CN113777866A - 投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影系统，包括投影机及外罩，外罩设有多个出光口，各个出光口可分别对应照明光及影像光，且前述的各出光口在轴线方向的夹角小于特定角度。

Description

投影系统

本申请是申请号为201710810130.5的发明专利申请案的分案申请，原申请的申请日为2017年9月11日，发明创造名称为“投影系统”。

技术领域

本发明涉及一种投影系统，尤其涉及一种结合于其它装置内的投影机。

背景技术

投影机发展多年，需求与应用越来越多样化。如何将传统的投机设备，与其他装置结合，创造不同产业间的结合，提升投影的应用，一直是产业发展目标之一。例如，将投影与照明的结合，或是利用原来照明的架构，创造新的投影架构，是一种新的技术发展思维。

发明内容

依据本发明的一观点，提供一种投影系统可利用既有立式装置的主要架构，例如利用立灯的站立架，让投影可以在外罩内，经由不同的出光口，作不同方向的出光。此投影系统包括投影机及外罩，外罩设有两个不同方向且用于让光线穿过的穿孔或出光口，而两个穿孔或是出光口的出光方向之间的夹角介于20度至170度之间。另外，系统亦设有投影机，设置在外罩中，投影机具有投影镜头，投影镜头朝向其中一个出光口。并可视需求改变投影机的角度，使投影镜头朝向另一个出光口。

根据本发明的另一观点，提供一种投影系统，可与照明系统结合，使投影机不必另外安装于天花板、放置于桌上或是另外收纳，整合于照明系统内，节省空间。此投影系统包括外罩、照明光源、及投影机。外罩设有第一出光口以及第二出光口。而照明光源朝向第一出光口出光。而投影机，设置在外罩中，且投影镜的投影镜头，朝向第二出光口。

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1为本发明的第一实施例的投影系统的示意图。

图2A为第一实施例中投影机的立体示意图。

图2B为第一实施例中投影机内部构造的示意图。

图2C为第一实施例中投影镜头内部构造的示意图。

图3为本发明的第一实施例中灯具的示意图。

图4A为第一实施例中外罩的示意图。

图4B至图4E分别为第一实施例中的罩体在不同观点下的示意图。

图5为第一实施例中基座的示意图。

图6为第一实施例中支撑杆的示意图。

图7为第一实施例中各元件的组合示意图。

图8为第二实施例中各元件相对关系的示意图。

具体实施方式

本发明一实施例提供一种具有特别出光方向设计的灯具型投影系统。请参阅图1，图1绘述了本发明的第一实施例的投影系统的示意图。由图可见，本实施例的投影系统1包括了投影机(Projector)10；外罩(Cover)20；灯具(illuminating device)30；基座(Base)40以及支撑杆(Supporting Rod) 50。

如图1所绘述，支撑杆50的一端是被固定在基座40上，而另一端则将外罩20以及设于其中的投影机10悬吊在半空中；而外罩20内的投影机 10可以无线或有线的方式自外部装置取得影像信息。投影机10可透过外罩 20的侧向开口24将例如包括了图片的投影画面或是影像光PL投影于投影屏幕2上。而外罩20内除了投影机外，其中亦可设有灯具30，灯具30可以输出照明光IL，照明光IL往外罩20的主开口方向照射。

投影机10通常是一个电子装置，可以向外投射出投影画面或是影像光 PL。举例来说，投影机10在简化时可包括有投影镜头、光源、合光元件组、光阀，必要时并包括控制电路(通常设置在芯片或是电路板上)。

请一并参酌图2A及图2B，图2A及图2B分别绘述了第一实施例中投影机的立体示意图以及其内部构造的示意图。在本实施例中，投影机10具有防尘壳15以及容置于其中的投影光源12、光阀14以及投影镜头16。在本实施例中，防尘壳15具有风扇及穿孔以为散热。在本实施例中，风扇的出风面可大致往上，以使冷空气从罩体20的下方开口或是侧向开口进入，带走投影机10的热能后经外罩20顶部的散热穿孔离开罩体。另外，投影机10可设防尘壳15以包覆前述的投影光源、光阀、镜头等元件，但防尘壳15也可不设，单纯以外罩20取代亦可。

投影机10在应用时，其中的投影光源12于输出投影用照明光，投影用照明光通常会经过合光元件组128进入光阀提供投影用照明光，光阀将投影用照明光转化成影像光PL后藉由投影镜头经由侧向开口22投影至投影屏幕2。于此，外罩的侧向开口24可为投影开口。

投影光源12可为包括一个或是多个能输出可见光的发光二极管芯片封装体，或雷射二极管等发光元件配合波长转换材料的组合；除此之外，也以是例如金属卤素灯泡、UHE或是UHP等其他发光元件。而在本实施例中，投影光源12包括有三个不同颜色的发光元件121，如发光二极管封装体，可分别轮出R、G、B不同颜色。这三个发光元件封装体121所发出的光线，可透过合光元件组128结合进入光阀14。

