CN112180669A

CN112180669A - 投影装置

Info

Publication number: CN112180669A
Application number: CN201910592161.7A
Authority: CN
Inventors: 王志煌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2021-01-05

Abstract

一种投影装置，包括沿光轴排列的中继光学***以及反射光学***﹔该反射光学***包括有反射元件以及至少一个透镜；该至少一个透镜位于该反射元件以及该中继光学***之间，且具有相背对的第一光学面及第二光学面，而该第二光学面面对该中继光学***﹔其中，当该影像光束通过该中继光学***后，该影像光束自该第二光学面射入该至少一个透镜，并从该第一光学面入射至该反射元件的一反射面，经该反射面反射后通过该至少一个透镜，再从该第二光学面离开该至少一个透镜后，往该成像面的方向投射，该反射元件及该至少一个透镜之有效径皆位于该光轴的同一侧。

Description

投影装置

技术领域

本发明与投影装置有关；特别是指一种投影装置。

背景技术

随着视讯技术的进步，适用于一般家庭空间及工作会议之投影设备越来越普及，其用以将影像清晰地呈现在屏幕上之投影镜头更是构成投影设备的重要核心元件。

而随着技术的进步，为了因应使用空间的限制，进一步有厂商制造短焦式投影设备，使短焦式投影设备能在有限的空间中，达到清晰投影的效果。然而，短焦式投影设备通常会使用大量的透镜来达成短焦且同时具有高光学效能，但，大量的透镜会造成短焦投影镜头之重量与体积无法降低的问题，进而无法满足大众期望之便携与轻量需求。

是故，短焦投影镜头具有高光学效能之同时，亦须降低其大小及重量，以使其所组成之短焦投影设备达到符合大众所期望之轻量与便携的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明之目的在于提供一种投影装置，可有效缩小体积且具有高光学效能。

缘以达成上述目的，本发明提供的一种投影装置，用以接收一影像光源产生装置产生的一影像光束并往一成像面的方向投射，该投影装置包括有沿光轴排列的一中继光学***以及一反射光学***﹔该中继光学***用以接收该影像光束并供该影像光束通过﹔该反射光学***包括有一反射元件以及至少一个透镜，且该至少一个透镜位于该反射元件以及该中继光学***之间并具有相背对的一第一光学面以及一第二光学面，而该第二光学面面对该中继光学***﹔

其中，当该影像光束通过该中继光学***后，该影像光束自该第二光学面射入该至少一个透镜，并从该第一光学面入射至该反射元件的一反射面，经该反射面反射后通过该至少一个透镜，再从该第二光学面离开该至少一个透镜，并往该成像面的方向投射﹔

其中，于平行于光轴的方向上，该反射元件与该至少一个透镜之最小距离小于该至少一个透镜与该中继光学***之最小距离，且该反射元件与该至少一个透镜之最小距离大于或等于0；

其中，以该光轴的一延伸面区分为一第一部与一第二部，该影像光束从该第一部入射至该反射光学***中，且该影像光束从该第二光学面离开该至少一个透镜后，系经由该第二部往该成像面的方向投射；此外，该中继光学***之有效径系同时位于该第一部与该第二部，而该反射元件与该至少一个透镜的有效径位于该第一部，未延伸至该第二部。

本发明之效果在于，通过上述投影装置之设计，便可有效地达到缩小体积及同时具有高光学效能之目的。

附图说明

图1为本发明一优选实施例之投影装置的示意图。

图2为影像光束通过本发明一优选实施例之投影装置投射至成像面的示意图。

图3为图1的局部放大图。

图4为本发明第二优选实施例之投影装置的示意图。

图5为本发明第三优选实施例之投影装置的示意图。

具体实施方式

为能更清楚地说明本发明，兹举数优选实施例并配合附图详细说明如后。请参图1至图3所示，为本发明第一优选实施例之投影装置100，投影装置100是用以接收一影像光源产生装置10产生的一影像光束P并往一成像面M的方向投射，并于该成像面M形成一投影画面，该投影装置100包含有沿光轴排列的一中继光学***20以及一反射光学***40。

