CN106873295B - 一种投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影机，包括：合光模块，包括第一棱镜单元和第二透镜单元；供光模块，包括第一光源组和第二光源组；图像显示模块，用于产生投影图像；镜头，用于接收来自图像显示模块经合光模块反射的图像；合光模块的第一棱镜单元和第二透镜单元之间有间隙，且相互靠近的面均为平面；图像显示模块与第二光源组相对放置，且分别位于合光模块两侧；镜头与第一光源组相对放置，且分别位于所述合光模块的另外两侧；合光模块用于对来自第一光源组和所述第二光源组的光进行透射和反射，使得来自所述第一光源组和所述第二光源组的光经过合光后投射至所述图像显示模块进行调制显示；图像显示模块显示的图像经合光模块反射后出射到所述镜头。

Description

一种投影机
技术领域
本发明涉及投影显示技术领域，特别涉及一种投影机。
背景技术
目前的微型投影光机大部分采用美国德州仪器公司的DLP技术，其主要图像和光线控制器件一般称为DMD光调制器。它是一种反射率极高的微型反射镜阵列，需要配合照明光学系统和投影光学系统将通常使用的RGB三原色构成的画面转换成我们人眼易见的投影画面。其中常用的将照明光学系统和投影光学系统组合在一起的方法是使用一具有透镜表面的全内反射元件。
目前投影机普遍采用一路光源作为投影光源，虽然简化了结构，但是也产生在高亮度的环境中仅靠一路光源，亮度无法满足用户需求，例如户外。现有的增加亮度的方法是采用荧光粉或荧光色轮，这样不仅使结构更复杂，投影机体积增大，也会造成投影机的散热负担很大，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种结构简单的投影机，通过合光模块将多路光源合光整合，将汇合后的光源一起送至图像显示元件，来实现投影。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种投影机，包括：合光模块，包括第一棱镜单元和第二透镜单元；供光模块，包括第一光源组和第二光源组；图像显示模块，用于产生投影图像；镜头，用于接收来自图像显示模块经合光模块反射的图像；所述合光模块的第一棱镜单元和第二透镜单元之间有间隙，且相互靠近的面均为平面；所述图像显示模块与所述第二光源组相对放置，且分别位于合光模块两侧；所述镜头与所述第一光源组相对放置，且分别位于所述合光模块的另外两侧；所述合光模块用于对来自所述第一光源组和所述第二光源组的光进行透射和反射，使得来自所述第一光源组和所述第二光源组的光经过合光后投射至所述图像显示模块进行调制显示；所述图像显示模块显示的图像经所述合光模块反射后出射到所述镜头。
优选地，所述第一光源组出射的光源经第二透镜单元靠近第一光源组的面的透射，以45度角入射到第二透镜单元的与第一棱镜单元靠近的平面上。
优选地，所述第一棱镜单元包括一级棱镜，所述一级棱镜设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度。
优选地，所述第一棱镜单元包括一级棱镜和三级棱镜，所述一级棱镜和三级棱镜相互胶合设置；其中，所述一级棱镜设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度；所述三级棱镜设置为三个面都为平面的棱镜，三级棱镜其中一个面与一级棱镜斜边所在的面胶合。
优选地，所述第二透镜单元包括二级透镜，所述二级透镜设置为只有靠近第一光源组的一个面为平面，其余面为曲面的棱镜。
优选地，所述的第二透镜单元包括四级棱镜，第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜；其中，所述四级棱镜，第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜胶合设置，其中第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜各有一个面为平面；所述四级棱镜的三个面都为平面，其中两个平面分别与第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜的平面相互胶合。
优选地，所述的第二透镜单元包括四级棱镜和第二自由曲面透镜，且第二自由曲面透镜与四级棱镜之间有空隙，相靠近的面为平面。
优选地，所述的第一光源组包括，第一光源、准直透镜组、分光镜组、中继透镜和复眼透镜或光棒，其中，所述第一光源包括RGB三原色中的两种色光；第二光源组包括，第二光源、准直透镜组、中继透镜和复眼透镜或光棒，其中所述第二光源包括RGB三原色中除去第一光源组的两种色光的另一种三原色色光。
