CN210867986U - 光机模块及投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种光机模块，包括光阀、第一棱镜以及第二棱镜。光阀配置于照明光束的传递路径上。第一棱镜配置于照明光束的传递路径上。第二棱镜配置于照明光束及影像光束的传递路径上，且位于光阀与第一棱镜之间。在平行光阀的反射面的延伸方向上，第一棱镜不重叠于光阀，且照明光束在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体。照明光束的中心光线传递入射第一棱镜的交点至光阀的最短距离小于影像光束的中心光线传递出射第二棱镜的交点至光阀的最短距离。本实用新型还提供一种包含上述光机模块的投影装置。本实用新型的光机模块及投影装置具有简化棱镜组的组装难易度的功效。

Description

光机模块及投影装置
技术领域
本实用新型是有关于一种光学装置，且特别是有关于一种光机模块及投影装置。
背景技术
投影装置为一种用以产生大尺寸画面的显示装置，随着科技技术的演进与创新，投影装置亦一直不断的在进步。投影装置的成像原理是将照明***所产生的照明光束借由光机模块转换成影像光束，再将影像光束通过投影镜头投射到投射目标物(例如：屏幕或墙面上)，以形成投影画面。
在目前的光机模块的架构中，会配置至少二个全内反射棱镜于光传递路径上，以让光束可以传递至光阀后再传递出投影装置，且借由配置于全内反射棱镜的透光间隔件及/或边缘点胶的方式以粘合相邻的全内反射棱镜。然而，借由透光间隔件及/或边缘点胶粘合的棱镜组不能承受相对较严苛的测试条件，例如高温下的振动测试。若要增强其上述的环境耐受条件，则必须增加棱镜组的尺寸以增加透光间隔件的粘合面积。然而，这样将会提高成本，且会使得棱镜组的尺寸过大而影响光阀的配置位置或其光学效果。
“背景技术”段落只是用来帮助了解本实用新型内容，因此在“背景技术”段落所揭露的内容可能包含一些没有构成所属技术领域中的技术人员所知道的已知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容或者本实用新型一个或多个实施例所要解决的问题，在本实用新型申请前已被所属技术领域中的技术人员所知晓或认知。
实用新型内容
本实用新型提供一种光机模块及投影装置，可简化棱镜组的组装难易度，且同时保有良好的光学效果。
本实用新型的其他目的和优点可以从本实用新型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，本实用新型的一实施例提出一种光机模块，用于转换一照明光束为一影像光束。光机模块包括一光阀、一第一棱镜以及一第二棱镜。光阀具有一反射面，配置于照明光束的传递路径上。第一棱镜配置于照明光束的传递路径上。第二棱镜配置于照明光束及影像光束的传递路径上，且位于光阀与第一棱镜之间。其中，照明光束依序传递经过第一棱镜、第二棱镜及光阀以形成影像光束，且影像光束借由第二棱镜传递出光机模块。在平行光阀的反射面的延伸方向上，第一棱镜不重叠于光阀，且照明光束在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体。照明光束的中心光线传递入射第一棱镜的交点至光阀的最短距离小于影像光束的中心光线传递出射第二棱镜的交点至光阀的最短距离。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本实用新型的另一实施例提出一种投影装置，包括一照明***、一光机模块以及一投影镜头。照明***用于提供一照明光束。光机模块配置于照明光束的传递路径上，用于转换照明光束为一影像光束。光机模块包括一光阀、一第一棱镜以及一第二棱镜。光阀具有一反射面，配置于照明光束的传递路径上。第一棱镜配置于照明光束的传递路径上。第二棱镜配置于照明光束及影像光束的传递路径上，且位于光阀与第一棱镜之间。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，且用于转换影像光束为一投影光束，其中照明光束依序传递经过第一棱镜、第二棱镜及光阀以形成影像光束，且影像光束借由第二棱镜传递出光机模块。在平行光阀的反射面的延伸方向上，第一棱镜不重叠于光阀，且照明光束在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体。照明光束的中心光线传递入射第一棱镜的交点至光阀的最短距离小于影像光束的中心光线传递出射第二棱镜的交点至光阀的最短距离。
