CN114326266A - 光调变模块及反射式投影装置 - Google Patents

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CN114326266A CN202011055505.XA CN202011055505A CN114326266A CN 114326266 A CN114326266 A CN 114326266A CN 202011055505 A CN202011055505 A CN 202011055505A CN 114326266 A CN114326266 A CN 114326266A
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Abstract

一种光调变模块，包括液晶覆硅显示面板与温度调整模块。液晶覆硅显示面板设置于照明光束的传递路径上，且用于调变照明光束。液晶覆硅显示面板设置于温度调整模块内。温度调整模块包括温度感测元件与温度控制元件。温度感测元件设置于液晶覆硅显示面板旁，且用于感测液晶覆硅显示面板所在的环境温度。温度控制元件设置于液晶覆硅显示面板旁，且与温度感测元件耦接。温度控制元件根据环境温度以控制液晶覆硅显示面板的温度。另外，一种反射式投影装置亦被提出。应用此光调变模块的反射式投影装置具有良好的可靠度与良好的投影品质。

Description

光调变模块及反射式投影装置
技术领域
本发明是有关于一种光学模块与投影装置，且特别是有关于一种光调变模块及包含此光调变模块的反射式投影装置。
背景技术
使用液晶覆硅(Liquid Crystal on Silicon,以下简称LCOS)为光阀的投影装置属于反射式投影装置，因其相较一般的使用液晶光阀的投影装置与使用数字光学处理(Digital Light Processing,DLP)光阀的投影装置来说，使用LCOS投影装置因其内采用硅基板来制作相关电路，故相较于液晶投影装置与数字投影装置等，LCOS投影装置较能达到高解析度。
但是，因LCOS投影装置内使用液晶材料，若LCOS投影装置位于温度过高或者是温差过大环境下，液晶材料会产生结晶化的效应，而此会导致影像响应不良、变淡或不显示等现象。
“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
本发明提供一种光调变模块，其具有良好的可靠度且可使应用此光调变模块的反射式投影装置具有良好的投影品质。
本发明提供一种反射式投影装置，其具有良好的投影品质。
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，在本发明的一实施例提出一种光调变模块，其包括液晶覆硅显示面板以及温度调整模块。液晶覆硅显示面板设置于照明光束的传递路径上且用于调变照明光束。液晶覆硅显示面板设置于温度调整模块内。温度调整模块包括温度感测元件以及温度控制元件。温度感测元件设置于液晶覆硅显示面板旁，且用于感测液晶覆硅显示面板所在的环境温度。温度控制元件设置于液晶覆硅显示面板旁，且与温度感测元件耦接。温度控制元件根据环境温度以控制液晶覆硅显示面板的温度。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，在本发明的一实施例提出一种反射式投影装置，其包括照明系统、至少一上述的光调变模块以及投影镜头。照明系统用于发出照明光束。上述的液晶覆硅显示面板用于调变照明光束。投影镜头设置于影像光束的传递路径上。
基于上述，在本发明实施例的光调变模块与反射式投影装置中，光调变模块内设有用来控制液晶覆硅显示面板的温度的温度调整模块，温度调整模块会依据环境温度以控制液晶覆硅显示面板的温度，故光调变模块可具有良好的可靠度，且反射式投影装置具有良好的投影品质。
附图说明
图1为本发明的一实施例的一种反射式投影装置的方块示意图。
图2为本发明的一实施例的反射式投影装置的光路示意图。
图3A为图2中实施例的光调变模块的外观示意图。
图3B为图2中实施例的光调变模块的分解图。
图4A与图4B分别为本发明另一实施例的光调变模块在不同视角的外观示意图。
图5A与图5B分别为本发明又一实施例的光调变模块在不同状态的外观示意图。
具体实施方式
图1为本发明的一实施例的一种反射式投影装置的方块示意图。图2为本发明的一实施例的反射式投影装置的光路示意图。图3A为图2中实施例的光调变模块的外观示意图。图3B为图2中实施例的光调变模块的分解图。
请参照图1与图2，在本实施例中，反射式投影装置200包括照明系统210、至少一光调变模块100以及投影镜头220。于以下的段落中会详细地说明上述各元件。于本实施例中，光调变模块100的数量例如是三个为例，且分别标示为100R、100G、100B，但不局限于此。
