TWI718507B - 光學模組 - Google Patents

Abstract

一種光學模組，包括一第一承座以及一第二承座。該第一承座包括一第一承載部以及一斜面，該第一承載部用以承載一第一光學元件，該斜面設置於該第一承載部的一第一端面的周緣。該第二承座包括一第二承載部以及一凸出部，該第二承載部用以承載一第二光學元件，該第二承載部的一第二端面面向該第一承載部的該第一端面，該凸出部自該第二承載部的該第二端面朝該第一承載部延伸而出，並用以接觸該斜面，且當該凸出部接觸該斜面時，該斜面在由該第一承載部至該第二承載部的一方向上未暴露該凸出部。

Description

光學模組

本發明是有關於一種光學模組，特別是指一種能簡化組裝過程的光學模組。

一般的光學模組通常包括光源與透鏡，且在光學模組的組裝過程中，常常需要調整光源相對於透鏡之位置(或透鏡相對於光源之位置)以實現光學設計。因此，在承載透鏡的一承座外常常提供有相對應於欲調整方向(例如X、Y及Z方向)的複數個螺絲，而使用者可以藉由轉動螺絲來移動承座，進而調整透鏡相對於光源之位置。

然而，上述組裝過程繁瑣，且僅適用對於調整精度需求較低的光學模組。為了滿足對於調整精度需求較高的光學模組，另一種調整方式為提供一調整機構(例如齒輪箱)。調整機構一方面藉由其複雜的設計來提供幫助，使光學模組內之元件可經受高精度的調整，但另一方面，也造成了光學模組成本的增加。

有鑒於此，本發明提出一種光學模組，其改良用以承載光源與透鏡之二個承座，因此，藉由簡單的旋轉操作即可調整光源相對於透鏡之位置(或透鏡相對於光源之位置)，並可實現高精度的調整。換言之，該光學模組不需使用到設計複雜的調整機構就能達成高精度的調整，因而可簡化組裝過程並降低成本。

本發明光學模組的其中一實施例包括一第一承座以及一第二承座。該第一承座包括一第一承載部以及一斜面，該第一承載部用以承載一第一光學元件，該斜面設置於該第一承載部的一第一端面的周緣。該第二承座包括一第二承載部以及一凸出部，該第二承載部用以承載一第二光學元件，該第二承載部的一第二端面面向該第一承載部的該第一端面，該凸出部自該第二承載部的該第二端面朝該第一承載部延伸而出，並用以接觸該斜面，且當該凸出部接觸該斜面時，該斜面在由該第一承載部至該第二承載部的一方向上未暴露該凸出部。

在另一實施例中，該斜面沿該第一端面的該周緣傾斜。除了該凸出部以外，該第二承座上的其他部分都未接觸該第一承座。該第一承載部的該第一端面具有一第一開口，該第一開口暴露出該第一光學元件，該第一端面的該周緣圍繞該第一開口，該第二承載部的該第二端面具有一第二開口，該第二開口暴露出該第二光學元件，該凸出部設置於該第二端面上除了該第二開口以外的其他區域內。該第一承載部與該第二承載部的其中之一具有一第三端面，該第三端面與該第一端面或第二端面相對且具有一第三開口，該第三開口暴露該第一光學元件或該第二光學元件。該第一承座更包括另一斜面，該些斜面彼此分隔地設置於該第一承載部的該第一端面的該周緣，該第二承座更包括另一凸出部，該些凸出部分別對應該些斜面且彼此相隔開，每一該凸出部自該第二承載部的該第二端面朝該第一承載部延伸而出，並用以接觸對應的該斜面，當該些凸出部的其中之一接觸對應的該斜面時，該斜面在由該第一承載部至該第二承載部的該方向上未暴露該凸出部。當該凸出部接觸該斜面時，該第一光學元件與該第二光學元件構成一光軸。

