TWI414875B - 投影機光學引擎 - Google Patents

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Description

投影機光學引擎
本發明關於一種投影機光學引擎。
目前的行動手持式投影裝置均朝尺寸極小化的方向設計。尺寸的縮小除光學設計上的改善外，機構的尺寸要求亦相形重要，需在考量成型性與可靠度下完成光學引擎的尺寸小型化設計，以提高光機與手機整合性。圖1為一習知小型化投影機光學引擎設計的示意圖。如圖1所示，光學引擎100為包含鏡頭102、數位微鏡裝置(Digital micromirror device,DMD)104、引擎上蓋106、引擎本體108及光源模組110的鎂鋁合金設計，因此總厚度需光路空間109加上、下機構的空間，使整體體積難以進一步縮小。
圖2為另一習知小型化投影機光學引擎設計的示意圖。如圖2所示，光學引擎200為包含鏡頭202、數位微鏡裝置204、第一引擎本體206、第二引擎本體208及光源模組210的兩件式本體設計，因此總厚度需光路空間209加上引擎本體及下引擎本體的空間，同樣使整體體積難以進一步縮小。另外，上述各個習知設計的元件數多且組裝複雜，容易導致較低的成品良率。
因此，如何在可達到相近的光學效能下提供較小尺寸及 良好元件定位精度，實為一重要課題。
本發明提供一種投影機光學引擎，此投影機光學引擎具有良好的成品良率且較小的構裝厚度。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。
為達上述之一或部份或全部目的或是其他目的，本發明之一實施例提供一種投影機光學引擎，包含：一底座、一光源模組、一合光模組、一勻光透鏡組及一投影鏡頭組。底座至少包含一第一定位部、一第二定位部、一第三定位部及一第四定位部。光源模組設置於底座上且至少包含一聚光透鏡，聚光透鏡的兩側分別形成一凸緣，其中第一定位部包含對應該些凸緣的複數槽孔，且該些凸緣置入該些槽孔以獲得定位效果。合光模組設置於底座上且至少包含複數分色鏡，其中第二定位部包含複數定位件，且該些分色鏡嵌入該些定位件間的空隙以獲得定位效果。勻光透鏡組設置於底座上且至少包含一陣列透鏡及一中繼透鏡，陣列透鏡及中繼透鏡各自的兩側分別形成一凸緣，其中第三定位部包含對應該些凸緣的複數槽孔，且該些凸緣置入該些槽孔以獲得定位效果。投影鏡頭組，設置於底座上且限位於第四定位部，其中投影鏡頭組至少包含一鏡頭組件及穿設於鏡頭組件的至少一導 柱，第四定位部包含對應導柱的至少一導柱孔，且導柱置入導柱孔以限位投影鏡頭組。
於一實施例中，上述投影機光學引擎更包含至少一定位梢穿設於光源模組並嵌入底座。
於一實施例中，定位件包含複數定位牆及複數定位塊，該些定位牆彼此構成至少一第一空隙，定位牆及定位塊構成至少一第二空隙，且該些分色鏡嵌入第一空隙及第二空隙。
於一實施例中，該些定位塊包含分佈於底板的不同區域的複數第一定位塊及複數第二定位塊，該些分色鏡的一端抵靠第一定位塊且另一端抵靠第二定位塊。
於一實施例中，定位件係利用同一模具滑塊帶出成型，且槽孔係利用零度角拔模方式成型。
於一實施例中，導柱孔係由一弧形底塊及形成於弧形底塊上的一覆面結構所界定出，且於導柱置入導柱孔後，覆面結構疊合部分導柱。
於一實施例中，投影機光學引擎組裝後的體積小於或等於7立方公分。
基於上述各個實施例之設計，因投影機光學引擎的總高度僅為光路空間加上一層引擎本體的空間，使整體體積可縮小並達到薄型化的目的，且可利用簡易定位機構而獲得元件精確定位的效果，因此提高成品良率。
本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術 特徵中得到進一步的了解。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例並配合所附圖式，作詳細說明如下。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