照明系统210用于发出照明光束IB，其例如是包括发光元件、透镜或反射镜等具有不同光学功能的光学元件所构成的光学元件总成(assembly)，本领域的技术人员可依据设计需求对应采用不同光学功能的光学元件，本发明并不局限于此。于一实施例中，照明系统210亦可单只包括发光元件。
请参照图1、图3A与图3B，光调变模块100主要包括液晶覆硅显示面板(LCOSPanel)110以及温度调整模块120。温度调整模块120包括温度感测元件122与温度控制元件124，其中温度感测元件122耦接于温度控制元件124，温度控制元件124耦接于液晶覆硅显示面板110。液晶覆硅显示面板110设置于照明光束IB的传递路径上，且将照明光束IB转换(或称调变)成影像光束IMB。于本实施例中，液晶覆硅显示面板110以及温度调整模块120两者的电源来源是彼此独立的。此外，温度调整模块120可以直接支援不同的液晶覆硅显示面板110，特别是液晶覆硅显示面板110本身没有内建温度控制功能。温度调整模块120与晶覆硅显示面板110可分别独立设置。
温度感测元件122例如是指能够将温度转换成电信号的电子元件，于一些实施例中，温度感测元件122例如可包括热电偶(thermocouple)、热电堆(thermopile)、热敏电阻(Thermally Sensitive Resistance)或红外线感测器等，本发明并不局限于此。于本实施例中，温度感测元件122例如是与液晶覆硅显示面板110分离设置，且其邻近地设置于液晶覆硅显示面板110旁。
温度控制元件124例如是指能够控制物件温度(加热或冷却)的相关电子元件。于本实施例中，温度控制元件124包括致冷元件，或称致冷晶片(Thermoelectric chip,TEC)，但本发明不加以限制。
此外，光调变模块100还包括盖体130与壳体140，其例如皆是板金件(sheet metalparts)，其材料例如是由具有高热传导系数的金属，本发明并不局限于此。盖体130、壳体140因为是光调变模块100的最外部元件，故又称为外盖。液晶覆硅显示面板110与温度调整模块120设置于由盖体130、壳体140所界定的容置空间AS内，盖体130、壳体140用于保护液晶覆硅显示面板110与温度调整模块120，因此，可借由拆解盖体130、壳体140以进行更换液晶覆硅显示面板110或温度调整模块120。
请参照图3B，详细来说，温度调整模块120位于盖体130与液晶覆硅显示面板110之间。壳体140还具有开口142，开口142暴露出温度感测元件122以及液晶覆硅显示面板110(如图3A所示)，以利于温度感测元件122感测光调变模块100的液晶覆硅显示面板110附近的环境温度T以及液晶覆硅显示面板110接收照明光束IB所形成的温度。
投影镜头220例如是包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，光学镜片例如包括双凹透镜、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。本发明对投影镜头220的型态及其种类并不加以限制。于本实施例中，投影镜头220用于将影像光束IMB投影至一投影媒介(例如是投影幕或墙壁)上。
此外，在本实施例中，反射式投影装置200还可选择性地包括光学棱镜组OA与多个分光元件BS1～BS3，其设置于至少一光调变模块100与照明系统210之间的光传递路径上，并用于传递照明光束IB以及影像光束IMB。
于以下的段落中会详细地说明本实施例的反射式投影装置的效果。
请参照图2，在本实施例中，照明系统210发出照明光束IB后，经过光学棱镜组OA与分光元件BS1～BS3的导引后，不同颜色的照明光束IB会分别传递至光调变模块100R、100G、100B，其中，光调变模块100R、100G、100B中的液晶覆硅显示面板110分别用于接收照明光束IB中红光、绿光与蓝光的光束后，以将其分别转换成红光、绿光与蓝光的影像光束IMB，红光、绿光与蓝光的影像光束IMB被对应的液晶覆硅显示面板110反射。影像光束IMB再一次地被光学棱镜组OA与分光元件BS1～BS3导引后，而传递至投影镜头220，投影镜头220将影像光束IMB投影至投影媒介上。
在上述投影过程中，温度调整模块120中的温度感测元件122用于感测液晶覆硅显示面板110所在附近的环境温度T，并将感测到的环境温度T的资讯传递至温度控制元件124。温度控制元件124根据感测到的环境温度T以控制/调整液晶覆硅显示面板110的温度设定在预设温度区间，其中预设温度区间例如是液晶覆硅显示面板110合适的工作温度区间，本发明并不局限于此。具体来说，当温度控制元件124接收到来自温度感测元件122的环境温度T的资讯时，温度控制元件124将环境温度T与预设温度区间进行比较。当环境温度T高于预设温度区间的温度上限时，则温度控制元件124对液晶覆硅显示面板110降温。反之，当环境温度T低于预设温度区间的温度下限时，则温度控制元件124对液晶覆硅显示面板110升温。借由此做法，当投影机运作时，使得液晶覆硅显示面板110的温度T’落在预设温度区间内。于一实施例中，预设温度区间例如是摄氏温度-10度至60度的范围内，但本发明并不局限于此。
