投影装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种投影装置，适于设置在陈列架的多层陈列平台其中一个内部，以于陈列平台的投影幕显示影像画面，其中投影装置与投影幕之间无反射镜存在且投影装置投影出的影像画面于第一方向的长度与于第二方向的长度的比值大于或等于10。由于不需在投影装置与投影幕之间设置反射镜，所以此投影装置具有易于应用于陈列架的优点。
【专利说明】
投影装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种投影装置，尤其是涉及一种能置入陈列架的陈列平台内部的投影
目.0
【背景技术】
[0002]卖场的商品陈列架上会陈列各式各样的商品以供使用者选购，而为了让消费者能清楚知道各种商品的名称、价格或其他资讯，每一种商品前面通常会放置标示有商品名称、价格或其他资讯的纸签于陈列架上。然而，由于商品价格时常变动，且商品摆设的位置也会调整，所以不仅需耗费大量的人力更换纸签，也容易有纸签更新不即时或更新错误的情形。此外，用纸签标示价格的方式，也容易有纸签掉落的情形。
[0003]目前已有用电子货架标签(electronic shelf labels, ESL)或电子纸显示装置来显示商品资讯，以取代传统用纸签标示商品资讯的作法。然而，电子货架标签及电子纸显示装置存在解析度不足且无法全彩显示的问题，而受限于这些问题，电子货架标签及电子纸显示装置除了能显示商品名称及价格以外，其他能显示的资讯有限。
[0004]此外，中国台湾公告专利TW 1231401、TW 1243276、TW 1287119、TWI283793、TW1275895、Tff M327045、Tff M328591以及中国台湾专利申请号TW 104101729揭示了有关投影装置的技术。另外，中国公布专利申请案CN101773346、美国公告专利US 7832874及US8047657以及美国公开专利申请案US 20130176398进一步揭示了将投影装置应用于商品陈列架的技术。然而，这些现有技术都需在投影装置与商品陈列架的投影幕之间另外设置反射镜，以通过反射镜将投影装置提供的影像光束反射至投影幕，从而于投影幕显示影像画面。但使用反射镜除会增加成本与容纳空间外，因商品陈列架常受外力的碰撞而移位，如何精准控制反射镜的摆放位置也是一个问题，因此去除投影装置与商品陈列架的投影幕之间的反射镜，就成了必须克服的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的一实施例提出一种投影装置，适于设置在陈列架的陈列平台内部，以于陈列平台的投影幕投影出具有高长宽比的影像画面。
[0006]本发明的一实施例提供一种投影装置，其适于设置在陈列架的多层陈列平台其中一个内部，以于陈列平台的投影幕显示影像画面。投影装置与投影幕之间无反射镜存在且投影装置投影出的影像画面于第一方向的长度与于第二方向的长度的比值大于或等于10。
[0007]在本发明的一实施例中，投影装置包括照明系统、光阀(I ight valve)及投影镜头。照明系统用以提供照明光束，而光阀配置于照明光束的传递路径上，以将照明光束转换成影像光束。投影镜头配置于影像光束的传递路径上，以将影像光束投影于投影幕，从而于投影幕形成影像画面。此外，投影镜头包括沿第一方向设置的第一镜群、沿第三方向设置的第二镜群及位于第一镜群与第二镜群之间的第一反射元件，第一镜群的光轴与第一方向之间夹有第一角度。
[0008]在本发明的一实施例中，第一角度为Θ 1，且3 ° (0.72X I Θ 11 XL)/(HXf/#)8°，其中L为第一反射元件的反射面的中心至光阀的物面的中心的距离，H为投影幕于第二方向的长度，f/#为投影镜头的焦数(F number)。
[0009]在本发明的一实施例中，光阀的物面的长边与第三方向之间夹有第二角度，且第一角度与第二角度相等。
[0010]在本发明的一实施例中，照明系统包括光源模组、光穿透及反射元件、第二反射元件及光均匀化元件。光源模组用以提供照明光束。光穿透及反射元件配置于光阀与投影镜头之间，以将照明光束反射至光阀，并使影像光束穿过而传递至投影镜头。第二反射元件配置于光穿透及反射元件下方，以将照明光束反射至光穿透及反射元件。光均匀化元件配置于光源模组与第二反射元件之间。
