CN103105718B - 投影装置及其光源模组 - Google Patents

Abstract

一种投影装置及其光源模组，所述光源模组包括外壳、固定环、光学元件、第一盖体以及发光元件。其中，外壳呈筒状，固定环、光学元件及发光元件皆配置于外壳内部，第一盖体配置于外壳的末端。此外，外壳内部设有第一止挡部，而光学元件位于第一止挡部与固定环之间，并抵靠第一止挡部与固定环；发光元件位于固定环与第一盖体之间，并抵靠固定环与第一盖体。此光源模组可提升照射效能，更可使得组装加工精准容易。

Description

投影装置及其光源模组

【技术领域】

本发明是有关于一种光源模组，且特别是有关于一种可应用于投影装置的光源模组。

【背景技术】

近年来，随着科技的进步，对于影像的要求也相对提高，无论是亮度或画面品质皆有提升的必要性。有鉴于此，在投影装置中导入效率更高(亮度更高、颜色更纯、寿命更长)的光源体即有其必要性，而激光二极管(LaserDiode)即为目前较佳的选择，其应用方式已揭露于美国专利公告号7502176及6665331等专利。此外，为了使投影装置能达到高亮度的需求，现有技术更提出含有数十颗激光二极管的光源模组。

图1A为现有的一种激光二极管光源模组的分解示意图，图1B为图1A的激光二极管光源模组的组装示意图。请参照图1A与图1B，现有激光二极管光源模组100包括透镜框架(Lens Bracket)120、透镜座(LensHolder)140、激光二极管基座(Laser Diode Holder)160、多个激光二极管180以及多个透镜190。其中，激光二极管基座160具有多个配置孔162，以供设置激光二极管180，而透镜座140配置于激光二极管基座160上，且透镜座140具有多个容置孔142，以供设置透镜190。每一透镜190与一个激光二极管180相对。透镜框架120配置于透镜座140上，并具有多个限位孔122，以固定透镜190。

现有激光二极管光源模组100的各部件于加工制作时容易产生加工公差，这些加工公差的累积将导致激光二极管光源模组100的效能变差。具体而言，透镜框架120的各个限位孔122的孔径尺寸及相邻两限位孔122之间的间距会产生加工公差；透镜座140的各个容置孔142的孔径尺寸及相邻两容置孔142之间的间距会产生加工公差；激光二极管基座160的各个配置孔162的孔径尺寸及相邻两配置孔162之间的间距亦会产生加工公差。此外，透镜框架120、透镜座140以及激光二极管基座160可能在组装过程或制作过程产生弯曲形变，导致平面度变差。此将造成透镜框架120与透镜座140之间无法维持单一间距，同样地，透镜座140与激光二极管基座160之间也无法维持单一间距。基于这些原因，现有激光二极管光源模组100中，激光二极管180的光轴不易对准透镜190的光轴，所以激光二极管180与透镜190之间的同轴度较差，进而减低了激光二极管光源模组100的照射效能。

此外，激光二极管180于做动中会产生高温，因此无法以胶着方式固定或粘合，而须利用激光二极管基座160与透镜座140来夹持固定。然而，激光二极管基座160面积过大，则其平面度容易超出标准或产生变形，导致无法将平面度控制在一定的标准内。此将造成部分激光二极管180无法被夹持固定，且造成激光二极管180与透镜190相对位置的组装不良。再者，由于透镜框架120、透镜座140以及激光二极管基座160等工件其平面钻挖了许多孔洞(如限位孔122、容置孔142、配置孔162)，导致这些工件的结构强度较为脆弱。因此，这些工件容易因加工过程所产生的高热与夹持激光二极管180及透镜190时所产生的压力而产生弯曲变形，导致激光二极管180与透镜190相对位置产生组装不良，进而降低激光二极管光源模组100的照射效能。

另外，上述激光二极管光源模组100中，激光二极管180与透镜190的相对位置是依靠透镜框架120、透镜座140以及激光二极管基座160三者来固定。在组装过程中，有数十颗激光二极管180与透镜190须同时置入透镜座140以及激光二极管基座160中。然而若于组装过程中，单一组透镜190与激光二极管180之间的相对位置有所偏差时，则上述架构须全部拆卸再组装，且必须重新进行对位调整，造成组装上繁琐且精准性相对不足的问题。

