CN108508683A - 一种投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的可调整投影方向的投影装置，其包括光学模块和光源模块，弧形导向槽和第一杆件分别固定于光学模块和光源模块其中的一个，第一杆件嵌入弧形导向槽中并沿该弧形导向槽的圆弧方向可移动，以使该光学模块相对于该光源模块可转动以改变该投影方向。本发明通过投影装置自身的投影角度可调整的设计，可根据使用者的需要灵活地选择放映影像的位置和方向。

Description

一种投影装置

技术领域

本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种可调整投影方向的投影装置。

背景技术

近年来随着消费性电子产品的迅速发展，投影装置日渐普及。目前，投影装置不光作为商业演示、会议、教育的演示交互工具，还为电影、游戏、娱乐提供了更丰富的娱乐效果，不论是移动式小型商业演示、多媒体会议室、教室、体育场馆、教堂、商业场所、大型礼堂等，都有可能会使用到投影装置。

然而，受到空间的限制，未必在每个使用者希望可以观赏影片的地方都有适合投射影像的投影幕或大幅空白墙面；现有的投影装置主要通过翻转投影装置实现角度调整，不能够灵活地选择放映影像的地方；部分可改变投影角度的投影装置，其光源与光路之间采取封闭设计，存在不能有效散热，局部温度过高影响光源寿命等的问题。

因此，有必要设计一种新型的可调整投影方向的投影装置，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可调整投影方向的投影装置，其能够根据使用者的需要灵活地选择放映影像的地方。

为达到上述目的，本发明提供了一种投影装置，其包含：

壳体；

光源模块，设置于该壳体，该光源模块用于提供投影光；

光学模块，设置于该壳体，该光学模块用于将该光源模块提供的该投影光转换成影像并沿投影方向进行投射；

弧形导向槽，固定于该光源模块和该光学模块的其中之一，且该弧形导向槽与该光源模块的光轴共轴；以及

第一杆件，固定于该光源模块和该光学模块的其中另一，且平行于该光源模块的光轴；

其中，该第一杆件嵌入该弧形导向槽中并沿该弧形导向槽的圆弧方向可移动，以使该光学模块相对于该光源模块可转动以改变该投影方向。

较佳的，该光源模块相对于该壳体固定，该光学模块相对于该壳体可转动。

较佳的，该投影装置还包括电源模块；

该电源模块相对于该光源模块固定，该光学模块通过柔性线路板或弹片式接触连接器实现与该电源模块的电性连接；或者，

该电源模块相对于该光学模块固定，该光源模块通过柔性线路板或弹片式接触连接器实现与该电源模块的电性连接。

较佳的，该光学模块还包括感测单元；

该感测单元用于感测该投影方向的投影面状况，和/或，

该感测单元用于感测该投影方向的投影范围内是否存在障碍物或人体的部分。

较佳的，该光学模块还包括光机单元和投影镜头单元，其中，

该光机单元，用于将该光源模块提供的该投影光转换成影像；以及

该投影镜头单元，用于将该影像沿该投影方向进行透射。

较佳的，该光学模块还包括第二感测单元；

该第二感测单元，用于感测该光学模块的该投影方向；

该光机单元，用于根据该投影方向调整影像的参数。

较佳的，所述调整影像的参数包括调整以下参数中的至少一个：影像的方向、影像的纵横比、影像的几何形状、影像的尺寸、投影镜头的焦距。

较佳的，该投影装置至少包括一个该第一杆件，每一该第一杆件嵌入该弧形导向槽中并可沿该弧形导向槽的圆弧方向移动。

较佳的，该投影装置至少包括一个该第一杆件，并至少包括一个该弧形导向槽；每一该第一杆件嵌入一一对应的一个该弧形导向槽中，并可沿对应的该弧形导向槽的该圆弧方向移动。

较佳的，该光学模块包括第一侧和第二侧，该第一侧朝向该光源模块，该第二侧背向该光源模块；其中，该第二侧相对于该投影装置的该壳体可旋转地固定，该第二侧的旋转轴与该光源模块的光轴共轴。

