投影装置论文和设计-陈韦豪

全文摘要

本实用新型提供一种投影装置，其包括照明系统、光阀、导光元件、光学模块以及投影镜头。照明系统提供照明光束。光阀将照明光束转换为影像光束。光学模块包括固定部、第一框体、至少一第一驱动元件以及光学元件。第一框体枢接于固定部，具有第一侧边与另三个第二侧边。第一驱动元件配置于另三个第二侧边的其中至少一个上，驱动第一框体来回摆动。光学元件配置于第一框体内，使影像光束通过。投影镜头将影像光束转换成投影光束。投影镜头的第一虚拟平面与光阀的第二虚拟平面相交形成虚拟线段。第一侧边与虚拟线段的距离短于另三个第二侧边与虚拟线段的距离。本实用新型的投影装置可提高光学品质、缩小体积、减低成本及避免投影镜头或光阀被干涉。

主设计要求

1.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、光阀、导光元件、光学模块以及投影镜头，其中，所述照明系统用于提供照明光束；所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；所述导光元件配置于所述影像光束的传递路径上，所述导光元件位于所述照明系统与所述光阀之间；所述光学模块配置于所述影像光束的传递路径上，所述光学模块包括固定部、第一框体、至少一第一驱动元件以及光学元件，其中，所述第一框体枢接于所述固定部，其中所述第一框体具有第一侧边与另三个第二侧边；所述至少一第一驱动元件配置于所述第一框体的所述另三个第二侧边的其中至少一个上，用于驱动所述第一框体来回摆动；所述光学元件配置于所述第一框体内，用于使所述影像光束通过；所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束转换成投影光束，其中所述投影镜头的第一虚拟平面与所述光阀的第二虚拟平面相交形成虚拟线段，其中所述第一框体的所述第一侧边与所述虚拟线段的距离短于所述第一框体的所述另三个第二侧边与所述虚拟线段的距离，且在进行摆动时，所述光学元件随着所述第一框体摆动以使所述影像光束的传递路径在第一方向上产生位移。

设计方案

1.一种投影装置，其特征在于，包括照明系统、光阀、导光元件、光学模块以及投影镜头，其中，

所述照明系统用于提供照明光束；

所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述导光元件配置于所述影像光束的传递路径上，所述导光元件位于所述照明系统与所述光阀之间；

所述光学模块配置于所述影像光束的传递路径上，所述光学模块包括固定部、第一框体、至少一第一驱动元件以及光学元件，其中，

所述第一框体枢接于所述固定部，其中所述第一框体具有第一侧边与另三个第二侧边；

所述至少一第一驱动元件配置于所述第一框体的所述另三个第二侧边的其中至少一个上，用于驱动所述第一框体来回摆动；

所述光学元件配置于所述第一框体内，用于使所述影像光束通过；

所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束转换成投影光束，其中所述投影镜头的第一虚拟平面与所述光阀的第二虚拟平面相交形成虚拟线段，其中所述第一框体的所述第一侧边与所述虚拟线段的距离短于所述第一框体的所述另三个第二侧边与所述虚拟线段的距离，且在进行摆动时，所述光学元件随着所述第一框体摆动以使所述影像光束的传递路径在第一方向上产生位移。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学模块位于所述导光元件与所述光阀之间，且所述至少一第一驱动元件位于所述光学模块中远离所述投影镜头的一侧。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学模块位于所述导光元件与所述投影镜头之间，且所述至少一第一驱动元件位于所述光学模块中远离所述光阀的一侧。

4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述至少一第一驱动元件包含磁铁以及线圈。

5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一框体绕第一转轴摆动，且所述第一转轴与所述第一框体的任意一侧边为非正交且非平行。

6.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学元件嵌于所述第一框体的内表面。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学模块还包括第二框体以及至少一第二驱动元件，其中，

所述第二框体框设于所述第一框体内；

所述至少一第二驱动元件配置于所述第二框体上，其中所述至少一第二驱动元件用于驱动所述第二框体来回摆动，且在进行摆动时，所述光学元件随着所述第二框体摆动以使所述影像光束的传递路径在第二方向上产生位移，所述第二方向与所述第一方向非平行。

8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述至少一第一驱动元件以及所述至少一第二驱动元件包含磁铁以及线圈。

9.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述第一框体绕一第一转轴摆动，所述第二框体绕第二转轴摆动，且所述第一转轴与所述第二转轴非平行。

