TWI443439B - 一種投影裝置、用於該投影裝置之光源模組及亮度調整方法 - Google Patents

Description

一種投影裝置、用於該投影裝置之光源模組及亮度調整方法

本發明係關於一種投影裝置，特別是一種光源模組用於調整投影裝置之發光元件的一位置，以及一種用於調整投影裝置之投影畫面亮度的方法。

投影裝置現今已普遍的應用於各式商務會議以及家庭劇院等環境中。如第1圖所示，係揭露一種習知投影裝置1之光源模組2，光源模組2具有一光源21、一集光柱22、複數光學元件23和一數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)24。光線自光源21發射出後，經由集光柱22，將光線均勻成為幾***行光，接著透過複數光學元件23折射進入數位微鏡裝置24後，與影像輸入訊號結合，自數位微鏡裝置24反射而成為投影裝置1之一投影畫面。

然由於習知投影裝置1之光源模組2於實際組裝時，常因光源21、集光柱22、該等光學元件23和數位微鏡裝置24無法準確對位，導致光源21因位置有所偏移，而無法以一較佳位置將其所有光線投射至集光柱22，進而影響其投影畫面之亮度。

為解決前述問題，習知投影裝置1於組裝完成後，通常會於投影屏幕之周圍裝設複數亮度感應器，以偵測投影裝置1所投射出之投影畫面的亮度，並以手動的方式將光源21調整至一最佳位置，以將光源21之所有光線都得以發射至集光柱22。然而，此種人工之校準方式不但費時費工且亦無法完全精準對位。再者，由於使用者無亮度感應器等專業設備，若自行更換投影裝置1之內部零件後，光源21、集光柱22等元件位置若有所偏移時，使用者亦無法馬上進行調整，而使得投影裝置1之成像品質大幅下降。

有鑑於此，研發一種自動調整光源位置之技術，進而有效調節投影裝置之投影畫面的亮度，並免除調整程序繁複與製程難控管的缺失，便成為此業界亟需達成的目標。

為解決上述問題，本發明之一目的在於提供一種投影裝置及其光源模組，該光源模組得自動調整其發光元件之一位置，令光源所投射出之光束，得以一最正確有效之位置，經由光學元件反射成像。

為達上述目的，本發明之投影裝置包含至少一光學元件及一光源模組。該光源模組包含一支撐架、一發光元件及至少一致動器，該發光元件設置於該支撐架上，適以產生一光線，該至少一致動器與該發光元件連接，用以調整該發光元件相對於該支撐架之一位置，使該發光元件停止定位於一位置時，該光線係可完全投射於該至少一光學元件。

本發明之另一目的在於提供一種前述投影裝置之亮度調整方法，該投影裝置包含一光源模組及至少一致動器，該光源模組包含一發光元件，該方法包含下列步驟：(a)利用該至少一致動器，驅動該發光元件於一第一位置及一第二位置間移動；(b)分別偵測該發光元件於該第一位置及該第二位置時，該光線所對應呈現之一第一亮度及一第二亮度；(c)判斷該第一亮度高於該第二亮度；以及(d)調整該發光元件至該第一位置。藉此，該投影裝置之一投影畫面的亮度得以自動調整至一最佳值。

為讓上述目的、技術特徵、和優點能更明顯易懂，下文係以較佳實施例配合所附圖式進行詳細說明。

本發明一實施例之投影裝置3包含至少一光學元件、一數位微鏡裝置34及一光源模組4。請參閱第2A圖及第2B圖，其中，第2A圖為本發明投影裝置3之示意圖；第2B圖為本發明投影裝置3之光源模組4之詳細結構圖。需說明者，為清楚表示本發明投影裝置3之各元件的相對位置，第2A圖及第2B圖均未繪示與本發明精神無關連性之其他元件；且圖式中各元件間之形狀與尺寸關係僅為求容易瞭解，非用以限制實際結構與比例。

