投影机、照明系统及光处理模块的制作方法

文档序号:16009104发布日期:2018-11-20 20:26阅读:206来源:国知局

本实用新型是有关于一种影像显示装置及其光学构件,且特别是有关于一种投影机、照明系统及光处理模块。



背景技术:

投影机为一种用以产生大尺寸画面的显示装置。投影机的成像原理是藉由光阀将光源所产生的照明光束转换成影像光束,再藉由镜头将影像光束投射到荧幕或墙面上。

以数字光学处理(digital light processing,DLP)的投影架构而言,在同一时刻只会有单一色光(如红光、绿光或蓝光)投射在数字微镜元件(digital micro-mirror device,DMD)上。投射在数字微镜元件上各种色光随时间快速切换,搭配人眼视觉暂留效应而创造出全彩动态的影像画面。投影机必须依据每一时刻投射到数字微镜元件上的色光的颜色,来控制数字微镜元件提供正确的影像画面。承上,投射到数字微镜元件的各种色光是由激光二极管(laser diode,LD)光源经由荧光轮(phosphor wheel)与滤光轮(color filter wheel)所产生,故数字光学处理器必须同时且不间断地处理激光二极管光源、荧光轮、滤光轮及数字微镜元件之间的同步。为了使为数众多这些构件达到良好的同步效果,需采用高阶的数字光学处理器,然此举增加了投影机的制造成本。

“背景技术”段落只是用来帮助了解本

技术实现要素:
,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投影机、照明系统及光处理模块,可节省制造成本。

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。

为达上述之一或部份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机,包括照明系统、光阀及镜头。照明系统用于提供照明光束,其中照明系统包括光源及光处理模块。光处理模块包括第一轮、第二轮、第一传动机构、第二传动机构及驱动单元。第一轮位于来自于光源的照明光束的传递路径上。第二轮位于来自于第一轮的照明光束的传递路径上。第一传动机构连接于第一轮。第二传动机构连接于第二轮。驱动单元用于藉由第一传动机构及第二传动机构而同步驱动第一轮及第二轮转动。光阀位于来自于第二轮的照明光束的传递路径上,且用于将来自于第二轮的照明光束转换为影像光束。镜头位于影像光束的传递路径上。

为达上述之一或部份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照明系统,包括光源及光处理模块。光源用于提供照明光束。光处理模块包括第一轮、第二轮、第一传动机构、第二传动机构及驱动单元。第一轮位于来自于光源的照明光束的传递路径上。第二轮位于来自于第一轮的照明光束的传递路径上。第一传动机构连接于第一轮。第二传动机构连接于第二轮。驱动单元用于藉由第一传动机构及第二传动机构而同步驱动第一轮及第二轮转动。

为达上述之一或部份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处理模块,包括第一轮、第二轮、第一传动机构、第二传动机构及驱动单元。第一传动机构连接于第一轮。第二传动机构连接于第二轮。驱动单元用于藉由第一传动机构及第二传动机构而同步驱动第一轮及第二轮转动。

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。本实用新型的实施例的光处理模块利用单一驱动单元来同步驱动第一轮及第二轮转动,以藉由机械方式将第一轮及第二轮控制为同步转动或控制为具有预期的相对转速。据此,本实用新型的实施例的投影机可不需如已知技术般采用高阶的数字光学处理器来同时处理光源、第一轮、第二轮及光阀之间的同步,且可仅利用单一驱动单元来驱动第一轮及第二轮转动,故可节省制造成本。