[0011]在本发明的一实施例中，光均匀化元件具有出光面，此出光面与第三方向之间夹有第三角度，且第一角度与第三角度相等。
[0012]在本发明的一实施例中，光均匀化元件包括两个微透镜阵列(micro-lensarray)，此两个微透镜阵列相隔一段距离。
[0013]在本发明的一实施例中，光源模组包括多个发光组件、合光元件以及第三反射元件。这些发光组件用以提供不同颜色的光束，合光元件位于这些发光组件之间。第三反射元件配置于合光元件与光均匀化元件之间，以将照明光束反射至光均匀化元件。
[0014]在本发明的一实施例中，所述多个发光组件分别具有出光面，每一个出光面的长边与第一方向之间夹有第四角度，且第一角度与第四角度相等。
[0015]在本发明的一实施例中，投影装置符合下列条件至少其中一个:(1)投影镜头的焦数小于或等于2.0 ; (2)投影镜头的解析度大于或等于1080P ;以及(3)投影镜头的投射比(throw rat 1)小于或等于0.4。
【附图说明】
[0016]图1是本发明一实施例的一种投影装置设置于陈列架内部的示意图。
[0017]图2A与图2B分别是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图及侧视示意图。
[0018]图3是本发明一实施例的光阀旋转后的示意图。
[0019]图4是图2A与图2B中区块115所包含的元件的俯视示意图。
[0020]图5是本发明一实施例的发光组件旋转后的示意图。
[0021]图6是本发明一实施例的光均匀化元件旋转后的示意图。
[0022]图7A与图7B分别是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图及侧视示意图。
[0023]图8是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图。
[0024]图9是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图。
[0025]图10是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图。
【具体实施方式】
[0026]图1是本发明一实施例的一种投影装置设置于陈列架内部的示意图。请参照图1，本实施例的投影装置100适于设置在陈列架200的多层陈列平台210其中一个内部，以于陈列平台210的投影幕212显示影像画面。陈列平台210例如用以陈列商品，以供消费者选购。投影装置100用以投影出影像画面于投影幕212上，以显示商品的名称、价格或其他资讯。在图1中，投影幕212例如是平行于由彼此垂直的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向所构成的三维直角座标系的X-Z平面。在其他实施例中，投影幕212也可呈曲面或其他形状。而且，投影幕212也可相对于X-Y平面、X-Z平面或Y-Z平面倾斜。在整个陈列平台210于Z轴方向的长度等长的实施例中，投影装置100于Z轴方向的长度小于投影幕212于Z轴方向的长度，以使投影装置100能容置于陈列平台210内部。
[0027]由于陈列平台210的投影幕212的平行于X轴方向的长度与平行于Z轴方向的宽度的长宽比非常大，为了使投影装置100所投影出的影像画面能够适应投影幕212的长宽比，所选用的投影装置100所投影出的影像画面于第一方向的长度(例如平行于X轴方向的长度)与于第二方向的长度(例如平行于Z轴方向的长度)的比值例如是大于或等于
10。此外，为了满足影像画面需要高亮度的需求，投影装置100的投影镜头的焦数例如是小于或等于2.00另外，由于陈列平台210的平行于Y轴方向的长度有限，导致投影装置100至投影幕212的距离有限，为了在有限的距离投影出足够大的影像画面，投影装置100的投影镜头的投射比例如是小于或等于0.4。另外，若影像画面显示的商品资讯包含二维条码，如快速响应矩阵码(quick response code, QR code)，或其他需要高解析度的影像画面才能显示出的资讯，则为了清楚显示影像画面中的细节，可选用解析度大于或等于1SOPS是DPI (dots per inch)足够大的投影镜头，其中1080P为一种常见的视讯显示格式，在此不加以详述。