承上所述，該至少一光學元件包含一集光柱31具有一入光面31a，光源模組4包含一支撐架41、一發光元件42及至少一致動器43，發光元件42設置於支撐架41上，適以產生一光線。該至少一致動器43與發光元件42連接，用以調整發光元件42相對於支撐架41之一位置，使發光元件42之光線得完全聚焦於入光面31a並通過集光柱31後，進一步投射至數位微鏡裝置34，數位微鏡裝置34便將發光元件42之光線反射成為一亮度足夠之投影畫面。

更明確而言，如第2A圖及第2B圖所示，於本實施例中，投影裝置3更包含一控制模組32、一亮度感測器33。該至少一致動器43包含一第一馬達43a及一第二馬達43b，而支撐架41則包含一底座41a、連結至底座41a之一延伸支架41b，以及樞設於延伸支架41b之一容置部41c，發光元件42係設置於容置部41c中。藉此，當控制模組32與該至少一致動器43電性連結時，適可驅動第一馬達43a及第二馬達43b，進而使第二馬達43b驅動延伸支架41b相對底座41a沿一第一方向x移動，而第一馬達43a係可驅動容置部41c相對延伸支架41b於第二方向y轉動，換言之，第二馬達43b係調整發光元件42於第一方向x移動，第一馬達43a則調整發光元件42於第二方向y轉動後，發光元件42由一第一位置移動至一第二位置，其中，第一方向x及第二方向y係相互垂直。

詳細而言，請參第2B圖，當第一馬達43a驅動容置部41c時，容置部41c係以延伸支架41b之至少一扣合件411為樞軸，並相對延伸支架41b於第二方向y上下轉動。而底座41a及延伸支架41b係以一導槽或一滑軌相互銜接(圖未繪示)，藉此，第二馬達43b可帶動延伸支架41b於導槽或滑軌中左右移動，亦即第二馬達43b藉由導槽或滑軌，適可相對於底座41a沿第一方向x左右移動。而本發明之光源模組4並不僅限於上述之作動方式，熟知本領域技術者，應可輕易推及，於本發明其他實施例中，較佳地，可直接透過第一馬達43a、第二馬達43b或進一步設置第三馬達以控制容置部41c於一第三方向z前後移動，進而增加調整發光元件42之位置的彈性度。需說明的是，第一方向x、第二方向y及第三方向z係相互垂直，且熟知本領域之技術人員應可輕易瞭解本發明底座41a及延伸支架41b透過導槽或滑軌相互銜接之方式，故本發明係省略未繪示，於此不再贅述。

當控制模組32驅動該至少一致動器43調整發光元件42關於第一方向x及第二方向y，由第一位置移動至第二位置時，數位微鏡裝置34適可分別將發光元件42於第一位置及第二位置時所接收到的光線反射至亮度感測器33，亮度感測器33偵測發光元件42分別於第一位置及第二位置，該光線所對應呈現之一第一亮度及一第二亮度，並傳送一第一亮度訊號及一第二亮度訊號至控制模組32。控制模組32比對第一亮度訊號及第二亮度訊號，判斷第一亮度訊號高於第二亮度訊號時，表示發光元件42於第一位置較能將其光線完全投射至集光柱31，並聚焦於入光面31a，故控制模組32便驅動該至少一致動器43關於第一方向x及第二方向y，調整發光元件42由第二位置移動至第一位置。

藉由上述運作方式，控制模組32適可進一步驅動該至少一致動器43移動發光元件42由第一位置至一第三位置，接著亮度感測器33偵測第三亮度並傳送第三亮度訊號至控制模組32，當控制模組32判斷第三亮度訊號低於第一亮度訊號時，便驅動該至少一致動器43調整發光元件42再由第三位置移動至第一位置，如此不斷反覆調整發光元件42之位置，當控制模組判斷發光元件42所處之第一位置可讀取到最高之亮度訊號時，發光元件42適可定位於第一位置，此時，發光元件42得以一最佳位置將其光線完全投射於集光柱31中，進而使數位微鏡裝置34反射成為投影裝置3之一投影畫面時，投影畫面得以足夠之亮度呈現。