在另一實施例中，該第一光學元件與該第二光學元件的其中 之一為一光源，該第一光學元件與該第二光學元件的其中之另一為透鏡，該光源用以發出一光束，該透鏡用以讓該光束通過。該光學模組更包括一光調變單元以及一光導引單元，該光調變單元用以接收來自該透鏡的該光束，並將一畫面信息加入該光束以產生一影像光束，該光導引單元用以將該影像光束導引至人眼。該光調變單元位於該光導引單元與用來承載該透鏡的該第一或第二承座之間。

在另一實施例中，在組裝該光學模組時，使該凸出部接觸該斜面，並藉由使該第一承座與該第二承座相對旋轉和在一垂直面上相對位移，使得該凸出部與該斜面相對位移，從而使該第一光學元件與該第二光學元件相對準並調整該第一光學元件與該第二光學元件的一間距，以構成該光軸，該光軸垂直穿越該垂直面。

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：

1‧‧‧透鏡模組

3‧‧‧光源模組

5‧‧‧光調變單元

7‧‧‧成像鏡頭

8‧‧‧光導引單元

11‧‧‧透鏡承座

13‧‧‧透鏡

31‧‧‧光源

33‧‧‧光源承座

100、200‧‧‧光學模組

111‧‧‧第一承載部

113‧‧‧凸緣部

115‧‧‧斜面

117‧‧‧第一開口

331‧‧‧第二承載部

333‧‧‧凸出部

L‧‧‧光軸

L1‧‧‧光束

L2‧‧‧影像光束

x、y、z‧‧‧方向

第1圖為本發明的其中一實施例的光學模組之示意圖。

第2圖為第1圖中的透鏡模組與光源模組之示意圖。

第3圖為第2圖中的透鏡模組與光源模組之爆炸圖。

第4圖為第2圖中的透鏡模組與光源模組於組裝過程中之示意圖。

第5圖為本發明的其中另一實施例的光學模組之示意圖。

請參閱第1圖，本發明的其中一實施例的一光學模組100包括一透鏡模組1、一光源模組3、一光調變單元5以及一成像鏡頭7，其中，光源模組3產生一光束L1，該光束L1通過透鏡模組1，並被光調變單 元5轉變為一影像光束L2後藉由成像鏡頭7投影出去。以下詳細說明透鏡模組1與光源模組3的組裝：請參閱第2及3圖，透鏡模組1包括一透鏡承座11以及一透鏡13，而透鏡承座11包括一第一承載部111、一凸緣部113以及複數個斜面115。於本實施例中，第一承載部111大致上為一中空的圓柱體，且係用以承載透鏡13，而凸緣部113自第一承載部111上靠近光源模組3的一端部沿著第一承載部111之徑向延伸而出。此外，凸緣部113上朝向光源模組3的一第一端面的一周緣設置有彼此分隔的該等斜面115，其中，每一斜面115都沿著第一承載部111之周向彎曲，使該等斜面115構成一環。若由第一承載部111之徑向觀察該等斜面115，可發現每一斜面115都具有一最高點以及一最低點，換言之，每一斜面115都沿著該第一端面的該周緣傾斜。

又如第3圖所示，光源模組3包括一光源31以及一光源承座33，而光源承座33包括一第二承載部331以及複數個凸出部333。於本實施例中，第二承載部331大致上為一中空的長方體，且係用以承載光源31，而該等凸出部333自第二承載部331上的一第二端面朝透鏡模組1延伸而出，並用以接觸該等斜面115，其中第二承載部331的該第二端面面向透鏡模組1的該第一端面。值得注意的是，該等凸出部333相對於該等斜面115設置。

該第一端面具有一第一開口117，該第一端面的該周緣圍繞第一開口117，而第一開口117係用以暴露出透鏡13。該第二端面具有一第二開口(未繪示，因為第3圖視角的關係而無法看到)，該第二開口係用以暴露出光源31，且該等凸出部333係設置於該第二端面上除了該第二開口以外的其他區域內。此外，第一承載部111更具有一第三端面，而該第三 端面與該第一端面相對，具有一第三開口(未繪示，因為第3圖視角的關係而無法看到)，且係用以暴露出透鏡13，進而使光源模組3產生的該光束L1可藉由第一開口117與該第三開口通過透鏡13。