在本实施例中，合光元件组128包括分光镜组122、透镜123、反射镜 124、光均匀化元件125、中继透镜126及全反射棱镜127。

在本实施例中，当三个发光元件121所发出的光线进入合光元件组 128后，会先经由分光镜组122结合，而视三个发光元件121的排列位置不同，分光镜组122也可以由两枚相互水平设置的分光镜予以取代之。而光线从分光镜组122输出后，会进入透镜123并经其调整后会经由反射镜124 反射至光均匀化元件125。在本实施例中，反射镜124为凹面非球面反射镜。而光均匀化元件125为阵列透镜(Flyeye Lens)。而光经过光均匀化元件 125后，光线会经过用以延长后焦距长度的中继透镜126并被全反射棱镜 (TIR PRISM)127反射进入光阀14。而光阀14将投影用照明光转换为影像光PL后输出，并穿透该全反射棱镜以进入投影镜头16。而在本实施例中，光阀14是运用数位光学处理技术(DLP)的数位微型镜片装置(DMD)芯片，但其亦可为LCD等其它可将照明光转换为影像光的装置。前述的芯片可为具有矩型对角线大小约为0.47英吋的反射表面，前述反射表面具有多个微型反射镜，而每个微型反射镜的高宽为5.4um，而各个微型反射镜为一个像素，前述芯片高度方向及水平方向分别具有1920以及1080个像素。而芯片的有效区域的高(H)及宽(V)分别约为10.37mm以及5.832mm。而光阀14也可以利用液晶面板等其他可将照明光转换成影像光的元件。

而除了前述的例子外，合光元件组128亦可包括准直镜，均光元件 (如透镜矩阵flyeyes或积分柱Rod)、加入色轮(color wheel)、分光镜、全内反射棱镜(TIR PRISM)、具有屈光度的透镜(例如是场镜)的其中一者或是其组合。

而光阀可以是数位微型镜片装置(DMD)、液晶(LCD)或是其他具有把照明光转化成影像光功能者，但是光阀并不以此为限，光阀亦可以是表面具有图案的投影胶片或是摄影底片等非耗电式元件。

再者，请一并参酌图7。由图可见，控制电路，在本实施例为控制电路板，可分别对投影光源、光阀、镜头等元件或装置以直接或是间接的电性耦接，以分别地对各者进行控制。通常来说，控制电路板11多会包括相对于特定指令的单片机或是逻辑电路。同时，控制电路板11亦可包括多数个可供接头固定的接口，例如是并行接口(例如是基本I/O接口、LPT)、串行接口(例如是UART,USB,I2C,SPI)、显示器介面(例如是HDMI、VGA)或是电源供应连接接口等各种不同种类的连接介面。而在本实施例中，投影机10的控制电路板11是支援USB-TYPE C型连接线、I2C协定的相对应型号的连接线。而控制电路板11经由支撑杆50的内部空间来与基座40中的中央控制模块448中的主控板耦接，并交换控制信号或是影像信号。

而投影镜头则可由至少一片的光学透镜所组成，用于调整自光阀输出的光束。请参阅图2C，图2C绘述了第一实施例中投影镜头内部构造的示意图。由图可见，在本实施例中，投影镜头16包括有第一透镜群161以及第二透镜群162，而二者由一光圈S所分隔。第一透镜群161为可动对焦群，而第一透镜群161包括了四片光学元件L1-L4，各光学元件的屈光度依序分别为负、负、正、正，在本实施例中，光学元件L1-L4分别为透镜。而第二透镜群162包括了三片光学元件L5-L7，各透镜的屈光度依序分别为负、正、正。其中，光学元件L5及L6均分别为双胶合透镜，亦即光学元件L5及L6均分别地由两片透镜L51、L52及透镜L61及L62所胶合而成。透镜L51的屈光度为正，透镜L52的屈光度为负，透镜L61的屈光度为正，而透镜L62的屈光度为负。再者，本发明各例中提及的胶合透镜并不以利用黏胶结合为限，其也可以机构或是其他方式相互固定而成。

而本实施例的光学系统中各元件的细部参数，可参阅下列表一至表二。

表一

表一记载了光学系统中各透镜的光学参数的值，所述的表面编号中的* 号是代表该表面为非球面；反之，则为球面。而表面编号则是指镜头10由放大侧往缩小侧排列的光学元件的表面的排列顺序。另外，表一中的半径及厚度/距离的单位为毫米(mm)。TIR可指全反射棱镜；CG则可指为玻璃盖体(Cover glass)。

由前述表格资料可得悉，在本实施例中，投影镜头1是包括有七个具有屈光度的光学元件，共九片透镜。而第一透镜群161中最接近放大侧的三片相互邻接且连续排列的光学元件L1-L3的两个表面均为非球面表面。而第二透镜群162中最接近缩小侧有屈光度的透镜的两个表面均为非球面表向。

