CN104914543B - 光学元件固定装置及使用其之投影设备 - Google Patents

Abstract

一种光学元件固定装置，用以固定光积分柱与至少一透镜，光学元件固定装置包括壳体以及遮盖件，其中壳体具有镜筒部及承载部，镜筒部与承载部为一体成形并彼此相连，且镜筒部用以容置透镜。遮盖件可拆卸地与承载部结合，以于遮盖件与承载部之间形成容置空间，容置空间与镜筒部相通，并容置光积分柱。此光学元件固定装置能达到光积分柱与透镜固定及防尘功效。本发明另提出一种使用此光学元件固定装置的投影设备。

Description

光学元件固定装置及使用其之投影设备

技术领域

本发明是有关于一种光学元件固定装置，尤其是有关于一种应用于投影设备的光学元件固定装置以及使用其之投影设备。

背景技术

投影设备系藉由发光元件提供照明光束，接续由光阀（light valve）将照明光束转换成影像光束，之后再由投影镜头将影像光束投影于显示屏幕上，以于显示屏幕上形成影像画面。

习知的投影设备常藉由光积分柱（light integration rod）及其他光学元件（如透镜、反射镜等）来将照明光束均匀且准确地投射至显示元件（光阀）。由于当有灰尘附着于光积分柱的出光面时，会造成灰尘投影至显示屏幕上，导致影像画面的瑕疵，所以需针对光积分柱提出防尘设计。目前，已有许多关于光积分柱防尘设计的专利文件，例如公告号为6917481、7726819、7652831的美国专利、公开号为2007/0024815的美国专利以及公告号为I326793的台湾发明专利。

发明内容

本发明提供一种光学元件固定装置，其结构有别于现有技术，且可达到防尘的功效。

本发明另提供一种使用光学元件固定装置的投影设备，以提升成像品质。

本发明一实施例所提供的光学元件固定装置用以固定光积分柱与至少一透镜。此光学元件固定装置包括壳体以及遮盖件，其中壳体具有镜筒部及承载部，镜筒部与承载部为一体成形并彼此相连，且镜筒部用以容置透镜。遮盖件与承载部之间形成容置空间。此容置空间与镜筒部相通，并用以容置光积分柱，遮盖件、承载部以及容置于镜筒部中的透镜完整包覆光积分柱的一出光面。

在本发明的一实施例中，上述的承载部包括相连的第一壁体与第二壁体，遮盖件包括相连的第三壁体与第四壁体，当遮盖件与乘载部结合时，第三壁体连接第一壁体，第四壁体连接第二壁体，而容置空间形成于第一壁体、第二壁体、第三壁体与第四壁体之间。

在本发明的一实施例中，上述的光学元件固定装置还包括二弹性件，分别设置于遮盖件的第三壁体与第四壁体，并用以抵靠光积分柱之相邻的二表面。

在本发明的一实施例中，上述的遮盖件可拆卸地与该承载部结合。

在本发明的一实施例中，上述的壳体与遮盖件的材质包括金属。

在本发明的一实施例中，上述的光学元件固定装置包括多个外表面，该些外表面位于承载部与遮盖件之远离容置空间的表面上，且该些外表面设有多个散热结构。

在本发明的一实施例中，上述的光学元件固定装置还包括挡片，设置于承载部之远离镜筒部之一端，以遮挡承载部及遮盖件，此挡片具有暴露出容置空间之开口。

在本发明的一实施例中，上述的镜筒部内具有至少一承靠平台，上述透镜承靠于承靠平台。光学元件固定装置还包括至少一环状固定片，配置于镜筒部并抵靠于透镜的边缘，以使透镜固定于承靠平台与环状固定片之间。

本发明另一实施例提供一种投影设备，其包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统包括发光元件、光积分柱、至少一透镜以及光学元件固定装置，发光元件用以提供照明光束，光积分柱与透镜配置于照明光束的传递路径上。光学元件固定装置包括壳体以及遮盖件，其中壳体具有镜筒部及承载部，镜筒部与承载部为一体成形并彼此相连，且承载部位于镜筒部与发光元件之间，镜筒部容置透镜。遮盖件与承载部之间形成容置空间，容置空间与镜筒部相通，并容置光积分柱，遮盖件、承载部以及容置于镜筒部中的透镜完整包覆光积分柱的一出光面。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上。

