CN111812924B - 透镜模块及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种透镜模块，所述透镜模块包括承载座、框架以及光学透镜。承载座具有内表面，内表面具有接触面，且内表面上形成导引槽。框架接触承载座的接触面且具有导引杆，导引杆配置于导引槽中。光学透镜配置于框架内且具有光轴。导引杆在导引槽中移动时，框架以光轴为中心于承载座上旋转，且框架及光学透镜于承载座上沿光轴的方向移动。本发明提供一种投影设备，包括照明系统、光阀以及投影镜头。照明系统包括光源装置、上述透镜模块及波长转换装置。本发明的透镜模块及投影设备可将穿过光学透镜的光束的聚焦位置调整到适当位置上，具有改善投影设备的投影品质的优点。

Description

透镜模块及投影设备

技术领域

本发明关于一种透镜模块及投影设备，尤其关于一种便于调整光束聚焦位置的透镜模块及包括所述透镜模块的投影设备。

背景技术

在投影设备中，用于将光源产生的光线聚焦至色轮的光学透镜与色轮间的距离为非常重要的参数，其关键地影响投影品质。现有技术利用螺丝搭配弹簧锁固透镜模块中的光学透镜，锁固的松紧可不同程度地推进光学透镜，以调整光学透镜与色轮间的距离(即调整透过光学透镜的光束的聚焦位置)。然而螺丝在锁固的过程中的旋转、挤压会造成光学透镜设置角度的偏差，导致投影品质下降。此外，现有技术的透镜模块中，光学透镜装设于环形框架上，环形框架装设于承载架上，环形框架完全贴合承载架。由于公差管控不易，且承载架与环形框架之间的接触面不平整，使得调整穿过光学透镜的光束的聚焦位置较为困难。

本「背景技术」段落只是用来帮助了解本发明内容，因此在「背景技术」中所公开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。此外，在「背景技术」中所公开的内容并不代表所述内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，也不代表在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。

发明内容

本发明提供一种透镜模块，可便于调整光束的聚焦位置，避免投影设备的投影品质下降。

本发明另外提供一种投影设备，其透镜模块可便于调整光束的聚焦位置，避免投影品质下降。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所公开的技术特征中得到进一步的了解。

为达到上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的透镜模块包括承载座、框架以及光学透镜。承载座具有内表面，内表面具有接触面，且内表面上形成导引槽。框架接触接触面且具有导引杆，导引杆配置于导引槽中。光学透镜配置于框架上且具有光轴。导引杆在导引槽中移动时，框架以光轴为中心于承载座上旋转，且框架及光学透镜于承载座上沿光轴的方向移动。

为达到上述的一或部分或全部目的或是其他目的，本发明所提供的投影设备包括照明系统、光阀以及投影镜头，照明系统可提供照明光束，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。照明系统包括光源装置、波长转换装置及上述的透镜模块。光源装置可提供激发光束。透镜模块配置于激发光束的传递路径上。波长转换装置配置于激发光束的传递路径上且可将通过光学透镜的激发光束转换成转换光束，照明光束包括激发光束及转换光束。

在本发明的透镜模块及投影设备中，框架的导引杆可在承载座的内表面上的导引槽中移动，使得框架(光学透镜配置于框架上)可以光学透镜的光轴为中心于承载座上旋转，并同时使框架及光学透镜于承载座上一同沿光轴的方向移动，从而可将穿过光学透镜的光束的聚焦位置调整到适当位置，具有改善投影设备的投影品质的优点。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的透镜模块的外观示意图；

图2为图1中的透镜模块的另一角度的外观示意图；

图3为图1中的透镜模块的爆炸示意图；

图4为图1中的透镜模块的前视剖面示意图；

图5为图1中的透镜模块的下视剖面示意图；

图6为本发明另一实施例的透镜模块的外观示意图；

图7为图6中的透镜模块的爆炸示意图；以及

图8为本发明一实施例的投影设备的示意性方块图。

具体实施方式

有关本发明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优选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发明。

