CN210776142U - 投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束调变为影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，以将影像光束投射出投影装置而形成直立式影像画面。在光阀的长边方向上，光阀的中心相对于一参考平面具有第一偏移量，其中参考平面包含投影镜头的中心轴，且参考平面垂直于光阀的长边方向。在直立式影像画面的长边方向上，直立式影像画面的中心相对于参考平面具有第二偏移量。本实用新型的投影装置可提供显示品质较佳的直立式影像画面。

Description

投影装置
技术领域
本实用新型是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种投影装置。
背景技术
一般来说，投影机所投影出的影像画面为水平宽度大于垂直高度的横向影像画面(Landscape Image)。然而，在一些应用中(例如，电梯门投影)，也可能需要垂直高度大于水平宽度的直立式影像画面(Portrait Image)。目前的一种方法是将数字微镜元件(digitalmicro-mirror device，DMD)的有效区域中对应于预定投影画面区域的部分设为开启状态(on-state)，而有效区域中对应于非预定投影画面区域的其他部分设为关闭状态(off-state)。举例来说，当数字微镜元件的有效区域全部设为开启状态时，投影机可投影出一横向影像画面，而当此投影机应用在电梯门投影时，可将有效区域中对应于电梯门的区域的部分设为开启状态，而有效区域中对应于电梯门的两旁区域的其他部分设为关闭状态。因此，投影机可投出影像仅于电梯门的区域，而不投出影像于电梯门两旁的区域。
然而，在上述方法中，有效区域中对应于电梯门的两旁区域的部分可能占有效区域中相当高的比例，且一般来说，数字微镜元件的全部有效区域皆会受到入射光的照射，因此若将有效区域中对应于非预定投影区域的部分设为关闭状态，将造成有效区域的利用率大幅下降，进而造成亮度及分辨率的损失。
“先前技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“先前技术”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“先前技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
本实用新型提供一种投影装置，可提供显示品质较佳的直立式影像画面。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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，本实用新型的一实施例提出一种投影装置，包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统用于提供照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束调变为影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，以将影像光束投射出投影装置而形成直立式影像画面。在光阀的长边方向上，光阀的中心相对于一参考平面具有第一偏移量，其中参考平面包含投影镜头的中心轴，且参考平面垂直于光阀的长边方向。在直立式影像画面的长边方向上，直立式影像画面的中心相对于参考平面具有第二偏移量。
基于上述，在本实用新型的实施例的投影装置中，由于光阀的中心在光阀的长边方向上相对于包含投影镜头的中心轴的一参考平面偏移，而非是在光阀的短边方向上相对于参考平面偏移。因此，被投射出投影装置的影像光束可直接形成直立式显示画面。如此一来，当运用在需要直立的影像画面的应用时，本实用新型的实施例的投影装置可不牺牲亮度及分辨率，因而可提供显示品质较佳的直立式影像画面。
为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是本实用新型的一实施例的一种投影装置的示意图。
图2是本实用新型的一实施例的一种投影装置的立体图。
图3是图2的投影装置的侧视透视图。
图4是图3的投影装置的放大图。
图5是图4的光阀和投影镜头的俯视图。
具体实施方式
有关本实用新型之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳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，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
图1是本实用新型的一实施例的一种投影装置的示意图。图2是本实用新型的一实施例的一种投影装置的立体图。图3是图2的投影装置的侧视透视图。图4是图3的投影装置的放大图。图5是图4的投影装置内部的俯视图。为了清楚地描述，图3至图5有省略绘示部分构件。
请先参照图1，本实施例的投影装置200包括照明系统100、光阀210以及投影镜头220。照明系统100用于提供照明光束IB。光阀210配置于照明光束IB的传递路径上，以将照明光束IB调变成影像光束IMB。投影镜头220配置于影像光束IMB的传递路径上，并用于将影像光束IMB投射至成像面IP(标示于图3，其例如是屏幕或墙壁等可呈现画面的表面)上，以形成影像画面。由于这些不同颜色的照明光束IB照射在光阀210上后，光阀210依时序将不同颜色的照明光束IB转换成影像光束IMB并传递至投影镜头220，因此，光阀210所转换出的影像光束IMB被投影镜头220投射出投影装置200的影像画面便能够成为彩色画面。
