CN110231751B - 投影装置及其光学模块 - Google Patents

Abstract

一种光学模块，包括照明单元、成像单元以及镜头单元。该照明单元包括光源、第一准直透镜、分光镜、阵列透镜以及第一透镜，用以产生光束。该成像单元包括第一棱镜、第二棱镜以及显示组件，用以将画面信息加入该光束，并产生影像。该镜头单元包括复数个透镜，用以将该影像投射出去。其中，第一轴依序通过该光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜、该第一透镜、该第一棱镜、该第二棱镜以及这些透镜。本发明更提供一种投影装置，该投影装置包括该光学模块、第一基座以及第二基座。

Description

投影装置及其光学模块

技术领域

本发明是有关于一种显示设备，特别是指一种投影装置及其光学模块。

背景技术

一般的投影装置常包括多个光学组件以及用以搭载这些光学组件的多个基座。然而，这些光学组件的光学设计以及这些基座的机构设计常是导致该投影装置整体体积过大、组装复杂的主要原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的投影装置中光学组件的光学设计以及基座的机构导致投影装置的体积过大的缺陷，提出一种投影装置及其光学模块，该投影装置有助于缩小尺寸，并简化组装过程。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种光学模块的其中一实施例，包括照明单元、成像单元以及镜头单元。该照明单元包括第一光源、第一准直透镜、分光镜、阵列透镜以及第一透镜，用以产生光束。该成像单元包括第一棱镜、第二棱镜以及显示组件，用以将画面信息加入该光束，并产生影像。该镜头单元包括复数个透镜，用以将该影像投射出去。其中，第一轴依序通过该第一光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜、该第一透镜、该第一棱镜、该第二棱镜以及这些透镜。

在另一实施例中，该照明单元更包括第二光源以及第二准直透镜，第二轴依序通过该第二光源、该第二准直透镜以及该分光镜，该第一轴大致上垂直于该第二轴，并与该第二轴交会于该分光镜的位置。

在另一实施例中，该照明单元更包括第三准直透镜以及第四准直透镜，该第一轴依序通过该第一准直透镜、该第三准直透镜以及该分光镜，而该第二轴依序通过该第二准直透镜、该第四准直透镜以及该分光镜。

在另一实施例中，该显示组件为数字微镜装置(Digital Micromirror Device,DMD)。

本发明投影装置的其中一实施例包括前述的光学模块、第一基座以及第二基座。该第一基座用以承载该镜头单元以及该成像单元。该第二基座用以承载该照明单元，并连接于该第一基座。

在另一实施例中，该第一基座包括开口部，该第一棱镜与第二棱镜露出于该开口部，而该显示组件邻近于该开口部。

在另一实施例中，该第二基座包括盖体以及第二座体，该光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜以及该第一透镜设置于该第二座体，而该盖体覆盖住该第一准直透镜、该分光镜以及该阵列透镜

在另一实施例中，该第一透镜可以是汇聚透镜，或一具有聚光效果之凸透镜。

在另一实施例中，该第二座体具有凹槽，该第一透镜设置于该凹槽。

在另一实施例中，该第一基座包括第一连接部，该第二基座包括第二连接部，该第一连接部用以连接该第二连接部。

在另一实施例中，该第一连接部与该第二连接部在形状上为互补，且该第一连接部以崁合、镶合、黏合或鸠尾形结合部的方式来连接该第二连接部。

在另一实施例中，该第一连接部为鸠尾形的凸部，而该第二连接部为鸠尾形的凹槽，该凸部以榫接的方式固定于该凹槽。

实施本发明的投影装置及其光学模块，具有以下有益效果：有助于缩小尺寸，并简化组装过程。

附图说明

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

图1为本发明的其中一实施例投影装置的示意图。

图2为图1中的投影装置的剖面图。

图3为本发明的其中一实施例投影装置的镜头与影像模块的示意图。

图4为本发明的其中一实施例投影装置的照明模块的示意图。

图5本发明的其中另一实施例投影装置的分解图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的其中一实施例投影装置100主要包括镜头与成像模块以及照明模块，其中该镜头与成像模块又包括镜头单元12(请参阅图2)、成像单元14以及第一基座20，而该照明模块又包括照明单元16(请参阅图2或4)以及第二基座30。在操作投影装置100时，照明单元16产生光束(未绘示)，该光束被导入成像单元14，成像单元14将画面信息(未绘示)加入该光束中，并产生影像(未绘示)，镜头单元12将该影像投射出去。以下详细说明这些组件的组装：

