CN113329216B

CN113329216B - 投影机

Info

Publication number: CN113329216B
Application number: CN202010130418.XA
Authority: CN
Inventors: 林明坤; 简志雄; 吴宗训
Original assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Current assignee: Qisda Optronics Suzhou Co Ltd; Qisda Corp
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: CN113329216A

Abstract

本发明公开一种投影机，包含镜头、光束处理模组、多个数位微镜元件、反射模组以及照明模组。光束处理模组相对镜头设置。多个数位微镜元件设置于光束处理模组之周围，其中镜头与数位微镜元件之间定义一出光路径。反射模组相对多个数位微镜元件设置，且反射模组位于出光路径之外。照明模组相对反射模组设置。照明模组投射出之一初始光束经由反射模组反射至多个数位微镜元件，使得多个数位微镜元件产生多个影像光束。光束处理模组将多个影像光束合成为一投影光束且将投影光束沿出光路径投射至镜头。

Description

投影机

技术领域

本发明关于一种投影机，尤指一种可使用具有短后焦的镜头进行投影的投影机。

背景技术

近来，投影机的应用愈来愈广泛。投影机除了用在一般办公室的会议报告外，由于具备视听播放功能，亦经常于各种专题讨论或学术课程中使用。一般而言，投影机主要分为液晶显示(liquid crystal display，LCD)投影机以及数位光处理(digital lightprocessing，DLP)投影机。由于DLP投影机具备高对比度、小尺寸、影像锐利等优点，DLP投影机的应用也愈来愈广泛。DLP投影机的成像模组为数位微镜元件(digital micromirrordevice，DMD)，因此，光线须以特殊的入射角入射数位微镜元件来成像。对于具有多片DMD的DLP投影机而言，便须使用具有长后焦(例如，后焦大于60毫米)的镜头进行投影。由于具有长后焦的镜头的制造成本较高且体积较大，因此，具有多片DMD的DLP投影机的制造成本与体积也会随之增加。因此，如何使具有多片DMD的DLP投影机可使用具有短后焦(例如，后焦小于40毫米)的镜头进行投影，便成为设计上的一大课题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可使用具有短后焦的镜头进行投影的投影机，以解决上述问题。

根据一实施例，本发明的投影机包含镜头、光束处理模组、多个数位微镜元件、反射模组以及照明模组。光束处理模组相对镜头设置。多个数位微镜元件设置于光束处理模组的周围，其中镜头与数位微镜元件之间定义出光路径。反射模组相对多个数位微镜元件设置，且反射模组位于出光路径之外。照明模组相对反射模组设置。照明模组投射出的初始光束经由反射模组反射至多个数位微镜元件，使得多个数位微镜元件产生多个影像光束。光束处理模组将多个影像光束合成为投影光束且将投影光束沿出光路径投射至镜头。

优选的，该反射模组与该数位微镜元件之间定义入光路径，该出光路径与该入光路径的夹角大于或等于20度。

优选的，该出光路径与该入光路径的夹角小于或等于40度。

优选的，该反射模组包含至少一棱镜或至少一反射镜。

优选的，该照明模组投射出的该初始光束经由该反射模组反射至该光束处理模组，该光束处理模组将该初始光束分离成多个中介光束且将该多个中介光束反射至该多个数位微镜元件，该多个数位微镜元件反射该多个中介光束而产生该多个影像光束。

优选的，还包含分光模组，设置于该反射模组与该照明模组之间，其中该照明模组投射出的该初始光束经由该分光模组分离成多个中介光束，该多个中介光束经由该反射模组反射至该多个数位微镜元件，该多个数位微镜元件反射该多个中介光束而产生该多个影像光束。

优选的，该多个数位微镜元件中的两数位微镜元件设置于该光束处理模组的相对两侧。

优选的，该多个数位微镜元件的其中一数位微镜元件设置于该光束处理模组的相对该镜头的一侧。

优选的，光束处理模组藉由二分色滤光层将红色光束与绿色光束分别转向90度而反射至两相对的数位微镜元件，且允许蓝色光束穿透并入射至另一数位微镜元件，以由三数位微镜元件产生红绿蓝影像光束。

