CN1758090A

CN1758090A - 可调整影像偏移的投影机

Info

Publication number: CN1758090A
Application number: CNA2005101134451A
Authority: CN
Inventors: 林颖芳
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2004-10-10
Filing date: 2005-10-09
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2025-10-09
Also published as: US7354160B2; US20070097338A1; CN100451731C; TWI284247B; TW200612180A; US20060077359A1

Abstract

本发明公开一种投影机，其包括一照明光学系统，用来提供一光束，一光调变器，用来接收和调变该光束；以及一投影镜头，用来投射对应该光调变器所接收的该光束的影像。该投影机另包括一第一调整装置用来调整该照明光学系统的位置，以及一第二调整装置用来调整该投影镜头的位置，以使其能和调整后的该照明光学系统产生对应于该投影镜头所投射出的该影像的位置的一偏移量。

Description

可调整影像偏移的投影机

技术领域

本发明提供一种投影机(projector)，特别是涉及一种具有可调整位置的光学元件来调整影像的偏移量(offset)的投影机。

背景技术

现有投影机，例如数字投影机(digital projector)，在展示或家用/商用上愈来愈普及。一般而言，在设定投影机的影像投影位置时，投影机必须被摆放在距离屏幕或投影面一适当的距离，另外，投影机还必须摆放在适当的高度以及需相对于水平面一适当的投射角度。既然调整投射角度是常常要做的工作，很多投影机便在一边缘或多个边缘装上可调整的脚架以用来提高或降下投影机的高度，而通过手动调整脚架的高度，投影机所投射出的影像就可以显示在屏幕上的适当区域。然而，随着投射角度愈大，投射影像的失真也愈大，而失真会造成投射影像画面变成梯形，且投射光的亮度在屏幕上整个投射影像中显得十分不均匀。

很不幸的，当我们需要调整脚架高度时，往往需要将投影机抬起来才能调整，这常常会中断正在进行中的展示操作，更糟的是，调整投射影像的视角常常必需试了又试地多次调整脚架，为了解决此一问题，一种简单调整投射影像的偏移的方法是有必要的。可调式的镜头可以在市面上买到，其用来改变投射影像的焦点，然而，可调式镜头却具有于错误角度投射光线的问题。所以，若使用一可调式镜头结合一可调式照明光学系统则可以改善这种情形，但现在尚无任何可调式照明光学系统被使用在现有的投影机上。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种具有可移动式光学元件的投影机，以解决上述问题。

依据本发明实施例，其揭露一种投影机。该投影机包括有：一照明光学系统(illumination optics)，用来提供一光束；一光调变器(light modulatingapparatus)，用来接收和调变该光束；以及一投影镜头(projection lens)，用来投射对应该光调变器所接收的该光束的一影像。该投影机另包括有：一第一调整装置，用来调整该照明光学系统的位置；以及一第二调整装置，用来调整该投影镜头的位置，以使其能和调整后的该照明光学系统产生对应于该投影镜头所投射出的该影像的位置的一偏移量。

本发明投影机能够调整投射影像的偏移量而不用抬起投影机，也无需调整投影机脚架的高度，此外，投影机所投射出来的影像并不会失真，而整个投影画面也不会变成梯形，这也确保了投射在屏幕上的影像的亮度会比较均匀。第一和第二调整装置可通过手动操作或由电子装置带动马达以快速且方便地调整影像的偏移量，因此，通过此一方式，使用者便不必抬起投影机的机体和不断地调整投影机脚架来取得适当的视角。

