TW201610547A - 光學元件調整裝置及使用其之投影機 - Google Patents

Abstract

一種光學元件調整裝置，適於承載光學元件。光學元件調整裝置包括調整座、固定座以及多個鎖固件。調整座具有第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔，其中第一穿孔設置於調整座的重心，通過第一穿孔及第二穿孔的第一直線的延伸方向不同於通過第一穿孔及第三穿孔的第二直線的延伸方向。固定座具有對應第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔的多個結合孔。多個鎖固件分別穿過第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔並結合於那些結合孔，將調整座結合於固定座，而調整座具有遠離固定座的承載側，用以承載光學元件。本發明另提出一種使用此光學元件調整裝置的投影機。

Description

光學元件調整裝置及使用其之投影機

本發明是有關於一種光學元件調整裝置及使用其之投影機，尤其是有關於一種可調整三個軸向的光學元件調整裝置及使用其之投影機。

投影設備係藉由照明系統提供照明光束，接著經由光閥(light valve)將照明光束轉換成影像光束，再由投影鏡頭將影像光束投影於顯示幕上，以於顯示幕上形成影像畫面。

為了使投影設備的各元件具有較佳的配置方式，習知技術常會採用反射元件來調整照明光束的傳遞路徑。反射元件通常固定於調整裝置上，以便對反射元件的擺設角度進行微調，進而改善因組裝公差而導致光路徑誤差(即照明光束及影像光束的傳遞路徑誤差)的問題。目前，已有許多關於用來承載反射元件的調整裝置的專利文件，例如公告號為7871167的美國專利、公告號為2305687的中國大陸專利以及公開號為100589023的中國大陸專利申請案。

然而，習知的各種調整裝置往往只能使反射元件沿著兩個軸向在固定的角度範圍內旋轉，例如沿著與反射元 件之反射面的長邊與短邊平行的橫軸與縱軸旋轉，因此改善光路徑誤差的效果較為受限。

本發明提供一種光學元件調整裝置，其具有三軸調整的功能。

本發明另提供一種投影機，其使用具有三軸調整功能的光學元件調整裝置，以有效改善光路徑誤差的問題。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例所提供的光學元件調整裝置包括調整座、固定座以及多個鎖固件。調整座具有第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔，其中第一穿孔設置於調整座的重心，通過第一穿孔及第二穿孔的第一直線的延伸方向不同於通過第一穿孔及第三穿孔的第二直線的延伸方向。固定座具有對應第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔的多個結合孔。多個鎖固件分別穿過第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔並結合於那些結合孔，以將調整座結合於固定座。調整座具有遠離固定座的承載側，用以承載光學元件。

在本發明的一實施例中，上述之調整座更具有與承載側相對的背側，而第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔從承載側貫穿至背側。

在本發明的一實施例中，上述之光學元件為反射元件。

在本發明的一實施例中，上述之光學元件調整裝 置更包括多個彈性件，套置於鎖固件，並抵靠於固定座及調整座之間。

在本發明的一實施例中，上述之固定座具有多個第一限位槽，調整座具有多個第二限位槽，第二限位槽分別與第一限位槽相對應，各彈性件的兩端容置於相對應的第一限位槽與第二限位槽內。

在本發明的一實施例中，上述之鎖固件為螺絲，結合孔為螺孔。

在本發明的一實施例中，上述之每一第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔包括相通的第一孔部及第二孔部，第二孔部鄰近固定座，且第一孔部的孔徑大於第二孔部的孔徑，各鎖固件包括螺頭與連接螺頭的螺桿，螺頭的外徑大於第二孔部的孔徑，且小於第一孔部的孔徑，而螺桿的外徑小於第二孔部的孔徑。

在本發明的一實施例中，上述之每一第一穿孔、第二穿孔及第三穿孔更包括位於第一孔部與第二孔部之間的漸縮孔部，漸縮孔部的孔徑從第一孔部朝向第二孔部的方向逐漸縮減，使漸縮孔部的孔壁形成第一圓弧面。

在本發明的一實施例中，上述之各螺頭之面向第一圓弧面的表面為對應第一圓弧面的第二圓弧面。

在本發明的一實施例中，上述之光學元件調整裝置更包括彈片以及限位元件，其中彈片設置於固定座與調整座之間，並固定於調整座，調整座更具有多個第四穿孔，而彈片具有多個抵靠部，這些抵靠部分別經由那些第四穿孔穿過調整座並抵靠於光學元件的第一面。限位元件配置於調整座之承載側，並遮蓋光學元件之第二面的邊緣，其中第一面 與第二面相對。