该中继光学***20用以接收该影像光束P并用以供该影像光束P通过，该中继光学***20主要由多个透镜组成，例如在本实施例中，该中继光学***20包括有9片透镜，包括透镜L1～L9，值得一提的是，光轴A的一延伸面区分为一第一部A1与一第二部A2，而该中继光学***20的透镜L1～L9的有效径皆同时位于该第一部A1与该第二部A2，而所述之有效径是指透镜L1～L9实际有被该影像光束P通过而造成光学效能改变之区域。如此一来，该中继光学***20依据所设计之光学效果传导该影像光束P，例如可设计有如校正或补偿其本身或所引起之色差或是如球差、彗差、像散、场曲、畸变等像差，或是进行光线路径调整，如进行调焦、变焦等的光学设计等，但不以此为限。此外，于其他应用上，亦可根据不同的光学设计或特性的要求，对中继光学***20的透镜数、镜片形状等进行调整或改变。

该反射光学***40包括有一反射元件LR以及一透镜L10，且于本实施例中，该反射光学***40中只有该透镜L10具有屈折力；该透镜L10位于该反射元件LR以及该中继光学***20之间，且该透镜L10具有相背对的一第一光学面S1以及一第二光学面S2，该第二光学面S2面对该中继光学***20﹔其中，当该中继光学***20接收该影像光束P后，该影像光束P自该第二光学面S2射入该透镜L10，并从该第一光学面S1离开该透镜L10，再经由该反射元件LR的一反射面SR反射后，从该第一光学面S1射入该透镜L10，再从该第二光学面S2离开该透镜L10后，往该成像面M的方向投射。

值得一提的是，于本实施例中，该影像光束P从该第一部A1入射至该反射光学***40中，且该影像光束P从该第二光学面S2离开该透镜L10后，系经由该第二部A2往该成像面M的方向投射，因此，为能更有效地达到薄型化之目的，在不影响光学效果的情况下，便可将该透镜L10的镜片与该反射元件LR进行切削或研磨，使该反射元件LR与该透镜L10之有效径位于该第一部A1，而未延伸至该第二部A2。

此外，在透镜L10的镜片与该反射元件LR选用塑料材质的情况下，亦可通过射出或压铸成型之方式，使透镜L10的镜片与该反射元件LR直接成型为有效径位于该第一部A1之形状，而不需再进行前述之切削或研磨的二次加工作业，并同时可具有可轻量化的优点。

必须说明的是，该反射元件LR与该透镜L10之有效径位于该第一部A1，未延伸至该第二部A2的设计，除可达到使该投影装置100小型化以及轻量化的效果外，还能大幅降低该投影装置100组装上之难度以及精度要求，进而可减少组装的作业时间并可增加组装时的良率。此外，于光学设计的考虑上，当该影像光束P通过该透镜L10位于该第一部A1的部位后便往该成像面M的方向投射，而不会有再次通过该透镜L10位于该第二部A2之部位的可能，进而可减少影像光束P多次通过不同介质造成的能量损耗而可增加投影质量，还可降低该影像光束P穿过镜面时造成部分光线反射而干扰光学效能之疑虑。

请参照图3，于平行于光轴A的X轴方向上，该反射元件LR与该透镜L10之距离D1小于该透镜L10与该中继光学***20之距离D2，且该反射元件LR与该透镜L10之距离D1大于或等于0，其满足0mm≤D1<8mm之条件，于实务上，用户可视投影装置之应用而选用不同的条件，例如当该投影装置为大型投影设备时，其满足0mm≤D1<8mm之条件；当投影装置为小型投影设备时，使用者可选用0mm≤D1<4mm之条件；而当投影装置为微型投影设备时，使用者可选用0mm≤D1<1mm之条件，优选地，满足0mm≤D1<0.6mm之条件，其将有利于投影装置体积的小型化，于本实施例中，反射元件LR为一反射镜，该反射元件LR与该透镜L10之距离D1为该反射元件LR与该透镜L10于光轴上的距离，该透镜L10与该中继光学***20之距离D2为透镜L10与透镜L9于光轴上的距离，其中D1＝0.537mm；D2＝32.866mm，如此一来，通过本发明之投影装置100的设计，有利于镜头的小型化与轻量化之设计。

