CN103969927B - 投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种投影装置，其包括影像源、投影镜头以及分光模块。影像源提供影像光束，其中影像光束包括第一子影像光束以及至少一第二子影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。第一子影像光束穿过分光模块而投影于第一成像面上，第二子影像光束被分光模块反射而投影于至少一第二成像面上，且第一成像面与第二成像面不共平面，其中投影镜头配置于分光模块与影像源之间的影像光束的传递路径上。

Description

投影装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，且特别涉及一种投影装置。
背景技术
目前市面上产生大尺寸画面可由多台显示器或多台投影装置产生。举例来说，已知的大尺寸画面是利用数个显示器拼接一起，以排列成矩阵状的大尺寸画面显示装置，或是通过多台投影装置以投影出一组非平行式连续画面。
由于投影装置能以体积较小的装置产生大画面，而这种大尺寸画面可以比一般平面显示器的尺寸大上很多，且投影装置所投影出的大尺寸画面可供多人观看，有助于会议的进行、简报的呈现或教学资料的展示，因此投影装置在显示器的领域中一直有着无法被取代的地位。此外，近年来，投影装置也逐渐成为家庭剧院中不可或缺的家电之一。
为了产生大尺寸画面，利如产生由M×N个影像画面所拼接而成的超大影像画面时，已知技术是采用配置于不同位置的M×N台投影装置来分别投射出此M×N个影像画面，以产生具有多个不共平面的影像画面。然而，采用M×N台投影装置代表整体的体积变为M×N倍以上，且成本也至少增为M×N倍。
此外，关于美国专利公告第7798652号、美国专利公开第20120206697号与中国台湾专利公开第201219850号所揭露的已知技术，如何以低成本产生具有多个不共平面的影像画面，俨然已成为制造者亟欲解决的问题之一。
发明内容
本发明提供一种投影装置，其可在不同成像面上分别投影出具有不共平面的影像画面。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，其包括影像源、投影镜头以及分光模块。影像源提供影像光束，其中影像光束包括第一子影像光束以及至少一第二子影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。第一子影像光束穿过分光模块并沿着投影镜头的光轴而投影于第一成像面上，至少一第二子影像光束被分光模块反射而投影于至少一第二成像面上，且第一成像面与第二成像面不共平面，其中投影镜头配置于分光模块与影像源之间的影像光束的传递路径上。
在本发明的一实施例中，上述的第一成像面包括曲面或平面。
在本发明的一实施例中，上述的第二成像面包括曲面或平面。
在本发明的一实施例中，上述的投影装置还包括第一透镜群。第一透镜群配置于第一子影像光束的传递路径上，且位于投影镜头与第一成像面之间。
在本发明的一实施例中，上述的分光模块包括至少一反射器，反射器配置于第二子影像光束的传递路径上，以改变第二子影像光束的传递方向。
在本发明的一实施例中，上述的分光模块包括至少一反射器以及至少一第二透镜群。反射器配置于第二子影像光束的传递路径上，以改变第二子影像光束的传递方向，而第二透镜群配置于第二子影像光束的传递路径上。
在本发明的一实施例中，上述的第一成像面与第二成像面彼此相邻。
在本发明的一实施例中，上述的第一成像面与第二成像面彼此分离。
在本发明的一实施例中，上述的分光模块为可动式（movable）分光模块。
在本发明的一实施例中，上述的影像源包括照明系统以及显示平面。照明系统用以提供照明光束。显示平面配置于照明光束的传递路径上，且位于投影镜头与照明系统之间，其中第一子影像光束对应于显示平面上的一部分区域所显示的影像，而第二子影像光束对应于显示平面上的另一部分区域所显示的影像。
基于上述，穿过分光模块的影像光束可区分为第一子影像光束以及至少一第二子影像光束。第一子影像光束投影于第一成像面，至少一第二子影像光束可被分光模块反射并投影于至少一第二成像面上，其中第二成像面与第一成像面不共平面。如此一来，本实施例便能够利用一台投影装置来产生多个不共平面的画面。
附图说明
为让本发明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。
图1A为本发明的一实施例的投影装置的示意图。
图1B示出图1A的影像源与投影镜头的局部放大示意图。
图1C为本发明的一实施例的显示平面的示意图。
图1D示出图1A的分光模块的局部放大示意图。
图1E与图1F为说明本发明的一实施例的显示投影装置所投影的影像的示意图。
图2为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
图3为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
图4为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