光学元件L1、L7使用非球面设计的用意在于改善系统的畸变量；而将光学元件L2、L3使用非球面的用意在于缓解大光圈设计中，镜头系统中会产生的严重球面像差(Spherical aberration)与慧差(Coma)。光学元件L5、 L6使用胶合透镜的设计是为了使镜头系统达到小的色差。而双胶合透镜抗开胶能力较三胶合透镜佳，且采用两片双胶合透镜时，其总长通常较短，其效益相对较佳。前述的开胶一词，是指镜片之间的胶体因温差劣化，无法维持镜片黏合，而使镜片分离的现象。

于本发明的另一观点中，第二透镜群162应包括一片阿贝数大于70、 80或是90的透镜。当阿贝数大于70时，其效果已为明显，而大于80时，效果较佳，而当阿贝数为90以上时，效果最佳。而于第一实施例中，第二透镜群162中的两片胶合透镜中的透镜L51则采用一片阿贝数约为94的透镜以取得较佳的光学品质，但因阿贝数较高的透镜成本较一般透镜高上许多，故设计时应参酌成本决定利用何种级距的透镜。另外，第一透镜群最接近该放大侧的具有屈光度的透镜L1的半直径(Semi Diameter)小于 14mm。

而就本实施例中各非球面表面的设计参数，可见表二如下：

表二其相对应的运算公式为公式(1)，如下：

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S16

S17

K

-1.79E+00

-2.12E+00

4th

-5.06E-04

3.92E-04

1.38E-04

7.33E-05

1.63E-05

-1.08E-05

-5.49E-05

-4.61E-05

6th

6.55E-06

-1.10E-05

5.16E-07

3.70E-08

1.81E-07

3.02E-07

-2.71E-07

-3.79E-07

8th

-5.22E-08

2.65E-07

-3.54E-10

-2.36E-10

-2.72E-10

6.12E-10

2.16E-09

5.89E-09

10th

2.59E-10

-3.56E-09

2.90E-11

-3.23E-12

-3.83E-12

-1.06E-11

-3.87E-11

-7.97E-11

12th

-7.22E-13

2.54E-11

7.98E-15

2.04E-14

2.29E-13

5.31E-13

14th

8.46E-16

-7.55E-14

-3.43E-16

-1.32E-15

公式(1)

另外，光程总长(TTL)在小于100mm时，其效果较佳，总长在90mm 以下时更佳，而在约80mm时，其效果最佳。光程总长(TTL)的一种计算方法为，由镜头于放大侧起算第一片具有屈光度的透镜面向放大侧OS的表面与光轴上的交点，与镜头于缩小侧起算第一片具有屈光度的透镜面向缩小侧IS的表面与光轴上的交点之间，两个交点的距离。于第一实施例中，光程总长(TTL)为表面S1至表面S17之间的总距离，为80.546mm。

光学系统的光程总长(TTL,Total Track Length)除以有效焦距(EFL)比值小于等于12时，其应用性较佳。然而，若其TTL/EFL的值小于10时，其效果更佳，而当前述比值小于8时，效果最佳。在本实施例中，镜头总长为81.147mm，而EFL则为12.98mm，故其二者的比值约为6.25。

另外，镜头的投射比视条件不同，大致为小于3；而在条件较佳时，会在2以下，而于第一实施例中，镜头的投射比约为1至1.3之间而约为 1.24。而就形变量(OpticalDistortion)部份，其小于1％时，效果较佳。以第一实施例为例，其形变量小于0.25％，而约为0.18。再者，光圈(F/#)值依细部设计的不同而得有所差别，但光圈值小于等于3.6时较佳，小于等于 2.0时更佳，而以第一及第二实施例为例，其均约为1.7。

再者，投影镜头10的最大视场角(FOV)大于80度时较佳，大于120 度时更佳，而以本发明的第一实施例中，其最大视场角(FOV)约为140度。

除了前述的投影机10以外，一般来说，投影系统1中还可以选择性的包括灯具30。灯具30设置在外罩20中，是用于产生并输出照明光IL，而照明光IL通常是可见光，举例来说，可以是色温约4000K的白光。

以下将对灯具30的设计进行说明。请参阅图3，图3绘述了本发明的第一实施例中灯具的示意图，灯具30包括了基板31、照明光源32以及均光片33或者外罩。照明光源32在实施例中包括多个经封装且以矩阵方式布置的白光发光二极管芯片，照明光源32与基板电性连接并向均光板33 输出有照明光IL，均光片33将照明光源32输出的光束均匀化后输出而起照明的效果。

