阅读说明：本技术 投影装置及其成像模块 (Projection device and imaging module thereof ) 是由 陈韦豪 林淑瑜 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：一种成像模块,包括：显示元件及影像位移装置。显示元件包括主动显示面,主动显示面用于接收照明光束并将照明光束转换成影像光束并传递影像光束。影像位移装置包括光学元件、承载座、基座及至少一致动器。光学元件设置于承载座上。光学元件位于影像光束的传递路径上,并用于让影像光束通过。至少一致动器设置于基座上。致动器的一端连接承载座,以驱动承载座上的光学元件相对基座摆动。其中,主动显示面所在的平面是参考平面。至少一致动器在参考平面上的正投影区域不与主动显示面的正投影区域重叠。本发明的成像模块可有效地减少显示元件与影像位移装置的光学元件之间的距离。(An imaging module, comprising: display element and image displacement device. The display element comprises an active display surface, and the active display surface is used for receiving the illumination light beams, converting the illumination light beams into image light beams and transmitting the image light beams. The image displacement device comprises an optical element, a bearing seat, a base and at least one actuator. The optical element is arranged on the bearing seat. The optical element is located on the transmission path of the image light beam and is used for allowing the image light beam to pass through. At least one actuator is disposed on the base. One end of the actuator is connected with the bearing seat so as to drive the optical element on the bearing seat to swing relative to the base. The plane where the active display surface is located is a reference plane. The orthographic projection area of at least one actuator on the reference plane does not overlap with the orthographic projection area of the active display surface. The imaging module of the invention can effectively reduce the distance between the display element and the optical element of the image displacement device.)

投影装置及其成像模块

技术领域

本发明有关于一种投影装置及其成像模块，且特别关于一种投影装置及其具有影像位移装置的成像模块。

背景技术

投影装置是一种可将影像投射到投影屏幕上，以呈现给使用者观看的设备。而当投影装置所投射的影像解析度提高时，呈现在投影屏幕上的影像就可以有更精细的画质。目前一般显示装置所显示的影像中，除了常见的1080P(1920×1080像素)影像之外，近年来4K(3840×2160像素)以上的影像也越来越普及。因此，各厂商无不朝向提高投影装置的解析度的方向努力。

在提升投影装置的解析度时，一般是使用更大的高解析度成像元件(例如LCD、DMD、LCoS等)，或是增加额外的组件以达成提高的解析度的目的。而这些做法往往会使得投影装置的体积变大，且相关的光学或机械元件也必须随着变大，造成成本与体积的增加。因此，在提高投影装置的解析度时，如何同时缩小投影装置的体积，实为本领域相关人员所关注的焦点。

发明内容

本发明提供一种成像模块，可有效地减少显示元件与影像位移装置的光学元件之间的距离，藉此缩小应用此成像模块的投影装置的体积，以降低成本。

本发明另提供一种投影装置，可以缩小投影装置的体积。

本发明的其他目的和优点可以从本发明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，本发明之一实施例提供一种成像模块，包括：显示元件及影像位移装置。显示元件包括主动显示面，主动显示面用于接收照明光束并将照明光束转换成影像光束并传递影像光束。影像位移装置包括光学元件、承载座、基座及至少一致动器。光学元件设置于承载座上。光学元件位于影像光束的传递路径上，并用于让影像光束通过。至少一致动器设置于基座上。致动器的一端连接承载座，以驱动承载座上的光学元件相对基座摆动。其中，主动显示面所在的平面是参考平面。至少一致动器在参考平面上的正投影区域不与主动显示面的正投影区域重叠。

为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提供一种投影装置，包括：照明系统、投影镜头、成像模块。成像模块包括显示元件及影像位移装置。照明系统用于提供照明光束。显示元件包括主动显示面。主动显示面用于接收照明光束并将照明光束转换成影像光束并传递影像光束。影像位移装置包括光学元件、承载座、基座及至少一致动器。光学元件设置于承载座上。光学元件位于影像光束的传递路径上，并用于让影像光束通过，影像光束通过光学元件后传递至投影镜头。至少一致动器设置于基座上。致动器的一端连接承载座，以驱动承载座上的光学元件相对基座摆动。其中，主动显示面所在的平面是参考平面，至少一致动器在参考平面上的正投影区域不与主动显示面的正投影区域重叠。

本发明实施例的成像模块可以大幅缩小显示元件至光学元件的距离，因而应用此成像模块的投影装置的后焦距离可以大幅的缩小。投影装置的体积可以缩小并降低成本，还可以提高投影装置的光学品质。

为让本发明之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一实施例的投影装置的示意图。

图2A～图2C是本发明一实施例的成像模块的示意图。

具体实施方式

有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚地呈现。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发明。

