CN113156749B - 投影装置 - Google Patents

Abstract

一种投影装置，包括合光系统、照明系统以及投影镜头。合光系统用于提供合光光束。照明系统设置于合光光束的传递路径上，用于将合光光束转换为照明光束。至少一光阀设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。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投射出投影装置，其中合光系统位于第一层空间，至少一光阀位于第二层空间。第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。本发明可有效兼顾所述投影装置的小型化及具有良好的散热效果。

Description

投影装置

技术领域

本发明是有关于一种显示装置，且特别是有关于一种投影装置。

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，随着科技技术的演进与创新，一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明系统所产生的照明光束借由光阀转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。

一般而言，光源、合光元件、透镜模块、光阀元件和其他组件在投影装置的壳体中设置在同一层高度中。但这样的布局方式将使得投影装置在水平方向上需要较大的空间，故将导致投影装置具有较大的体积。然而，在上述组件被压缩以减小投影装置的尺寸的情况下，散热气流难以流过组件之间的空间，并且某些组件可能因而产生高温而具有较低的散热效率，使得光学效果被影响而下降

“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

本发明提供一种投影装置，可有效兼顾投影装置的小型化及具有良好的散热效果

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，本发明的实施例提出一种投影装置，其包括合光系统、照明系统、至少一光阀以及投影镜头。合光系统用于提供合光光束。照明系统设置于合光光束的传递路径上，用于将合光光束转换为照明光束。至少一光阀设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。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投射出投影装置，其中合光系统位于第一层空间，至少一光阀位于第二层空间。第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的另一实施例提出一种投影装置，其包括合光系统、照明系统、至少一光阀以及投影镜头。合光系统用于提供合光光束。照明系统设置于合光光束的传递路径上，用于将合光光束转换为照明光束。至少一光阀设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。投影镜头设置于影像光束的传递路径上，用于将影像光束投射出投影装置，其中至少一光阀位于第一层空间，合光系统位于第二层空间。第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。

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。在本发明的投影装置中，合光系统位于第一层空间，而光阀位于第二层空间，第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。在本发明的另一投影装置中，光阀位于第一层空间，而合光系统位于第二层空间，第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。此外，合光系统所提供的合光光束可借由照明系统传递至位于与合光系统不同层空间中的光阀。因此，可减少投影装置在水平方向上的占用空间，进而减小投影装置的体积。此外，由于投影装置的整体架构缩小，故能进一步提升散热模块的散热效率。如此一来，可有效兼顾投影装置的小型化及具有良好的散热效果。

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为本发明一实施例的投影装置的示意图。

图2为图1的投影装置的立体示意图。

图3A为图2中一视角的部分投影装置的立体示意图。

图3B为图2中另一视角的部分投影装置的立体示意图。

图4为图2中部分投影装置的俯视示意图。

图5为本发明另一实施例的投影装置的立体示意图。

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为本发明一实施例的投影装置的示意图。图2为图1的投影装置的立体示意图。请参考图1及图2。本实施例提供一种投影装置 100，包括合光系统110、照明系统120、至少一光阀130以及投影镜头140。其中，合光系统110用于提供合光光束LC。照明系统120设置于合光光束LC的传递路径上，且用于将合光光束LC转换为照明光束LB。至少一光阀130配置于照明光束LB的传递路径上，用于将照明光束LB转换为影像光束LI。投影镜头140设置于影像光束LI的传递路径上，用于将影像光束LI放大并投射出投影装置100，以投射至投影目标(未显示)，例如屏幕或墙面，但不局限于此。在本实施例中，投影装置100还配置有多个散热模块150，分别连接于合光系统110、照明系统120以及至少一光阀130以进行散热，散热模块150包括多个鳍片以及多个热管(未显示)，但本发明并不限制散热模块150的数量与种类。

图3A为图2中一视角的部分投影装置的立体示意图。图3B为图 2中另一视角的部分投影装置的立体示意图。图4为图2中部分投影装置的俯视示意图。请参考图2至图4。合光系统110例如由多个发光元件、波长转换元件、滤光元件以及多个分合光元件所组合而成，用以提供出不同波长的光以作为影像光的来源。然而，本发明并不限定投影装置100中合光系统110的种类或形态。详细而言，在本实施例中，合光系统110包括多个光源112，而这些光源用于分别提供多个光束以形成合光光束LC。多个光源112例如是固态发光装置 (Solid-state illumination device，SSI)，激光二极管(laser diode)或发光二极管(lightemitting diode)，数量并不限定。