在本实施例中，照明系统100例如包括光源、波长转换元件以及滤光元件。光源可用以发出光束，波长转换元件可用以将光源发出的光束转换为不同的色光，而滤光元件可用于提升色光的色纯度，以形成照明光束IB。然而，在其他实施例中，照明系统100也可以包括多个不同光源，以分别发出具有不同颜色的照明光束IB。本实用新型对照明系统100的型态及其种类并不加以限制。
在本实施例中，光阀210例如为数字微镜元件(digital micro-mirror device，DMD)或硅基液晶面板(liquid-crystal-on-silicon panel，LCOS panel)等反射式光调变器。然而，在其他实施例中，光阀210也可以是透光液晶面板(transparent liquid crystalpanel)，电光调变器(electro-optical modulator)、磁光调变器(maganeto-opticmodulator)、声光调变器(acousto-optic modulator，AOM)等穿透式光调变器。本实用新型对光阀210的型态及其种类并不加以限制。
在本实施例中，投影镜头220例如是包括具有屈光度的一个或多个光学镜片的组合(如图4所示)，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、平凹透镜等非平面镜片或其各种组合。本实用新型对投影镜头220的型态及其种类并不加以限制。
请接着参照图2及图3，在本实施例中，成像面IP例如屏幕或墙壁，而投影装置200例如是架设于地面或桌面，其中影像光束IMB是被向上投射至成像面IP。然而，在其他实施例中，投影镜头200也可以是架设于天花板等较高的位置，其中影像光束IMB是被向下投射至成像面IP。为便于描述，本申请的图2及后续相关附图特意绘示坐标轴，其中XZ平面例如是平行于地面、桌面或天花板，而YZ平面例如是平行于屏幕或墙壁，因此X方向和Z方向可视为水平方向，而Y方向可视为垂直方向。
如图2所示，投影镜头220将影像光束IMB投射出投影装置200而于成像面IP上形成直立式影像画面50，其中直立式影像画面50是指垂直高度大于水平宽度的影像画面，即影像画面50于Y方向的长度大于在Z方向的长度，其形成方法将于下述段落进一步地描述。
请先参照图4，在光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)上，光阀210的中心C1相对于一参考平面RE(例如是图中的XZ平面)具有第一偏移量S1，其中参考平面RE(例如是图中的XZ平面)包含投影镜头220的中心轴CA，且参考平面RE(例如是图中的XZ平面)垂直于光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)。此处，由于光阀210的有效区域212呈矩形，因此光阀210的长边方向是指与有效区域212的长边平行的方向(例如是图中的Y方向)，同理，光阀210的短边方向是指与有效区域212的短边平行的方向。本实施例的光阀210的短边方向是以平行于图中的X方向为例，然而在其他实施例中，光阀210的短边方向也可以相对于图中的X方向倾斜且平行于图中的XZ方向。此外，光阀210的有效区域212是指可将照明光束IB调变成影像光束IMB并传递至投影镜头220的实际光学作动区。举例来说，当光阀例如是数字微镜元件(DMD)时，有效区域212例如是数字微镜元件(DMD)上配置数字微镜的区域。
请接着参照图3，在直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)上，直立式影像画面50的中心C2相对于参考平面RE(例如是图中的XZ平面)具有第二偏移量S2。此处，直立式影像画面50的长边方向是指与直立式影像画面50的长边平行的方向(例如是图中的Y方向)，同理，直立式影像画面50的短边方向是指与直立式影像画面50的短边平行的方向(例如是图中的Z方向)。
具体来说，由于光阀210的中心C1在光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)上相对于包含投影镜头220的中心轴CA的参考平面RE(例如是图中的XZ平面)偏移，而非是在光阀210的短边方向(例如是图中的X方向)上相对于参考平面RE(例如是图中的XZ平面)偏移。此外，光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)平行于垂直方向(例如是图中的Y方向)。因此，被投射出投影装置200的影像光束IMB可直接于成像面IP形成直立式显示画面50。如此一来，当运用在需要直立的影像画面的应用(例如电梯门投影)时，本实用新型的实施例的投影装置200可不牺牲亮度及分辨率，因而可提供显示品质较佳的直立式影像画面50。
需说明的是，由于投影装置200所投影出的影像画面即为直立式，因此即便需将直立式影像画面50限缩至预定的直立投影区域(例如为电梯门的区域)时，光阀210的有效区域212的利用率仍然相对较高。当光阀是数字微镜元件(DMD)时，有效区域212上数字微镜在开启状态时可将对应的影像光束IMB传递至投影镜头220，而在关闭状态则会将对应的光导引至投影镜头220之外。也就是说，仅有少部分的有效区域212可能被设为关闭状态。在一些实施例中，直立式影像画面50与光阀210的有效区域212所对应的有效投影区域之间的比例至少可例如为大于等于30％。在一些实施例中，直立式影像画面50与光阀210的有效区域212所对应的有效投影区域之间的比例至少可例如为大于等于95％。此处，光阀210的有效区域212所对应的有效投影区域是指当光阀210的有效区域212皆设为开启状态时，影像光束IMB可于成像面IP形成影像画面的区域。
