CN214504113U - 光机模块以及投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种光机模块以及投影装置。光机模块包括第一棱镜、光阀、第二棱镜以及遮光元件。第一棱镜设置于照明光束的传递路径上。光阀设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上。光阀具有反射面。反射面适于将照明光束转换为影像光束。第二棱镜位于第一棱镜与光阀之间，且设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上以及来自光阀的影像光束的传递路径上。遮光元件位于第一棱镜以及第二棱镜之间。本实用新型的光机模块以及投影装置具有良好的显示品质。

Description

光机模块以及投影装置
技术领域
本实用新型是有关于一种光学模块以及光学装置，且特别是有关于一种光机模块以及投影装置。
背景技术
因应行动装置或穿戴式装置等电子装置的投影应用，投影装置有轻量化及小尺寸等需求。然而，随着投影装置的尺寸越做越小，投影装置中因反射形成的杂散光(straylight)越容易经由光阀的反射进入投影镜头，而在显示屏幕上产生鬼影(ghost image)。鬼影为不存在于原始影像资料中的图像，因此鬼影的生成影响了显示品质。
“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本领域技术人员所知道的现有技术。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，也不代表在本实用新型申请前已被本领域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以及投影装置，其具有良好的显示品质。
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供一种光机模块。光机模块包括第一棱镜、光阀、第二棱镜以及遮光元件。第一棱镜设置于照明光束的传递路径上。光阀设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上。光阀具有反射面。反射面适于将照明光束转换为影像光束。第二棱镜位于第一棱镜与光阀之间，且设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上以及来自光阀的影像光束的传递路径上。遮光元件位于第一棱镜以及第二棱镜之间。
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供一种投影装置。投影装置包括照明***、光机模块以及投影镜头。照明***适于提供照明光束。光机模块包括第一棱镜、光阀、第二棱镜以及遮光元件。第一棱镜设置于照明光束的传递路径上。光阀设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上，其中光阀具有反射面。所述反射面适于将照明光束转换为影像光束。第二棱镜位于第一棱镜与光阀之间，且设置于来自第一棱镜的照明光束的传递路径上以及来自光阀的影像光束的传递路径上。遮光元件位于第一棱镜以及第二棱镜之间。投影镜头设置于影像光束的传递路径上。
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，藉由位于第一棱镜以及第二棱镜之间的遮光元件阻挡杂散光，可有效减轻杂散光造成的鬼影。因此，本实用新型的光机模块及投影装置可具有良好的显示品质。
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，并配合所附图式作详细说明如下。
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光机模块的侧视示意图。
图3为图2中第一棱镜的第二面的一种俯视示意图。
图4为图2中第二棱镜的第六面的一种俯视示意图。
图5为本实用新型另一实施例的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的一优选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。请参照图1，投影装置10可包括照明***50、光机模块100以及投影镜头60。照明***50适于提供照明光束LB。光机模块100设置于照明光束LB的传递路径上，且适于将照明光束LB转换成影像光束LI。投影镜头60设置于影像光束LI的传递路径上，且适于将影像光束LI转换成投影光束LP。投影光束LP经由投影镜头60投射至投影目标(未绘示，如荧幕或墙面)。