请参阅图2，注意的是，镜头单元12、成像单元14以及照明单元16构成投影装置100的光学模块。首先说明该光学模块的结构，其中镜头单元12、成像单元14以及照明单元16大致上成一直线的排列方式。镜头单元12包括复数个透镜121a～121f。成像单元14包括第一棱镜141、第二棱镜143以及显示组件(未绘示)。请同时参阅图4，照明单元16包括第一光源161a、第二光源161b、第一准直透镜163a、第二准直透镜163b、第三准直透镜165a、第四准直透镜165b、分光镜167、阵列透镜169以及第一透镜171。值得注意的是，第一轴(未绘示)可依序通过第一光源161a、第一准直透镜163a、第三准直透镜165a、分光镜167、阵列透镜169、第一透镜171、第一棱镜141、第二棱镜143以及这些透镜121a～121f。第二轴(未绘示)可依序通过第二光源161b、第二准直透镜163b、第四准直透镜165b以及分光镜167。其中，该第一轴与该第二轴形成一夹角介于85度至95度之间，并与该第二轴交会于分光镜167的位置。

又如图2所示，透镜121a与透镜121f为凹透镜，透镜121b～121e为凸透镜，而这些透镜121b～121e又排列于这些透镜121a、121f之间。也就是说，该第一轴可依序通过一凹透镜、四个凸透镜以及另一个凹透镜。

于本实施例中，这些光源161a、161b为不同颜色的发光二极管(Light EmittingDiode,LED)，第一透镜141可以是一汇聚透镜，或一具有聚光效果之凸透镜，而该显示组件为数字微镜装置(Digital Micromirror Device,DMD)。

接着说明第一基座20的结构，第一基座20用以承载镜头单元12与成像单元14。请同时参阅图2、3，第一基座20包括第一镜筒21、第二镜筒23以及第一座体25，第一座体25包括镜筒部251以及棱镜座部253，而棱镜座部253具有第一斜面部259a、第二斜面部259b、二个第一连接部255a、255b以及开口部257。其中，镜筒部251大致上为圆柱形，第二斜面部259b连接于镜筒部251，第一斜面部259a又连接于第二斜面部259b，第一连接部255a、255b则分别设置于第一斜面部259a的两侧，并构成开口部257。

紧接着说明第二基座30的结构，第二基座30系用以承载照明单元16，并连接于第一基座20。请同时参阅图2、4，第二基座30包括盖体31以及第二座体33，而第二座体33具有凹槽331、二个第二连接部333a、333b以及盖体安装部335。其中，第二座体33的宽度由凹槽331往盖体安装部335的方向递减，由俯视看来大致上呈梯形，进一步说明，第二座体33的高度由凹槽331往盖体安装部335的方向递升(如图2所示)。

又如图2所示，在组装投影装置100的该镜头与成像模块时，透镜121d～121f设置于第一镜筒21，透镜121b～121c设置于第二镜筒23，而承载有透镜121d～121f的第一镜筒21以及承载有透镜121b～121c的第二镜筒23则再与透镜121a一起设置于镜筒部251中。第一棱镜141设置于第一斜面部259a上，并抵靠于第二斜面部259b。第二棱镜143设置于第二斜面部259b上，并抵靠于第一棱镜141。此外，又如图3所示，第一棱镜141与第二棱镜143更露出于开口部257，且该显示单元也会被设置在邻近于开口部257的位置以方便接收来自第一棱镜141与第二棱镜143的光束。值得注意的是，在这些透镜121a～121f、第一棱镜141以及第二棱镜143安装于第一基座20之后，第一镜筒21、第二镜筒23、镜筒部251、第一斜面部259a以及第二斜面部259b可确保这些光学组件之间的排列方式与距离达到所要求的光学效能，并为该镜头与成像模块的尺寸带来小型化的效果。