图1为本发明一实施例的透镜模块的外观示意图。图2为图1中的透镜模块的另一角度的外观示意图。图3为图1中的透镜模块的爆炸示意图。图4为图1中的透镜模块的前视剖面示意图。图5为图1中的透镜模块的下视剖面示意图。请参考图1至5，本实施例的透镜模块100包括承载座110、框架120以及光学透镜130。承载座110具有内表面111，内表面111具有接触面112，且内表面111上形成导引槽113。框架120与接触面112接触且具有导引杆121，导引杆121配置于导引槽113中。光学透镜130配置于框架120上且具有光轴131。内表面111环绕光轴131延伸。当导引杆121在导引槽113中移动时，框架120以光轴131为中心于承载座110上旋转，且框架120及光学透镜130于承载座110上沿光轴131的方向移动，使得穿过光学透镜130的光束的聚焦位置改变。在本实施例中，光学透镜130可例如是聚焦透镜，但本发明不局限于此，且光学透镜130的数量可为单一个或多个，例如两个光学透镜130a、130b。此外，框架120可呈环形，接触面112的形状与框架120的外周面122的形状相匹配。在本实施例中，接触面112呈弧形且框架120的外周面122呈弧形，但本发明不局限于此。

在一实施例中，透镜模块100还可包括弹片140，弹片140配置于承载座110上，且用以接触框架120。弹片140借由本身的弹力可使框架120紧抵于接触面112上，以使框架120稳固地装设于接触面112上。在本实施例中，弹片140具有自由端141及固定端142，自由端141可抵靠在框架120上，具体而言，弹片140的自由端141抵靠在框架120的外周面122上。固定端142可固定于承载座110上。然而，在其他实施例中，自由端141可抵靠于承载座110的内表面111上，固定端142可固定于框架120上。在图3所示的实施例中，弹片140的固定端142可以如螺丝的固定件150锁固于承载座110上。此外，弹片140的数量可为一个或多个，接触面112的数量可为一个或多个。在本实施例中，弹片140的数量与接触面112的数量相同，例如弹片140与接触面112都是两个，且两个弹片140分别用以接触框架120的相对两侧。但本发明不局限于此。在其他实施例中，弹片140的数量与接触面112的数量也可以不同，例如弹片140为一个，接触面112为两个。另外，在本实施例中，导引槽113配置于两个接触面112之间，但本发明不局限于此。

在一实施例中，承载座110还可具有第一侧面114及第二侧面115，第一侧面114及第二侧面115沿光轴131排列。内表面111连接于第一侧面114及第二侧面115之间，且导引槽113于第一侧面114及第二侧面115之间斜向延伸，换句话说，导引槽113的延伸方向与光轴131不垂直。在本实施例中，导引槽113具有第一端部1131、第二端部1132及连接段1133，连接段1133斜向连接第一端部1131及第二端部1132，第一端部1131比第二端部1132更接近第一侧面114，且第二端部1132比第一端部1131更接近第二侧面115。当导引杆121于导引槽113中由第一端部1131经由连接段1133朝第二端部1132移动时，框架120以光轴131为中心于承载座110上旋转，且框架120及光学透镜130沿光轴131于承载座110上由第一侧面114朝第二侧面115移动。反之，当导引杆121于导引槽113中由第二端部1132经由连接段1133朝第一端部1131移动时，框架120以光轴131为中心于承载座110上旋转，且框架120及光学透镜130沿光轴131于承载座110上由第二侧面115朝第一侧面114移动。此外，在本实施例中，第一端部1131于光轴131上的投射点与第二端部1132于光轴131上的投射点之间的距离D例如可为0.6毫米(mm)至0.7mm，但本发明不局限于此。

在一实施例中，框架120还可具有调整杆123。在本实施例中，导引杆121可朝远离光轴131的第一方向延伸，调整杆123可朝远离光轴131的第二方向延伸。第一方向与第二方向不同。调整杆123被推动时，导引杆121在导引槽113的第一端部1131及第二端部1132之间移动，框架120以光轴131为中心于承载座110上旋转，且框架120及光学透镜130于承载座110上沿光轴131的方向移动。换言之，使用者可借由推动调整杆123，以调整穿过光学透镜130的光束的聚焦位置。调整杆123相较于已知螺丝，更易于施加力矩以转动框架120，更易于调整。此外，在本实施例中，承载座110还可具有外表面116，外表面116位于内表面111远离光轴131的一侧，所述承载座还具有调整开口117，调整开口117连接内表面111及外表面116，且调整杆123可配置于调整开口117中。导引槽113可自内表面111向外表面116凹陷。在一实施例中，导引槽113可为非穿孔，或贯穿内表面111及外表面116的穿孔。详细而言，在本实施例中，导引槽113可为形成于内表面111上且贯穿外表面116的穿孔。然而，在其他实施例中，导引槽113可为形成于内表面111上而未贯穿外表面116的非穿孔。当导引槽113为非穿孔时，借由调整杆123的设置，可方便调整导引杆121在导引槽113中的位置，使框架120及光学透镜130于承载座110上沿光轴131的方向移动，以调整穿过光学透镜130的光束的聚焦位置。当导引槽113为穿孔时，可以依照需求直接调整导引杆121在导引槽113中的位置，或者亦可经由调整杆123来调整导引杆121在导引槽113中的位置，以调整穿过光学透镜130的光束的聚焦位置。因此，借由调整杆123的设置或/及导引槽113为穿孔的设置，皆可方便地调整穿过光学透镜130的光束的聚焦位置。