于本实施例中，该反射元件LR之反射面SR的曲率半径的绝对值大于该透镜L10之第一光学面S1之曲率半径的绝对值，优选地，该透镜L10之第一光学面S1的曲率半径的绝对值大于10mm且小于70mm；该反射元件之反射面SR的曲率半径的绝对值大于10mm且小于100mm，于实务上，当该反射元件LR之反射面SR与该透镜L10之第一光学面S1中的至少一个设计为非球面时，亦可通过非球面参数之设计使该反射元件LR之反射面SR曲率半径的绝对值小于或等于该透镜L10之第一光学面S1之曲率半径的绝对值。

另外，该反射元件LR于垂直于光轴A的Y轴方向上的高度Hm为第一有效高度，其中该第一有效高度Hm是自光轴至反射元件最大有效径的高度；该中继光学***20的透镜与该反射光学***40的透镜之中于垂直于光轴A的方向的高度最大者为一第二有效高度HL，其中该第二有效高度HL是自光轴至该中继光学***20的透镜与该反射光学***40的透镜中最大有效径的高度，其中，该第二有效高度HL为该第一有效高度Hm的0.7倍至1.1倍之间，于本实施例中，该反射元件LR于垂直于光轴的方向上的第一有效高度Hm＝21.5mm，该反射光学***40的透镜L10是该中继光学***20的透镜与该反射光学***40的透镜之中于垂直于光轴A的方向的高度最大者，其中第二有效高度HL＝21.14mm，该第二高度HL为该第一高度Hm的0.98倍，藉此，通过本发明之投影装置100的设计，有利于镜头的小型化与轻量化之设计。

在垂直于光轴的Y轴方向上，该反射元件LR的高度为Hm；于平行于光轴的X轴方向上，该反射元件LR的长度为Zm，其中，Zm/Hm<0.6，优选地，满足Zm/Hm<0.5的条件，于本实施例中，Zm＝10.08mm；Hm＝21.5mm，Zm/Hm＝0.468mm，藉此，该反射元件LR满足Zm/Hm<0.6之条件，且该反射元件LR之反射面SR的曲率半径大于该透镜之第一光学面S1之曲率半径之设计，其将有利于该反射元件LR加工制成，并提高该反射面SR的制造精度、且可降低该投影装置100装配时的敏感度与抑制像差变动，进而得到优选的投影影像效能。

于本实施例当中，该反射光学***40只设置有透镜L10与反射元件LR，如此一来，除了可降低该反射光学***40的透镜数量，以降低其成本之外，基于透镜数量的减少，还可减少透镜之间产生不必要之光线反射的机会，提高成像质量。于其他应用上，反射光学***40还可包括其它不具屈折力的光学元件，例如滤光片，而不以上述说明为限。

值得一提的是，请参阅图4，为本发明第二优选实施例，与第一实施例相似之处于此便不再赘述，不同之处在于该反射元件LR与该透镜L10之距离D1为0mm，更详而言之，该反射元件LR为该透镜L10于第一光学面S1上之金属反射膜层，该反射元件LR与该透镜L10之距离D1即等于0mm，而使得该反射元件LR之反射面SR与该第一光学面S1共面，也就是该反射元件LR之反射面SR曲率半径的绝对值等于该透镜L10之第一光学面S1之曲率半径的绝对值，进而减少光线穿过不同介质之次数，以减少光能量的损耗而达到提供投影质量的效果。当然，于其他应用上，亦可采用其他材质的反射膜，并不以上述材质为限，举例而言，亦可使用介电质镀膜或是陶瓷镀膜以构成该反射膜层。

此外，请参阅图5，为本发明第三优选实施例，与第一实施例相似之处于此便不再赘述，不同之处在于该反射光学***40设置有透镜L11及透镜L12，其中透镜L11具有该第二光学面S2，透镜L12具有该第一光学面S1，该影像光束P自该第二光学面S2射入透镜L11，并从该第一光学面S1入射至该反射元件LR的反射面SR，经该反射面SR反射后通过透镜L12及透镜L11，再从该第二光学面S2离开透镜L11，并往该成像面M的方向投射，但这两片透镜之形状设计仍使其有效径位于该第一部A1，而未延伸至该第二部A2。如此一来，本实施例之反射光学***40的反射元件LR便可通过该二片透镜之屈光力设计，在不影响光学效能之前提下，增加其反射面SR之曲率半径或缩短反射元件LR之长度Zm，将能更有利于该反射元件LR加工制成，并有效地确保该反射面SR的制造精度、且可降低该投影装置装配时的敏感度与抑制像差变动。

