CN113495335A - 光路调整机构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光路调整机构包含承载座、光学元件、外架、基座、第一对传动机件及第二对传动机件。光学元件设于承载座上，外架邻近承载座，且基座邻近框架。第一对传动机件连接基座和外架，并定义一第一方向，第二对传动机件连接承载座和外架，并定义一第二方向。第一对传动机件都设于承载座的同一侧位置，且第一方向不同于第二方向。本发明另提供一种光路调整机构制造方法。

Description

光路调整机构及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光路调整机构及其制造方法。

背景技术

近年来，各种影像显示技术已广泛地应用于日常生活上。于一影像显示装置中，例如可设置一光路调整机构改变光线于装置内的行进光路，以提供例如提高成像清晰度、改善画面品质等各种效果。然而，现有光路调整机构的构件数目、重量、体积均较大，难以进一步微型化及薄型化。因此，亟需一种结构简单、可靠度高、可大幅减少重量及体积且利于薄型化的光路调整机构设计。

“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具有通常知识者所知道的习知技术。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具有通常知识者所知晓或认知。

发明内容

根据本发明的一个观点，提供一种光路调整机构包含承载座、光学元件、外架、基座、第一对传动机件及第二对传动机件。光学元件设于承载座上，外架邻近承载座，外架的一侧设有一第一致动器，基座邻近框架，且基座的一侧设有一第二致动器。第一对传动机件连接基座和外架，并定义一第一方向，第二对传动机件连接承载座和外架，并定义一第二方向。第一对传动机件都设于承载座的同一侧位置，且第一方向不同于第二方向。

根据本发明的一个观点，提供一种光路调整机构，包含底座、框架、承载座、第一致动器及第二致动器。框架以第一对可挠件连接基座并构成一第一轴线，承载座以第二对可挠件连接框架并构成一第二轴线，且承载座上设有光学元件。第一致动器，设于第一轴线的一侧，第二致动器设于第二轴线的一侧，且光路调整机构仅包括上述两个致动器。连接第一对可挠件最外面两个端点所构成第一轴线的线段，与连结第二对可挠件最外面两个端点构成第二轴线的线段，两者不相交。

根据本发明的一个观点，提供一种光路调整机构制造方法，包含以下步骤：

提供基座、外架及承载座，且于承载座上设置光学元件。

设置连接所述基座及所述外架的第一对传动机件。第一对传动机件定义出第一方向且设于承载座的同一侧位置。

设置连接外架及所述承载座的第二对可挠件。第二对传动机件定义出与第一方向不同的第二方向。

于第一对传动机件的一侧设置致动器。

以及于第二对传动机件的一侧设置另一致动器。

根据本发明的上述观点，因第一对可挠件、致动器均设置于光学元件的同一侧，因此例如可缩减第二对可挠件的轴线上的长度。举例而言，当光路调整机构设于例如投影机的光学模块内时，若光路调整机构的第一对可挠件的轴向为水平方向，则缩减第二对可挠件的轴向长度可获得缩减光学模块整体高度的效果，达到模块薄型化的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A及图1B为本发明一实施例的光路调整机构于不同视角下的立体示意图。

图2为本发明一实施例的光路调整机构的平面示意图。

图3为本发明另一实施例的致动器的示意图。

图4为本发明一实施例的光路调整机构应用于一光学装置的示意图。

图5为本发明另一实施例的光路调整机构应用于一光学装置的示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的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，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

下述实施例中的揭露内容揭示一种光路调整机构，其可运用于不同光学系统(例如显示装置、投影装置等等)以调整或变化光路俾提供例如提升成像清晰度、提高影像品质(消除暗区、柔和化影像边缘)等效果而不限定，且光路调整机构于光学系统中的设置位置及配置方式完全不限定。

