TWI418917B - 投影裝置 - Google Patents

Description

投影裝置

本發明是有關於一種投影裝置，特別關於一種微投影裝置的光機組裝。

隨著投影裝置的尺寸能夠製作得越來越小，微型化的投影裝置已經出現在市場上。此外，微型化的投影裝置更可整合至行動裝置(例如行動電話等)，以提供投影的功能。然而，為了進一步縮小投影裝置的外觀，除了光學設計的改善外，機構尺寸及畫面品質亦相形重要。

在投影技術領域中，台灣專利編號TWM261835揭露一種發光二極體封裝結構，其光學透鏡被承載環所包圍並設置於印刷電路板上；台灣專利編號TW200916869揭露一種鏡頭模組，其鏡筒內各個鏡片之間設置彈性間隔環；台灣專利編號TWI234399揭露一種電視裝置，其螢幕面板透過彈性體構件的夾持而安裝於外框體；台灣專利編號TWM291661揭露一種固定機構，其固定件的凹槽內設置有緩衝墊；台灣專利編號TW200702877揭露一種投影機，其遮光裝置將產生畸變光區的光線在到達數位微鏡裝置之前就加以截斷；而台灣專利編號TW200613884揭露一種光學投影系統，其擋片遮蔽部分雜散光。

本發明提出一種投影裝置，其具有高影像品質。

本發明提出一種投影裝置，用以提高組裝精度。

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，本發明之一實施例提供一種投影裝置，其包括光機座、光源、光閥及投影鏡頭。光源適於提供照明光束。光閥組裝至光機座，位於照明光束的傳遞路徑上，且適於將照明光束轉換成影像光束。投影鏡頭組裝至光機座，位於影像光束的傳遞路徑上，且適於將影像光束轉換成投影光束。光源包括元件架、發光元件及光源透鏡。元件架組裝至光機座，且具有元件槽及連通於元件槽的透鏡槽，其中透鏡槽具有至少一槽截平面。發光元件設置於元件槽。光源透鏡設置於透鏡槽，且適於將發光元件所產生的光線形成照明光束。

基於上述，在本發明的實施例中，藉由將發光元件及光源透鏡分別與元件架上的元件槽及透鏡槽的設置及結合，因而這些元件間的定位步驟得以簡化，如此可增加元件之間的定位精度，進而提升投影裝置的影像品質。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

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多個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」、「前」、「後」、「左」、「右」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，而非用來限制本發明。

圖1為本發明的一實施例的一投影裝置的方塊圖。請參考圖1，本實施例之投影裝置50包括一光機座100、一光源200、一光閥300及一投影鏡頭400。光源200組裝至光機座100，且適於提供一照明光束L1。光閥300組裝至光機座100，位於照明光束L1的傳遞路徑上，且適於將照明光束L1轉換成一影像光束L2。投影鏡頭400組裝至光機座100，且位於影像光束L2的傳遞路徑上，用以將影像光束L2轉換為一投影光束L3。

圖2A為圖1的光源的立體圖，而圖2B為圖2A的光源的零件分解圖。請參考圖2A及圖2B，光源200包括一元件架210、一發光元件220及一光源透鏡230。在本實施例中，發光元件220例如是一發光二極體封裝體(LED package)。

元件架210組裝至圖1的光機座100，且具有一元件槽212及一連通於元件槽212的透鏡槽214，其中透鏡槽214具有至少一槽截平面214p，而本實施例是以兩個槽截平面214p為例。發光元件220設置於元件槽212。光源透鏡230適於將發光元件220所產生的光線形成圖1的照明光束L1，其中光源透鏡230例如具有兩個光源透鏡截平面230p以分別設置於透鏡槽214的兩個槽截平面214p，如此光源透鏡230的外緣可設置於透鏡槽214。

承上述，本實施例之元件架210的外緣例如具有兩個架截平面210p，且架截平面210p例如平行於槽截平面214p。需說明的是，上述之槽截平面214p、光源透鏡截平面230p與架截平面210p的個數應視實際產品的需求而定，意即本發明並不限定槽截平面、光源透鏡截平面與架截平面的個數。