在本实施例中，调整杆123经由调整开口117延伸至外表面116之外，也就是说，调整杆123突出于外表面116，借此可方便的借由调整杆123调整光学透镜的位置，以调整穿过光学透镜的光束的聚焦位置。在其他实施例中，在导引槽113为穿孔且透镜模块100不具有调整杆123的情况下，穿过光学透镜130的光束的聚焦位置可借由直接调整导引杆121在导引槽113中的位置而被调整，换言之，导引杆121可作为调整杆123使用。

本实施例的透镜模块100中，由于承载座110的内表面111上形成有导引槽113，框架120具有配置于导引槽113中的导引杆121。导引槽113在承载座110的第一侧面114与第二侧面115之间斜向延伸。当框架120配置成接触内表面111的接触面112时，借由调整导引杆121在导引槽113中的位置，可以使框架120(光学透镜130配置于框架120上)以光学透镜130的光轴131为中心于承载座110上旋转，并同时使框架120及光学透镜130于承载座110上一同沿光轴131的方向移动，例如，框架120可被向前或向后推动，使得固定于框架120的光学透镜130与波长转换装置的距离改变，从而达到调整穿过光学透镜130的光束的聚焦位置的效果。由此可见，借由导引槽113及导引杆121的配合，可将穿过光学透镜130的光束的聚焦位置适当地调整到波长转换装置(例如色轮)上，进而避免投影设备的投影品质下降。

本实施例的透镜模块100中，光学透镜130经由框架120配置于承载座110的接触面112上后，框架120是借由弹片140的弹力抵靠于内表面111的接触面112上。框架120不以螺丝的锁固力锁固在承载座110上。在本发明的实施例中，框架的固定不使用螺丝，避免了螺丝锁固过程中因旋转、挤压造成光学透镜130及框架120相对承载座110位移的问题，亦可有效降低成本。使用者可依据需求选择弹性系数较小的弹片140，或依据需求调整用以锁固弹片140的固定件150的松紧，以改变弹片140对框架120施加的弹力，进而改变在调整光学透镜130过程中产生于框架120与接触面112之间的摩擦力，亦可避免透镜模块100过于松脱或紧迫，使得在调整光学透镜130过程中，框架120可保持在接触面112上且可相对接触面112旋转及移动。框架120与内表面111之间的接触/贴合面积的大小，即接触面112的面积，需足以支撑弹片140的固定效果，也就是说，接触面112的面积可以适当缩减，借此可有效改善组装过程中晃动的问题。

图6为本发明另一实施例的透镜模块的外观示意图。图7为图6中的透镜模块的爆炸示意图。请参考图6及7，本实施例的透镜模块100中，承载座110还包括底座110a及顶盖110b，顶盖110b配置于底座110a上，顶盖110b的内表面及底座110a的内表面连接形成内表面111，且顶盖110b的外表面及底座110a的外表面连接形成外表面116。接触面112可为底座110a的内表面的一部分，且导引槽113形成于底座110a上。框架120与光学透镜130配置于底座110a及顶盖110b之间。顶盖110b以固定件150锁固于底座110a上，且弹片140的固定端142可连接至顶盖110b。进一步来说，在本实施例中，弹片140与顶盖110b为一体成型，但本发明不局限于此。在其他实施例中，弹片140与顶盖110b也可以是相互独立的构件，弹片140的固定端142可以固定件150或另一固定件锁固至底座110a或底座110a。另外，在本实施例中，导引槽113可配置于底座110a的底部。当导引槽113为穿孔时，导引槽113可贯穿底座110a的底部，调整开口117可形成于顶盖110b上，但本发明不局限于此。在其他实施例中，导引槽113也可以配置于顶盖110b或底座110a的侧部，调整开口117也可以配置于底座110a上，或者可配置于顶盖110b或底座110a的侧部上。