优选的，该光束处理模组的厚度介于20毫米与30毫米之间。

综上所述，本发明是将反射模组设置于镜头与数位微镜元件之间的出光路径之外。换言之，反射模组不在出光路径上。因此，沿出光路径行进的光束不会通过反射模组。藉由将反射模组设置于出光路径之外，具有多个数位微镜元件的投影机即可使用具有短后焦(例如，后焦小于40毫米)的镜头进行投影，使得投影机的制造成本与体积可有效减少。

关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的投影机的立体图。

图2为图1中的投影机于另一视角的立体图。

图3为图1中的投影机的侧视图。

图4为根据本发明另一实施例的投影机的立体图。

图5为图4中的投影机于另一视角的立体图。

图6为图4中的投影机的侧视图。

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。

请参阅图1至图3，图1为根据本发明一实施例的投影机1的立体图，图2为图1中的投影机1于另一视角的立体图，图3为图1中的投影机1的侧视图。需说明的是，为了方便说明，图3仅绘示位于光束处理模组12一侧的数位微镜元件14。

如图1至图3所示，投影机1包含镜头10、光束处理模组12、多个数位微镜元件14、反射模组16以及照明模组18。于实际应用中，投影机1还包含壳体(未绘示于图中)，用以容置镜头10、光束处理模组12、多个数位微镜元件14、反射模组16以及照明模组18。一般而言，投影机1的壳体中还会设有运作时必要的软硬体元件，如控制器、电路板、记忆体、光源、电源供应器、应用程式、通讯模组等，视实际应用而定。

光束处理模组12相对镜头10设置。于此实施例中，光束处理模组12可为X棱镜(X-cube prism)或其它类似元件。

多个数位微镜元件14设置于光束处理模组12的周围，其中镜头10与数位微镜元件14之间定义出光路径P1(如图3所示)。于此实施例中，投影机1包含两数位微镜元件14，且两数位微镜元件14设置于光束处理模组12的相对两侧。

反射模组16相对多个数位微镜元件14设置，且反射模组16位于出光路径P1之外。换言之，反射模组16不在出光路径P1上。因此，沿出光路径P1行进的光束不会通过反射模组16。于此实施例中，反射模组16可为反射镜，例如折叠镜(fold mirror)，但不以此为限。于另一实施例中，反射模组16亦可为棱镜，例如内部全反射(total internal reflection，TIR)棱镜。于此实施例中，光束处理模组12可兼具分光与合光功能，此时，仅需设置棱镜或反射镜作为反射模组16。

照明模组18相对反射模组16设置。于此实施例中，照明模组18可包含光管180、多个透镜182a～182e以及多个反射镜184a～184c。需说明的是，照明模组18的组成与排列方式可根据实际应用而决定，不以图中所绘示的实施例为限。于实际应用中，投影机1还包含光源(未绘示于图中)，用以朝光管180发出光束。接着，光束即会依序经过光管180、透镜182a、反射镜184a、透镜182b～182d、反射镜184b～184c与透镜182e而形成初始光束。于此实施例中，可将透镜182e定义为照明模组18的出光端，且透镜182e是相对反射模组16设置，使得透镜182e可将初始光束投射至反射模组16。

接着，照明模组18的透镜182e投射出的初始光束即会经由反射模组16反射至多个数位微镜元件14，使得多个数位微镜元件14产生多个影像光束。于此实施例中，光束处理模组12可兼具分光与合光功能。因此，照明模组18的透镜182e投射出的初始光束(例如，白光)可先经由反射模组16反射至光束处理模组12。接着，光束处理模组12可将初始光束分离成多个中介光束(例如，红绿蓝光束)且将多个中介光束反射至多个数位微镜元件14。接着，多个数位微镜元件14再反射多个中介光束而产生多个影像光束(例如，红绿蓝影像光束)，且多个影像光束沿出光路径P1投射至光束处理模组12。