举例而言，合光系统110包括红光光源112A、蓝光光源112B、第一激发光源112C以及第二激发光源112D。在本实施例中，蓝光光源112B可配置于红光光源112A与第一激发光源112C之间。因此，可使得红光光源112A可距离投影装置100机壳的进风口或出风口较近，以提升红光光源112A的散热效果，但本发明并不限于此。在本实施例中，红光光源112A的出光方向垂直于蓝光光源112B的出光方向，且第一激发光源112C的出光方向垂直于第二激发光源112D的出光方向。值得一提的是，第一激发光源112C与第二激发光源112D发出相同的蓝光激发光束。第一激发光源112C与第二激发光源112D产生的蓝光激发光束皆会照射到波长转换层113，波长转换层113例如是荧光粉层(Phosphor powder layer)。蓝光激发光束照射到波长转换层 113被激发出绿光光束。其中合光光束LC可由至少红光光束、蓝光光束以及绿光光束的其中之一所组成。

照明系统120包括匀光元件126，配置于合光光束LC的传递路径上，用于转换合光光束LC为照明光束LB。匀光元件126用于调整光束的光斑形状，以使光束的光斑形状能配合光阀130之工作区的形状 (例如：矩形)，且使光斑在光阀上的各处具有一致或接近的光强度，均匀照明光束的光强度。在本实施例中，匀光元件126例如是积分柱，但在其他实施例中，匀光元件126也可以是其它适当型态的光学元件，例如透镜阵列(复眼透镜，fly eyelens array)，本发明不限于此。

至少一光阀130例如是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device, DMD)、液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀130也可以是透光液晶面板 (Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。在本实施例中，光阀130例如为反射式光阀，但本发明对光阀130的型态及其种类并不加以限制。光阀130将照明光束LB转换为影像光束LI的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，光阀130的数量为一个，例如是使用单个数字微镜元件的投影装置100，但在其他实施例中则可以是多个，本发明并不限于此。

投影镜头140例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。于实施例中，投影镜头140还可以包括平面光学镜片，以反射方式将来自光阀130的影像光束LI投射至投影目标。本发明对投影镜头140的型态及其种类并不加以限制。此外，在一些实施例中，投影装置100还可选择性地包括特定波长分光镜、反射镜等光学元件。反射镜例如是可用于将照明系统120发出的照明光束LB引导至光阀130。然而，本发明不限于此，于其它实施例中，也可利用其它光学元件将照明光束LB引导至光阀130。

在本实施例中，投影装置100内具有第一层空间E1以及第二层空间E2。合光系统110位于第一层空间E1，而至少一光阀130位于第二层空间E2，如图2所显示。其中，第一层空间E1与第二层空间 E2不同，且定义为第一层空间E1与第二层空间E2在重力方向(即Z 方向)上相叠。换句话说，即合光系统110与光阀130在Z方向上位于不同层。因此，可减少投影装置100在水平方向(即XY方向)上的占用空间，进而减小投影装置100的整体体积。此外，由于投影装置100的整体架构缩小，故能进一步提升散热模块150的散热效率。如此一来，可有效兼顾投影装置100的小型化及具有良好的散热效果。

在实施例中，在Z方向上，至少部分的照明系统120在第二层空间E2中的X-Y方向的平面上的投影位置重叠于光阀130的位置，但本发明并不限于此。此外，投影镜头140位于第一层空间E1及第二层空间E2中。换句话说，即投影镜头140在Y-Z方向的平面上，与至少部分的照明系统120以及光阀130重叠。投影镜头140正投影在X-Z方向的平面上，与至少部分的合光系统110重叠。

另一方面，在本实施例中，照明系统120及光阀130依序沿重力方向排列。意即，至少部分的照明系统120位于光阀130的上方，且合光系统110所提供的合光光束LC传递至位于至少部分的照明系统 120下方的光阀130。但在实施例中，光阀130及照明系统120依序沿重力方向排列。意即，至少部分的照明系统120位于光阀130的下方，且合光系统110所提供的合光光束LC传递至位于至少部分的照明系统120上方的光阀130，本发明并不限于此。

详细而言，在本实施例中，照明系统120还包括棱镜模块122以及至少一反射元件124，其中来自合光系统110的合光光束LC传递至匀光元件126，匀光元件126转换合光光束LC为照明光束LB，借由至少一反射元件124反射照明光束LB。反射元件124配置用以转折照明光束LB的传递路径，使至少一部分的照明光束LB的传递方向平行于影像光束LI的传递方向。此外，借由反射元件124将位于第一空间 E1的照明光束LB反射至棱镜模块122，棱镜模块122再将照明光束 LB传递至光阀130，光阀130将照明光束LB转换为影像光束LI，穿透棱镜模块122而由投影镜头140投射出投影装置100。

如此一来，可进一步规划且设计出不同光传递路径的照明系统 120，进而缩小投影装置100的体积，但本发明并不限于此。在不同实施例中，合光系统110内亦可配置反射元件124，以可进一步规划且设计出不同光传递路径的合光系统110，进而缩小投影装置100体积，但本发明亦不限于此。

