TWI533075B - 投影裝置 - Google Patents

Description

投影裝置

本發明是有關於一種投影裝置，且特別是有關於一種在空間匹配上更具有彈性的投影裝置。

傳統的投影裝置包括光源、成像元件及鏡頭，其必須配合光路設計而配置於有限的空間內。然而，目前的光源與鏡頭大多位於成像元件的同一側，如此導致光源與鏡頭於空間上易有干涉問題產生。

本發明係有關於一種投影裝置，可改善光源與鏡頭在空間上容易干涉的問題。

根據本發明之一實施例，提出一種投影裝置。投影裝置，包括一光導管、一反射元件、一透鏡組、一稜鏡片、一成像元件及一光源。反射元件具有一反射面。透鏡組設於光導管與反射元件之間。光源發射一光線依序經由光導管、透鏡組、反射元件與稜鏡片而至成像元件，光線之光軸與反射面之法線之間的夾角等於或大於45度。

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

100、200‧‧‧投影裝置

110‧‧‧光源

120‧‧‧反射鏡

130‧‧‧光導管

130m‧‧‧矩形出光面

140‧‧‧透鏡組

141‧‧‧透鏡

150‧‧‧反射元件

150s‧‧‧反射面

151‧‧‧本體

152‧‧‧反射層

160‧‧‧稜鏡片

161‧‧‧第一稜鏡

162‧‧‧第二稜鏡

163‧‧‧透鏡

170‧‧‧鏡頭

180‧‧‧成像元件

180m‧‧‧矩形成像面

A1‧‧‧夾角

C1‧‧‧間隙

Y1、X2‧‧‧長度

L‧‧‧光線

N1‧‧‧法線

X1、Y2‧‧‧寬度

OP1‧‧‧第一光軸

OP2‧‧‧第二光軸

第1A圖繪示依照本發明一實施例之投影裝置的側視圖。

第1B圖繪示第1A圖之前視圖中光導管與成像元件。

第2圖繪示依照本發明另一實施例之投影裝置的側視圖。

請參照第1A圖，其繪示依照本發明一實施例之投影裝置的側視圖。投影裝置100設置於X方向、Y方向以及Z方向所定義之一三維空間中。投影裝置100包括數個光源110、反射鏡120、光導管130、透鏡組140、單個反射元件150、稜鏡片160、鏡頭170及成像元件180。

此些光源110之至少一者的光線L經由反射鏡120反射至光導管130。例如，其中一光源110發出的光線L經由反射鏡120反射至光導管130，而另一光源110發出的光線L直接入射至光導管130。另一實施例中，光源110的數量不限於二個，其可以是三個以上。各光源110可以是白光光源、紅光光源、綠光光源或藍光光源。

光源110發射光線L係沿Z方向上的第一光軸OP1依序經由光導管130、透鏡組140、反射元件150與稜鏡片160而至成像元件180；然後，光線L被成像元件180反射回稜鏡片160並從鏡頭170出光而於屏幕(未繪示)上形成一投射畫面。由於 光線L之光軸OP1與反射元件150之反射面150s之法線N1之間的夾角A1等於或大於45度，使鏡頭170與光源110位於成像元件180的相對二側。如此一來，可提升光源110與鏡頭170在空間上的匹配性，避免光源110與鏡頭170在空間上容易干涉。

此外，光線L於光源110至反射面150s之間具有第一光軸OP1，而光線L於成像元件180至鏡頭170之間具有第二光軸OP2。可調整反射元件150的角度(調整法線N1的方位)，使第一光軸OP1與反射元件150之法線N1方向的夾角A1等於或大於45度；或者，亦可調整光導管130及透鏡組140的位置，使第一光軸OP1與反射元件150之法線N1方向的夾角A1等於或大於45度。

本實施例中，光源110至反射面150s之間的第一光軸OP1平行於成像元件180至鏡頭170之間的第二光軸OP2。然而，此非用以限制本發明實施例。另一實施例中，可調整光導管130及透鏡組140的位置，使光源110至反射面150s之間的第一光軸OP1不平行於稜鏡片160至鏡頭170之間的第二光軸OP2。

透鏡組140包括數個透鏡141，其中透鏡141可以是凹透鏡或凸透鏡。透鏡組140設於光導管130與反射元件150之間，其可決定光路的焦點或焦距。

反射元件150包括本體151及反射層152。本體151例如是由塑膠、金屬或玻璃製成，而反射層152例如是以塗佈方式形成於本體151上，使本體151與反射層152構成一具有反射 面150s的反射元件150。