若激光二极管180的数量较少时，组装上所产生的偏差较容易被忽略，然而一旦须制作亮度更高的投影装置而需使用更大量的激光二极管180时，上述各种原因所产生的累积公差将会大幅超出容许范围，因此现有激光二极管光源模组100不利使用在更高亮度的投影装置。

【发明内容】

本发明提供一种光源模组，以提升照射效能与组装精准度。

本发明另提供一种投影装置，以提升投影亮度。

为达上述或其他优点，本发明一实施例提出一种光源模组，其包括外壳、固定环、光学元件、第一盖体以及发光元件。其中，外壳呈筒状，固定环、光学元件及发光元件皆配置于外壳内部，第一盖体配置于外壳的末端。此外，外壳内部设有第一止挡部，且光学元件位于第一止挡部与固定环之间，并抵靠第一止挡部与固定环，而发光元件位于固定环与第一盖体之间，并抵靠固定环与第一盖体。

在本发明一实施例中，外壳包含第一内表面、第二内表面以及连接面。其中，第一内表面的直径小于第二内表面的直径，而连接面连接于第一内表面与第二内表面之间。此外，第一内表面定义出第一容置空间，第二内表面定义出第二容置空间，而光学元件位于第一容置空间中，发光元件位于第二容置空间中，且第一止挡部设于第一内表面。

在本发明一实施例中，上述的固定环例如包含第一环状部与第二环状部。其中，第一环状部与第二环状部相互连结，第一环状部的外径小于第二环状部的外径。此外，第一环状部抵靠光学元件，第二环状部抵靠发光元件，且第一环状部的外壁与第一内表面接触，第二环状部的外壁与第二内表面接触。

在本发明一实施例中，上述的外壳还例如包含第一内表面、第二内表面以及连接面。其中，第一内表面的直径小于第二内表面的直径，而连接面连接于第一内表面与第二内表面之间。此外，第一内表面定义出第一容置空间，第二内表面定义出第二容置空间，而光学元件位于第一容置空间中，发光元件位于第二容置空间中，且第一止挡部设于第一内表面。其中，固定环位于第二容置空间中，且固定环的外壁与第二内表面接触。

在本发明一实施例中，上述的外壳还包含第三内表面，而第二内表面位于第一内表面与第三内表面之间。第三内表面的直径大于第二内表面的直径，第三内表面定义出第三容置空间，而第一盖体位于第三容置空间中。

在本发明一实施例中，上述的外壳的外壁设有一第二止挡部。此外，外壳的外壁包含第一外表面与第二外表面，且第一外表面的直径小于第二外表面的直径，第二止挡部设置于第一外表面与第二外表面的交界处。

在本发明一实施例中，上述的外壳的外壁设有第二止挡部。其中，第二止挡部位于光学元件周围。

在本发明一实施例中，上述的外壳的外壁设有第二止挡部。此外，光源模组还包含第一固定板与第二固定板，且第一固定板具有至少一第一孔洞，第二固定板具有对应于第一孔洞的至少一第二孔洞。其中，外壳置放于对应的第一孔洞与第二孔洞内，且第一固定板与第二固定板夹持外壳的第二止挡部。

在本发明一实施例中，上述的光学元件包括一透镜。

在本发明一实施例中，上述的外壳包括本体以及第二盖体。其中，本体用以容置固定环、光学元件与发光元件，且第一盖体设置于本体的第一末端，而第二盖体设置于本体的第二末端。其中，第二末端与第一末端相对，且第二盖体具有第一止挡部。

在本发明一实施例中，上述的发光元件包括底座、至少一发光单元以及罩体。其中，底座的边缘抵靠固定环与第一盖体，发光单元配置于底座上，而罩体配置于底座上且遮罩发光单元。