基于上述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的光机模块及投影装置中，光机模块包括光阀、第一棱镜及第二棱镜，且在平行光阀的反射面的延伸方向上，第一棱镜不重叠于光阀。照明光束在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体。照明光束的中心光线传递入射该第一棱镜的交点至光阀的最短距离小于影像光束的中心光线传递出射第二棱镜的交点至光阀的最短距离。因此，在组装光机模块时，不需事先配置透光间隔件或点胶固定等连接方式将第一棱镜及第二棱镜相互组装成一构件，而不需借由其他间隔件形成此间隔。如此一来，可简化棱镜组的组装难易度，且同时保有良好的光学效果。
为让本实用新型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。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。
图2为本实用新型一实施例的部分光机模块的侧视示意图。
图3为图2的部分光机模块的另一侧视示意图。
图4为本实用新型另一实施例的部分光机模块的侧视示意图。
具体实施方式
有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之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，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。
图1为本实用新型一实施例的投影装置的示意图。请参考图1，本实施例提供一种投影装置10，包括照明***50、光机模块100以及投影镜头60。其中，照明***50用于提供照明光束LB。光机模块100配置于照明光束LB的传递路径上，用于转换照明光束LB为影像光束LI。投影镜头60位于影像光束LI的传递路径上，且用于转换影像光束LI为投影光束LP，而投影光束LP被投射至投影目标(未显示)，例如屏幕或墙面。
照明***50例如可由多个发光元件、波长转换元件、匀光元件、滤光元件以及多个分合光元件所组合而成，用以提供出不同波长的光以作为影像光的来源。然而，本实用新型并不限定投影装置10中照明***50的种类或形态，其详细结构及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
投影镜头60例如包括具有屈光度的一或多个光学镜片的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面镜片的各种组合。于一实施例中，投影镜头60还可以包括平面光学镜片，以反射方式将来自光机模块100的影像光束LI转换为投影光束LP并投射至投影目标。本实用新型对投影镜头60的型态及其种类并不加以限制。
图2为本实用新型一实施例的部分光机模块的侧视示意图。请参考图1及图2。光机模块100包括光阀110、第一棱镜120以及第二棱镜130。光阀110具有反射面R，配置于照明光束LB的传递路径上。在本实施例中，光阀110例如是液晶覆硅板(Liquid Crystal OnSilicon panel，LCoS panel)、数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)等反射式光调变器。于一些实施例中，光阀110也可以是透光液晶面板(Transparent LiquidCrystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Opticmodulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator，AOM)等穿透式光调变器。本实用新型对光阀110的型态及其种类并不加以限制。光阀110将照明光束LB转换为影像光束LI的方法，其详细步骤及实施方式可以由所属技术领域的通常知识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在本实施例中，光阀110的数量为一个，例如是使用单个数字微镜元件的投影装置10，但在其他实施例中则可以是多个，本实用新型并不限于此。
第一棱镜120配置于照明光束LB的传递路径上，而第二棱镜130配置于照明光束LB及影像光束LI的传递路径上。第二棱镜130位于光阀110与第一棱镜120之间。照明光束LB依序传递经过第一棱镜120、第二棱镜130及光阀110以形成影像光束LI，且影像光束LI借由第二棱镜130传递出光机模块100。
