CN211826870U - 光学模块及投影装置 - Google Patents

Abstract

一种光学模块及包含此光学模块的投影装置。光学模块包括基座、第一框体、光学元件及至少一驱动组件。第一框体配置于基座内。光学元件配置于第一框体内。至少一驱动组件配置于基座与第一框体之间。第一框体用于借由至少一驱动组件产生的磁力而相对于基座移动。各至少一驱动组件包括线圈及海尔贝克阵列磁铁结构，线圈及海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向彼此相向，海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向的宽度是W1，线圈沿第一方向的宽度是W2，且0.7≦W1/W2≦2，而可提升驱动组件产生的磁力。

Description

光学模块及投影装置

技术领域

本实用新型是有关于一种光学模块及投影装置，且特别是有关于一种包含海尔贝克阵列磁铁结构的光学模块及投影装置。

背景技术

投影机为一种用以产生画面的显示装置。投影机的成像原理是借由光阀将光源所产生的照明光束转换成影像光束，再借由投影镜头将影像光束投射到屏幕或墙面上。

现在的投影机的生产为走向缩小体积的趋势，在需同时达到高分辨率的要求下，光阀所转换出的影像的分辨率已逐渐不符合市场需求。为了进一步增加影像分辨率，可在投影机中采用高分辨率的光阀，但会导致投影装置造价昂贵的问题。此外，在一些投影机中，可额外配置具有光学振动技术的光学模块，其借由驱动组件所产生的磁力而使光学元件往复偏转，当来自光阀的影像光束通过此光学元件时，可借由光学元件的振动来提升影像的分辨率。另一方面，若以激光作为投影机的光源，则投影表面的不平整易使激光形成光程差而导致投影画面出现激光光斑(laser speckle)。为了解决上述问题，一些投影机借由驱动组件所产生的磁力而驱使光学元件往复平移，当投影机内的激光光源产生的光束通过此光学元件时，可借由光学元件的往复平移来减少激光光斑。承上，因应投影机的小型化趋势，必须利用小体积的驱动组件产生足够大的磁力来驱动光学元件进行上述往复偏转或往复平移，才能在不过度增加装置体积的情况下使其具有良好的投影品质。

“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学模块及投影装置，可提升驱动组件产生的磁力。

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。

为达上述的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学模块，包括基座、第一框体、光学元件及至少一驱动组件。第一框体配置于基座内。光学元件配置于第一框体内。至少一驱动组件配置于基座与第一框体之间。第一框体用于借由至少一驱动组件产生的磁力而相对于基座移动。各至少一驱动组件包括线圈及海尔贝克阵列(Halbach Array)磁铁结构，线圈及海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向彼此相向，海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向的宽度是W1，线圈沿第一方向的宽度是W2，且0.7≦W1/W2≦2。

为达上述的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投影装置，包括照明***、光阀、投影镜头及光学模块。照明***用于发出照明光束。光阀位于照明光束的传递路径上，用于将照明光束转换为影像光束。投影镜头位于影像光束的传递路径上，用于投射影像光束。光学模块配置于光阀与投影镜头之间且包括基座、第一框体、光学元件及至少一驱动组件。第一框体配置于基座内。光学元件配置于第一框体内。至少一驱动组件配置于基座与第一框体之间。第一框体用于借由至少一驱动组件产生的磁力而相对于基座移动。各至少一驱动组件包括线圈及海尔贝克阵列磁铁结构，线圈及海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向彼此相向，海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向的宽度是W1，线圈沿第一方向的宽度是W2，且0.7≦W1/W2≦2。

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。本实用新型的驱动组件以海尔贝克阵列磁铁结构取代一般的磁铁，以借海尔贝克阵列磁铁结构与线圈的搭配而产生大的磁力来驱动光学元件移动。此外，海尔贝克阵列磁铁结构的宽度与线圈的宽度的比值被限定为0.7～2，借以进一步提升所述磁力。从而，小体积的驱动组件可产生足够大的磁力来顺利地驱动光学元件进行往复移动，以在不过度增加装置体积的情况下使其具有良好的投影品质。