在本發明的一實施例中，上述之彈片更具有第五穿孔，而穿過第一穿孔的鎖固件更穿過第五穿孔。

本發明之一實施例更提供一種投影機，包括照明系統、光閥以及投影鏡頭，其中照明系統適於提供照明光束，照明系統包括光學元件以及上述之光學元件調整裝置，光學元件配置於光學元件調整裝置之調整座的承載側，用以改變照明光束的光學特性或傳遞路徑。光閥配置於照明光束的傳遞路徑上，以將照明光束轉換成影像光束。投影鏡頭配置於影像光束的傳遞路徑上。

本發明之光學元件調整裝置中，由於第一穿孔設置於調整座的重心，藉由調整穿過第一穿孔的鎖固件的鬆緊度可使調整座朝接近或遠離固定座的方向移動，且光學元件置於調整座上，因此光學元件可以整體得沿著光軸朝接近或遠離固定座的方向移動，而不僅只有旋轉角度。此外，藉由調整穿過第二穿孔的鎖固件的鬆緊度，可使調整座以第二直線為軸心，沿著第二直線在固定的角度範圍內旋轉；藉由調整穿過第三穿孔的鎖固件的鬆緊度，可使調整座以第一直線為軸心，沿著第一直線在固定的角度範圍內旋轉。因此，本發明之光學元件調整裝置具有三軸調整的功能，而本發明之投影機因使用此具有三軸調整功能的光學元件調整裝置，所以能有效改善光路徑誤差的問題。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1‧‧‧投影機

10‧‧‧照明系統

100‧‧‧調整座

11‧‧‧光源

110‧‧‧第一穿孔

111‧‧‧第一孔部

112‧‧‧第二孔部

113‧‧‧漸縮孔部

1131‧‧‧第一圓弧面

12‧‧‧光積分柱

120‧‧‧第二穿孔

13‧‧‧透鏡

130‧‧‧第三穿孔

14‧‧‧反射元件

140‧‧‧承載側

141‧‧‧第一面

142‧‧‧第二面

15‧‧‧光學元件調整裝置

150‧‧‧背側

160‧‧‧第一限位槽

170‧‧‧第四穿孔

180‧‧‧鎖孔

190‧‧‧定位柱

20‧‧‧光閥

200‧‧‧固定座

210a、210b、210c‧‧‧結合孔

260‧‧‧第二限位槽

30‧‧‧投影鏡頭

300a、300b、300c‧‧‧鎖固件

310‧‧‧螺頭

3101‧‧‧第二圓弧面

320‧‧‧螺桿

400‧‧‧彈性件

500‧‧‧彈片

510‧‧‧固定部

511‧‧‧穿孔

520‧‧‧第五穿孔

530‧‧‧抵靠部

600‧‧‧限位元件

610‧‧‧擋片鎖固件

700‧‧‧彈片鎖固件

800‧‧‧防塵蓋

A1、A2‧‧‧孔徑

D1、D2‧‧‧外徑

L1‧‧‧照明光束

L2‧‧‧影像光束

L10‧‧‧第一直線

L20‧‧‧第二直線

圖1是本發明一實施例之投影機的示意圖。

圖2是本發明一實施例之光學元件調整裝置及反射元件的剖視示意圖。

圖3是本發明一實施例之光學元件調整裝置的分解示意圖。

圖4是本發明一實施例之第一穿孔、第二穿孔以及第三穿孔在光學元件調整裝置上的位置示意圖。

圖5是本發明一實施例之調整座與固定座的局部放大剖視示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是本發明一實施例之投影機的示意圖。請參照圖1，投影機1包括照明系統10、光閥20以及投影鏡頭30，其中照明系統10用於提供照明光束L1，光閥20配置於照明光束L1的傳遞路徑上，以將照明光束L1轉換成影像光束L2。光閥20例如為反射式光閥，如數位微鏡元件(digital micro-mirror device,DMD)或矽基液晶面板(liquid crystal on silicon panel,LCOS panel)等。在其他實施例中，也可以將反射式光閥替換成穿透式光閥，如穿透式液晶面板，惟各元 件的位置需適當調整。投影鏡頭30配置於影像光束L2的傳遞路徑上，用以將影像光束L2投影於顯示幕(圖未示)上，以形成影像畫面。