本发明另提出一种投影装置，其包括光源模组、光阀以及投影镜头。其中，光源模组用以提供照明光束，光阀配置于照明光束的传递路径上，且光阀用以将照明光束转换成影像光束，而投影镜头配置于影像光束的传递路径上。此外，光源模组包含外壳、固定环、光学元件、第一盖体以及发光元件。其中，外壳呈筒状，固定环、光学元件及发光元件皆配置于外壳内部，第一盖体配置于外壳的末端。另外，外壳内部设有第一止档部，且光学元件位于第一止档部与固定环之间，并抵靠第一止档部与固定环，而发光元件位于固定环与第一盖体之间，并抵靠固定环与第一盖体。

本发明的光源模组采用外壳、固定环以及第一盖体来固定光学元件与发光元件的相对位置，由于外壳、固定环以及第一盖体只用于固定一个光学元件与一个发光元件，所以能精准地固定光学元件与发光元件的相对位置，提升光学元件与发光元件的同轴度，进而增加光源模组的照射效能。因此，利用本发明的光源模组的投影装置能具有较高的投影亮度。

为让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，并配合所附图式，作详细说明如下。

【附图说明】

图1A为现有一种激光二极管光源模组的分解示意图。

图1B为图1A的激光二极管光源模组的组装示意图。

图2A为本发明一实施例的一种光源模组的分解示意图。

图2B为图2A的光源模组组装后的剖面示意图。

图3A为本发明另一实施例的光源模组的分解示意图。

图3B为图3A的光源模组组装后的示意图。

图4为本发明再一实施例的光源模组的示意图。

图5为本发明又一实施例的光源模组的示意图。

图6为本发明另一实施例的光源模组的分解示意图。

图7为本发明一实施例的投影装置的示意图。

100：激光二极管光源模组

120：透镜框架

122：限位孔

140：透镜座

142：容置孔

160：激光二极管基座

162：配置孔

180：激光二极管

190：透镜

200、200a、200b、300、300a：光源模组

201：第三内表面

202：第三容置空间

203：外表面

210、210a、210b：外壳

211：第一止挡部

212、212a：第二止挡部

213：第一容置空间

214：第一内表面

215：第二容置空间

216：第二内表面

217：第一外表面

218：连接面

219：第二外表面

220：光学元件

230、230a：固定环

231：第一环状部

232：第二环状部

240：发光元件

241：底座

242：发光单元

243：罩体

250：第一盖体

260、260a：第一固定板

261：第一孔洞

270、270a：第二固定板

271：第二孔洞

280、280a：发光组件

281：本体

282：第二盖体

283：第一末端

284：第二末端

700：投影装置

710：光源模组

712：照明光束

720：光阀

722：影像光束

730：投影镜头

D1、D2、D3、D4、D5：直径

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳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，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图2A为本发明一实施例的一种光源模组的分解示意图，图2B为图2A的光源模组组装后的剖面示意图。请参照图2A与图2B，本实施例的光源模组200包括外壳210、光学元件220、固定环230、发光元件240以及第一盖体250。其中，外壳210呈筒状，固定环230、光学元件220及发光元件240皆配置于外壳210内部，第一盖体250配置于外壳210的末端。此外，外壳210内部设有第一止挡部211，而光学元件220位于第一止挡部211与固定环230之间，并抵靠第一止挡部211与固定环230。发光元件240位于固定环230与第一盖体250之间，并抵靠固定环230与第一盖体250。第一盖体250可涂布散热物质后再配置于外壳210的末端，散热物质与发光元件240接触，以利发光元件240散热。

上述的光学元件220例如是一个透镜，此透镜例如是聚焦透镜，在另一实施例中，透镜亦可为发散透镜。此外，透镜的数量也可为多个。在其他实施例中，光学元件220可为其他具有光扩散功能、光汇聚功能或光均匀化功能的元件。

上述光源模组200中，发光元件240包括底座241、至少一发光单元242以及罩体243，在图2B中是以一个发光单元242为例。其中，底座241的边缘抵靠固定环230与第一盖体250，发光单元242配置于底座241上，而罩体243配置于底座241上且遮罩发光单元242。发光单元242可为激光二极管(Laser Diode，LD)晶片、发光二极管(Light Emitting Diode，LED)晶片或有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)晶片等。

