CN103852960A - 投影装置与聚光模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影装置与聚光模组，该聚光模组用以会聚和转折一入射光束。聚光模组包括一弯曲入光面、一弯曲出光面以及一反射面。弯曲入光面接收入射光束。弯曲出光面配置于来自弯曲入光面的入射光束的传递路径上。反射面配置于入射光束的传递路径上，且位于弯曲入光面与弯曲出光面之间。入射光束中的一光线沿着弯曲入光面的光轴通过弯曲入光面，且沿着相对于弯曲出光面的光轴倾斜的方向从弯曲出光面出射。投影装置有助于缩小整体体积且聚光模组可达到补偿光程的效果。

Description

投影装置与聚光模组
技术领域
本发明涉及一种显示装置与光学元件，且特别涉及一种投影装置与聚光模组。
背景技术
一般而言，投影装置在进行影像投影时，光阀会将照明光束转换成影像光束并将影像光束反射至投影镜头，之后，再透过投影镜头将影像光束投影至屏幕上以成像。
为了使发光元件所发出的照明光束可均匀地入射光阀，已知技术会在照明光束入射光阀前配置多个棱镜，以平均照射于棱镜的不同位置的光线入射至光阀的光程。此外，这些棱镜之间保留有间隙，以产生全反射效应，进而使来自光阀的影像光束可沿着特定方向透过这些棱镜而传递至投影镜头。如此一来，已知的投影装置往往需要较大的体积来配置上述棱镜。当投影装置开始朝向小型化发展甚至是应用于可携式或手持式电子装置时，如何减少投影装置的体积，俨然已成为制造者正欲解决的问题之一。
美国专利第7178920号揭露一种微型化投影显示装置，其包括一光源、一聚光镜、一色轮、一积分柱、一具有透镜表面的全内反射元件、一光阀以及一投影镜头，其中具有透镜表面的内全反射元件包括一第一棱镜及一第二棱镜。此外，美国专利第7483216号揭露一种光学模组，其中内部全反射棱镜中的一棱镜具有一曲面。再者，美国专利第5309188号揭露了一种投影装置。
发明内容
本发明提供一种投影装置，此投影装置的架构有助于缩小装置的整体体积。
本发明提供一种聚光模组，可达到补偿光程的效果。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种投影装置，其包括一光源模组、一光阀、一投影镜头、一内部全反射棱镜以及一聚光模组。光源模组用以提供一照明光束。光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换为一影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，其中光阀具有一预设入射方向及一预设出射方向，且当照明光束沿着预设入射方向入射光阀时，影像光束沿着预设出射方向从光阀传递至投影镜头。内部全反射棱镜配置于光源模组与光阀之间的照明光束的传递路径上，且位于光阀与投影镜头之间的影像光束的传递路径上，其中光源模组所发出的照明光束中的一第一光线在经由内部全反射棱镜后沿着预设入射方向入射光阀，以及聚光模组具有一入光面与一弯曲出光面，其中来自光源模组的照明光束依序通过入光面与弯曲出光面而传递至内部全反射棱镜，且弯曲出光面的光轴相对于第一光线入射内部全反射棱镜的方向倾斜。其中弯曲出光面的光轴相对于第一光线入射内部全反射棱镜的方向往远离光阀的法线的方向倾斜，以及第一光线从弯曲出光面出射的位置相对于弯曲出光面的光轴往靠近光阀的光轴的方向偏移。第一光线沿着预设入射方向入射光阀的主动表面的中心，且第一光线从弯曲出光面出射的位置相对于弯曲出光面的光轴有一第一偏移距离。入光面为一弯曲入光面，光源模组所发出的照明光束中的一第二光线沿着弯曲入光面的光轴通过弯曲入光面，然后沿着相对于弯曲出光面的光轴倾斜的方向从弯曲出光面出射。
其中该第二光线从该弯曲出光面出射的位置相对于该弯曲出光面的光轴有一第二偏移距离。弯曲入光面的光轴相对于光源模组所发出的照明光束中的一第三光线入射弯曲入光面的方向倾斜，其中第三光线沿着光源模组的光轴从光源模组发出。该照明光束中的一第三光线入射弯曲入光面的位置相对于弯曲入光面的光轴有一第三偏移距离，其中第三光线沿着光源模组的光轴从光源模组发出。聚光模组还具有一反射面，配置于照明光束的传递路径上，且位于入光面与弯曲出光面之间，以将来自入光面的照明光束反射至弯曲出光面。其中聚光模组包括一反射单元，配置于反射面上。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一第一透镜，配置于照明光束的传递路径上，且位于反射面与光源模组之间，其中第一透镜朝向光源模组的表面为入光面；一反射单元，具有反射面，其中反射单元为反射镜或反射棱镜；以及一第二透镜，配置于照明光束的传递路径上，且位于反射面与内部全反射棱镜之间，其中第二透镜朝向内部全反射棱镜的表面为弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括一透光单元，该透光单元具有入光面、反射面及弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一透镜，配置于照明光束的传递路径上，且位于反射面与光源模