图1A及图1B为本发明一实施例的光路调整机构于不同视角下的立体示意图。如图1A所示，光路调整机构100可包含一承载座110、一基座120、一框架130、一第一对可挠件152及一第二对可挠件154。于本实施例中，框架130邻近基座120且设于基座120外围，且第一对可挠件152连接基座120和框架130并定义出一第一方向(第一轴线P延伸方向)，框架130邻近承载座110并设于承载座110外围，第二对可挠件154连接承载座110和框架130并定义出一第二方向(第二轴线Q延伸方向)，且第一方向不同于第二方向，例如第一方向可如图1A所示垂直第二方向但不限定。于本实施例中，基座120可通过螺丝或插销的固定件190连接并固定至一固定支架192，且承载座110、基座120、框架130、第一对可挠件152及第二对可挠件154可位于实质相同的一水平高度且例如可为同一片状弹性件所构成，但本发明不限定于此。再者，光路调整机构100可包含一光学元件180，光学元件180可设在承载座110且例如可为一镜片，镜片仅需能提供偏折光线的效果即可，其形式及种类并不限定，例如可为一透镜(Lens)或一反射镜(Mirror)。如图1B所示，光路调整机构100另包含设于背侧的致动器160及致动器170，于本实施例中，致动器160可设于基座120的一侧且例如可包括线圈162及磁铁164，致动器170可设于框架130的一侧且例如可包括线圈172与磁铁174，磁铁164、174可固定于一磁铁座142，线圈162可设于线圈座144，且另一线圈172可设于光学元件180上。请再参考图1A，致动器160于通电时产生的磁吸力或磁斥力可使光学元件180连同框架130以第一对可挠件构成的第一轴线P为轴心往复摆动，且致动器170于通电时产生的磁吸力或磁斥力可使光学元件180连同承载座110以第二对可挠件154构成的第二轴线Q为轴心往复摆动。再者，因第一对可挠件152、第二对可挠件154可作为转轴传递使光学元件180摆动的动力，故第一对可挠件152、第二对可挠件154亦可分别视为一传动机件。

如图2所示，连接于基座120和框架130之间的第一对可挠件152例如可平行X轴方向，且连接于承载座110和框架130之间的第二对可挠件154例如可平行Y轴方向，致动器160于通电时产生的磁吸力或磁斥力可作用于框架130，使框架130连同光学元件180以第一对可挠件152(X轴方向)为轴心往复摆动。同理，致动器170于通电时产生的磁吸力或磁斥力可作用于承载座110的一端，使承载座110光连同光学元件180以第二对可挠件154(Y轴方向)为轴心往复摆动。因此光学元件180可以产生两个不同轴向上的摆动角度范围，往复摆动或转动至不同位置以将入射光偏折至不同方向，获得调整或变化光线行进光路的效果。举例而言，光学元件180可于两个不同轴向上快速摆动而相对基座120产生四个不同的倾斜位置，因此原本入射至光学元件180的一像素影像，被于四个不同倾斜位置快速变换的光学元件180偏折后可产生四个像素影像，获得将像素解析度提高至4倍的效果。通过本发明实施例的光路调整机构调整或变化光路，可视实际需求产生不同的效果，例如可用以提升投影清晰度、提高影像品质(消除暗区、柔和化影像边缘)等等而不限定。请再参考图2，于本实施例中，所有致动器160、170可均设置于光学元件180(或承载座110)的同一侧(图2例示为左侧)，第一对可挠件152可仅设于光学元件180(或承载座110)的同一侧(图2例示为左侧)，第二对可挠件154则可设于承载座110的两对侧，但本发明不限于此。再者，于本实施中，第一对可挠件152的轴线的两侧中的仅其中一侧设有致动器(致动器160)，第二对可挠件154的轴线的两侧中的仅其中一侧设有致动器(致动器170)，且可挠件152、154配置使连接第一对可挠件152的线段(最外面的端点M与端点N的连线)与连接第二对可挠件154的线段(最外面的端点S与端点T的连线)不相交，但本发明不限于此。

通过上述实施例的设计，因第一对可挠件152、致动器160、170均设置于光学元件的同一侧，因此可缩减另一方向上的长度，例如可缩减图2所示的第二对可挠件154的轴线方向上的长度H)。因此，举例而言，当光路调整机构100设于例如投影机的光学模块内时，若光路调整机构100的第一对可挠件152的轴线方向为水平方向，则缩减第二对可挠件154的轴向长度H可获得缩减光学模块整体高度的效果，达到薄型化的目的。于一实施例中，光路调整机构于第二对可挠件154的轴线方向上的长度H可小于14mm。