详细而言，第一棱镜120具有第一面S1、第二面S2及第三面S3，第二棱镜130则具有邻近第一棱镜120的相邻面SA、第四面S4及第五面S5。其中，第一棱镜120的第二面S2与第二棱镜130的相邻面SA彼此不平行，第一棱镜120中的第三面S3的屈光度为正，第三面S3例如为球面、非球面或具绕射功能的表面，本实用新型并不限于此。此外，在本实施例中，第二棱镜130的第四面S4平行于光阀110的反射面R，第一棱镜120的第二面S2与第二棱镜130的相邻面SA的夹角K大于4度(此处所述的夹角是指两平面间的夹角或两平面向外延伸平面的夹角)。在本实施例中，第二棱镜130例如为45度全内反射棱镜，第四面S4及第五面S5为直角，相邻面SA及第五面S5的夹角B为45度，且第四面S4与相邻面SA亦夹45度角，但本实用新型并不限于此。
以光路而言，照明光束LB由第一面S1传递进入第一棱镜120，再依序借由第二面S2及第三面S3的反射而传递至第二面S2，且由第二面S2出射并传递至第二棱镜130。而照明光束LB由第二棱镜130的相邻面SA传递进入第二棱镜130并由第四面S4出射传递至光阀110以转换成影像光束LI。影像光束LI由第四面S4传递进入第二棱镜130以借由相邻面SA反射至第五面S5，且最后由第五面S5传递出第二棱镜130。
照明光束LB入射至第一棱镜120的方向大致相同于影像光束LI出射第二棱镜130的方向。值得一提的是，在本实施例中，照明光束LB的中心光线(即图2所显示的照明光束LB路径)传递入射第一棱镜120的交点P1至光阀110的最短距离D1小于影像光束LI的中心光线(即图2所显示的影像光束LI路径)传递出射第二棱镜130的交点P2至光阀110的最短距离D2。且在平行光阀110的反射面R的延伸方向上，第一棱镜120不重叠于光阀110，特别说明的是，平行光阀110的反射面R的延伸方向是指平行于反射面R的各个方向。因此，光阀110将不会因为第一棱镜120的几何结构而必须受限配置于有限的空间中。
除此之外，在本实施例中，照明光束LB在第一棱镜120与第二棱镜130之间的传递路径上不通过任意光学元件或任意固定胶体。更进一步而言，本实施例的照明光束LB的光线在光机模块100中不会通过除第一棱镜120、第二棱镜130及光阀110以外的任意光学元件，特别说明的是，此处所述的光线不包含散射或漫射等光线。换句话说，第一棱镜120与第二棱镜130之间不具有透光间隔件或粘着透光胶体等构件。因此，本实施例在组装光机模块100时，不需事先配置透光间隔件或点胶固定等连接方式将第一棱镜120及第二棱镜130相互组装成一构件。如此一来，可简化第一棱镜120及第二棱镜130的组装难易度，且同时保有良好的光学效果。在本实施例中，照明光束LB的中心光线在第二棱镜130的相邻面SA的交点P3与第一棱镜120的最短距离D3大于0.5毫米。换句话说，第一棱镜120与第二棱镜130之间的间隔G比一般已知两棱镜的间距大且为不同数量级。
举例而言，在一实施例中，第一棱镜120与第二棱镜130的其中一者具有一体形成的组装部150，即组装部150与棱镜本体一体形成，且第一棱镜120与第二棱镜130中具有此组装部150的一者借由组装部150连接于一外部元件，例如承载光机模块100的一外壳(未显示)，但本实用新型并不限于此，任何可用于固定的外部元件均可作为此外壳，此外壳用于承载光机模块100。举例而言，如图2所示，第一棱镜120具有一体形成的组装部150，且第一棱镜120的材质为塑胶，而第二棱镜130的材质则可选用玻璃。如此一来，第一棱镜120借由组装部150连接于外壳上，进而使第一棱镜120与第二棱镜130之间形成间隔G，而不需借由其他间隔件形成此间隔G。在本实施例中，第二棱镜130可配置于外壳中事先规划的容置空间内而不需设置组装部，但在不同的实施例中，第二棱镜130也可具有一体形成的一组装部加以连接至外壳上，本实用新型并不限于此。特别说明的是，在图2中组装部150仅绘示为一个元件，但本实用新型不限于此，在其他实施例中，组装部150可包含多个元件，且组装部150的形状亦不特别限制。