与现有技术相比，本发明提供的可调整投影方向的投影装置，其包括光学模块和光源模块，弧形导向槽和第一杆件分别固定于光学模块和光源模块其中的一个，第一杆件嵌入弧形导向槽中并沿该弧形导向槽的圆弧方向可移动，以使该光学模块相对于该光源模块可转动以改变该投影方向。本发明通过投影装置自身的投影角度可调整的设计，可以无需外部的位置或方向调整即可实现投影角度和位置的调整；光源与光路之间采用杆件和弧形导向槽的结合，结构简单，无需进行全封闭的结构设计，有利于光源和光路的散热，也有利于于空隙中安排针对光源侧的感测器件。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一实施例的旋转机构截面结构示意图；

图3为本发明第一实施例的旋转机构截面结构示意图；

图4为本发明的应用示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中具有通常知识者应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包括」为开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。

参照图1至图4所示，揭示了本发明投影装置的第一实施例的结构示意图，投影装置包括光源模块10、光学模块20，以及连接二者的可旋转结构，该可旋转结构包括弧形导向槽31和第一杆件32。

光源模块10用于提供投影用的光源，其具有一光轴S。光学模块20用于将光源模块10提供的光转换成影像，并沿投影方向V进行投射。

弧形导向槽31和第一杆件32中的一个固定于光源模块10，另一个固定于光学模块20，如图1所示，以弧形导向槽31固定于光学模块20、第一杆件32 固定于光源模块10为例；也可以是弧形导向槽31固定于光源模块10、第一杆件32固定于光学模块20，本发明不以此为限。弧形导向槽31与光源模块的光轴S共轴，也就是说弧形导向槽31的圆弧所在圆的圆心垂线与光轴S重合；第一杆件32平行于光轴S设置；第一杆件32的一端固定于光源模块10或光学模块20，另一端嵌入弧形导向槽31中，并可沿弧形导向槽31的圆弧方向移动，从而带动光学模块20相对于光源模块10的光轴S转动。优选的，光源模块10 相对于投影装置主体的壳体40固定，如此有利于设置冷却模块及其路径和出风 /对外散热位置，在进行投影角度调整时，光源模块10的散热状况不会因此受到影响；此时，光学模块20相对于投影装置主体的壳体40转动，进而光学模块 20的投影方向V随之发生改变调整。

第一杆件32与弧形导向槽31的结合部可以为光滑的圆柱，如图2中的(A) 至(D)所示；第一杆件32与弧形导向槽31的结合部也可以为齿轮形状，其可以与弧形导向槽31的内侧弧或外侧弧的齿状相耦合，从而实现精确的角度调整，如图3中的(A)至(B)所示；还可以是弧形导向槽31的内侧弧或外侧弧在特定的角度设置有凸齿、凹槽、或其他限位结构，以对移动到该位置的第一杆件 32进行限位，第一杆件32可在解除限位后继续移动，这样有利于于特定角度的状态保持。第一杆件32可在弧形导向槽31的圆弧圆心角α范围内移动到任意一角度、或在几个特定的角度之间进行调整。

优选的，弧形导向槽31的圆弧的圆心角α为90度、180度、270度、或360 度。圆心角α为90度时，光学模块20可相对于投影装置主体的壳体40旋转90 度，从而可以在相互垂直或大致垂直的两个平面上进行可选择的投影；考虑到第一杆件32和弧形导向槽31的尺寸，弧形导向槽31的圆弧的圆心角α可以略大于需调整的角度范围。圆心角α为180度时，光学模块20可相对于投影装置主体的壳体40旋转90度或180度，从而可以在连续过渡的呈90度的三个平面上进行可选择的投影。圆心角α为360度，即弧形导向槽31呈完整的圆形槽。

优选的，第一杆件32还可以为多个(两个或两个以上)，每一第一杆件32 之间相互平行并嵌入弧形导向槽31中，并可沿弧形导向槽31的圆弧方向移动。此时，弧形导向槽31的圆弧的圆心角α的设置可以根据形成圆心角度最大的两个第一杆件32之间的圆心角度以及需要可调整的方向之间的最大角度设置。