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机的示意图。

图2是图1的照明系统的示意图。

图3绘示图2的照明系统的另一种光路。

图4是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。

图5绘示图4的照明系统的另一种光路。

图6是本实用新型另一实施例的光处理模块的示意图。

图7是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。

图8是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。

图9绘示图7的照明系统的另一种光路。

图10是本实用新型另一实施例的光处理模块的示意图。

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,仅是参考附加附图的方向。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机的示意图。请参考图1,本实施例的投影机100包括照明系统110、光阀120及镜头130。照明系统110用于提供照明光束L1。光阀120可以是数字微镜元件(digital micro-mirror device,DMD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon,LCoS)或液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)面板,本实用新型不以此为限。光阀120配置于照明光束L1的传递路径上且用于将照明光束L1转换为影像光束L2。镜头130配置于影像光束L2的传递路径上且用于将影像光束L2投射至投影机100之外。

图2是图1的照明系统的示意图。请参考图2,详细而言,照明系统110包括光源112及光处理模块114。光处理模块114包括第一轮114a、第二轮114b、第一传动机构114c、第二传动机构114d及驱动单元114e。第一轮114a例如是波长转换轮,且位于来自于光源112的照明光束L1a(L1a-t1与L1a-t2)的传递路径上。波长转换轮(第一轮114a)可为荧光轮(phosphor wheel),且用于转换来自于光源112的照明光束L1a-t1的波长。第二轮114b例如是非波长转换轮,且位于来自于第一轮114a的照明光束L1a-t2的传递路径上,并耦接第一轮114a。非波长转换轮(第二轮114b)可为滤光轮(color filter wheel),且用于对来自于第一轮112a的照明光束L1b进行过滤。然而,本实用新型并不限制非波长转换轮的光学特性与配置位置。举例来说,在其他实施例中,非波长转换轮(第二轮)可为散射轮(diffuser wheel),且用于对来自于第一轮114a的照明光束进行散射,而散射轮的配置位置需视设计需求而作对应地调整(即散射轮不限于配置在图1中的第二轮114b的位置),本实用新型不对此加以限制。光阀120(绘示于图1)位于来自于第二轮114b的照明光束L1a-t2、L1c、L1d的传递路径上,且用于将来自于第二轮114b的照明光束L1a-t2、L1c、L1d转换为影像光束L2(绘示于图1)。

第一传动机构114c连接于第一轮114a,第二传动机构114d连接于第二轮114b。驱动单元114e例如是马达且用于藉由第一传动机构114c及第二传动机构114d而同步驱动第一轮114a及第二轮114b转动,以藉由机械方式将第一轮114a及第二轮114b控制为同步转动或控制为具有预期的相对转速。据此,投影机100可不需如已知技术般采用高阶的数字光学处理器来同时处理光源112、第一轮114a、第二轮114b及光阀120之间的同步,且可仅利用单一驱动单元114e来驱动第一轮114a及第二轮114b转动,故可节省制造成本。

以下说明本实施例的第一轮114a、第二轮114b、第一传动机构114c及第二传动机构114d的具体配置方式。请参考图2,在本实施例中,第一轮114a的转动轴线A1平行于第二轮114b的转动轴线A2。第一传动机构114c包括第一转轴114c1及第一传动件114c2。第一转轴114c1连接于第一轮114a,并藉由第一传动件114c2而连接于驱动单元114e。第二传动机构114d包括分离于第一转轴114c1的第二转轴114d1及第二传动件114d2,即第二转轴114d1与第一转轴114c1彼此分离。第二转轴114d1连接于第二轮114b,并藉由第二传动件114d2而连接于驱动单元114e。简言之,第一转轴114c1连接于第一轮114a与驱动单元114e之间,第二转轴114d1连接于第二轮114b与驱动单元114e之间。第一传动件114c2及第二传动件114d2可为链条(chain)、皮带(belt)或其他种类的传动件,本实用新型不对此加以限制。