附图说明

图1为本发明第一实施例的投影机的示意图；

图2为本发明第二实施例的投影机的示意图；

图3为本发明第三实施例的投影机的示意图；

图4为本发明第四实施例的投影机的示意图；

图5为图1所示的投影机于调整非球面透镜和投影镜头的位置后的示意图。

图6为图1所示的投影机于调整凹面镜和投影镜头的位置后的示意图；

图7为本发明第五实施例的投影机的示意图。

具体实施方式

请参考图1，图1为本发明第一实施例的投影机10的示意图。为了简明扼要说明本发明技术特征，在以下的揭露中，仅显示与说明投影机10中与本发明相关的元件。投影机10包括一灯具(lamp)12，其用来作为投影机10所需光源以提供光束(light beam)30，而从灯具12所射出的光束30便经过光导管14(light pipe)而导向一非球面透镜(aspherical lens)16。灯具12、光导管14与非球面透镜16的组合视为一照明光学系统(illumination optics)15，而照明光学系统15也可选择性地包括一凹面镜(concave mirror)18。非球面透镜16将光束30聚焦在凹面镜18上，接着，凹面镜18便将光束30反射至数字微镜装置(digital mirror device，DMD)20，而数字微镜装置20便调变光束30并将调变处理后的光束30反射到一投影镜头(projection lens)22。最后，投影镜头22在自数字微镜装置20接收光束30后，将影像由投影机10投影至一屏幕或一可视表面上。本发明投影机10允许某些内部元件的位置可加以调整以改变从投影机10所投射出的影像的偏移量。举例来说，当投影镜头22沿着箭头方向7A调整时，照明光学系统15则沿着箭头方向5A来调整，亦即，由于调整投影镜头22的位置，因此照明光学系统15的位置调整可补偿较低的投射光亮度。

请参考图2，图2为本发明第二实施例的投影机40的示意图。与图1所示的投影机10不同的是：投影机40将凹面镜18换成一平面镜17。光束30从灯具12射出后便经过光导管14导向至非球面透镜16，接着，非球面透镜16便将光束30聚焦在平面镜17上，而平面镜17再反射光束30进入数字微镜装置20中，最后，数字微镜装置20便调变光束30并将调变处理后的光束30反射到投影镜头22。在调整投射影像的偏移量时，投影镜头22沿着箭头方向7B调整，而照明光学系统15则可沿着箭头方向5B来调整。

请参考图3，图3为本发明第三实施例的投影机42的示意图。与图2所示的投影机40不同的是：投影机42同时使用透镜19与平面镜17，而非仅平面镜17。光束30从灯具12射出后经过光导管14导向非球面透镜16，非球面透镜16则将光束30聚焦在平面镜17上，接着，平面镜17便将光束30反射到透镜19，然后透镜19进一步将光束30聚焦在数字微镜装置20上，最后，数字微镜装置20便调变光束30并将调变处理后的光束30反射到投影镜头22。在调整投射影像的偏移量时，当投影镜头22沿着箭头方向7C调整时，照明光学系统15可沿着箭头方向5C来调整。

请参考图4，图4为本发明第四实施例的投影机44的示意图。与图1所示的投影机10不同的是：投影机44并未包括凹面镜18或任何其它反射镜，取而代之的是光线直接从非球面透镜16射向数字微镜装置20，换句话说，光束30从灯具12射出后经过光导管14导向至非球面透镜16，而非球面透镜16便将光束30聚焦在数字微镜装置20上，最后，数字微镜装置20再调变光束30并将调变处理后的光束30反射到投影镜头22。在调整投射影像的偏移量时，当投影镜头22沿着箭头方向7D调整时，照明光学系统15可沿着箭头方向5D来调整。

请参考图5，图5为图1所示的投影机10于调整非球面透镜16和投影镜头22的位置后的示意图。相比较于图1所示的位置，非球面透镜16的位置沿着箭头方向A往下移动，而投影镜头22的位置则沿着箭头方向B往上移动。因为上述位置的变动，所投射的光束32的位置自原来光束30的位置产生一偏移量，而如图5所示，光束30和光束32之间的偏移量即为OFF1。通过将非球面透镜16的位置沿着箭头A往下移动，便可产生光束30和光束32之间的偏移量OFF1，所以，投影镜头22也跟着沿箭头B往上移动使得光束32通过投影镜头22的光瞳(pupil)。虽然非球面透镜16和投影镜头22可以个别地移动，但最好是经由齿轮组或其它可手动操作或由电子控制式马达(步进马达或直流马达)来操作的调整装置来驱使非球面透镜16和投影镜头22同时移动。