于此实施例中，投影机1包含两数位微镜元件14。因此，举例而言，光束处理模组12具有两相互垂直的分色滤光层(dichroic filter)，用以将红色光束(中介光束)与绿色光束(中介光束)分别转向90度而反射至相对的两数位微镜元件14，且将蓝色光束(中介光束)转向90度而反射至两数位微镜元件14的其中之一。于另一实施例中，投影机1亦可包含三个数位微镜元件14，亦即，于光束处理模组12相对镜头10的一侧增设另一数位微镜元件14。于此实施例中，光束处理模组12可藉由二分色滤光层将红色光束(中介光束)与绿色光束(中介光束)分别转向90度而反射至两相对的数位微镜元件14，且允许蓝色光束(中介光束)穿透并入射至另一数位微镜元件14，以由三数位微镜元件14产生红绿蓝影像光束。

接着，光束处理模组12可将多个影像光束合成为投影光束(例如，全彩影像光束)且将投影光束沿出光路径P1投射至镜头10。由于反射模组16设置于出光路径P1之外，因此，具有多个数位微镜元件14的投影机1即可使用具有短后焦(例如，后焦小于40毫米)的镜头10进行投影，使得投影机1的制造成本与体积可有效减少。

此外，反射模组16与数位微镜元件14之间可定义入光路径P2。上述的初始光束沿入光路径P2投射至光束处理模组12，再经由光束处理模组12分离成多个中介光束。接着，上述的中介光束再沿入光路径P2投射至数位微镜元件14。当出光路径P1与入光路径P2的夹角θ小于20度时，反射模组16容易与出光路径P1及/或其它元件产生干涉。因此，于此实施例中，出光路径P1与入光路径P2的夹角θ可大于或等于20度，以避免反射模组16与出光路径P1及/或其它元件产生干涉。此外，当出光路径P1与入光路径P2的夹角θ大于40度时，镜头10的直径必须随之放大，使得投影机1的整体高度增加。因此，于此实施例中，出光路径P1与入光路径P2的夹角θ可小于或等于40度，以避免投影机1的整体高度过度增加。

于此实施例中，光束处理模组12的厚度可介于20毫米与30毫米之间。需说明的是，光束处理模组12的厚度可根据数位微镜元件14的尺寸以及镜头10的光圈值(f-number)来决定。

请参阅图4至图6，图4为根据本发明另一实施例的投影机1'的立体图，图5为图4中的投影机1'于另一视角的立体图，图6为图4中的投影机1'的侧视图。需说明的是，为了方便说明，图6仅绘示位于光束处理模组12一侧且相对镜头10的数位微镜元件14。

投影机1'与上述的投影机1的主要不同之处在于，投影机1'另包含分光模组20，设置于反射模组16与照明模组18之间，如图4与图5所示。因此，于此实施例中，光束处理模组12仅具有合光功能，且分光模组20用以提供分光功能。于此实施例中，分光模组20可为十字分光镜片组(X-plate)，但不以此为限。于另一实施例中，分光模组20亦可为X棱镜(X-cubeprism)或其它类似元件。

此外，投影机1'包含三个数位微镜元件14。由于投影机1'由分光模组20提供分光功能。因此，投影机1'需对应三数位微镜元件14设置三棱镜或三反射镜作为反射模组16。于此实施例中，投影机1'对应三数位微镜元件14设置三反射镜作为反射模组16。此外，投影机1'可另包含三透镜22以及三反射镜24，其中三透镜22以及三反射镜24亦分别相对三数位微镜元件14设置。