[0028]为符合前述条件的要求，如投影出的影像画面的长宽比比值例如是大于或等于10且投影装置与商品陈列架的投影幕之间无反射镜，因此对应使用的光阀也必须有高长宽比，又商品陈列架的陈列平台的内部空间有限，导致对应的光穿透及反射元件与照明系统位置无法以现有技术惯用的方式摆放。以下将详细说明本实施例的投影装置100的具体架构，以克服因符合前述条件的要求，所产生的问题。请参照图2A与图2B，其分别是本发明一实施例的投影装置的俯视示意图及侧视示意图，且图2A与图2B皆示意投影装置与投影幕的相对位置关系。本实施例的投影装置100包括照明系统110、光阀120及投影镜头130。照明系统110用以提供照明光束112，而光阀120配置于照明光束112的传递路径上，以将照明光束112转换成影像光束112a。光阀120可为数位微镜元件(digital micro-mirrordevice, DMD)、娃基液晶面板(liquid crystal on silicon panel, LCoS panel)或其他反射式光阀。在其他实施例中，也可选用穿透式光阀，但投影装置的其他元件的设置位置需随着调整。投影镜头130配置于影像光束112a的传递路径上，以将影像光束112a投影于投影幕212，进而于投影幕212形成影像画面。
[0029]在一实施例中，投影镜头130包括第一镜群132、第二镜群134及位于第一镜群132与第二镜群134之间的第一反射元件136。第一镜群132例如沿第一方向(例如X轴方向)设置，第二镜群134例如沿第三方向(例如Y轴方向)设置。第一镜群132与第二镜群134分别包括至少一片透镜。影像光束112a依序经由第一镜群132、第一反射元件136的反射面137及第二镜群134而投影于投影幕212。
[0030]请参照图2B，为了使投影装置100的整体高度(平行于Z轴方向)小于投影幕212的高度(平行于Z轴方向)，第一反射元件136例如是以Y轴方向为转轴旋转一个角度，使第一反射元件136的反射面137 (位于图2B所示的第一反射元件136的背侧)的法向量NI与上述三维直角座标系的X-Y平面之间夹有锐角，而第一镜群132的光轴Al及光阀120的物面122的法向量N2平行于反射面137的法向量NI，其中物面122面对投影镜头130。也就是说，第一反射元件136、第一镜群132、光阀120是以相对于X-Y平面倾斜的方向摆设，以于光阀120的下方腾出空间，以供摆设照明系统110的部分元件。有关照明系统110详细结构，将于下文另行说明。
[0031]在本实施例中，第一镜群132的光轴Al与第一方向(例如X轴方向)之间夹有第一角度Θ1，此第一角度Θ I较佳的是符合下列不等式:3° (0.72X| 01|XL)/(HXf/#)8°，但不以此为限。上列不等式中，L为第一反射元件136的反射面137的中心至光阀120的物面122的中心的距离，H为投影幕212于第二方向的高度(例如于Z轴方向的高度)，f/#为投影镜头130的焦数。此外，由于第一反射元件136以Y轴方向为转轴旋转后会导致影像画面随著旋转而歪斜，为了修正影像画面歪斜的情况，可旋转光阀120。具体而言，请参照图3，其绘示光阀120的物面122旋转后的示意图。光阀120的物面122例如呈矩形，且光阀120以物面122中心的法向量N2为转轴从物面122的长边123平行于X-Y平面的位置旋转第二角度Θ 2，使物面122的长边123与第三方向(例如Y轴方向)之间夹有第二角度Θ 2，其中第一角度Θ I与第二角度Θ 2例如相等。
[0032]以下将介绍本实施例的投影装置100的照明系统110。请再参照图2A与2B。本实施例的照明系统110包括光穿透及反射元件113、第二反射元件114及区块115所包含的其他元件。光穿透及反射元件113配置于光阀120与投影镜头130之间，以将照明光束112反射至光阀120，并使影像光束112a穿过而传递至投影镜头130。具体而言，光穿透及反射元件113具有分光面113a，用以将照明光束112反射至光阀120，并使影像光束112a穿过而传递至投影镜头130。此分光面113a例如是垂直于X-Z平面。