请参考图6，图6为图1所示的投影机10于调整凹面镜18和投影镜头22的位置后的示意图。相比较于图1所示的位置，凹面镜18的位置沿着箭头方向C往下移动，而投影镜头22的位置则沿着箭头方向D而往上移动。因为上述位置的变动，所投射的光束32便从原来光束30的位置产生一偏移量，如图6所示，光束30和光束34之间的偏移量即为OFF2。通过将凹面镜18的位置沿着箭头方向C往下移动，便产生了光束30和光束34之间的偏移量OFF2，所以，投影镜头22也跟着沿箭头方向D往上移动以使得光束34通过投影镜头22的光瞳。虽然凹面镜18和投影镜头22可以个别地移动，但两者最好以适当的对应关系而同时移动。虽然在投影机10仅需移动某两个元件来使得投射影像产生一偏移量，然而，也可移动更多的元件来达成此一目的，举例来说，当调整投射影像的偏移量时，可以同时移动非球面透镜16、凹面镜18以及投影镜头22。若愈多的元件被移动，则每个元件所需移动的距离就愈短。

上述说明了第一实施例中投影机10里的元件要如何调整以使得投射影像产生偏移量。在第二、第三、第四实施例中投影机里也有元件可被调整，例如图2所示的投影机40中，平面镜17或非球面透镜16可以和投影镜头22一起移动以产生所要的偏移量；同样地，图3所示的投影机42中，平面镜17、非球面透镜16与透镜19的任意组合可与投影镜头22一起移动以产生所要的偏移量；对于图4所示的投影机44而言，非球面透镜16可与投影镜头22一起移动以产生所要的偏移量。

请参考图7，图7为本发明第五实施例的投影机50的示意图。投影机50包括了与投影机10不同的元件，且其包括了多个齿轮60～70来调整凹面镜18和投影镜头22的位置。如图7所示，投影机50包括一反射镜(foldingmirror)51将从一灯具(未显示于图7)射出的光束30反射至凹面镜18，其中反射镜51的采用可使得投影机50具有更精简的外型以进一步降低投影机50的整体尺寸。凹面镜18会将光束30反射至数字微镜装置20，然后，数字微镜装置20再反射光束30进入投影镜头22的光瞳。为了可更清楚地说明本发明技术，非球面透镜16并没有显示于图7中，但其实际上是包括于投影机50中。

投影镜头22本身有一可调整脚架58，其紧靠在投影机50的机壳(housing)的坚固部位52，其中坚固部位52使得可调整脚架58沿着坚固部位52上下移动时，投影镜头22能位于适当的位置。利用这个方法，投影镜头22可以沿着箭头方向F向下移动或者沿着其反方向来向上移动，投影镜头22的上下移动是由于齿轮70的转动带动了与可调整脚架58相连的直齿轮条(straight gear rack)56作上下移动。主齿轮60是用来转动一串相似的小齿轮，虽然图7中显示一些齿轮，但是本发明也可以用更大量或更少量的齿轮来加以实现。在图7中，主齿轮60是以顺时钟方向旋转，因此，主齿轮60便带动齿轮62往逆时钟方向旋转，而齿轮62接着带动齿轮66往顺时钟方向旋转，所以，齿轮66便进一步地使得齿轮68往逆时钟方向旋转，最后，齿轮68即带动齿轮70往顺时钟方向旋转，并使得直齿轮条56往上移动。同时，齿轮62的转动会使得齿轮64往顺时钟方向旋转，而齿轮64再带动连接凹面镜18的直齿轮条54沿着箭头方向E向下移动。所以，转动主齿轮60可以同时调整投影镜头22和凹面镜18两者的位置。同理，额外的齿轮也可依照上述相同方式来调整反射镜51的位置。