须注意上述实施例的致动器的构件分布、结构及作动方式完全不限定，仅需能提供使光学元件倾斜并摆动的作用力即可。于另一实施例中，承载座110及框架130例如可由磁性材料构成，且致动器可为一空心线圈或一电磁铁，当线圈或电磁铁通电时可产生吸力吸引承载座，使光学元件180一侧下压产生摆动运动。再者，于另一实施例中，亦可于每一对可挠件的两侧均设置致动器以提高光学元件的摆动幅度。于另一实施例中，如图3所示，亦可利用设置于承载座110或框架130的一压电元件250，通过在压电元件250上施加电场可使压电元件250产生压缩或拉伸变形，意即可将电能转为机械能以使光学元件180往复摆动达到调整光路效果。再者，上述实施例的光路调整机构100的构件仅为例示，亦可用其他具相同或类似作用的元件取代。举例而言，例如框架130可用一外架取代，基座120可用一底座取代等等而不限定。于一实施例中，磁铁164、174分别与线圈162、172的间隙可小于1mm。

于一实施例中，承载座110、基座120、框架130、磁铁座142、线圈座144、第一对可挠件152及第二对可挠件154可利用相同材料一体成型、或者其中两个或超过两个的组件可先一体成型再与其余元件组合均可。再者，于一实施例中，亦可在固定支架192上直接形成容置磁铁的结构而可省略磁铁座142。

依上述各个实施例的设计，可提供一种光路调整机构制造方法，例如首先提供一基座、一框架及一承载座，且于承载座上设置一光学元件。再者，设置一第一对可挠件连接基座及框架，并设置第二对可挠件连接框架及承载座。第一对可挠件定义出一第一方向且仅设于承载座的一侧，且第二对可挠件定义出与第一方向不同的一第二方向。

图4为本发明一实施例的光路调整机构应用于一光学装置的示意图。请参照图4，光学装置400包括照明系统310、光阀模块320、投影镜头260以及光路调整机构100。其中，照明系统310具有光源312，其适于提供光束314，且光阀模块320配置光束314的传递路径上。此光阀模块320适于将光束314转换为多数个子影像314a。此外，投影镜头260配置于这些子影像314a的传递路径上，且光阀模块320是位于照明系统310与投影镜头260之间。另外，光路调整机构100可配置于光阀模块320与投影镜头260之间或投影镜头260内，例如可以在光阀模块320和全内反射棱镜319之间或是可以在全内反射棱镜319和投影镜头260之间，且位于这些子影像314a的传递路径上。上述的光学装置400中，光源312例如可包括红光发光二极管312R、绿光发光二极管312G、及蓝光发光二极管312B，各个发光二极管发出的色光经由一合光装置316合光后形成光束314，光束314会依序经过蝇眼透镜阵列(fly-eye lensarray)317、光学元件组318及全内反射棱镜(TIR Prism)319。然后，全内反射棱镜319会将光束314反射至光阀模块320。此时，光阀模块320会将光束314转换成多数个子影像314a，而这些子影像314a会依序通过全内反射棱镜319及光路调整机构100，并经由投影镜头260将这些子影像314a投影于屏幕350上。于本实施例中，当这些子影像314a经过光路调整机构100时，光路调整机构100会改变部分这些子影像314a的传递路径。也就是说，通过此光路调整机构100的这些子影像314a会投影在屏幕350上的第一位置(未绘示)，另一部分时间内通过此光路调整机构100的这些子影像314a则会投影在屏幕350上的第二位置(未绘示)，其中第一位置与第二位置是在水平方向或/且垂直方向上相差一固定距离。于本实施例中，由于光路调整机构100能使这些子影像314a的成像位置在水平方向或/且垂直方向上移动一固定距离，因此能提高影像的水平解析度或/且垂直解析度。当然，上述实施例仅为例示，本发明实施例的光路调整机构可运用于不同光学系统以获得不同效果，且光路调整机构于光学系统中的设置位置及配置方式完全不限定。例如图5所示，亦可将光路调整机构100设在光学装置410的投影镜头260内。

