CN111812927B - 光学模块及投影机 - Google Patents

Abstract

一种光学模块，包括第一架体、第二架体、调整件以及光学元件。第一架体用于沿第一轴线可转动地连接于座体，第一架体具有第一调整部，第一调整部用于带动第一架体以第一轴线为转轴旋转。第二架体沿第二轴线可转动地连接于第一架体，第二架体具有第二调整部。调整件螺合于第一调整部，调整件用于相对于第一调整部沿着第一轴线而移动，以推动第二调整部而带动第二架体以第二轴线为转轴旋转。光学元件配置于第二架体。此外，一种具有此光学模块的投影机亦被提及。本发明提供的光学模块及包含所述光学模块的投影机可借由精简的调整机构对光学元件的旋转角度进行精准的调整。

Description

光学模块及投影机

技术领域

本发明是有关于一种光学模块及投影机，且特别是有关于一种可调整光学元件的旋转角度的光学模块及投影机。

背景技术

投影机为一种用以产生大尺寸画面的显示装置。投影机的成像原理是借由光阀将光源所产生的照明光束转换成影像光束，再借由镜头将影像光束投射到屏幕或墙面上。

一般而言，照明光束及影像光束需借由投影机内的光学模块的各种光学元件的导引而沿预定的传递路径行进。投影机于产品出厂时，需将其内的光学元件调整至准确的角度以达到良好的投影效果。此外，在投影机的使用或搬移过程中可能产生震动，使得光学元件难免产生角度的偏移，导致照明光束及影像光束可能会偏离预定的传递路径。因此，投影机内的光学模块须设置对应的调整机构以便于进行出厂前的调整以及后续维修的调整，使光学元件回到准确的角度。随着投影机的小型化趋势及对于投影品质的高水准要求，如何借由精简的调整机构对光学元件的旋转角度进行精准的调整，是所述调整机构设计上的重要议题。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种光学模块及投影机，可借由精简的调整机构对光学元件的旋转角度进行精准的调整。

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。

为达到上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光学模块，光学模块包括第一架体、第二架体、调整件以及光学元件。第一架体用于沿第一轴线可转动地连接于座体，第一架体具有第一调整部，第一调整部用于带动第一架体以第一轴线为转轴旋转。第二架体沿第二轴线可转动地连接于第一架体，第二架体具有第二调整部。调整件螺合于第一调整部，调整件用于相对于第一调整部沿着第一轴线而移动，以推动第二调整部而带动第二架体以第二轴线为转轴旋转。光学元件配置于第二架体。

为达到上述之一或部份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机，投影机包括光源、光阀、镜头以及光学模块。光源用于提供照明光束。光阀，配置于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。镜头配置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投射至投影机外。光学模块包括第一架体、第二架体、调整件以及光学元件。第一架体用于沿第一轴线可转动地连接于座体，第一架体具有第一调整部，第一调整部用于带动第一架体以第一轴线为转轴旋转。第二架体沿第二轴线可转动地连接于第一架体，第二架体具有第二调整部。调整件螺合于第一调整部，调整件用于相对于第一调整部沿着第一轴线而移动，以推动第二调整部而带动第二架体以第二轴线为转轴旋转。光学元件配置于第二架体且位于照明光束的传递路径上。

基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的光学模块中，第一架体的第一调整部除了用以带动第一架体以第一轴线为转轴旋转，更用以供调整件螺合，以借由调整件相对于第一调整部的移动来带动第二架体以第二轴线为转轴旋转。也就是说，光学模块将第一轴线的调整操作及第二轴线的调整操作整合于第一调整部，据以使光学模块的整体结构较为精简，从而可节省投影机内的配置空间。并且，制造者仅需从投影机的单一侧对调整件及第一调整部进行操作，就能完成第一轴线的调整操作及第二轴线的调整操作，而使得调整作业较为便利。

