CN111830766B - 光学模块及投影机 - Google Patents

Abstract

一种光学模块，包括座体、至少一轴部、至少一框体及光学元件。轴部为弯曲状。框体借由轴部而连接于座体，且用于以轴部为转轴而相对于座体摆动。座体及框体的至少其中之一具有平行于转轴的至少一连接面，轴部连接于连接面。光学元件配置于框体内。此外，一种具有上述光学模块的投影机亦被提及。本发明的光学模块及应用所述光学模块的投影机能够有效缩减光学模块的尺寸。

Description

光学模块及投影机

技术领域

本发明是有关于一种显示装置及光学模块，且特别是有关于一种投影机及其光学模块。

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，再借由投影镜头将影像光束投射到屏幕或墙面上。

在现在的投影机产品中，投影机投射的影像画面的分辨率已逐渐不符合市场需求。为了进一步增加影像画面的分辨率，可在投影机中采用高分辨率的光阀，但会导致投影机造价昂贵的问题。此外，在一些投影机中，可额外配置具有光学摆动技术的光学模块，其摆动结构包含光学元件且可往复偏转而使光学元件摆动，当来自光阀的影像光束通过此光学元件时，可借由光学元件的摆动来提升投影机投射影像画面的分辨率。

然而，随着投影机及其光学模块的小型化设计趋势，所述摆动结构及其轴部的尺寸也需相应地小型化，此使得轴部的结构刚性因其长度的缩短而有所增加，导致转动结构的往复偏转的频率不符预期。若为了解决上述问题而增加轴部的长度以降低轴部的结构刚性，则有违所述小型化设计趋势。此外，若为了解决上述问题而缩小轴部的外径以降低轴部的结构刚性，则会增加制造上的困难。再者，由于小型化的转动结构无法提供足够的锁附组装空间，故其需为一体成形的结构，而因摆动结构整体需要具有足够的结构强度，故难以为了解决上述问题而选用强度较低的材质来降低轴部的结构刚性。因此，如何在兼顾光学模块的小型化设计、制造的可行性及整体结构强度的情况下，避免轴部因其结构刚性过大而使往复偏转的频率不符预期，是上述光学模块设计上的重要议题。

“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，不代表该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，可避免光学模块的轴部因其结构刚性过大而使往复偏转的频率不符预期。

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光学模块，包括座体、至少一轴部、至少一框体及光学元件。轴部为弯曲状。框体借由轴部而连接于座体，且用于以轴部为转轴而相对于座体摆动。座体及框体的至少其中之一具有平行于转轴的至少一连接面，轴部连接于连接面。光学元件配置于框体内。

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机，包括光源、光阀(light valve)、投影镜头及光学模块。光源用于提供照明光束。光阀用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头用于将影像光束投射至投影机外。光学模块配置于光阀与投影镜头之间且包括座体、至少一轴部、至少一框体及光学元件。轴部为弯曲状。框体借由轴部而连接于座体，且用于以轴部为一转轴而相对于座体摆动。座体及框体的至少其中之一具有平行于转轴的至少一连接面，轴部连接于连接面。光学元件配置于框体内且位于影像光束的传递路径上。

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。本发明的实施例将光学模块的轴部设计为弯曲状并连接于座体及框体上的平行于转轴的连接面，借以在转轴的延伸方向上缩减光学模块的尺寸。由于上述设计方式并非借由缩短轴部的长度来缩减光学模块的尺寸，因此可避免轴部因其结构刚性过大而使往复偏转的频率不符预期。从而，不需为了降低轴部的结构刚性而缩小轴部的外径，而可避免轴部因其外径过小而难以制造。并且，在框体与轴部为一体成形的结构的情况下，不需为了降低轴部的结构刚性而选用强度较低的材质来制作框体与轴部，而可避免框体与轴部的整体结构强度不足。

