TWI307412B - Projecting apparatus and image shift apparatus thereof - Google Patents

Description

1307412 二達編號：TW2292CRF.doc \ 九、發明說明： - 【發明所屬之技術領域】 • 本發明是有關於一種投影裝置及其影像平移裝置，且特別 是有關於一種使用棱鏡或反射鏡以進行光線平移及聚焦調整之 投影裝置及其影像平移裝置。 ‘ 【先前技術】 目前在尚階投影裝置所使用之鏡頭中，除了具有調整影像 φ 大小以及明暗度等功能之外，通常會配備有鏡頭平移（Lens Shift) 以及聚焦調整機構，以調整投射於屏幕上之影像位置以及影像 相對於屏幕之聚焦位置。然而，於鏡頭上使用這些精密機構往 ' 往增加原本複雜的鏡頭在設計及製造上之困難度。 — 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種投影裝置及其影 像平移裝置，使用稜鏡或反射鏡以進行光線平移及成像調整， 在不影響光線角度的情況下達到光線平移及聚焦功能，以簡化 鲁鏡頭設計及製造之複雜度，同時降低系統之製造成本。 根據本發明的目的，提出一種投影裝置，用以於屏幕上投 射一影像。投影裝置包括影像模組、第—光線反射元件以及鏡 頭。影像模組用以提供第一光束。第一光線反射元件具有第一 反射面係、以相對影像模組可移動的方式設置，用以反射第— 光束以形成第一光束。鏡頭用以藉由第二光束於屏幕上以形成 上述之影像。此外，藉由沿第一光束或第二光束方向移動第一 先線反射兀件可以調整影像位於屏幕上於第一方向之位置。 根據本發明的目的，提出一種影像平移裝置，使用於投影 5 1307412 二_編號：TW2292CRF.doc ' 。投影裝置包括影像模k，用以'提供第一光束，且投影 '衣淨'用以於屏幕上投射一影像。影像平移裝置包括第—光線 反射兀件。第一光線反射疋件具有第一反射面，係以相對管像 模組可移動的方式設置，用以反射第—光束，以形成第二光束。 鏡頭藉由第二光束於屏幕上形成影像，且藉由沿第一光束或第 二光束方向移動第—光線反射元件可以調整影像位於屏幕上於 • 第一方向之位置。. 、 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下 文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 ' 請參照第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例的一種投 .衫裝置°卩伤立體結構圖。投影裝置1 〇〇係用以投射影像r於屏 .幕S上。投影裝置100包括影像平移裝置120、影像模組11〇 以及鏡頭130。影像模組110，例如是數位微鏡片元件⑴匕丨㈤ MicromirrorDevice ’ DMD)，用以反射來自光源模組（未顯示於 圖中）之成像光束Lo，以提供第一光束L1。影像平移裝置120 鲁包括第一光線反射元件112以及第二光線反射元件114。第一 光線反射元件112及第二光線反射元件114例如是一種稜鏡。 弟一光線反射元件112具有第一反射面H2a，用以反射第一光 束L1 ’以形成第一光束L2。第二光線反射元件114具有第二 反射面114a，用以反射第二光束L2，以形成第三光束L3。鏡 頭13 0係用以將第三光束L3投射至屏幕S以形成影像R。 如第1圖所示，第一反射面ll：2a之中心軸C1係落於第一 光線反射元件112與第二光線反射元件114之中心連接線X與 影像模組110之光軸Y所形成之XY平面上。中心連接線X係 6 i3〇7m ：TW2292CRF.doc

