本發(fā)明有關(guān)于一種可變換投影方向的投影裝置，特別是有關(guān)于一種利用改變投影光束的極性并搭配偏振分光組件來(lái)變換投影方向的投影裝置。

背景技術(shù)：

請(qǐng)參閱圖1、2，其表示已知的微投影機(jī)，微投影機(jī)1000包括殼體120。光機(jī)(未圖示)設(shè)置于殼體120中，鏡頭130連接于光機(jī)并設(shè)置于殼體120的一側(cè)邊。光投射方向調(diào)整機(jī)構(gòu)140設(shè)置于殼體120的側(cè)邊，光投射方向調(diào)整機(jī)構(gòu)140包括鏡頭蓋本體142、面鏡144以及前蓋146。鏡頭蓋本體142可滑動(dòng)地設(shè)置于殼體120的側(cè)邊并為中空的長(zhǎng)方體，覆蓋住鏡頭130，面鏡144則設(shè)置于鏡頭蓋本體142中，面鏡144的法線與鏡頭130的光軸大約呈45度的夾角。

鏡頭蓋本體142可滑動(dòng)地設(shè)于殼體120的側(cè)邊并可于第一位置以及第二位置之間滑動(dòng)。當(dāng)鏡頭蓋本體142滑動(dòng)至第一位置時(shí)，如圖1所示，光線可經(jīng)由鏡頭130穿過(guò)開口1426直接向外投射，例如投影至屏幕。當(dāng)鏡頭蓋本體142滑動(dòng)至第二位置時(shí)，如圖2所示，光線經(jīng)由鏡頭130照射出，并由面鏡144反射而朝向與鏡頭130的光軸大約呈90度的方向投射，因此與圖1中光線的投射方向相比，圖2中光線的投射方向改變了90度。在實(shí)際的應(yīng)用上，可將原本朝投影裝置1000正前方投射的光線，投射至天花板或桌面上。

在上述的構(gòu)造中，雖然可以藉由滑動(dòng)鏡頭蓋本體142而使面鏡144移動(dòng)至鏡頭130的前方，來(lái)改變光線投射的方向，但是在微投影機(jī)1000中需要預(yù)留一定的空間供鏡頭蓋本體142滑動(dòng)之用，這樣的結(jié)構(gòu)會(huì)不利微投影機(jī)的小型化，特別是在短焦(shortthrowratio)投影的情況下，由于反射組件的體積較大，因此需要預(yù)留較大的空間，會(huì)更不利于微投影機(jī)的小型化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種投影裝置，其藉由偏光組件使光束產(chǎn)生不同的偏振極性，并利用偏振光束通過(guò)偏振分光組件時(shí)會(huì)朝不同方向行進(jìn)的特性來(lái)變換光束投影的方向，其中移動(dòng)方式包含相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)或繞轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)或移開光路徑外等形式。

本發(fā)明的投影裝置的一實(shí)施例包括光機(jī)、偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)以及偏振分光件。光機(jī)產(chǎn)生第一光束，偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)可活動(dòng)，且當(dāng)該第一光束通過(guò)該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)時(shí)，形成第二光束，偏振分光件具有分光面，其中該第一光束可通過(guò)或不通過(guò)該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)，當(dāng)該第一光束不通過(guò)該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)而進(jìn)入該偏振分光件時(shí)，該第一光束由該分光面導(dǎo)引朝第一方向行進(jìn)，當(dāng)該第一光束通過(guò)該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)而形成該第二光束且該第二光束進(jìn)入該偏振分光件時(shí)，該第二光束由該分光面導(dǎo)引而朝該第一方向及/或第二方向行進(jìn)。

在另一實(shí)施例中，該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括第一1/4波片以及第二1/4波片，該第一1/4波片與該第二1/4波片彼此可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，該第一光束依序通過(guò)該第一1/4波片以及第二1/4波片而形成該第二光束。