图5为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
【主要元件符号说明】
10A、10C：第二成像面
10B：第一成像面
100A、100B、100C、100D、100E：投影装置
102：照明系统
104：显示平面
104A、104B、104C：区域
110：影像源
112：第一子影像光束
114a、114b：第二子影像光束
120：投影镜头
122、140、150：透镜
124：孔径光阑
130：分光模块
130-1、130-2、130-3、130-4、130-5、130-6、130-7：反射器
142-1、142-2、144、152：透镜群
Co：照明光束
C1：影像光束
C120：光轴
MA、MB、MC：屏幕
E、E1、E2、E3：观察者
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发明。
图1A为本发明的一实施例的投影装置的示意图。请参照图1A，本实施例的投影装置100A包括影像源110、投影镜头120以及分光模块130。在本实施例中，投影装置100A用于将影像光束C1投影到第一成像面10B以及至少一第二成像面上，在此以两个第二成像面10A、10C为例，但本发明不限定第二成像面的数量为两个。
图1B示出图1A的影像源与投影镜头的局部放大示意图。请参照图1A与图1B，在本实施例中，影像源110提供影像光束C1，其中影像光束C1包括第一子影像光束112以及至少一第二子影像光束，在此以第二子影像光束114a及114b为例。此外，第一子影像光束112经由投影镜头120而被投影于第一成像面10B，第二子影像光束114a及114b分别经由投影镜头120而被投影于第二成像面10A及10C。具体来说，影像源110可包括照明系统102与显示平面104，其中照明系统102用于提供照明光束Co。显示平面104配置于照明光束Co的传递路径上，且位于投影镜头120与照明系统102之间，以将照明光束Co转换成影像光束C1。
图1C为本发明的一实施例的显示平面的示意图。请参照图1A至图1C，影像光束C1中的第一子影像光束112对应于显示平面104上的部分区域104B所投射而成，而第二子影像光束114a及114b分别对应于显示平面104上的另一部分区域104A及104C所投射而成。在本实施例中，显示平面104的区域104B所显示的影像以及显示平面104的区域104A与104C所显示的影像可拼接成为一个整体画面。在其他实施例中，显示平面104的区域104B所显示的影像以及区域104A与104C所显示的影像可不拼接成一个整体画面。详言之，显示平面104所显示的影像可区分为多个画面，其中各画面可分别由显示平面104的区域104A、104B与104C来提供，且这些画面可来自同一个影像来源的不同部分，以使显示平面104显示整体画面。或者，这些画面可来自不同的影像来源，以使显示平面104的不同区域分别显示不同的个别画面。在此说明的是，本实施例并不限制显示平面104中用来显示各子影像的区域数目以及各区域所占的区域大小。
另外，本实施例的显示平面104例如是一数字微镜元件（digitalmicro-mirror device,DMD）、一硅基液晶面板（liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel）、一穿透式液晶面板（transmissive liquid crystal panel）或其他适当的空间光调制器（spatial light modulator）。然而，在其他实施例中，影像源110也可以是自发光显示器，且影像源110本身就会发出影像光束C1，而此种自发光显示器例如为发光二极管阵列显示器、有机发光二极管阵列显示器、场发射显示器、电浆显示器或其他适当的自发光显示器。
请参照图1A与图1B，投影镜头120配置于影像光束C1的传递路径上。投影镜头120可包括多个透镜122以及孔径光阑124。透过投影镜头120，可将影像光束C1投影于分光模块130，其中孔径光阑124可控制投影于分光模块130的影像光束C1的光量。
分光模块130配置于投影镜头120之后的影像光束C1的传递路径上，即投影镜头120配置于分光模块130与影像源110之间的影像光束C1的传递路径上。详细而言，第一子影像光束112穿过分光模块130而投影于第一成像面10B上。在本实施例中，第一子影像光束112例如沿着投影镜头120的光轴C120而投影于第一成像面10B，但本发明不限于此。此外，第二子影像光束114a及114b被分光模块130反射而分别投影于第二成像面10A与10C上，且第一成像面10B与第二成像面10A与10C不共平面；即，以第一成像面10B、第二成像面10A与10C为平面为例，第一成像面10B、第二成像面10A与10C中任一者的法线向量可不平行于其余任一法线向量；即，第一成像面10B、第二成像面10A与10C中任两者的法线向量可不平行。然而，在其他实施例中，第一成像面10B、第二成像面10A或10C也可以为曲面。此外，第一成像面10B、第二成像面10A与10C可被投射于相邻的屏幕上，使得第一成像面10B、第二成像面10A与10C所显示的影像可彼此相邻。或者，第一成像面10B、第二成像面10A与10C也可分别投射于不相邻的屏幕上，使得第一成像面10B、第二成像面10A与10C所显示的影像彼此分离。需说明的是，本实施例并不限制第二成像面的数目，也就是说，当分光模块130将影像光束C1反射出多个第二子影像光束时，这些第二子影像光束会被分光模块130反射而分别投影于第一成像面以外的多个第二成像面，且这些第二成像面中的至少部分也不会与第一成像面共平面。