组之间，其中透镜朝向光源模组的表面为入光面；以及一透光单元，配置于照明光束的传递路径上，且位于第一透镜与内部全反射棱镜之间，其中透光单元具有反射面与弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一透光单元，配置于照明光束的传递路径上，且位于光源模组与内部全反射棱镜之间，其中透光单元具有入光面与反射面；以及一透镜，配置于照明光束的传递路径上，且位于透光单元与内部全反射棱镜之间，其中透镜朝向内部全反射棱镜的表面为弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，光阀为一数字微镜元件，数字微镜元件具有多个适于在开状态角度与关状态角度之间旋转的微反射镜，其中当微反射镜旋转至开状态角度时，微反射镜的法线为预设入射方向的反方向与预设出射方向的角平分线。
另外，本发明的一实施例提出一种聚光模组，用以会聚和转折一入射光束。聚光模组包括一弯曲入光面、一弯曲出光面以及一反射面。弯曲入光面接收入射光束。弯曲出光面配置于来自弯曲入光面的入射光束的传递路径上，其中入射光束经由弯曲入光面进入聚光模组，且经由弯曲出光面离开聚光模组。反射面配置于入射光束的传递路径上，且位于弯曲入光面与弯曲出光面之间，其中反射面将来自弯曲入光面的入射光束反射至弯曲出光面，其中入射光束中的一光线沿着弯曲入光面的光轴通过弯曲入光面，然后在被反射面反射后，沿着相对于弯曲出光面的光轴倾斜的方向从弯曲出光面出射。
在上述实施例中，第一光线从弯曲出光面出射的位置相对于弯曲出光面的光轴有一第一偏移距离。其中弯曲入光面的光轴相对于入射光束中的一第二光线入射弯曲入光面的方向倾斜，其中第二光线沿着入射光束的中心轴入射弯曲入光面。
本发明提供另一实施例，入射光束中的一第二光线入射弯曲入光面的位置相对于弯曲入光面的光轴有一第二偏移距离，其中第二光线沿着入射光束的中心轴入射弯曲入光面。
本发明提供另一实施例，一反射面配置于入射光束的传递路径上，且位于弯曲入光面与弯曲出光面之间，以将来自弯曲入光面的入射光束反射至弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，包括一反射单元，该反射单元配置于反射面上。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一第一透镜，配置于入射光束的传递路径上，且位于反射面与弯曲入光面之间，其中第一透镜远离反射面的表面为弯曲入光面；一反射单元，具有反射面，其中反射单元为反射镜或反射棱镜；以及一第二透镜，配置于入射光束的传递路径上，且位于反射面与弯曲出光面之间，其中第二透镜远离反射面的表面为弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括一透光单元，该透光单元具有弯曲入光面、反射面及弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一透镜，配置于入射光束的传递路径上，且位于反射面与弯曲入光面之间，其中透镜远离反射面的表面为弯曲入光面；以及一透光单元，配置于入射光束的传递路径上，且位于透镜与弯曲出光面之间，其中透光单元具有反射面与弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括：一透光单元，配置于入射光束的传递路径上，且位于弯曲入光面与弯曲出光面之间，其中透光单元具有弯曲入光面与反射面；以及一透镜，配置于入射光束的传递路径上，且位于透光单元与弯曲出光面之间，其中透镜远离反射面的表面为弯曲出光面。
本发明提供另一实施例，聚光模组包括一承载单元，该承载单元承载该聚光模组。
基于上述，本发明的实施例可达到下列优点或功效之至少其一。在本发明之实施例的投影装置中，由于弯曲出光面的光轴相对于第一光线入射内部全反射棱镜的方向倾斜，以使照明光束入射于内部全反射棱镜后而传递至光阀的光程可较平均，因此本发明的实施例可采用较为简单的架构达到平均光程的效果，如此有助于缩小本发明的实施例的投影装置的整体体积。另外，在本实施例的聚光模组中，由于入射光束中的光线沿着弯曲入光面的光轴通过弯曲入光面，然后在被反射面反射后，沿着相对于弯曲出光面的光轴倾斜的方向从弯曲出光面出射，因此从聚光模组的不同位置出射的光线可具有光程差，如此便能够与其他会产生光程差的光学元件互相补偿，以降低光程差。
附图说明
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1A为本发明的一实施例的投影装置的示意图。
图1B为本发明的一实施例的光源模组的示意图。
图1C为本发明的一实施例的光阀的示意图。
图1D为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
图1E为本发明的另一实施例的投影装置的示意图。
图2A为本发明另一实施例的投影装置的示意图。
图2B为本发明的聚光模组的局部放大图。
图3为本发明另一实施例的投影装置的示意图。
图4为本发明另一实施例的投影装置的示意图。
【主要元件符号说明】