图8为本发明一实施例的投影设备的示意性方块图。请参考图1及8，本实施例的投影设备(例如投影机)200，包括照明系统210、光阀220以及投影镜头230，照明系统210可提供照明光束L1，光阀220配置于照明光束L1的传递路径上，以将照明光束L1转换成影像光束L2，投影镜头230配置于影像光束L2的传递路径上，以将影像光束L2投射至屏幕300，进而在屏幕300上形成影像画面。光阀220可以是穿透式光阀或是反射式光阀，其中穿透式光阀可以为穿透式液晶面板，而反射式光阀220可以为数字微镜元件(digital micro-mirrordevice,DMD)或硅基液晶面板(liquid crystal on silicon panel,LCOS panel)，但本发明不局限于此。投影镜头230例如包括具有屈光度的一个或多个光学透镜的组合，例如包括双凹透镜、双凸透镜、凹凸透镜、凸凹透镜、平凸透镜以及平凹透镜等非平面透镜的各种组合。在一实施例中，投影镜头230也可以包括平面光学透镜。

在一实施例中，照明系统210包括光源装置211、透镜模块100及波长转换装置212。光源装置211可提供激发光束Le。透镜模块100及波长转换装置212配置于激发光束Le的传递路径上。波长转换装置212用以将通过透镜模块100的光学透镜130的激发光束Le转换成转换光束Lt，且依时序让激发光束Le通过。照明光束L1包括激发光束Le及转换光束Lt。光源装置211例如是包括发光二极管或激光二极管(Laser Diode,LD)的二极管模块或者是由多枚二极管模块所组成的矩阵，但本发明不局限于此。波长转换装置212例如是波长转换轮，但本发明不局限于此。此外，照明系统210还可包括其他光学元件，例如：合光元件、滤色轮(Filter wheel)及光均匀化元件等，以使照明光束L1传递至光阀(Light Valve)220。虽然图8是以图1的透镜模块100为例，但透镜模块100可替换成上述任一实施例的透镜模块100。

综上所述，本发明的透镜模块及投影设备中，借由调整框架的导引杆在成于承载座的内表面上的导引槽中的位置，可以使框架以光学透镜的光轴为中心于承载座上旋转，并同时使框架及光学透镜于承载座上一同沿光轴的方向移动，从而将穿过光学透镜的光束的聚焦位置适当地调整到波长转换装置上，具有改善投影设备的投影品质的优点。

以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依照本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所公开的全部目的或优点或特点。此外，说明书摘要和发明名称仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。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。

Claims (18)

1.一种透镜模块，其特征在于，包括承载座、框架、至少一弹片以及光学透镜，其中：

所述承载座具有内表面，所述内表面具有接触面，且所述内表面上形成导引槽；

所述框架接触所述接触面且具有导引杆，所述导引杆配置于所述导引槽中；

所述至少一弹片配置于所述承载座上，所述至少一弹片的每一个具有自由端及固定端，所述固定端配置于所述承载座上，且所述自由端抵靠在所述框架的环型外周面上；

所述光学透镜配置于所述框架上且具有光轴，所述至少一弹片沿垂直于所述光轴的方向抵靠在所述框架上，使所述框架沿垂直于所述光轴的所述方向紧抵于所述乘载座的所述内表面的所述接触面；

所述导引杆在所述导引槽中移动时，所述框架以所述光轴为中心于所述承载座上旋转，且所述框架及所述光学透镜于所述承载座上沿所述光轴的方向移动。

2.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述承载座还具有沿所述光轴排列的第一侧面及第二侧面，所述内表面连接于所述第一侧面及所述第二侧面之间，所述导引槽于所述第一侧面及所述第二侧面之间斜向延伸。

3.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述导引杆朝远离所述光轴的第一方向延伸。

4.根据权利要求3所述的透镜模块，其特征在于，所述框架还具有调整杆，所述调整杆朝远离所述光轴的第二方向延伸，且所述第二方向与所述第一方向不同。

5.根据权利要求4所述的透镜模块，其特征在于，所述承载座还具有外表面，所述外表面位于所述内表面远离所述光轴的一侧，且所述承载座还具有调整开口，其中所述调整开口连接所述内表面及所述外表面，且所述调整杆配置于所述调整开口中。