图1D示出图1A的分光模块的局部放大示意图。请参照图1A与图1D，分光模块130可包括至少一反射器，在此以反射器130-1至130-4为例，其中反射器130-1与130-3配置于第二子影像光束114a的传递路径上，以改变第二子影像光束114a的传递方向，而反射器130-2与130-4配置于第二子影像光束114b的传递路径上，以改变第二子影像光束114b的传递方向。在本实施例中，反射器例如是反射镜，但不限于此。另外，本实施例虽于图1A中以示出四个反射器为例，但本实施例不限制反射器的数量，例如，当有一个或多个第二子影像光束时，本实施例可包括一个或多个反射器，藉以改变上述第二子影像光束的传递路径。
另外，本实施例的分光模块130还可选择性地包括至少一透镜群，在此以透镜群142-1及142-2为例，其中透镜群142-1配置于第二子影像光束114a的传递路径上，而透镜群142-2配置于第二子影像光束114b的传递路径上，且透镜群142-1及142-2可分别包括多个透镜140。在本实施例中，透镜群142-1及142-2（如图1D所示的透镜群142-2）可分别调整第二子影像光束114a及114b（如图1D所示的第二子影像光束114b）自投影镜头120投射出而传递至反射器130-1至130-4的光路长短，如此可调整投影于第二成像面10A与10C的放大倍率，也可补偿投影装置100的光学性能。此外，本实施例虽于图1A以示出两个透镜群为例，并且在各透镜群中以示出三个透镜为例，但本实施例并不限制透镜群的数目以及透镜群中的透镜的数量。
值得一提的是，本实施例的分光模块130例如是一可动式（movable）分光模块。也就是说，当用来显示第二成像面10A与10C的屏幕移动时，分光模块130中的各反射器130-1至130-4可与屏幕进行同步移动。举例来说，当第二成像面10A以逆时针方向旋转时，反射器130-1和/或130-3也可同时旋转，以使第二子影像光束114a可投射于以逆时针方向旋转的第二成像面10A；同样的，当第二成像面10C以顺时针方向旋转时，反射器130-2和/或130-4也可同时旋转，以使第二子影像光束114b可投射于以顺时针方向旋转的第二成像面10C。如此一来，当第二成像面10A与10C不共平面时，分光模块130可对应地调整各反射器130-1至130-4的配置，以使第二子影像光束114a与114b被分光模块130反射而分别投影于第二成像面10A与10C上。
另外值得一提的是，由于本实施例的投影装置100A会使影像光束C1中的第一子影像光束112投影于第一成像面10B上，而分光模块130可将影像光束C1中的第二子影像光束114a及114b分别反射至不与第一成像面10B共平面的第二成像面10A与10C上。因此，投影装置100A可投影出不共平面的多个影像画面，进而提供使用者更丰富的视觉享受。
举例来说，图1E为说明本发明的一实施例的显示投影装置所投影的影像的示意图。请参照图1A与图1E，投影装置100A所投影出的第一成像面10B例如是位于在屏幕MB上，第二成像面10A例如是位于在屏幕MA上，而第二成像面10C例如是位于在屏幕MC上。在本实施例中，由于影像光束C1中的第一子影像光束112、第二子影像光束114a及114b会分别被投影镜头120投影到屏幕MB、MA与MC，因此位于屏幕MB上的第一成像面10B可呈现影像来源的其中的一部分，而位于屏幕MA与MC上的第二成像面10A与第二成像面10C分别可呈现影像来源的其中的另一部分。此外，由于第一成像面10B、第二成像面10A与10C不共平面，因此屏幕MA与MC可依据不同的角度来显示画面。如此一来，对于观察者E而言，观察者E可从屏幕MA、MB与MC中分别看到同一整体画面中的部分影像。
另一方面，当于影像源110提供多个个别画面时，第一子影像光束112、第二子影像光束114a及114b可分别将不同的个别画面投影至投影镜头120，其中分光模块130可将第一子影像光束112、第二子影像光束114a及114b沿着不同的传递方向而分别投影于屏幕MB、MA与MC，使得屏幕MB上的第一成像面10B以及位于屏幕MA与MC上的第二成像面10A与第二成像面10C分别可显示对应的个别画面。特别是，如图1F所示，位于不同位置的观察者E1、E2及E3可以不同的角度观看屏幕MA、MB与MC中所显示不同的个别画面。
