[发明专利]减少杂散光的投影装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及投影装置之领域。特别是，本发明涉及利用机构件模具成型而改善投影的杂散光现象的投影装置及方法。

背景技术

数字光学处理(Digital Light Processing,DLP)投影机是一种特殊光源调变方式的投影显示器，是由德州仪器公司(Texas Instruments,TI)所发展出来的新型投影系统，其最大特色是为一全数字反射式投影机，不仅能使投影影像更为细致，同时能有效缩小投影机的体积与重量。由于DLP投影机的结构简单，更有利于微型投影机的发展。

投影机的微小化要从光学系统着手，包括光源与光学引擎都必须微小化，光学路径也因而缩短，而面板或光学元件也必须配合缩小尺寸。如何达到投影机微小化，并抑制杂讯的发生，是目前投影机微小化的重要议题。

DLP^TM技术是以一种微机电元件，即数字微镜装置(Digital Micromirror Device，简称DMD)，为基础。DMD是在半导体晶片上布置一个由微镜片所组成的矩阵，每一个微镜片控制投影画面中的一个像素。DMD微晶片上面的微镜片可以接受电子信号代表的资料字元，然后产生光学字元输出。DLP投影机的光学系统架构如图1所示，是由光源10、色轮12、积分器14、聚光镜16、反射镜18、数字微镜装置20(Digital Micromirror Device,DMD)及镜头22所组成。如图中所示，镜头22由多个透镜组组装而成。光源10产生的光束经过光罩集光后，经由色轮12产生不同颜色的光线、通过积分器14均匀化后，被聚光镜16聚集后进入反射镜18，最后入射到数字微镜装置20上。数字微镜装置20将入射光反射至镜头22，使进入镜头22的光线投影到屏幕24上。

利用数字微镜装置上微镜镜面的偏转，可使入射光产生不同角度的反射偏折，而达到反射光点明暗的效果。一般而言，数字微镜装置的转动角度介于+10~-10度之间。当数字微镜装置接收一亮态信号时，数字微镜装置中的反射镜转动约+10度，使反射光进入镜头而投影在屏幕上，形成亮态(On state)的光点。而当数字微镜装置接收一暗态信号时，数字微镜装置中的反射镜转动约-10度，使反射光不再进入镜头的接收范围内，在屏幕上不产生光点，即暗态(Off state)。除此之外，若数字微镜装置未转动或转动角度为0度时，即呈现平态(Flat state)。继续参照图1，当光线26a经由数字微镜装置20的转动成为光线26b进入镜头22，此时光线投射至屏幕24的有效区。而当数字微镜装置20以特定角度转动而令光线28a反射成为光线28b的方向时，则光线28b不进入镜头22内，但会在屏幕24以外形成无效区。

当投影机尺寸越小时，聚光镜越接近数字微镜装置，此时多数的暗态光及平态光会被聚光镜反射，图1中的光线28b被聚光元件16反射而成为28c的方向，通过镜头后在屏幕外侧出现严重的杂散光。杂散光为一倒影现象，在屏幕以外的无效区出现一整片亮区，影响了投影的成像品质。为解决此一杂散光区所造成的困扰，其中一种方式是在数字微镜装置的周围部件予以消光处理，藉由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的周围看起来较暗而已；另一种方式是提升数字微镜装置镜面的平整度，大幅减少不必要的杂散光，但成本较为昂贵；还有一种方式是在数字微镜装置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的周围的其他电子元件的反射，但因为杂散光仍然投射于数字微镜装置的周围，依旧不能完全消除反光，而且挡板也需要额外组装，提高了系统组装的复杂度。

有鉴于此，在现有DLP的架构下，提供一种组装简单且成本低的投影装置，以有效减少杂散光的现象，已成为本领域等待解决的问题。

发明内容

有鉴于上述发明背景，本发明之主要目的是利用遮光元件遮挡投影时的暗态光及平态光，减少投影时的杂散光。

本发明中提供一种投影装置，具有影像光束及暗态光，其特征在于包括：镜头模组；聚光元件；数字微镜装置，提供所述影像光束而进入所述镜头模组；以及遮光元件，设置在所述数字微镜装置及所述聚光元件之间，以阻挡所述暗态光。

本发明的投影装置还包括光源、多个彩色滤光片以及积分器，影像光束由光源提供，经过彩色滤光片后再被积分器均匀化而入射至数字微镜装置。数字微镜装置中具有包含多个微镜的微镜阵列，接收影像光束后使微镜转动，将影像光束切换为暗态光。数字微镜装置还能以不同角度转动而将影像光束切换为平态光，在本发明的投影装置中，平态光同样能受到遮光元件的阻挡。