本发明的光学元件固定装置中，由于遮盖件是可拆卸地结合于壳体的承载部，所以可先将光积分柱放置于承载部后，再将遮盖件与承载部结合，并利用固定于遮盖件的两弹性件分别抵靠光积分柱之相邻的二表面，藉以将光积分柱定位于遮盖件与承载部之间。此外，当遮盖件与承载部结合后，遮盖件、承载部以及镜筒部中的透镜可完整包覆光积分柱的出光面，以达到防尘的功效，进而提升本发明的投影设备的成像品质。

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1是本发明一实施例的投影设备的示意图。

图2是本发明图1中光学元件固定装置、光积分柱及透镜的立体分解示意图。

图3是图1中区域A的放大示意图。

图4是图2的光学元件固定装置的遮盖件及弹性件的立体分解示意图。

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合附图之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1是本发明一实施例的投影设备的示意图。请参照图1，投影设备400包括照明系统410、光阀420以及投影镜头430，其中该照明系统410包括发光元件411、光积分柱110、至少一透镜（本实施例系以两片透镜120a、120b为例）以及光学元件固定装置100。发光元件411用以提供照明光束L，光积分柱110与透镜120a、120b配置于照明光束L的传递路径上。光阀420配置于照明光束L的传递路径上，发光元件411出射的照明光束L依序通过光积分柱110与透镜120a、120b后会传递至光阀420，而光阀420将照明光束L转换成影像光束L’。投影镜头430配置于影像光束L’的传递路径上，并将影像光束L’投影于显示屏幕上，用以于显示屏幕（未显示）上形成影像画面。上述的光阀420例如是反射式光阀，如数位微镜装置（digital micro-mirror device,DMD）或硅基液晶面板（liquid crystal onsiliconpanel,LCOS panel）等。在其他实施例中，也可以将反射式光阀替换成穿透式光阀，如穿透式液晶面板。

图2是本发明图1中光学元件固定装置、光积分柱及透镜的立体分解示意图，而图3是图1中区域A的放大示意图。请参照图2及图3，本实施例的光学元件固定装置100用以固定光积分柱110与透镜120a、120b。光学元件固定装置100包括壳体130以及遮盖件140，其中壳体130具有镜筒部131及承载部132，镜筒部131与承载部132为一体成形并彼此相连，承载部132位于发光元件411（如图1所示）与镜筒部131之间，且镜筒部131用以容置透镜120a、120b。遮盖件140可拆卸地与承载部132结合，以于遮盖件140与承载部132之间形成容置空间150。此容置空间150与镜筒部131相通，并用以容置光积分柱110。光积分柱110可为实心光积分柱或空心光积分柱。

如图2所示，承载部132例如包括第一壁体132a与第二壁体132b，且第一壁体132a与第二壁体132b彼此相连呈L形，遮盖件140例如包括第三壁体140a与第四壁体140b，且第三壁体140a与第四壁体140b彼此相连呈L形，当壳体130的承载部132与遮盖件140结合后，第三壁体140a连接第一壁体132a，第四壁体140b连接第二壁体132b，则第一壁体132a、第二壁体132b、第三壁体140a与第四壁体140b之间形成容置空间150。此容置空间150例如是大致上与光积分柱110互相配合的矩形立体空间。此外，承载部132例如还包括从第一壁体132a延伸出的结合壁132c与从第二壁体132b延伸出的结合壁132d，结合壁132c、132d例如分别具有锁孔H1。遮盖件140例如还包括从第三壁体140a延伸出的结合壁140c与从第四壁体140b延伸出的结合壁140d，结合壁140c、140d例如分别具有锁孔H2。本实施例例如是藉由锁固件190穿过结合壁132c的锁孔H1及结合壁140c的锁孔H2，以使结合壁132c与结合壁140c锁固结合，亦利用锁固件190（例如螺丝），穿过结合壁132d的锁孔H1及结合壁140d的锁孔H2，以使结合壁132d与结合壁140d锁固结合，从而使承载部132与遮盖件140结合，并使第三壁体140a连接第一壁体132a，第四壁体140b连接第二壁体132b。