光阀模块(Light valve)一词已为投影产界广泛使用，在此产业中大多可用来指一种空间光调变器(Spatial Light Modulator,SLM)中的一些独立光学单元。所谓空间光调变器，含有许多独立单元(独立光学单元)，这些独立单元在空间上排列成一维或二维阵列。每个单元都可独立地接受光学信号或电学信号的控制，利用各种物理效应(泡克尔斯效应、克尔效应、声光效应、磁光效应、半导体的自电光效应或光折变效应等)改变自身的光学特性，从而对照明在该多个独立单元的照明光束进行调制，并输出影像光束。独立单元可为微型反射镜或液晶单元等光学元件。亦即，光阀模块可以是数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)、硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS Panel)或是穿透式液晶面板等。

投影机是利用光学投影方式将影像投射至屏幕上的装置，在投影机产业中，一般依内部所使用的光阀模块的不同，将投影机分为阴极射线管(Cathode Ray Tube)式投影机、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)式投影机、数字光投影机(Digital LightProjector,DLP)以及液晶覆硅(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)投影机，因投影机运作时光线会通过LCD面板作为光阀模块，所以属于穿透式投影机，而使用LCOS、DLP等光阀模块的投影机，则是靠光线反射的原理显像，所以称为反射式投影机。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光路调整机构，其特征在于，包含：

一承载座；

一光学元件，设于所述承载座上

一外架，邻近所述承载座，所述外架的一侧设有一第一致动器；

一基座，邻近所述外架，所述基座的一侧设有一第二致动器；

一第一对传动机件，连接所述基座和所述外架，并定义一第一方向；以及

一第二对传动机件，连接所述承载座和所述外架，并定义一第二方向；

其中，所述第一对传动机件，都设于所述承载座的同一侧位置，且所述第一方向不同于所述第二方向。

2.一种光路调整机构，其特征在于，包含：

一底座；

一框架，以一第一对可挠件，连接所述底座，并构成一第一轴线；

一承载座，以一第二对可挠件，连接所述框架，并构成一第二轴线，且所述承载座上设有一光学元件；

一第一致动器，设于所述第一轴线的一侧；以及

一第二致动器，设于所述第二轴线的一侧；

其中，所述光路调整机构，仅包括所述两个致动器，且连接所述第一对可挠件最外面两个端点所构成第一轴线的线段，与连结所述第二对可挠件最外面两个端点构成第二轴线的线段，两者不相交。

3.根据权利要求1或2所述的光路调整机构，其特征在于，所述第一致动器及所述第二致动器设置于所述光学元件的同一侧。

4.根据权利要求1或2所述的光路调整机构，其特征在于，所述光学元件为一透镜或一反射镜。

5.根据权利要求1或2所述的光路调整机构，其特征在于，所述第一致动器与所述第二致动器各自包含一磁铁及一线圈，且所述磁铁与所述线圈的间隙小于1mm。

6.根据权利要求1所述的光路调整机构，其特征在于，所述第一对传动机件为一第一对可挠件，所述第二对传动机件为一第二对可挠件，所述第一方向为所述第一对可挠件的轴线方向，所述第二方向为所述第二对可挠件的轴线方向，所述外架为一框架，且所述基座为一底座。

7.根据权利要求2或6所述的光路调整机构，其特征在于，所述框架设于所述承载座及所述底座的外围。

8.根据权利要求2或6所述的光路调整机构，其特征在于，所述底座、所述框架、所述承载座、所述第一对可挠件、与所述第二对可挠件一体成型。

9.根据权利要求2或6所述的光路调整机构，其特征在于，所述光路调整机构于所述第二对可挠件的轴线方向上的长度小于14mm。

10.一种光路调整机构制造方法，其特征在于，包含：

提供一基座、一外架及一承载座，且于所述承载座上设置一光学元件；

设置一第一对传动机件连接所述基座及所述外架，其中所述第一对传动机件定义出一第一方向且设于所述承载座的同一侧位置；

设置一第二对可挠件连接所述外架及所述承载座，其中所述第二对传动机件定义出与所述第一方向不同的一第二方向；

于所述第一对传动机件的一侧设置一致动器；以及

于所述第二对传动机件的一侧设置另一致动器。

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