在一些实施例中，照明***50可在不同的时间区段(time period)提供不同波长的光。举例来说，照明***50可依序提供红光、绿光以及蓝光，但不以此为限。在一些实施例中，尽管未绘示，照明***50可包括多个发光元件、波长转换元件、匀光元件、滤光元件、分光元件、合光元件及/或反射镜。然而，本实用新型并不限定投影装置10中照明***50的种类或型态，其详细结构及实施方式可以由本领域公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。
投影镜头60可包括具有屈光度(refractive power)的一个或多个光学镜片。光学镜片可包括双凹透镜、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。在一些实施例中，投影镜头60还可包括平面光学镜片，以藉由反射方式将来自光机模块100的影像光束LI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光机模块的侧视示意图。请参照图1及图2，光机模块100可包括光阀110、第一棱镜120、第二棱镜130以及遮光元件140，但不以此为限。光机模块100可依需求而增加或减少一个或多个元件或膜层。
光阀110可包括液晶覆硅板(Liquid Crystal On Silicon panel，LCoS panel)或数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)等反射式光调变器，但不以此为限。光阀110具有反射面R。反射面R适于将照明光束LB转换为影像光束LI。换句话说，光阀110中将照明光束LB转换为影像光束LI且将影像光束LI反射的表面为反射面R。反射面R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本领域公知常识获致足够的教示、建议与实施说明，因此不再赘述。在一些实施例中，如图2所示，光阀110的数量可为一个。然而，在其他实施例中，光阀110的数量可以是多个，本实用新型并不限制光阀110的数量。
第一棱镜120设置于照明光束LB的传递路径上。光阀110设置于来自第一棱镜120的照明光束LB的传递路径上。第二棱镜130位于第一棱镜120与光阀110之间，且设置于来自第一棱镜120的照明光束LB的传递路径上以及来自光阀110的影像光束LI的传递路径上。照明光束LB依序经由第一棱镜120以及第二棱镜130而传递至光阀110，光阀110将照明光束LB转换成影像光束LI并将影像光束LI反射，被反射的影像光束LI藉由第二棱镜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以及第三面S3，第二面S2面向第二棱镜130且位于第三面S3与光阀110之间。第二棱镜130具有第四面S4、第五面S5以及第六面S6。第六面S6面向第一棱镜120，且第四面S4位于第六面S6与光阀110之间。
在一些实施例中，第一棱镜120中的第三面S3的屈光度为正。在一些实施例中，第三面S3为球面、非球面或具绕射功能的表面，但本实用新型并不限于此。在一些实施例中，第一棱镜120的第二面S2与第二棱镜130的第六面S6彼此不平行。举例来说，第一棱镜120的第二面S2与第二棱镜130的第六面S6之间的夹角K可大于4度，但不以此为限。在一些实施例中，第二棱镜130可为45度全内反射棱镜，其中第二棱镜130的第四面S4可平行于光阀110的反射面R，其中第六面S6与第四面S4之间夹45度角，且第六面S6与第五面S5之间夹45度角，但不以此为限。
以光路而言，照明光束LB自第一面S1进入第一棱镜120后依序被第二面S2以及第三面S3反射，并自第二面S2射出第一棱镜120。来自第一棱镜120的照明光束LB自第六面S6进入第二棱镜130后自第四面S4射出第二棱镜130并传递至光阀110的反射面R而形成影像光束LI。影像光束LI自第四面S4进入第二棱镜130后被第六面S6反射，并自第五面S5射出第二棱镜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。在一些实施例中，照明光束LB的中心光线(如图2所显示的照明光束LB路径)入射第一面S1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(如图2所显示的影像光束LI路径)出射第五面S5的交点P2至光阀110的最短距离D2。此外，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。因此，光阀110的容置空间将不会因为第一棱镜120的几何结构而受限。
在一些实施例中，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何光学元件或任何固定胶体。换句话说，第一棱镜120与第二棱镜130之间不具有任何光学元件或任何固定胶体(如透光间隔件或粘着透光胶体等)。也就是说，在组装光机模块100时，不需事先设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，且同时在轻量化及小尺寸的架构下保有良好的光学效果。在一些实施例中，照明光束LB的中心光线在第二棱镜130的第六面S6的交点P3与第一棱镜120的最短距离D3可大于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比一般习知两棱镜的间距大且为不同级数。