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是本实用新型一实施例的投影装置的示意图。

图2是图1的光学模块的示意图。

图3是图2的驱动组件的立体图。

图4是图3的驱动组件的侧视图。

图5是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。

图6是图5的驱动组件的侧视图。

图7是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。

图8是图7的驱动组件的侧视图。

图9是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。

图10是图9的驱动组件的侧视图。

图11是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。

图12是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。

图13是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。

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是本实用新型一实施例的投影装置的示意图。请参考图1，本实施例的投影装置10包括照明***12、光阀14、光学模块100及投影镜头16。照明***12用于提供照明光束L1。光阀14例如为数字微镜元件(digital micro-mirror device，DMD)，其位于照明光束L1的传递路径上且用于将照明光束L1转换为影像光束L2。在其他实施例中，光阀14也可以是液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel,LCoS panel)等反射式光调变器，或者，也可以是透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)，电光调变器(Electro-Optical Modulator)、磁光调变器(Magneto-Optic modulator)、声光调变器(Acousto-Optic Modulator,AOM)等穿透式光调变器。投影镜头16位于影像光束L2的传递路径上且用于投射影像光束L2。投影镜头16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。于其他实施例中，投影镜头16还可以包括平面光学镜片，以反射方式将影像光束L2投射至投影目标。本实用新型对投影镜头16的型态及其种类并不加以限制。光学模块100配置于光阀14与投影镜头16之间，用以进行光学振动以提升经光阀14转换出的影像光束L2的分辨率。

图2是图1的光学模块的示意图。为了方便说明，图2中定义了第一方向X、第二方向Z及第三方向Y。请参考图2，本实施例的光学模块100包括基座110、第一框体120、第二框体130、光学元件140及至少一驱动组件(绘示为两驱动组件150及两驱动组件160)。第一框体120、第二框体130及光学元件140配置于基座110内，其中第二框体130连接于基座110，第一框体120配置于第二框体130内且连接于第二框体130，光学元件140例如是透光元件且配置于第一框体120内。

驱动组件150、160配置于基座110与第一框体120之间，使第一框体120及其内的光学元件140能够借由驱动组件150、160产生的磁力而相对于基座110移动。具体而言，两驱动组件150分别配置于第一框体120的相对两侧而位于第一框体120与第二框体130之间，且两驱动组件160配置于第二框体130的相对两侧而位于第二框体130与基座110之间。各驱动组件150产生的磁力可驱动第一框体120及其内的光学元件140以第一轴线A1为转轴而相对于第二框体130往复偏转，且各驱动组件160产生的磁力可驱动第二框体130及其内的第一框体120与光学元件140以垂直于第一轴线A1的第二轴线A2为转轴而相对于基座110往复偏转。借此，光学元件140因其沿第一轴线A1及第二轴线A2的往复偏转而振动，从而当来自光阀14(绘示于图1)的影像光束L2通过光学元件140时，可借由光学元件140的振动来提升影像的分辨率。

请参考图2，各驱动组件150包括线圈152及海尔贝克阵列磁铁结构154，线圈152及海尔贝克阵列磁铁结构154沿平行于第二轴线A2的第一方向X彼此相向，且线圈152与海尔贝克阵列磁铁结构154之间具有间隙。类似地，各驱动组件160包括线圈162及海尔贝克阵列磁铁结构164，线圈162及海尔贝克阵列磁铁结构164沿平行于第一轴线A1的第三方向Y彼此相向，且线圈162与海尔贝克阵列磁铁结构164之间具有间隙。

图3是图2的驱动组件的立体图。图4是图3的驱动组件的侧视图。请参考图3及图4，海尔贝克阵列磁铁结构154沿第一方向X的宽度是W1(标示于图4)，线圈152沿第一方向X的宽度是W2(标示于图4)，且0.7≦W1/W2≦2。图2所示的海尔贝克阵列磁铁结构164与线圈162沿第三方向Y的宽度亦可具有相同或相似的比例关系，于此不再赘述。