於本發明其他實施例中，亮度感測器33適可設置於投影屏幕上，當數位微鏡裝置34反射發光元件42之光線成為投影裝置3之投影畫面並投影於投影屏幕上時，亮度感測器33係可感測數位微鏡裝置34所反射出之部分光線，進而偵測發光元件42於第一位置及第二位置分別所對應的第一亮度及第二亮度，並傳送第一亮度訊號及第二亮度訊號至控制模組32。

此外，於本發明其他實施例中，光源模組4亦可具有複數發光元件42及複數支撐架41，各發光元件42適可產生一光線，並設置於各支撐架41上，該至少一致動器43與各發光元件42及控制模組32電性連接，以調整各發光元件42相對於各支撐架41之一位置，藉此，亮度感測器33適可將各發光元件42之一亮度訊號傳送至控制模組32以驅動該至少一致動器43調整各發光元件42之一位置，進而使數位微鏡裝置34反射成為亮度足夠之一投影畫面。

本發明亦提供一種亮度調整方法，係可調整如上述投影裝置3(如第2A圖及第2B圖所示)之投影畫面的亮度，其中，如前所述，投影裝置3包含亮度感測器33、光源模組4及該至少一致動器43，光源模組4包含發光元件42，以產生該光線，該亮度調整方法之流程圖如第3A圖所示，包含下列步驟：首先，在步驟501中，利用該至少一致動器43，驅動發光元件42於第一位置及第二位置間移動。接著，在步驟503中，分別偵測發光元件42於第一位置及第二位置時，該光線所對應呈現之第一亮度及第二亮度。於步驟505中，判斷第一亮度高於第二亮度；最後，於步驟507中，調整發光元件42至第一位置。藉此，相較於第二位置，發光元件42於第一位置時，能將其光線完全投射並通過投影裝置3之該至少一光學元件，並進一步反射成亮度足夠之投影畫面。

詳言之，如前述之投影裝置3，該至少一致動器43包含第一馬達43a及第二馬達43b，光源模組4則包含支撐架41，支撐架41係包含底座41a、藉由導槽或滑軌連結至底座41a之延伸支架41b，以及藉由至少一扣合件411樞設於延伸支架41b之容置部41c，發光元件42設置於容置部41c中，而步驟501之詳細步驟如第3B圖所示，首先，於步驟501a中，第二馬達43b係主要帶動延伸支架41b於導槽或滑軌中移動，亦即驅動延伸支架41b相對底座41a沿第一方向x移動，以調整發光元件42於第一方向x移動。接著，於步驟501b中，第一馬達43a係驅動容置部41c，使容置部41c係以至少一扣合件411為樞軸，相對於延伸支架41b於第二方向y轉動，以調整發光元件42於第二方向y轉動，且第一方向x及第二方向y係相互垂直。藉此，該至少一致動器43適可藉由控制延伸支架41b及容置部41c，驅動發光元件42於第一位置及第二位置間移動。需說明的是，於本發明其他實施例中，投影裝置3亦可新增一第三馬達，而本發明之亮度調整方法亦可新增一步驟501c，於步驟501c中，該第三馬達係可控制容置部41c於一第三方向z移動，且第一方向x、第二方向y及第三方向z係相互垂直，以增加調整發光元件42之位置的彈性度，此乃熟知本領域之技術者可輕易推及之，於此不再贅述。

於步驟503中，係使用投影裝置3之亮度測器33，接收發光元件42於第一位置及第二位置時，投射至亮度感測器33之光線，於本實施例中，投影裝置3更包含數位微鏡裝置34，是故於步驟503前，亦可增設一步驟502：利用數位微鏡裝置34，以將發光元件42於第一位置及第二位置時所產生的光線部分反射至亮度感測器33。