以下说明本实施例的照明系统110的光路。请参考图2,光源112例如是激光二极管,且用于往二色向镜(dichroic mirror)116发出照明光束L1a(L1a-t1与L1a-t2),其中照明光束L1a(L1a-t1与L1a-t2)例如是蓝光,但本实用新型不以此为限。二色向镜116例如用于让蓝光穿透,并用于反射黄光。来自于光源112的照明光束L1a(蓝光)穿过二色向镜116后入射第一轮114a。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a-t1(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a-t1(蓝光)转换为照明光束L1b并将照明光束L1b反射至二色向镜116。在本实施例中,照明光束L1b例如是黄光,但本实用新型不以此为限。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a-t2(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a-t2(蓝光)例如穿过第一轮114a的非波长转换区。在本实施例中,穿过第一轮114a的非波长转换区的照明光束L1a-t2例如藉由多个反射元件118的反射而回到二色向镜116,但本实用新型不以此为限。回到二色向镜116的照明光束L1a-t2(蓝光)穿过二色向镜116。在本实施例中,穿过二色向镜116的照明光束L1a-t2(蓝光)例如往反射元件119传递,且被第一轮114a的波长转换区反射至二色向镜116的照明光束L1b(黄光)例如也被二色向镜116反射至反射元件119,但本实用新型不以此为限。传递至反射元件119的照明光束L1a-t2(蓝光)及照明光束L1b(黄光)被反射元件119反射而往第二轮114b传递。在本实施例中,照明光束L1a-t2(蓝光)可穿过第二轮114b,照明光束L1b(黄光)则可被第二轮114b过滤成照明光束L1c及照明光束L1d,其中照明光束L1c例如是红光,照明光束L1d例如是绿光,但本实用新型不以此为限。

上述图2中的第一轮114a例如是可让照明光束L1a-t1/L1a-t2穿过的穿透式荧光轮,但本实用新型不以此为限。在第一轮114a是反射式荧光轮的情况下,其可实现另一种光路设计,以下对此加以说明。图3绘示图2的照明系统的另一种光路。请参考图3,光源112用于往二色向镜116’发出照明光束L1a-t1/L1a-t2(蓝光),二色向镜116’例如用于让蓝光穿透并反射黄光。来自于光源112的照明光束L1a-t1/L1a-t2(蓝光)穿过二色向镜116’并被透镜117折射后入射第一轮114a(例如是反射式荧光轮)。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a-t1(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a-t1(蓝光)转换为照明光束L1b(黄光)并将照明光束L1b(黄光)反射至二色向镜116’。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a-t2(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a-t2(蓝光)可被第一轮114a的非波长转换区反射并被透镜117折射而往反射元件118’传递。入射反射元件118’的照明光束L1a-t2(蓝光)被反射元件118’反射而往反射元件119传递,且被第一轮114a的波长转换区反射至二色向镜116’的照明光束L1b(黄光)被二色向镜116’反射而也往反射元件119传递。传递至反射元件119的照明光束L1a-t2(蓝光)及照明光束L1b(黄光)被反射元件119反射而往第二轮114b传递。在本实施例中,照明系统110还可进一步包括积分柱R,但本实用新型不以此为限。在本实施例中,照明光束L1a-t2(蓝光)可穿过第二轮114b而入射积分柱R,照明光束L1b(黄光)则藉由第二轮114b的滤光效果而产生红光及绿光入射积分柱R。

图4是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。图4所示实施例与图2所示实施例的不同处主要在于,第一轮114a的转动轴线A1垂直于第二轮114b的转动轴线A2,且第二传动机构214d的第二传动件214d2例如是伞齿轮组(bevel gear assembly),使驱动单元114e可驱动与其具有不同轴向的第二轮114b。