基于上述，在本实施例的投影装置100A中，分光模块130可将影像光束C1区分为第一子影像光束112与第二子影像光束114a与114b，其中穿过分光模块130的第一子影像光束112可沿着投影镜头120的光轴C120而被投影于第一成像面10B，而分光模块130可改变第二子影像光束114a与114b的传递方向，使第二子影像光束114a与114b投影于位于第一成像面10B两侧的第二成像面10A与10C。然而，在其他实施例中，分光模块130可改变第一子影像光束112的传递方向，使第一子影像光束112投影于不位于投影镜头120的光轴C120的延伸线的位置上。举例来说，分光模块例如将影像光束区分为两个子影像光束，而这两个子影像光束的传递方向可被分光模块改变而被投射于不共平面的两个成像面。如此一来，本实施例便能够利用一台投影装置100A投影出由多个画面所组合而成的拼接画面，且各画面可不共面，藉此，本实施例的投影装置可以低成本来投影出多个画面，并提供使用者更多元的视觉享受。
为了使本领域的技术人员进一步了解本实施例的投影装置，以下再列举诸实施例进行详细的说明，其中关于投影装置中的影像源、投影镜头与图1A的实施例的构件相似，故以下不再赘述。
图2为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。请参照图2与图1A，本实施例的投影装置100B与图1A的投影装置100A类似，两者的差异在于，投影装置100B包括一个透镜群144，其中透镜群144配置于第二子影像光束114b的传递路径上，而位于投影镜头120与第二成像面10C之间，且透镜群144例如配置于反射器130-2与130-4之间。如此，可延长第二子影像光束114b的光路长度以调整第二成像面10C的放大倍率。此外，反射器130-3配置于反射器130-1与第二成像面10A之间，且反射器130-3配置于第二子影像光束114a的传递路径上。据此，本实施例可增加第二子影像光束114a在反射器130-1与第二成像面10A之间的光路长度，藉以调整第二成像面10A的放大倍率。如此一来，在反射器130-1至103-4与透镜群144的相互搭配下，第一成像面10B、第二成像面10A与10C的法线向量可不相平行，且第一成像面10B、第二成像面10A与10C可不共平面。需说明的是，本实施例中，虽于图2中以示出一透镜群144与其两个透镜140为例，但本实施例并不限制各反射器之间的透镜群与透镜的数量，例如，各反射器之间可配置具有不同透镜数量的多个透镜群。此外，本实施例也不限制透镜群的配置位置，例如，当分光模块130包括其他反射器时，本实施例也可在其他的反射器之间配置多个透镜群。
图3为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。请参照图3与图1A，本实施例的投影装置100C与图1A的投影装置100A类似，两者的差异在于，本实施例的投影装置100B可不配置透镜群，而分光模块130还包括反射器130-5与130-6，其中反射器130-5配置于第二子影像光束114a的传递路径上，且位于反射器130-3与第二成像面10A之间，而反射器130-6配置于第二子影像光束114b的传递路径上，且位于反射器130-4与第二成像面10C之间。在本实施例中，第二子影像光束114a可依序经由反射器130-1、103-3及103-5的反射而投影于第二成像面10A，第二子影像光束114b可依序经由反射器130-2、103-4及103-6的反射而投影于第二成像面10C，而第一子影像光束112可穿透分光模块130而投影于第一成像面10B上。其中第二成像面10A与10C位于投影镜头120与第一成像面10B之间，且第二成像面10A、10C与第一成像面10B可位于不同的平面上。如此一来，通过改变分光模块130中反射器130-1至130-6的配置，第二子影像光束114a与114b可分别依据不同的光路而投影于第二成像面10A与10C上，藉此，第二成像面10A与10C可位于不同的平面上，且第二成像面10A、10C也可与第一成像面10B不共平面。
图4为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。请参照图4与图3，本实施例的投影装置100D与图3的投影装置100C类似，两者的差异在于，本实施例的投影装置100D可包括透镜群152，其中透镜群152包括两个透镜150，但本实施例并不限制透镜的数量。透镜群152配置于第一子影像光束112的传递路径上，且位于投影镜头120与第一成像面10B之间。在本实施例中，透镜群150例如可调整沿着投影镜头120的光轴C120而投影于第一成像面10B的第一子影像光束112的光路长度，藉以调整第一成像面10B的放大倍率。例如，透镜群150可缩短第一子影像光束112的光路长度，以使得第一成像面10B较第二成像面10A、10C更接近于投影镜头120。如此一来，在反射器130-1至103-6与透镜群150的相互搭配下，第一成像面10B与第二成像面10A与10C也可位于不同的平面上。然而，在其他实施例中，通过透镜群150的设置，第一子影像光束112也可不沿着投影镜头120的光轴C120而投影于第一成像面10B。