另外，请参阅图1、图4A及图4B。由图可见，就外罩20的设计部份，投影系统1中的外罩20(可为外罩、集光罩或为其他中空状的罩件)可为中空截头球状、中空矩形、中空截头锥形、其他中空立体多边形状、或是例如是穹状等规则或是不规则形状的中空立体结构。除此之外，外罩20 的内侧表面可视其所应用材料，以抛光、涂布反光涂料或是设置反射元件等方式使其得有集中照明光IL的效果。而外罩20可以由单一材料制成或是也可以由多个组件组装而成。而在本实施例中，外罩20是以钢板一体冲压成型的，而其内部表面又涂布有乳白色的反光漆来提升其反光效果。

另一方面，请参阅图4A至图4B，其分别绘述了第一实施例中外罩于各个视角的示意图。由图可见，在本实施例中，外罩20内部可设有一容置空间，供例如是投影机10及灯具30等容置，而外罩20包括有第一出光口 22以及第二出光口24。值得一提的是，即使未明确提及，但各出光口、开口、穿孔均可包括设置有例如是玻璃或是塑胶等材质所形成的防尘片或是有对应功能的光学元件。亦即出光口、开口、穿孔得使光线有效穿透即可，而其中有无透镜类的透光元件设置于其中，均不影响其作为出光口或开口等等的认定。

而在本实施例中，两个出光口22、24是大致垂直设计的。或是换句话说，两个出光口22、24的轴线方向的最小夹角θ约为90至100度之间，而最大时可小于170度的。需注意的是，在本实施例中，前述的两个开口并不是主要用于通风的散热孔或是利用来供固定元件(例如是螺丝)咬合的锁孔，其二出光口的大小是有所限制的。以第二出光口24为例，第二出光口 24的大小至少需要与投影机10所投出光线的宽度相对应，而且在其中没有例如是横条状间隔等，可能会隔挡投影机10的影像光PL所出射的结构。举例来说，于本具体实施例中，第二出光口24为边长约10厘米的正方形，而其面积约为100平方厘米。惟其大小并不以此为限，按投影机10的大小，该第二出光口24的面积可由10平方厘米至200平方厘米不等。而当第一出光口22的大小与灯具30的出光表面的大小相对应时，其效果较佳，而通常来说，用于照明的第一出光口22的大小是会大于用于投影的第二出光口24的。而在本实施例中，第一出光口22为圆型，其半径约为12 厘米，亦即其大小是大于450平方厘米，换句话说，其大小为第一出光口 22的4倍以上。另外，除了均光片，第一出光口22亦应避免设置不透光结构以阻挡其出光效率，惟其非为必要的限制。

而前述的两个出光口24、22可分别让影像光PL以及照明光IL通过。而附带一提的是，除了灯具30于内的照明光源本身可设有均光板外，外罩20相对于照明光IL的第一出光口22亦可选择性地设置有一均光板 33，以使照明光IL相对均匀。反之，第二出光口24由于输出光线为影像光PL，其以不设有匀光板为宜。

另外，视散热需求，外罩20除了上开提及用于让投影光束及照明光 IL输出的两个出光口24、22以外，还可进一步包括有一个或是多个设于外罩顶端的散热孔26，以让空气向上经由该散热孔26散发流通以对投影机 10进行散热。在本实施例中，与两个出光口22、24不同的是，散热孔26 通常会较两个出光口22、24小，亦即半径在3厘米以下，亦即其面积约18 平方厘米以下。惟亦可加大通线孔29的尺吋以取代散热孔26的设置。

再者，外罩20的长宽高的比例在设计时并无太多限制，但是考量散热及空间运用等因素，外罩20的最大高度除以外罩20的最大宽度的比值在 0.3-5之间时，已有散热及空间运动的改良效果；在0.5-3时，其效果较佳；0.5-1.5时，效果更佳。在本实施例中，前述的比值约为0.5，亦即其宽度为高度的两倍。而最大高度与最大宽度相互垂直。而在本实施例中，高度的方向与照明光IL的出光方向一致，惟其不以此为限。最大高度亦可理解成外罩20沿出光口22或主开口所形成的表面的法向量方向的最大长度，而最大宽度则可理解为沿第二出光口24或侧向开口的表面的法向量方向的最大长度。

另外，再从另一角度来看，请参酌图4B，在本实施例中，第二出光口 24与第一出光口22两者的轴向之间具有约为110度的最小夹角θ。轴向可指开口的轴线于开口处的延伸方向。但是最小夹角θ并不以前述的110度为限，需要时，最小夹角θ可以介于20至170度之间。于本一实施例中，第二出光口24及第一出光口22，以垂直于该等开口形状大致构成平面的方向设为轴向。

再请参阅图4C，其绘述了以另一实施例的示意图。在本实施例中，第二出光口24及第一出光口22分别设有一轴线，暂称侧轴线24A及主轴线 22A。前述的二轴线是分别指其相对应开口的中心轴。而一出光口的中心轴线可为该出光口的边缘所围设的平面的形心与外罩20的形心的连线。在本实施例中，第二出光口24与第一出光口22两者的轴向之间具有约为80度的最小夹角θ。