此外，元件架210更具有一元件點膠槽212a及一透鏡點膠槽214a，其中藉由將一第一膠體(未繪示)配置於元件點膠槽212a，可使發光元件220透過第一膠體配置於元件點膠槽212a與發光元件220之間而固定至元件槽212；並藉由將一第二膠體(未繪示)配置於透鏡點膠槽214a，可使光源透鏡230透過第二膠體配置於透鏡點膠槽214a與光源透鏡230之間而固定至於透鏡槽214。

在本實施例中，元件點膠槽212a可具有一約45度的傾斜面212a’，其有助於形成第一膠體時可讓膠體受重力從傾斜面212a’自然地流下，用以增加光源元件220與元件槽212的接合面積。然而，由於第一膠體等材料特性、元件點膠槽212a與光源元件220兩者之間的接合面積或者結構強度等等物性參數皆可能是傾斜面212a’之傾斜角度的設計考量，因此本發明並不限制傾斜面的傾斜角度為何。

在本實施例中，元件架210的外緣更可具有至少一凹陷圓弧216，其中圖2A與圖2B中繪示三個凹陷圓弧216為例，而這些凹陷圓弧216適於配合一自動化定位爪的形狀，因而有利於機器人對於元件架210的移動作業。然而，凹陷圓弧216的形狀與個數可隨著定位爪的設計而作調整，意即本發明並不限制凹陷圓弧的形狀與個數。

圖3A為圖1的光機座、光源及光學透鏡的立體圖，而圖3B為圖3A的光機座、光源及光學透鏡的分解圖。請參考圖1、圖3A及圖3B，實務上為了進一步準直照明光束L1，投影裝置50還可包括一光學透鏡500。光學透鏡500位於照明光束L1的傳遞路徑上，並具有一對嵌合翼502分別於光學透鏡500的兩側，其中光機座100具有一對嵌合槽102，而這對嵌合翼502分別鑲嵌於這對嵌合槽102中。這樣的特徵有助於光學透鏡500精確地定位在光機座100上。如此一來，光學透鏡500的對位精度可獲得提升，進而提高投影裝置502的影像品質。

圖4A為圖1的光機座與光閥的立體圖，而圖4B為圖4A的光機座與光閥的零件爆炸圖。請參考圖4A及圖4B，光機座100具有一光閥槽104，而光閥300包括一場透鏡302、一彈性框304、一光閥元件306及一固定架308。在進行組裝時，舉例而言，場透鏡302、彈性框304及光閥元件306可依序嵌入光閥槽104，而後固定架308再組裝至光機座100，以使場透鏡302、彈性框304及光閥元件306固定於光閥槽104內。彈性框304可用橡膠(rubber)材質製作而成，如此彈性框304便可配合場透鏡302而防止灰塵到達光閥元件306。

承上述，本實施例之固定架308的一端(例如左端)可扣合至光機座100，而固定架308的另一端(例如右端) 可鎖附至光機座100。然而，固定架308的外形與其固定至光機座100的方式應視實際產品的需求而定，本發明關於固定架的設計並不限制於上述實施例的描述。

圖5為圖1的光機座與投影鏡頭的俯視圖。請參考圖1與圖5，在本實施例中，投影裝置50更可包括一滑塊602及一滑桿604。滑塊602連接至投影鏡頭400，實務上滑塊602可與投影鏡頭400的套筒一體成型，但本發明不限於此。滑桿604架設於光機座100，且分別與滑塊602相配合，使投影鏡頭400可藉由滑塊602沿著滑桿604相對於光機座100線性地平移，其中本實施例之平移方式例如是沿著圖面的上下方向平移。

圖6A為圖5中沿I-I線的局部剖視圖，而圖6B為圖5中沿II-II線的局部剖視圖。請參考圖5、圖6A及圖6B，在本實施例中，光機座100具有一第一架設孔106及一第二架設孔108，而滑桿604的兩端分別配合第一架設孔106及第二架設孔108。

承上述，在本實施例中，第一架設孔106為一圓形軸孔，而第二架設孔108包括一第一截段108a及一第二截段108b。第一截段108a具有一U形面108a’，如圖6B所示，用以限制滑桿604於靠近第二架設孔108的一端在一垂直於滑桿604的二維平面(例如圖6B中之X-Y平面)上的一第一維度的雙向平移(例如圖6B中之X軸的正負方向)及一第二維度的單向平移(例如圖6B中之Y軸的負方向)。此外，第二截段108b具有一平面108b’，如圖6B所示，用以限制滑桿604於靠近第二架設孔108的該端在前述第二維度的另一單向平移(例如圖6B中之Y軸的正方向)。