总而言之，调整本发明投影机的内部光学元件的位置可使得投影机所投射出的影像产生所要的偏移量，而通过调整光学元件的位置便可以取代手动调整投影机的可调整脚架高度的操作，此外，熟悉本项技术者可以使用任何可调整元件来调整投影镜头22、凹面镜18与反射镜51的位置，如图5所示，非球面透镜16的位置也可被调整。只要使得光束能到达投影镜头22的光瞳，对投影机的内部光学元件所施加的各种位置调整机制都是可行的，均属本发明的范畴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种投影机，其包括有：

一照明光学系统(illumination optics)，用来提供一光束；

一光调变器(light modulating apparatus)，用来接收和调变该光束；

一投影镜头(projection lens)，用来投射对应该光调变器所接收的该光束的一影像；

一第一调整装置，用来调整该照明光学系统的位置；以及

一第二调整装置，用来调整该投影镜头的位置，以使其能和调整后的该照明光学系统产生对应于该投影镜头所投射出的该影像的位置的一偏移量。

2.如权利要求1所述的投影机，其中该第一、第二调整装置分别同时调整该照明光学系统的位置与该投影镜头的位置。

3.如权利要求1所述的投影机，其中该照明光学系统包括有一凹面镜(concave mirror)。

4.如权利要求1所述的投影机，其中照明光学系统包括有一非球面透镜(aspherical lens)。

5.如权利要求1所述的投影机，其中该照明光学系统包括有一凹面镜和一非球面透镜，以及当该第一调整装置调整该凹透镜和该非球面透镜两者的位置时，该第二调整装置也同时调整该投影镜头的位置。

6.如权利要求1所述的投影机，其另包括有：

一反射镜(folding mirror)，用来反射该照明光学系统所发射的该光束；以及

一第三调整装置，用来于该第一、第二调整装置分别调整该照明光学系统的位置和该投影镜头的位置时，同时调整该反射镜的位置。

7.一种投影机，其包括有：

一反射镜(folding mirror)，用来反射一光束；

一光调变器(light modulating apparatus)，用来接收和调变该光束；

一第一调整装置，用来调整该反射镜的位置；以及

一第二调整装置，用来调整该投影镜头的位置，以使其能和调整后的该反射镜产生对应该投影镜头所投射出的该影像的位置的一偏移量。

8.如权利要求7所述的投影机，其中该第一、第二调整装置分别同步调整该反射镜的位置与该投影镜头的位置。

9.如权利要求7所述的投影机，其另包括有：

一照明光学系统(illumination optics)，用来将从该反射镜所反射的该光束聚焦在该投影镜头上；以及

一第三调整装置，用来在该第一、第二调整装置分别调整该反射镜和该投影镜头的位置时，同时调整该照明光学系统的位置。

10.如权利要求9所述的投影机，其中该照明光学系统包括有一凹面镜(concave mirror)。

11.如权利要求9所述的投影机，其中该照明光学系统包括有一非球面透镜(aspherical lens)。

12.如权利要求9所述的投影机，其中该照明光学系统包括有一凹面镜和一非球面透镜，以及当该第三调整装置调整该凹透镜和该非球面透镜两者的位置时，该第二调整装置也同时调整该投影镜头的位置。

13.一种调整投影机所投射的影像的偏移量的方法，该投影机包括有一照明光学系统(illumination optics)，用来提供一光束；一反射镜(foldingmirror)，用来反射该光束；以及一投影镜头(projection lens)，用来投射对应该光束的一影像；该方法包括有：

调整该投影镜头的位置以及调整该反射镜与与该照明光学系统中至少一元件，以使该投影镜头所投射的该影像的位置产生一偏移量。

14.如权利要求13所述的方法，其中当调整该投影镜头的位置时，同时调整该反射镜的位置或该照明光学系统的位置。

15.如权利要求13所述的方法，其中该照明光学系统包括有一凹面镜(concave mirror)和一非球面透镜(aspherical lens)，以及该方法包括有：调整该投影镜头的位置并且调整该反射镜，该凹面镜以及该非球面透镜中至少一元件，以使该投影镜头所投射的该影像的位置产生该偏移量。

16.如权利要求15所述的方法，其中该投影镜头的位置，该凹透镜的位置，该非球面透镜的位置，以及该反射镜的位置同时进行调整。