CN106918975B - 光学元件调整装置及使用其的投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学元件调整装置，借由第一框架、第二框架及第三框架的机构设计，具体地，第一框架具有第一转轴机构以围绕第一轴向相对于第二框架转动，第二框架具有第二转轴机构以带动第一框架共同围绕第二轴向相对于第三框架转动，以此实现光学元件两轴上的独立调整。本发明的光学元件调整装置以第一框架、第二框架及第三框架的组合机构作为光学元件两轴调整的媒介，第三框架固定至光机座体保持不动，只需分别旋转第一框架及第二框架即可实现两轴独立的位置调整，不仅调整精度高，而且结构简单、操作简易、成本较低。

Description

光学元件调整装置及使用其的投影装置

技术领域

本发明涉及一种光学元件调整装置及投影装置，尤其涉及一种可于第一轴向及第二轴向独立且精确地进行旋转调整的光学元件调整装置及投影装置。

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产生的照明光束转换成影像光束，再借由镜头将影像光束转换为投影光束，并将其投影到屏幕或墙面上。随着投影技术的进步及制造成本的降低，投影装置的使用已从商业用途逐渐拓展至家庭用途。

作为一种复杂的光学机构，投影装置主要包括光源、光学元件、成像元件及镜头组件，投影装置在运作时，使光源产生的光线通过光学元件投射至成像元件上，再由成像元件反射至镜头以产生一图像。投影装置在运作时，光源到成像元件的光路需正确，才能使光线投射至成像元件时产生的照亮区与成像区重合，以使成像元件中的图像能通过镜头组件中的镜头而完整地投射于屏幕上。当投影装置内部的任一光学元件位置有所偏差时，便会造成品质不良的投影成像。

公知技术中为确保光学系统中对光线位置的高精确度，一般采用几种可行的方案，其一，利用机构自身的精确度来确保，然而此种做法往往会造成机构加工的难度加大或者提高材料的成本；其二，利用补偿的方式来确保，然而这会造成生产程序复杂而增加生产成本；其三，利用可调整机构进行校正，然而当前缺乏可简易操作并可多维度独立调整的机构设计。

因此，有必要设计一种新型的光学元件调整装置，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学元件调整装置，以第一框架、第二框架及第三框架的组合机构作为光学元件两轴调整的媒介，第三框架固定至光机座体保持不动，只需分别旋转第一框架及第二框架即可实现两轴独立的位置调整，结构简单、操作简易、成本较低。

本发明提供一种光学元件调整装置，用于调整投影装置的光学元件，该投影装置包括光机座体，其特征在于，该光学元件调整装置包括：第一框架，该第一框架用于固定该光学元件，该第一框架包括第一转轴机构及第一部件，其中该第一转轴机构沿第一轴向延伸；第二框架，该第二框架套设于该第一框架，该第二框架包括第一连接机构、第二转轴机构、第二部件及第一限位机构，其中，该第二转轴机构沿第二轴向延伸，该第一连接机构与该第一转轴机构适配用以供该第一框架围绕该第一轴向而相对于该第二框架进行转动调整，该第二部件与该第一部件产生干涉用以限制该第一框架相对于该第二框架转动的调整范围；以及第三框架，该第三框架套设于该第二框架且固定至该光机座体上，该第三框架包括第二连接机构及第二限位机构，其中，该第二连接机构与该第二转轴机构适配用以供该第二框架带动该第一框架共同围绕该第二轴向而相对于该第三框架进行转动调整，该第二限位机构与该第一限位机构产生干涉用以限制该第二框架相对于该第三框架转动的调整范围。

作为可选的技术方案，该第一转轴机构及该第二转轴机构为凸柱，该第一连接机构及该第二连接机构为槽孔。

作为可选的技术方案，该第一部件为设置于该第二框架上的挡块，该第二部件为设置于该第一框架上的缺口。

作为可选的技术方案，该第一限位机构为设置于该第二框架上的限位凸起，该第二限位机构为设置于该第三框架上的第一长孔，该限位凸起穿过该第一长孔且该第一长孔的孔径大于该限位凸起的外径，于该限位凸起在该第一长孔中移动时，该第二框架带动该第一框架共同围绕该第二轴向转动。