100A、100A’、150A”、100B、100C、100D：投影装置
110：光源模组
112：发光元件
112r：红色光源
112g：绿色光源
112b：蓝色光源
114：合光单元
114a、114b：分色单元
116：透镜
120：光阀
121：透明保护盖
122-1～122-N：微反射镜
124：法线
130：投影镜头
132：透镜
134：孔径光阑
140：内部全反射棱镜
150A、150A’、150A”、150B、150C、150D：聚光模组
152、152’、154、154”：透镜
152”、154’、158：透光单元
156、156’、157：反射单元
160：光均匀化元件
170：承载单元
p、q、g：位置
C1：照明光束
Cr：红色光束
Cg：绿色光束
Cb：蓝色光束
Cm：影像光束
CS52、CS54、C110：光轴
D1：预设入射方向
D2：预设出射方向
H：平面
L1、L2、L3：光线
R、V：方向
S20、S42、S44、S46、S52b、S54b：表面
S52、S52’、S52”：入光面
S54、S54’、S54”：弯曲出光面
S56、S56’、S56”：反射面
W0：中心
αon：开状态角度
αoff：关状态角度
θ1、θ2、θ3：夹角
ΔV1：第一偏移距离
ΔV2：第二偏移距离
ΔV3：第三偏移距离
x：x轴
z：z轴
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A为本发明的一实施例的投影装置的示意图。本实施例的投影装置100A包括一光源模组110、一光阀120、一投影镜头130、一内部全反射棱镜（total internal reflection prism,TIR prism）140以及一聚光模组150A。
光源模组110用以提供一照明光束C1。图1B为本发明的一实施例的光源模组110的示意图。请参照图1B，本实施例的光源模组110可包括多个发光元件112、合光单元114以及多个透镜116（示意地示出四个）。发光元件112用以提供多色光束，其中发光元件112例如为发光二极管（lightemitting diode,LED）。举例来说，发光元件112例如是红色光源112r、绿色光源112g与蓝色光源112b，以分别提供红色光束Cr、绿色光束Cg与蓝色光束Cb，但不以此为限。合光单元114配置于各色光束的传递路径上，以将这些色光束的传递路径合并，而形成照明光束C1。具体而言，合光单元114可包括分色单元114a与114b，其中分色单元114a用以让红色光束Cr与绿色光束Cg通过，且用以反射蓝色光束Cb，而分色单元114b用以让绿色光束Cg通过，且用以反射红色光束Cr。此外，透镜116分别配置于合光单元114与对应的发光元件112之间，以使发光元件112所提供的光束（例如是红色光束Cr、绿色光束Cg与蓝色光束Cb）准直地传递至合光单元114。
在本实施例中，红色光源112r、绿色光源112g与蓝色光源112b可轮流发出红色光束Cr、绿色光束Cg与蓝色光束Cb，而使红色光束Cr、绿色光束Cg与蓝色光束Cb可轮流入射合光单元114，且经过合光单元114后合并为照明光束C1。于另一实施例中，当红色光源112r、绿色光源112g与蓝色光源112b同时开启时，其分别提供的红色光束Cr、绿色光束Cg与蓝色光束Cb便能够经由合光单元114而合并成白色光束。此外，在其他实施例中，光源模组110亦可以采用其他的合光方式。或者，光源模组110可包括高压汞灯或其他适当的发光元件，以发出白色的照明光束C1。或者，光源模组110亦可以是包括激光产生器。
请继续参照图1A，光阀120配置于照明光束C1的传递路径上，以将照明光束C1转换为一影像光束Cm。详细而言，光阀120具有一预设入射方向D1及一预设出射方向D2，而当照明光束C1沿着预设入射方向D1入射光阀120时，影像光束Cm会沿着预设出射方向D2从光阀120传递至投影镜头130，其中预设出射方向D2例如是垂直于光阀120所配置的平面H。在本实施例中，光阀120可为数字微镜元件（digital micro-mirror device,DMD）。然而，在其他实施例中，光阀120亦可以是硅基液晶面板（liquid-crystal-on-silicon panel,LCOS panel）或其他反射式空间光调变器。另外，在光阀120前方还可配置一透明保护盖121以保护光阀120。
图1C为本发明的一实施例的光阀120的示意图。请参照图1C，在本实施例中，数字微镜元件（即光阀120）具有多个微反射镜122-1~122-N，且微反射镜122-1~122-N所在的平面为光阀120的主动表面S20(如图1A所示)，以将传递至微反射镜122-1~122-N的照明光束C1转换为影像光束Cm。进一步而言，微反射镜122-1~122-N适于在开状态角度αon与关状态角度αoff之间旋转，而当微反射镜122-1~122-N处在开状态角度αon时，具有对应的预设入射方向D1以及预设出射方向D2，此时各微反射镜122-1~122-N的法线124为预设入射方向D1的反方向与预设出射方向D2的角平分线。