於步驟505中，投影裝置3之控制模組32係可比對亮度感測器33根據第一亮度及第二亮度所傳送之第一亮度訊號及第二亮度訊號，當判斷第一亮度訊號高於第二亮度訊號時，進而於步驟507中，控制模組32向該至少一致動器43發出一控制訊號，該至少一致動器43根據控制訊號係可驅動發光元件42至第一位置。

綜上所述，相較於習知投影裝置透過手動的方式調整內部發光元件之位置，本發明用於投影裝置之光源模組及其亮度調整方法，藉由控制模組、致動器及亮度感應器的搭配，適可自動調整發光元件之位置，以使發光元件之光線得以有效的通過光學元件並投射出亮度足夠之投影畫面，進而提升投影裝置之成像品質，亦可簡化不必要的調整程序，以降低投影裝置之生產成本。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

1．．．投影裝置

2．．．光源模組

21．．．光源

22．．．集光柱

23．．．複數光學元件

24．．．數位微鏡裝置

3．．．投影裝置

31．．．集光柱

31a．．．入光面

32．．．控制模組

33．．．亮度感測器

34．．．數位微鏡裝置

4．．．光源模組

41．．．支撐架

41a．．．底座

41b．．．延伸支架

41c．．．容置部

411．．．扣合件

42．．．發光元件

43．．．致動器

43a．．．第一馬達

43b．．．第二馬達

x．．．第一方向

y．．．第二方向

z．．．第三方向

第1圖，係為習知投影裝置中光源模組之局部結構圖；

第2A圖，係為本發明投影裝置之示意圖；

第2B圖，係為本發明光源模組之結構圖；

第3A圖，係為本發明投影裝置之亮度調整方法流程圖；以及

第3B圖，係為第3A圖中步驟501之詳細步驟流程圖。

3．．．投影裝置

31．．．集光柱

31a．．．入光面

32．．．控制模組

33．．．亮度感測器

34．．．數位微鏡裝置

4．．．光源模組

41．．．支撐架

41a．．．底座

41c．．．容置部

42．．．發光元件

43．．．致動器

43a．．．第一馬達

43b．．．第二馬達

Claims (25)