作为可选的技术方案，该第一限位机构为该第一转轴机构自该第一轴向延伸以穿设于该第二限位机构。

作为可选的技术方案，该第二框架还包括第一固定机构，该第一固定机构用以固定该第一框架相对于该第二框架的调整位置；该第三框架还包括第二固定机构，该第二固定机构用以固定该第二框架相对于该第三框架的调整位置。

作为可选的技术方案，该第一固定机构包括第一锁附件及设置于该第二框架上的第一开孔，该第一锁附件穿过该第一开孔以抵接该第一框架而将该第一框架固定。

作为可选的技术方案，该第二固定机构包括第二锁附件、垫片及设置于该第三框架上的第二开孔，该垫片包括第三开孔及第二长孔，其中，该第三开孔的孔径等于该第一转轴机构的外径，该第一转轴机构穿过该第三开孔，该第二锁附件依次穿过该第二长孔及该第二开孔而将该第二框架固定。

作为可选的技术方案，该第三框架还包括第三长孔，该第三长孔的孔径大于该第一锁附件的外径。

作为可选的技术方案，该第一轴向与该第二轴向相交于该光学元件的中心。

本发明还提出一种投影装置，包括上述所述的光学元件调整装置。

与现有技术相比，本发明提供的光学元件调整装置，借由第一框架、第二框架及第三框架的机构设计，具体地，第一框架具有第一转轴机构以围绕第一轴向相对于第二框架转动，第二框架具有第二转轴机构以带动第一框架共同围绕第二轴向相对于第三框架转动，以此实现光学元件两轴上的独立调整。本发明的光学元件调整装置以第一框架、第二框架及第三框架的组合机构作为光学元件两轴调整的媒介，第三框架固定至光机座体保持不动，只需分别旋转第一框架及第二框架即可实现两轴独立的位置调整，不仅调整精度高，而且结构简单、操作简易、成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架与光学元件组装后的立体示意图；

图2为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架与光学元件组装后的立体示意图；

图3为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装调整的立体示意图；

图4为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装调整的另一立体示意图；

图5为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装后的立体示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请一并参照图1至图5所示，图1为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架与光学元件组装后的立体示意图，图2为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架与光学元件组装后的立体示意图，图3为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装调整的立体示意图，图4为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装调整的另一立体示意图，图5为本发明实施例提供的光学元件调整装置的第一框架、第二框架、第三框架与光学元件组装后的立体示意图。

本发明的光学元件调整装置用于调整投影装置的光学元件90，投影装置包括光机座体，光学元件调整装置包括第一框架100、第二框架200及第三框架300，第一框架100用于固定光学元件90，第一框架100包括第一转轴机构110及第一部件120，其中第一转轴机构110沿第一轴向Y延伸；第二框架200套设于第一框架100，第二框架200包括第一连接机构210、第二转轴机构220、第二部件230及第一限位机构240，其中，第二转轴机构220沿第二轴向X延伸，第一连接机构210与第一转轴机构110适配用以供第一框架100围绕第一轴向Y而相对于第二框架200进行转动调整，第二部件230与第一部件120产生干涉用以限制第一框架100相对于第二框架200转动的调整范围；第三框架300套设于第二框架200且固定至光机座体上，亦即在本发明的调整过程中，第三框架300相对于投影装置的光机座体始终是维持固定状态的，第三框架300包括第二限位机构310及第二连接机构320，其中，第二连接机构320与第二转轴机构220适配用以供第二框架200带动第一框架100共同围绕第二轴向X而相对于第三框架300进行转动调整，第二限位机构310与第一限位机构240配合用以限制第二框架200相对于第三框架300转动的调整范围。

也就是说，本发明的光学元件调整装置以第一框架、第二框架及第三框架的组合机构作为光学元件两轴调整的媒介，第三框架固定至光机座体保持不动，具体地，第一框架具有第一转轴机构以围绕第一轴向相对于第二框架转动，第二框架具有第二转轴机构以带动第一框架共同围绕第二轴向相对于第三框架转动，以此实现光学元件两轴上的独立调整。只需分别旋转第一框架及第二框架即可实现两轴独立的位置调整，不仅调整精度高，而且结构简单、操作简易、成本较低。