以下说明本实施例的照明系统110的光路。请参考图4,光源112例如是蓝光激光二极管且用于往二色向镜116发出照明光束L1a(蓝光),二色向镜116例如用于让蓝光穿透并反射黄光。来自于光源112的照明光束L1a(蓝光)穿过二色向镜116后入射第一轮114a。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a(蓝光)转换为照明光束L1b(黄光)并将照明光束L1b(黄光)反射至二色向镜116。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a(蓝光)例如穿过第一轮114a的非波长转换区。在本实施例中,穿过第一轮114a的照明光束L1a例如藉由多个反射元件118的反射而回到二色向镜116,但本实用新型不以此为限。回到二色向镜116的照明光束L1a(蓝光)穿过二色向镜116。在本实施例中,穿过二色向镜116的照明光束L1a(蓝光)例如往第二轮114b传递,且被第一轮114a反射至二色向镜116的照明光束L1b(黄光)例如也被二色向镜116反射至第二轮114b,但本实用新型不以此为限。在本实施例中,照明光束L1a(蓝光)可穿过第二轮114b,照明光束L1b(黄光)则藉由第二轮114b的滤光效果而产生照明光束L1c(红光)及照明光束L1d(绿光)。

上述图4中的第一轮114a例如是可让照明光束L1a穿过的穿透式荧光轮,但本实用新型不以此为限。在第一轮114a是反射式荧光轮的情况下,其可实现另一种光路设计,以下对此加以说明。图5绘示图4的照明系统的另一种光路。请参考图5,光源112用于往二色向镜116’发出照明光束L1a(蓝光),二色向镜116’例如用于让蓝光穿透并反射黄光。来自于光源112的照明光束L1a(蓝光)穿过二色向镜116’并被透镜117折射后入射第一轮114a(例如是反射式荧光轮)。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a(蓝光)转换为照明光束L1b(黄光)并将照明光束L1b(黄光)反射至二色向镜116’。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a(蓝光)可被第一轮114a的非波长转换区反射并被透镜117折射而往反射元件118’传递。入射反射元件118’的照明光束L1a(蓝光)被反射元件118’反射而往第二轮114b传递,且被第一轮114a反射至二色向镜116’的照明光束L1b(黄光)被二色向镜116’反射而也往第二轮114b传递。在本实施例中,照明光束L1a(蓝光)可穿过第二轮114b而入射积分柱R,照明光束L1b(黄光)则藉由第二轮114b的滤光效果而产生红光及绿光入射积分柱R。

图6是本实用新型另一实施例的光处理模块的示意图。图6所示实施例与图2所示实施例的不同处主要在于,第二传动机构314d的第二传动件314d2例如是正齿轮(spur gear)。图6所示实施例所对应的照明系统的光路相似于图2或图3所示光路,于此不再赘述。

图7是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。图7所示实施例与图2所示实施例的不同处主要在于,第一轮114a的转动轴线A1相同于第二轮114b的转动轴线A2,第一传动机构414c的第一传动件414c2及第二传动机构414d的第二传动件414d2例如是伞齿轮(bevel gear)且皆藉由伞齿轮G而连接于驱动单元114e。

以下说明本实施例的照明系统的光路。请参考图7,光源112例如是蓝光激光二极管且用于往第一轮114a发出照明光束L1a(蓝光)。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a(蓝光)转换为照明光束L1b(黄光),且照明光束L1b(黄光)例如穿过积分柱R并往第二轮114b传递。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a(蓝光)例如依序穿过第一轮114a的非波长转换区与积分柱R而往第二轮114b传递。照明光束L1a(蓝光)可穿过第二轮114b,照明光束L1b(黄光)则藉由第二轮114b的滤光效果而产生照明光束L1c(红光)及照明光束L1d(绿光)。

图8是本实用新型另一实施例的照明系统的示意图。图8所示实施例与图7所示实施例的不同处主要在于,图8不是将积分柱R设置于第一轮114a与第二轮114b之间,而是将第二轮114b设置于第一轮114a与积分柱R之间。图8所示实施例所对应的照明系统的光路相似于图7所示光路,于此不再赘述。