與光軸Y垂直，且第一反射面112a之中心軸Cl係與光軸γ失 45度角。另外，第二反射面U4a之中心軸C2係落於第一光線 反射元件112與第二光線反射元件114之中心連接線X與鏡頭 130之光轴Z所形成之XZ平面上。中心連接線X係與光軸z 垂直’且第二反射面114a之中心軸C2係與光轴Z夾45度肖。 值得注意的是，XZ平面與χγ平面係互相垂直，使得第 二反射面114之中心軸C2與第一反射面112之中心軸c.i不共 平面。因此’藉由改變第一光線反射元件112及第二光線反射 元件114之位置，可調整影像尺位於屏幕s上之水平方向（χ方 向）及垂直方向（Υ方向）位置。接下來，便以圖式來詳述本發明 如何藉由苐一光線反射元件112及第二光線反射元件114來調 整影像R位於屏幕S上之水平及垂直方向位置。 請參照第2Α圖’其繪示使用第！圖之影像平移裝置ι2〇調 整衫像R位於屏幕S之垂置方向位置示意圖，其中鏡頭13〇部 份為說明方便而未加以顯示。第二光線反射元件114不動，並 將第一光線反射元件112於X方向上向左平移（如箭頭wi所 不）。第一光束L1入射第一反射面112a之入射點會由原先之 A1點向上移至人2點。第二光束L2入射第二反射面114a之入 射點也隨之由B1點上移至B2點。於是，最後第三光束L3投 射於屏幕s之位置也由D1點上移至D2點。同樣地，第二光線 反射元件114不動，並將第一光線反射元件112於X方向上向 右平移（如箭頭W2所示）。第一光束L1入射第一反射面n2a 之入射點會由原先之A1點向下移至A3點。第二光束l2入射 第二反射面ll4a之入射點也隨之由B1點下移至B3點。於是， 最後第，光束L3投射於屏幕S之位置也由D1點下移至〇3點。 因此，藉由移動第一光線反射元件112於χ方向（水平方向）之 7 I3074L1： TW2292CRF.doc

位置，即可調整影像R位於$幕8上之Y方向（垂直方向）位置。 另外，如第2B圖所示，第二光線反射元件114不動，將 第一光線反射元件112力γ方向上向上平移（如箭頭们)所示， 也可以將第一光束L1於第一反射面U2a之入射點由原先之Μ 點向上移至A2點。最後也可以將第三光束L3投射於屏幕§之 位置由D1點上移至D2點。同樣地，第二光線反射㈣ιΐ4不 動，將第-光線反射元件112於γ方向上向下平移（如箭頭识 所不），也可以將第一光束L1於第一反射面Uh之入射點由原 先之A1點向下移至A3點。最後也可以將第三光束L3投射於 屏幕S之位置由D1點下移至D3點。因此，藉由移動第一光線 反射兀件112於Y方向（垂直方向）之位置，亦可調整影像尺位 於屏幕S上之垂直方向位置。 如第2A圖及第2B圖所示，當第一光線反射元件112於χ 方向或γ方向上平移時，第一光束L1由影像模組11〇經第一 反射面112a反射形成第二光束L2，再經第二反射面反射 形成第二光束L3投射至屏幕S上所經過之光路徑總長度會由原 ，之 ΧδλΓ+ΧΪΙΓ+胃縮小為^+ 或變大為Α〇Α3+Χϊ§Γ+5^ (·..Χ5ΧΓ>Χ5ΧΓ)。因此，藉由移動第 一光線反射元件112於X方向（或γ方向）之位置，也可同時調 整影像R相對於屏幕s之聚焦位置。 請參照第3A圖，其繪示使用第1圖之影像平移裝置12〇 調整影像R位於屏幕S之水平方向位置示意圖，其中鏡頭13〇 部份為說明方便而未加以顯示。第一光線反射元件112不動， 並將第二光線反射元件丨14於χ方向上向左平移（如箭頭W5所 不）。第一光束L1於第一反射面112a之入射點不變仍為原先之 A1點。而第二光束L2入射第二反射面114a之入射點係由B1 8 1307412 三達編號：TW2292CRF.doc

點左移至B4點。於是，最後第三光束LS投射於屏幕s之位置 也由D1點左移至D4點。同樣地，第一光線反射元件丨12不動， 並將第二光線反射元件114於又方向上向右平移（如箭頭貿6所 示）。第一光束L1入射第一反射面112&之入射點不變仍為原先 之A1點，而第二光束L2入射第二反射面U4a之入射點係由 B1點右移至B5點。於是，最後第三光束u投射於屏幕§之 位置也由D1點右移至D5點。因此，藉由移動第二光線反射元 件112於X方向（水平方向）之位置，即可調整影像&位於屏幕 S之水平方向位置。