此外，当环境温度呈现剧烈变化时，温度控制元件124调整液晶覆硅显示面板110的升温或降温，使得液晶覆硅显示面板110的温度T’维持于预设温度区间内，让液晶覆硅显示面板110的工作效率达成最佳化。
承上述，在本实施例的光调变模块100及反射式投影装置200中，温度调整模块120会依据环境温度T以控制液晶覆硅显示面板110的温度。详细来说，于一实施例中，温度调整模块120将环境温度T与预设温度区间进行比较，温度调整模块120根据比较结果对液晶覆硅显示面板110进行升温或降温的动作(或称双向控温)，以确保液晶覆硅显示面板110的温度T’落在预设温度区间内。上述做法可降低温度液晶覆硅显示面板110内液晶的影响，其内部的液晶较不容易因温度的关系而发生结晶化现象，故光调变模块100可具有良好的可靠度，且反射式投影装置200具有良好的投影品质。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的部分内容，省略了相同技术内容的说明，关于相同的元件名称可以参考前述实施例的部分内容，下述实施例不再重复赘述。
图4A与图4B分别为本发明另一实施例的光调变模块在不同视角的外观示意图。图5A与图5B分别为本发明又一实施例的光调变模块在不同状态的外观示意图。
请参照图4A与图4B，图4A与图4B的光调变模块100a大致上类似于图3A与图3B的光调变模块100，其主要差异在于：在本实施例中，光调变模块100a的盖体130a设有散热结构HDS，且散热结构HDS例如是多个散热鳍片，但不局限于此。由于散热结构HDS以热对流的方式增加散热效率，有助于热量逸散，故散热结构HDS与温度控制元件124可协同降温，可减少温度控制元件124的负担。
请参照图5A与图5B，图5A与图5B的光调变模块100b大致上类似于图3A与图3B的光调变模块100，其主要差异在于：在本实施例中，光调变模块100b的盖体130b还包括电磁阀模块132，电磁阀模块132还具有多个对流开口132O。电磁阀模块132与温度控制元件124耦接(电连接)。温度控制元件124控制电磁阀模块132，以使这些对流开口132O开启或关闭，以控制或调整液晶覆硅显示面板110的温度T’。具体来说，当温度控制元件124依据上述判断方式，决定要对液晶覆硅显示面板110进行升温时，则其一方面本身可对液晶覆硅显示面板110进行升温动作，另一方面控制电磁阀模块132的对流开口132O关闭，避免热量逸散，如图5A所示。反之，当温度控制元件124依据上述判断方式，决定要对液晶覆硅显示面板110进行降温时，则其一方面可对其进行降温动作，另一方面控制电磁阀模块132的对流开口132O开启，有利于热对流而降温，如图5B所示。
在上述的实施例中的光调变模块100a、100b分别设有散热结构HDS与电磁阀模块132。于其他未示出的实施例中，光调变模块亦可同时设有散热结构与电磁阀模块，以协同散热，本发明并不局限于此。
在未示出的实施例中，照明系统内的发热源(例如是光源)可与光调变模块的外盖连接，因外盖的材料为具有高导热系数的金属，故若温度控制元件判断需要对液晶覆硅显示面板升温时，温度控制元件可与照明系统内的发热源对液晶覆硅显示面板协同升温，可降低温度控制元件的负担，或者是，使用者或其他相对于光调变模块的外部热源亦可借由外盖将热传导至液晶覆硅显示面板，以协同升温。于其他的实施例中，温度控制元件除了致冷晶片外，可还包括加热元件(例如是热电阻器)，致冷晶片可负责降温与升温过程，而加热元件则可负责升温过程，本发明并不局限于此。
综上所述，在本发明实施例的光调变模块与反射式投影装置中，光调变模块内设有用来控制液晶覆硅显示面板的温度的温度调整模块，温度调整模块会依据液晶覆硅显示面板附近的环境温度以控制或调整液晶覆硅显示面板的温度，故光调变模块可具有良好的可靠度，且反射式投影装置具有良好的投影品质。
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”等用语仅用于命名元件(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：
200：反射式投影装置
210：照明系统
100、100a、100bs、100R、100G、100B：光调变模块
110：液晶覆硅显示面板
120：温度调整模块
122：温度感测元件