圖3為依本發明一實施例之投影機光學引擎的立體示意圖，以顯示投影機光學引擎的內部構件。如圖3所示，依本實施例之設計，投影機光學引擎1具有一底座10，及設置於底座10上的一光源模組20、一合光模組30、一勻光透鏡組40、一成像模組50及一投影鏡頭組60。光源模組20適於發出不同色光，且該些色光由合光模組30偏折導至同一方向行進。合光模組30例如可包含一藍光分色鏡32、一綠光分色鏡34、及一紅光分色鏡36。勻光透鏡組40適於將該些色光均勻化且勻光透鏡組40例如包含一中繼透鏡42及一陣列透鏡44。成像模組50例如包含一數位微鏡裝置(Digital micromirror device,DMD)52，成像模組50適於將均勻化後的光束調變成一影像光束，且投影鏡頭組60接收並投射 出影像光束。
如圖3所示，光源模組20中的發光二極體晶粒(圖未示)係利用CCD光學定位並點膠固定，且至少一定位梢21穿設於光源模組20並嵌入底座10的導孔23以將光源模組20安裝至底座10上。另外，光源模組20包含一聚光透鏡22，聚光透鏡22的兩側分別形成一凸緣22a，且底座10具有對應這些凸緣22a的複數槽孔25，如此當聚光透鏡22置於底座10上時，該些凸緣22a可置入槽孔25以獲得精確定位效果。同樣地，勻光透鏡組40的中繼透鏡42的兩側分別形成一凸緣42a，且陣列透鏡44的兩側分別形成一凸緣44a，底座10具有對應這些凸緣42a、44a的複數槽孔41，如此當中繼透鏡42及陣列透鏡44置於底座10上時，該些凸緣42a、44a可置入槽孔41以獲得精確定位效果。於一實施例中，槽孔25、41可利用塑膠模具零度角拔模方式成型。
圖4A及圖4B為從側面方向觀察投影機光學引擎1的不同立體示意圖。如圖4A及圖4B所示，一散熱銅片70覆蓋部分底座10，且底座10可形成複數定位牆31及複數第一定位塊33。合光模組30的藍光分色鏡32、綠光分色鏡34、及紅光分色鏡36的一端可嵌入兩定位牆31間的空隙G1、及定位牆31與定位塊33間的空隙G2，且分色鏡的另一端可抵靠底座10的複數第二定位塊35，藉由此一設計，分色鏡可於底座10上獲得精確定位的效果。再者，這些定位牆 31、第一定位塊33及第二定位塊35可利用同一模具滑塊帶出成型。
圖5A為投影機光學引擎1的另一立體示意圖，圖5B為沿圖5A之P-P’線切割而得之剖面圖。如圖5A所示，投影鏡頭組60包含一鏡頭組件62及穿設於鏡頭組件62兩側的兩個導柱64，導柱64的延伸方向與鏡頭組件62的光軸方向相同，且底座10具有對應導柱64的複數導柱孔61。導柱孔61係由一弧型底塊63及形成於弧型底塊上的覆面結構65所界定出。因當導柱64置入導柱孔61後，覆面結構65會疊合導柱64的前端部分(圖示之疊合部分V)，避免組裝時導柱64前端翹起的問題，因此組裝時定位較為容易而可提高成品良率。
藉由前述之機構設計，如圖6所示，投影機光學引擎1的總厚度僅為光路空間19加上一層引擎本體3的空間，使整體體積大幅縮小，其中，投影機光學引擎1組裝後的體積約為4立方公分左右，依本發明各實施例之機構設計，投影機光學引擎1組裝後的體積可小於等於7立方公分。於一實施例中，投影機光學引擎1組裝後的長度L=30.6mm、寬度W=23.76mm、厚度d=5.8mm，且體積約為4.2cm3 。
綜上所述，本發明之實施例的投影機光學引擎至少具有下列其中一個優點：相較於先前技術，圖1之習知設計組裝後的厚度d=10.6mm且體積為12cm3 ，圖2之習知設計組裝後的 厚度d=8mm且體積為10cm3 ，所以依本發明實施例之設計可有效縮小體積並達到薄型化的目的，且可利用簡易定位機構即可獲得元件精確定位的效果，有效提高成品良率。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。
1‧‧‧投影機光學引擎
52‧‧‧數位微鏡裝置
3‧‧‧引擎本體
60‧‧‧投影鏡頭組
10‧‧‧底座
61‧‧‧導柱孔
20‧‧‧光源模組
62‧‧‧鏡頭組件
21‧‧‧定位梢
63‧‧‧弧型底塊
22‧‧‧聚光透鏡
64‧‧‧導柱
22a‧‧‧凸緣
65‧‧‧覆面結構