上述图8中的第一轮114a例如是可让照明光束L1a穿过的穿透式荧光轮,但本实用新型不以此为限。在第一轮114a是反射式荧光轮的情况下,其可实现另一种光路设计,以下对此加以说明。图9绘示图8的照明系统的另一种光路。请参考图9,光源112用于往二色向镜116”发出照明光束L1a(蓝光),二色向镜116”例如用于让黄光穿透并反射蓝光。来自于光源112的照明光束L1a(蓝光)被二色向镜116”反射并被透镜117折射后入射第一轮114a(例如是反射式荧光轮)。当第一轮114a的波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,第一轮114a的波长转换区将照明光束L1a(蓝光)转换为照明光束L1b(黄光)并将照明光束L1b(黄光)反射至第二轮114b。当第一轮114a的非波长转换区随着第一轮114a的旋转而对应于照明光束L1a(蓝光)的传递路径时,照明光束L1a(蓝光)可被第一轮114a的非波长转换区反射并被透镜117折射而往第二轮114b传递。照明光束L1a(蓝光)可穿过第二轮114b而入射积分柱R,照明光束L1b(黄光)则藉由第二轮114b的滤光效果而产生红光及绿光入射积分柱R。

图10是本实用新型另一实施例的光处理模块的示意图。图10所示实施例与图2所示实施例的不同处主要在于,第一传动机构514c是沿第一轮114a的周缘设置的第一齿轮结构,第二传动机构514d是沿第二轮114b的周缘设置的第二齿轮结构,所述第一齿轮结构(第一传动机构514c)与所述第二齿轮结构(第二传动机构514d)彼此连接,驱动单元112连接于第一轮114a及第二轮114b的其中之一(绘示驱动单元112连接于第一轮114a为例)。在本实施例中,驱动单元112直接驱动第一轮114a旋转,第一轮114a藉由所述第一齿轮结构(第一传动机构514c)与所述第二齿轮结构(第二传动机构514d)带动第二轮114b旋转。

在上述所有实施例中,驱动单元112的转速、第一轮114a的转速及第二轮114b的转速可依设计上的需求变更为相同或不同,第一轮114a与第二轮114b的旋转方向可依设计上的需求变更为相同或相反。举例来说,当转速设计为不同时,依据第一传动机构及第二传动机构的配置方式的不同(如齿数比的不同),第一轮114a的转速及第二轮114b的转速可为倍数关系而具有预期的相对转速,本实用新型不对此加以限制。

上述光源是以激光二极管为例,但本实用新型不对此加以限制。举例来说,在其他实施例中,光源也可以是发光二极管,但本实用新型仍不对此加以限制。

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。本实用新型的实施例的光处理模块利用单一驱动单元来同步驱动第一轮及第二轮转动,以藉由机械方式将第一轮及第二轮控制为同步转动或控制为具有预期的相对转速。据此,本实用新型的实施例的投影机可不需如已知技术般采用高阶的数字光学处理器(甚至可采用低阶的数字光学处理器)来同时处理光源、第一轮、第二轮及光阀之间的同步,且可仅利用单一驱动单元来驱动第一轮及第二轮转动,故可节省制造成本。本实用新型的实施例的光处理模块可应用各种不同的光路设计。

以上所述,仅为本实用新型之优选实施例而已,当不能以此限定本实用新型实施的范围,即大凡依本实用新型权利要求书及说明书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,摘要部分和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用,并非用来限制本实用新型之权利范围。此外,本说明书或申请专利范围中提及的“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

100:投影机

110:照明系统

112:光源

114:光处理模块

114a:第一轮

114b:第二轮

114c、414c、514c:第一传动机构

114c1:第一转轴

114c2、414c2:第一传动件

114d、214d、314d、414d、514d:第二传动机构

114d1:第二转轴

114d2、214d2、314d2、414d2:第二传动件

114e:驱动单元

116、116’、116”:二色向镜

117:透镜

118、118’、119:反射元件

120:光阀

130:镜头

A1、A2:转动轴线

G:伞齿轮

L1、L1a、L1a-t1、L1a-t2、L1b、L1c、L1d:照明光束

L2:影像光束

R:积分柱

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