具体来说，当微反射镜122-1~122-N转动至开状态角度αon时（例如图1C的微反射镜122-1、122-2是处在开状态角度αon），微反射镜122-1~122-N适于将照明光束C1中沿着预设入射方向D1传递至微反射镜122-1~122-N的部分光线Con，沿着预设出射方向D2反射至投影镜头130（示出于图1A）。另一方面，当微反射镜122-1~122-N转动至关状态角度αoff时（例如图1C的微反射镜122-3是处在关状态角度αoff），微反射镜122-1~122-N适于将照明光束C1中沿着预设入射方向D1传递至微反射镜122-1~122-N的部分光线Coff，反射至无法进入投影镜头130的位置，例如反射至一散热器（未示出）。此外，上述沿着预设出射方向D2而反射至投影镜头130的部分光线Con及约略被微反射镜往预设出射方向D2反射的光形成影像光束Cm。如此一来，光阀120中处于开状态角度αon的至少一个微反射镜122-1~122-N便能够将照明光束C1反射成影像光束Cm，并使影像光束Cm传递至投影镜头130。
另外在本实施例中，当微反射镜122-1~122-N在开状态角度αon时，微反射镜122-1~122-N的法线124例如是自垂直于光阀120的方向N120旋转+12度，而当微反射镜122-1~122-N在关状态角度αoff时，微反射镜122-1~122-N的法线124例如是自垂直于光阀120的方向N120旋转-12度。在此，微反射镜122-1~122-N的法线124所旋转的+12度或-12度为举例说明，于其他实施例中，微反射镜122-1~122-N的法线124亦可以是依其他角度（例如+17度或-17度）而旋转。此外，图1C中虽以示出微反射镜122-1与122-2处在开状态角度αon，以及示出微反射镜122-3处在关状态角度αoff，但哪个微反射镜要处于开状态角度αon，哪个微反射镜要处于关状态角度αon，且处于开状态角度αon的时间长度，则可由投影装置100所接收的影像信号来决定。
请继续参照图1A，投影镜头130配置于影像光束Cm的传递路径上。投影镜头130可包括多个透镜132以及孔径光阑134。在本实施例中，通过投影镜头130，影像光束Cm可传递至外界的荧幕上，而在外界的荧幕上形成影像以供使用者观看。此外，图1A中虽以示出五个透镜132为例，但本实施例不限制透镜132的数量。
内部全反射棱镜140配置于光源模组110与光阀120之间的照明光束C1的传递路径上，且位于光阀120与投影镜头130之间的影像光束Cm的传递路径上，其中内部全反射棱镜140具有表面S42、表面S44与表面S46。在本实施例中，光源模组110所发出的照明光束C1中的第一光线L1通过内部全反射棱镜140后，会沿着预设入射方向D1入射光阀120。具体而言，第一光线L1例如是经由表面S42进入内部全反射棱镜140，且第一光线L1穿透表面S44后，会沿着预设入射方向D1而传递至光阀120。此外，经由光阀120转换出的影像光束Cm会沿着预设出射方向D2进入内部全反射棱镜140而传递至投影镜头130，例如影像光束Cm会依序通过内部全反射棱镜140的表面S44、被表面S42全反射以及通过表面S46而传递至投影镜头130。如此一来，内部全反射棱镜140可适当地调整经由光阀120所转换出的影像光束Cm的传递路径。
聚光模组150A具有一入光面S52与一弯曲出光面S54，以会聚与转折照明光束C1。详细而言，来自光源模组110的照明光束C1会依序通过入光面S52与弯曲出光面S54而传递至内部全反射棱镜140，且弯曲出光面S54的光轴CS54相对于上述的第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜。进一步地说，弯曲出光面S54的光轴CS54相对于第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向往远离光阀120的法线的方向倾斜。例如，光轴CS54会沿着方向R而与第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜，并具有夹角θ1。
进一步而言，本实施例的聚光模组150A可具有一反射面S56，配置于照明光束C1的传递路径上，且位于入光面S52与弯曲出光面S54之间，以将来自入光面S52的照明光束C1反射至弯曲出光面S54。具体来说，本实施例的聚光模组150A可包括一第一透镜152、一第二透镜154以及一反射单元156，其中第一透镜152、第二透镜154以及反射单元156例如是配置于一承载单元170上，其中承载单元170例如为一承靠件。
详细而言，第一透镜152配置于照明光束C1的传递路径上，且位于反射面S56与光源模组110之间，其中第一透镜152朝向光源模组110的表面为入光面S52。第二透镜154配置于照明光束C1的传递路径上，且位于反射面S56与内部全反射棱镜140之间，其中第二透镜154朝向内部全反射棱镜140的表面为弯曲出光面S54。反射单元156配置于照明光束C1的传递路径上，且位于第一透镜152与第二透镜154之间。反射单元156具有反射面S56。在本实施例中，反射单元156例如是反射镜（如图1A所示的反射单元156）或反射棱镜（如图1D所示的反射单元156’），或者其他具有反射功能的光学元件。此外，本实施例还可在反射面S56上选择性地配置另一反射单元157，其中反射单元157例如是反射层、反射片或其他具有反射功能的材料。