而在另一实施例中，第一棱镜120与第二棱镜130的其中一者具有一体形成的定位部160，即定位部160与棱镜本体一体形成，且第一棱镜120与第二棱镜130中具有此定位部160的一者借由定位部连接于第一棱镜120与第二棱镜130中的另一者。举例而言，如图2所示，第一棱镜120具有一体形成的定位部160，且第一棱镜120的材质为塑胶，而第二棱镜130的材质则可选用玻璃。如此一来，第一棱镜120借由定位部160连接或承靠于第二棱镜130上，进而使第一棱镜120与第二棱镜130之间形成间隔G，而不需借由其他间隔件形成此间隔G。特别说明的是，在本实用新型中，定位部160可选择仅承靠第二棱镜130的相邻面SA或同时承靠第二棱镜130的相邻面SA及第五面S5，本实用新型并不限于此。在本实施例中，第二棱镜130可配置于外壳中事先规划的容置空间内，但在不同的实施例中，第二棱镜130也可具有一体形成的一定位部加以连接至第一棱镜120上，本实用新型并不限于此。在其他实施例中，第一棱镜120及/或第二棱镜130可同时具有组装部150及定位部160。
图3为图2的部分光机模块的另一侧视示意图。请参考图2及图3。为方便说明，图3所显示的光机模块100省略部分交点、组装部及定位部的绘示，其两者差异仅在于部分标示不同。此外，在本实施例中，光阀110例如为数字微反射镜装置(Digital Micro-mirrorDevice，DMD)，可包括多个旋转微镜(未显示)，且照明光束LB的中心光线传递至第一棱镜120的第三面S3的交点P4在平行光阀110的一平面E上的投影位置F1，位于由光阀110的中心点C沿旋转微镜的最大倾斜角度至第三面S3的交点P5在平行光阀110的平面E上的投影位置F2与光阀110的中心点C位置之间。换句话说，光阀110的旋转微镜的最大倾斜角度大于照明光束LB在第三面S3的交点P4与光阀110的中心点连线的倾斜角度。特别说明的是，上述旋转微镜的最大倾斜角度是指旋转微镜的反射面的法线相对于平面E的法线的角度；上述连线的倾斜角度是指连线相对于平面E的法线的角度。
图4为本实用新型另一实施例的部分光机模块的侧视示意图。请参考图4。本实施例所显示的光机模块100A类似于图2所显示的光机模块100。两者不同之处在于，在本实施例中，光机模块100A还包括曲面反射元件140，配置于第一棱镜120上，用于反射照明光束LB以传递出第一棱镜120。换句话说，在本实施例中，可借由额外配置的曲面反射元件140而形成并取代图2所显示的第三面S3。如此一来，可简化第一棱镜120的制作方式，并可让第一棱镜120的材质进一步选择玻璃以提高整体光学效果。
综上所述，本实用新型的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本实用新型的光机模块及投影装置中，光机模块包括光阀、第一棱镜及第二棱镜，且在平行光阀的反射面的延伸方向上，第一棱镜不重叠于光阀。照明光束在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体。照明光束的中心光线传递入射该第一棱镜的交点至光阀的最短距离小于影像光束的中心光线传递出射第二棱镜的交点至光阀的最短距离。因此，在组装光机模块时，不需事先配置透光间隔件或点胶固定等连接方式将第一棱镜及第二棱镜相互组装成一构件，而不需借由其他间隔件形成此间隔。如此一来，可简化棱镜组的组装难易度，且同时保有良好的光学效果。
惟以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型权利要求书及实用新型内容所作的简单等效变化与修改，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。另外本实用新型的任一实施例或权利要求不须达成本实用新型所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和实用新型名称仅是用来辅助专利文件检索，并非用来限制本实用新型的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“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。
附图标记说明：
10：投影装置
50：照明***
60：投影镜头
100、100A：光机模块
110：光阀
120：第一棱镜
130：第二棱镜
140：反射元件
150：组装部
160：定位部
C：中心点
D1、D2、D3：最短距离
E：平面
F1、F2：投影位置
G：间隔
K：夹角
LB：照明光束
LI：影像光束
LP：投影光束
P1、P2、P3、P4、P5：交点
R：反射面
S1：第一面
S2：第二面
S3：第三面
S4：第四面
S5：第五面
SA：相邻面。

Claims (11)

1.一种光机模块，用于转换照明光束为影像光束，其特征在于，所述光机模块包括光阀、第一棱镜以及第二棱镜，其中：