在本實施例中，照明系統10包括光源11及多個光學元件，如光積分柱(light integration rod)12、透鏡13及反射元件14等，光源11用以提供照明光束L1，而這些光學元件用以改變照明光束L1的光學特性或傳遞路徑，使照明光束L1照射至光閥20。舉例來說，光積分柱12用以均勻化照明光束L1，透鏡13用以匯聚或發散照明光束L1，而反射元件14用以反射照明光束L1，以改變照明光束L1的傳遞路徑。本實施例之照明系統10更包括光學元件調整裝置15，此光學元件調整裝置15用以承載光學元件，在本實施例中所承載的光學元件例如是反射元件14，但光學元件調整裝置15並不限於用以承載反射元件14，可依其他設計需求而用以承載其他光學元件。需說明的是，圖1之照明系統10的元件種類及各種元件的數量僅為舉例之用，本發明之照明系統並不以此為限。

圖2是本發明一實施例之光學元件調整裝置及反射元件的剖視示意圖，而圖3是本發明一實施例之光學元件調整裝置的分解示意圖。請同時參照圖2及圖3，本實施例之光學元件調整裝置15包括調整座100、固定座200以及多個鎖固件300a、300b、300c，其中調整座100具有第一穿孔110、第二穿孔120及第三穿孔130，其中第一穿孔110設置於調整座100的重心，而通過第一穿孔110及第二穿孔120的第一直線L10的延伸方向不同於通過第一穿孔110及第三穿孔130的第二直線L20的延伸方向。此外，固定座200具有分別對 應第一穿孔110、第二穿孔120及第三穿孔130的多個結合孔210a、210b、210c。鎖固件300a、300b、300c分別穿過第一穿孔110、第二穿孔120及第三穿孔130並結合於對應的結合孔210a、210b、210c，以將調整座100結合於固定座200。也就是說，鎖固件300a穿過第一穿孔110並結合於結合孔210a，鎖固件300b穿過第二穿孔120並結合於結合孔210b，鎖固件300c穿過第三穿孔130並結合於結合孔210c。另外，調整座100具有遠離固定座的承載側140，用以承載反射元件14。

承上述，調整座100例如更具有與承載側140相對的背側150，且第一穿孔110、第二穿孔120及第三穿孔130從承載側140貫穿至背側150。穿過第一穿孔110、第二穿孔120及第三穿孔130的鎖固件300a、300b、300c例如是由調整座100的承載側140穿入，由調整座100的背側150穿出，以分別結合於固定座200的結合孔210a、210b、210c中。此外，鎖固件300a、300b、300c例如為螺絲，結合孔210a、210b、210c例如為螺孔，但本發明並不限於此。有關於鎖固件300a、300b、300c及結合孔210a、210b、210c的詳細結構，將於下文中另外敘述。

在本實施例中，光學元件調整裝置15例如更包括多個彈性件400，分別套置於鎖固件300a、300b、300c，並抵靠於調整座100及固定座200之間，以提供調整座100與固定座200之間的支撐力。本實施例之彈性件400例如為彈簧，但本發明並不以此為限。此外，如圖2所示，為了穩固地固定彈性件400，調整座100例如具有多個第一限位槽160，固定座200具有多個第二限位槽260，第二限位槽260 分別與第一限位槽160相對應，而各彈性件400的兩端容置於相對應的第一限位槽160與第二限位槽260內。在另一個實施例中，光學元件調整裝置15可包括單一個彈性件400，套置於鎖固件300a，調整座100可具有單一個第一限位槽160，固定座200可具有單一個與第一限位槽160相對應的第二限位槽260，彈性件400的兩端容置於相對應的第一限位槽160與第二限位槽260內。

本實施例之光學元件調整裝置15例如更包括彈片500以及限位元件600(僅繪示於圖2)，其中彈片500設置於調整座100與固定座200之間，並固定於調整座100。具體而言，同時參考圖3，調整座100例如設有多個鎖孔180及多個定位柱190，彈片500具有固定部510，且固定部510具有對應這些鎖孔180及定位柱190的多個穿孔511，部分穿孔511套置於定位柱190中。光學元件調整裝置15更包括多個彈片鎖固件700，分別穿設於另一部分的穿孔511並鎖入對應的鎖孔180中，以將彈片500固定於調整座100上。此外，彈片500例如更具有第五穿孔520，此第五穿孔520例如是位於固定部510，以供穿過第一穿孔110的鎖固件300a經由第五穿孔520穿過彈片500。彈片500可由金屬、塑膠等具有彈性的材質製成，本發明並不限於此。另外，調整座100例如具有多個第四穿孔170，而彈片500具有多個抵靠部530，這些抵靠部530例如是由固定部510延伸出。抵靠部530分別經由第四穿孔170穿過調整座100並抵靠於反射元件14的第一面141。另外，限位元件600配置於調整座100的承載側140，並遮蓋反射元件14的第二面142的邊緣，其中第一面141與第二面142相對，而第二面142為反射面。