在一些实施例中，光机模块100可进一步包括组装部150。在一些实施例中，组装部150可与第一棱镜120以及第二棱镜130的其中一者一体形成，且第一棱镜120与第二棱镜130中具有此组装部150的一者可藉由组装部150连接于投影装置10中用以承载光机模块100的外壳。举例来说，第一棱镜120可具有与其一体形成的组装部150，其中第一棱镜120的材质可为塑胶，而第二棱镜130的材质可选用玻璃。如此一来，第一棱镜120可藉由组装部150连接于投影装置10的外壳上，进而使第一棱镜120与第二棱镜130之间形成间隔G，而不需藉由其他间隔件形成此间隔G。在一些实施例中，第二棱镜130可设置于外壳中事先规划的容置空间内而不需组装部150。在其他未绘示的实施例中，第一棱镜120可设置于外壳中事先规划的容置空间内而不需组装部150，而第二棱镜130可具有一体形成的另一组装部150加以连接至外壳上，本实用新型并不限于此。替代地，第一棱镜120以及第二棱镜130可各自设置于外壳中事先规划的容置空间内而不需组装部150，或者第一棱镜120以及第二棱镜130可各自具有一体形成的组装部150。
遮光元件140位于第一棱镜120以及第二棱镜130之间，且遮光元件140可为适于吸收所有波段光束的吸光元件或为吸收蓝光波段且让红光波段以及绿光波段通过的吸光元件。藉由位于第一棱镜120以及第二棱镜130之间的遮光元件140阻挡杂散光，可有效减轻杂散光造成的鬼影。因此，光机模块100及投影装置10(参照图1)可具有良好的显示品质。
详细而言，如图2所示，遮光元件140可位于第二面S2以及第六面S6之间，并位于照明光束LB的中心光线的传递路径之外，即遮光元件140不位于照明光束LB的中心光线的传递路径上，以降低遮光元件140对于照明光束LB的中心光线的遮蔽。在一些实施例中，遮光元件140可设置于靠近第三面S3且远离第一面S1。此外，遮光元件140可设置于靠近第五面S5且远离第四面S4。在一些实施例中，如图2所示，遮光元件140可以是设置在第二面S2以及第六面S6之间的机构件挡片。在其他实施例中，如图3及图4所示，遮光元件140可以是藉由印刷、涂布或镀膜等方式形成在第二面S2以及第六面S6的其中至少一者上的吸光膜层，且遮光元件140邻近第二面S2与第三面S3的交界F1或第六面S6与第五面S5的交界F2设置。
图3为图2中第一棱镜的第二面的一种俯视示意图。图4为图2中第二棱镜的第六面的一种俯视示意图。在一些实施例中，如图3所示，遮光元件140可以是形成在第二面S2上的吸光膜层，且遮光元件140邻近第二面S2与第三面S3(参照图2)的交界F1设置。举例来说，遮光元件140可沿着交界F1的延伸方向布置在第二面S2靠近交界F1的一侧。在一些实施例中，遮光元件140覆盖第二面S2的光学有效区S21的一部分以及环绕光学有效区S21的周边区S22(图3以虚线标示出光学有效区S21与周边区S22的交界)的一部分。因此，基于亮度及显示品质(改善鬼影)等的考量，遮光元件140的面积例如为第二面S2的面积的8％至17％。
在另一些实施例中，如图4所示，遮光元件140可以是形成在第六面S6上的吸光膜层，且遮光元件140邻近第六面S6与第五面S5(参照图2)的交界F2设置。举例来说，遮光元件140可沿着交界F2的延伸方向布置在第六面S6靠近交界F2的一侧。在一些实施例中，遮光元件140覆盖第六面S6的光学有效区S61的一部分以及环绕光学有效区S61的周边区S62(图4以虚线标示出光学有效区S61与周边区S62的交界)的一部分。因此，基于亮度及显示品质(改善鬼影)等的考量，遮光元件140的面积例如为第六面S6的面积的9％至20％。
在其他实施例中，第二面S2以及第六面S6上皆可形成遮光元件140，于此不多加赘述。
图5为本实用新型另一实施例的光机模块的侧视示意图。请参照图5，光机模块100A与图2的光机模块100的主要差异如下所述。在光机模块100A中，第三面S3为平面。此外，光机模块100A还包括曲面反射元件160。曲面反射元件160设置于第一棱镜120的第三面S3上，且适于反射照明光束LB，使照明光束LB自第二面S2射出第一棱镜120。藉此设计，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，藉由位于第一棱镜以及第二棱镜之间的遮光元件阻挡杂散光，可有效减轻杂散光造成的鬼影。因此，本实用新型的光机模块及投影装置可具有良好的显示品质。在一些实施例中，光机模块包括光阀、第一棱镜、第二棱镜以及遮光元件，且在第一棱镜与第二棱镜之间的传递路径上可不设置光学元件或固定胶体。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，也不需藉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，且同时在轻量化及小尺寸的架构下保有良好的光学效果。在一些实施例中，可藉由第三面为平面以及曲面反射元件设置于第三面上的设计，来简化第一棱镜的制作方式，并可让第一棱镜的材质进一步选择玻璃，以提高整体光学效果。