如图3所示，镜筒部131内例如具有至少一承靠平台，承靠平台的数量例如是对应透镜的数量，因此本实施例例如具有二个承靠平台131a及131b，其中镜筒部131的承靠平台131a较接近承载部132并紧邻光积分柱110的出光面112。承靠平台131a及131b可分别为环状凸缘或是分别由多个块体组成。透镜120a之面向承载部132的表面之边缘承靠于承靠平台131a，透镜120b之面向承载部132的表面之边缘承靠于承靠平台131b。此外，光学元件固定装置100例如还包括至少一环状固定片，环状固定片的数量例如是对应透镜的数量，因此本实施例例如具有二个环状固定片160a及160b。环状固定片160a及160b配置于镜筒部131内，其中环状固定片160a例如是藉由锁固件281锁固于镜筒部131并抵靠于透镜120a之远离承载部132的表面之边缘，以将透镜120a固定于承靠平台131a与环状固定片160a之间；环状固定片160b例如是藉由锁固件282锁固于镜筒部131并抵靠于透镜120b之远离承载部132的表面之边缘，以将透镜120b固定于承靠平台131b与环状固定片160b之间。环状固定片160a及160b的材质例如为不锈钢，依据不同使用需求，环状固定片160a及160b亦可为其他材质。

此外，光积分柱110例如是承靠于承载部132的第一壁体132a与第二壁体132b，而光学元件固定装置100例如还包括二弹性件290a、290b，参照图4是图2的光学元件固定装置的遮盖件及弹性件的立体分解示意图。如图4所示，弹性件290a、290b分别设置于遮盖件140的第三壁体140a与第四壁体140b，并用以抵靠光积分柱110之相邻的二表面，以将光积分柱110固定于容置空间150中。具体而言，弹性件290a、290b例如为弹片，而本实施例例如是藉由锁固件280将弹性件290a、290b分别锁固于第三壁体140a与第四壁体140b，藉由弹性件290a、290b的两端部推抵光积分柱110，将光积分柱110定位于容置空间150内。弹性件290a、290b的材质可为金属、塑胶等，但本发明并不限于此。

请再参照图2与图3，在本实施例中，光学元件固定装置100还包括挡片170，设置于承载部132之远离镜筒部131之一端，以遮挡承载部132及遮盖件140。挡片170具有暴露出容置空间150之开口171，而此开口171与容置空间150相通。另外，挡片170用以遮盖部分光积分柱110（即遮盖光积分柱110之入光面111的边缘），以防止光积分柱110从容置空间150中滑出。此外，当光积分柱110为空心光积分柱时，挡片170还可遮挡空心光积分柱110的入光面的板材，避免光线直接入射构成光积分柱110的板材而产生杂散光。本实施例中挡片170的材质例如为金属，挡片170例如是藉由锁固件283锁固于承载部132之远离镜筒部131的一端，但本发明并不限定挡片170的固定方式。

本实施例的壳体130与遮盖件140的材质例如为金属，且可选用导热系数较佳的金属（如铝），以利光积分柱110及透镜120a、120b散热。为了进一步提升散热效率，光学元件固定装置100包括多个外表面180，该些外表面180位于承载部132与遮盖件140之远离容置空间150的表面上，且该些外表面180可设有多个散热结构182。本实施例中，散热结构182例如为朝远离该些外表面180之方向延伸的散热鳍片，但不以此为限。