參考圖2，限位元件600例如是擋片，其藉由擋片鎖固件610鎖固於調整座100。藉由彈片500與限位元件600分別抵靠於反射元件14的第一面141以及第二面142，使反射元件14可穩固地固定於調整座100的承載側140。

此外，光學元件調整裝置15可更包括防塵蓋800(僅繪示於圖3)，其覆蓋固定座200之遠離調整座的一側。

圖4是本發明一實施例之光學元件調整裝置的立體示意圖。請同時參照圖3及圖4，由於第一穿孔110設置於調整座100的重心，當調整穿過第一穿孔110的鎖固件300a的鬆緊度，會改變調整座100與固定座200之間的距離，使調整座100可朝接近或遠離固定座200的方向移動。此外，通過第一穿孔110及第二穿孔120的第一直線L10形成第一旋轉軸，當調整通過第三穿孔130的鎖固件300c的鬆緊度時，會使調整座100沿著第一旋轉軸在固定的角度範圍內轉動，而改變調整座100的角度，進而使反射元件14(如圖2所示)的擺設角度隨之改變。另外，通過第一穿孔110及第三穿孔的第二直線L20形成第二旋轉軸，當調整通過第二穿孔120的鎖固件300b的鬆緊度時，會使調整座100沿著第二旋轉軸在固定的角度範圍內轉動，而改變調整座100的角度，進而使反射元件14(如圖2所示)的擺設角度隨之改變。

相較於習知技術，本實施例之光學元件調整裝置15中，調整座100除了可沿著兩個軸向旋轉外，還可沿著垂直於此二軸向的另一軸向前後移動，所以能更有利於改善投影機1(如圖1所示)之光路徑誤差的問題，使投影機1具有較佳的成像品質。

需說明的是，在本實施例中，第一直線L10與第 二直線L20之間的夾角例如不為直角，但在其他的實施例中，第一直線L10與第二直線L20之間的角度也可為直角。第一直線L10與第二直線L20之間的夾角角度可依需求調整，本發明並不限於此。

在本實施例中，鎖固件300a、300b、300c的結構例如相同，結合孔210a、210b、210c的結構例如相同，而第一穿孔110、第二穿孔120與第三穿孔130的結構例如相同。因此，以下將以鎖固件300c及結合孔210c及第三穿孔130為例，來詳細說明鎖固件300a、300b、300c、結合孔210a、210b、210c以及第一穿孔110、第二穿孔120與第三穿孔130的結構。

圖5是本發明一實施例之調整座與固定座的局部放大剖視示意圖。請參照圖2與圖5，第三穿孔130例如包括相通的第一孔部111及第二孔部112，其中第二孔部112鄰近固定座200，且第一孔部111的孔徑A1大於第二孔部112的孔徑A2。鎖固件300c包括螺頭310與連接螺頭310的螺桿320，螺頭310的外徑D1大於第二孔部112的孔徑A2，且小於第一孔部111的孔徑A1，而螺桿320的外徑D2小於第二孔部112的孔徑A2，使穿過第三穿孔130的鎖固件300c從調整座100的承載側140穿入後，螺頭310可卡止於第一穿孔110的第一孔部111，而螺桿320可穿過第三穿孔130的第二孔部112以貫穿調整座100的背側150，並與設置於固定座200的結合孔210c結合。

在本實施例中，第三穿孔130可更包括位於第一孔部111與第二孔部112之間的漸縮孔部113，漸縮孔部113的孔徑D3從第一孔部111朝向第二孔部112的方向逐漸縮減，使漸縮孔部113的孔壁形成第一圓弧面1131。另外，螺 頭310的面向第一圓弧面1131的表面為對應第一圓弧面1131的第二圓弧面3101。當鎖固件300c的螺頭310卡止於第一孔部111，螺頭310的第二圓弧面3101與漸縮孔部113的第一圓弧面1131互相接觸。由於螺頭310設計有第二圓弧面3101，且漸縮孔部113設計有第一圓弧面1131，當調整座100沿著第一旋轉軸或第二旋轉軸轉動時，即使調整座100與固定座200之間有相對傾斜狀況，調整座100與鎖固件300c之間也能對應傾斜，以降低對鎖固件300c鎖固時的移動行程影響，進而避免降低調整座100的轉動角度或移動距離。