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。

附图说明

图1是本发明一实施例的投影机的示意图。

图2是图1的光学模块的立体图。

图3A及图3B仅绘示出光学模块的部分结构。

图4是本发明另一实施例的光学模块的立体图。

图5A及图5B绘示图4的调整件移动。

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，在以下配合参考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1是本发明一实施例的投影机的示意图。请参考图1，本实施例的投影机50包括光源52、光阀54及镜头56。光源52用于提供照明光束L1，光阀54配置于照明光束L1的传递路径上且用于将照明光束L1转换为影像光束L2，镜头56配置于影像光束L2的传递路径上且用于将影像光束L2投射至投影机50外。此外，投影机50还包括光学模块100，光学模块100配置于照明光束L1的传递路径上。在其他实施例中，光学模块100也可配置于照明光束L2的传递路径上，本发明不对此加以限制。

图2是图1的光学模块的立体图。请参考图2，光学模块100包括第一架体110、第二架体120、调整件130以及光学元件140。第一架体110借其枢接部114沿第一轴线A1可转动地连接于座体(图未示)，所述座体可为投影机50的壳体或其他适当的固定结构固定于投影机50内，本发明不对此加以限制。第一架体110具有第一调整部112，第一调整部112用于与治具相接合并借由所述治具的施力而带动第一架体110以第一轴线A1为转轴旋转，所述治具例如是以夹持或调整第一调整部112的方式来对第一调整部112施力的器具，然本发明不局限于此。在另一实施例中，调整部112在第一轴线A1通过的位置包含卡合结构(未显示)，所述卡合结构用于与特定治具相互卡合，制造者可透过旋转所述特定治具/工具的方式，而带动第一架体110以第一轴线A1为转轴旋转，所述卡合结构例如是一字或十字凹槽而所述特定治具/工具例如是螺丝起子，但所述卡合结构的形状并不加以限制。

调整件130例如是螺丝且透过螺合贯孔112a螺合于第一调整部112上。此外，第二架体120沿垂直于第一轴线A1的第二轴线A2可转动地连接于第一架体110，第二架体120具有第二调整部122。图3A及图3B绘示图2的调整件移动。为使附图较为清楚，图3A及图3B仅绘示出光学模块100的部分结构。制造者可借由工具(如螺丝起子)旋转调整件130，使调整件130相对于第一调整部112沿着平行第一轴线A1的方向而从图3A所示位置移动至图3B所示位置，以推动第二调整部122而带动第二架体120以第二轴线A2为转轴旋转。在一实施例中，光学模块100可配置于照明光束L1的传递路径上，且光学模块100包括的光学元件140例如是分色镜(Dichroic Mirror)，其配置于第二架体120的光学元件140且位于照明光束L1的传递路径上。在其他实施例中，光学元件140可为其他种类的透光元件或反射元件，且可位于照明光束L1的传递路径上，本发明不对此加以限制。

在其他实施例中，调整部112在第一轴线A1通过的地方的卡合结构可以与调整件130上的纹路相同，制造者可以在光学元件140的同一侧使用相同的治具/工具，对光学元件140在第一轴线A1与第二轴线A2的旋转角度进行调整。

在上述配置方式之下，第一架体110的第一调整部112除了用以带动第一架体110以第一轴线A1为转轴旋转，还用以供调整件130螺合，以借由调整件130相对于第一调整部112的移动来带动第二架体120以第二轴线A2为转轴旋转。也就是说，光学模块100将第一轴线A1的调整操作及第二轴线A2的调整操作整合于第一调整部112处，据以使光学模块100的整体结构较为精简，从而可节省投影机50内的配置空间并降低制造组装成本。并且，制造者仅需从投影机50的单一侧对调整件130及第一调整部112进行操作，就能完成第一轴线A1的调整操作及第二轴线A2的调整操作，而使得调整作业较为便利。特别地，在光学模块100的侧边通常需配置多个散热结构例如是风扇，并且在传统调整结构的配置中，不同轴线的调整需由光学模块100的不同侧边进行调整，因此除了造成调整的困难，在设计散热结构的配置上也有更多限制。

在其他实施例中，也可利用治具施力于第一架体110的枢接部114以带动第一架体110以第一轴线A1为转轴旋转，本发明不对此加以限制。枢接部114可包含治具，治具例如是定位柱，定位柱插入枢接部114的调整孔114a以使定位柱可转动地结合于枢接部114。

