CN105182673A - 投影仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影仪，包括照明单元、透镜单元；照明单元包括第一光源、第二光源和第三光源，第一光源的出射光的中心线与第二光源和第三光源的出射光的相交；透镜单元包括三个第一聚光凸透镜，及沿第一光源的出射光的出射方向设置的第一滤光片、第二滤光片，第一滤光片用以透射第一光源的出射光和反射第二光源的出射光，第二滤光片用以透射经过第一滤光片的出射光和反射第三光源的出射光，透镜单元还包括设于第一滤光片和第二滤光片之间的辅助凸透镜，辅助凸透镜用以聚集经过第一滤光片的出射光。本发明通过在第一滤光片和第二滤光片之间设置辅助凸透镜，以汇聚第一光源和第二光源的出射光，从而提高照明单元的出射光的利用率。

Description

投影仪
技术领域
本发明涉及投影装置领域，特别涉及一种投影仪。
背景技术
当前的投影仪，一般包括照明单元、透镜单元以及成像单元，照明单元包括第一光源、以及并列设于第一光源一侧的第二光源和第三光源，第一光源的出射光的中心线分别与第二光源和第三光源的出射光的中心线垂直；透镜单元包括设置在照明单元前方的聚光凸透镜、以及设于照明单元的出射光的中心线上的两滤光片，照明单元发出的出射光经聚光凸透镜的聚集而传至滤光片，第一光源发出的出射光经滤光片的折射而传至另一滤光片上，第二光源通过滤光片的反射传至另一滤光片上；然而，穿过滤光片的第一光源的出射光经和经滤光片反射的第二光源的出射光在传至另一滤光片的过程中由于光是发散的，经一定距离传播后，光斑变大，导致大部份光都照射至镜片外面，从而使得照明单元的出射光的利用率降低了。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种投影仪，旨在提高当前的投影仪的照明单元的出射光的利用率。
为到达上述之技术目的，本发明提出的投影仪，包括照明单元、透镜单元；其中，所述照明单元包括第一光源、以及并列设于所述第一光源的一侧的的第二光源和第三光源，所述第一光源的出射光的中心线分别与所述第二光源和第三光源的出射光相交；
所述透镜单元包括对应设于所述第一光源、第二光源、以及第三光源的出射光方向上的三个第一聚光凸透镜，以及沿所述第一光源的出射光的出射方向依次设置的第一滤光片、第二滤光片，所述第一滤光片用以透射所述第一光源的出射光和反射所述第二光源的出射光，所述第二滤光片用以透射经过所述第一滤光片的出射光和反射所述第三光源的出射光，所述透镜单元还包括设于所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的辅助凸透镜，所述辅助凸透镜用以聚集经过所述第一滤光片的出射光。
优选地，所述辅助凸透镜具有面对所述第一光源的出射光的第一入光面，所述第一入光面具有预定的曲率，用以汇聚经过所述第一滤光片的出射光。
优选地，所述第一滤光片具有朝向所述第二光源的第一反射面，所述第一反射面与所述第二光源的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以将所述第二光源的出射光的反射至所述辅助凸透镜上；所述第二滤光片具有朝向所述第二光源的第二反射面，所述第二反射面与所述第二光源的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以反射所述第三光源的出射光，以将所述第三光源的出射光和所述第一光源与第二光源的出射光汇聚。
优选地，所述透镜单元还包括设于所述第二滤光片的远离所述辅助凸透镜的一侧的匀光器，用以使到达显示器件上的出射光呈均匀分布。
优选地，所述透镜单元还包括设于所述匀光器的远离所述第二滤光片的一侧的第二聚光凸透镜，用以聚集经所述匀光器射出的出射光。
优选地，每一所述第一聚光凸透镜的远离所述照明单元的一侧设有第三聚光凸透镜，用以汇聚穿过所述第一聚光凸透镜的出射光。
优选地，所述投影仪还包括成像单元，所述成像单元包括照明棱镜、与所述照明棱镜相对设置的成像棱镜、设于所述成像棱镜一侧的显示器件以及镜头；所述照明棱镜用以供穿过所述第二滤光片的出射光通过，以改变所述出射光的光斑形状；所述成像棱镜用以供穿过所述照明棱镜的出射光通过，并且将所述显示器件形成的图像全反射至所述镜头；所述显示器件用于接收穿过所述成像棱镜的出射光并形成图像反射至所述成像棱镜；所述镜头用以投射所述显示器件形成的图像。
