TW201702723A - 投影模組 - Google Patents

Abstract

一種投影模組，包括提供影像光束的影像源、光程調整單元以及反射單元。影像光束自影像源經由光程調整單元和反射單元傳遞至投影面。影像光束包括多個分別從影像源的不同位置發出的子光束，這些子光束以實質上相同的光程自影像源傳遞至投影面，且這些子光束在光程調整單元中傳遞的光程沿著一方向遞增。

Description

投影模組

本發明是有關於一種光學裝置，且特別是有關於一種投影模組。

當投影裝置投影一畫面至投影幕時，其中投影幕的角度往往會直接影響到畫面呈現的品質。舉例來說，投影裝置在投影畫面時會發出一投影光束，當投影幕的法向量與投影光束的光軸之間夾角過大時，往往會使投影出的畫面扭曲變形，甚至會產生失焦的現象。現今存在的技術是利用偏心鏡片組及反射鏡片來解決上述問題，但偏心鏡片及反射鏡片也增加了投影裝置的體積、重量及成本。

另一方面，顯示裝置在投射畫面至一垂直投影幕時，投影幕及顯示裝置之間需要具有一定的距離才能使投影出的畫面具有良好的品質，但同時也增加了空間上的需求。因此，儘管投影裝置的體積得以縮小，投影幕和投影裝置之間仍時常造成不必要的時間及空間上的浪費。

本發明提供一種投影模組，其可以投影出良好品質的畫面。

本發明的實施例的投影模組包括一適於提供一影像光束的影像源、一光程調整單元以及一反射單元。影像光束自影像源經由光程調整單元和反射單元傳遞至一投影面。影像光束包括多個分別從影像源的不同位置發出的子光束，這些子光束以實質上相同的光程自影像源傳遞至投影面，且這些子光束在光程調整單元中傳遞的光程沿著一第一方向遞增。

本發明的實施例的投影模組包括一適於提供一影像光束的影像源、一光程調整單元以及一反射單元。影像光束自影像源經由光程調整單元和反射單元傳遞至一投影面上。光程調整單元及反射單元沿著一厚度方向排列，且投影模組符合1≦H2/H1＜10，其中H1為影像源在厚度方向上的厚度，H2為光程調整單元及反射單元在投影模組中於厚度方向上所占的總厚度。

在本發明的一實施例中，上述這些子光束中的每個子光束分為一前段光束及一後段光束。前段光束自影像源傳遞至光程調整單元。後段光束自光程調整單元發出並傳遞至投影面。這些前段光束的光程沿著第一方向遞增，這些後段光束的光程沿著第二方向遞減。

在本發明的一實施例中，上述的光程調整單元的材料為一透光介質，且光程調整單元包括一第一入光面、一第一內反射面以及一第一出光面。影像光束自第一入光面進入光程調整單元後經第一出光面全反射至第一內反射面。第一內反射面反射來自第一出光面的影像光束至第一出光面，進而使來自第一內反射面的光束穿出第一出光面。

在本發明的一實施例中，上述的光程調整單元為一稜鏡。

在本發明的一實施例中，上述的反射單元為平面反射鏡、曲面反射鏡或稜鏡。

在本發明的一實施例中，上述的投影模組更包括至少一發光單元、一合光單元以及一透鏡組，且影像源為一光閥。發光單元發出一照明光束，照明光束經合光單元傳遞至光閥，光閥將照明光束反射為影像光束，且影像光束經合光單元及透鏡組傳遞至光程調整單元。

在本發明的一實施例中，所述的H2小於20釐米。

基於上述，本發明的實施例提供了一種包括光程調整單元及反射單元的投影模組，投影模組可以提供良好的投影畫面，同時又不會增加投影模組的體積。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1A是依照本發明的第一實施例的投影模組的示意圖。

以下在本發明的實施例所參照的圖式中，為了清楚說明及標示本發明的實施例所揭露的內容，部分元件的大小及元件之間的距離會放大繪示，其並非用以限定本發明的元件的大小、位置及相關特徵。請參照圖1，在本發明的第一實施例中，投影模組100包括一適於提供影像光束L的影像源110、一光程調整單元120以及一反射單元130。詳細來說，影像源110所發出的影像光束L例如是一種可以直接在一平面上投射出影像的光束。