在另一實(shí)施例中，該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括1/2波片，可相對(duì)于該光機(jī)與該偏振分光件移動(dòng)，當(dāng)該1/2波片移動(dòng)而使該第一光束通過(guò)該1/2波片時(shí)，該第一光束形成該第二光束且該第二光束進(jìn)入該偏振分光件，當(dāng)該1/2波片移動(dòng)而使該第一光束不通過(guò)該1/2波片時(shí)，該第一光束直接進(jìn)入該偏振分光件。

在另一實(shí)施例中，該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括1/2波片，該1/2波片可繞轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)，當(dāng)該1/2波片翻轉(zhuǎn)而使該第一光束通過(guò)該1/2波片時(shí)，該第一光束形成該第二光束且該第二光束進(jìn)入該偏振分光件，當(dāng)該1/2波片翻轉(zhuǎn)而使該第一光束不通過(guò)該1/2波片時(shí)，該第一光束直接進(jìn)入該偏振分光件。

在另一實(shí)施例中，該偏振分光件包括偏振分光棱鏡(polarizedbeamsplittingprism)。

在另一實(shí)施例中，該分光面為平面或曲面或非球面。

在另一實(shí)施例中，該第一方向與該第二方向垂直。

在另一實(shí)施例中，該投影裝置更包括反射棱鏡，該反射棱鏡具有反射面，由該分光面導(dǎo)引的該第一光束或該第二光束進(jìn)入該反射棱鏡，并由該反射面反射而朝第三方向行進(jìn)。

在另一實(shí)施例中，該偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括立方分光鏡以及二面板，這些面板分列于該立方分光鏡的相對(duì)二側(cè)。

在另一實(shí)施例中，該立方分光鏡內(nèi)設(shè)置二鍍膜，呈x型交叉排列，其中一鍍膜讓水平偏振光束穿透，反射垂直偏振光束，而另一鍍膜則是讓垂直偏振光束穿透，反射水平偏振光束。

為了讓本發(fā)明之上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出實(shí)施例并配合所附圖式作詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1、2為已知的微投影機(jī)的立體圖。

圖3、4為本發(fā)明的投影裝置的一實(shí)施例示意圖。

圖5、6為本發(fā)明的投影裝置的另一實(shí)施例示意圖。

圖7、8為本發(fā)明的投影裝置的另一實(shí)施例示意圖。

圖9a、9b表示本發(fā)明的投影裝置的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例。

圖10a為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的一實(shí)施例的示意圖。

圖10b為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的另一實(shí)施例的示意圖。

圖10c為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的另一實(shí)施例的示意圖。

圖11a為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的另一實(shí)施例的示意圖。

圖11b為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的另一實(shí)施例的示意圖。

圖11c為光束通過(guò)本發(fā)明的投影裝置的偏振分光件的另一實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖3，其表示本發(fā)明的投影裝置的一實(shí)施例。本發(fā)明的投影裝置100主要包括光機(jī)10、偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)以及偏振分光件40。在本實(shí)施例中，偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括第一1/4波片20以及第二1/4波片30，第一1/4波片20具有第一穿透軸22，第二1/4波片30具有第二穿透軸32，第二1/4波片30可以相對(duì)于第一1/4波片20轉(zhuǎn)動(dòng)，偏振分光件40為偏振分光棱鏡并具有分光面42，在本實(shí)施例中當(dāng)光束入射分光面42時(shí)，垂直偏振光束(s光)會(huì)被分光面42反射，而水平偏振光束(p光)則會(huì)通過(guò)分光面42。

光機(jī)10產(chǎn)生第一光束b1，第一光束b1可以是線偏振光束(linearlypolarizedbeam)，例如圖3所示，第一光束b1為垂直偏振光束(s光)，第一光束b1依序通過(guò)第一1/4波片20以及第二1/4波片30而形成第二光束b2，轉(zhuǎn)動(dòng)第一1/4波片20使第一1/4波片20的第一穿透軸22與第一光束b1的偏振方向呈45度，轉(zhuǎn)動(dòng)第二1/4波片30且使第二1/4波片30的第二穿透軸32與第一1/4波片20的第一穿透軸22平行，藉此使第二光束b2成為水平偏振光束(p光)，當(dāng)?shù)诙馐鴅2進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42時(shí)，第二光束b2會(huì)通過(guò)分光面42而朝第一方向行進(jìn)離開偏振分光件40，即第二光束b2朝第一方向進(jìn)行投影。