需要说明的是，于本实施例中，第一轴向Y垂直于第二轴向X，且第一轴向Y与第二轴向X平行于光学元件90所在的平面900。

于本实施例中，第一转轴机构110及第二转轴机构220为凸柱，相应地，第一连接机构210及第二连接机构320为槽孔。需要说明的是，第一框架100具有设置在第一轴向Y上相对的第一侧边101及第二侧边102，第一转轴机构110设置于第一侧边101和第二侧边102上，也即，第一转轴机构110是分别自第一侧边101和第二侧边102向外凸伸的柱状结构，相应地，第一连接机构210设置于第二框架200上与第一侧边101和第二侧边102对应的两个侧边上以供第一转轴机构110卡合转动；第二框架200具有设置在第二轴向X上相对的第三侧边201和第四侧边202，第二转轴机构220设置于第三侧边201和第四侧边202上，也即，第二转轴机构220是分别自第三侧边201和第四侧边202向外凸伸的柱状结构，相应地，第二连接机构320设置于第三框架300上与第三侧边201和第四侧边202对应的两个侧边上以供第二转轴机构220卡合转动。于本实施例中，第一转轴机构110的外径与第一连接机构210的孔径近似相等，第二转轴机构220的外径与第二连接机构320的孔径近似相等，以满足转轴机构恰好可以在连接机构中转动。

于本实施例中，第二部件230为设置于第二框架200上的挡块，请参照图2至图5，第二部件230是自第二框架200的边缘凸伸的两个挡块，用以分别当顺时针及逆时针旋转第一框架100时限制第一框架100的转动角度；第一部件120为设置于第一框架100上的缺口，请一并参照图1，第一部件120是第一框架100的边缘形成的两个缺口，该两个缺口与该两个挡块分别产生干涉以限制第一框架100的转动角度。于本实施例中，两个挡块及两个缺口设置于第一框架100的第二侧边102的一侧，且相对于第一轴向Y对称设置。然而本发明并不限于此，于实际应用中，也可以是第一部件120为缺口，第二部件230为挡块；或者第一部件120/第二部件230上并不形成缺口，而是以框架自身的侧边作为与挡块相抵接的结构，本发明中第一部件120及第二部件230的位置、数量及结构可根据具体需要进行设计，只需要满足可以限制第一框架100沿第一轴向Y顺时针及逆时针转动时的角度即可。

请参照图3及图4，第一限位机构240为设置于第二框架200上的限位凸起，第二限位机构310为设置于第三框架300上的第一长孔，限位凸起穿过第一长孔且第一长孔的孔径大于限位凸起的外径，于限位凸起在第一长孔中移动时，第二框架300带动第一框架共同围绕第二轴向X转动。需要说明的是，第一长孔的孔径沿第三轴向Z延伸，第三轴向Z与第一轴向Y垂直且第三轴向Z与第二轴向X垂直。换言之，当在第一长孔内移动限位凸起时，限位凸起带动第二框架200及第一框架100共同围绕第二轴向X顺时针或逆时针进行转动，第一长孔具有相对的两个内端缘，限位凸起抵接该两个内端缘即可限制限位凸起的运动，从而进一步限制第二框架200的转动角度。

于本实施中，第一限位机构240为第一转轴机构110自第一轴向Y延伸以穿设于第二限位机构310，亦即，第一转轴机构110自第一轴向Y延伸依次穿过第二框架200的第一连接机构210及第三框架300的第二限位机构310，也就是说，本实施例的第一转轴机构110同时与第二框架200及第三框架300配合以分别作为第一框架100旋转的转轴机构以及第二框架200旋转的限制辅助机构，如此，本发明的光学元件调整装置的结构更简单、制造工序更简化、组装操作更方便快捷。

于本实施例中，第二框架200还包括第一固定机构250，第一固定机构250用以固定第一框架100相对于第二框架200的调整位置；第三框架300还包括第二固定机构330，第二固定机构330用以固定第二框架200相对于第三框架300的调整位置。换言之，第一固定机构250用于对第一框架100进行锁附固定，以将第一框架100相对于第二框架200进行固定；第二固定机构330用于对第二框架200进行锁附固定，以将第二框架200连同第一框架100一起相对于第三框架300进行固定。

于本实施例中，第一固定机构250包括第一锁附件260及设置于第二框架200上的第一开孔270，第一锁附件260穿过第一开孔270以抵接第一框架100而将第一框架100固定，较佳地，第一开孔270的孔径等于第一锁附件260的外径。于实际操作时，当需要调整光学元件90在第一轴向X上的位置时，只需先解除第一锁附件260的固定，再转动第一框架100至预定位置(顺时针或逆时针旋转)，再操作第一锁附件260以将第一框架100固定至第二框架200。