在一些实施例中，直立式影像画面50的长宽比和光阀210的有效区域212的长宽比之间的差值例如为大于0％且小于等于10％。或者，在某些实施例中，直立式影像画面50的长宽比和光阀210的有效区域212的长宽比大致上相同。也就是说，在某些实施例中，光阀210的有效区域212可皆设为开启状态，而可不需有部分的有效区域212设为关闭状态，进而达到更好的光使用率。
请同时参照图3和图4，光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)平行于直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)且垂直于直立式影像画面50的短边方向(例如是图中的Z方向)。光阀210的短边方向(例如是图中的X方向)垂直于直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)且垂直于直立式影像画面50的短边方向(例如是图中的Z方向)。投影镜头220的中心轴CA垂直于光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)且平行于光阀210的短边方向(例如是图中的X方向)。参考平面RE(例如是图中的XZ平面)垂直于光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)，且平行于光阀210的短边方向(例如是图中的X方向)。需说明的是，在其他实施例中，光阀210的短边方向也可以是平行于图中的XZ方向但相对于图中的X方向倾斜，则光阀210的短边方向可不垂直于直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)，也不垂直于直立式影像画面50的短边方向(例如是图中的Z方向)，且投影镜头220的中心轴CA不平行于光阀210的短边方向。
在本实施例中，参考平面RE(例如是图中的XZ平面)位于光阀210的有效区域212与直立式影像画面50之间。在光阀210的长边方向(例如是图中的Y方向)上，光阀210的有效区域212具有第一长度L1，且光阀210的有效区域212与参考平面RE(例如是图中的XZ平面)间隔第一距离D1，即光阀210的有效区域212最靠近参考平面RE的短边与参考平面RE之间具有第一距离D1。在直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)上，直立式影像画面50具有第二长度L2，且直立式影像画面50与参考平面RE(例如是图中的XZ平面)间隔第二距离D2，即直立式影像画面50最靠近参考平面RE的短边与参考平面RE之间具有第二距离D2，其中第一距离D1与第一长度L1的比值大体上等于第二距离D2与第二长度L2的比值。
此外，投影装置200还包括机壳230，机壳230用以容纳照明系统100(图中省略绘示)、光阀210以及投影镜头220，机壳230具有平行于直立式影像画面50的表面230a和/或表面230b，机壳230的表面230a面向直立式影像画面50，而机壳230的表面230b背对直立式影像画面50且与表面230a相对。表面230a和/或表面230b的宽度方向(请参照图2，其例如是图中的Z方向)平行于直立式影像画面50的短边方向(例如是图中的Z方向)。在本实施例中，机壳230的表面230a和/或表面230b例如呈矩形，且表面230a和/或表面230b的水平宽度大于其垂直高度，因此表面230a和/或表面230b的宽度方向是指表面230a和/或表面230b的长边方向，也就是与表面230a和/或表面230b的长边平行的方向(例如是图中的Z方向)。然而，在其他实施例中，机壳230的表面230a和/或表面230b的水平宽度也可以例如是小于其垂直高度，因此表面230a和/或表面230b的宽度方向是指表面230a和/或表面230b的短边方向，也就是与表面230a和/或表面230b的短边平行的方向。当然，在其他实施例中，机壳230的表面230a和/或表面230b的水平宽度也可以例如是等于其垂直高度，本实用新型不局限于此。
如图3至图5所示，投影装置200还包括光路转折元件240，光路转折元件240用以将来自投影镜头220的影像光束IMB反射至成像面IP，以形成前述的直立式影像画面50。举例来说，光路转折元件240例如是凹面镜。如图3所示，直立式影像画面50的中心C2与光路转折元件240上任一点的连线、投影镜头220的中心轴CA以及直立式影像画面50的中心C2在直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)上的延伸线，三者相连呈三角形。此处，直立式影像画面50的中心C2在直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)上的延伸线例如是直立式影像画面50的中心C2与投影镜头220的中心轴CA在直立式影像画面50的长边方向(例如是图中的Y方向)上的连线。也就是说，投影镜头220的中心轴CA和直立式影像画面50的中心C2位于同一垂直平面(例如是图中的XY平面)。
此外，如图3和图4所示，投影装置200的机壳230可包括透光盖板232，透光盖板232配置于光路转折元件240上，且设置于被投影镜头220投影出的影像光束IMB的传递路径上。透光盖板232可防止灰尘附着于光路转折元件240，以避免影响投影装置200的光学效率。
另外，在一些实施例中，投影装置200还可选择性地包括聚光、折射或反射功能的光学元件，用以将照明系统100发出的照明光束IB引导至光阀210，及/或用以将光阀210发出的影像光束IMB引导至投影镜头220。举例来说，如图5所示，投影装置200还包括光学镜组250，光学镜组250配置于来自照明系统100的照明光束IB的传递路径上，以将来自照明光束IB引导至光阀210，并将光阀210发出的影像光束IMB引导至投影镜头220。需说明的是，为了清楚地绘示光阀210的位置，图3和图4中省略绘示光学镜组250。此外，图5中的照明系统100的位置仅为示意性绘示，而非用以限定照明系统100的实际位置。举例来说，照明系统100的一部份可在图中Y方向上设置于光学镜组250的上方或下方，本实用新型并不局限于此。