23‧‧‧導孔
70‧‧‧散熱銅片
25、41‧‧‧槽孔
100‧‧‧光學引擎
30‧‧‧合光模組
102‧‧‧鏡頭
31‧‧‧定位牆
104‧‧‧數位微鏡裝置
32‧‧‧藍光分色鏡
106‧‧‧引擎上蓋
33‧‧‧第一定位塊
108‧‧‧引擎本體
34‧‧‧綠光分色鏡
110‧‧‧光源模組
35‧‧‧第二定位塊
200‧‧‧光學引擎
36‧‧‧紅光分色鏡
202‧‧‧鏡頭
40‧‧‧勻光透鏡組
204‧‧‧數位微鏡裝置
42‧‧‧中繼透鏡
206‧‧‧第一引擎本體
42a、44a‧‧‧凸緣
208‧‧‧第二引擎本體
44‧‧‧陣列透鏡
210‧‧‧光源模組
50‧‧‧成像模組
G1、G2‧‧‧空隙
V‧‧‧疊合部分
19、109、209‧‧‧光路空間
P-P’‧‧‧線
圖1為一習知小型化投影機光學引擎設計的示意圖。
圖2為另一習知小型化投影機光學引擎設計的示意圖。
圖3為依本發明一實施例之投影機光學引擎的立體示意圖。
圖4A及圖4B為從側面方向觀察投影機光學引擎的不同立體示意圖。
圖5A為投影機光學引擎的另一立體示意圖，圖5B為沿圖5A之P-P’線切割而得之剖面圖。
圖6為投影機光學引擎的另一立體示意圖。
1‧‧‧投影機光學引擎
10‧‧‧底座
20‧‧‧光源模組
21‧‧‧定位梢
22‧‧‧聚光透鏡
22a‧‧‧凸緣
23‧‧‧導孔
25、41‧‧‧槽孔
30‧‧‧合光模組
32‧‧‧藍光分色鏡
34‧‧‧綠光分色鏡
36‧‧‧紅光分色鏡
40‧‧‧勻光透鏡組
42‧‧‧中繼透鏡
42a、44a‧‧‧凸緣
44‧‧‧陣列透鏡
50‧‧‧成像模組
52‧‧‧數位微鏡裝置
60‧‧‧投影鏡頭組

Claims (10)

  1. 一種投影機光學引擎，包含：一底座，至少包含一第一定位部、一第二定位部、一第三定位部及一第四定位部；一光源模組，設置於該底座上且至少包含一聚光透鏡，該聚光透鏡的兩側分別形成一凸緣，其中該第一定位部包含對應該些凸緣的複數槽孔，且該些凸緣置入該些槽孔以獲得定位效果；一合光模組，設置於該底座上且至少包含複數分色鏡，其中該第二定位部包含複數定位件，且該些分色鏡嵌入該些定位件間的空隙以獲得定位效果；一勻光透鏡組，設置於該底座上且至少包含一陣列透鏡及一中繼透鏡，該陣列透鏡及該中繼透鏡各自的兩側分別形成一凸緣，其中該第三定位部包含對應該些凸緣的複數槽孔，且該些凸緣置入該些槽孔以獲得定位效果；以及一投影鏡頭組，設置於該底座上且限位於該第四定位部，其中該投影鏡頭組至少包含一鏡頭組件及穿設於該鏡頭組件的至少一導柱，該第四定位部包含對應該導柱的至少一導柱孔，且該導柱置入該導柱孔以限位該投影鏡頭組，其中該導柱孔係由一弧形底塊及形成於該弧形底塊上的一覆面結構所界定出，於該導柱置入該導柱孔後，該覆面結構疊合部分該導柱，且該導柱的延伸方向與該鏡頭組件的光軸方向 相同。
  2. 如請求項1所述之投影機光學引擎，更包含至少一定位梢穿設於該光源模組並嵌入該底座。
  3. 如請求項1所述之投影機光學引擎，其中該些定位件包含複數定位牆及複數定位塊。
  4. 如請求項3所述之投影機光學引擎，其中該些定位牆彼此構成至少一第一空隙，該定位牆及該定位塊構成至少一第二空隙，且該些分色鏡嵌入該第一空隙及該第二空隙。
  5. 如請求項3所述之投影機光學引擎，其中該些定位塊包含分佈於該底板的不同區域的複數第一定位塊及複數第二定位塊，該些分色鏡的一端抵靠該些第一定位塊且另一端抵靠該些第二定位塊。
  6. 如請求項1所述之投影機光學引擎，其中該些定位件係利用同一模具滑塊帶出成型。
  7. 如請求項1所述之投影機光學引擎，其中該些槽孔係利用零度角拔模方式成型。
  8. 如請求項1所述之投影機光學引擎，其中該投影鏡頭組包含穿設於該鏡頭組件兩側的二導柱。
  9. 如請求項1所述之投影機光學引擎，更包含一散熱銅片覆蓋部分該底座。
  10. 如請求項1所述之投影機光學引擎，其中該投影機光學引擎組裝後的體積小於或等於7立方公分。
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