在本实施例中，照明光束C1中的第一光线L1会沿着预设入射方向D1入射光阀120的主动表面S20的中心Wo，且第一光线L1从弯曲出光面S54的出射的位置p相对于弯曲出光面S54的光轴CS54有一第一偏移距离ΔV1。也就是说，弯曲出光面S54的光轴CS54在照明光束C1入射内部全反射棱镜140的方向与弯曲出光面S54的光轴CS54形成的平面x-z上平移。进一步而言，本实施例的第一光线L1从弯曲出光面S54出射的位置p相对于弯曲出光面S54的光轴CS54例如是往靠近光阀120的光轴的方向偏移。例如，第一偏移距离ΔV1可沿着V方向平移。
此外，在本实施例中，入光面S52为一弯曲入光面。然而，在其他实施例中，入光面S52亦可为一平面。在本实施例中，光源模组110所发出的照明光束C1中的一第二光线L2亦会沿着弯曲入光面（即入光面S52）的光轴CS52通过此弯曲入光面，然后沿着相对于弯曲出光面S54的光轴CS54倾斜的方向从弯曲出光面S54出射，其中光轴CS54与第二光线L2从弯曲出光面S54出射的方向之间具有夹角θ2。在此，第二光线L2从弯曲出光面S54出射的位置q相对于弯曲出光面S54的光轴CS54有一第二偏移距离ΔV2。
进一步而言，于其他实施例中，如图1E所示的聚光模组150A”，当入光面S52为弯曲入光面时，弯曲入光面的光轴CS52相对于光源模组110所发出的照明光束C1中的一第三光线L3入射此弯曲入光面的方向倾斜，其中第三光线L3沿着光源模组110的光轴C110从光源模组110发出。例如，弯曲入光面的光轴CS52可相对于第三光线L3往靠近反射面S56的法线方向倾斜，即光轴CS52从图1D的状态下在平面x-z上顺时针旋转至图1E所示出的位置，其中光轴CS52与第三光线L3入射此弯曲入光面的方向之间例如是具有夹角θ3。
另外，第三光线L3入射此弯曲入光面的位置g，相对于弯曲入光面的光轴CS52还可具有一第三偏移距离△V3，亦即，弯曲入光面的光轴CS52在光源模组110的光轴C110与光轴CS52形成的平面x-z上平移，例如，第三光线L3入射弯曲入光面的位置g可以是往远离弯曲入光面的光轴CS52的方向偏移。为了方便说明，于图1E的聚光模组150A”示出夹角θ3以及第三偏移距离△V3，但本实施例的聚光模组150A”可选择性地配置有夹角θ3以及第三偏移距离△V3其中之一或其组合。
值得一提的是，本实施例的第一透镜152与第二透镜154可选择性地配置抗反射层，以减少照明光束C1反射而提升照明光束C1的传递效率。举例来说，抗反射层例如是配置于第一透镜152朝向光源模组110的表面（即入光面S52）上和/或第一透镜152朝向反射面S56的表面S52b上。此外，抗反射层例如是配置于第二透镜154朝向反射面S56的表面S54b上和/或第二透镜154朝向内部全反射棱镜140的表面（即弯曲出光面S54）上。
除此之外，在本实施例中，投影装置100还包括光均匀化元件（lightuniforming element）160。光均匀化元件160配置于光源模组110与聚光模组150A之间。在本实施例中，光均匀化元件160例如为透镜阵列（lensarray），以提高通过光均匀化元件160的照明光束C1的光均匀度，且可将光形塑造成符合光阀120的形状。然而，在其他实施例中，光均匀化元件160亦可以是光积分柱。
基于上述可知，在本实施例的投影装置100中，聚光模组150A的弯曲出光面S54的光轴CS54相对于照明光束C1中的第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜，以使照明光束C1入射于内部全反射棱镜140后而传递至光阀120的光程可较平均。因此，光阀120所产生的影像光束Cm的亮度可较均匀。如此一来，本实施例可减少在光阀120前所配置的棱镜的数量，此外，当照明光束C1沿着预设入射方向D1入射光阀120时，照明光束C1的各部分可经由较为一致的光程传递至光阀120，而使得照明光束C1在光阀120处所形成的光斑的形状与尺寸与光阀120的形状与尺寸较为一致，并提升光阀120所转换出的影像光束Cm可较均匀地沿着预设出射方向D2从光阀120传递至投影镜头130。因此本发明的实施例可采用较为简单的架构达到平均光程的效果，以助于缩小投影装置100A的整体体积。
另外，在本实施例的聚光模组150A中，由于照明光束C1会沿着入光面S52的光轴CS52通过入光面S52，且被反射面S56反射后，会沿着相对于弯曲出光面S54的光轴CS54倾斜的方向从弯曲出光面S54出射，因此从聚光模组150A的不同位置出射的光线可具有光程差。藉此，自聚光模组150A射出的光线便能够与其他会产生光程差的光学元件互相补偿，以降低光程差。如此一来，本实施例的投影装置100可具有高效率的光学投影品质，且同时可达到小型化的目的。