更详细而言，如图3A及图3B所示，本实施例的光学模块100还包括弹性件150，弹性件150例如是压缩弹簧、簧片、弹性垫片等结构，并可透过抵顶于第一调整部112内表面以提供第二调整部122一弹性力，且配置于第一架体110与第二架体120之间，弹性件150及调整件130分别抵接第二调整部122的相对两侧，以限制第二调整部122的移动范围。当调整件130从图3A所示位置移动至图3B所示位置，调整件130会抵抗弹性件150的弹性力而带动第二架体120以第一旋转方向D1旋转。当调整件130从图3B所示位置移动至图3A所示位置时，第二架体120会借由弹性件150的弹性力而以反向于第一旋转方向D1的第二旋转方向D2复位。在一实施例中，弹性件150提供弹性力的方向与调整件130的移动方向垂直。

进一步而言，在本实施例中，第二调整部122具有斜面122a，斜面122a相对于第一轴线A1倾斜。第一调整部112具有螺合贯孔112a，调整件130螺合于螺合贯孔112a并从螺合贯孔112a突伸出而抵接第二调整部122的斜面122a。当调整件130沿着平行于第一轴线A1的方向而移动时，调整件130推动第二调整部122的斜面122a，以带动第二调整部122旋转。借由将第二调整部122的斜面122a设计为具有适当倾斜角度，可达到精准微幅调整第二架体120的旋转角度的效果。

本实施例的第二架体120具有至少一轴部122b并借由轴部122b而沿第二轴线A2枢接于第一架体110。轴部122b例如为轴孔且其数量例如为两个并分别位于第二架体120的相对两侧边，且位于第二轴线A2上。在其他实施例中，轴部122b的形式、数量及配置位置可依需求加以变化，本发明不对此加以限制。在本实施例中，第一轴线A1及第二轴线A2例如皆通过光学元件140的几何中心，使光学元件140的几何中心在上述调整过程中不会产生偏移，以维持良好的出光效率及成像品质。

图4是本发明另一实施例的光学模块的立体图。图5A及图5B绘示图4的调整件移动。在图4、图5A及图5B所示的光学模块200中，第一架体210、第一调整部212、螺合贯孔212a、枢接部214、调整孔214a、第二架体220、第二调整部222、斜面222a、调整件230、光学元件240、弹性件250的配置与作用方式类似前述实施例的第一架体110、第一调整部112、螺合贯孔112a、枢接部114、调整孔114a、第二架体120、第二调整部122、斜面122a、调整件130、光学元件140、弹性件150的配置与作用方式，于此不再赘述。

光学模块200与光学模块100的不同处在于，光学元件240例如是反射元件，光线不需穿透光学元件240，故第一架体210及第二架体220可分别具有第一背板部216及第二背板部224。第二背板部224覆盖光学元件240的背面，弹性件250配置于第二背板部224与第一架体210之间。第二背板部224与第一背板部216的相互止挡可限制第二背板部224及其第二调整部222的移动范围。

此外，第一背板部216具有凹弧面216a，第二背板部224具有凸弧面224a，凸弧面224a与凹弧面216a相互靠合，第二架体220用于随着凸弧面224a与凹弧面216a的相对滑动而旋转。也就是说，第二架体220是借由凸弧面224a与凹弧面216a的配合而沿第二轴线A2可转动地连接于第一架体210，而非如同前述实施例的第二架体120借其轴部122b而沿第二轴线A2枢接于第一架体110。