于本实施例中，承载镜头单元12的镜筒部251与承载成像单元14的棱镜座部253为一体成型，因而减少投影装置100需要组装的组件数量。

如图2、4所示，第一透镜171设置于凹槽331，而第一光源161a、第二光源161b、第一准直透镜163a、第二准直透镜163b、第三准直透镜165a、第四准直透镜165b、分光镜167以及阵列透镜169集中设置于第二座体33上的盖体安装部335。请再参阅图1，最后再将盖体31设置于盖体安装部335，并覆盖住第一准直透镜163a、第二准直透镜163b、第三准直透镜165a、第四准直透镜165b、分光镜167以及阵列透镜169，以完成该照明模块的组装。其中，在第一光源161a、第二光源161b、第一准直透镜163a、第二准直透镜163b、第三准直透镜165a、第四准直透镜165b、分光镜167、阵列透镜169以及第一透镜171安装于第二基座30之后，第二座体33可确保这些光学组件之间的排列方式与距离达到所要求的光学效能，并为该照明模块的尺寸带来小型化的效果。

当该镜头与成像模块以及该照明模块各自都组装完成后，可藉由第一连接部255a、255b与第二连接部333a、333b将该镜头与成像模块连接于该照明模块，以完成投影装置100的组装。具体而言，第一连接部255a、255b可以崁合、镶合、黏合或螺丝锁附的方式固定于第二连接部333a、333b，从而将该镜头与成像模块连接于该照明模块。值得注意的是，第一连接部255a、255b与第二连接部333a、333b的结构在形状上完全互补，因此，在连接该镜头与成像模块与该照明模块时，不须费时对位，在组装投影装置100时更产生了降低组装错误的效果。

在操作投影装置100时，光源161a、161b产生不同颜色的发散光，通过第一准直透镜163a、163b与第二准直透镜165a、165b准直变成二道平行光束，分光镜167位于这些光束的交会路径上，将这些光束合成为一道光束后投射至阵列透镜169，由阵列透镜169将该光束均匀分散，再由第一透镜171加以汇聚，然后射出该照明模块。第一棱镜141与第二棱镜143接收来自该照明模块的该光束，并分离出一部分的该光束以投射至该显示组件。该显示组件将画面信息加入该光束，并产生影像，该影像再经由镜头单元12向外投射。

请参阅图5，于另一实施例中，第一基座20'的第一连接部255a'、255b'为鸠尾形的凸部，而第二基座30'的第二连接部333a'、333b'则为鸠尾形的凹槽。如此设置的话，该镜头与成像模块可以藉由将该凸部榫接于该凹槽的方式连接于该照明模块。其余组件的设置与操作与前述实施例类似，故不在此赘述。

本发明投影装置100除了改进了用来承载镜头单元12、成像单元14以及照明单元16的基座结构之外，更让镜头单元12与成像单元14共享第一基座20，以减少需要组装的组件数量，藉此投影装置100得以在不影响光学效能的情况下，达成缩小尺寸与简化组装过程之目的，并进而缩短工时、提高良率并降低成本。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，其特征在于，包括：

光学模块，所述光学模块包括：

照明单元，包括第一光源、第一准直透镜、分光镜、阵列透镜以及第一透镜，用以产生光束；

成像单元，包括第一棱镜、第二棱镜以及显示组件，用以将画面信息加入该光束，并产生影像；以及

镜头单元，包括复数个透镜，用以将该影像投射出去；

所述投影装置还包括：

第一基座，用以承载该镜头单元以及该成像单元，该第一基座包括镜筒部以及棱镜座部，所述棱镜座部具有第一斜面部、第二斜面部、二个第一连接部以及开口部，所述第二斜面部连接于所述镜筒部，所述第一斜面又连接于所述第二斜面部，二个所述第一连接部则分别设置于所述第一斜面部的两侧，并构成该开口部；该第一棱镜设置于该第一斜面部上，并抵靠于第二斜面部；该第二棱镜设置于该第二斜面部上，并抵靠该第一棱镜，该第一棱镜与该第二棱镜露出于该开口部，而该显示组件邻近于该开口部；该镜头单元、该成像单元以及该照明单元的数组透镜成一直线排列；以及

第二基座，用以承载该照明单元，并连接于该第一基座；其中，第一轴依序通过该第一光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜、该第一透镜、该第一棱镜、该第二棱镜以及这些透镜，其中该第一斜面部一端和该第二斜面部一端往远离该第一轴的方向设置。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第二基座的高度自靠近该第一基座的一端往远离该第一基座的一端递升，该第二基座的宽度自靠近该第一基座的一端往远离该第一基座的一端递减。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第二基座俯视呈梯形。