10.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述光学元件嵌于所述第二框体的内表面。

11.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光阀的对角线长度小于或等于0.33英寸。

12.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光学元件中长边的长度小于或等于30毫米。

13.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，由所述光阀经过所述导光元件至所述投影镜头的最短光路径长度小于或等于50毫米。

14.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影镜头的光轴方向与所述光阀的法线方向垂直。

设计说明书

技术领域

本实用新型关于一种光学装置，且特别是关于一种投影装置。

背景技术

投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置。投影装置的成像原理是借由光阀将光源所产生的照明光束转换成影像光束，再借由镜头将影像光束投射到屏幕或墙面上。然而在现在的产品中，为了进一步增加影像解析度，可在投影装置中采用高解析度的光阀，但会导致投影装置造价昂贵的问题。此外，在一些投影装置中，可额外配置具有光学摆动技术的解析度增强元件，以进一步提升光阀所转换出影像的解析度。然而，目前常见的解析度增强元件除了有体积过大且成本过高的问题之外，亦会干涉光阀或镜头以降低光学品质。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”段落所公开的内容可能包含一些没有构成本领域技术人员所知道的习知技术。在“背景技术”段落所公开的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

实用新型内容

本实用新型提供一种投影装置，可提高光学品质、缩小体积、减低成本以及避免投影镜头或光阀被干涉。

本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的一实施例提出一种投影装置，包括一照明系统、一光阀、一导光元件、一光学模块以及一投影镜头。照明系统用于提供一照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为一影像光束。导光元件配置于影像光束的传递路径上，导光元件位于照明系统与光阀之间。光学模块配置于影像光束的传递路径上。光学模块包括一固定部、一第一框体、至少一第一驱动元件以及一光学元件。第一框体枢接于固定部，其中第一框体具有一第一侧边与另三个第二侧边。至少一第一驱动元件配置于第一框体的另三个第二侧边的其中至少一个上，用于驱动第一框体来回摆动。光学元件配置于第一框体内，用于使影像光束通过。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束转换成一投影光束。其中，投影镜头的一第一虚拟平面与光阀的一第二虚拟平面相交形成一虚拟线段。其中，第一框体的第一侧边与虚拟线段的距离短于第一框体的另三个第二侧边与虚拟线段的距离。且在进行摆动时，光学元件随着第一框体摆动以使影像光束的传递路径在第一方向上产生位移。

基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实施例的投影装置中，用以提升影像解析度的光学模块具有第一框体及配置于其上的至少一第一驱动元件。其中，至少一第一驱动元件的配置位置远离投影镜头与光阀的延伸交会处。因此，可缩小体积以及避免投影镜头或光阀被光学模块中的第一驱动元件干涉。如此一来，可提升影像的解析度，使投影装置具有良好的光学效果。同时，相较于传统的配置，投影装置具有较低的成本与较小的体积。

为使本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的投影装置的方块示意图。

图2为本实用新型一实施例的部分投影装置的立体示意图。

图3为图2的部分投影装置的侧视示意图。

图4为图2实施例中的光学模块的正视示意图。

图5为本实用新型另一实施例的部分投影装置的立体示意图。

图6为图5的部分投影装置的侧视示意图。

图7为图5实施例中的光学模块的正视示意图。

附图标记列表

10、10A：投影装置

20：照明系统

30：光阀

40：投影镜头

50：导光元件

100、100A：光学模块

110：固定部

120：第一框体

130：第一驱动元件

140：光学元件

150：第二框体

160：第二驱动元件

E1：第一虚拟平面

E2：第二虚拟平面

K：虚拟线段

L1：照明光束

L2：影像光束

L3：投影光束

S1：第一侧边

S2：第二侧边

T1：第一转轴

T2：第二转轴。

具体实施方式

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

图1为本实用新型一实施例的投影装置的简单示意图。请参考图1。在本实施例中，投影装置10包括照明系统20、光阀30、导光元件(见如图2的导光元件50)、光学模块100以及投影镜头40。

照明系统20用于提供照明光束L1。举例而言，在本实施例中，照明系统20例如由多个发光元件、波长转换元件、匀光元件、滤光元件以及多个分合光元件所组合而成，用以提供出不同波长的光以作为影像光的来源。然而，本实用新型并不限定投影装置10中照明系统20的种类或形态，其详细结构及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

光阀30配置于照明光束L1的传递路径上，用于将照明光束L1转换为影像光束L2。在本实施例中，光阀30例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoSpanel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀30也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本实施例将以使用数字微镜元件作为光阀30为例，但本实用新型对光阀30的型态及其种类并不加以限制。光阀30将照明光束LB转换为影像光束L2的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，光阀30的对角线长度小于或等于0.33英寸。因此，可应用于小型投影机或微型投影机中。