於本實施例中，光源31為雷射二極體(Laser Diode,LD)，透鏡13為準直透鏡，該光調變單元為數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。

請參閱第4圖，組裝時，透鏡13固定於透鏡承座11的第一承載部111，而光源31固定於光源承座33的第二承載部331，以進行後續調整對位。具體而言，光源模組3相對於透鏡模組1在一垂直面(即為第4圖中所示的x及y方向所構成的平面)上移動，以將光源31之中心調整對準透鏡13之中心。光源31與透鏡13對準後，將光源模組3沿著垂直於該垂直面之方向(即為第4圖中所示的z方向)相對於透鏡模組1移動，以將該等凸出部333抵接於該等斜面115。當該等凸出部333接觸該等斜面115時，透鏡13與光源31構成垂直穿越該垂直面的一光軸L，且該等斜面115在負z方向(即由第一承載部111至第二承載部331的方向)上未暴露該等凸出部333。光源模組3接著相對於透鏡模組1轉動，與此同時，該等凸出部333移動於該等斜面115的最高點與最低點之間，使光源模組3沿著平行於光軸L之方向相對於透鏡模組1進行小幅度的移動，進而調整光源31相對於透鏡13之位置(或透鏡13相對於光源31之位置)。可以理解的是，若凸出部333朝斜面115的最低點移動，則光源31與透鏡13之距離將逐漸縮短，而若凸出部333朝斜面115的最高點移動，則光源31與透鏡13之距離將逐漸增加。最終，當光源31被調整到與透鏡13相隔一預設距離時，在該等凸出部333與該等斜面115之接觸面點膠，使光源模組3與透鏡模組1相互黏合固定，從而完成光學模組100的組裝。值得注意的是，由於該等 斜面115與該等凸出部333相互接觸，可避免在透鏡承座11與光源承座33之間出現懸空點膠的情況，並提高信賴性。除了凸出部333以外，光源模組3上的其他部分都未接觸透鏡模組1。

其中，雖然上述調整過程之說明係以轉動光源模組3為主，但實際上也可透過轉動透鏡模組1來將光源31調整到與透鏡13相隔該預設距離，換言之，轉動光源模組3或透鏡模組1，都能使光源模組3與透鏡模組1之間沿著平行於光軸L之方向產生相對移動。

藉由該等斜面115之設計，光源模組3或透鏡模組1的旋轉運動可轉換為小幅度的直線(沿著欲調整方向)運動。換言之，與光學模組100搭配之調整機構(未繪示)只需提供簡單的旋轉操作，即可讓光學模組100經受高精度的調整。此外，該等斜面115之設計可根據使用者對於調整精度的需求而修改，不需為了改變調整精度而重新設計調整機構或採用別種調整方式。相較於使用設計複雜的調整機構的傳統光學模組，光學模組100得以降低體積與成本、簡化組裝過程並有效地提高調整精度，且與其配合之調整機構在設計上也較為簡單。

操作時，光源31發出一光束L1，而該光束通過透鏡13準直，並入射光調變單元5。光調變單元5將一畫面信息(未繪示)加入該光束L1，以產生一影像光束L2。

於另一實施例中，凸緣部113也可僅設置一斜面(未繪示)，該斜面沿著第一承載部111之周向傾斜並彎曲而構成一環。相較於複數個斜面，單一斜面的設計可在平行於光軸L之方向(即如第4圖所示的z方向)上提供範圍較廣的調整距離。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