4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，该第二基座的高度由靠近该第一基座的一端往远离该第一基座的一端递升。

5.如权利要求1-4任一项所述的投影装置，其特征在于，该第二基座包括盖体以及第二座体，该光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜以及该第一透镜设置于该第二座体，而该盖体覆盖住该第一准直透镜、该分光镜以及该阵列透镜。

6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该第二座体具有凹槽，该第一透镜设置于该凹槽。

7.如权利要求1-4任一项所述的投影装置，其特征在于，该第一基座包括第一连接部，该第二基座包括第二连接部，该第一连接部用以连接该第二连接部，该第一连接部与该第二连接部在形状上为互补，且该第一连接部系以崁合、镶合、黏合或鸠尾形结合部的方式来连接该第二连接部。

8.如权利要求1-4任一项所述的投影装置，其特征在于，该照明单元更包括第二光源以及第二准直透镜，一第二轴依序通过该第二光源、该第二准直透镜以及该分光镜，该第一轴与该第二轴形成一夹角介于85度至95度之间，并与该第二轴交会于该分光镜的位置，该照明单元更包括第三准直透镜以及第四准直透镜，该第一轴依序通过该第一准直透镜、该第三准直透镜以及该分光镜，而该第二轴依序通过该第二准直透镜、该第四准直透镜以及该分光镜，该显示组件为数字微镜装置。

9.一种投影装置，其特征在于，其特征在于，包括：

光学模块，所述光学模块包括：

照明单元，包括第一光源、第一准直透镜、分光镜、阵列透镜以及第一透镜，用以产生光束；

成像单元，包括第一棱镜、第二棱镜以及显示组件，用以将画面信息加入该光束，并产生影像；以及

镜头单元，包括复数个透镜，用以将该影像投射出去；

其中，第一轴依序通过该第一光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜、该第一透镜、该第一棱镜、该第二棱镜以及这些透镜；

所述投影装置还包括：

第一基座，用以承载该镜头单元以及该成像单元，该第一基座包括镜筒部以及棱镜座部，所述棱镜座部具有第一斜面部、第二斜面部、二个第一连接部以及开口部，所述第二斜面部连接于所述镜筒部，所述第一斜面又连接于所述第二斜面部，二个所述第一连接部则分别设置于所述第一斜面部的两侧，并构成该开口部；该第一棱镜设置于该第一斜面部上，並抵靠於第二斜面部；该第二棱镜设置于该第二斜面部上，並抵靠该第一棱镜，该第一棱镜与该第二棱镜露出于该开口部，该第一基座为一体成型；以及

第二基座，用以承载该照明单元，并连接于该第一基座；该第二基座的高度由靠近该第一基座的一端往远离该第一基座的一端递升。

10.一种投影装置，其特征在于，其特征在于，包括：

光学模块，所述光学模块包括：

照明单元，包括第一光源、第一准直透镜、分光镜、阵列透镜以及第一透镜，用以产生光束；

成像单元，包括第一棱镜、第二棱镜以及显示组件，用以将画面信息加入该光束，并产生影像；以及

镜头单元，包括复数个透镜，用以将该影像投射出去；

所述投影装置还包括：

第一基座，用以承载该镜头单元以及该成像单元，该第一基座包括开口部，该第一棱镜与该第二棱镜露出于该开口部，而该显示组件邻近于该开口部；该镜头单元、成像单元以及照明单元的数组透镜成一直线排列；

第一基座还包括第一镜筒、第二镜筒以及第一座体，第一座体包括镜筒部以及棱镜座部，而该棱镜座部具有第一斜面部、第二斜面部、二个第一连接部，该第二斜面部连接于该镜筒部，该第一斜面部又连接于该第二斜面部，该第一连接部则分别设置于该第一斜面部的两侧，并构成所述开口部；该第一棱镜设置于该第一斜面部上，并抵靠于该第二斜面部，该第二棱镜设置于该第二斜面上，并抵靠于该第一棱镜以及

第二基座，用以承载该照明单元，并连接于该第一基座；其中，第一轴依序通过该第一光源、该第一准直透镜、该分光镜、该阵列透镜、该第一透镜、该第一棱镜、该第二棱镜以及这些透镜；该第二基座的高度由靠近该第一基座的一端往远离该第一基座的一端递升。