于这些子图像的传递路径上，其中该成像位移组件适于在各图框时间内切换这些子图像的成像位置，而该成像位移组件包括一第一振动机构，该第一振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且该第一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上的成像位置移动一第一距离；以及一第二振动机构，该第二振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且该第二振动机构在各图框时间内使这些子图像在一垂直方向上的成像位置移动一第二距离。
20.如权利要求19所述的光学投影装置，其特征在于该照明系统包括远心照明系统或非远心照明系统。
全文摘要
一种成像位移组件及光学投影装置，其中成像位移组件适用于一投影装置中，以在各图框时间内切换多个子图像的成像位置。该成像位移组件包括一第一振动机构以及一第二振动机构。其中，第一振动机构配置于这些子图像的传递路径上，且第一振动机构在各图框时间内使这些子图像在一水平方向上的成像位置移动一第一距离。此外，第二振动机构也配置于这些子图像的传递路径上，且第二振动机构在各图框时间内使这些子图像在一垂直方向上的成像位置移动一第二距离。通过该成像位移组件可提高图像的清晰度。另外，还提出一种光学投影装置。
文档编号H04N5/74GK1797176SQ20041008195
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者张维胜, 李元裕, 钟岱玲, 林维赐, 云麒锥, 王万强 申请人:扬明光学股份有限公司