本实施例的驱动组件150、160如上述般以海尔贝克阵列磁铁结构154、164取代一般的磁铁，以借海尔贝克阵列磁铁结构154、164与线圈152、162的搭配而产生大的磁力来驱动光学元件140移动。此外，海尔贝克阵列磁铁结构154、164的宽度与线圈152、162的宽度的比值如上述般被限定为0.7～2，借以进一步提升所述磁力。从而，小体积的驱动组件150、160可产生足够大的磁力以顺利地驱动光学元件140进行往复移动，以在不过度增加装置体积的情况下使其具有良好的投影品质。

请参考图3及图4，在本实施例中，海尔贝克阵列磁铁结154构包括第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c，第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c沿垂直于第一方向X及第三方向Y的第二方向Z相互叠设(堆叠设置)，第三磁铁154c位于第一磁铁154a与第二磁铁154b之间，第一磁铁154a沿第二方向Z的厚度是T1，第二磁铁154b沿第二方向Z的厚度是T2，第三磁铁154c沿第二方向Z的厚度是T3，且0.9≦T1/T2≦1.1，以使海尔贝克阵列磁铁结154有较强的磁场。举例来说，可将第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c沿第二方向Z的厚度的关系设计为T1：T2：T3＝1：1：1。此外，第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c各别的极性方向可依照周知的海尔贝克阵列的定义来配置，于此不加以赘述。

图5是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。图6是图5的驱动组件的侧视图。图5及图6所示驱动组件150A与图3及图4所示驱动组件150的不同处在于，驱动组件150A还包括导磁板156，导磁板156配置于海尔贝克阵列磁铁结构154上，且海尔贝克阵列磁铁结构154位于导磁板156与线圈152之间。导磁板156可增加驱动组件150A的电磁遮罩效果。此外，第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c可共同被固定于导磁板156上，以使其易于组装。导磁板156例如为轭铁，然本实用新型并不局限于此。驱动组件160亦可包含导磁板而以相同或相似于图5及图6的驱动组件150A方式配置，于此不再赘述。

图7是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。图8是图7的驱动组件的侧视图。图7及图8所示驱动组件150B与图3及图4所示驱动组件150的不同处在于，驱动组件150B还包括导磁板156’，导磁板156’配置于线圈152上，且线圈152位于导磁板156’与海尔贝克阵列磁铁结构154之间。导磁板156’可增加驱动组件150B的电磁遮罩效果。此外，导磁板156’的设置可增强海尔贝克阵列磁铁结构154作用于线圈152的磁场。导磁板156’例如为轭铁，然本实用新型并不局限于此。驱动组件160亦可包含导磁板而以相同或相似于图5及图6的驱动组件150B的方式配置，于此不再赘述。

图9是本实用新型另一实施例的驱动组件的立体图。图10是图9的驱动组件的侧视图。图9及图10所示驱动组件150C与图3及图4所示驱动组件150的不同处在于，驱动组件150C还包括导磁板156及导磁板156’，导磁板156及导磁板156’分别配置于海尔贝克阵列磁铁结构154及线圈152上，且海尔贝克阵列磁铁结构154及线圈152位于导磁板156与导磁板156’之间。导磁板156及导磁板156’可增加驱动组件150A的电磁遮罩效果。此外，第一磁铁154a、第二磁铁154b及第三磁铁154c可共同被固定于导磁板156上，以使其易于组装。并且，导磁板156’的设置可增强海尔贝克阵列磁铁结构154作用于线圈152的磁场。在图9及图10所示驱动组件150C的配置方式之下，海尔贝克阵列磁铁结构154的宽度W1与线圈152的宽度W2的关系可为0.7≦W1/W2≦1.667，以进一步提升驱动组件150C产生的磁力。导磁板156及导磁板156’例如为轭铁，然本实用新型并不局限于此。驱动组件160亦可包含导磁板而以相同或相似于图5及图6的驱动组件150C方式配置，于此不再赘述。