优选地，所述的第一光源组包括，第一光源、准直透镜组、分光镜组、中继透镜和复眼透镜或光棒，其中，第一光源包括RGB三原色中的三种色光；第二光源组包括，第二光源、准直透镜组、中继透镜和复眼透镜或光棒，其中，所述第二光源包括RGB三原色光源中的任意一种色光，所述第二光源设置为加强光光源。
优选地，所述的加强光光源的波长相较于第一光源组的RGB三原色光源的波长窄。
本发明的有益效果为：通过合光模块的光路整合作用，将多路光源进行合光后到达图像显示元件进行调制显示，结构简单，体积小。同时，还可以将其中一路光源设置为加强光，加强光的波长相较于其他光源光波长更窄，来达到加强的作用，从而提高整个系统的亮度。
附图说明
图1是本发明实施例一的投影机结构示意图；
图2是本发明实施例一光合模块一种方案结构示意图；
图3是本发明实施例一光合模块另一种方案结构示意图；
图4是本发明实施例二的投影机结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例一
如图1所示为本发明投影机结构示意图，包括：产生RGB三原色的第一光源组300和产生红色激光光源即加强光光源201的第二光源组200的供光模块、第一棱镜单元和第二透镜单元组合而成的第一合光模块100、产生投影图像的图像显示模块400和用于接收经第一合光模块100反射图像的镜头401。
图像显示模块400与第二光源组200相对放置，且分别位于第一合光模块100两侧，镜头401与第一光源组300相对放置，且分别位于第一合光模块100的另外两侧，第一光源组300产生的RGB三原色色光经过第一合光模块100两次全反射到达图像显示模块400，第二光源组200的加强光源201产生的红色激光直接透射过第一合光模块100到达图像显示模块400，图像显示模块400经过调制将显示的图像再次经第一合光模块100反射到达镜头401。
其中，如图1所示的第一合光模块100包括第一棱镜单元和第二透镜单元；其中第一棱镜单元包括一级棱镜101，第二透镜单元包括二级透镜102。
本发明实施例中，所述一级棱镜101设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，所述二级透镜102设置为只有靠近第一光源组的一个面为平面，其余面为曲面的棱镜，其中二级透镜102的平面与与一级棱镜101的斜边所在的平面相互靠近，且为了获得较好的折射率，二级透镜102的平面与与一级棱镜101的斜边所在的平面之间设置有一定的间隙。
其中，本发明实施例中，第一棱镜单元和第二透镜单元之间均具有间隙，且相互靠近的面为平面，所述相互靠近的平面可以平行设置，也可以非平行设置。
本发明实施例中，所述第一光源组300出射的光源经第二透镜单元的二级透镜102靠近第一光源组300的面的透射，入射到第二透镜单元的二级透镜102的平面上，为了获得全反射的效果，优选使得第一光源组300的光源以45度角入射到第二透镜单元的二级透镜102的平面。
本发明实施例中，所述第一光源组300出射的光源经第二透镜单元靠近第一光源组300的面的透射，以45度角入射到第二透镜单元的与第一棱镜单元靠近的平面上。其中，所述直角棱镜的三个面中，两个面的夹角可以设置为90度，斜边所在的面与第一光源组300产生的RGB三原色色光的光轴夹角可以设置为45度。其中，本发明实施例中，第二透镜单元靠近第一光源组300的面镀有可透过波长窄的光而反射波长的光的膜。
其中，本发明实施例中，第一棱镜单元和第二透镜单元相互靠近的平面均镀有增透膜。
其中，本发明实施例中，第一光源组300，包括：第一光源，第一准直透镜组311、第二准直透镜组312、第三准直透镜组313，反绿光透蓝光的第一分光镜304、反红光透绿光和蓝光的第二分光镜306，第一中继透镜305，第二中继透镜308和第一复眼透镜或光棒307；其中，第一光源包括RGB三原色光源，即红光光源301、绿光光源302和蓝光光源303，所述RGB三原色光源可采用LED光源。
其中，蓝色光源303的入射方向与第三准直透镜313，第一中继透镜305、第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308的中心光轴一致，且与第一分光镜304和第二分光镜306的夹角为45度。
其中，蓝色光源303依次透射第三准直透镜313、第一分光镜304、第一中继透镜305、第二分光镜306、第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308，最后以一定角度到达合光模块100的第二透镜单元。
其中，绿色光源302的入射方向与第三准直透镜313，第一中继透镜305、第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308的中心光轴垂直，且与第一分光镜304和第二分光镜306的夹角为45度。