优选的，第一杆件32和弧形导向槽31可以为多个，第一杆件32与弧形导向槽31一一对应，每一第一杆件32嵌入一一对应的一弧形导向槽31中，并可沿对应的弧形导向槽31的圆弧方向移动；此时每个弧形导向槽31的圆弧圆心角α均相等。例如，投影装置可以具有三个围绕光轴S对称的三个弧形导向槽 31，每个弧形导向槽31的圆弧圆心角α为90度，同一时间，每个第一杆件32 位于对应弧形导向槽31的同一端，从而所有第一杆件32可以相对弧形导向槽 31旋转最大为90度的角度范围。

如图1所示，沿光轴S的方向，光学模块20包括第一侧和第二侧，第一侧朝向光源模块10，第二侧背向光源模块10。在弧形导向槽31设置于光学模块 20时，较佳的，将弧形导向槽31设置于光学模块20的第一侧。优选的，为了旋转结构的稳固性，可以在光学模块20的第二侧设置一第二旋转机构50，第二旋转机构50与包括第一杆件32和弧形导向槽31的旋转机构(或称第一旋转机构)共轴，或者说第二旋转机构的旋转轴与光源模块10的光轴共轴。第二旋转机构50可以与第一旋转机构对称或互补，例如，第二旋转机构50也包括一第二连杆和第二弧形导向槽，其相对于第一侧的第一旋转机构对称地分布于第二侧，其也可以相对于第一侧的第一旋转机构互补地分布于第二侧(也就是说第二弧形导向槽和弧形导向槽31的圆弧沿光轴S投影为完整的圆)。第二旋转机构也可与第一旋转机构不相同；例如，在第二侧对应的投影装置的壳体上设有一圆柱，其与光源模块10的光轴S共轴，对应的在光学模块20的第二侧设有一圆形凹槽，圆柱可以插入圆形凹槽内并可相对转动；圆柱和圆形凹槽也可分别设置于光学模块20的第二侧以及第二侧对应的投影装置的壳体上。

优选的，上述可旋转机构可电动控制旋转，控制旋转的电机可设置于弧形导向槽31所在的一侧；在投影装置还包括第二侧的第二旋转机构50时，控制旋转的电机还可设置于第二侧的第二旋转机构50的部分附近；控制旋转的电机也可设置于相对于投影装置主体的壳体40固定的模块中，在第二旋转机构50 被电机控制发生相对旋转时，第一旋转机构以及可动的光学模块20被带动发生相对于投影装置主体的旋转。

可旋转的光学模块20中的各功能单元需要投影装置提供电源、或者与相对固定的光源模块10或其他功能模块进行信号和数据交互，例如与固定设置于壳体上的外部数据接口进行信号连接，此时，选择可以容许相对移动的柔性线路板或弹片式接触连接器实现信号或电源连接。优选的，由于投影装置的功能组件可大多设置于可动的部分，外部数据接口也可设置于可动的部分，或者说可将外部数据接口设置于光学模块20对应的部分壳体上；此时，与投影装置主体壳体相对固定的光源模块10或其他功能模块(例如光源模块10的散热模块) 通过容许相对移动的柔性线路板或弹片式接触连接器实现信号或电源连接。

于实际应用中，光源模块10通常包括一光源。该光源可以为椭球灯泡或平行光灯泡，光源模块10也可包括LED或HLD光源，和/或单色激光光源。

光学模块20包括光调制单元、光机单元和投射镜头。光机单元用以将投射到光机单元的光线转换成影像图形，光机单元可以为数字光处理(digital light processing，DLP)形式、液晶显示(liquid crystal display，LCD)形式，或硅液晶(liquid crystal onsilicon，LCOS)形式，本发明不以此为限。对应于特定的光机单元设置对应的光调制单元，以对投射到光机单元的光线的入射方向、光斑形状、颜色、偏振形式等参数进行调整，例如光机单元为DLP形式、光源模块10包括HLD光源时，采用荧光色轮对光线进行色光的分离，采用整形透镜对光斑形状进行调整，采用反射镜实现光线方向调整，等等，在此不再赘述。投影镜头，用以将来自光机单元的经调制的光影图形投射出去，以形成可观看的影像。此外，光学模块20还可包括反射镜，以将短焦或超短焦的投影镜头投射出的光影图形进一步反射投射出去，以形成可观看的影像。光学模块20可为全封闭设计以避免灰尘的进入造成对画质、散热等方面的影响；光学模块20的入光口和/或出光口可以以透射光线的光学透镜密封。对光学模块20中产生热量或热量集中的零部件，例如DMD、荧光轮，可以进行对应的散热设计。