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的光学模块的俯视图。

图3是图2的光学模块的立体图。

图4是图3的光学模块的局部放大图。

图5是图3的光学模块的另一局部放大图。

图6是本发明另一实施例的轴部的剖面图。

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及投影镜头56。光源52用于提供照明光束L1，光阀54位于照明光束L1的传递路径上且用于将照明光束L1转换为影像光束L2，投影镜头56位于影像光束L2的传递路径上且用于将影像光束L2投射至投影机50外，而于投影目标(例如投影幕或墙面)上形成影像画面(未显示)。此外，投影机50还包括光学模块100，光学模块100配置于光阀54与投影镜头56之间的影像光束L2的传递路径上，用以借由光学摆动技术提升影像光束L2所形成的影像画面的分辨率。此外，光源52例如是固态发光源(solid-state illumination source)例如是发光二极管(light emitting diode)、激光二极管(laser diode)，或者是灯泡(lamp)。光阀54例如是反射式或透射式的空间光调制器(spatial light modulation)，以反射式空间光调制器为例，反射式的硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)或者数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等，而透射式的空间光调制器，例如是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)。本发明对光阀54的型态及其种类并不加以限制。

图2是图1的光学模块100的俯视图。图3是图2的光学模块100的立体图。请参考图2及图3，具体而言，光学模块100包括座体110、至少一轴部(绘示为第一轴部120a及第二轴部120b，其中第一轴部120a代表包括两个轴部，第二轴部120b代表包括两个轴部)、至少一框体(绘示为第一框体130a及第二框体130b)及光学元件140。第一框体130a借由第一轴部120a而连接于座体110，且用于以第一轴部120a为转轴而沿通过第一轴部120a的转轴A1相对于座体110摆动。第二框体130b借由第二轴部120b而连接于第一框体130a，且用于以第二轴部120b为转轴而沿通过第二轴部120b的转轴A2相对于第一框体130a摆动。此外，座体110固定于投影机内部。光学元件140例如是透光元件或反射元件且配置于第二框体130b内，光学元件140用于随着第一框体130a及第二框体130b沿转轴A1及转轴A2的往复偏转而摆动，借以提高影像光束L2所形成的影像画面的分辨率。此外，转轴A1及转轴A2大体上呈垂直。

图4是图3的光学模块的局部放大图。图5是图3的光学模块的另一局部放大图。请参考图4，第一轴部120a被设计为弯曲状并连接座体110上的平行于转轴A1的连接面112及第一框体130a上的平行于转轴A1的连接面132，借以在转轴A1的延伸方向上缩减光学模块100的尺寸，例如缩减光学模块100在转轴A1的延伸方向上的长度。

请参考图5，类似地，第二轴部120b被设计为弯曲状并连接第一框体130a上的平行于转轴A2的连接面134及第二框体130b上的平行于转轴A2的连接面136，借以在转轴A2的延伸方向上缩减光学模块100的尺寸，例如缩减光学模块100在转轴A2的延伸方向上的长度。由于上述设计方式并非借由缩短第一轴部120a及第二轴部120b本身的长度来缩减光学模块100的尺寸，因此可避免第一轴部120a及第二轴部120b因第一轴部120a及第二轴部120b的缩减长度导致结构刚性过大而使往复偏转的频率不符预期。上述设计不需为了降低第一轴部120a及第二轴部120b的结构刚性而缩小第一轴部120a及第二轴部120b的外径，而可避免第一轴部120a及第二轴部120b因其外径过小而难以制造的限制。并且，本实施例的第一框体130a、第二框体130b例如为塑料或金属(板金)的一体成形结构，而非以锁附等方式相互组装。第一轴部120a与第二轴部120b例如为塑料或金属(板金)的一体成形结构，而非以锁附等方式相互组装。在此情况下，不需为了降低第一轴部120a及第二轴部120b的结构刚性而选用强度较低的材质来制作第一框体130a、第二框体130b、第一轴部120a与第二轴部120b，而可避免光学模块100的整体结构强度不足。