请参照图1，图1是本发明一实施例的投影装置的示意图。投影装置1包括照明系统L、成像模块10及投影镜头P。成像模块10配置于照明系统L所提供的照明光束IL的传递路径上，用于将照明光束IL转换成影像光束IM。投影镜头P配置于影像光束IM的传递路径上，影像光束IM用于通过投影镜头P之后形成投影光束IP，进而于投影面上形成影像画面。虽然图1中是以一个成像模块10为例，但于其他实施例中，成像模块10的数量也可以是多个。照明系统L例如可以包括高压汞灯、激光二极管(laser diode)或发光二极管(light emittingdiode)等元件，以产生照明光束IL，但本发明并不局限于此。

请同时参照图2A～图2C，图2A～图2C是图1所示的成像模块10的示意图，其中图2A所显示的是显示元件与影像位移装置的分解示意图，图2B所显示的是成像模块10的部分元件的相对位置的正投影示意图，图2C所显示的是成像模块10的剖面侧视图。如图2A所示，本实施例的成像模块10包括显示元件11及影像位移装置23。成像模块10位于影像光束IM的传递路径上，其中影像位移装置23设置于显示元件11与投影镜头P之间。显示元件11包括主动显示面111，而主动显示面111用于接收照明光束IL并将照明光束IL转换成影像光束IM并反射影像光束IM。在其他实施例中，显示元件11为穿透式显示元件，例如透光液晶面板，则主动显示面111用于接收照明光束IL并将照明光束IL转换成影像光束IM并将影像光束IM传递至影像位移装置23。在本实施例中，影像位移装置23包括光学元件131、承载座232、基座236及致动器233及234。光学元件131设置于承载座232上。光学元件131位于影像光束IM的传递路径上，并用于让影像光束IM通过。在本实施例中致动器是以两个致动器为例，但本发明并不加以限制，在其他实施例中可以仅使用单一个致动器或者四个致动器也可以达到一样的效果。本实施例中，致动器233及234设置于基座236上，其中基座236固定于投影装置1内。致动器233的一端及致动器234的一端分别连接承载座232，以驱动承载座232上的光学元件131相对于基座236摆动，以使光学元件131改变影像光束IM的影像特性，指的是改变影像光束IM的光行径路径。因此，透过影像位移装置23的设置，可以例如提高投影装置1的影像解析度或投影画面的影像品质等，但本发明并不局限于此。

图2B所显示的是成像模块的部分元件的相对位置的正投影示意图。如图2B所示，以投影镜头P朝向显示元件11的方向来看，显示元件11的主动显示面111所在的平面定义是参考平面S。主动显示面111在参考平面S上的正投影是主动显示面区域(area of activedisplay surfae)111p，光学元件131在参考平面S上的正投影是光学元件区域131p，致动器233在参考平面S上的正投影是致动器233区域233p，致动器234在参考平面S上的正投影是致动器234区域234p。在本实施例中，光学元件区域131p的面积大于主动显示面区域111p的面积，可以让由主动显示面111传递过来的影像光束IM都可被光学元件131改变影像光束IM的光行径路径。在本实施例中，致动器233、234在参考平面S上的正投影致动器区域233p、234p不会与主动显示面区域111p重叠，即致动器233、234不会与主动显示面111重叠或机构干涉，值得提的是所谓重叠包括部分重叠。因此，显示元件11可以尽量的接近光学元件131，而不会受到致动器233或234的阻挡，可以使主动显示面111接近光学元件131，而能大幅缩小成像模块10的体积，进而可以缩小投影装置1的体积，并降低成本。

图2C所显示的是图2A中由A方向观看成像模块的侧视图。如图2C所示，详细来说，显示元件11的主动显示面111至光学元件131的距离是第一距离d1。主动显示面111的中心的法线所在的线是参考线L。致动器233或234在参考线L上的正投影是线段L1，而线段L1中邻近显示元件11且远离光学元件131的端点是参考点P1。参考点P1至光学元件131的距离是第二距离d2。在本实施例中，第一距离d1是小于第二距离d2。由图2B所示，透过对承载座232的设计，致动器区域233p距离主动显示面区域111p有长度d233，致动器区域234p距离主动显示面区域111p有长度d234。致动器233及234的致动器区域233p及234p距离主动显示面区域111的主动显示面区域111p有足够的距离，即长度d233及长度d234够长，因此主动显示面111的不会与致动器233及234有重叠或接触。而由如图2C可知，由于致动器233及234距离光学元件131与显示元件11有一定的距离，所以显示元件11可以尽量靠近光学元件131，而不会受到致动器233或234的阻挡与机构干涉。因而投影装置1的后焦距离(即主动显示面111至投影镜头P的距离)可以大幅的缩小。较小的后焦距离可以缩小投影装置1的体积及降低成本，详细而言可以使用较小体积的投影镜头P(使用较小有效光直径的透镜)，还可以提高投影装置1的光学品质。值得一提的是，后焦距离即主动显示面111至投影镜头P的距离，在影像光束IM的传递路径上，在主动显示面111至投影镜头P之间可以设置其他的光传递元件，例如棱镜或反射镜，将影像光束IM传递至投影镜头P。