影像光束L自影像源110傳遞至光程調整單元120，且影像光束L經由光程調整單元120傳遞至反射單元130，反射單元130將來自光程調整單元120的影像光束L反射至一投影面50。亦即本實施例的光程調整單元120及反射單元130使影像源110可以投射在投影面50上呈現影像，且影像光束L包括分別從影像源110的不同位置發出的子光束L1、L2、L3，這些子光束L1、L2、L3以實質上約略相同的光程自影像源110傳遞至投影面50，且這些子光束L1、L2、L3在光程調整單元120中傳遞的光程沿著一方向遞增。具體來說，在本實施例中，子光束L1、L2、L3進入光程調整單元120的位置在厚度方向d1上彼此不同，且子光束L1、L2、L3進入光程調整單元120的這些位置中，在厚度方向d1上越靠近反射單元130的位置所通過的子光束L1、L2、L3在光程調整單元120中傳遞的光程就越長。換句話說，在本實施例中，上述的光程的遞增趨勢是子光束L1、L2、L3在光程調整單元120中傳遞的路徑長度大致是沿著往反射單元130的一側的厚度方向d1遞增。

上述的光程是指光傳輸的介質的折射係數與光在所述介質中傳遞的長度的乘積。舉例來說，用以產生一投影畫面的投影光束是來自一光閥，且上述投影光束中的多個子光束各來自光閥的不同位置，當這些子光束經由長度不同的光程到達一投影布幕時，投影布幕上所形成的影像就會失真、失焦，進而品質降低。由於本實施例的投影模組100藉由光程調整單元120和反射單元130可以讓影像光束L中的每個子光束L1、L2、L3都以約略相同的光程傳遞至投影面50，因此投影模組100可以在投影面50上形成良好影像。也就是說，本實施例的投影模組100可以在投影面50上投影出良好的畫面。

另一方面，本實施例的光程調整單元120及反射單元130沿著厚度方向d1排列，且投影模組100符合1≦H2/H1＜10，其中H1為影像源110在厚度d1方向上的厚度，H2為光程調整單元120及反射單元130在投影模組100中於厚度方向d1上所占的總厚度。

因此，由於本實施例的投影模組100藉由光程調整單元120及反射單元130就可以將影像光束L1良好地投影至投影面50，不需藉由例如是多個偏心鏡片或反射鏡片來達成，因此大幅降低了投影模組100的整體厚度。亦即本實施例的投影模組100在提供良好的投影畫面至投影面50時，也可以改善投影模組100的厚度。進一步來說，本實施例的H2可以小於20釐米（millimeter, mm），因此可以提供一種具有小巧體積的投影模組100。

換句話說，本實施例的投影模組100可以將影像源110所提供之影像光束L整體以大致相同的光程投射至投影面50上，也就是影像光束L在投影面50上的成像品質不會因為影像光束L的子光束是自影像源110的不同位置所發出而改變，進而使投影出的畫面不會失真或失焦。

詳細來說，在本實施例中的子光束L1分為前段光束L11及後段光束L12，子光束L2分為前段光束L21及後段光束L22，子光束L3分為前段光束L31及後段光束L32。前段光束L11、L21、L31自影像源110傳遞至光程調整單元120中，直到離開光程調整單元120。後段光束L12、L22、L32自光程調整單元120發出並傳遞至投影面50。亦即上述的光束L1、L2、L3以光程調整單元120用以出光的一端分為這些前段光束L11、L21、L31和這些後段光束L12、L22、L32。

在本實施例中，由於前段光束L11、L21、L31在光程調整單元120中的光程彼此不同，因此這些前段光束L11、L21、L31的光程沿著厚度方向d1遞增，且這些後段光束L12、L22、L32的光程沿著一方向d2遞減。因此子光束L1、L2、L3可以以相同的光程傳遞至投影面50。換句話說，本實施例的投影模組100藉由光程調整單元120來使影像光束L中的子光束的前段光束的光程遞增順序與後段光束的光程遞增順序相反，進而補償後段光束L12、L22、L32彼此之間光程的差異，進而使投影面50上的投影畫面可以維持良好的品質。