所述光阀具有反射面，并配置于该照明光束的传递路径上；
所述第一棱镜配置于所述照明光束的传递路径上；以及
所述第二棱镜配置于所述照明光束及所述影像光束的传递路径上，且位于所述光阀与所述第一棱镜之间，其中所述照明光束依序传递经过所述第一棱镜、所述第二棱镜及所述光阀以形成所述影像光束，且所述影像光束借由所述第二棱镜传递出所述光机模块，其中在平行所述光阀的所述反射面的延伸方向上，所述第一棱镜不重叠于所述光阀，且所述照明光束在所述第一棱镜与所述第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体，以及所述照明光束的中心光线传递入射所述第一棱镜的交点至所述光阀的最短距离小于所述影像光束的中心光线传递出射所述第二棱镜的交点至所述光阀的最短距离。
2.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第一棱镜与所述第二棱镜的其中一者具有一体形成的组装部，且所述第一棱镜与所述第二棱镜中具有所述组装部的所述其中一者借由所述组装部连接于外壳，进而使所述第一棱镜与所述第二棱镜之间形成间隔，所述外壳用于承载所述光机模块。
3.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述第一棱镜与所述第二棱镜中的具有所述组装部的一者的材质为塑胶，而所述第一棱镜与所述第二棱镜中的不具有所述组装部的一者的材质为玻璃。
4.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第一棱镜与所述第二棱镜的其中一者具有一体形成的定位部，且所述第一棱镜与所述第二棱镜中的具有所述定位部的所述其中一者借由所述定位部连接于所述第一棱镜与所述第二棱镜中的另一者，进而使所述第一棱镜与所述第二棱镜之间形成间隔。
5.根据权利要求4所述的光机模块，其特征在于，所述第一棱镜与所述第二棱镜中的具有所述定位部的一者的材质为塑胶，而所述第一棱镜与所述第二棱镜中的不具有所述定位部的一者的材质为玻璃。
6.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第二棱镜包括邻近所述第一棱镜的相邻面，所述照明光束的中心光线在所述相邻面的交点与所述第一棱镜的最短距离大于0.5毫米。
7.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第一棱镜具有第一面、第二面及第三面，所述照明光束由所述第一面传递进入所述第一棱镜，再依序借由所述第二面及所述第三面的反射传递至所述第二面并出射。
8.根据权利要求7所述的光机模块，其特征在于，所述第三面的屈光度为正。
9.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述第二棱镜具有相邻面、第四面及第五面，所述照明光束由所述相邻面传递进入所述第二棱镜并由所述第四面出射传递至所述光阀，所述影像光束由所述第四面传递进入所述第二棱镜以借由所述相邻面反射至所述第五面而传递出所述第二棱镜。
10.根据权利要求7所述的光机模块，其特征在于，所述第二棱镜包括邻近所述第一棱镜的相邻面，所述第二面与所述相邻面的夹角大于4度。
11.一种投影装置，其特征在于，包括照明***、光机模块以及投影镜头，其中：
所述照明***用于提供照明光束；
所述光机模块配置于所述照明光束的传递路径上，用于转换所述照明光束为影像光束，所述光机模块包括光阀、第一棱镜以及第二棱镜，其中：
所述光阀具有反射面，并配置于所述照明光束的传递路径上；
所述第一棱镜配置于所述照明光束的传递路径上；以及
所述第二棱镜配置于所述照明光束及所述影像光束的传递路径上，且位于所述光阀与所述第一棱镜之间；以及
所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，且用于转换所述影像光束为投影光束，其中所述照明光束依序传递经过所述第一棱镜、所述第二棱镜及所述光阀以形成所述影像光束，且所述影像光束借由所述第二棱镜传递至所述投影镜头，其中在平行所述光阀的所述反射面的延伸方向上，所述第一棱镜不重叠于所述光阀，且所述照明光束在所述第一棱镜与所述第二棱镜之间的传递路径上不通过光学元件或固定胶体，以及所述照明光束的中心光线传递入射所述第一棱镜的交点至所述光阀的最短距离小于所述影像光束的中心光线传递出射所述第二棱镜的交点至所述光阀的最短距离。
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