—另外，如第圖所示，第一光線反射元件112不動，將 第二光線反射元件114於2方向上向後平移(如箭頭w7所示)， 也可以將第—光束L2於第二反射面114a之人射點由原先之則 點向左移至B4點。最後也可以將第三光束L3投射於屏幕s之 位置由D1點左移至D4點。同樣地，第一光線反射元件不 動’將第二光線反射元件114於2方向上向前平移（如箭頭W8 所示)’也可以將第二光束L2於第二反射面U4a之入射點由原

先之m點向右移至B5點。最後也可以將第三光束u投射於 屏幕S之位置由⑴點右移至队點。因此，藉由移動第二光線 反射π件114於2方向之位置，亦可調整影像&位於屏幕§之 水平方向位置。 如第3Α圖及第3Β圖所示，當第二光線反射元件叫於乂 方向或Ζ方向上平移時，第—光束u由影像模組㈣經第一 反射面112a反射形成第二光束L2 ’再經第二反射面心反射 形成^光束L3投射至屏幕3上所經過之光路徑總長度會由原 先之耐丽變大&丽+疏+疏啊或 縮小為剔+丽+丽·（...而；疏）。目此，藉由移動 130祖 ：TW2292CRF.doc έ) η 130祖 ：TW2292CRF.doc έ) η 也可同時調整 光線反射元件114於χ方向（或ζ方向）之位置. 影像R相對於屏幕S之聚焦位置。 如上所述’本發明雖以影像平移裝置12〇包括兩棱鏡為例 作說明，然本發明之影像平移裝置12〇也可以是如第4圖所示 使用兩片反射鏡412及414或者是如第5圖所示使用兩組棱鏡 組512及514,且稜鏡組512包括兩片棱鏡512&及51^，棱鏡 組514包括兩片棱鏡51“及51仆。只要是反射鏡412盥々μ 之反射面中心軸C3與C4不共平面，或者稜鏡512&及/14&之 反射面中心軸C5 # C6不共平面’皆可藉由反射鏡412及414 之平移或稜鏡組512及514之平移，達到調整影像尺位於屏幕 S之水平及垂直方向位置之目的，因此皆不脫離本發明之技術 範圍。 另外，本發明雖以影像平移裝置12〇包括第一光線反射元 件112以及第二光線反射元件114為例作說明，然本發明之投 影裝置亦可以僅包括光線反射元件112，係以相對影像模組110 可移動的方式設置，藉由光線反射元件112反射第一光束L1 產生第二光束L2後直接經由鏡頭13〇於屏幕s上成像，亦即第 1圖中第二光線反射元件114拿掉，且鏡頭13〇與屏幕s之中 心軸改設置於X軸上。光線反射元件112係於第光束L1(即 影像模組H0之光軸Y)或第二光束L2(即鏡頭13〇之光軸巧上 平移，以調整影像R位於屏幕8上丫方向之位置。或者投影裝 置也可以僅包括光線反射元件114,係以相對影像模組11〇可 移動的方式設置，藉由光線反射元件114直接反射第一光束u 產生第二光束L2後經由鏡頭130於屏幕s上成像，亦即第i =中第一光線反射元件U2拿掉，且影像模組11〇之中心軸改 又置於X軸上。光線反射元件114係於第一光束（即影像模 10 1307412 r ^ ...................， 三達編號：TW2292CRF.doc b ,'ιΊ, ； - ； ' ' v ： ^ ' I 、 ' ' ' ….： *" ·"·*—. _ ' -.組110之光軸x)或第二光fn?即鏡頭130之光軸z)上平移， 以調整影像r位於屏幕s上X方向之位置。 ' 本發明上述實施例所揭露之投影裝置及其影像平移裝置 之優點在於利用簡單之兩片棱鏡或反射鏡結構以不共平面方式 來反射來自影像模組之光線，達到對光線進行二料移及^焦 調整之目的，不需要習知配備於鏡頭中之複雜鏡頭平移及聚隹、 調整機構，減低鏡頭設計及製造之困難度，並降低系統之製造 成本。 、綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其 並非用以限定本發明，任何熟習此技蓺 ^ ^ 筏π者，在不脫離本發明之 精神和軌圍内，當可作各種之更動與 ^ m , 丹岡飾’因此本發明之保護 犯圍‘視後附之申請專利範圍所界定者為準。