其中，绿光光源302依次透射第二准直透镜组312，经第一分光镜304反射后，透射第一中继透镜305、第二分光镜306、第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308最后以一定角度到达合光模块100的第二透镜单元。
其中，红色光源301的入射方向与第三准直透镜313，第一中继透镜305、第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308的中心光轴垂直，且与第一分光镜304和第二分光镜306的夹角为45度。
其中，红色光源301依次透射第一准直透镜组311，经第二分光镜306反射后，透射第一复眼透镜或光棒307和第二中继透镜308最后以一定角度到达合光模块100的第二透镜单元。
第一光源组300出射的RGB三原色光源，即红光光源301、绿光光源302和蓝光光源303，分别经过透射和反射后入射到第二透镜单元的二级透镜102，经二级透镜102靠近第一光源组300的曲面透射后，入射到二级透镜102的平面，并经过反射后入射到二级透镜102的另一曲面，经过反射后，到达图像显示模块400。这里的曲面也可以替换为平面，平面也可以替换为曲面，只要能够实现光源的透射和反射即可。
其中，本发明实施例中，第二光源组200，包括：第二光源，第四准直透镜组202，第二复眼透镜或光棒203和第三中继透镜204。其中，所述第二光源设置为加强光光源201，本实施例中所述加强光光源201为红色激光光源，红色激光光源的入射方向与第四准直透镜组202，第二复眼透镜或光棒203和第三中继透镜204的中心光轴一致；所述红色激光依次透射第四准直透镜组202、第二复眼透镜或光棒203和第三中继透镜204，最后以一定角度到达合光模块100的第二透镜单元。
其中，第二光源组200，即加强光源201产生的红色激光经过第四准直透镜组202，第二复眼透镜或光棒203和第三中继透镜204透射后入射到第二透镜单元的二级透镜102，经二级透镜102靠近第一光源组300的曲面透射后，与第一光源组300出射的三原色光源经二级透镜102的平面反射后的光源汇合，且汇合后的方向一致，汇合后的光源入射到二级透镜102的另一曲面，经过反射后，到达图像显示模块400，图像显示模块400经过调制将显示的图像再次经第一合光模块100反射到达镜头401。其中，本发明实施例中，图像显示模块400主要为光线调制器件，例如DMD芯片。
其中，本发明实施例中，第一光源组300和第二光源组200经汇合后入射到达图像显示芯片的角度要视图像显示模块的芯片型号而定，例如图像显示模块是90度反射，那么第二光源组300和第一光源组200入射图像显示模块的角度就是垂直入射。如果图像显示模块是其他角度反射，那么第二光源组300和第一光源组200经汇合后的入射角就要做出相应变化，这可以通过调节第一光源组200的入射光的角度，以及第一棱镜单元和第二棱镜单元的反射和透射角度来实现。
其中，本发明实施例中，所述第二光源，即加强光光源201不一定设置为红色激光光源，加强光光源201也可为光波长相较第一光源模块的光波长窄的其他色光源。从而达到提升投影亮度的效果。
如图2所示，本实施例中，第一合光模块还可以替换为第二合光模块103，其中第一棱镜单元为胶合透镜，即包括一级棱镜101和三级棱镜104胶合设置；第二透镜单元为非胶合透镜，即包括二级透镜102。所述一级棱镜101设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度，斜边所在的面与第一光源组300产生的RGB三原色色光的光轴夹角为45度；三级棱镜104为三个面都为平面的棱镜，其中一个面与一级棱镜101斜边所在的面胶合。所述二级透镜102设置为只有一个面为平面，其余面为曲面的棱镜，其中二级透镜102的平面与与三级棱镜104的一个面相互靠近，且互相平行。
如图3所示，本实施例中，第一合光模块还可以替换为第三合光模块106，其中第一棱镜单元为非胶合透镜，即包括一级棱镜101，所述一级棱镜101设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度，斜边所在的面与第一光源组300产生的RGB三原色色光的光轴夹角为45度；第二透镜单元为胶合透镜，即包括四级棱镜105、第一自由曲面透镜107和第二自由曲面透镜108胶合设置，其中第一自由曲面透镜107和第二自由曲面透镜108各有一个面为平面，其他面均为曲面；所述四级棱镜105的三个面都为平面，其中一个平面与一级棱镜101的斜边所在的平面相互靠近，且互相平行，所述四级棱镜105的另外两个平面分别与第一自由曲面透镜107和第二自由曲面透镜108的平面胶合。