图2A为本发明另一实施例的投影装置100B的示意图。图2B为本发明的聚光模组150B的局部放大图。请同时参考图1A、图2A与图2B，本实施例的投影装置100B与上述的投影装置100A相似，然而本实施例与投影装置100A不同之处在于：投影装置100B的聚光模组150B可包括一透光单元158，其中，透光单元158具有入光面S52、反射面S56及弯曲出光面S54。从另一观点来看，聚光模组150B可视为是将图1D的第一透镜152、第二透镜154以及反射单元156整合成单一的元件如：一体成型的光学元件。此外，本实施例的透光单元158也可配置有于反射面S56上的反射单元157。另外，透光单元158的入光面S52及弯曲出光面S54的表面上分别可选择性地配置抗反射层。
在本实施例中，聚光模组150B的弯曲出光面S54的光轴CS54亦是相对于照明光束C1中的第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜，以会聚照明光束C1至内部全反射棱镜140，且使得照明光束C1在内部全反射棱镜140而传递至光阀120的光程较平均。当然，聚光模组150B的入光面S52的光轴CS52亦可以相对于照明光束C1中的第三光线入射入光面S52的方向倾斜，其中第三光线沿着光源模组110的光轴C110从光源模组110发出，以会聚照明光束C1至聚光模组150B中的反射单元156。如此一来，光阀120所产生的影像光束Cm可较均匀地沿着预设出射方向D2从光阀120传递至投影镜头130。此外，由于本实施例的聚光模组150B可视为一体成型的光学元件，因此亦可减少聚光模组150B的体积以及降低配置其他棱镜所需的成本。藉此，本实施例的投影装置100B在进行影像投射时便可具有高效率的光学投影品质，且投影装置100B可具有小型化与低成本的优点。此外，图2中的投影装置100B的其他构件的材料、配置关系、用途与功效等亦是与图1A中的100A的构件相似，故于此不再赘述。
图3为本发明另一实施例的投影装置100C的示意图。请同时参考图1A与图3，本实施例的投影装置100C与上述的投影装置100A相似，二者不同之处在于：投影装置100C的聚光模组150C包括一透镜152’以及一透光单元154’。透镜152’配置于照明光束C1的传递路径上，且位于反射面S56’与光源模组110之间，其中透镜152’朝向光源模组110的表面为入光面S52’。透光单元154’配置于照明光束C1的传递路径上，且位于透镜152’与内部全反射棱镜140之间，其中透光单元154’具有反射面S56’与弯曲出光面S54’。从另一观点来看，聚光模组150C中的透光单元154’可视为是将图1D的第二透镜154以及反射单元156整合在一起所形成的一体成型的光学元件。
在本实施例中，聚光模组150C的弯曲出光面S54’亦是相对于照明光束C1中的第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜，且可会聚照明光束C1至内部全反射棱镜140，使得照明光束C1在内部全反射棱镜140而传递至光阀120的光程较平均。当然，聚光模组150C的入光面S52’的光轴CS52亦可以相对于照明光束C1中的第三光线入射入光面S52’的方向倾斜，其中第三光线沿着光源模组110的光轴C110从光源模组110发出，以会聚照明光束C1至聚光模组150C中的反射单元156。如此一来，光阀120所产生的影像光束Cm可较均匀地沿着预设出射方向D2从光阀120传递至投影镜头130。此外，在透镜152’以及透光单元154’的相互搭配下，本实施例亦可减少聚光模组150C的体积。藉此，本实施例的投影装置100C在进行影像投射时便可呈现较佳的投影画面，且投影装置100C可具有小型化与低成本的优点。此外，图3的投影装置100C的其他构件的材料、配置关系、用途与功效等与图1A中的100A的构件相似，故于此不再赘述。
图4为本发明另一实施例的投影装置的示意图。请同时参考图3与图4，本实施例的投影装置100D与上述的投影装置100C相似。在此，投影装置100D的聚光模组150D亦包括一透光单元152”以及一透镜154”。然而，投影装置100D与投影装置100C不同之处在于：透光单元152”配置于照明光束C1的传递路径上，且位于光源模组110与内部全反射棱镜140之间，其中透光单元152”具有入光面S52”与反射面S56”。透镜154”配置于照明光束C1的传递路径上，且位于透光单元152”与内部全反射棱镜140之间，其中透镜154”朝向内部全反射棱镜140的表面为弯曲出光面S54”。
在本实施例中，聚光模组150D的弯曲出光面S54”亦是相对于照明光束C1中的第一光线L1入射内部全反射棱镜140的方向倾斜，且可会聚照明光束C1至内部全反射棱镜140，使得照明光束C1在内部全反射棱镜140而传递至光阀120的光程较平均。此外，图4中的投影装置100D的其他构件的材料、配置关系、用途与功效等亦是与图3中的投影装置100C的构件相似，故于此不再赘述。