當(dāng)欲改變投影方向時(shí)，如圖4所示，轉(zhuǎn)動(dòng)第二1/4波片30，使第二1/4波片30相對(duì)于第一1/4波片20旋轉(zhuǎn)45度，此時(shí)第一光束b1在依序通過(guò)了第一1/4波片20以及第二1/4波片30后形成第二光束b2，由于第一1/4波片20的第一穿透軸22與第一光束b1的偏振方向呈45度且第二1/4波片30的第二穿透軸32相對(duì)于第一1/4波片20的第一穿透軸22呈45度，使第二光束b2仍然為垂直偏振光束(s光)，當(dāng)?shù)诙馐鴅2進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42時(shí)，第二光束b2會(huì)被分光面42反射而朝第二方向行進(jìn)離開偏振分光件40，即第二光束b2朝第二方向進(jìn)行投影。如此，藉由旋轉(zhuǎn)第二1/4波片30而改變第二光束b2的偏振方向并配合偏振分光件40的特性，可以改變第二光束b2的投射方向，而由于第一1/4波片20以及第二1/4波片30只需要轉(zhuǎn)動(dòng)即可改變投影方向，因此投影裝置100不需要提供額外的空間供組件移入及移出，有利于投影裝置100的小型化。

在另一實(shí)施例中，也可以使第二1/4波片30自平行的狀態(tài)相對(duì)于第一1/4波片20旋轉(zhuǎn)22.5度，此時(shí)第一光束b1在依序通過(guò)了第一1/4波片20以及第二1/4波片30后形成第二光束b2，由于第一1/4波片20的第一穿透軸22與第一光束b1的偏振方向呈45度且第二1/4波片30的第二穿透軸32相對(duì)于第一1/4波片20的第一穿透軸20呈22.5度，第二光束b2形成圓偏振光(circularpolarizedbeam)，即第二光束b2同時(shí)具有垂直偏振光束(s光)與水平偏振光束(p光)，當(dāng)?shù)诙馐鴅2進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42時(shí)，第二光束b2會(huì)同時(shí)朝上述第一方向與上述第二方向行進(jìn)，即第二光束b2同時(shí)朝上述第一方向與上述第二方向投影。

請(qǐng)參閱圖5、6，其表示本發(fā)明的投影裝置的另一實(shí)施例。本實(shí)施例與圖3、4所示的實(shí)施例的差異在于本實(shí)施例的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括1/2波片50，如圖5所示，當(dāng)1/2波片50移動(dòng)至光機(jī)10與偏振分光件40之間時(shí)，第一光束b1會(huì)通過(guò)1/2波片50而形成第二光束b2，藉此使第二光束b2成為水平偏振光束(p光)，當(dāng)?shù)诙馐鴅2進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42時(shí)，第二光束b2會(huì)通過(guò)分光面42而朝該第一方向進(jìn)行投影。當(dāng)欲改變投影方向時(shí)，如圖6所示，只需要將1/2波片50移動(dòng)而離開第一光束b1的行進(jìn)方向，使第一光束b1直接進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42，第一光束b1會(huì)被分光面42反射而朝第二方向進(jìn)行投影，因此藉由移動(dòng)1/2波片50也可以改變第二光束b2的投影方向。