优选地，所述透镜单元还包括反射镜，所述反射镜用以将所述第一光源、第二光源、以及第三光源的出射光反射至照明棱镜。
优选地，所述成像棱镜具有朝向所述照明棱镜设置的第三全反射面，所述第三全反射面用以将所述显示器件形成的图像全反射至所述镜头。
本发明提供一种投影仪，包括照明单元、透镜单元；其中，所述照明单元包括第一光源、以及并列设于所述第一光源的一侧的的第二光源和第三光源，所述第一光源的出射光的中心线分别与所述第二光源和第三光源的出射光的中心线垂直；所述透镜单元包括对应设于所述第一光源、第二光源、以及第三光源的出射光方向上的三个第一聚光凸透镜，以及沿所述第一光源的出射光的出射方向依次设置的第一滤光片、第二滤光片，所述第一滤光片用以透射所述第一光源的出射光和反射所述第二光源的出射光，所述第二滤光片用以透射经过所述第一滤光片的出射光和反射所述第三光源的出射光，所述透镜单元还包括设于所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的辅助凸透镜，所述辅助凸透镜用以聚集经过所述第一滤光片的出射光。
经过所述第一滤光片的第一光源的出射光和经所述第一滤光片反射的第二光源的出射光在传至所述第二滤光片之前，经设于所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的辅助凸透镜的汇聚，在传至所述第二滤光片，如此，减少了所述第一光源和第二光源的出射光在传播过程中的散射，从而提高了所述第一光源和所述第二光源的出射光的利用率。
附图说明
图1为本发明提供的投影仪的一实施例的结构图。
附图标号说明：
名称 标号 名称 标号
投影仪 100 照明单元 1
透镜单元 2 第一光源 11
第二光源 12 第三光源 13
第一聚光凸透镜 21 第一滤光片 22
第二滤光片 23 辅助凸透镜 24
第一入光面 241 第一反射面 221
第二反射面 231 匀光器 25
第二聚光凸透镜 26 第三聚光凸透镜 27
成像单元 3 照明棱镜 31
成像棱镜 32 显示器件 33
镜头 34 反射镜 28
第三全反射面 321
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本发明的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提出一种投影仪。
参照图1，图1为本发明提供的投影仪的一实施例的结构图。
在本发明的实施例中，请参阅图1，所述投影仪100包括照明单元1、透镜单元2；其中，所述照明单元1包括第一光源11、以及并列设于所述第一光源11的一侧的第二光源12和第三光源13，所述第一光源11的出射光的中心线分别与所述第二光源12和第三光源13的出射光的相交；
所述透镜单元2包括对应设于所述第一光源11、第二光源12、以及第三光源13的出射光方向上的三个第一聚光凸透镜21，以及沿所述第一光源11的出射光的出射方向依次设置的第一滤光片22、第二滤光片23，所述第一滤光片22用以透射所述第一光源11的出射光和反射所述第二光源12的出射光，所述第二滤光片23用以透射经过所述第一滤光片22的出射光和反射所述第三光源13的出射光，所述透镜单元2还包括设于所述第一滤光片22和所述第二滤光片23之间的辅助凸透镜24，所述辅助凸透镜24用以聚集经过所述第一滤光片22的出射光。
本发明通过采用在所述第一滤光片22和所述第二滤光片23之间设置辅助凸透镜24，使得经过所述第一滤光片22的第一光源11的出射光和经所述第一滤光片22反射的第二光源12的出射光在传至所述第二滤光片23之前，经设于所述第一滤光片22和所述第二滤光片23之间的辅助凸透镜24的汇聚，再传至所述第二滤光片23，如此，减少了所述第一光源11和第二光源12的出射光在传播过程中的散射，从而提高了所述第一光源11和所述第二光源12的出射光的利用率。
优选地，所述辅助凸透镜24具有面对所述第一光源11的出射光的第一入光面241，所述第一入光面241具有预定的曲率，用以汇聚经过所述第一滤光片22的出射光。如此，通过所述第一滤光片22的第一光源11的出射光和经所述第一滤光片22反射的第二光源12的出射光，经所述辅助凸透镜24的第一入光面241全部反射至所述第二滤光片23上，进而提高了所述第一光源11和第二光源12的出射光的利用率。