图2B及图2C所示的长度d233及长度d234仅为一示例，并非用以限制本发明。长度d233及d234只要是可以让致动器233、234在参考平面S上正投影的致动器区域233p、234p不会与主动显示面111的主动显示面区域111p重叠即可。

详细来说，光学元件131包括平板玻璃，平板玻璃包括入光面1311及出光面1313，入光面1311相对于出光面1313。显示元件11形成的影像光束IM是由入光面1311入射光学元件131。当使用反射式的显示元件时，照明光束IL是先由出光面1313入射光学元件131，并由入光面1311传递至显示元件11。当致动器233、234不驱动承载座232上的光学元件131相对基座236摆动时，入光面1311及出光面1313是平行于主动显示面111的。而当致动器233、234驱动承载座232上的光学元件131相对基座236摆动时，入光面1311及出光面1313不平行于主动显示面111。因此，透过致动器233、234驱动光学元件131相对基座236摆动，光学元件131可以改变影像光束IM的光行径路径。例如可以提高投影装置1的影像解析度或投影画面的影像品质等，但本发明并不局限于此。

具体而言，承载座232包括第一镂空区域2321，而光学元件131设置于第一镂空区域2321内。基座236包括第二镂空区域2361，承载座232位于第二镂空区域2321内。而图2A及图2C所示的承载座232及基座236的结构与形状仅为一示例，并非用以限制本发明。

附带一提的，光学元件131的入光面1311及显示元件11的主动显示面111例如可以是矩形的。而如图2B所示，在本实施例中，入光面1311的面积大于主动显示面111的面积。因此透过承载座232的设计，让长度d233及长度d234够长，使致动器233及234的致动器区域233p及234p距离主动显示面区域111p有足够的距离，即可使主动显示面111的影像111p不会与影像233p及234p重叠或接触。在不需要加大光学元件131的面积的情况下，就可以让显示元件11尽量的接近光学元件131，而不会受到致动器233或234的阻挡或机构干涉。因此可以在不增加光学元件成本的情况下，大幅缩小投影装置1的后焦距离。

值得注意的是，本实施例是以影像位移装置23设置2个致动器233及234作为举例说明，但本发明并不限制影像位移装置23包括的致动器的数量及位置。影像位移装置23可以包括至少一致动器，而致动器只要是可以驱动承载座232摆动且不会阻挡显示元件11的设置即可。此外，致动器233、234例如可以是音圈致动器(Voice Coil Motor，VCM)或压电陶瓷装置，本发明并不局限于此。在本实施例中，致动器233例如包括磁铁233a及线圈233b。而在本实施例中，是以线圈233b设置于基座236上，磁铁233a连接于承载座232作为举例说明。因此，致动器233在动作时可以驱动承载座232摆动。而在本发明的其他实施例中，致动器的磁铁可以是设置于基座236上，而线圈可以是连接于承载座232的，本发明并不局限于此。致动器234包括磁铁234a及线圈234b，其作用与功能与致动器233相似，在此并不再赘述。

具体而言，承载座232与基座236例如还可以透过弹性件235a及235b彼此连接的。弹性件235a及235b用于固定承载座232及基座236，而在致动器233、234驱动承载座232相对基座236摆动时，弹性件235a及235b可以对应的弹性转动。而本发明并不限制弹性件235a及235b的材质、结构、设置位置或数量。

此外，投影装置1的显示元件11例如可以是数字微型反射镜装置(DigitalMicromirror Device，DMD)或液晶覆硅显示装置(Liquid Crystal On Silicon，LCoS)。此外，显示元件11例如可以是透射式的空间光调制器，例如透光液晶面板(TransparentLiquid Crystal Panel)以及，依据输入控制信号方式的不同，光调制器120例如是光寻址空间光调制器(Optically addressed spatial light modulator，OASLM)或者是电寻址的空间光调制器(Electrically addressed spatial light modulator，EASLM)，本发明对显示元件11的型态及其种类并不加以限制。对于显示元件11的主动显示面111指的是藉由电信号驱动显示元件11而产生光束调变的表面，主动显示面111可让照明光束IL形成影像光束IM。

综上所述，本发明的实施例的成像模块可以大幅缩小显示元件至光学元件的距离，因而应用此成像模块的投影装置的后焦距离可以大幅的缩小。投影装置的体积可以缩小并降低成本，还可以提高投影装置的光学品质。此外，本发明为了避免当显示元件更靠近影像位移装置的光学元件时会有机构干涉的问题，本发明的成像模块在不改变以往设计上光学元件大小的情况下，将至少一致动器往远离光学元件的方向移动。在其他实施例中，若使用多个致动器可以向光学元件的侧边(例如四个侧边)外移。

惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和题目仅是用来辅助专利文件搜索之用，并非用来限制本发明之权利范围。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。