图5为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。请参照图4与图5，本实施例的投影装置100E与图4的投影装置100D类似，在本实施例中，投影装置100E的分光模块130还包括反射器130-7，其中反射器130-7配置于第二子影像光束114a的传递路径上，且位于反射器130-3与第二成像面10A之间。在本实施例中，第二子影像光束114a可依序经由反射器130-1、103-3、103-7及130-5的反射而投影于第二成像面10A，第二子影像光束114b可依序经由反射器130-2、103-4及103-6的反射而投影于第二成像面10C，而第一子影像光束112被投影镜头120投射于第一成像面10B上。在此说明是，透镜群150可缩短第一子影像光束112的光路长度，且通过改变分光模块130中反射器130-1至130-7的配置，第二子影像光束114a与114b可分别依据不同的光路而投影于第二成像面10A与10C。如此一来，在透镜群150与反射器130-1至130-7的相互搭配下，第一成像面10B、第二成像面10A与10C之间可彼此相邻，且第二成像面10A与10C可分别与第一成像面10B不共平面。
综上所述，本发明的实施例的投影装置可达到下列优点的至少其一：在本发明的实施例的投影装置中，穿过分光模块的影像光束可区分为第一子影像光束以及至少一第二子影像光束。第一子影像光束可被投影于正对投影镜头的第一成像面，第二子影像光束可被分光模块引导至不同于第一子影像光束的传递方向，且投影于位于第一成像面两侧的至少一第二成像面上，其中第二成像面与第一成像面不共平面。如此一来，本实施例便能够利用一台投影装置来产生多个画面所组合而成的拼接画面，且各画面可位于不同的平面上，藉此，本发明的实施例的投影装置可以低成本来投影出多个画面，并提供使用者更多元的视觉享受。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。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。另外，本说明书或申请专利范围中提及的“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。

Claims (10)

1.一种投影装置，包括：
影像源，提供影像光束，其中，所述影像源具有一 显示平面，所述显 示平面将照明光束转换成所述影像光束，所述显示平面的不同区域分别显示不同的个别画面，所述的影像光束包括第一子影像光束以及至少一第二子影像光束，所述第一子影像光束对应于显示平面上的部分区域，所述第二子影像光束分别对应于所述显示平面上的另一部分区域；
投影镜头，配置于所述影像光束的传递路径上，所述投影镜头将所述第一子影像光束及所述第二子影像光束 汇集 后分 离；以及
分光模块，所述第一子影像光束穿过所述分光模块而投影于第一成像面上，所述第二子影像光束被所述分光模块反射而投影于至少一第二成像面上，且所述第一成像面与所述第二成像面不共平面，其中所述投影镜头配置于所述分光模块与所述影像源之间的所述影像光束的传递路径上，且所述影像光束的所述第一子影像光束及所述至少一第二子影像光束通过同一个所述投影镜头。
2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一成像面包括曲面或平面。
3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第二成像面包括曲面或平面。
4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，还包括第一透镜群，其中所述第一透镜群配置于所述第一子影像光束的传递路径上，且位于所述投影镜头与所述第一成像面之间。
5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述分光模块包括至少一反射器，所述至少一反射器配置于所述第二子影像光束的传递路径上，以改变所述第二子影像光束的传递方向。
6.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述分光模块包括：
至少一反射器，配置于所述第二子影像光束的传递路径上，以改变所述第二子影像光束的传递方向；以及
至少一第二透镜群，配置于所述第二子影像光束的传递路径上。
7.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一成像面与所 述第二成像面彼此相邻。
8.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述第一成像面与所述第二成像面彼此分离。
9.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述分光模块为可动式分光模块。
10.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述影像源包括：
照明系统，用以提供所述照明光束。
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