6.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述承载座还具有外表面，所述外表面位于所述内表面远离所述光轴的一侧，且所述导引槽自所述内表面向所述外表面凹陷。

7.根据权利要求6所述的透镜模块，其特征在于，所述导引槽为贯穿所述内表面及所述外表面的穿孔。

8.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述承载座还包括底座及顶盖，所述顶盖配置于所述底座上，所述内表面包括所述顶盖的内表面及所述底座的内表面，所述接触面为所述底座的内表面的一部分且所述导引槽形成于所述底座上，所述框架与所述光学透镜配置于所述底座及所述顶盖之间。

9.根据权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，所述导引槽具有第一端部、第二端部及连接段，所述连接段斜向连接所述第一端部及所述第二端部，且所述第一端部于所述光轴上的投射点与所述第二端部于所述光轴上的投射点之间的距离为0.6毫米至0.7毫米。

10.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括照明系统、光阀以及投影镜头，所述照明系统提供照明光束，所述光阀配置于所述照明光束的传递路径上，以将所述照明光束转换成影像光束，所述投影镜头配置于所述影像光束的传递路径上，其中所述照明系统包括光源装置、透镜模块及波长转换装置，其中：

所述光源装置提供激发光束；

所述透镜模块配置于所述激发光束的传递路径上，所述透镜模块包括承载座、框架、至少一弹片以及光学透镜，所述承载座具有内表面，所述内表面具有接触面，且所述内表面上形成导引槽，所述框架接触所述接触面且具有导引杆，所述导引杆配置于所述导引槽中，所述至少一弹片配置于所述承载座上，所述至少一弹片的每一个具有自由端及固定端，所述固定端配置于所述承载座上，且所述自由端抵靠在所述框架的环型外周面上，所述光学透镜配置于所述框架上且具有光轴，所述至少一弹片沿垂直于所述光轴的方向抵靠在所述框架上，使所述框架沿垂直于所述光轴的所述方向紧抵于所述乘载座的所述内表面的所述接触面，所述导引杆在所述导引槽中移动时，所述框架以所述光轴为中心于所述承载座上旋转，且所述框架及所述光学透镜于所述承载座上沿所述光轴的方向移动；

所述波长转换装置配置于所述激发光束的传递路径上，且用以将通过所述光学透镜的所述激发光束转换成转换光束，所述照明光束包括所述激发光束及所述转换光束。

11.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述承载座还具有沿所述光轴排列的第一侧面及第二侧面，所述内表面连接于所述第一侧面及所述第二侧面之间，所述导引槽于所述第一侧面及所述第二侧面之间斜向延伸。

12.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述导引杆朝远离所述光轴的第一方向延伸。

13.根据权利要求12所述的投影设备，其特征在于，所述框架还具有调整杆，所述调整杆朝远离所述光轴的第二方向延伸，且所述第二方向与所述第一方向不同。

14.如权利要求13所述的投影设备，其特征在于，所述承载座还具有外表面，所述外表面位于所述内表面远离所述光轴的一侧，且所述承载座还具有调整开口，其中所述调整开口连接所述内表面及所述外表面，且所述调整杆配置于所述调整开口中。

15.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述承载座还具有外表面，所述外表面位于所述内表面远离所述光轴的一侧，且所述导引槽自所述内表面向所述外表面凹陷。

16.根据权利要求15所述的投影设备，其特征在于，所述导引槽为贯穿所述内表面及所述外表面的穿孔。

17.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述承载座还包括底座及顶盖，所述顶盖配置于所述底座上，所述内表面包括所述顶盖的内表面及所述底座的内表面，所述接触面为所述底座的内表面的一部分且及所述导引槽形成于所述底座上，所述框架与所述光学透镜配置于所述底座及所述顶盖之间。

18.根据权利要求10所述的投影设备，其特征在于，所述导引槽具有第一端部、第二端部及连接段，所述连接段斜向连接所述第一端部及所述第二端部，且所述第一端部于所述光轴上的投射点与所述第二端部于所述光轴上的投射点之间的距离为0.6毫米至0.7毫米。

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