再者，投影机1'之的照明模组18可包含光管180以及多个透镜182a～182c。需说明的是，照明模组18的组成与排列方式可根据实际应用而决定，不以图中所绘示之实施例为限。于实际应用中，投影机1'还包含光源(未绘示于图中)，用以朝光管180发出光束。接着，光束即会依序经过光管180与透镜182a～182c而形成初始光束。于此实施例中，可将透镜182c定义为照明模组18的出光端。于此实施例中，透镜182c相对分光模组20设置，且分光模组20相对反射模组16设置。换言之，照明模组18经由分光模组20而相对反射模组16设置。因此，照明模组18的透镜182c可将初始光束经由分光模组20分光，再经由反射镜24与透镜22投射至反射模组16。

进一步来说，照明模组18的透镜182c投射出的初始光束可先经由分光模组20分离成多个中介光束(例如，红绿蓝光束)。接着，每一个中介光束可经由反射镜24与透镜22传递至反射模组16，再由反射模组16反射至数位微镜元件14。接着，每一个数位微镜元件14即会反射中介光束而产生影像光束(例如，红绿蓝影像光束)，且多个影像光束沿出光路径P1投射至光束处理模组12。

接着，光束处理模组12可将多个影像光束合成为投影光束(例如，全彩影像光束)且将投影光束沿出光路径P1投射至镜头10。由于反射模组16设置于出光路径P1之外，因此，具有多个数位微镜元件14的投影机1'即可使用具有短后焦(例如，后焦小于40毫米)的镜头10进行投影，使得投影机1'的制造成本与体积可有效减少。需说明的是，图4至图6中与图1至图3中所示相同标号的元件，其作用原理大致相同，在此不再赘述。

综上所述，本发明是将反射模组设置于镜头与数位微镜元件之间的出光路径之外。换言之，反射模组不在出光路径上。因此，沿出光路径行进额光束不会通过反射模组。藉由将反射模组设置于出光路径之外，具有多个数位微镜元件之投影机即可使用具有短后焦(例如，后焦小于40毫米)之镜头进行投影，使得投影机之制造成本与体积可有效减少。

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

1.一种投影机，其特征在于，包含：

镜头；

光束处理模组，相对该镜头设置；

多个数位微镜元件，设置于该光束处理模组的周围，该镜头与该数位微镜元件之间定义出光路径；

反射模组，相对该多个数位微镜元件设置，该反射模组位于该出光路径之外；以及

照明模组，相对该反射模组设置；

其中，该照明模组投射出的初始光束经由该反射模组反射至该多个数位微镜元件，使得该多个数位微镜元件产生多个影像光束；该光束处理模组将该多个影像光束合成为投影光束且将该投影光束沿该出光路径投射至该镜头。

2.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该反射模组与该数位微镜元件之间定义入光路径，该出光路径与该入光路径的夹角大于或等于20度。

3.如权利要求2所述的投影机，其特征在于，该出光路径与该入光路径的夹角小于或等于40度。

4.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该反射模组包含至少一棱镜或至少一反射镜。

5.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该照明模组投射出的该初始光束经由该反射模组反射至该光束处理模组，该光束处理模组将该初始光束分离成多个中介光束且将该多个中介光束反射至该多个数位微镜元件，该多个数位微镜元件反射该多个中介光束而产生该多个影像光束。

6.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，还包含分光模组，设置于该反射模组与该照明模组之间，其中该照明模组投射出的该初始光束经由该分光模组分离成多个中介光束，该多个中介光束经由该反射模组反射至该多个数位微镜元件，该多个数位微镜元件反射该多个中介光束而产生该多个影像光束。

7.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该多个数位微镜元件中的两数位微镜元件设置于该光束处理模组的相对两侧。

8.如权利要求7所述的投影机，其特征在于，该多个数位微镜元件的其中一数位微镜元件设置于该光束处理模组的相对该镜头的一侧。

9.如权利要求8所述的投影机，其特征在于，光束处理模组藉由二分色滤光层将红色光束与绿色光束分别转向90度而反射至两相对的数位微镜元件，且允许蓝色光束穿透并入射至另一数位微镜元件，以由三数位微镜元件产生红绿蓝影像光束。

10.如权利要求1所述的投影机，其特征在于，该光束处理模组的厚度介于20毫米与30毫米之间。