TW201939083A - 投影裝置及其光學模組 - Google Patents

Abstract

一種光學模組，包括一照明單元、一成像單元以及一鏡頭單元。該照明單元包括一光源、一第一準直透鏡、一分光鏡、一陣列透鏡以及一第一透鏡，用以產生一光束。該成像單元包括一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一顯示元件，用以將一畫面信息加入該光束，並產生一影像。該鏡頭單元包括複數個透鏡，用以將該影像投射出去。其中，一第一軸依序通過該光源、該第一準直透鏡、該分光鏡、該陣列透鏡、該第一透鏡、該第一稜鏡、該第二稜鏡以及該等透鏡。本發明更提供一種投影裝置，該投影裝置包括該光學模組、一第一基座以及一第二基座。

Description

投影裝置及其光學模組

本發明是有關於一種顯示裝置，特別是指一種投影裝置及其光學模組。

一般的投影裝置常包括多個光學元件以及用以搭載該等光學元件的多個基座。然而，該等光學元件的光學設計以及該等基座的機構設計常是導致該投影裝置整體體積過大、組裝複雜的主要原因。

為符合當今投影裝置小型化的需求，本發明提出一種投影裝置及其光學模組，該投影裝置有助於縮小尺寸，並簡化組裝過程。

本發明光學模組的其中一實施例包括一照明單元、一成像單元以及一鏡頭單元。該照明單元包括一第一光源、一第一準直透鏡、一分光鏡、一陣列透鏡以及一第一透鏡，用以產生一光束。該成像單元包括一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一顯示元件，用以將一畫面信息加入該光束，並產生一影像。該鏡頭單元包括複數個透鏡，用以將該影像投射出去。其中，一第一軸依序通過該第一光源、該第一準直透鏡、該分光鏡、該陣列透鏡、該第一透鏡、該第一稜鏡、該第二稜鏡以及該等透鏡。

在另一實施例中，該照明單元更包括一第二光源以及一第二準直透鏡，一第二軸依序通過該第二光源、該第二準直透鏡以及該分光鏡，該第一軸與該第二軸形成一夾角介於85度至95度之間，並與該第二軸交 會於該分光鏡的位置。

在另一實施例中，該照明單元更包括一第三準直透鏡以及一第四準直透鏡，該第一軸依序通過該第一準直透鏡、該第三準直透鏡以及該分光鏡，而該第二軸依序通過該第二準直透鏡、該第四準直透鏡以及該分光鏡。

在另一實施例中，該顯示元件為數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。

本發明投影裝置的其中一實施例包括一前述之光學模組、一第一基座以及一第二基座。該第一基座用以承載該鏡頭單元以及該成像單元。該一第二基座用以承載該照明單元，並連接於該第一基座。

在另一實施例中，該第一基座包括一開口部，該第一稜鏡與第二稜鏡露出於該開口部，而該顯示元件鄰近於該開口部。

在另一實施例中，該第二基座包括一蓋體以及一第二座體，該光源、該第一準直透鏡、該分光鏡、該陣列透鏡以及該第一透鏡設置於該第二座體，而該蓋體覆蓋住該第一準直透鏡、該分光鏡以及該陣列透鏡。

在另一實施例中，該第二座體具有一凹槽，該第一透鏡設置於該凹槽。

在另一實施例中，該第一基座包括一第一連接部，該第二基座包括一第二連接部，該第一連接部係用以連接該第二連接部。

在另一實施例中，該第一連接部與該第二連接部在形狀上為互補，且該第一連接部係以崁合、鑲合、黏合或鳩尾形結合部的方式來連接該第二連接部。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