124：温度控制元件
130、130a、130b：盖体
132：电磁阀模块
132O：对流开口
140：壳体
142：开口
220：投影镜头
AS：容置空间
BS1～BS3：分光元件
HDS：散热结构
IB：照明光束
IMB：影像光束
OA：光学棱镜组
T：环境温度
T’：液晶覆硅显示面板的温度。

Claims (18)

1.一种光调变模块，其特征在于，所述光调变模块包括液晶覆硅显示面板以及温度调整模块，其中：
所述液晶覆硅显示面板设置于照明光束的传递路径上且用于调变所述照明光束；以及
所述液晶覆硅显示面板设置于所述温度调整模块内，其中所述温度调整模块包括温度感测元件以及温度控制元件，其中：
所述温度感测元件设置于所述液晶覆硅显示面板旁，且用于感测所述液晶覆硅显示面板所在的环境温度；以及
所述温度控制元件设置于所述液晶覆硅显示面板旁，且与所述温度感测元件耦接，所述温度控制元件根据所述环境温度以控制所述液晶覆硅显示面板的温度。
2.根据权利要求1所述的光调变模块，其特征在于，所述温度控制元件根据所述环境温度以控制所述液晶覆硅显示面板的温度在预设温度区间内。
3.根据权利要求2所述的光调变模块，其特征在于，当所述环境温度高于所述预设温度区间的温度上限时，所述温度控制元件对所述液晶覆硅显示面板降温。
4.根据权利要求2所述的光调变模块，其特征在于，当所述环境温度低于所述预设温度区间的温度下限时，所述温度控制元件对所述液晶覆硅显示面板升温。
5.根据权利要求1所述的光调变模块，其特征在于，所述温度控制元件包括致冷元件，其中所述致冷元件用于使所述液晶覆硅显示面板升温或降温。
6.根据权利要求1所述的光调变模块，其特征在于，所述光调变模块还包括：
外盖，其具有电磁阀模块，所述电磁阀模块具有多个对流开口且与所述温度控制元件耦接；
其中，所述温度感测元件用于控制所述电磁阀模块的所述多个对流开口，以使所述多个对流开口开启或关闭，以控制所述液晶覆硅显示面板的温度。
7.根据权利要求1所述的光调变模块，其特征在于，所述光调变模块还包括：
外盖，其具有散热结构，所述液晶覆硅显示面板位于所述电磁阀模块与所述散热结构之间。
8.根据权利要求7所述的光调变模块，其特征在于，所述散热结构为散热鳍片。
9.根据权利要求1所述的光调变模块，其特征在于，所述温度感测元件与所述液晶覆硅显示面板分离设置。
10.一种反射式投影装置，其特征在于，所述反射式投影装置包括照明系统、至少一光调变模块以及投影镜头，其中：
所述照明系统用于发出照明光束；
所述至少一光调变模块每者包括液晶覆硅显示面板以及温度调整模块，其中：
所述液晶覆硅显示面板设置于照明光束的传递路径上且用于将所述照明光束转换成影像光束；以及
所述液晶覆硅显示面板设置于所述温度调整模块内，其中所述温度调整模块包括温度感测元件以及温度控制元件，其中：
所述温度感测元件设置于所述液晶覆硅显示面板旁，且用于感测所述液晶覆硅显示面板所在的环境温度；以及
所述温度控制元件设置于所述液晶覆硅显示面板旁，且与所述温度感测元件耦接，所述温度控制元件根据所述环境温度以控制所述液晶覆硅显示面板的温度；以及
所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上。
11.根据权利要求10所述的反射式投影装置，其特征在于，所述温度控制元件根据所述环境温度以控制所述液晶覆硅显示面板的温度在预设温度区间内。
12.根据权利要求11所述的反射式投影装置，其特征在于，当所述环境温度高于所述预设温度区间的温度上限时，所述温度控制元件对所述液晶覆硅显示面板降温。
13.根据权利要求11所述的反射式投影装置，其特征在于，当所述环境温度低于所述预设温度区间的温度下限时，所述温度控制元件对所述液晶覆硅显示面板升温。
14.根据权利要求10所述的反射式投影装置，其特征在于，所述温度控制元件包括致冷元件，其中所述致冷元件用于使所述液晶覆硅显示面板升温或降温。
15.根据权利要求10所述的反射式投影装置，其特征在于，所述光调变模块还包括：
外盖，其具有电磁阀模块，所述电磁阀模块具有多个对流开口且与所述温度控制元件耦接；
其中，所述温度感测元件用于控制所述电磁阀模块的所述多个对流开口，以使所述多个对流开口开启或关闭，以控制所述液晶覆硅显示面板的温度。
16.根据权利要求10所述的反射式投影装置，其特征在于，所述光调变模块还包括：
外盖，其具有散热结构，所述液晶覆硅显示面板位于所述电磁阀模块与所述散热结构之间。
17.根据权利要求16所述的反射式投影装置，其特征在于，所述散热结构为散热鳍片。
18.根据权利要求10所述的反射式投影装置，其特征在于，所述温度感测元件与所述液晶覆硅显示面板分离设置。
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