又於另一實施例中，複數個斜面(未繪示)係設置於第二承載 部331上面向透鏡模組1的一第二端面，且複數個凸出部(未繪示)自第一承載部111上面向光源模組3的一第一端面沿著平行於光軸L之方向延伸而出，以抵接於該等斜面。其餘元件的設置與操作與前述實施例類似，故不在此贅述。

請參閱第5圖，其表示本發明又另一實施例的一光學模組200。光學模組200與第1圖中的光學模組100之間的差異在於，光學模組200更包括一光導引單元8。操作時，光源31發出的一光束L1通過透鏡13準直，並入射光調變單元5。光調變單元5將一畫面信息(未繪示)加入該光束L1，以產生一影像光束L2。該影像光束L2接著經由成像鏡頭7而入射光導引單元8，並被光導引單元8導引至人眼，以供使用者觀看。

1‧‧‧透鏡模組

3‧‧‧光源模組

11‧‧‧透鏡承座

31‧‧‧光源

33‧‧‧光源承座

Claims (11)

1. 一種光學模組，包括：一第一承座，包括一第一承載部以及一斜面，該第一承載部用以承載一第一光學元件，該斜面設置於該第一承載部的一第一端面的周緣；以及一第二承座，包括一第二承載部以及一凸出部，該第二承載部用以承載一第二光學元件，該第二承載部的一第二端面面向該第一承載部的該第一端面，該凸出部自該第二承載部的該第二端面朝該第一承載部延伸而出，並用以接觸該斜面，且當該凸出部接觸該斜面時，該斜面在由該第一承載部至該第二承載部的一方向上未暴露該凸出部；其中，在組裝該光學模組時，使該凸出部接觸該斜面，並使該第一承座與該第二承座在一垂直面上相對位移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中該斜面沿該第一端面的該周緣傾斜。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中除了該凸出部以外，該第二承座上的其他部分都未接觸該第一承座。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中該第一承載部的該第一端面具有一第一開口，該第一開口暴露出該第一光學元件，該第一端面的該周緣圍繞該第一開口，該第二承載部的該第二端面具有一第二開口，該第二開口暴露出該第二光學元件，該凸出部設置於該第二端面上除了該第二開口以外的其他區域內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光學模組，其中該第一承載部與該第二承載部的其中之一具有一第三端面，該第三端面與該第一端面或第二端面相對且具有一第三開口，該第三開口暴露該第一光學元件或該第二光學元件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學模組，其中：該第一承座更包括另一斜面，該些斜面彼此分隔地設置於該第一承載部的該第一端面的該周緣；該第二承座更包括另一凸出部，該些凸出部分別對應該些斜面且彼此相隔開，每一該凸出部自該第二承載部的該第二端面朝該第一承載部延伸而出，並用以接觸對應的該斜面；當該些凸出部的其中之一接觸對應的該斜面時，該斜面在由該第一承載部至該第二承載部的該方向上未暴露該凸出部。
7. 如申請專利範圍第1項至第6項的其中之一所述之光學模組，其中當該凸出部接觸該斜面時，該第一光學元件與該第二光學元件構成一光軸。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學模組，其中該第一光學元件與該第二光學元件的其中之一為一光源，該第一光學元件與該第二光學元件的其中之另一為透鏡，該光源用以發出一光束，該透鏡用以讓該光束通過。
9. 如申請專利範圍第8所述之光學模組，更包括：一光調變單元，用以接收來自該透鏡的該光束，並將一畫面信息加入該光束以產生一影像光束；以及一光導引單元，用以將該影像光束導引至人眼。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學模組，其中該光調變單元位於該光導引單元與用來承載該透鏡的該第一或第二承座之間。
11. 如申請專利範圍第7項所述之光學模組，其中在組裝該光學模組時，藉由使該第一承座與該第二承座相對旋轉和在該垂直面上相對位移，使得該凸出部與該斜面相對位移，從而使該第一光學元件與該第二光學元件相對準並調整該第一光學元件與該第二光學元件的一間距，以構成該光軸，該光軸垂直穿越該垂直面。

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