本实施例的外壳210可包含第一内表面214、第二内表面216以及连接面218。其中，第一内表面214与第二内表面216例如分别呈环状，而第一内表面214的直径D1例如是小于第二内表面216的直径D2。连接面218连接于第一内表面214与第二内表面216之间，此连接面218例如是垂直于第一内表面214与第二内表面216。此外，第一内表面214定义出第一容置空间213；即第一内表面214围成第一容置空间213，第二内表面216定义出第二容置空间215，即第二内表面216围成第二容置空间215；而光学元件220例如位于第一容置空间213中，发光元件240例如位于第二容置空间215中，第一止挡部211例如设于第一内表面214。此第一止挡部211例如直接由第一内表面214延伸而出。另外，外壳210的材质可以是塑胶或金属，但不以此为限。再者，外壳210可还包含第三内表面201，而第二内表面216位于第一内表面214与第三内表面201之间。此第三内表面201例如呈环状，且第三内表面201的直径D5例如是大于第二内表面216的直径D2，以便于将发光元件240置入第二容置空间215内。第三内表面201定义出第三容置空间202，即第三内表面201围成第三容置空间202；而第一盖体250例如是配置于第三容置空间202内。需说明的是，在另一实施例中，第三内表面201与第三容置空间202可以省略，而第一盖体250置于第二容置空间215内。

上述光源模组200中，固定环230的材质可为塑胶或金属，但不以此为限。固定环230可包含第一环状部231与第二环状部232，其中第一环状部231与第二环状部232相互连结。第一环状部231例如是置入外壳210的第一内表面214内，以与第一止挡部211共同夹持光学元件220，进而固定光学元件220。第二环状部232例如是置入外壳210的第二内表面216内，以与第一盖体250共同夹持发光元件240的底座241，进而固定发光元件240。因此，在本实施例中，第一环状部231的外径例如是小于第二环状部232的外径。第一环状部231的外壁可与第一内表面214接触，第二环状部232的外壁可与第二内表面216接触，而第一盖体250的外壁可与第三内表面201接触。也就是说，第一环状部231与第一内表面214为紧密配合，第二环状部232与第二内表面216之间亦为紧密配合，而第一盖体250与第三内表面201为紧密配合。如此，能防止第一环状部231、第二环状部232以及第一盖体250晃动，故能有效地固定光学元件220与发光元件240的相对位置，以提升光学元件220与发光元件240的同轴度，进而提升光源模组200的照射效能。此外，就现阶段的加工技术而言，筒状结构及环状结构的加工公差较小，所以在制作外壳210及固定环230时，能精准控制外壳210及固定环230的规格，以利于光学元件220与发光元件240的对位。

值得一提的是，本实施例的外壳210的外壁可设有第二止挡部212。其中，外壳210的外壁可包含第一外表面217与第二外表面219，且第一外表面217的直径D3例如是小于第二外表面219的直径D4，而第二止挡部212例如是设置于第一外表面217与第二外表面219的交界处。于本实施例中，上述第二止挡部212即为了便于将外壳210固定于以下介绍的两固定板之间。

图3A为本发明另一实施例的光源模组的分解示意图。图3B为图3A的光源模组组装后的示意图。请参阅图2B、图3A与图3B，本实施例的光源模组300包含有第一固定板260、第二固定板270以及发光组件280，其中发光组件280例如是由图2B的外壳210、光学元件220、固定环230、发光元件240以及第一盖体250等部件组装而成。第一固定板260具有至少一第一孔洞261，第二固定板270具有对应于第一孔洞261的至少一第二孔洞271，在图3A与图3B中是以多个第一孔洞261与多个第二孔洞271为例。发光组件280的外壳210置放于对应的第一孔洞261与第二孔洞271内，且第一固定板260与第二固定板270夹持外壳210的第二止挡部212，使外壳210固定于第一固定板260与第二固定板270之间，进而将发光组件280固定于第一固定板260与第二固定板270之间。本实施例的光源模组300可藉由第一固定板260与第二固定板270将多个发光组件280合并组装成一体，所以能提供高亮度的光源。而且，因为每一发光组件280的光学元件220与发光元件240的同轴度较佳，所以有助于提升光源模组300的照射效能。此外，若有发光组件280出现组装不良的情形，只需对此发光组件280重新组装即可，而不需对所有的发光组件280重新组装，如此能提升组装效率。