以上所述，仅为本实用新型的优选实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即所有依本实用新型权利要求书及新型说明内容所作的简单的等效变化与修饰，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，摘要部分和实用新型名称仅是用来辅助专利文件搜寻之用，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:遮光元件
150:组装部
160:曲面反射元件
D1、D2、D3:最短距离
F1、F2:交界
G:间隔
K:夹角
LB:照明光束
LI:影像光束
LP:投影光束
P1、P2、P3: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
S6:第六面
S21、S61:光学有效区
S22、S62:周边区。

Claims (10)

1.一种光机模块，其特征在于，所述光机模块包括第一棱镜、光阀、第二棱镜以及遮光元件，其中：
所述第一棱镜设置于照明光束的传递路径上；
所述光阀设置于来自所述第一棱镜的所述照明光束的传递路径上，其中所述光阀具有反射面，所述反射面适于将所述照明光束转换为影像光束；
所述第二棱镜位于所述第一棱镜与所述光阀之间，且设置于来自所述第一棱镜的所述照明光束的传递路径上以及来自所述光阀的所述影像光束的传递路径上；以及
所述遮光元件位于所述第一棱镜以及所述第二棱镜之间。
2.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，
所述第一棱镜具有第一面、第二面以及第三面，所述照明光束自所述第一面进入所述第一棱镜后依序被所述第二面以及所述第三面反射，并自所述第二面射出所述第一棱镜；
所述第二棱镜具有第四面、第五面以及第六面，来自所述第一棱镜的所述照明光束自所述第六面进入所述第二棱镜后自所述第四面射出所述第二棱镜并传递至所述光阀的所述反射面而形成所述影像光束，所述影像光束自所述第四面进入所述第二棱镜后被所述第六面反射，并自所述第五面射出所述第二棱镜；以及
所述遮光元件位于所述第二面以及所述第六面之间，并位于所述照明光束的中心光线的传递路径之外。
3.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述第三面为球面、非球面或具绕射功能的表面。
4.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件设置于靠近所述第三面且远离所述第一面。
5.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件是设置在所述第二面以及所述第六面之间的机构件挡片。
6.根据权利要求2所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件是形成在所述第二面以及所述第六面的其中至少一者上的吸光膜层，且所述遮光元件邻近所述第二面与所述第三面的交界或所述第六面与所述第五面的交界设置。
7.根据权利要求6所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件的面积为所述第二面的面积的8％至17％。
8.根据权利要求6所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件的面积为所述第六面的面积的9％至20％。
9.根据权利要求1所述的光机模块，其特征在于，所述遮光元件为适于吸收所有波段光束的吸光元件或为吸收蓝光波段且让红光波段以及绿光波段通过的吸光元件。
10.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括照明***、光机模块以及投影镜头，其中：
所述照明***适于提供照明光束；
所述光机模块，包括第一棱镜、光阀、第二棱镜以及遮光元件，其中：
所述第一棱镜设置于所述照明光束的传递路径上；
所述光阀设置于来自所述第一棱镜的所述照明光束的传递路径上，其中所述光阀具有反射面，所述反射面适于将所述照明光束转换为影像光束；
所述第二棱镜位于所述第一棱镜与所述光阀之间，且设置于来自所述第一棱镜的所述照明光束的传递路径上以及来自所述光阀的所述影像光束的传递路径上；以及
所述遮光元件位于所述第一棱镜以及所述第二棱镜之间；以及所述投影镜头设置于所述影像光束的传递路径上。
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