本发明实施例中，所述的第二透镜单元还可以包括四级棱镜和第二自由曲面透镜，且第二自由曲面透镜与四级棱镜之间有空隙，相靠近的面为平面。
本发明实施例的合光模块不限于以上实施例所述，只要能实现本发明实施例的功能的结构，均可应用在图1所示的投影机的合光模块中。
实施例二
如图4所示的投影机结构，其与实施例一主要的区别点在于供光模块的第一光源组310和第二光源组206与实施例1不同，其余结构均与实施例一相同。
其中，第一光源组310与实施例一中的第一光源组300的主要区别在于本实施例中的第一光源组310采用三原色中的两种色光作为第一光源，本实施例所选色光为蓝光和绿光，所以相较于实施例一中的第一光源组300采用三原色的三种色光作为光源，本实施例省去第一中继透镜305和第二分光镜306，其他结构及排列方式不变。
其中，第二光源组206与实施例一中的第二光源组200的主要区别在于，所述第二光源包括RGB三原色中除去第一光源组的两种色光的另一种三原色色光，本实施例中将实施例一中的第二光源组200的红色激光光源即加强光光源替换成红色光，此种光可采用LED光源，相较于实施例一中的第二光源组200的其他结构均不变。
其中，第二透镜单元靠近第二光源组206的面镀有反蓝光和绿光透红光的膜。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以做出简单的推演及替换，都应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种投影机，其特征在于，包括：
合光模块，包括第一棱镜单元和第二透镜单元；
供光模块，包括第一光源组和第二光源组；
图像显示模块，用于产生投影图像；
镜头，用于接收来自图像显示模块经合光模块反射的图像；
所述合光模块的第一棱镜单元和第二透镜单元之间有间隙，且相互靠近的面均为平面，所述相互靠近的平面平行设置；
所述图像显示模块与所述第二光源组相对放置，且分别位于合光模块两侧；
所述镜头与所述第一光源组相对放置，且分别位于所述合光模块的另外两侧；
所述合光模块用于对来自所述第一光源组和所述第二光源组的光进行透射和反射，使得来自所述第一光源组和所述第二光源组的光经过合光后投射至所述图像显示模块进行调制显示；
所述图像显示模块显示的图像经所述合光模块反射后出射到所述镜头；
所述的第一光源组包括：第一光源，准直透镜组，分光镜组，中继透镜，和复眼透镜/光棒，其中，第一光源包括RGB三原色中的三种色光；第二光源组包括：第二光源，准直透镜组，中继透镜，和复眼透镜/光棒，其中，所述第二光源包括RGB三原色光源中的任意一种色光，所述第二光源设置为加强光光源；
所述的加强光光源的波长相较于第一光源组的RGB三原色光源的波长窄。
2.根据权利要求1所述的一种投影机，其特征在于，所述第一光源组出射的光经第二透镜单元靠近第一光源组的面的透射，以45度角入射到第二透镜单元的与第一棱镜单元靠近的平面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种投影机，其特征在于，所述第一棱镜单元包括一级棱镜，所述一级棱镜设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度。
4.根据权利要求1或2所述的一种投影机，其特征在于，所述第一棱镜单元包括一级棱镜和三级棱镜，所述一级棱镜和三级棱镜相互胶合设置；其中，所述一级棱镜设置为直角棱镜，所述直角棱镜的三个面都为平面，其中两个面的夹角为90度；所述三级棱镜设置为三个面都为平面的棱镜，三级棱镜其中一个面与一级棱镜斜边所在的面胶合。
5.根据权利要求1或2所述的一种投影机，其特征在于，所述第二透镜单元包括二级透镜，所述二级透镜设置为只有靠近第一光源组的一个面为平面，其余面为曲面的棱镜。
6.根据权利要求1或2所述的一种投影机，其特征在于，所述的第二透镜单元包括四级棱镜，第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜；其中，所述四级棱镜，第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜胶合设置，其中第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜各有一个面为平面；所述四级棱镜的三个面都为平面，其中两个平面分别与第一自由曲面透镜和第二自由曲面透镜的平面相互胶合。
7.根据权利要求1或2所述的一种投影机，其特征在于，所述的第二透镜单元包括四级棱镜和第二自由曲面透镜，且第二自由曲面透镜与四级棱镜之间有空隙，相靠近的面为平面。
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