在本實施例中，上述的第一截段108a及第二截段108b可由上下模具所分別成型，這有助於提高第二架設孔108的模造良率。

請再參考圖5，投影裝置更包括一驅動器700，其架設於光機座100，並耦接至投影鏡頭400，以驅使投影鏡頭400藉由滑塊602沿著滑桿604相對於光機座100作線性地平移。在本實施例中，驅動器700為一馬達。

圖7為圖1的光機座、光閥及投影鏡頭的俯視圖。請參考圖1、圖4A、圖7以及圖8B，投影裝置50更包括一遮光體800(可見於圖4A)，位於光閥300於關閉狀態(off state)時的雜散光束L2’(可見於圖8B)的傳遞路徑上，用以遮擋影像光束L2’。有關遮光體800的進一步說明如下。

圖8A及圖8B為圖7中沿III-III線的剖視圖。請參考圖8A，當光閥300於開啟狀態(on state)時，光閥300將照明光束L1轉換為影像光束L2，並進一步傳遞至投影鏡頭400，再藉由投影鏡頭400轉換為投影光束L3。

相反地，請參考圖8B，當光閥300於關閉狀態時，光閥300會將部份照明光束L1形成無效光束L2’，並進一步會傳遞至其他區域，其中所謂無效光束L2’即光閥300在關閉時原照明光束L1被反射至某區域，理論上不會傳遞至投影鏡頭400。然而，為了避免無效光束L2’仍有可能經光閥300反射後經由投影鏡頭400傳遞出去而產生所謂的雜散光(stray light)，因此，於無效光束L2’的傳遞路徑上設置遮光體800，如此可阻擋無效光束L2’從投影鏡頭400傳遞出去。