12‧‧‧鏡頭單元

14‧‧‧成像單元

16‧‧‧照明單元

20、20’‧‧‧第一基座

21‧‧‧第一鏡筒

23‧‧‧第二鏡筒

25‧‧‧第一座體

30、30’‧‧‧第二基座

31‧‧‧蓋體

33‧‧‧第二座體

100‧‧‧投影裝置

121a、121b、121c、121d、121e、121f‧‧‧透鏡

141‧‧‧第一稜鏡

143‧‧‧第二稜鏡

161a‧‧‧第一光源

161b‧‧‧第二光源

163a‧‧‧第一準直透鏡

163b‧‧‧第二準直透鏡

165a‧‧‧第三準直透鏡

165b‧‧‧第四準直透鏡

167‧‧‧分光鏡

169‧‧‧陣列透鏡

171‧‧‧第一透鏡

251‧‧‧鏡筒部

253‧‧‧稜鏡座部

255a、255b、255a’、255b’‧‧‧第一連接部

257‧‧‧開口部

259a‧‧‧第一斜面部

259b‧‧‧第二斜面部

331‧‧‧凹槽

333a、333b、333a’、333b’‧‧‧第二連接部

335‧‧‧蓋體安裝部

第1圖為本發明的其中一實施例投影裝置之示意圖。

第2圖為第1圖中的投影裝置之剖面圖。

第3圖為本發明的其中一實施例投影裝置的鏡頭與影像模組之示意圖。

第4圖為本發明的其中一實施例投影裝置的照明模組之示意圖。

第5圖本發明的其中另一實施例投影裝置之分解圖。

請參閱第1圖，本發明的其中一實施例投影裝置100主要包括一鏡頭與成像模組以及一照明模組，其中該鏡頭與成像模組又包括一鏡頭單元12(請參閱第2圖)、一成像單元14以及一第一基座20，而該照明模組又包括一照明單元16(請參閱第2或4圖)以及一第二基座30。在操作投影裝置100時，照明單元16產生一光束(未繪示)，該光束被導入成像單元14，成像單元14將一畫面信息(未繪示)加入該光束中，並產生一影像(未繪示)，鏡頭單元12將該影像投射出去。以下詳細說明該等元件的組裝：請參閱第2圖，注意的是，鏡頭單元12、成像單元14以及照明單元16構成投影裝置100的一光學模組。首先說明該光學模組的結構，其中鏡頭單元12、成像單元14以及照明單元16大致上成一直線的排列方式。鏡頭單元12包括複數個透鏡121a~121f。成像單元14包括一第一稜鏡141、一第二稜鏡143以及一顯示元件(未繪示)。請同時參閱第4圖，照明單元16包括一第一光源161a、一第二光源161b、一第一準直透鏡163a、一第二準直透鏡163b、一第三準直透鏡165a、一第四準直透鏡165b、一分光鏡167、一陣列透鏡169以及一第一透鏡171。值得注意的是，一第一軸(未繪示)可依序通過第一光源161a、第一準直透鏡163a、第三準直透 鏡165a、分光鏡167、陣列透鏡169、第一透鏡171、第一稜鏡141、第二稜鏡143以及該等透鏡121a~121f。一第二軸(未繪示)可依序通過第二光源161b、第二準直透鏡163b、第四準直透鏡165b以及分光鏡167。其中，該第一軸與該第二軸形成一夾角介於85度至95度之間，並與該第二軸交會於分光鏡167的位置。

又如第2圖所示，透鏡121a與透鏡121f為凹透鏡，透鏡121b~121e為凸透鏡，而該等透鏡121b~121e又排列於該等透鏡121a、121f之間。也就是說，該第一軸可依序通過一凹透鏡、四個凸透鏡以及另一個凹透鏡。

於本實施例中，該等光源161a、161b為不同顏色的發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，第一透鏡141可以是一匯聚透鏡，或一具有聚光效果之凸透鏡，而該顯示元件為數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。