进一步而言，在本实施例中，光学模块200还包括锁附件260。第一架体210具有开孔210a，第二架体220具有锁附孔220a，开孔210a对位于凹弧面216a，锁附孔220a对位于凸弧面224a。锁附件260穿过开孔210a并螺合于锁附孔220a，以将第二架体220限制为无法分离于第一架体210。其中，开孔210a例如为长槽的形式且长槽的延伸方向平行于第一轴线A1的方向而设置，长槽的开孔210a的延伸方向的孔径大于锁附孔220a的孔径，以使第二架体220及锁附件260在平行于第一轴线A1的延伸方向有足够的自由度可相对于第一架体210旋转。在本实施例中，凸弧面224a、凹弧面216a、开孔210a、锁附孔220a、锁附件260对位于光学元件240的几何中心，使本实施例的第二轴线A2可如同前述实施例的第二轴线A2般通过光学元件240的几何中心。具体而言，凸弧面224a及凹弧面216a例如是曲率半径相同的部分圆柱面，且凸弧面224a、凹弧面216a的曲率中心位于光学元件240的几何中心。在其他实施例中，凸弧面224a及凹弧面216a例如是曲率半径相同的部分球形，且凸弧面224a、凹弧面216a的球心位于光学元件240的几何中心。

另一方面，在本实施例中，由于第二架体220是借由其第二背板224来与第一架体210进行连接，而非借其边框来与第一架体210进行连接，故第二架体220可如图4所示省略部分边框，且第一架体210亦相应地省略部分边框，以暴露光学元件240的至少一侧边240a。借此，可使投影机中的其他光路从光学元件240的侧边240a处通过，以提升光路设计的灵活性，也可减少遮蔽部分光路的可能。在其他实施例中，第二架体220可仅保留包含斜面222a的一侧边的框，可有效的缩小调整结构的体积。

综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的光学模块中，第一架体的第一调整部除了用以带动第一架体以第一轴线为转轴旋转，更用以供调整件螺合，以借由调整件相对于第一调整部的移动来带动第二架体以第二轴线为转轴旋转。也就是说，光学模块将第一轴线的调整操作及第二轴线的调整操作整合于第一调整部处，据以使光学模块的整体结构较为精简，从而可节省投影机内的配置空间。并且，制造者仅需从投影机的单一侧对调整件及第一调整部进行操作，就能完成第一轴线的调整操作及第二轴线的调整操作，而使得调整作业较为便利。此外，由于第二调整部是借其斜面被调整件推动，故借由将第二调整部的斜面设计为具有适当倾斜角度，可达到精准微幅调整第二架体的旋转角度的效果。再者，第一轴线及第二轴线可皆通过光学元件的几何中心，使光学元件的几何中心在上述调整过程中不会产生偏移，以维持良好的出光效率及成像品质。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。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之全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“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。

附图标记说明：

50：投影机

52：光源

54：光阀

56：镜头

100、200：光学模块

110、210：第一架体

112、212：第一调整部

112a、212a：螺合贯孔

122b：轴部

114、214：枢接部

120、220：第二架体

122、222：第二调整部

122a、222a：斜面

130、230：调整件

140、240：光学元件

150、250：弹性件

210a：开孔

216：第一背板部

216a：凹弧面

220a：锁附孔

224：第二背板部

224a：凸弧面

260：锁附件

A1：第一轴线

A2：第二轴线

D1：第一旋转方向

D2：第二旋转方向

L1：照明光束

L2：影像光束。

Claims (20)

1.一种光学模块，其特征在于，所述光学模块包括第一架体、第二架体、调整件以及光学元件，其中：

所述第一架体用于沿第一轴线可转动地连接于座体，其中所述第一架体具有第一调整部，所述第一调整部用于带动所述第一架体以所述第一轴线为转轴旋转；

所述第二架体沿第二轴线可转动地连接于所述第一架体，其中所述第二架体具有第二调整部；

所述调整件螺合于所述第一调整部，其中所述调整件用于相对于所述第一调整部沿着所述第一轴线而移动，以推动所述第二调整部而带动所述第二架体以所述第二轴线为转轴旋转；以及

所述光学元件配置于所述第二架体。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第一调整部具有螺合贯孔，所述调整件螺合于所述螺合贯孔并从所述螺合贯孔突伸出而抵接所述第二调整部。

3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第二调整部具有斜面，所述斜面相对于所述第一轴线倾斜，所述调整件沿着所述第一轴线而移动，以用于推动所述斜面。

4.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第二架体具有至少一轴部并借由所述至少一轴部而沿所述第二轴线枢接于所述第一架体。