应当注意的是，所述第一入光面241上要实现全反射，须符合斯涅尔定律，n1sinθ1＝n2sinθ2，其中，n1和n2分别是两个介质的折射率，θ1和θ2分别是入射光(或折射光)与界面法线的夹角，叫做入射角和折射角。也即原理如下：如果入射角θ1等于某一个角θc时，折射光线会沿折射界面的切线进行，即折射角为90°，此时会有sinθ2＝1，则可推得sinθc＝sinθ1＝n2/n1。但如果入射角θ1大于这一个值θc时，入射角的正弦sinθ1>n2/n1，会推得sinθ2>1。这在数学上是没有意义的，所以此时，不存在折射光，而只存在反射光，于是便发生全反射。预定的曲率根据斯涅尔定律设定，即由辅助凸透镜24的折射率n1和空气的折射率n3来确定入光面的曲率，当然，该曲率设定的目的是为了使第一光源11的出射光全部穿过所述辅助凸透镜24，凡是满足该条件的曲率均在本发明的保护范围。
优选地，所述第一滤光片22具有朝向所述第二光源12的第一反射面221，所述第一反射面221与所述第二光源12的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以将所述第二光源12的出射光的反射至所述辅助凸透镜24上；所述第二滤光片23具有朝向所述第二光源12的第二反射面231，所述第二反射面231与所述第二光源12的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以反射所述第三光源13的出射光，以将所述第三光源13的出射光和所述第一光源11与第二光源12的出射光汇聚。所述第二光源12的出射光和所述第三光源13的出射光通过对应的所述第一反射面221和所述第二反射面231的反射，而与所述第一光源11的出射光汇聚，如此，不仅增强了所述投影仪100的光源的强度；同时，也减小了所述投影仪100的体积，节省了所述投影仪100的安装空间，进而方便了所述投影仪100的安装。
优选地，所述第一光源11、第二光源12、及第三光源13依次为蓝色LED光源、绿色LED光源及红色LED光源。所述投影仪100采用LED灯做光源，不仅能够保证光源的亮度，同时也能保证所述投影仪100的照明单元11的工作寿命；采用三原色的LED灯做光源，使得所述投影仪100的成像更清晰。
优选地，所述透镜单元2还包括设于所述第二滤光片23的远离所述辅助凸透镜24的一侧的匀光器25，用以使到达显示器件33上的出射光呈均匀分布。采用匀光器25可提高照明单元1发出的出射光均匀性，避免了所述投影仪100的成像单元3形成的图像产生暗影的问题发生。
进一步的，所述匀光器25为复眼透镜。采用复眼透镜可获得高的光能利用率和大面积的均匀照明。
优选地，所述透镜单元2还包括设于所述匀光器25的远离所述第二滤光片23的一侧的第二聚光凸透镜26，用以聚集经所述匀光器25射出的出射光。如此，使得经所述匀光器25的出射光在所述第二聚光凸透镜26的作用下，全部传至成像单元3，如此，进一步的提高了所述照明单元1的出射光的利用率。
优选地，每一所述第一聚光凸透镜21的远离所述照明单元1的一侧设有第三聚光凸透镜27，用以汇聚穿过所述第一聚光凸透镜21的出射光。如此，使得所述照明单元1的出射光能够进一步的汇聚，减少了出射光在传播过程中的散射，进而提高了对照明单元1的出射光的利用率。
优选地，所述投影仪100还包括成像单元3，所述成像单元3包括照明棱镜31、与所述照明棱镜32相对设置的成像棱镜32、设于所述成像棱镜32一侧的显示器件33(显示器件33优选为数字微镜器件面板，也即DMD面板(DigitalMicromirrorDevice))以及镜头34；
所述照明棱镜31用以供穿过所述第二滤光片23的出射光通过，以改变所述出射光的光斑形状；
所述成像棱镜32用以供穿过所述照明棱镜31的出射光通过，并且将所述显示器件33形成的图像全反射至所述镜头34；
所述显示器件33用于接收穿过所述成像棱镜32的出射光并形成图像反射至所述成像棱镜32；
所述镜头34用以投射所述显示器件33形成的图像。
所述镜头34的壳体设有传动板(未标示)、所述投影仪100还设有与所述传动板连接的拨动部(未图示)，所述传动板在所述拨动部的拨动下而带动所述镜头34往复运动，如此，方便了所述镜头34的位置的调整，以使得所述投影仪100投射于屏幕上的图像更清晰。
优选地，所述透镜单元2还包括反射镜28，所述反射镜28用以将所述第一光源11、第二光源12、以及第三光源13的出射光反射至照明棱镜31。所述反射镜28的反射面均与所述照明棱镜31的入光面和所述第二聚光凸透镜26的出光面呈一定夹角设置，如此设置，优化了所述出射光的传播路径，缩短了所述出射光的传播距离，进而减少了所述出射光在传播过程中的损耗，从而有利于提高所述出射光的利用率，同时，还有利于优化所述投影仪100的结构，减小所述投影仪100的体积。