本实施例的光学元件固定装置100中，由于遮盖件140是可拆卸地结合于承载部132，所以可先将光积分柱110放置于承载部132并使光积分柱110承靠于第一壁体132a及第二壁体132b后，再将遮盖件140与承载部132结合，并利用固定于遮盖件140的弹性件290a、290b分别抵靠光积分柱110之相邻的二表面，藉以将光积分柱110定位于遮盖件140与承载部132之间。此外，当遮盖件140与承载部132紧密地锁固结合后，透过环状固定片160a将透镜120a固定于紧邻于光积分柱110之出光面的承靠平台131a，使遮盖件140、承载部132以及镜筒部131中的透镜120a可完整包覆光积分柱110的出光面112，以防止灰尘进入光学元件固定装置100导致出光面112沾尘。如此，可避免出光面112的灰尘造成影像画面的瑕疵，进而提升投影设备400的成像品质。

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，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附之权利要求所界定者为准。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之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检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种光学元件固定装置，用以固定一光积分柱与至少一透镜，该光学元件固定装置包括：一壳体以及一遮盖件，其中，该壳体具有一镜筒部及一承载部，该镜筒部与该承载部为一体成形并彼此相连，该镜筒部用以容置该透镜，以及该遮盖件与该承载部之间形成一容置空间，该容置空间与该镜筒部相通，并容置该光积分柱，该遮盖件、该承载部以及容置于该镜筒部中的该透镜包覆该光积分柱的一出光面，

其中该镜筒部内具有紧邻于该光积分柱的该出光面的承靠平台，该透镜承靠于该承靠平台，该光学元件固定装置还包括一环状固定片，锁固于该镜筒部并抵靠于该透镜的边缘，使该透镜固定于该承靠平台与该环状固定片之间。

2.如权利要求1所述的光学元件固定装置，其中该承载部包括相连的一第一壁体与一第二壁体，该遮盖件包括相连的一第三壁体与一第四壁体，当该遮盖件与该承载部结合时，该第三壁体连接该第一壁体，该第四壁体连接该第二壁体，而该容置空间形成于该第一壁体、该第二壁体、该第三壁体与该第四壁体之间。

3.如权利要求2所述的光学元件固定装置，还包括二弹性件，分别设置于该遮盖件的该第三壁体与该第四壁体，并用以分别抵靠该光积分柱之相邻的二表面。

4.如权利要求1所述的光学元件固定装置，其中该遮盖件可拆卸地与该承载部结合。

5.如权利要求1所述的光学元件固定装置，其中该壳体与该遮盖件的材质包括金属。

6.如权利要求5所述的光学元件固定装置，其中该光学元件固定装置包括多个外表面，该些外表面位于该承载部与该遮盖件之远离该容置空间的表面上，且该些外表面设有多个散热结构。

7.如权利要求1所述的光学元件固定装置，还包括一挡片，设置于该承载部之远离该镜筒部之一端，以遮挡该承载部及该遮盖件，该挡片具有暴露出该容置空间之一开口。

8.如权利要求1所述的光学元件固定装置，其中该光积分柱可为空心光积分柱或实心光积分柱。

9.一种投影设备，包括一照明系统、一光阀及一投影镜头，该照明系统包括一发光元件、一光积分柱、至少一透镜以及一光学元件固定装置，该发光元件用以提供一照明光束，该光积分柱与该透镜配置于该照明光束的传递路径上，其中该光学元件固定装置包括一壳体以及一遮盖件，该壳体具有一镜筒部及一承载部，该镜筒部与该承载部为一体成形并彼此相连，且该承载部位于该镜筒部与该发光元件之间，该镜筒部容置该透镜，以及该遮盖件与该承载部之间形成一容置空间，该容置空间与该镜筒部相通，并容置该光积分柱，该遮盖件、该承载部以及容置于该镜筒部中的该透镜包覆该光积分柱的一出光面，该光阀，配置于该照明光束的传递路径上，以将该照明光束转换成一影像光束，以及该投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上，

其中该镜筒部内具有紧邻于该光积分柱的该出光面的承靠平台，该透镜承靠于该承靠平台，该光学元件固定装置还包括一环状固定片，锁固于该镜筒部并抵靠于该透镜的边缘，使该透镜固定于该承靠平台与该环状固定片之间。