11 .1307412 —^編號·· TW2292PA 【圖式簡單說明】 第1圖繪示依照本發明—釦 立體結構圖。 &佳實施例的-種投影裝置部份 幕之垂會不使用帛1圖之影像平移褒置調整影像位於屏 眷之垂置方向位置示意圖。 听 第2B圖纷示另一種传用笛，^ 位於屏幕之垂置方向位;圖之影像平移裝置調整影像 第3Α圖繪不使用第！圖之影像平移裝置調 幕之水平方向位置示意圖。 W豕位於屏 第圖，、，曰示另種使用第1圖之影像平移裝置碉敕& 位於屏幕之水平方向位置示意圖。 整衫像 ^圖緣示第i圖之影像平移裝置之第二種結構立體圖。 第5圖繪示第1圖之影像平 __ 豕卞杪在置之弟二種結構立體 【主要元件符號說明】 100 :投影裝置 :影像模組 112 .苐一光線反射元件 112a:第一反射面 114 .第二光線反射元件 114a:第二反射面 12 0 ·影像平移裝置 130 :鏡頭 412、414 :反射鏡 512、514 :棱鏡組 512a ' 512b、514a、514b :稜鏡 12

Claims (1)

1307412 三達編號：TW2292CRF.d〇c …:....................： 十、申請專利範圍：;“I .. 二-種投影裝置，用以投射—影像於—屏幕，該投影裝 一影像模組，用以提供一第一光束； 二光束；以及 -第-光線反射元件’具有—第—反射面，係以相對該影 像模組可移動的方式設置，用以反射該第—光束，以形成一第 一鏡頭’ Μ藉由該第二光束於該屏幕形成該影像； 其中’藉由沿該第一光束或該第二光束方向移動該第—光 線反射元件可以調整該影像位於該屏幕上於一第一方向之位 置。 ；,2.如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射元件係為一稜鏡或一反射鏡。 3.如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該第一 反射面之中心軸係與該影像模組之光軸夾45度角。 ^ 4.如申請專利範圍第3項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射元件係於該影像模組之光軸上平移，以調整該影像位 鲁於該屏幕上於該第一方向之位置。 5. 如申請專利範圍第3項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射το件係於該鏡頭之光軸上平移，以調整該影像位於該 屏幕上於該第一方向之位置。 6. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括一第 一光線反射元件，具有一第二反射面，用以反射該第二光束， 以开y成第二光束’其中該第二反射面之中心軸與該第一反射 面之中心軸不共平面，該鏡頭係用以將該第三光束投射至該屏 幕以形成該影像，且該第二光線反射元件用以調整該影像位於 13 130麗 TW2292CRF.d〇c “ yyS : 該屏幕上於一第二▼两之·，位置。· 一 7.如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第 光線反射元件以及該第二光線反射元件係各為一稜鏡（prisin) 8·如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第 光線反射元件以及該第二光線反射元件係各為一反射鏡 (Mirror)。 9.如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射元件與該第二光線反射元件之一中心連接線與該影像 模組之光軸係形成一第一平面，且該第一反射面之中心軸係落 於該第一平面上。 10.如申請專利範圍第9項所述之投影裝置，其中該中心 -連接線係與該影像模組之光軸垂直，且該第一反射面之中心軸 係與該影像模組之光軸夾45度角。 如申請專利範圍第1〇項所述之投影裝置，其中該中 心連接線與該鏡社光軸係形成—第二平面，且該第二反射面 之中心軸係落於該第二平面上。 12. 如申請專利範圍第u項所述之投影裝置，其中該中 ♦心連接線係與該鏡頭之光軸垂直，且該第二反射面之Ϊ心軸係 與該鏡頭之光軸夾45度角。 ，、 13. 如申請專利範圍第12項所述之投影裝置，其中誃 一平面與該第二平面係互相垂直。 