圖1B是依照本發明的第一實施例的投影模組的立體示意圖。請一併參照圖1A及圖1B，在本實施例中，投影模組100更包括發光單元140、合光單元150以及透鏡組160，且影像源110例如是一光閥。詳細來說，圖1B中示例性的繪示出透鏡組160來表示其與其他元件的相對位置關係，並非用以限定其數量。發光單元140發出一照明光束L0至合光單元150，照明光束L0經合光單元150傳遞至光閥（影像源110），光閥（影像源110）將照明光束L0反射為影像光束L，而影像光束L再依序經由合光單元150和透鏡組160來傳遞至光程調整單元120，進而使投影模組100可以投影良好的畫面在投影面。由於本實施例的發光單元140及合光單元150大致是沿著垂直於厚度方向d1的方向配置，因此投影模組100整體可以具有較低的厚度，進而提供了良好的薄形化效果。

上述的合光單元150例如是內部全反射稜鏡（Total Internal Reflection Prism, TIR Prism），其藉由全反射將照明光束L0傳遞至影像源110。在其他實施例中，合光單元更可以是逆向內部全反射稜鏡（Reverse Total Internal Reflection Prism, RTIR Prism）、分光鏡（beam splitter）、偏振分光鏡（polarizer beam splitter）或場鏡，端視投影模組100所需之分光或導光的設計來適度搭配，本發明並不限於此。

詳細來說，本實施例的光程調整單元120例如是一稜鏡，其材料為一透光介質，且光程調整單元120包括一第一入光面121、一第一內反射面122以及一第一出光面123。影像光束L自第一入光面121進入光程調整單元120後經第一出光面123全反射至第一內反射面122。第一內反射面122反射來自第一出光面123的影像光束L至第一出光面123，進而使來自第一內反射面122的影像光束L穿出第一出光面123。在本實施例中，第一入光面121、第一內反射面122及第一出光面123例如圍繞成一三角柱體的側面，因此經由上述的傳遞方式可以使影像光束L的子光束L1、L2、L3以不同的光程在光程調整單元120中傳遞，進而補償影像光束L在後續傳遞過程中的光程差異。

在本實施例中，反射單元130為一具有反射面131的反射鏡，且反射面131為一平面，並與第一出光面123夾一角度，但本發明不限於此。

圖2A是依照本發明的第二實施例的一種投影模組的示意圖。在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。請參照圖2，投影模組100A與投影模組100大致相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例中，反射單元130A為另一稜鏡，且反射單元130A包括一第二入光面131A、一第二內反射面132A以及一第二出光面133A。朝向第一出光面123A的第二入光面131A用以接收來自第一出光面123A的影像光束LA，且第一出光面123A平行於第二入光面131A。第二內反射面132A將來自第二入光面131A的影像光束LA反射至第二出光面133A，進而使影像光束LA穿出第二出光面133A並傳遞至投影面50A。

圖2B是依照本發明的第二實施例的一種投影模組的立體示意圖。另一方面，本發明的第二實施例中的合光單元150A是逆向全反射稜鏡，發光單元140A發出的光束穿過合光單元150A後到達影像源110A，影像源110A將光束反射為影像光束LA後再被合光單元150A全反射並往光程調整單元130A傳遞。

圖3是依照本發明的第三實施例的一種投影模組的示意圖。請參照圖3，投影模組100B與投影模組100大致相似，惟二者主要差異之處在於：在本實施例中，反射單元130B的反射面131B為一反射曲面。來自影像源的影像光束經光程調整單元120B、反射單元130B的反射面131B傳遞至投影面50B來形成良好的投影畫面。

綜上所述，本發明的實施例提供了一種包括光程調整單元及反射單元的投影模組，投影模組的影像源提供的影像光束被反射單元反射至一投影面時會具有光程差異，而光程調整單元可以補償上述的影像光束的光程差異，進而使整體影像光束自影像源傳遞至投影面的光程相同，且投影模組所投影的影像可以與各種角度的投影面匹配。另一方面，由於本實施例的光程調整元件和反射單元所佔的整體厚度與影像源相近，因此本實施例的投影模組可以提供良好的薄型化功能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