请参阅图4D，其绘述了又一实施例中外罩的示意图。于本观点中，各出光口于各个角度的投影表面均分别具有一投影面，而在各个角度的投影面中，投影面绩的最大者称为最大投影面PM，各出光口的轴线22A、 24A，是指各出光口22、24在最大投影面PM上形成的面积的形心往该最大投影面PM的法向量方向延伸的线。

请参阅图4E，其绘述了另一实施例中的外罩的示意图。于实施例中，第一出光口22与第二出光口24的边缘中最接近的两个点，分别与外罩20 的质心20C的第一连线R1及第二连线R2间的最小夹角θ大于等于10度但小于等于90度。最小夹角θ大于等于20度但小于等于45度，而在本实施例中，最小夹角约为20度。

而以另一角度来看外罩20的设计。请参阅图4A至图4B，在本实施例中，外罩20呈一大致的穹状，外罩20具有外壁27，外壁27可围绕设置半开放的容置空间21并形成一主开口22。另外，外壁27的表面设有一侧向开口24，侧向开口24是开设于外壁27上使容置空间21可使光线与外界连通。换句话说，外罩20可具有一朝地面且较大的主开口22；以及一朝墙且较小的侧向开口24。

在使用时，本实施例中，侧向开口24的方向是大致与主开口22垂直，并面对投影萤幕2。在此实施例中，各开口均未必是实质的开口，只是相对于外罩20的主要组成部份，阻绝光的穿透力较低，能让光(照明光或影像光)通过量较大。因此，所谓的开口，也可能是使用透明或半透明的材料形成。

在本实施例中，侧向开口24呈封闭的矩形且其面积比主开口22小。一般来说，侧向开口24及主开口22的面积的比值会介于2至25之间。于不同的实施例中，该比值可以为2-15、15-25以及25-50等范围或各范围的中间值。在本实施例中，侧向开口24及主开口22的面积的比值约为4.5。

再者，在本实施例中，外罩20的内部相对于侧向开口24处设有遮盖 28，其允许使用者在需要时封闭该侧向开口24。一般来说，遮盖28可以是滑门、掀盖或是其他形式可提供前述功能的元件；而在本实施例中，遮盖 28包括滑门，其可以沿着侧向开口24水平滑动。

接着，就投影系统1中的基座40的设计进行说明。一般来说，基座 40中包括有箱体，箱体具有中空的空间以供元件容置于其中。除了箱体外，箱体下方亦得设置有座体以防止箱体翻覆。请参阅图5，图5绘述了第一实施例中基座的示意图。于本实例中，基座40包括有座体42以及箱体 44。应用时，基座40可被置放于承载表面3上，例如地板。座体42用于防止基座翻覆。座体42可作为防倒件，藉由减缩投影系统1因支撑杆50 往外延伸时其力臂距离从而防止其倾倒。一般来说，座体42得为三脚架、多脚架结构或是平板状结构。而考量使用时的方便安全性，在本实施例中，座体42则应用了圆扁柱状结构，而圆扁柱状结构的侧缘有倾斜坡面以防止使用者误踢受伤。除此之外，采用圆扁柱状座体42的优点在于确保杆体50旋转时仍得在各个方向维持其防倒的功能。

而座体42在设计时，较重要的考量因子是外罩20的重量及其与座体42的水平距离，亦即其力臂的长度。举例来说，在本实施例中，箱体44设置在座体42的中央，箱体44及其所内部所容置物体的总重约为50公斤；而座体42为一半径约为30厘米的扁型柱体，而外罩20与座体42的最小水平距离约为1.5米。简单而言，若座体42从其中心点起算，往外罩20方向，至座体42边沿的长度为d1，外罩20与座体42的中心点之间最小水平距离为d2，则d1/d2大于0.1时，其已有相当的防倒效果，大于0.2时，其效果更佳，大于0.3时，其效果更为显着。

另外，在本实施例中，箱体44为一开口向下的单一元件形式(ONE PIECE FORMED)金属箱，而箱体44内部具有一中空部442以允许其他元件容置于其中。另外，座体44具有多个穿透其内、外表面的螺孔。除此之外，在本实施例中，箱体44的外表面的部份是以人工石材以黏胶或是机械式固定的方式固设于其表面以为覆盖，惟其并不以此为限。另外，箱体44的一侧有一沿重力方向延伸的凹槽444，用以供支撑杆50固嵌于其中。

再者，在本实施例中，座体42被置放于承载表面3，例如是地板。而箱体44的中空部442容置有配重件446、中央控制模块448以及与其电性连接的周边装置449。

配重件446是用于增加座体42的重量从而增加投影系统的稳定性。在本实施例中，配重件446为重量约为30公斤的金属块，惟其可以例如是水泥块或是其他荷重物取代亦可。在本实施例中，配重件446的各个表面均设有螺孔，以供外部螺丝锁固。而中央控制模块448则藉由螺丝来固设于配重件的螺孔。座体42藉由多枚例如是螺丝的锁固件锁固于配重件446的下方表面处。而箱体44同样是利用锁固件锁固在配重件446的另一表面，藉此，座体42、箱体44及配重446将得以稳固地相互设置。需提及的是，在本实施例中，座体42及箱体44为独立元件，惟实施时并不以此为限，其二者亦得为单一元件形式(ONE PIECE FORMED)的。