八^ 14·如申請專利範圍第6項所述之投 =元件係於該第一光線反射元件與該第二光線 〜連接線上平移，以調整該影像位於該屏幕上 方向之位置。 /矛 15’如中料利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第 14 TW2292CRFdoc ί, ^ ^：： - .：.： - .-： - .j -光線反射元件係於該影像模組之光軸上平移，以調整該影像位 • 於該屏幕上於該第一方向之位置。 * I6.如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第二 光線反射元件係於該第一光線反射元件與該第二光線反射元件 之-中心連接線上平移，以調整該影像位於該屏幕上於該第二 方向之位置。 — 17. 如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射元件係於該鏡頭之光軸上平移，以調整該影像位於該 屏幕上於該第二方向之位置。 18. 如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第一 光線反射7L件以及該第二光線反射元件係用以調整該第三光束 相對該屏幕之一聚焦位置。 ' 19.如申請專利範圍第6項所述之投影裝置，其中該第一 -方向係為—垂直方向，且該第二方向係為一水平方向。 ^ 中請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該影像 ^係為-數位微鏡片元件陶制黯職丨贿㈣ DMD)。 一種景“象平移裝置，使用於-投影裝置，該投影裝置 頭，且，用以提供—第—光束，該投繼包括-鏡 用一从射—影像於—屏幕上，該影像平移裝置包括： 一第一光線反射元件，罝有一坌 Κ；以二〆 像模組可移動的方式u 射面，係以相對該影 二光束. ° 又 用以反射該第一光束，以形成一第 胖储由該第二光束於料幕上形成該影像， 件二二 束或該第二光束方向移動該第-光線反射元 牛了乂調整該影像位於該屏幕上於—第—方向之位置。 15 ‘13咖一· ‘ =申請專利範圍第21項所述之影像平移裝置， .该第一光線反射元件係為一稜鏡或—反射鏡。 、 . 23·如中請專㈣圍第η項所述之影像平移裝置， 该第-反射面之中心轴係與該影像模組之光軸夹45度角。- Μ 24=申請專利_第23項所述之影像平移裝置，其中 光線反射元件係於該影像模組之姉上平移，以調整該 〜像位於忒屏幕上於該第一方向之位置。 25. ”請專利範圍第23項所述之影像平移裝置，其中 “苐-光歧射讀係於㈣頭之柿上平移，以調整該 位於該屏幕上於該第一方向之位置。 人〜 26. 如申請專利範圍第21項所述之影像平移裝置，更包 ^第二光線反射元件，具有—第二反射面，用以反射該第二 先束，以形成-第三光束，其中該第二反射面之中心軸鱼該第 =射面之：心軸不共平面’該鏡頭係將該第三光束投射至該 於以形成该影像，且該第二光線反射元件用以調整該影像位 於该屏幕上於一第二方向之位置。 27. 如申請專利範圍帛26工員所述之影像平移裝置，盆中 該第-光線反射it件以及該第二光線反射^件係各為一複 (Prism)。 况如申請專利範圍帛26項所述之影像平移裝置，盆中 該第-光線反射元件以及該第二光線反射元件係各為一反射鏡 (Mirror)。 29.如申請專利範圍第26項所述之影像平移裝置，苴中 該第一光線反射元件係於該第—光線反射元件與該第二光線反 射凡件之一中心連接線上平移，以調整該影像位於該屏幕上於 該第一方向之位置。 16

：TW2292CRF.doc

3〇·如甲請專利範圍第26項所述之影像平移裳 该第一光線反射元㈣於《彡像频之光#上平移， 影像位於該屏幕上於該第一方向之位置。 置，其中 以調整該 :晴寻利範圍第26項所述之影像 :弟：光線:射元件係於該第-光線反射元件與該第f光線反 該第二方向之位置。.調整該料位㈣屏幕上於 令第專㈣圍第26項所述之影像平移裝置，直中 °亥第一光線反射元件係於該 /、甲 位於該屏幕上於該第二方向之位 移’ q整該影像 33.如申請專利範圍第26 該第一光線反射元件以及該第 2平«置，其中 三光束相對該屏幕之—聚焦^械反射4係用以調整該第 34·如申請專利範圍第 該第一方向係為一垂直方向 26項所述之影像平移裝置，其中 且該第二方向係為一水平方向。 17