[0033]第二反射元件114沿Z轴方向配置于光穿透及反射元件113下方，以将照明光束112反射至光穿透及反射元件113。光穿透及反射元件113可为全内反射棱镜(totalinternal reflect1n prism)、反向全内反身才棱镜(reverse total internal reflect1n)或偏振分光元件(polarizat1n beam splitter)等，可依光阀120的种类而选用合适的光穿透及反射元件113。此外，为了提升成像品质，照明系统110可更选择性包括设置于光穿透及反射元件113与光阀120之间的场镜(filed lens)(图未示)。
[0034]图4是图2A与图2B中区块115所包含的元件的俯视示意图。请参照图4，图2A与图2B中区块115包括光源模组116及光均匀化元件117。光源模组116用以提供照明光束112。光源模组116包括用以提供不同颜色光束的多个发光组件，如发光组件141a、141b、141c以及位于这些发光组件141a、141b、141c之间的合光元件142。各发光组件141a、141b、141c包括至少一个发光元件。发光组件141a、141b、141c的这些发光元件可选用发光二极体，但不以此为限。发光组件141a、141b、141c用以依序提供不同颜色的光束。举例来说，发光组件141a用以提供第一色光束144a，发光组件141b用以提供第二色光束144b，发光组件141c用以提供第三色光束144c。第一色光束144a、第二色光束144b及第三色光束144c例如分别为红光、绿光及蓝光其中一个。各发光组件141a、141b、141c与合光元件142之间可分别设置至少一片透镜(图未示)。此外，合光元件142例如是包括第一分色片145a与第二分色片145b的X型合光板，第一分色片145a可用以反射第三色光束144c，并让第一色光束144a通过，第二分色片145b可用以反射第二色光束144b，并让第一色光束144a通过。上述的照明光束112即包含第一色光束144a、第二色光束144b及第三色光束144c。需说明的是，虽然本实施例的合光元件142是以X型合光板为例，但其也可以是棱镜形式的合光元件或其他形式的合光元件。
[0035]由于第一反射元件136以Y轴方向为转轴旋转后会导致影像画面随著旋转而歪斜，为了修正影像画面歪斜的情况，除了旋转光阀120以外，发光组件141a、141b、141c也随着旋转。请参照图5，以发光组件141a为例，其具有呈矩形的出光面143，发光组件141a以出光面143中心的法向量N3为转轴从出光面143的一长边143a平行于X-Y平面的位置旋转第四角度Θ 4，使长边143a与第一方向(例如X轴方向)之间夹有第四角度Θ4，其中第一角度Θ I与第四角度Θ4相等。也就是说，这些发光组件141a、141b、141c分别以各自的出光面143中心的法向量N3为转轴从出光面143的一长边143a平行于X-Y平面的位置旋转第四角度Θ4。需说明的是，依不同设计架构，发光组件141a、141b、141c的旋转并非必要。
[0036]请再参照图2B与图4，光均匀化元件117配置于光源模组116与第二反射元件114之间。光源模组116例如更包括配置于合光元件142与光均匀化元件117之间的第三反射元件146，以将照明光束112反射至光均勾化元件117。上述的光均勾化元件117例如是选用微透镜阵列，而由于使用单个微透镜阵列时，微透镜阵列的厚度通常需要较厚才能达到较佳的光均匀化效果。为了降低光均匀化元件117的整体厚度，可选用两个微透镜阵列，两个微透镜阵列相隔一段距离，如此，每个微透镜阵列的厚度可以变薄。此外，光均匀化元件117亦可为光积分柱或其他具有相似功能的元件。