请一并参照图5，第二固定机构330包括第二锁附件340、垫片350及设置于第三框架300上的第二开孔360，垫片350包括第三开孔370及第二长孔380，其中，第三开孔370的孔径等于第一转轴机构110的外径，第一转轴机构110穿过第三开孔370，第二锁附件340依次穿过第二长孔380及第二开孔360而将第二框架200固定。需要说明的是，于本实施例中，第二固定机构330仅仅与第一框架100的第一侧101的第一转轴机构110相配合，也就是说，第二固定机构330仅设置一个，然而本发明不限于此，第二固定机构330也可设置于相对的另一侧，或者两侧同时设置。

于本实施例中，第二长孔380的孔径大于第二锁附件340的外径且第二开孔360的孔径等于第二锁附件340的外径，较佳地，第二长孔380与第一长孔310用以分别供第二锁附件340与第一限位机构240(第一转轴机构110)移动的距离范围相等，如此，第三开孔370可用于限制第一限位机构240(第一转轴机构110)的移动，同时第二长孔380可满足第二锁附件340能顺利穿过第二长孔380旋紧于第二开孔360内。于实际操作时，先在第一长孔310内第一移动第一限位机构240(第一转轴机构110)至预定位置，再将垫片350套设于第一限位机构240(第一转轴机构110)，第三开孔370与第一限位机构240(第一转轴机构110)恰好适配，随后再操作第二锁附件340锁附以将第二框架200固定至第三框架300。于本实施例中，垫片350上的第三开孔370及第二长孔380沿第三轴向Z排列，类似第一长孔，第二长孔380的孔径也是沿第三轴向Z延伸。

于本实施例中，第三框架300还包括第三长孔390，第三长孔390的孔径大于第一锁附件260的外径，较佳地，第三长孔390与第一长孔用以分别供第一锁附件260与第一限位机构240(第一转轴机构110)移动的距离范围相等，如此，当调整第一限位机构240(第一转轴机构110)及第二固定机构330以固定第二框架200时，第一锁附件260不会与第三长孔390产生干涉，从而不会影响第二框架200的旋转调整。

于本实施例中，第一锁附件260及第二锁附件340为螺丝，第一开孔270及第二开孔360为螺孔，当然本发明并不以此为限。

于本实施例中，第一固定机构250及第二固定机构330分别设置在第二框架200及第三框架300相对应的同一侧，又由于第一限位机构240(第一转轴机构110)与第二固定机构330是配合工作的，亦即，本实施例的旋转调整机构与固定锁附机构位于同一侧，方便操作。

于本实施例中，第一轴向Y与第二轴向X相交于光学元件90的中心，如此分别围绕第一轴向Y转动第一框架100以及围绕第二轴向X转动第二框架200以调整光学元件90两轴上的位置，调整精确度更高。

请参照图2至图5，本实施例的光学元件调整装置还包括多个弹片80，弹片80具有穿孔，第一转轴机构110上套设弹片80后再与第一连接机构210结合以保证第一框架100及第二框架200之间的间隙，同时，第二转轴机构220上套设弹片80后再与第二转轴机构220结合以保证第二框架200及第三框架300之间的间隙。并且弹片80的弹性能满足第一固定机构250及第二固定机构330锁附固定时的框架之间间隙的变化。

于本实施例中，如图1所示，光学元件90固定于第一框架100中，具体地，光学元件90卡持于第一框架100的四个侧边中，当然也可以通过其他方式将光学元件90固定至第一框架100，本发明不以此为限。第三框架300还包括第三固定机构301，第三框架300通过第三固定机构301固定至光机座体，换言之，在光学元件的调整过程中，第三框架300相对于光机座体始终保持不动，省去了现有技术中每次调整都需要解除调整机构与光机座体的固定连接，相比而言，本发明的光学元件调整装置精确度更高，更便于操作。