图4为本发明再一实施例的光源模组的示意图。此实施例的光源模组200a的结构类似于图2B的光源模组200的结构，其不同点在于光源模组200a中，固定环230a仅有位于第二容置空间215内的环状部，并未具有位于第一容置空间213内的环状部，而外壳210a的外表面203为单一尺寸，第二止挡部212a设置于外表面203。如此，固定环230a与外壳210a的制造将更为容易，有助于提升固定环230a与外壳210a的加工精度。此外，本实施例中，外壳210a的第二止挡部212a的位置较接近第一止挡部211，此第二止挡部212a例如是位于光学元件220的周围。

图5为本发明又一实施例的光源模组的示意图。请参照图4与图5，本实施例的光源模组300a包含有第一固定板260a、第二固定板270a以及发光组件280a，其中发光组件280a例如是由图4的外壳210a、光学元件220、固定环230a、发光元件240以及第一盖体250等部件组装而成。本实施例中，由于外壳210a的第二止挡部212a是位于光学元件220的周围，且第二固定板270a的厚度较厚，其第二孔洞271a的深度也较深，如此能更进一步防止发光组件280a在第二孔洞271a内晃动而偏移，使发光组件280a的定位更为精准。另外，图2B所绘示的实施例中，第二止挡部212亦可位于光学元件220的周围，本发明并不加以限定。

在图2B所述的实施例中，第一止挡部211例如是直接从第一内表面214延伸而出，但于另一实施例中，第一止挡部211也可以是能与第一内表面214分离的部件。图6为本发明另一实施例的光源模组的分解示意图。请参照图6，于光源模组200b中，外壳210b可包括本体281以及第二盖体282。其中，本体281用以容置固定环230、光学元件220与发光元件240，且第一盖体250设置于本体281的第一末端283，而第二盖体282设置于本体281的第二末端284，其中第二末端284与第一末端283相对，且第一止挡部211设置于第二盖体282。因此，在本实施例中，可从第二末端284将光学元件220置入本体281内之后，再将第二盖体282结合于本体281。第二盖体282与本体281之间的结合方式可为卡合或螺锁等方式，但不以此为限。

图7为本发明一实施例的投影装置的示意图。本实施例的投影装置700包括光源模组710、光阀720以及投影镜头730。其中，光源模组710用以提供照明光束712，光阀720配置于照明光束712的传递路径上，且光阀720用以将照明光束712转换成影像光束722，而投影镜头730配置于影像光束722的传递路径上。光源模组710可为上述任一实施例所述的光源模组。本实施例的光阀720为反射式光阀，如数位微镜元件(digitalmicro-lens device，DMD)或单晶硅液晶面板(liquid crystal on siliconpanel，LCOS panel)等。在其他实施例中，亦可使用穿透式光阀，惟投影镜头730与光阀的相对位置需作适当的调整。

由于本实施例的投影装置700所使用的光源模组710具有较佳的照射效能，所以能提升投影装置700的投影亮度。此外，在另一实施例中，光源模组710的数量亦可为多个，并使用合光元件将各光源模组710所提供的照明光束合并。

综上所述，本发明的光源模组采用外壳、固定环以及第一盖体来固定光学元件与发光元件的相对位置，由于外壳、固定环以及第一盖体只用于固定一个光学元件与一个发光元件，所以能精准地固定光学元件与发光元件的相对位置，提升光学元件与发光元件的同轴度，进而增加光源模组的照射效能。因此，利用本发明的光源模组的投影装置可具有较高的投影亮度。