稜鏡片160設於反射元件150與鏡頭170之間。稜鏡片160包括第一稜鏡161、第二稜鏡162及透鏡163，其中第一稜鏡161與第二稜鏡162之二相對面之間具有一間隙C1，使入射至第一稜鏡161的光線L可被全反射至成像元件180，然後再由成像元件180反射回至第一稜鏡161、第二稜鏡162至鏡頭170。

成像元件180係平行於XY平面，例如是數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device,DMD)，其係由電子信號控制數個微鏡片的反射角度來產生投射畫面。此投射畫面經由稜鏡片160及鏡頭170投射至一屏幕(未繪示)。

綜上可知，光源110、反射鏡120、光導管130、透鏡組140、單個反射元件150、稜鏡片160、鏡頭170與成像元件180配置類似Z字型。如此的配置方式可縮短投影裝置100的長度。

請參照第1B圖，其繪示第1A圖之投影裝置的前視圖(未避免線條過於複雜，僅繪示光導管及成像元件)。成像元件180具有一矩形成像面180m(第1A圖亦有標示)，而光導管130於XY平面上具有一矩形出光面130m(第1A圖亦有標示)。矩形出光面130m於X方向具有寬度X1、於Y方向具有長度Y1，長度Y1大於寬度X1；而矩形成像面180m於X方向具有長度X2、於Y方向具有寬度Y2，長度X2大於寬度Y2，其中矩形出光面130m之長度Y1與寬度X1的比例等於矩形成像面180m之長度 X2與寬度Y2的比例，即Y1/X1=X2/Y2。此外，矩形出光面130m與矩形成像面180m的設置方位相差90度。由於矩形出光面130m與矩形成像面180m的設置方位相差90度，故可不用特別調整光源110與光導管130的相對角度。特別是對於多個光源110(例如紅光光源、綠光光源及藍光光源)來說，由於不用特別調整光源110的角度，故可降低多個光源110在空間匹配上的複雜度。

請參照第2圖，其繪示依照本發明另一實施例之投影裝置側視圖。投影裝置200包括數個光源110、反射鏡120、光導管130、透鏡組140、至少二反射元件150、稜鏡片160、鏡頭170及成像元件180。與投影裝置100不同的是，本實施例之投影裝置200之反射元件150的數量係多個，可增加光源110、反射鏡120、光導管130、透鏡組140、二個反射元件150、稜鏡片160、鏡頭170與成像元件180在空間上的配置方式。本實施例之反射元件150係以二個為例說明，然另一實施例中，反射元件150的數量亦可超過二個。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧投影裝置

110‧‧‧光源

120‧‧‧反射鏡

130‧‧‧光導管

130m‧‧‧矩形出光面

140‧‧‧透鏡組

141‧‧‧透鏡

150‧‧‧反射元件

150s‧‧‧反射面

151‧‧‧本體

152‧‧‧反射層

160‧‧‧稜鏡片

161‧‧‧第一稜鏡

162‧‧‧第二稜鏡

163‧‧‧透鏡

170‧‧‧鏡頭

180‧‧‧成像元件

180m‧‧‧矩形成像面

A1‧‧‧夾角

C1‧‧‧間隙

L‧‧‧光線

N1‧‧‧法線

OP1‧‧‧第一光軸

OP2‧‧‧第二光軸

Claims (8)

1. 一種投影裝置，包括：一光導管；一反射元件，具有一反射面；一透鏡組，設於該光導管與該反射元件之間；一稜鏡片；一成像元件；一光源，發射一光線依序經由該光導管、該透鏡組、該反射元件與該稜鏡片而至該成像元件，該光線之光軸與該反射面之法線之間的夾角等於或大於45度；以及一鏡頭；其中，該鏡頭與該光源沿一投影方向分別位於該成像元件的相對二側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，更包括：一鏡頭，該稜鏡片設於該反射元件與該鏡頭之間；其中，該光線被該成像元件反射回該稜鏡片並從該鏡頭出光。
3. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中該光源至該反射面之光軸平行於該稜鏡片至該鏡頭之光軸。
4. 如申請專利範圍第2項所述之投影裝置，其中該光源至該反射面之光軸不平行於該稜鏡片至該鏡頭之光軸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該光導管具有一矩形出光面，該成像元件具有一矩形成像面，該矩形出光面與該矩形成像面的長寬比相同，且該矩形出光面與該矩形成像面的設置方位相差90度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，包括：複數個該反射元件，位於該透鏡組與該稜鏡片之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，包括：複數個該光源；以及一反射鏡，係反射該些光源之至少一者的光線至該光導管。
8. 如申請專利範圍第1項所述之投影裝置，其中該成像元件係數位微型反射鏡元件(Digital Micromirror Device,DMD)。