5.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第一架体具有第一背板部，所述第二架体具有第二背板部，所述第二背板部覆盖所述光学元件的背面，所述第一背板部具有凹弧面，所述第二背板部具有凸弧面，所述凸弧面与所述凹弧面相互靠合，所述第二架体用于随着所述凸弧面与所述凹弧面的相对滑动而旋转。

6.根据权利要求5所述的光学模块，其特征在于，还包括锁附件，其中所述第一架体具有开孔，所述第二架体具有锁附孔，所述开孔对位于所述凹弧面，所述锁附孔对位于所述凸弧面，所述锁附件穿过所述开孔并螺合于所述锁附孔，所述开孔的孔径大于所述锁附孔的孔径。

7.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学模块还包括弹性件，其中所述弹性件配置于所述第一架体与所述第二架体之间，所述调整件用于带动所述第二架体以第一旋转方向旋转，所述第二架体用于借由所述弹性件的弹性力而以反向于所述第一旋转方向的第二旋转方向复位。

8.根据权利要求7所述的光学模块，其特征在于，所述弹性件及所述调整件分别抵接所述第二调整部的相对两侧。

9.根据权利要求7所述的光学模块，其特征在于，所述第二架体具有背板部，所述背板部覆盖所述光学元件的背面，所述弹性件配置于所述背板部与所述第一架体之间。

10.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述第二架体暴露所述光学元件的至少一侧边。

11.一种投影机，其特征在于，所述投影机包括光源、光阀、镜头以及光学模块，其中：

所述光源用于提供照明光束；

所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述镜头配置于所述影像光束的传递路径上，用于将所述影像光束投射至所述投影机外；以及

所述光学模块包括第一架体、第二架体、调整件以及光学元件，其中：

所述第一架体用于沿第一轴线可转动地连接于座体，其中所述第一架体具有第一调整部，所述第一调整部用于带动所述第一架体以所述第一轴线为转轴旋转；

所述第二架体沿第二轴线可转动地连接于所述第一架体，其中所述第二架体具有第二调整部；

所述调整件螺合于所述第一调整部，其中所述调整件用于相对于所述第一调整部沿着所述第一轴线而移动，以推动所述第二调整部而带动所述第二架体以所述第二轴线为转轴旋转；以及

所述光学元件配置于所述第二架体且位于所述照明光束的传递路径上。

12.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述第一调整部具有螺合贯孔，所述调整件螺合于所述螺合贯孔并从所述螺合贯孔突伸出而抵接所述第二调整部。

13.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述第二调整部具有斜面，所述斜面相对于所述第一轴线倾斜，所述调整件沿着所述第一轴线而移动，以用于推动所述斜面。

14.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述第二架体具有至少一轴部并借由所述至少一轴部而沿所述第二轴线枢接于所述第一架体。

15.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述第一架体具有第一背板部，所述第二架体具有第二背板部，所述第二背板部覆盖所述光学元件的背面，所述第一背板部具有凹弧面，所述第二背板部具有凸弧面，所述凸弧面与所述凹弧面相互靠合，所述第二架体用于随着所述凸弧面与所述凹弧面的相对滑动而旋转。

16.根据权利要求15所述的投影机，其特征在于，所述光学模块还包括锁附件，所述第一架体具有开孔，所述第二架体具有锁附孔，所述开孔对位于所述凹弧面，所述锁附孔对位于所述凸弧面，所述锁附件穿过所述开孔并螺合于所述锁附孔，所述开孔的孔径大于所述锁附孔的孔径。

17.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述光学模块包括弹性件，所述弹性件配置于所述第一架体与所述第二架体之间，所述调整件用于带动所述第二架体以第一旋转方向旋转，所述第二架体用于借由所述弹性件的弹性力而以反向于所述第一旋转方向的第二旋转方向复位。

18.根据权利要求17所述的投影机，其特征在于，所述弹性件及所述调整件分别抵接所述第二调整部的相对两侧。

19.根据权利要求17所述的投影机，其特征在于，所述第二架体具有背板部，所述背板部覆盖所述光学元件的背面，所述弹性件配置于所述背板部与所述第一架体之间。

20.根据权利要求11所述的投影机，其特征在于，所述第二架体暴露所述光学元件的至少一侧边。

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