以下以图2的实施例详细说明基座110、第一框体120及第二框体130的具体结构。请参考图2，基座110包括定位部112以及组装部114、116，第一框体120包括框部122、两轴部124及组装部126，第二框体130包括框部132、两轴部134、固定部136及组装部138。线圈152及线圈162分别设置于组装部114及组装部116，海尔贝克阵列磁铁结构154与海尔贝克阵列磁铁结构164分别设置于组装部126及组装部138。定位部112可通过锁固件(未示出)使第二框体130的固定部136固定于基座110上。框部132、轴部134、固定部136及组装部138可为一体成形，然本实用新型并不局限于此。两轴部134连接于框部132的相对两侧而位于第二轴线A2上，且用以连接于固定部136与框部132之间，使第二框体130能够以第二轴线A2为转轴而相对于基座110往复偏转。框部122、两轴部124及组装部126可为一体成形，然本实用新型并不局限于此。框部122用以承载光学元件140，两轴部124连接于框部122的相对两侧而位于第一轴线A1上，且用以与第二框体130的框部132连接，使第一框体120能够以第一轴线A1为转轴而相对于第二框体130往复偏转。

本实用新型不对驱动组件的数量及框体的数量加以限制，以下借由附图对此举例说明。

图11是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。图11所示光学模块200与图2所示光学模块100的不同处在于，驱动组件150的数量为一个且其配置于第一框体120的一侧，驱动组件160的数量为一个且其配置于第二框体130的一侧。图12是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。图12所示光学模块300与图2所示光学模块100的不同处在于，光学模块300不包含第二框体130及驱动组件160，第一框体120的轴部124直接连接于基座110。图13是本实用新型另一实施例的光学模块的示意图。图13所示光学模块400与图12所示光学模块300的不同处在于，驱动组件150的数量为一个且其配置于第一框体120的一侧。

在上述各实施例中，光学模块借由驱动组件、而进行以第一轴线A1或第二轴线A2为转轴而偏转的光学振动以提升经光阀14转换出的影像光束L2的分辨率。然而，在其他未绘示的实施例中，本实用新型的驱动组件亦可运用于进行其他类型光学振动的光学模块中。举例而言，驱动组件可运用于以直线路径平移或依循环状路径平移等方式进行振动的光学模块中，此光学模块中所配置的光学元件例如是扩散元件或微透镜阵列元件等，如此一来，此光学模块可用于减少激光光斑。

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。本实用新型的驱动组件以海尔贝克阵列磁铁结构取代一般的磁铁，以借海尔贝克阵列磁铁结构与线圈的搭配而产生大的磁力来驱动光学元件移动。此外，海尔贝克阵列磁铁结构的宽度与线圈的宽度的比值被限定为0.7～2，借以进一步提升所述磁力。从而，小体积的驱动组件可产生足够大的磁力来顺利地驱动光学元件进行往复移动，以在不过度增加装置体积的情况下使其具有良好的投影品质。另外，可将海尔贝克阵列磁铁结构所包含的多个磁铁共同设置于导磁板上，以使其易于组装。并且，可使线圈位于海尔贝克阵列磁铁结构与导磁板之间，以增强海尔贝克阵列磁铁结构作用于线圈的磁场。

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的等效变化与修改，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的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

12：照明***

14：光阀

16：投影镜头

100、200、300、400：光学模块

110：基座

112：定位部

114、116、126、138：组装部

120：第一框体

122、132：框部

124、134：轴部

130：第二框体

136：固定部

140：光学元件

150、150A、150B、150C、160：驱动组件

152、162：线圈

154、164：海尔贝克阵列磁铁结构

154a、154b、154c：第一磁铁

156、156’：导磁板

A1：第一轴线

A2：第二轴线

L1：照明光束

L2：影像光束

T1、T2、T3：厚度

W1、W2：宽度

X：第一方向

Y：第三方向

Z：第二方向。

Claims (12)