1. 一種用於一投影裝置之光源模組，該投影裝置更包含至少一光學元件，該光源模組包含：一支撐架，一發光元件，設置於該支撐架上，適以產生一光線，以及至少一致動器，與該發光元件連接，用以調整該發光元件相對於該支撐架之一位置，使該光線投射至該至少一光學元件。
2. 如請求項1所述之光源模組，其中該至少一致動器包含一第一馬達及一第二馬達，該第二馬達調整該發光元件於一第一方向移動，該第一馬達係調整該發光元件關於一第二方向轉動。
3. 如請求項2所述之光源模組，其中該支撐架包含一底座、連結至該底座之一延伸支架、以及樞設於該延伸支架之一容置部，該發光元件係設置於該容置部中。
4. 如請求項3所述之光源模組，其中該第二馬達係可驅動該延伸支架相對該底座沿該第一方向移動，而該第一馬達係可驅動該容置部相對該延伸支架於該第二方向轉動。
5. 如請求項2所述之光源模組，其中該至少一光學元件包含一集光柱。
6. 如請求項5所述之光源模組，其中該集光柱具有一入光面，該光線係聚焦於該入光面上。
7. 一種投影裝置，包含： 至少一光學元件，以及一光源模組，該光源模組包含：一支撐架，一發光元件，設置於該支撐架上，適以產生一光線，及至少一致動器，與該發光元件連接，用以調整該發光元件相對於該支撐架之一位置，使該光線投射至該至少一光學元件。
8. 如請求項7所述之投影裝置，其中該至少一致動器包含一第一馬達及一第二馬達，該第二馬達係調整該發光元件於一第一方向移動，該第一馬達係調整該發光元件關於一第二方向轉動。
9. 如請求項8所述之投影裝置，更包含一控制模組，與該至少一致動器電性連接，該控制模組適以驅動該至少一致動器，以調整該發光元件關於該第一方向及該第二方向，由一第一位置移動至一第二位置。
10. 如請求項9所述之投影裝置，其中該支撐架包含一底座、連結至該底座之一延伸支架、以及樞設於該延伸支架之一容置部，該發光元件係設置於該容置部中。
11. 如請求項10所述之投影裝置，其中該第二馬達係可驅動該延伸支架相對該底座沿該第一方向移動，而該第一馬達係可驅動該容置部相對該延伸支架於該第二方向轉動。
12. 如請求項9所述之投影裝置，更包含一數位微鏡裝置，用以 接受並反射該光線。
13. 如請求項12所述之投影裝置，其中該至少一光學元件包含一集光柱，當該光線通過該集光柱後，投射至該數位微鏡裝置。
14. 如請求項13所述之投影裝置，其中該集光柱具有一入光面，該光線係聚焦於該入光面上。
15. 如請求項13所述之投影裝置，更包含一亮度感測器，用以偵測該發光元件分別於該第一位置及該第二位置時，該光線所對應呈現一第一亮度及一第二亮度。
16. 如請求項15所述之投影裝置，其中該亮度感測器係設置於該投影裝置內，該數位微鏡裝置可將該光線反射至該亮度感測器，以偵測該第一亮度及該第二亮度。
17. 如請求項15所述之投影裝置，其中該亮度感測器係設置於一投影屏幕上，該數位微鏡裝置可將該光線反射至該亮度感測器，以偵測該第一亮度及該第二亮度。
18. 一種用於一投影裝置之亮度調整方法，該投影裝置包含一光源模組及至少一致動器，該光源模組包含一發光元件，以產生一光線，該方法包含以下步驟：利用該至少一致動器，驅動該發光元件於一第一位置及一第二位置間移動，分別偵測該發光元件於該第一位置及該第二位置時，該光線所對應呈現之一第一亮度及一第二亮度，判斷該第一亮度高於該第二亮度，以及調整該發光元件至該第一位置。
19. 如請求項18所述之方法，其中該至少一致動器包含一第一馬達及一第二馬達，該驅動該發光元件於一第一位置及一第二位置間移動之步驟包含：該第二馬達調整該發光元件於一第一方向移動，及該第一馬達調整該發光元件關於一第二方向轉動。
20. 如請求項19所述之方法，其中該投影裝置更包含一亮度感測器，該偵測一第一亮度及一第二亮度之步驟，係利用該亮度感測器，接收該發光元件於該第一位置及該第二位置時，投射至該亮度感測器之光線。
21. 如請求項20所述之方法，其中該投影裝置更包含一數位微鏡裝置，該偵測一第一亮度及一第二亮度之步驟之前，更包含一步驟：利用該數位微鏡裝置，將該光線反射至該亮度感測器。
22. 如請求項20所述之方法，其中該投影裝置更包含一控制模組，該判斷該第一亮度高於該第二亮度之步驟，係該控制模組比對該亮度感測器根據該第一亮度及該第二亮度所傳送一第一亮度訊號及一第二亮度訊號。
23. 如請求項19所述之方法，其中該光源模組更包含一支撐架，該支撐架包含一底座、連結至該底座之一延伸支架、以及樞設於該延伸支架之一容置部，該發光元件係設置於該容置部中，該第二馬達調整該發光元件於一第一方向移動之步驟，係驅動該延伸支架相對該底座沿該第一方向移動。
24. 如請求項23所述之方法，其中該第一馬達調整該發光元件關 於一第二方向轉動之步驟，係驅動該容置部相對該延伸支架於該第二方向轉動。
25. 如請求項22所述之方法，其中調整該發光元件至該第一位置之步驟，係該控制模組向該至少一致動器發出一控制訊號，該至少一致動器根據該控制訊號驅動該發光元件至該第一位置。