此外，在光源模组包括多个发光组件的实施例中，因为每一发光组件的光学元件与发光元件的同轴度较佳，所以有助于提升光源模组的照射效能。而且，若有发光组件出现组装不良的情形，只需对此发光组件重新组装即可，而不需对所有的发光组件重新组装，如此能提升组装效率。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。再者，说明书中提及的例如第一止挡部、第二止挡部、第一环状部及第二环状部等，仅用以表示元件的名称，并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (13)

1.一种光源模组，包含：

一外壳，呈筒状，该外壳内部设有一第一止挡部；

一固定环，配置于该外壳内部；

一光学元件，配置于该外壳内部，且位于该第一止挡部与该固定环之间，该光学元件抵靠该第一止挡部与该固定环；

一第一盖体，配置于该外壳的一末端；以及

一发光元件，配置于该外壳内部，且位于该固定环与该第一盖体之间，该发光元件抵靠该固定环与该第一盖体。

2.如权利要求1所述的光源模组，其中该外壳包含一第一内表面、一第二内表面以及一连接面，该第一内表面的直径小于该第二内表面的直径，该连接面连接于该第一内表面与该第二内表面之间，该第一内表面定义出一第一容置空间，该第二内表面定义出一第二容置空间，该光学元件位于该第一容置空间中，该发光元件位于该第二容置空间中，该第一止挡部设于该第一内表面。

3.如权利要求2所述的光源模组，其中该固定环包含一第一环状部与一第二环状部，该第一环状部与该第二环状部相互连结，该第一环状部的外径小于该第二环状部的外径，该第一环状部抵靠该光学元件，且该第一环状部的一外壁与该第一内表面接触，该第二环状部抵靠该发光元件，且该第二环状部的一外壁与该第二内表面接触。

4.如权利要求2所述的光源模组，其中该固定环位于该第二容置空间中，该固定环的一外壁与该第二内表面接触。

5.如权利要求2所述的光源模组，其中该外壳还包含一第三内表面，而该第二内表面位于该第一内表面与该第三内表面之间，该第三内表面的直径大于该第二内表面的直径，该第三内表面定义出一第三容置空间，而该第一盖体位于该第三容置空间中。

6.如权利要求1所述的光源模组，其中该外壳的一外壁设有一第二止挡部。

7.如权利要求6所述的光源模组，其中该外壳的该外壁还包含一第一外表面与一第二外表面，该第一外表面的直径小于该第二外表面的直径，该第二止挡部设置于该第一外表面与该第二外表面之交界处。

8.如权利要求6所述的光源模组，其中该第二止挡部位于该光学元件周围。

9.如权利要求6所述的光源模组，其中还包含一第一固定板与一第二固定板，该第一固定板具有至少一第一孔洞，该第二固定板具有对应该第一孔洞的至少一第二孔洞，该外壳置放于对应的该第一孔洞与该第二孔洞内，且该第一固定板与该第二固定板夹持该外壳的该第二止挡部。

10.如权利要求1所述的光源模组，其中该光学元件包含一透镜。

11.如权利要求1所述的光源模组，其中该外壳包含：

一本体，用以容置该固定环、该光学元件、该发光元件，且该第一盖体设置于该本体的一第一末端；以及

一第二盖体，设置于该本体的一第二末端，该第二末端与该第一末端相对，且该第二盖体具有该第一止挡部。

12.如权利要求1所述的光源模组，其中该发光元件包含：

一底座，该底座的一边缘抵靠该固定环与该第一盖体；

至少一发光单元，配置于该底座上；以及

一罩体，配置于该底座上且遮罩该发光单元。

13.一种投影装置，包含：

一光源模组，用以提供一照明光束，该光源模组包括：

一外壳，呈筒状，该外壳内部设有一第一止挡部；

一固定环，配置于该外壳内部；

一光学元件，配置于该外壳内部，且位于该第一止挡部与该固定环之间，该光学元件抵靠该第一止挡部与该固定环；

一第一盖体，配置于该外壳的一末端；以及

一发光元件，配置于该外壳内部，且位于该固定环与该第一盖体之间，该发光元件抵靠该固定环与该第一盖体；

一光阀，配置于该照明光束的传递路径上，该光阀用以将该照明光束转换成一影像光束；以及

一投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上。