第一旋转机构和第二旋转机构中固定于光学模块20上的部分，以弧形导向槽31为例，其可以通过锁附、卡附等方式固定于光学模块20的外壳或框架上，也可以与光学模块20的外壳或框架一体成型，以减少零件数量和组装复杂度。同样，第一旋转机构中固定于光源模块10上的部分，以第一杆件32为例，也可以通过锁附、卡附等方式固定于光源模块10的固定框架上，优选的，其与光源模块10的固定框架一体成型。

影像的投射方向V(或称投影方向)可设置垂直于光源模块10的光轴方向 S。优选的，影像的投射方向V也可与光源模块10的光轴方向S呈现一定的角度，此时，投影的出射位置无需相对于投射影像位于中间位置，即无需将投影装置放置于空间中比较靠中间的位置，投影装置的摆放/安装位置更加自由，光学模块20的结构也可更加自由和微型化。

光学模块20还包括感测单元，感测单元检测的方向与投影方向V大致相同，用以感测投影方向V的投影面状况，从而投影装置在投影方向V的范围内选择适合投影的投影区域进行投影，并进行调焦、几何校正等操作，以使投射影像便于观看。该感测单元可以是摄像装置，例如红外线摄像头等。优选的，调焦、几何校正等操作可在投影方向V调整到位后自动执行。感测单元还可用于感测投影方向V的投影范围内是否存在障碍物或人体的部分。若存在障碍物，则控制光学模块20调整旋转角度以改变投影方向V，从而选择合适的方向和区域进行投影；也可在包含障碍物表面的区域进行投影，其中，根据障碍物的深度信息调整投影参数，以使投影便于观看，或者实现障碍物表面的增强现实投影，例如根据投影面的深度分布将光机单元获得的影像进行相应变形运算后进行投影，等等。若存在人体的部分，尤其是头部，甚至人眼部分，则控制光学模块 20调整旋转角度以改变投影方向V，以避开人体，尤其是人的头部和人眼部分，实现安全投影。

光学模块20还可包括第二感测单元，用以感测光学模块的投影方向V，进而光机单元根据获得的投影方向V进行投影参数的调整。第二感测单元可设置于可旋转机构处，用以感测光学模块20相对于光源模块10的旋转角度。具体地，第二感测单元可基于(但不限于)光学、电磁力、电阻、弹性等手段检测上述旋转角度。例如，在弧形导向槽31的特定角度处(例如90度、180度处) 设置光传感器，根据各位置的光传感器的通断检测获得第一杆件32相对于弧形导向槽31的位置；又如，以弧形导向槽的部分圆弧作为电阻抗，第一杆件作为滑动点，根据圆弧一端与第一杆件之间的电阻的大小确定第一杆件32相对于弧形导向槽31的位置和角度。第二感测单元还可包括角度感应器、重力感应器、或磁传感器等用以根据电磁变化判断上述旋转角度的大小。第二感测单元也可设置于光学模块20的出射投影侧，以根据感测到的外界影像变化获得光学模块20相对于光源模块10的旋转角度。此时，第二感测单元也可和感测单元集成为一个单元，或者以一个单元实现感测单元和第二感测单元二者的功能；第二感测单元还可根据控制旋转的电机的作动信息获得旋转角度。