图2为本实用新型一实施例的部分投影装置的立体示意图。请同时参考图1及图2。导光元件50配置于影像光束L2的传递路径上，且导光元件50位于照明系统20与光阀30之间。在本实施例中，导光元件50例如是具有镀膜的反射棱镜。照明系统20所提供的照明光束L1可通过导光元件50而传递至光阀30以产生影像光束L2并反射回导光元件50，导光元件50中具有镀膜的一面将反射影像光束L2以使影像光束L2传递至投影镜头40。本实用新型对导光元件50的型态及其种类并不加以限制，在一些实施例中，亦可以改变其照明光束L1及影像光束L2的传递路径。导光元件50传递照明光束L1及影像光束L2的路径或方式，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。

投影镜头40配置于影像光束L2的传递路径上，用于将影像光束L2转换成投影光束L3。在本实施例中，投影镜头40的光轴方向与光阀30的法线方向垂直，但本实用新型并不限于此。具体而言，投影镜头40例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。于一实施例中，投影镜头40还可以包括平面光学镜片，以反射方式将投影光束L3投射至投影目标。本实用新型对投影镜头40的型态及其种类并不加以限制。值得一提的是，在本实施例中，上述光阀30经过导光元件50至投影镜头40的最短光路径长度小于或等于50毫米。此外，在其他实施例中，上述光阀30经过导光元件50至投影镜头40的最短光路径长度更可小于或等于30毫米。因此，可应用于小型投影机或微型投影机中。

图3为图2的部分投影装置的侧视示意图。图4为图2实施例中的光学模块的正视示意图。请同时参考图2至图4。光学模块100配置于影像光束L2的传递路径上。在本实施例中，光学模块100位于导光元件50与光阀30之间。但在另一实施例中，光学模块100可以位于导光元件50与投影镜头40之间，本实用新型并不限于此。值得一提的是，在两配置不同位置的实施例中，光学模块100中驱动元件的具体位置也有所不同，将由详细下述说明。

在本实施例中，光学模块100包括固定部110、第一框体120、至少一第一驱动元件130以及光学元件140。第一框体120枢接于固定部110，其中第一框体120具有一第一侧边S1与另三个第二侧边S2。具体而言，第一框体120的相对两侧具有第一转轴T1。第一框体120绕第一转轴T1摆动，且第一转轴T1与第一框体120的任意一侧边为非正交且非平行。详细而言，在本实施例中，其中一个第一转轴T1配置于第一侧边S1与邻近的其中一个第二侧边S2的交会处。而其中另一个第一转轴T1则配置于远离第一侧边S1的第二侧边S2与邻近的其中另一个第二侧边S2的交会处，如图4所绘示。值得一提的是，在本实施例中，经过投影镜头40且垂直于影像光束L2路径的第一虚拟平面E1与经过光阀30且垂直于影像光束L2路径的第二虚拟平面E2相交形成虚拟线段K，其中第一框体120的第一侧边S1与虚拟线段K的距离短于第一框体120的另三个第二侧边S2与虚拟线段K的距离。换句话说，即第一侧边S1邻近光阀30与投影镜头40的延伸交会处。

至少一第一驱动元件130配置于第一框体120的另三个第二侧边S2的其中至少一个上，用于驱动第一框体120来回摆动。在本实施例中，第一驱动元件130包含磁铁以及线圈，但不局限于此，第一驱动元件130亦可包含电磁铁。第一驱动元件130系先利用电流的变化以产生磁场，再借由磁场的切换产生摆动，以使第一驱动元件130带动第一框体120在两个不同位置上摆动。第一驱动元件130仅单一个，且配置于第一框体120中远离第一侧边S1的第二侧边S2上，即位于光学模块100中远离投影镜头40的一侧。但在一些实施例中，第一驱动元件130可以是单一个配置在相邻第一侧边S1的第二侧边S2的其中之一，亦可以是两个第一驱动元件130皆配置于相邻第一侧边S1的第二侧边S2上，本实用新型并不限于此。换句话说，第一驱动元件130的配置位置远离光阀30与投影镜头40的延伸交会处。因此，可缩小体积以及避免投影镜头40或光阀30被光学模块100中的第一驱动元件130干涉。