在本实施例中，第一框体130a具有至少一凹部(绘示为凹部130a1及凹部130a2)，连接面132设置于凹部130a1内，且连接面134设置于凹部130a2内。类似地，第二框体130b具有至少一凹部(绘示为凹部130b1)，且连接面136设置于凹部130b1内。并且，第一轴部120a及第二轴部120b沿凹部130a1、130a2、130b1的深度方向的深度不大于凹部130a1、130a2、130b1的深度，其中深度方向垂直于转轴A1以及转轴A2。借此，可避免第一轴部120a及第二轴部120b在光学元件140的光轴方向D(光轴方向D例如垂直于转轴A1、转轴A2且平行深度方向)上过于突出而增加光学元件140整体结构的厚度。但在其他实施例中，投影机50内部整体空间有余裕时，第一轴部120a及第二轴部120b沿凹部130a1、130a2、130b1的深度方向的深度大于凹部130a1、130a2、130b1的深度。此外，如图3所示，光轴方向D代表的影像光束L2的主光束由光阀54传递至光学元件140且穿过光学元件140的方向。以下说明本实施例驱动第一框体130a及第二框体130b摆动的具体方式。请参考图2及图3，本实施例的光学装置100还包括一驱动模块150，驱动模块150包括至少一第一驱动元件152(绘示为两个)、至少一第二驱动元件154(绘示为两个)、至少一第三驱动元件156(绘示为两个)及至少一第四驱动元件158(绘示为两个)。第一驱动元件152配置于座体110，第二驱动元件154配置于第一框体130a且对位于第一驱动元件152，使第一框体130a可借由第一驱动元件152与第二驱动元件154之间产生的磁性力而摆动。类似地，第三驱动元件156配置于第一框体130a，第四驱动元件158配置于第二框体130b且对位于第三驱动元件156，使第二框体130b可借由第三驱动元件156与第四驱动元件158之间产生的磁性力而摆动。具体而言，第一驱动元件152及第三驱动元件156例如是线圈，且第二驱动元件154及第四驱动元件158例如是磁铁或其他磁性元件。然本发明不局限于此，在其他实施例中，元件的设置可以互相对调。第一驱动元件152及第三驱动元件156例如是磁铁或其他磁性元件，且第二驱动元件154及第四驱动元件158例如是线圈。

在本实施例中，第一轴部120a及第二轴部120b是沿相同方向(如光轴方向D)分别从第一框体130a及第二框体130b突伸出。然本发明不局限于此，在其他实施例中，第一轴部120a及第二轴部120b的其中之一可沿光轴方向D突伸出，而第一轴部120a及第二轴部120b的其中之另一可沿不同于光轴方向D的方向突伸出，例如沿光轴方向D的反向方向突伸出。

在本实施例中，由于第一轴部120a如上述般为弯曲状，而非如同已知的轴部为直线状，使得转轴A1虽通过第一轴部120a但不通过第一轴部120a的位于连接面112、132的末端，第一轴部120a借其非末端区段的往复扭转而带动第一框体130a往复摆动。类似地，由于第二轴部120b如上述般为弯曲状，而非如同已知的轴部为直线状，使得转轴A2虽通过第二轴部120b但不通过第二轴部120b的位于连接面134、136的末端，第二轴部120b借其非末端区段的往复扭转而带动第二框体130b往复摆动。

图6是本发明另一实施例的轴部的剖面图。在图1至图5所示实施例中，第一轴部120a及第二轴部120b例如是弧状的拱形结构。然本发明不局限于此，图6举第二轴部120b为例，第一轴部120a也可为此结构。如图6的第二轴部120b所示为折弯状的拱形结构，其折弯处可为直接弯折且具有导角的形状。此外，第二轴部120b也可具有平行于第二框体130b的部位，连接折弯处，但不局限于此。在其他实施例中，第一轴部120a及第二轴部120b更可为其他适当的弯曲状结构，本发明不对此加以限制。

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。本发明的实施例将光学模块的轴部设计为弯曲状并连接于座体及框体上的平行于转轴的连接面，借以在转轴的延伸方向上缩减光学模块的尺寸。由于上述设计方式并非借由缩短轴部的长度来缩减光学模块的尺寸，因此可避免轴部因其结构刚性过大而使往复偏转的频率不符预期。从而，不需为了降低轴部的结构刚性而缩小轴部的外径，而可避免轴部因其外径过小而难以制造。并且，在框体与轴部为一体成形的结构的情况下，不需为了降低轴部的结构刚性而选用强度较低的材质来制作框体与轴部，而可避免框体与轴部的整体结构强度不足。此外，借由在框体形成用以容置轴部的凹部，可避免轴部在光学元件的光轴方向上过于突出而增加整体结构的厚度。

惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作的简单的等效变化与修改，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的权利范围。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：投影镜头