接著說明第一基座20的結構，第一基座20係用以承載鏡頭單元12與成像單元14。請同時參閱第2、3圖，第一基座20包括一第一鏡筒21、一第二鏡筒23以及一第一座體25，第一座體25包括一鏡筒部251以及一稜鏡座部253，而稜鏡座部253具有一第一斜面部259a、一第二斜面部259b、二個第一連接部255a、255b以及一開口部257。其中，鏡筒部251大致上為圓柱形，第二斜面部259b連接於鏡筒部251，第一斜面部259a又連接於第二斜面部259b，第一連接部225a、255b則分別設置於第一斜面部259a的兩側，並構成開口部257。

緊接著說明第二基座30的結構，第二基座30係用以承載照明單元16，並連接於第一基座20。請同時參閱第2、4圖，第二基座30包括一蓋體31以及一第二座體33，而第二座體33具有一凹槽331、二個第 二連接部333a、333b以及一蓋體安裝部335。其中，第二座體33的寬度由凹槽331往蓋體安裝部335的方向遞減，由俯視看來大致上呈梯形，進一步說明，第二座體33的高度由凹槽331往蓋體安裝部335的方向遞升(如第2圖所示)。

又如第2圖所示，在組裝投影裝置100的該鏡頭與成像模組時，透鏡121d~121f設置於第一鏡筒21，透鏡121b~121c設置於第二鏡筒23，而承載有透鏡121d~121f的第一鏡筒21以及承載有透鏡121b~121c的第二鏡筒23則再與透鏡121a一起設置於鏡筒部251中。第一稜鏡141設置於第一斜面部259a上，並抵靠於第二斜面部259b。第二稜鏡143設置於第二斜面部259b上，並抵靠於第一稜鏡141。此外，又如第3圖所示，第一稜鏡141與第二稜鏡143更露出於開口部257，且該顯示單元也會被設置在鄰近於開口部257的位置以方便接收來自第一稜鏡141與第二稜鏡143的光束。值得注意的是，在該等透鏡121a~121f、第一稜鏡141以及第二稜鏡143安裝於第一基座20之後，第一鏡筒21、第二鏡筒23、鏡筒部251、第一斜面部259a以及第二斜面部259b可確保該等光學元件之間的排列方式與距離達到所要求的光學效能，並為該鏡頭與成像模組之尺寸帶來小型化的效果。

於本實施例中，承載鏡頭單元12的鏡筒部251與承載成像單元14的稜鏡座部253為一體成型，因而減少投影裝置100需要組裝的元件數量。

如第2、4圖所示，第一透鏡171設置於凹槽331，而第一光源161a、第二光源161b、第一準直透鏡163a、第二準直透鏡163b、第三準直透鏡165a、第四準直透鏡165b、分光鏡167以及陣列透鏡169集中設置於第二座體33上的蓋體安裝部335。請再參閱第1圖，最後再將蓋體31 設置於蓋體安裝部335，並覆蓋住第一準直透鏡163a、第二準直透鏡163b、第三準直透鏡165a、第四準直透鏡165b、分光鏡167以及陣列透鏡169，以完成該照明模組的組裝。其中，在第一光源161a、第二光源161b、第一準直透鏡163a、第二準直透鏡163b、第三準直透鏡165a、第四準直透鏡165b、分光鏡167、陣列透鏡169以及第一透鏡171安裝於第二基座30之後，第二座體33可確保該等光學元件之間的排列方式與距離達到所要求的光學效能，並為該照明模組之尺寸帶來小型化的效果。

當該鏡頭與成像模組以及該照明模組各自都組裝完成後，可藉由第一連接部255a、255b與第二連接部333a、333b將該鏡頭與成像模組連接於該照明模組，以完成投影裝置100的組裝。具體而言，第一連接部225a、255b可以崁合、鑲合、黏合或螺絲鎖附的方式固定於第二連接部333a、333b，從而將該鏡頭與成像模組連接於該照明模組。值得注意的是，第一連接部225a、255b與第二連接部333a、333b的結構在形狀上完全互補，因此，在連接該鏡頭與成像模組與該照明模組時，不須費時對位，在組裝投影裝置100時更產生了降低組裝錯誤的效果。