综上所述，本发明的实施例可达到下列优点或功效的至少其一。在本发明的实施例的投影装置中，聚光模组的弯曲出光面的光轴相对于照明光束中的第一光线入射内部全反射棱镜的方向倾斜，以使照明光束入射于内部全反射棱镜后而传递至光阀的光程可较平均，且使光阀所产生具有较均匀的亮度的影像光束。另外，在本发明的实施例的聚光模组中，入射光束中的光线会沿着弯曲入光面的光轴通过弯曲入光面，并沿着相对于弯曲出光面的光轴倾斜的方向从弯曲出光面出射，因此从聚光模组的不同位置出射的光线可具有光程差。藉此，聚光模组能够与其他会产生光程差的光学元件互相补偿以降低光程差。整体而言，通过本发明实施例的聚光模组，本发明的实施例的投影装置可采用较为简单的架构达到平均光程的效果，且有助于缩小本发明的实施例的投影装置的整体体积，以形成品质良好的投影画面。
但以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用，并非用来限制本发明的权利范围。另外，本说明书或申请专利范围中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。

Claims (26)

1.一种投影装置，包括：
一光源模组，用以提供一照明光束；
一光阀，配置于该照明光束的传递路径上，以将该照明光束转换为一影像光束；
一投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上，其中该光阀具有一预设入射方向及一预设出射方向，且当该照明光束沿着该预设入射方向入射该光阀时，该影像光束沿着该预设出射方向从该光阀传递至该投影镜头；
一内部全反射棱镜，配置于该光源模组与该光阀之间的该照明光束的传递路径上，且位于该光阀与该投影镜头之间的该影像光束的传递路径上，其中该光源模组所发出的该照明光束中的一第一光线在经由该内部全反射棱镜后沿着该预设入射方向入射该光阀；以及
一聚光模组，具有一入光面与一弯曲出光面，其中来自该光源模组的该照明光束依序通过该入光面与该弯曲出光面而传递至该内部全反射棱镜，且该弯曲出光面的光轴相对于该第一光线入射该内部全反射棱镜的方向倾斜。
2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该弯曲出光面的光轴相对于该第一光线入射该内部全反射棱镜的方向往远离该光阀的法线的方向倾斜。
3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第一光线从该弯曲出光面出射的位置相对于该弯曲出光面的光轴往靠近该光阀的光轴的方向偏移。
4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第一光线沿着该预设入射方向入射该光阀的主动表面的中心，且该第一光线从该弯曲出光面出射的位置相对于该弯曲出光面的光轴有一第一偏移距离。
5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该入光面为一弯曲入光面，该光源模组所发出的该照明光束中的一第二光线沿着该弯曲入光面的光轴通过该弯曲入光面，然后沿着相对于该弯曲出光面的光轴倾斜的方向从该弯曲出光面出射。
6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该第二光线从该弯曲出光面出射的位置相对于该弯曲出光面的光轴有一第二偏移距离。
7.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该弯曲入光面的光轴相对于该光源模组所发出的该照明光束中的一第三光线入射该弯曲入光面的方向倾斜，其中该第三光线沿着该光源模组的光轴从该光源模组发出。
8.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该照明光束中的一第三光线入射该弯曲入光面的位置相对于该弯曲入光面的光轴有一第三偏移距离，其中该第三光线沿着该光源模组的光轴从该光源模组发出。
9.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组还具有一反射面，该反射面配置于该照明光束的传递路径上，且位于该入光面与该弯曲出光面之间，以将来自该入光面的该照明光束反射至该弯曲出光面。
10.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组包括一反射单元，该反射单元配置于该反射面上。
11.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组包括：
一第一透镜，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该反射面与该光源模组之间，其中该第一透镜朝向该光源模组的表面为该入光面；
一反射单元，具有该反射面，其中该反射单元为反射镜或反射棱镜；以及
一第二透镜，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该反射面与该内部全反射棱镜之间，其中该第二透镜朝向该内部全反射棱镜的表面为该弯曲出光面。