另外，箱体44中的中央控制模块448包括主控板。一般来说，主控板是由多个例如是介面模块、无线通信模块以及运算模块等提供特定功能的功能元件组合而成。介面模块用于提供主控板与外界的界面，一般来说，介面模块是指兼容例如是并行接口(例如是基本I/O接口、LPT)、串行接口 (例如是UART,USB,I2C,SPI)、显示器介面(例如是HDMI、VGA)及音源介面或是电能传输接头等各种不同种类的连接介面。

无线通信模块可用于以无线的方式与外部电子装置(例如是手机或是电脑)传输或交换资讯，例如是符合特定通信协定的无线电子通信模块。而前述的特定通信协定可包括蓝芽、WIFI、各世代的流动通信协定、Zigbee、 BLE、NFC、RF等无线通信方案或其结合。而运算模块是用于对外部信号根据一既定程序进行处理并输出相对应信号的元件，例如是，晶体管、单片机、中央处理器或是其他有运算或是控制能力的电子元件及/或其周边控制的软件。

而周边装置449则得包括例如是变压器或是蓄电池的电源模块、散热风扇等散热用装置或元件、扬声器(如喇叭)等装置或元件。一般来说，各周边装置449是分别与中央控制模块448中的主控板直接或间接地连接。

若电源模块包括例如是变压器的元件时，其得将市电的交流电转变为特定电流、电压的直流电以供投影机10、照明用光源30、中央控制模块 449以及周边装置449等各者使用。一般而言，投影机10利用电源线经由中空的支撑杆来直接地自电源模块取得电能；或是电源模块先对中央控制模块449供电，再经由其接线以间接地对投影机10提供电能亦可。

在本实施例中，投影机10的电源线及信号线是分别利用二线材为之，惟其不以此为限，需要时，电源线及信号线得利用USB TYPE-C的单一线材经由中空杆体50进入箱体42以与箱体42中的中央控制模块449电性耦接，以自其取得电能、信号及资料。

而在本实施例中，中央控制模块448中的主控板的介面模块可为USB- TYPE C型连接线的连接埠、I2C协定的相对应型号连接线的连接埠、电源供应接头或音源接头等相对应规格的连接埠。而无线通信模块是支援WIFI 及蓝芽通信协定。而运算芯片为单片机。藉此，主控板可自外界取得信号并作处理后为相对应的输出。再者，投影系统1可以藉由主控板中的无线通信模块来与外部装置(例如是手机或是云端伺服器)连接，并藉以自该外部装置取得例如是影像串流资料或是控制信号，以达到档案传输、画面同步播放或是影像播放的控制等功能。

举例来说，在进行影片播放时，中央控制模块448中的主控板可以藉由其中的无线通信模块来自外部装置取得影片的资料，资料经由运算芯片处理后，资料其中的影像部份会由中央控制模块448的介面模块输出，由信号线经支撑杆中的传导线传输至投影机10的控制电路板11，而控制电路板11会控制投影机的例如是光源及光阀等元件来完成影像的播放。而音源部份，主控板同样会经由介面模块以音源线与周边装置449中的扬声器连接并对其输出音源资料以为音乐播放。值得一提的是，箱体44本身亦可作为前述扬声器的共振腔之用。而需知悉的是，在另一实施例中，除了配重块外，前述在箱体之中的各元件均可部份或是全部整合至投影机10中。

接着，将对投影系统1中支撑杆50的设计进行说明。支撑杆50可以从上方悬吊或是下方支撑投影机与外罩等等构件的重量。从上方支撑时，支撑杆50亦可以是吊杆或是悬杆，但其形状未必要是细长状，有时，可为粗短形并与基座40设为一体亦可。在一实施例中，支撑杆50的两端分别与基座40以及外罩20或是投影机10直接或间接的连接或耦接，用于将外罩20及其中的装置与元件维持在一高度。支撑杆50可采用多段式延伸杆体设计，各段可选择性的相互收纳并为伸展延长或缩短收纳，同时各段的伸缩杆体设计一并允许支撑杆50体的各部份可以沿延伸方向为轴向旋转。亦即，支撑杆50可以分别由多根形状相同或是相异的中空管体组合而成。