优选地，所述成像棱镜32具有朝向所述照明棱镜31设置的第三全反射面321，所述第三全反射面321用以将所述显示器件33形成的图像全反射至所述镜头34。如此，使得所述显示器件33经投影镜头34成像在外部屏幕上，此处的全反射的角度同样要满足斯涅尔定律，由于上文进行详细推导，本处不进行详述。
应当说明的是，本发明的各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域的技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制其专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种投影仪，其特征在于，包括照明单元、透镜单元；其中，
所述照明单元包括第一光源、以及并列设于所述第一光源的一侧的第二光源和第三光源，所述第一光源的出射光的中心线分别与所述第二光源和第三光源的出射光的相交；
所述透镜单元包括对应设于所述第一光源、第二光源、以及第三光源的出射光方向上的三个第一聚光凸透镜，以及沿所述第一光源的出射光的出射方向依次设置的第一滤光片、第二滤光片，所述第一滤光片用以透射所述第一光源的出射光和反射所述第二光源的出射光，所述第二滤光片用以透射经过所述第一滤光片的出射光和反射所述第三光源的出射光，所述透镜单元还包括设于所述第一滤光片和所述第二滤光片之间的辅助凸透镜，所述辅助凸透镜用以聚集经过所述第一滤光片的出射光。
2.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述辅助凸透镜具有面对所述第一光源的出射光的第一入光面，所述入光面具有预定的曲率，用以汇聚经过所述第一滤光片的出射光。
3.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述第一滤光片具有朝向所述第二光源的第一反射面，所述第一反射面与所述第二光源的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以将所述第二光源的出射光的反射至所述辅助凸透镜上；所述第二滤光片具有朝向所述第二光源的第二反射面，所述第二反射面与所述第二光源的出射光的中心线呈45°夹角设置，用以反射所述第三光源的出射光，以将所述第三光源的出射光和所述第一光源与第二光源的出射光汇聚。
4.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述透镜单元还包括设于所述第二滤光片的远离所述辅助凸透镜的一侧的匀光器，用以使到达显示器件上的出射光呈均匀分布。
5.如权利要求4所述的投影仪，其特征在于，所述透镜单元还包括设于所述匀光器的远离所述第二滤光片的一侧的第二聚光凸透镜，用以聚集经所述匀光器射出的出射光。
6.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，每一所述第一聚光凸透镜的远离所述照明单元的一侧设有第三聚光凸透镜，用以汇聚穿过所述第一聚光凸透镜的出射光。
7.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括成像单元，所述成像单元包括照明棱镜、与所述照明棱镜相对设置的成像棱镜、设于所述成像棱镜一侧的显示器件以及镜头；
所述照明棱镜用以供穿过所述第二滤光片的出射光通过，以改变所述出射光的光斑形状；
所述成像棱镜用以供穿过所述照明棱镜的出射光通过，并且将所述显示器件形成的图像全反射至所述镜头；
所述显示器件用于接收穿过所述成像棱镜的出射光并形成图像反射至所述成像棱镜；
所述镜头用以投射所述显示器件形成的图像。
8.如权利要求7所述的投影仪，其特征在于，所述透镜单元还包括反射镜，所述反射镜用以将所述第一光源、第二光源、以及第三光源的出射光反射至照明棱镜。
9.如权利要求7所述的投影仪，其特征在于，所述成像棱镜具有朝向所述照明棱镜设置的第三全反射面，所述第三全反射面用以将所述显示器件形成的图像全反射至所述镜头。
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