[0037]由于第一反射元件136以Y轴方向为转轴旋转后会导致影像画面随著旋转而歪斜，为了修正影像画面歪斜的情况，除了旋转光阀120及发光组件141a、141b、141c以外，还需旋转光均匀化元件117。具体而言，请参照图6，光均匀化元件117具有出光面118，照明光束112于出光面118形成呈矩形的出光光斑119，光均匀化元件117以出光面118中心的法向量N4为转轴从出光光斑119的一边119a平行于X-Y平面的位置旋转第三角度Θ 3，使边119a与第三方向(例如Y轴方向)之间夹有第三角度Θ 3，且第一角度Θ I与第三角度Θ3相等。此外，出光面118与第三方向(例如Y轴方向)之间例如也夹有第三角度Θ3。
[0038]图7A与图7B分别是本发明另一实施例的投影装置的俯视示意图及侧视示意图，且图7A与图7B皆示意投影装置与投影幕的相对位置关系。请参照图7A与图7B，本实施例的投影装置300与上述的投影装置100相似，皆能容置于图1的陈列平台210内部。投影装置300包括照明系统310、光阀320及投影镜头330。照明系统310用以提供照明光束312，而光阀320配置于照明光束312的传递路径上，以将照明光束312转换成影像光束312a。投影镜头330配置于影像光束312a的传递路径上，以将影像光束312a投影于投影幕212，进而于投影幕212形成影像画面。本实施例的投影镜头330包括沿X轴方向设置的第一镜群332、沿Y轴方向设置的第二镜群334及位于第一镜群332与第二镜群334之间的第一反射元件336。
[0039]照明系统310包括光穿透及反射元件313及区块315所包含的其他元件，与图2A的区块115所包含的元件相似，区块315所包含的元件可为光源模组及光均匀化元件等元件，在此不再重述。光穿透及反射元件313具有分光面313a，用以将照明光束312反射至光阀320，并使影像光束312a通过。此分光面313a例如是垂直于X-Y平面。此外，第一反射元件336、第一镜群332、光穿透及反射元件313与光阀320例如是沿着X轴方向依序排列。
[0040]在本实施例中，第一反射元件336可不需如图2B的第一反射元件136以Y轴方向为转轴旋转一个角度，不会导致影像画面歪斜，所以光阀320及照明系统310的光均匀化元件及光源模组的发光组件皆不需如前一实施例对应旋转。
[0041]图8是本发明又一实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图8，本实施例的投影装置400与上述的投影装置100相似，皆能容置于图1的陈列平台210内部。投影装置400包括照明系统410、光阀420及投影镜头430。照明系统410用以提供照明光束412，而光阀420配置于照明光束412的传递路径上，以将照明光束412转换成影像光束412a。
[0042]与前述实施例的投影镜头120不同，本实施例的投影镜头430不包括用以转折影像光束412a的第一反射元件。此外，照明系统410包括光穿透及反射元件413及区块415所包含的其他元件。与图2A的区块115所包含的元件相似，区块415所包含的元件可为光源模组及光均匀化元件等元件，在此不再重述。光穿透及反射元件413具有分光面413a，用以将照明光束412反射至光阀420，并使影像光束412a通过。此分光面413a例如是垂直于X-Y平面。此外，投影镜头430、光穿透及反射元件413及光阀420例如是沿着Y轴方向依序排列。
[0043]图9是本发明另一实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图9，本实施例的投影装置500与上述的投影装置100相似，皆能容置于图1的陈列平台210内部。投影装置500包括照明系统510、光阀520及投影镜头530。照明系统510用以提供照明光束512，而光阀520配置于照明光束512的传递路径上，以将照明光束512转换成影像光束512a。
[0044]本实施例的光阀520为穿透式光阀，如穿透式液晶显示面板。此外，投影镜头530包括沿X轴方向设置的第一镜群532、沿Y轴方向设置的第二镜群534及位于第一镜群532与第二镜群534之间的第一反射元件536。另外，由于此投影装置500采用穿透式光阀，所以照明系统510不需包括上述的光穿透及反射元件。