在本實施例中，遮光體800可在模造光機座100時與光機座100一體成型，此舉可降低製造光機座100的成本，還可簡化光機座100的製作過程。

綜上所述，本發明之實施例包括以下優點或功效之至少其中之一。

在本發明的實施例中，藉由將發光元件及光源透鏡分別與元件架上的元件槽及透鏡槽的配合及結合，可簡化這些元件間的定位步驟並增加定位精度。

在本發明的上述實施例中，藉由光學透鏡兩側的嵌合翼及光機座的嵌合槽的配合，可簡化光學透鏡相對於光機座的定位步驟並增加定位精度。

在本發明的上述實施例中，將光閥的零件逐一裝填至光機座所形成的光閥槽中，並藉由光閥的固定架組裝至光機座，以簡化光閥的組裝程序。

在本發明的上述實施例中，光機座的第二架設孔的第一截段及第二截段可由上下模具所分別成型，這有助於提高第二架設孔的模造良率。

在本發明的上述實施例中，藉由將遮光體設定位於光閥於關閉狀態時的影像光束的傳遞路徑上，以避免影像光束經由投影鏡頭傳遞出去成為雜散光，因而提升影像品質。

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。

L1‧‧‧照明光束

L2‧‧‧影像光束

L2’‧‧‧無效光束

L3‧‧‧投影光束

50‧‧‧投影裝置

100‧‧‧光機座

102‧‧‧嵌合槽

104‧‧‧光閥槽

106‧‧‧第一架設孔

108‧‧‧第二架設孔

108a‧‧‧第一截段

108a’‧‧‧U形面

108b‧‧‧第二截段

108b’‧‧‧平面

200‧‧‧光源

210‧‧‧元件架

210p‧‧‧架截平面

212‧‧‧元件槽

214‧‧‧透鏡槽

214p‧‧‧槽截平面

212a‧‧‧元件點膠槽

212a’‧‧‧傾斜面

214a‧‧‧透鏡點膠槽

216．．．凹陷圓弧

220．．．發光元件

230．．．光源透鏡

230p．．．光源透鏡截平面

300．．．光閥

302．．．場透鏡

304．．．彈性框

306．．．光閥元件

308．．．固定架

400．．．投影鏡頭

500．．．光學透鏡

502．．．嵌合翼

602．．．滑塊

604．．．滑桿

700．．．驅動器

800．．．遮光體

圖1為本發明的一實施例的一投影裝置的方塊圖。

圖2A為圖1的光源的立體圖。

圖2B為圖2A的光源的零件分解圖。

圖3A為圖1的光機座、光源及光學透鏡的立體圖。

圖3B為圖3A的光機座、光源及光學透鏡的分解圖。

圖4A為圖1的光機座與光閥的立體圖。

圖4B為圖4A的光機座與光閥的零件爆炸圖。

圖5為圖1的光機座與投影鏡頭的俯視圖。

圖6A為圖5中沿I-I線的局部剖視圖。

圖6B為圖5中沿II-II線的局部剖視圖。

圖7為圖1的光機座、光閥及投影鏡頭的俯視圖。

圖8A及圖8B為圖7中沿III-III線的剖視圖。

200．．．光源

210．．．元件架

210p．．．架截平面

212．．．元件槽

214．．．透鏡槽

212a．．．元件點膠槽

212a’．．．傾斜面

214a．．．透鏡點膠槽

214p．．．槽截平面

216．．．凹陷圓弧

220．．．發光元件

230．．．光源透鏡

230p．．．光源透鏡截平面

Claims (12)

1. 一種投影裝置，包括：一光機座；一光源，適於提供一照明光束，包括：一元件架，組裝至該光機座，且具有一元件槽及一連通於該元件槽的透鏡槽，其中該透鏡槽具有至少一槽截平面；一發光元件，設置於該元件槽；以及一光源透鏡，設置於該透鏡槽，且適於將該發光元件所產生的光線形成該照明光束；一光閥，組裝至該光機座，位於該照明光束的傳遞路徑上，且適於將該照明光束轉換成一影像光束；以及一投影鏡頭，組裝至該光機座，位於該影像光束的傳遞路徑上，且適於將該影像光束轉換成一投影光束。
2. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該元件架的外緣具有至少一架截平面，且該架截平面平行該槽截平面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該元件架的外緣更具有至少一凹陷圓弧，該凹陷圓弧適於配合一自動化定位爪的形狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，更包括一光學透鏡，位於該照明光束的傳遞路徑上，且具有一對嵌合翼分別於該光學透鏡的兩側邊，其中該光機座具有一對嵌合槽，且該對嵌合翼鑲嵌於該對嵌合槽中。
5. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該光閥包括：一場透鏡；一彈性框；一光閥元件；以及一固定架，其中該光機座具有一光閥槽，該場透鏡、該彈性框及該光閥元件嵌入該光閥槽，其中該固定架組裝至該光機座，以使該場透鏡、該彈性框及該光閥元件固定於該光閥槽內。
6. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，更包括：一滑塊，連接至該投影鏡頭；以及一滑桿，架設於該光機座，且分別與該滑塊相配合，使得該投影鏡頭藉由該滑塊沿著該滑桿相對於該光機座線性地平移，其中該光機座具有一第一架設孔及一第二架設孔，該滑桿的兩端分別配合該第一架設孔及該第二架設孔，該第一架設孔為一圓形軸孔，該第二架設孔包括一第一截段及一第二截段，該第一截段限制該滑桿在一垂直於該滑桿的二維平面上的一第一維度的雙向平移及一第二維度的單向平移，而該第二截段限制該第二維度的另一單向平移。
7. 如申請專利範圍第6項所述的投影裝置，其中該第一截段為一U形面，且該第二截段為一平面。
8. 如申請專利範圍第6項所述的投影裝置，更包括：一驅動器，架設於該光機座，且耦接至該投影鏡頭，以驅使該投影鏡頭藉由該滑塊沿著該滑桿相對於該光機座線性地平移。
9. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，更包括一遮光體，位於該光閥與該投影鏡頭之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該遮光體與該光機座一體成型。
11. 如申請專利範圍第1項所述的投影裝置，其中該元件架更具有一元件點膠槽及一透鏡點膠槽，且該光源更包括：一第一膠體，配置於該元件點膠槽與該發光元件之間，以將該發光元件固定至該元件槽；以及一第二膠體，配置於該透鏡點膠槽與該光源透鏡之間，以將該光源透鏡固定至於該透鏡槽。
12. 如申請專利範圍第11項所述的投影裝置，其中該元件點膠槽具有一傾斜面。