光学元件140配置于第一框体120内，用于使影像光束L2通过。光学元件140例如是玻璃，嵌于第一框体120的内表面，可使影像光束L2通过时产生折射。换句话说，在进行摆动时，光学元件140随着第一框体120摆动以使影像光束L2的传递路径在第一方向上产生位移。当影像光束L2随光学模块100的摆动而产生单一画素距离为单位的位移时，将使得人眼因视觉暂留而观察到解析度增加为两倍的效果。如此一来，可提升影像的解析度，使投影装置10具有良好的光学效果。同时，相较于传统的配置，投影装置10具有较低的成本与较小的体积。光学元件140中一长边的长度小于或等于30毫米。举例而言，在本实施例中，在光学模块100位于导光元件50与光阀30之间时，光学元件140的面积大小为12×12毫米，但本实用新型并不限于此。此外，在另一实施例中，在光学模块100位于导光元件50与投影镜头40之间时，光学元件140的面积大小例如为20×20毫米，但本实用新型并不限于此。

图5为本实用新型另一实施例的部分投影装置的立体示意图。图6为图5的部分投影装置的侧视示意图。图7为图5实施例中的光学模块的正视示意图。请同时参考图5至图7。本实施例的部分投影装置10A类似于图2所绘示的部分投影装置10。两者不同之处在于，在本实施例中，投影装置10A中的光学模块100A相较于图2所绘示光学模块100，还包括了第二框体150以及至少一第二驱动元件160。第二框体150类似于第一框体120的结构，框设于第一框体120内。第二驱动元件160配置于第二框体150上。其中，第二驱动元件160用于驱动第二框体150来回摆动。

详细而言，在本实施例中，第二驱动元件160类似于第一驱动元件130，包含磁铁以及线圈，但不局限于此，第二驱动元件160亦可包含电磁铁。第二驱动元件160的详细结构及实施方式可参酌上述第一驱动元件130的实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，第二驱动元件160仅单一个。但在其他实施例中，第二驱动元件160的数量可以是两个。在本实施例中，第二框体150绕第二转轴T2(在本实施例中例如为Y轴方向)摆动，且第一转轴T1(在本实施例中例如为Z轴方向)与第二转轴T2非平行，并且，第二驱动元件160与第一驱动元件130所放置的位置不能同轴，因此也不能设置在同侧。在本实施例中，第一转轴T1与第二转轴T2以相互垂直为例，但本实用新型并不限于此。在进行摆动时，光学元件140随着第二框体150摆动以使影像光束L2的传递路径在第二方向(在本实施例中例如为Z轴方向)上产生位移。第二方向与第一方向(在本实施例中例如为Y轴方向)非平行。在本实施例中，第二方向与第一方向以相互垂直为例，但本实用新型并不限于此。此外，类似于第一驱动元件130，第二驱动元件160的配置位置亦远离光阀30与投影镜头40的延伸交会处。

在本实施例中，光学元件140嵌于第二框体150的内表面。光学元件140中一长边的长度小于或等于30毫米。此外，在本实施例中，光学模块100A位于导光元件50与投影镜头40之间，在此情况下，光学元件140的面积大小例如为20×20毫米。但在另一实施例中，光学模块100A亦可位于导光元件50与光阀30之间，在此情况下，光学元件140的面积大小例如为12×12毫米，本实用新型并不限于此。

换句话说，在进行摆动时，光学元件140随着第一框体120以及第二框体150摆动以使影像光束L2的传递路径在分别方向不同的第一方向以及第二方向上产生位移。当影像光束L2随光学模块100A的摆动而产生单一画素距离为单位的位移时，将使得人眼因视觉暂留而观察到解析度增加为四倍的效果。如此一来，可提升影像的解析度，使投影装置10A具有良好的光学效果。同时，相较于传统的配置，投影装置10A具有较低的成本与较小的体积。

综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实施例的投影装置中，用以提升影像解析度的光学模块具有第一框体及配置于其上的至少一第一驱动元件。其中，至少一第一驱动元件的配置位置远离投影镜头与光阀的延伸交会处。因此，可缩小体积以及避免投影镜头或光阀被光学模块中的第一驱动元件干涉。如此一来，可提升影像的解析度，使投影装置具有良好的光学效果。同时，相较于传统的配置，投影装置具有较低的成本与较小的体积。

以上所述，仅为本实用新型之优选实施例而已，不能以此限定本实用新型实施之范围，即凡是依照本新型权利要求书及说明书内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖之范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所公开之全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本实用新型之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

设计图

投影装置论文和设计

投影装置论文和设计-陈韦豪

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