請(qǐng)參閱圖7、8，其表示本發(fā)明的投影裝置的另一實(shí)施例。其與圖5、6所示的實(shí)施例的差異在于1/2波片50可藉由轉(zhuǎn)軸f可翻轉(zhuǎn)地設(shè)于第一光束b1的行進(jìn)方向上，如圖7所示，1/2波片50藉由轉(zhuǎn)軸f翻轉(zhuǎn)至第一光束b1的行進(jìn)方向上而使第一光束b1通過(guò)1/2波片50，第一光束b1會(huì)通過(guò)1/2波片50而形成第二光束b2，藉此使第二光束b2成為水平偏振光束(p光)，當(dāng)?shù)诙馐鴅2進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42時(shí)，第二光束b2會(huì)通過(guò)分光面42而朝該第一方向進(jìn)行投影。當(dāng)欲改變投影方向時(shí)，如圖8所示，只需要將1/2波片50藉由轉(zhuǎn)軸f翻轉(zhuǎn)離開第一光束b1的行進(jìn)方向，使第一光束b1不通過(guò)1/2波片50而直接進(jìn)入偏振分光件40并入射分光面42，第一光束b1會(huì)被分光面42反射而朝第二方向進(jìn)行投影，因此藉由移動(dòng)1/2波片50也可以改變第二光束b2的投影方向。

請(qǐng)參閱圖9a、9b，其表示本發(fā)明的投影裝置的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)的另一實(shí)施例。在本實(shí)施例中，偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)包括立方分光鏡(x-cube)60以及二面板61、62，其中面板61、62分列于立方分光鏡60的相對(duì)二側(cè)。立方分光鏡60內(nèi)設(shè)置二鍍膜601、602，呈x型交叉排列，其中鍍膜601可讓水平偏振光束(p光)穿透，但會(huì)反射垂直偏振光束(s光)，而鍍膜602則是讓垂直偏振光束(s光)穿透，但會(huì)反射水平偏振光束(p光)。

當(dāng)?shù)谝还馐鴅1為垂直偏振光束(s光)進(jìn)入立方分光鏡60時(shí)，如圖9a所示，第一光束b1遭遇鍍膜601而反射至面板62，再經(jīng)由面板62反射而轉(zhuǎn)變成第二光束b2而回到立方分光鏡60，其中第二光束b2已轉(zhuǎn)變成水平偏振光束(p光)，并且面板62在第二光束b2中加入影像信息。接下來(lái)第二光束b2遭遇鍍膜602而反射，離開立方分光鏡60。由以上說(shuō)明可知，在進(jìn)入本實(shí)施例的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)后，第一光束b1將轉(zhuǎn)變其偏振狀態(tài)而成為第二光束b2，同時(shí)第二光束b2帶有面板62提供的影像信息而離開偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)。

在另一方面，如果第一光束b1為水平偏振光束(p光)進(jìn)入立方分光鏡60時(shí)，如圖9b所示，第一光束b1遭遇鍍膜602而反射至面板61，再經(jīng)由面板61反射而轉(zhuǎn)變成第二光束b2而回到立方分光鏡60，其中第二光束b2已轉(zhuǎn)變成垂直偏振光束(s光)，并且面板61在第二光束b2中加入影像信息。接下來(lái)第二光束b2遭遇鍍膜601而反射，離開立方分光鏡60。同樣的，在進(jìn)入本實(shí)施例的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)后，第一光束b1將轉(zhuǎn)變其偏振狀態(tài)而成為第二光束b2，同時(shí)第二光束b2帶有面板61提供的影像信息而離開偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)。

與先前實(shí)施例相類似，如果將本實(shí)施例的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)移入光機(jī)與偏振分光件之間、或者移出光機(jī)與偏振分光件之間，即可以改變第二光束b2的投影方向。

另外值得注意的是，如果令同時(shí)具有垂直及水平偏振方向的單一光束入射本實(shí)施例的偏振狀態(tài)變化機(jī)構(gòu)后，則此光束會(huì)先經(jīng)立方分光鏡60分光，接著利用二側(cè)面板61、62加入不同的影像信息后，再利用立方分光鏡60合光后投射出去，結(jié)果出射光將同時(shí)在不同偏振方向帶有不同的影像信息。