d1、d2‧‧‧方向
H1、H2‧‧‧厚度
L、LA‧‧‧影像光束
L0‧‧‧照明光束
L1、L2、L3‧‧‧子光束
L11、L21、L31‧‧‧前段光束
L12、L22、L32‧‧‧後段光束
N‧‧‧法向量
50、50A、50B‧‧‧投影面
100、100A、100B‧‧‧投影模組
110、110A‧‧‧影像源
120、120A、120B‧‧‧光程調整單元
121‧‧‧第一入光面
122‧‧‧第一內反射面
123、123A‧‧‧第一出光面
130、130A、130B‧‧‧反射單元
131、131B‧‧‧反射面
131A‧‧‧第二入光面
132A‧‧‧第二內反射面
133A‧‧‧第二出光面
140、140A‧‧‧發光單元
150、150A‧‧‧合光單元
160‧‧‧透鏡組

圖1A是依照本發明的第一實施例的投影模組的示意圖。 圖1B是依照本發明的第一實施例的投影模組的立體示意圖。 圖2A是依照本發明的第二實施例的投影模組的示意圖。 圖2B是依照本發明的第二實施例的投影模組的立體示意圖。 圖3是依照本發明的第三實施例的投影模組的示意圖。

d1、d2‧‧‧方向

H1、H2‧‧‧厚度

L‧‧‧影像光束

L1、L2、L3‧‧‧子光束

L11、L21、L31‧‧‧前段光束

L12、L22、L32‧‧‧後段光束

N‧‧‧法向量

50‧‧‧投影面

100‧‧‧投影模組

110‧‧‧影像源

120‧‧‧光程調整單元

121‧‧‧第一入光面

122‧‧‧第一內反射面

123‧‧‧第一出光面

130‧‧‧反射單元

131‧‧‧反射面

150‧‧‧合光單元

160‧‧‧透鏡組

Claims (8)

1. 一種投影模組，包括： 一影像源，適於提供一影像光束； 一光程調整單元；以及 一反射單元，該影像光束自該影像源經由該光程調整單元和該反射單元傳遞至一投影面，其中該影像光束包括多個分別從該影像源的不同位置發出的子光束，該些子光束以實質上相同的光程自該影像源傳遞至該投影面，且該些子光束在該光程調整單元中傳遞的光程沿著一第一方向遞增。
2. 如申請專利範圍第1項所述的投影模組，其中部分該些子光束中的每個子光束分為一前段光束及一後段光束，該前段光束自該影像源到該光程調整單元，該後段光束自該光程調整單元發出並傳遞至該投影面，該些前段光束的光程沿著該第一方向遞增，該些後段光束的光程沿著一第二方向遞減。
3. 一種投影模組，包括： 一影像源，適於提供一影像光束； 一光程調整單元；以及 一反射單元，該影像光束自該影像源經由該光程調整單元和該反射單元傳遞至一投影面上，其中該光程調整單元及該反射單元沿著一厚度方向排列，且該投影模組符合1≦H2/H1＜10，其中H1為該影像源在該厚度方向上的厚度，H2為該光程調整單元及該反射單元在該投影模組中於該厚度方向上所占的總厚度。
4. 如申請專利範圍第1-3項所述的投影模組，其中該光程調整單元的材料為一透光介質，且該光程調整單元包括： 一第一入光面； 一第一內反射面；以及 一第一出光面，其中該影像光束自該第一入光面進入該光程調整單元後經該第一出光面全反射至該第一內反射面，該第一內反射面反射來自該第一出光面的該影像光束至該第一出光面，進而使來自該第一內反射面的光束穿出該第一出光面。
5. 如申請專利範圍第1-3項所述的投影模組，其中該光程調整單元為一稜鏡。
6. 如申請專利範圍第1-3項所述的投影模組，其中該反射單元為一平面反射鏡、一曲面反射鏡或一稜鏡。
7. 如申請專利範圍第1-3項所述的投影裝置，更包括至少一發光單元、一合光單元以及一透鏡組，且該影像源為一光閥，該發光單元發出一照明光束，該照明光束經該合光單元傳遞至該光閥，該光閥將該照明光束轉換為該影像光束，且該影像光束經該合光單元及該透鏡組傳遞至該光程調整單元。
8. 如申請專利範圍第3項所述的投影模組，其中所述H2小於20釐米。