另外，支撑杆50相对于外罩20的一端可藉由一活动接头60与外罩 20或是投影机10直接或是间接地连接或是耦接。视设计的不同，活动接头的一端可设于支撑杆50，而另一端则可设置于外罩20的通线孔29或是投影机的表面处。而活动接头可为单向接头或是万向接头，或是其它可使接头两端作相对位置移动的装置或元件。在本实施例中为万向接头，较佳者，可允许外罩20以接点为支点进行自由度为二以上的旋转。或者，活动接头的一侧与投影机10或其机架固设，而投影机10或其机架与外罩相互固设之，亦可达到相似的功效。

以上所称自由度是指物件排除合理公差后，可相对于基准点沿XYZ 三轴的移动及旋转的能力。举例来说，当自由度为0时，物件无法移动及旋转，当自由度为一时，物件可沿XYZ三轴的任一者为移动或是旋转；而当自由度为六时，物件可同时沿XYZ三轴为移动以及旋转。而活动接头可指例如是万向接头、滑轨、吊杆或是软绳等元件。另外，支撑杆50与外罩20的连接并不以具有活动接头为限，需要时，支撑杆50也可以是变型支撑材，例如是一蛇管，即为一例。

请参阅图6，图6绘述了第一实施例中支撑杆的示意图。在本实施例中，支撑杆50为由三根中空杆体(中空管)所相互组合而成。各杆体的粗细由基座40起算至外罩20为渐减。在本实施例中，以各杆体之间可以一旋转扣件54予以固定之，在旋转扣件54为锁固状态时，各杆为相互固定并可防止第一杆体51及第二杆体52沿延伸方向移动或是旋转。而当旋转扣件54为活动状态时，旋转扣件54允许各相互水平旋转或是沿杆体的延伸方向为位移或是旋转，藉以调整外罩20的方向以及垂直位置。

旋转扣件54可以是各种能达到上开功能的连接件。而在本实施例中，旋转扣件54为一内侧具有螺纹的旋转帽，使用时，较细的杆体嵌合于较粗的中空管体之中，而较粗的中空管体的开口的外径刻有螺纹，而其边缘处形成有数个与螺纹大致垂直的沟槽。旋转帽套设于开口的螺纹处并予锁紧时，开口渐向内弹性变型并予收缩，藉此，外杆与内杆的位置可以被固定之。又或者，支撑杆50可以是一卡箍、C字型固定夹或是其他既存可利用来固定内、外管体的机构。

在本实施例中，支撑杆50的末端处包括有开口，开口经由各伸缩杆的内部空间来与基座40的内部连通，藉此，需要时，基座40内部的供电缆线K1或是信号缆线K2等同时可经由支撑杆50的内部通道来与基座40的中空部连接。

而在本实施例中，支撑杆50的末端的开口设有活动接头60，活动接头60为万向接头60。万向接头60包括球件62及槽件64，其二者是分别设置于外罩20的开孔29处与连接杆50的末端开口，以使外罩20能相对该球件62沿三轴进行旋转，亦即其自由度为三。而万向接头的球件62及槽件64是分别具有一相对应的穿孔622、642。藉此，缆线可由基座40中的中空部442藉由支撑杆50的内部空间，穿过活动接头60的穿孔以及外罩20的开孔29处穿入外罩20。而在本实施例中，开孔29是设于罩体相对于主开口22的另一侧。

在组合前述各元件后，投影系统的作动方式将于下说明。请参酌图 7，图7绘述了第一实施例中，各元件的组合示意图。由图可见，支撑杆50 是自基座40往上延伸后以悬吊的形式将罩体20、投影机10及灯具30同时维持在一高度处。而投影机10及灯具30可同时设置于外罩20之中，但也可部份于外罩的内部，不以完全埋入为限，需要时，投影机10及灯具30 的部份可露出外罩20。投影机10镜头面向外罩20的侧向开口24以使投影光束可藉由侧向开口24输出外罩20。而灯具30则面向外罩20的主开口 22以使照明光IL可藉由主开口22输出外罩20。亦即，于一实施例中，投影光束的出光方向与照明光IL的出光方向大致垂直。另外，外罩20可相对于连接杆体50沿X、Y及Z轴分别进行正负约30度的旋转。另外，藉由调整支撑杆体50的旋转扣件，外罩20可藉由支撑杆对基座旋转。

而在本实施例中，支撑杆50的一端是固定在机架23的一侧，而机架 23是同时地分别与外罩20、投影机10及灯具30连接。在本实施例中，机架23是由多片板材藉由杆体及螺丝相互固定而成的。而于其中的一片板材朝向座向表面的一侧是固设有灯具30，反之，前述板材相对于灯具30的另一表面则承载有投影机10。而前述的板材则同样是藉由杆体及螺丝来与外罩为连接。

在本实施例中，机架23较主开口22小，在组装时，机架23可由主开口22进入罩体20，以藉由各式固定元件固定在罩体20内侧以维持其高度。

再者，请参阅图7，由图可见，在本实施例中，外罩20进一步设置了触控感测器(Touch sensor)70，或者触控开关。触控感测器70与灯具30、外罩20或另外设感测区电性连接或是耦接。触控感测器70得为各种例如是电容、电阻式、光电式触控感测模块。