100：光学模块

110：座体

112、132、134、136：连接面

120a：第一轴部

120b：第二轴部

130a：第一框体

130a1、130a2、130b1：凹部

130b：第二框体

140：光学元件

150：驱动模块

152：第一驱动元件

154：第二驱动元件

156：第三驱动元件

158：第四驱动元件

A1、A2：转轴

D：光轴方向

L1：照明光束

L2：影像光束。

Claims (18)

1.一种光学模块，其特征在于，所述光学模块包括座体、至少一轴部、至少一框体以及光学元件，其中：

所述至少一轴部具有弯曲状；

所述至少一框体借由所述至少一轴部而连接于所述座体，且用于以所述至少一轴部为转轴而相对于所述座体摆动，其中所述至少一框体具有平行于所述转轴的至少一连接面，所述至少一轴部连接于所述至少一连接面；以及

所述光学元件配置于所述至少一框体内，

所述至少一框体具有至少一凹部，所述至少一连接面设置于所述至少一凹部内，

所述光学元件具有光轴方向，所述至少一凹部具有深度方向，所述至少一连接面垂直于所述光学元件的所述光轴方向，所述光轴方向垂直于所述转轴且平行于所述深度方向。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述至少一轴部为拱形。

3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述至少一轴部沿所述至少一凹部的所述深度方向的深度不大于所述至少一凹部的深度。

4.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述至少一轴部沿所述至少一凹部的所述深度方向的深度大于所述至少一凹部的深度。

5.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，至少一框体及所述至少一轴部为一体成形。

6.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述至少一框体包括第一框体及第二框体；

所述至少一轴部包括第一轴部及第二轴部，其中所述第一框体借由所述第一轴部连接于所述座体，所述第二框体借由所述第二轴部连接于所述第一框体，所述光学元件配置于所述第二框体内，所述第二框体的所述转轴不同于所述第一框体的所述转轴。

7.根据权利要求6所述的光学模块，其特征在于，所述第一轴部及所述第二轴部沿不同方向分别从所述第一框体及所述第二框体突伸出。

8.根据权利要求6所述的光学模块，其特征在于，所述第一框体、所述第二框体及所述至少一轴部为一体成形。

9.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学模块包括驱动模块，其中所述驱动模块配置于所述座体及所述至少一框体，所述至少一框体用于借由所述驱动模块产生的磁性力而相对于所述座体摆动。

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

所述光源用于提供照明光束；

所述光阀用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述投影镜头用于将所述影像光束投射至所述投影机外；以及

所述光学模块配置于所述光阀与所述投影镜头之间且包括座体、至少一轴部、至少一框体以及光学元件，其中：

所述至少一轴部为弯曲状；

所述至少一框体借由所述至少一轴部而连接于所述座体，且用于以所述至少一轴部为转轴而相对于所述座体摆动，其中所述至少一框体具有平行于所述转轴的至少一连接面，所述至少一轴部连接于所述至少一连接面；以及

所述光学元件配置于所述至少一框体内且位于所述影像光束的传递路径上，

所述至少一框体具有至少一凹部，所述至少一连接面设置于所述至少一凹部内，

所述光学元件具有光轴方向，所述至少一凹部具有深度方向，所述至少一连接面垂直于所述光学元件的所述光轴方向，所述光轴方向垂直于所述转轴且平行于所述深度方向。

11.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述至少一轴部为拱形。

12.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述至少一轴部沿所述至少一凹部的所述深度方向的深度不大于所述至少一凹部的深度。

13.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述至少一轴部沿所述至少一凹部的所述深度方向的深度大于所述至少一凹部的深度。

14.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，至少一框体及所述至少一轴部为一体成形。

15.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述至少一框体包括第一框体及第二框体；

所述至少一轴部包括第一轴部及第二轴部，其中所述第一框体借由所述第一轴部连接于所述座体，所述第二框体借由所述第二轴部连接于所述第一框体，所述光学元件配置于所述第二框体内，所述第二框体的转动轴线不同于所述转轴。

16.根据权利要求15所述的投影机，其特征在于，所述第一轴部及所述第二轴部沿不同方向分别从所述第一框体及所述第二框体突伸出。

17.根据权利要求15所述的投影机，其特征在于，所述第一框体、所述第二框体及所述至少一轴部为一体成形。

18.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于，所述光学模块包括驱动模块，所述驱动模块配置于所述座体及所述至少一框体，所述至少一框体用于借由所述驱动模块产生的磁性力而相对于所述座体摆动。

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