必须说明的是，以上所述仅为本发明优选可行实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为之等效变化，理应包含在本发明之专利范围内。

附图标记说明

[本发明]

10 影像光源产生装置

100 投影装置

20 中继光学***

L1～9 透镜

40 反射光学***

LR 反射元件

L10～12 透镜

S1 第一光学面

S2 第二光学面

SR 反射面

D1 最小距离

D2 最小距离

Hm、HL 高度

Zm 长度

P 影像光束

M 成像面

A 光轴

A1 第一部

A2 第二部

X 轴 Y 轴

Claims

1.一种投影装置，用以接收一影像光源产生装置产生的一影像光束并往一成像面的方向投射，所述投影装置包括有：

沿一光轴排列的一中继光学***以及一反射光学***﹔所述中继光学***用以接收所述影像光束并供所述影像光束通过﹔

所述反射光学***包括有一反射元件以及至少一个透镜，且所述至少一个透镜位于所述反射元件以及所述中继光学***之间，并具有相背对的一第一光学面以及一第二光学面，而所述第二光学面面对所述中继光学***﹔

其中，当所述影像光束通过所述中继光学***后，所述影像光束自所述第二光学面射入所述至少一个透镜，并从所述第一光学面入射至所述反射元件的一反射面，经所述反射面反射后通过所述至少一个透镜，再从所述第二光学面离开所述至少一个透镜，并往所述成像面的方向投射﹔

其中，于平行于光轴的方向上，所述反射元件与所述至少一个透镜于所述光轴上之距离小于所述至少一个透镜与所述中继光学***于所述光轴上之距离，且所述反射元件与所述至少一个透镜于所述光轴上之距离大于或等于0；

其中，以所述光轴的一延伸面区分为一第一部与一第二部，所述影像光束从所述第一部入射至所述反射光学***中，且所述影像光束从所述第二光学面离开所述至少一个透镜后，系经由所述第二部往所述成像面的方向投射；此外，所述中继光学***之有效径系同时位于所述第一部与所述第二部，而所述反射元件与所述至少一个透镜的有效径位于所述第一部，未延伸至所述第二部。

2.如权利要求1所述的投影装置，其中，于平行于光轴的方向上，所述反射元件与所述至少一个透镜之距离为D1，其满足0mm≤D1<8mm。

3.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述反射元件与所述至少一个透镜于光轴上之距离等于0。

4.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述反射元件之所述反射面系贴合或镀设于所述至少一个透镜之第一光学面。

5.如权利要求1所述的投影装置，所述中继光学***具有多片透镜；其中所述反射元件于垂直于光轴的方向上的高度为一第一有效高度；所述中继光学***的透镜与所述反射光学***的至少一个透镜之中于垂直于光轴的方向的高度最大者为一第二有效高度，其中，所述第二有效高度为所述第一有效高度的0.7倍至1.1倍之间。

6.如权利要求1所述的投影装置，其中所述反射元件于垂直于光轴的方向上的高度为一第一有效高度；所述反射光学***的至少一个透镜于垂直于光轴的方向的高度为一第二有效高度，其中，所述第二有效高度为所述第一有效高度的0.7倍至1.1倍之间。

7.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述至少一个透镜的数量为一个，且所述反射光学***由所述反射元件与所述透镜组成。

8.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述反射元件之反射面的曲率半径的绝对值大于或等于所述至少一个透镜之第一光学面之曲率半径的绝对值。

9.如权利要求1所述的投影装置，其中所述反射元件之反射面与所述至少一个透镜之第一光学面中的至少一个为非球面，所述反射元件之反射面的曲率半径的绝对值小于或等于所述至少一个透镜之第一光学面之曲率半径的绝对值。

10.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述反射元件与所述至少一个透镜于光轴上之距离大于0，所述至少一个透镜之第一光学面的曲率半径之绝对值大于10mm且小于70mm。

11.如权利要求1所述的投影装置，其中，所述反射元件与所述至少一个透镜于光轴上之距离大于0，所述反射元件之反射面的曲率半径之绝对值大于10mm且小于100mm。

12.如权利要求1所述的投影装置，其中，于垂直于光轴的方向上，所述反射元件的高度为Hm；于平行于光轴的方向上，所述反射元件的长度为Zm，其中，Zm/Hm<0.6。

13.如权利要求12所述的投影装置，其中，Zm/Hm<0.5。