而在本实施例中，触控感测器70为电容式触控感测器。由在本实施例中的外罩20是以导电材料制成，触控感测器70可藉由外罩20感测使用者碰触外罩20时所产生的电性变化，例如是电容或电阻变化，来产生触控信号，而触控感测器70连接于投影机10中的控制电路板11的传输介面，并利用电路板11的传输介面将触控信号传至基座40中的主控板后，由主控板对灯具30进行相对应的开、关或是其他例如是调整亮度等功能。再者，触控感测器70亦不以设置于外罩20处为限，触控感测器70亦得设置于支撑杆50的表面。而触控感测器70除了前述的表面为导电的设计外，亦得采表面非导电的设计，例如是玻璃或是压克力等的非导电层，其下方则设置有触控感测芯片，当使用者的手部接触触控感测器时，其触控感测芯片将经由非导电层感测使用者手部并输出触控信号。而当触控感测器70固设于连接杆50表面时，感测芯片连接的传输线会进入支撑杆50的管道中，而与基座40中的中央控制模块448中主控板的介面模块耦接，而当主控板接收到感测芯片所产生的触控信号后，主控板会对控制灯具30。

另一方面，外罩20中进一步设置有开关感测器282，例如是磁簧开关或是机构件的作动用来驱动电子信号源亦可，本发明不对此多加限制。开关感测器282分别与外罩20的侧向开口24的滑门27与投影机10的控制电路板11的电子信号输入/输出(I/O)介面电性耦接。当投影机10处于输出投影光PL的投影状态，而使用者关闭滑门27后，开关感测器282会感测滑门的开启状态并输出一开关信号，而开关信号会经由控制电路板11传送至中央控制模块448，再由中央控制模块448对投影机10启动待机或是关机的程序。反之，当投影机10非为投影状态时，使用者开启滑门27时，则开关感测器282会输出相对应的信号，藉以使投影机10启动开始投影的程序。

请参阅图8，图8绘述了第二实施例中各元件相对关是的示意图。由图可见，本实施例于外罩20内部设置有自由度至少为一的转向机构25，以允许投影机10本身于侧向开口24与主开口22之间旋转并为投射。在本实施例中，转向机构25包括一对固定杆251，各固定杆251的一端藉由机架 23间接地固设于外罩20，而另一侧则分别枢设于投影机10的左右两侧，以允许投影机10在外罩20内相对于外罩20旋转。而在本实施例中，投影机10相对于外罩20的自由度为1。但其不以此为限，需要时，亦可采用自由度为1至6的各种可动节点作为转向机构25，本发明不对此多加限制。除此之外，转向机构25亦可以例如是滑轨或是电动旋转接头等元件，将不一一于此赘述。另外，在本实施例中，投影机10可整合，例如，红外线摄影机等元件，用来撷取信息，例如使用者肢体的轮廓资讯，从而藉由整合于投影机10内部的处理器，依撷取到的资讯，判断使用者的指令，并可使投影机10所投出的影像为相对应的调整。藉此，投影机在不同的状态时，其投影镜头分别朝向前述的主开口22或是侧向开口24。

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)

1.一种投影系统，其特征是，包括：

外罩，设有容置空间、第一出光口以及第二出光口；

投影机，设有投影镜头，所述投影镜头朝向所述第一出光口；和

照明光源，所述照明光源朝向所述第二出光口。

2.一种投影系统，其特征是，包括：

投影机，具有投影光源、光阀以及投影镜头，且：

所述投影光源用以输出投影用照明光；

所述光阀用以转化所述投影照明光成为影像光；和

所述投影镜头用以将所述影像光投射出来；

转向机构，连接至所述投影机，用以使所述投影机旋转；

照明光源，设于所述投影机下方，用以输出照明光；和

外罩，设有容置空间，且具有侧向开口；所述投影机设于所述容置空间内。

3.根据权利要求2所述的投影系统，其特征是，所述外罩具有外壁，所述外壁围绕所述容置空间并形成主开口，且所述侧向开口设于所述外壁上。

4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征是，所述主开口由透明或半透明的材料形成。

5.根据权利要求3所述的投影系统，其特征是，所述侧向开口的面积小于所述主开口的面积。

6.根据权利要求2所述的投影系统，其特征是，所述侧向开口呈矩形。

7.根据权利要求2所述的投影系统，其特征是，所述投影机更具有合光元件组，且所述投影用照明光经由所述合光元件组进入所述光阀。

8.根据权利要求2所述的投影系统，其特征是，所述光阀是数位微型镜片装置芯片。

9.根据权利要求3所述的投影系统，其特征是，所述照明光源朝向所述主开口输出所述照明光。

10.根据权利要求3所述的投影系统，其特征是，所述投影镜头朝向所述主开口或所述侧向开口投射所述影像光。

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