12.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组包括一透光单元，该透光单元具有该入光面、该反射面及该弯曲出光面。
13.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组包括：
一透镜，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该反射面与该光源模组之间，其中该透镜朝向该光源模组的表面为该入光面；以及
一透光单元，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该第一透镜与该内部全反射棱镜之间，其中该透光单元具有该反射面与该弯曲出光面。
14.如权利要求9所述的投影装置，其特征在于，该聚光模组包括：
一透光单元，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该光源模组与该内部全反射棱镜之间，其中该透光单元具有该入光面与该反射面；以及
一透镜，配置于该照明光束的传递路径上，且位于该透光单元与该内部全反射棱镜之间，其中该透镜朝向该内部全反射棱镜的表面为该弯曲出光面。
15.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该光阀为一数字微镜元件，该数字微镜元件具有多个适于在开状态角度与关状态角度之间旋转的微反射镜，其中当该微反射镜旋转至该开状态角度时，该微反射镜的法线为该预设入射方向的反方向与该预设出射方向的角平分线。
16.一种聚光模组，用以会聚和转折一入射光束，该聚光模组包括：
一弯曲入光面，接收该入射光束；
一弯曲出光面，配置于来自该弯曲入光面的该入射光束的传递路径上，其中该入射光束经由该弯曲入光面进入该聚光模组，且经由该弯曲出光面离开该聚光模组；以及
一反射面，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该弯曲入光面与该弯曲出光面之间，其中该反射面将来自该弯曲入光面的该入射光束反射至该弯曲出光面，其中该入射光束中的一第一光线沿着该弯曲入光面的光轴通过该弯曲入光面，然后在被该反射面反射后，沿着相对于该弯曲出光面的光轴倾斜的方向从该弯曲出光面出射。
17.如权利要求16所述的聚光模组，其特征在于，该第一光线从该弯曲出光面出射的位置相对于该弯曲出光面的光轴有一第一偏移距离。
18.如权利要求16所述的聚光模组，其特征在于，该弯曲入光面的光轴相对于该入射光束中的一第二光线入射该弯曲入光面的方向倾斜，其中该第二光线沿着该入射光束的中心轴入射该弯曲入光面。
19.如权利要求16所述的聚光模组，其特征在于，该入射光束中的一第二光线入射该弯曲入光面的位置相对于该弯曲入光面的光轴有一第二偏移距离，其中该第二光线沿着该入射光束的中心轴入射该弯曲入光面。
20.如权利要求16所述的聚光模组，其特征在于，还包括一反射面，该反射面配置于该入射光束的传递路径上，且位于该弯曲入光面与该弯曲出光面之间，以将来自该弯曲入光面的该入射光束反射至该弯曲出光面。
21.如权利要求20所述的聚光模组，其特征在于，还包括一反射单元，该反射单元配置于该反射面上。
22.如权利要求20所述的聚光模组，其特征在于，该聚光模组包括：
一第一透镜，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该反射面与该弯曲入光面之间，其中该第一透镜远离该反射面的表面为该弯曲入光面；
一反射单元，具有该反射面，其中该反射单元为反射镜或反射棱镜；以及
一第二透镜，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该反射面与该弯曲出光面之间，其中该第二透镜远离该反射面的表面为该弯曲出光面。
23.如权利要求20所述的聚光模组，其特征在于，该聚光模组包括一透光单元，具有该弯曲入光面、该反射面及该弯曲出光面。
24.如权利要求20所述的聚光模组，其特征在于，该聚光模组包括：
一透镜，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该反射面与该弯曲入光面之间，其中该透镜远离该反射面的表面为该弯曲入光面；以及
一透光单元，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该透镜与该弯曲出光面之间，其中该透光单元具有该反射面与该弯曲出光面。
25.如权利要求20所述的聚光模组，其特征在于，该聚光模组包括：
一透光单元，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该弯曲入光面与该弯曲出光面之间，其中该透光单元具有该弯曲入光面与该反射面；以及
一透镜，配置于该入射光束的传递路径上，且位于该透光单元与该弯曲出光面之间，其中该透镜远离该反射面的表面为该弯曲出光面。
26.如权利要求16所述的聚光模组，还包括：
一承载单元，该承载单元承载该聚光模组。
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