于实际操作中，当光学元件90的位置有偏差需要调整时，如需要调整第一轴向Y上的位置，只需解除第一锁附件260的固定，旋转第一框架100至预定位置后再将第一锁附件260进行锁附即可，此时，光学元件调整装置中只有第一框架100围绕第一轴向Y旋转，第二框架200和第三框架300保持不动；如需要调整第二轴向X上的位置，只需解除第二锁附件340并拿开垫片350，旋转第二框架200至预定位置后再将垫片350套设于第一转轴机构110并以第二锁附件340进行锁附即可，此时，光学元件调整装置中第一框架100与第二框架200结合为一体共同围绕第二轴向X旋转，第三框架300保持不动。较佳地，可先进行第二轴向X上的转动调整，再进行第一轴向Y上的转动调整，这是由于第二轴向X上的调整是对第一框架100和第二框架200整体进行位置调整，对第一框架100的位置有影响，相比而言，第一轴向Y上的调整仅仅是对第一框架100的位置调整，对第二框架200的位置没有影响。本发明的第一轴向Y及第二轴向X的旋转调整结构相互独立、互不影响，可随时根据实际需要进行独立调整，调整精确度较高。

本发明还提出一种投影装置，包括上述所述的光学元件调整装置。

综上所述，本发明提供的光学元件调整装置，借由第一框架、第二框架及第三框架的机构设计，具体地，第一框架具有第一转轴机构以围绕第一轴向相对于第二框架转动，第二框架具有第二转轴机构以带动第一框架共同围绕第二轴向相对于第三框架转动，以此实现光学元件两轴上的独立调整。本发明的光学元件调整装置以第一框架、第二框架及第三框架的组合机构作为光学元件两轴调整的媒介，第三框架固定至光机座体保持不动，只需分别旋转第一框架及第二框架即可实现两轴独立的位置调整，不仅调整精度高，而且结构简单、操作简易、成本较低。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种光学元件调整装置，用于调整投影装置的光学元件，该投影装置包括光机座体，其特征在于，该光学元件调整装置包括：

第一框架，该第一框架用于固定该光学元件，该第一框架包括第一转轴机构及第一部件，其中该第一转轴机构沿第一轴向延伸；

第二框架，该第二框架套设于该第一框架，该第二框架包括第一连接机构、第二转轴机构、第二部件及第一限位机构，其中，该第二转轴机构沿第二轴向延伸，该第一连接机构与该第一转轴机构适配用以供该第一框架围绕该第一轴向而相对于该第二框架进行转动调整，该第二部件与该第一部件产生干涉用以限制该第一框架相对于该第二框架转动的调整范围；以及

第三框架，该第三框架套设于该第二框架且固定至该光机座体上，该第三框架包括第二连接机构及第二限位机构，其中，该第二连接机构与该第二转轴机构适配用以供该第二框架带动该第一框架共同围绕该第二轴向而相对于该第三框架进行转动调整，该第二限位机构与该第一限位机构产生干涉用以限制该第二框架相对于该第三框架转动的调整范围。

2.如权利要求1所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第一转轴机构及该第二转轴机构为凸柱，该第一连接机构及该第二连接机构为槽孔。

3.如权利要求1所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第二部件为设置于该第二框架上的挡块，该第一部件为设置于该第一框架上的缺口。

4.如权利要求1所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第一限位机构为设置于该第二框架上的限位凸起，该第二限位机构为设置于该第三框架上的第一长孔，该限位凸起穿过该第一长孔且该第一长孔的孔径大于该限位凸起的外径，于该限位凸起在该第一长孔中移动时，该第二框架带动该第一框架共同围绕该第二轴向转动。

5.如权利要求1所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第一限位机构为该第一转轴机构自该第一轴向延伸以穿设于该第二限位机构。

6.如权利要求1所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第二框架还包括第一固定机构，该第一固定机构用以固定该第一框架相对于该第二框架的调整位置；该第三框架还包括第二固定机构，该第二固定机构用以固定该第二框架相对于该第三框架的调整位置。

7.如权利要求6所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第一固定机构包括第一锁附件及设置于该第二框架上的第一开孔，该第一锁附件穿过该第一开孔以抵接该第一框架而将该第一框架固定。

8.如权利要求6所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第二固定机构包括第二锁附件、垫片及设置于该第三框架上的第二开孔，该垫片包括第三开孔及第二长孔，其中，该第三开孔的孔径等于该第一转轴机构的外径，该第一转轴机构穿过该第三开孔，该第二锁附件依次穿过该第二长孔及该第二开孔而将该第二框架固定。

9.如权利要求7所述的光学元件调整装置，其特征在于，该第三框架还包括第三长孔，该第三长孔的孔径大于该第一锁附件的外径。

10.一种投影装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的光学元件调整装置。