综上所述，在本实用新型的实施例的投影装置中，由于光阀的中心在光阀的长边方向上相对于包含投影镜头的中心轴的参考平面偏移，而非是在光阀的短边方向上相对于参考平面偏移。此外，光阀的长边方向平行于垂直方向。因此，被投射出投影装置的影像光束可直接于成像面形成直立式显示画面。如此一来，当运用在需要直立的影像画面的应用(例如电梯门投影或是直立型广告板投影)时，本实用新型的实施例的投影装置可不牺牲亮度及分辨率，因而可提供显示品质较佳的直立式影像画面。
虽然本实用新型已以实施例揭露如上，然其并非用于限定本实用新型，任何所属技术领域中的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。此外，本说明书或权利要求中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(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：
100：照明系统
200：投影装置
210：光阀
212：有效区域
220：投影镜头
230：机壳
230a、230b：表面
232：透光盖板
240：光路转折元件
250：光学镜组
50：直立式影像画面
C1、C2：中心
CA：中心轴
D1：第一距离
D2：第二距离
IB：照明光束
IMB：影像光束
IP：成像面
L1：第一长度
L2：第二长度
RE：参考平面
S1：第一偏移量
S2：第二偏移量。

Claims (13)

1.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明系统、光阀以及投影镜头，其中：
所述照明系统用于提供照明光束；
所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束调变为影像光束；以及
所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，以将所述影像光束投射出所述投影装置而形成直立式影像画面，其中：
在所述光阀的长边方向上，所述光阀的中心相对于一参考平面具有第一偏移量，其中所述参考平面包含所述投影镜头的中心轴，且所述参考平面垂直于所述光阀的所述长边方向；以及
在所述直立式影像画面的长边方向上，所述直立式影像画面的中心相对于所述参考平面具有第二偏移量。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述光阀的所述长边方向平行于所述直立式影像画面的所述长边方向。
3.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述参考平面平行于所述光阀的短边方向。
4.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述参考平面位于所述光阀的有效区域与所述直立式影像画面之间。
5.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，其中：
在所述光阀的所述长边方向上，所述光阀的有效区域具有第一长度，且所述光阀的所述有效区域与所述参考平面间隔第一距离；以及
在所述直立式影像画面的所述长边方向上，所述直立式影像画面具有第二长度，且所述直立式影像画面与所述参考平面间隔第二距离，其中所述第一距离与所述第一长度的比值等于所述第二距离与所述第二长度的比值。
6.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，还包括机壳，所述机壳用以容纳所述照明系统、所述光阀以及所述投影镜头，所述机壳具有平行于所述直立式影像画面的表面，所述表面的宽度方向平行于所述直立式影像画面的短边方向。
7.根据权利要求6所述的投影装置，其特征在于，还包括光路转折元件，所述光路转折元件用以将来自所述投影镜头的所述影像光束反射至成像面，以形成所述直立式影像画面。
8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述机壳包括透光盖板，所述透光盖板配置于所述光路转折元件上且位于所述投影镜头所投影出的所述影像光束的传递路径上。
9.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述直立式影像画面的中心与所述光路转折元件上任一点的连线、所述投影镜头的所述中心轴以及所述直立式影像画面的所述中心在所述直立式影像画面的所述长边方向上的延伸线，三者相连呈三角形。
10.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述直立式影像画面与所述光阀的有效区域所对应的有效投影区域之间的比例为大于等于30％。
11.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述直立式影像画面与所述光阀的有效区域所对应的有效投影区域之间的比例为大于等于95％。
12.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述直立式影像画面的长宽比和所述光阀的有效区域的长宽比相同。
13.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述直立式影像画面的长宽比和所述光阀的有效区域的长宽比之间的差值大于0％且小于等于10％。
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