光机单元根据旋转角度或投影方向V进行参数调整，参数包括：影像的方向、影像的纵横比、影像的几何形状、影像的尺寸、投影镜头的焦距，等。例如，如图4中的(A)和(B)所示，投影装置放置于桌面时，旋转角度为零时投影装置的投影方向V为侧墙；旋转角度为90度时投影装置的投影方向V为天花板，此时调整影像的方向为正投(旋转角度为零、同侧墙投影时)或反投 (相对于旋转角度为零、同侧墙投影时影像旋转180度)，使用者可以躺下来观看影片；由于投影距离发生变化，需要调焦以获得清晰的影像。又如，投影装置旋转角度为零时投影方向V为第一侧墙，投影装置旋转一定角度(例如90度) 时投影方向V为第二侧墙；第一侧墙与第一侧墙也可不呈90度，此时影像的几何形状不呈现矩形，通过几何校正以获得具有适合观看的形状的投影图像。再如，如图4中的(C)和(D)所示，投影装置固定于天花板，旋转角度为零时投影装置的投影方向V为侧墙；旋转角度为90度时投影装置的投影方向V为地面或桌面，具体应用例如导引指示、沉浸游戏、交互教学等等，此时可以根据投影地面或桌面的形状尺寸调整投影方向和纵横比。

综上所述，本发明提供了新型的可调整投影方向V的投影装置，其包括光学模块和光源模块，弧形导向槽和第一杆件分别固定于光学模块和光源模块其中的一个，第一杆件嵌入弧形导向槽中并沿该弧形导向槽的圆弧方向可移动，以使该光学模块相对于该光源模块可转动以改变该投影方向V。本发明通过投影装置自身的投影角度可调整的设计，可以无需外部的位置或方向调整即可实现投影角度和位置的调整；光源与光路之间采用杆件和弧形导向槽的结合，无需进行全封闭的结构设计，有利于光源和光路的散热，也有利于于空隙中安排针对光源侧的感测器件。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包含：

壳体；

光源模块，设置于该壳体，该光源模块用于提供投影光；

光学模块，设置于该壳体，该光学模块用于将该光源模块提供的该投影光转换成影像并沿投影方向进行投射；

弧形导向槽，固定于该光源模块和该光学模块的其中之一，且该弧形导向槽与该光源模块的光轴共轴；以及

第一杆件，固定于该光源模块和该光学模块的其中另一，且平行于该光源模块的光轴；

其中，该第一杆件嵌入该弧形导向槽中并沿该弧形导向槽的圆弧方向可移动，以使该光学模块相对于该光源模块可转动以改变该投影方向。

2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该光源模块相对于该壳体固定，该光学模块相对于该壳体可转动。

3.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该投影装置还包括电源模块；

该电源模块相对于该光源模块固定，该光学模块通过柔性线路板或弹片式接触连接器实现与该电源模块的电性连接；或者，

该电源模块相对于该光学模块固定，该光源模块通过柔性线路板或弹片式接触连接器实现与该电源模块的电性连接。

4.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该光学模块还包括感测单元；

该感测单元用于感测该投影方向的投影面状况，和/或，该感测单元用于感测该投影方向的投影范围内是否存在障碍物或人体的部分。

5.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该光学模块还包括光机单元和投影镜头，其中，

该光机单元，用于将该光源模块提供的该投影光转换成影像；以及

该投影镜头，用于将该影像沿该投影方向进行透射。

6.如权利要求5所述的投影装置，其特征在于，该光学模块还包括第二感测单元；

该第二感测单元，用于感测该光学模块的该投影方向；

该光机单元，用于根据该投影方向调整影像的参数。

7.如权利要求6所述的投影装置，其特征在于，所述调整影像的参数包括调整以下参数中的至少一个：影像的方向、影像的纵横比、影像的几何形状、影像的尺寸、投影镜头的焦距。

8.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该投影装置至少包括一个该第一杆件，每一该第一杆件嵌入该弧形导向槽中并可沿该弧形导向槽的圆弧方向移动。

9.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，该投影装置至少包括一个该第一杆件，并至少包括一个该弧形导向槽；每一该第一杆件嵌入一一对应的一个该弧形导向槽中，并可沿对应的该弧形导向槽的该圆弧方向移动。

10.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，

该光学模块包括第一侧和第二侧，该第一侧朝向该光源模块，该第二侧背向该光源模块；其中，该第二侧相对于该投影装置的该壳体可旋转地固定，该第二侧的旋转轴与该光源模块的光轴共轴。