綜上所述，本發明實施例之光學元件調整裝置因將第一穿孔設置於調整座的重心，藉由調整穿過第一穿孔的鎖固件的鬆緊度可使調整座朝接近或遠離固定座的方向移動。此外，藉由調整穿過第二穿孔的鎖固件的鬆緊度，可使調整座沿著第二直線在固定的角度範圍內旋轉；藉由調整穿過第三穿孔的鎖固件的鬆緊度，可使調整座沿著第一直線在固定的角度範圍內旋轉。因此，本發明之光學元件調整裝置具有三軸調整的功能，而本發明之投影機因使用此具有三軸調整功能的光學元件調整裝置，所以能有效改善光路徑誤差的問題，進而提高成像品質。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。此外，本說明書或申請專 利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

100‧‧‧調整座

110‧‧‧第一穿孔

120‧‧‧第二穿孔

130‧‧‧第三穿孔

140‧‧‧承載側

15‧‧‧光學元件調整裝置

150‧‧‧背側

170‧‧‧第四穿孔

180‧‧‧鎖孔

190‧‧‧定位柱

200‧‧‧固定座

210a、210b、210c‧‧‧結合孔

30‧‧‧投影鏡頭

300a、300b、300c‧‧‧鎖固件

400‧‧‧彈性件

500‧‧‧彈片

510‧‧‧固定部

511‧‧‧穿孔

520‧‧‧第五穿孔

530‧‧‧抵靠部

700‧‧‧彈片鎖固件

800‧‧‧防塵蓋

L10‧‧‧第一直線

L20‧‧‧第二直線

Claims (12)

1. 一種光學元件調整裝置，適於承載一光學元件，該光學元件調整裝置包括：一調整座，具有一第一穿孔、一第二穿孔及一第三穿孔，其中該第一穿孔設置於該調整座的重心，通過該第一穿孔及該第二穿孔的一第一直線的延伸方向不同於通過該第一穿孔及該第三穿孔的一第二直線的延伸方向；一固定座，具有對應該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔的多個結合孔；以及多個鎖固件，分別穿過該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔並結合於該些結合孔，以將該調整座結合於該固定座，而該調整座具有一遠離該固定座的承載側，用以承載該光學元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件調整裝置，其中該調整座更具有與該承載側相對的一背側，該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔從該承載側貫穿至該背側。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件調整裝置，其中該光學元件為一反射元件。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件調整裝置，更包括多個彈性件，套置於該些鎖固件，並抵靠於該固定座及該調整座之間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學元件調整裝置，其中該調整座具有多個第一限位槽，該固定座具有多個第二限位槽，該些第二限位槽分別與該些第一限位槽相對應，各該彈性件的兩端容置於相對應的該第一限位槽與該第二限位槽內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件調整裝置，其中該些鎖固件為螺絲，該些結合孔為螺孔。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學元件調整裝置，其中每一該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔包括相通的一第一孔部及一第二孔部，該第二孔部鄰近該固定座，且該第一孔部的孔徑大於該第二孔部的孔徑，各該鎖固件包括一螺頭與一連接該螺頭的螺桿，該螺頭的外徑大於該第二孔部的孔徑，且小於該第一孔部的孔徑，而該螺桿的外徑小於該第二孔部的孔徑。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學元件調整裝置，其中每一該第一穿孔、該第二穿孔及該第三穿孔更包括位於該第一孔部與該第二孔部之間的一漸縮孔部，該漸縮孔部的孔徑從該第一孔部朝向該第二孔部的方向逐漸縮減，使該漸縮孔部的孔壁形成一第一圓弧面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之光學元件調整裝置，其中各該螺頭之面向該第一圓弧面的一表面為一對應該第一圓弧面的第二圓弧面。
10. 如申請專利範圍第1項所述之光學元件調整裝置，更包括：一彈片，設置於該固定座與該調整座之間，並固定於該調整座，該調整座更具有多個第四穿孔，而該彈片具有多個抵靠部，該些抵靠部分別經由該些第四穿孔穿過該調整座並抵靠於該光學元件的一第一面；以及一限位元件，配置於該調整座之該承載側，並遮蓋該光學元件之一第二面的邊緣，其中該第一面與該第二面相對。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光學元件調整裝置，其中該彈片更具有一第五穿孔，而穿過該第一穿孔的該鎖固件更穿過該第五穿孔。
12. 一種投影機，包括：一照明系統，適於提供一照明光束，該照明系統包括一光學元件以及一申請專利範圍第1至11項任一項的光學元件調整裝置，該光學元件配置於該光學元件調整裝置之該調整座的該承載側，用以改變該照明光束的光學特性或傳遞路徑；一光閥，配置於該照明光束的傳遞路徑上，以將該照明光束轉換成一影像光束；以及一投影鏡頭，配置於該影像光束的傳遞路徑上。