請(qǐng)參閱圖10a-10c，其表示偏振分光件40的分光面42為平面的實(shí)施例。如圖10a所示，當(dāng)?shù)诙馐鴅2為圓偏振光時(shí)，第二光束b2入射分光面42后，垂直偏振光束b3會(huì)被分光面42反射而朝第二方向投影，而水平偏振光束b4會(huì)通過(guò)分光面42而朝第一方向投影，在分光面42為平面且呈45度角傾斜設(shè)置的實(shí)施例中，第一方向與第二方向垂直，另外在本實(shí)施例中由于分光面42朝向下方設(shè)置，因此垂直偏振光束b3朝下方投影，在實(shí)際的應(yīng)用中，第一方向?yàn)橥队把b置100的前方，而第二方向?yàn)橥队把b置100的下方，所以投影裝置100可以同時(shí)朝壁面(或投影幕)及桌面投影。在圖10b所示的實(shí)施例中，由于分光面42朝向上方設(shè)置，因此垂直偏振光束b5朝上方(第二方向)投影，而水平偏振光束b6朝前方(第一方向)投影，在實(shí)際應(yīng)用中，投影裝置100可以同時(shí)朝壁面(或投影幕)及天花板投影。在圖10c所示的實(shí)施例中，在偏振分光件40的前方設(shè)置反射棱鏡70，反射棱鏡70具有反射面72，例如以金屬鍍層形成的反射面，第二光束b2入射分光面42后，垂直偏振光束b8會(huì)被分光面42反射而朝第二方向投影，而水平偏振光束b7會(huì)通過(guò)分光面42而朝第一方向(前方)行進(jìn)并進(jìn)入反射棱鏡70，進(jìn)入反射棱鏡70的水平偏振光束b7由反射層72反射后朝第三方向(下方)行進(jìn)，因此在本實(shí)施例中，可以分別朝投影裝置100的上方及下方投影，在實(shí)際的應(yīng)用中，同時(shí)朝天花板及桌面投影。

請(qǐng)參閱圖11a-11c，其表示本發(fā)明的偏振分光件的另一實(shí)施例，其中偏振分光件40’的分光面42’為曲面，所述曲面包括球面與非球面。在圖11a所示的實(shí)施例中，第二光束b2為線偏振光且為垂直偏振光束時(shí)，第二光束b2入射分光面42’后，第二光束b2會(huì)被分光面42’反射而朝第二方向行進(jìn)，由于分光面42’為曲面，在本實(shí)施例中分光面42’為凹面，因此第二光束b2投影成像的距離可以有短焦投影(shortthrowratio)的效果，可以短距離將影像投射于桌面上并放大顯示。在圖11b所示的實(shí)施例中，第二光束b2為圓偏振光，第二光束b2入射分光面42’后，垂直偏振光束b12會(huì)被分光面42’反射而朝第二方向投影，而水平偏振光束b13會(huì)通過(guò)分光面42’而朝第一方向投影，垂直偏振光束b12與圖11a的實(shí)施例相同，可以短距離將影像投射于桌面上并放大顯示，而水平偏振光束b13則可投影于壁面(或投影幕)。在圖11c所示的實(shí)施例中，第二光束b2入射分光面42’后，垂直偏振光束b14會(huì)被分光面42’反射而朝第二方向投影，而水平偏振光束b15會(huì)通過(guò)分光面42’而朝第一方向(上方)行進(jìn)并進(jìn)入反射棱鏡70，進(jìn)入反射棱鏡70的水平偏振光束b7由反射層72反射后朝第三方向(右方)行進(jìn)。

本發(fā)明的投影裝置100藉由設(shè)置可活動(dòng)的1/2波板或1/4波板來(lái)改變光束的偏振極性，并利用偏振光束通過(guò)偏振分光組件時(shí)會(huì)朝不同方向行進(jìn)的特性，來(lái)控制或切換光束投射的方向，由于不需要預(yù)留空間供反射組件移動(dòng)，有利于投影裝置100的小型化，而且本發(fā)明的投影裝置100利用偏振分光件40對(duì)投影方向作變換而且也可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)方向的投影，因此可適用于各種不同投影需求的場(chǎng)合。

本發(fā)明雖以實(shí)施例揭露如上，但其非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。