在操作投影裝置100時，光源161a、161b產生不同顏色的發散光，通過第一準直透鏡163a、163b與第二準直透鏡165a、165b準直變成二道平行光束，分光鏡167位於該等光束的交會路徑上，將該等光束合成為一道光束後投射至陣列透鏡169，由陣列透鏡169將該光束均勻分散，再由第一透鏡171加以匯聚，然後射出該照明模組。第一稜鏡141與第二稜鏡143接收來自該照明模組的該光束，並分離出一部分的該光束以投射至該顯示元件。該顯示元件將一畫面信息加入該光束，並產生一影像，該影像再經由鏡頭單元12向外投射。

請參閱第5圖，於另一實施例中，第一基座20’的第一連接 部255a’、255b’為一鳩尾形的凸部，而第二基座30’的第二連接部333a’、333b’則為一鳩尾形的凹槽。如此設置的話，該鏡頭與成像模組可以藉由將該凸部榫接於該凹槽的方式連接於該照明模組。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

本發明投影裝置100除了改進了用來承載鏡頭單元12、成像單元14以及照明單元16的基座結構之外，更讓鏡頭單元12與成像單元14共用第一基座20，以減少需要組裝的元件數量，藉此投影裝置100得以在不影響光學效能的情況下，達成縮小尺寸與簡化組裝過程之目的，並進而縮短工時、提高良率並降低成本。

Claims (10)

1. 一種光學模組，包括：一照明單元，包括一第一光源、一第一準直透鏡、一分光鏡、一陣列透鏡以及一第一透鏡，用以產生一光束；一成像單元，包括一第一稜鏡、一第二稜鏡以及一顯示元件，用以將一畫面信息加入該光束，並產生一影像；以及一鏡頭單元，包括複數個透鏡，用以將該影像投射出去；其中，一第一軸依序通過該第一光源、該第一準直透鏡、該分光鏡、該陣列透鏡、該第一透鏡、該第一稜鏡、該第二稜鏡以及該等透鏡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中該照明單元更包括一第二光源以及一第二準直透鏡，一第二軸依序通過該第二光源、該第二準直透鏡以及該分光鏡，該第一軸與該第二軸形成一夾角介於85度至95度之間，並與該第二軸交會於該分光鏡的位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學模組，其中該照明單元更包括一第三準直透鏡以及一第四準直透鏡，該第一軸依序通過該第一準直透鏡、該第三準直透鏡以及該分光鏡，而該第二軸依序通過該第二準直透鏡、該第四準直透鏡以及該分光鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中該顯示元件為數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。
5. 一種投影裝置，包括：一如申請專利範圍第1項所述之光學模組；一第一基座，用以承載該鏡頭單元以及該成像單元；以及一第二基座，用以承載該照明單元，並連接於該第一基座。
6. 如申請專利範圍第5項所述之投影裝置，其中該第一基座包括一開口 部，該第一稜鏡與第二稜鏡露出於該開口部，而該顯示元件鄰近於該開口部。
7. 如申請專利範圍第5項所述之投影裝置，其中該第二基座包括一蓋體以及一第二座體，該光源、該第一準直透鏡、該分光鏡、該陣列透鏡以及該第一透鏡設置於該第二座體，而該蓋體覆蓋住該第一準直透鏡、該分光鏡以及該陣列透鏡。
8. 如申請專利範圍第7項所述之投影裝置，其中該第二座體具有一凹槽，該第一透鏡設置於該凹槽。
9. 如申請專利範圍第5項所述之投影裝置，其中該第一基座包括一第一連接部，該第二基座包括一第二連接部，該第一連接部係用以連接該第二連接部。
10. 如申請專利範圍第9項所述之投影裝置，其中該第一連接部與該第二連接部在形狀上為互補，且該第一連接部係以崁合、鑲合、黏合或鳩尾形結合部的方式來連接該第二連接部。