[0045]图10是本发明再一实施例的投影装置的俯视示意图。请参照图10，本实施例的投影装置600与上述的投影装置500相似，皆能容置于图1的陈列平台210内部。投影装置600包括照明系统610、光阀620及投影镜头630。照明系统610用以提供照明光束612，而光阀620配置于照明光束612的传递路径上，以将照明光束612转换成影像光束612a。
[0046]与投影装置500不同的地方在于投影镜头630的所有透镜(图未示)是沿着Y轴方向设置，投影镜头630并不包括用以转折光路径的反射元件。此外，照明系统610、光阀620及投影镜头630也是沿着Y轴方向依序设置。
[0047]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种投影装置，其特征在于，适于设置在陈列架的多层陈列平台其中一个内部，以于该陈列平台的投影幕显示影像画面，其中该投影装置与该投影幕之间无反射镜存在，且该投影装置投影出的该影像画面于第一方向的长度与于第二方向的长度的比值大于或等于10。2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，包括: 照明系统，用以提供照明光束； 光阀，配置于该照明光束的传递路径上，以将该照明光束转换成影像光束；以及投影镜头，配置于该影像光束的传递路径上，以将该影像光束投影于该投影幕，从而于该投影幕形成该影像画面， 其中该投影镜头包括沿该第一方向设置的第一镜群、沿第三方向设置的第二镜群及位于该第一镜群与该第二镜群之间的第一反射元件，该第一镜群的光轴与该第一方向之间夹有第一角度。3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该第一角度为Θ1，且3° (0.72X I Θ 1| XL)/(HXf/#)8°，其中L为该第一反射元件的反射面的中心至该光阀的物面的中心的距离，H为该投影幕于第二方向的长度，f/#为该投影镜头的焦数。4.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，该光阀的物面的长边与该第三方向之间夹有第二角度，且该第一角度与该第二角度相等。5.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，该照明系统包括: 光源模组，用以提供该照明光束； 光穿透及反射元件，配置于该光阀与该投影镜头之间，以将该照明光束反射至该光阀，并使该影像光束穿过而传递至该投影镜头； 第二反射元件，配置于该光穿透及反射元件下方，以将该照明光束反射至该光穿透及反射元件；以及 光均匀化元件，配置于该光源模组与该第二反射元件之间。6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该光均匀化元件具有出光面，该出光面与该第三方向之间夹有第三角度，且该第一角度与该第三角度相等。7.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该光均匀化元件包括两个微透镜阵列，该两个微透镜阵列相隔一段距离。8.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该光源模组包括: 多个发光组件，用以提供不同颜色的光束； 合光元件，位于该些发光组件之间；以及 第三反射元件，配置于该合光元件与该光均匀化元件之间，以将该照明光束反射至该光均匀化元件。9.如权利要求8所述的投影装置，其特征在于，该些发光组件分别具有出光面，每一个出光面的长边与该第一方向之间夹有第四角度，且该第一角度与该第四角度相等。10.如权利要求2至9项任一项所述的投影装置，其特征在于，该投影装置符合下列条件至少其中一个: (1)该投影镜头的焦数小于或等于2.0 ; (2)该投影镜头的解析度大于或等于1080P;以及 (3)该投影镜头的投射比小于或等于0.4。
【文档编号】A47F11/00GK105988271SQ201510078836
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】林经纶, 陈明驰, 许雅伶, 徐文浩, 陈昭舜
【申请人】扬明光学股份有限公司