1.一种光学模块，其特征在于，所述光学模块包括基座、第一框体、光学元件及至少一驱动组件，其中：

所述第一框体配置于所述基座内；

所述光学元件配置于所述第一框体内；以及

所述至少一驱动组件配置于所述基座与所述第一框体之间，其中所述第一框体用于借由所述至少一驱动组件产生的磁力而相对于所述基座移动，各所述至少一驱动组件包括线圈及海尔贝克阵列磁铁结构，所述线圈及所述海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向彼此相向，所述海尔贝克阵列磁铁结构沿所述第一方向的宽度是W1，所述线圈沿所述第一方向的宽度是W2，且0.7≦W1/W2≦2。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，各所述至少一驱动组件还包括导磁板，所述导磁板配置于所述线圈上，且所述线圈位于所述导磁板与所述海尔贝克阵列磁铁结构之间。

3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，各所述至少一驱动组件还包括导磁板，所述导磁板配置于所述海尔贝克阵列磁铁结构上，且所述海尔贝克阵列磁铁结构位于所述导磁板与所述线圈之间。

4.根据权利要求3所述的光学模块，其特征在于，所述海尔贝克阵列磁铁结构包括第一磁铁、第二磁铁及第三磁铁，所述第一磁铁、所述第二磁铁及所述第三磁铁沿垂直于所述第一方向的第二方向相互叠设且皆固定于所述导磁板。

5.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，各所述至少一驱动组件还包括两导磁板，所述两导磁板分别配置于所述线圈及所述海尔贝克阵列磁铁结构上，且所述线圈及所述海尔贝克阵列磁铁结构位于所述两导磁板之间。

6.根据权利要求5所述的光学模块，其特征在于，0.7≦W1/W2≦1.667。

7.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述海尔贝克阵列磁铁结构包括第一磁铁、第二磁铁及第三磁铁，所述第一磁铁、所述第二磁铁及所述第三磁铁沿垂直于所述第一方向的第二方向相互叠设，所述第三磁铁位于所述第一磁铁与所述第二磁铁之间，所述第一磁铁沿所述第二方向的厚度是T1，且所述第二磁铁沿所述第二方向的厚度是T2，且0.9≦T1/T2≦1.1。

8.根据权利要求7所述的光学模块，其特征在于，所述第三磁铁沿所述第二方向的厚度是T3，且T1：T2：T3＝1：1：1。

9.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述至少一驱动组件包括两驱动组件，且所述两驱动组件分别位于所述第一框体的相对两侧。

10.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，还包括第二框体，其中所述第二框体连接于所述基座，所述第一框体配置于所述第二框体内且连接于所述第二框体，所述至少一驱动组件包括两驱动组件，所述两驱动组件的其中之一位于所述第一框体与所述第二框体之间，且所述两驱动组件的其中之另一位于所述第二框体与所述基座之间。

11.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，还包括第二框体，其中所述第二框体连接于所述基座，所述第一框体配置于所述第二框体内且连接于所述第二框体，所述至少一驱动组件包括四驱动组件，所述四驱动组件的其中之二位于所述第一框体与所述第二框体之间且分别位于所述第一框体的相对两侧，且所述四驱动组件的其中之另二位于所述第二框体与所述基座之间且分别位于所述第二框体的相对两侧。

12.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明***、光阀、投影镜头及光学模块，其中：

所述照明***用于发出照明光束；

所述光阀位于所述照明光束的传递路径上，并且用于将所述照明光束转换为影像光束；

所述投影镜头位于所述影像光束的传递路径上，并且用于投射所述影像光束；以及

所述光学模块配置于所述光阀与所述投影镜头之间，并且包括基座、第一框体、光学元件及至少一驱动组件，其中：

所述第一框体配置于所述基座内；

所述光学元件配置于所述第一框体内；以及

所述至少一驱动组件配置于所述基座与所述第一框体之间，其中所述第一框体用于借由所述至少一驱动组件产生的磁力而相对于所述基座移动，各所述至少一驱动组件包括线圈及海尔贝克阵列磁铁结构，所述线圈及所述海尔贝克阵列磁铁结构沿第一方向彼此相向，所述海尔贝克阵列磁铁结构沿所述第一方向的宽度是W1，所述线圈沿所述第一方向的宽度是W2，且0.7≦W1/W2≦2。

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