另一方面，棱镜模块122则位于第一层空间E1及第二层空间E2 中。换句话说，即棱镜模块122延伸于第一层空间E1及第二层空间 E2内，故能将匀光元件126所提供的照明光束LB由第一层空间E1 导引传递至第二层空间E2。如此一来，合光系统110所提供的合光光束LC可借由照明系统120传递至位于与合光系统110不同层空间中的光阀130。在本实施例中，棱镜模块122设置的延伸方向倾斜于重力方向，例如延伸方向与重力方向夹30～60度。可进一步增加光阀130 在第二层空间E2中配置方式及不同配置位置的数量，但本发明并不限于此。

图5为本发明另一实施例的投影装置的立体示意图。请参考图5。本实施例的投影装置100A类似于本案图2实施例的投影装置100。两者不同之处在于，在本实施例中，投影装置100A的合光系统110及部分照明系统120设置于第二层空间E2，而光阀130设置于第一层空间E1。换句话说，即合光系统110位于光阀130的下方，而照明系统 120借由位于第一层空间E1及第二层空间E2中棱镜(未显示)，将匀光元件(未显示)所提供的照明光束LB由第二层空间E2导引传递至第一层空间E1中的光阀130。如此一来，当光阀130在非工作状态 (off-state)时，光阀130反射照明光束LB由上向下地照射到吸光区域(未显示)，进而能减少投影装置100A在黑屏状态时的漏光现象，也可以提升影像的对比度。

此外，如图2、图3A、图3B以及图4所示，在本发明的实施例中，合光系统110整体呈现矩形形状(从重力方向俯视)，且合光系统110的长边平行于投影镜头140的光轴(未显示)，两者皆平行X方向，其中光轴定义为影像光束的主光束行径的方向。借由上述的排列方式，使得合光系统110、照明系统120以及投影镜头140可以让投影装置具有U型光学架构，有效地缩减投影装置的整体体积。

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。在本发明的投影装置中，合光系统位于第一层空间，而光阀位于第二层空间，第一层空间与第二层空间不同，且第一层空间与第二层空间在重力方向上相叠。因此，可减少投影装置在水平方向上的占用空间，进而减小投影装置的体积。此外，由于投影装置的整体架构缩小，故能进一步提升散热模块的散热效率。如此一来，可有效兼顾投影装置的小型化及具有良好的散热效果。

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，即凡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：

100、100A：投影装置

110：合光系统

112：光源

112A：红光光源

112B：蓝光光源

112C：第一激发光源

112D：第二激发光源

113：波长转换层

120：照明系统

122：棱镜模块

124：反射元件

126：匀光元件

130：光阀

140：投影镜头

150：散热模块

E1：第一层空间

E2：第二层空间

LB：照明光束

LC：合光光束

LI：影像光束。

Claims (14)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括合光系统、照明系统、至少一光阀以及投影镜头，其中：

所述合光系统用于提供合光光束；

所述照明系统设置于所述合光光束的传递路径上，用于将所述合光光束转换为照明光束；

所述至少一光阀设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；以及

所述投影镜头设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出所述投影装置，其中所述合光系统位于第一层空间，所述至少一光阀位于第二层空间，所述第一层空间与所述第二层空间不同，且所述第一层空间与所述第二层空间在重力方向上相叠，

其中，所述合光系统没有在所述影像光束传递路径上，所述至少一光阀面向所述投影镜头。

2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，至少部分的所述照明系统在所述第二层空间中的投影位置重叠于所述至少一光阀的位置。

3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影镜头位于所述第一层空间及所述第二层空间中。

4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统及所述至少一光阀沿所述重力方向依序排列。

5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统包括棱镜模块，且所述棱镜模块位于所述第一层空间及所述第二层空间中。

6.根据权利要求5所述的投影装置，其特征在于，所述棱镜模块设置的延伸方向倾斜于所述重力方向。

7.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统包括反射元件，用以转折所述照明光束的传递。

8.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述照明系统包括匀光元件，其配置于所述合光光束的传递路径上，用于转换所述合光光束为所述照明光束。

9.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述合光系统包括多个光源，用于提供多个光束以形成所述合光光束。

10.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述合光系统包括红光光源、蓝光光源、第一激发光源以及第二激发光源，其中所述蓝光光源配置于所述红光光源与所述第一激发光源之间。

11.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述至少一光阀为反射式光阀。

12.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述至少一光阀的数量为一个。

13.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括合光系统、照明系统、至少一光阀以及投影镜头，其中：

所述合光系统用于提供合光光束；

所述照明系统设置于所述合光光束的传递路径上，用于将所述合光光束转换为照明光束；

所述至少一光阀设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；以及

所述投影镜头设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出所述投影装置，其中所述至少一光阀位于第一层空间，所述合光系统位于第二层空间，所述第一层空间与所述第二层空间不同，且所述第一层空间与所述第二层空间在重力方向上相叠，

其中，所述合光系统没有在所述影像光束传递路径上，所述至少一光阀面向所述投影镜头。

14.根据权利要求13所述的投影装置，其特征在于，所述至少一光阀及所述照明系统沿所述重力方向依序排列。

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