CN109154766A - 户外投影仪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于产生图案化光输出的户外投影仪装置，所述光的图案化至少部分地借助于可旋转射束图案化元件来实现，所述可旋转射束图案化元件借助于机械耦接的风力涡轮机元件来机械驱动。

Description

户外投影仪装置

技术领域

本发明涉及一种户外投影仪装置，特别地，涉及一种用于产生可提供装饰效果的光图案的户外投影仪装置。

背景技术

公共空间中常用的一种特定类型的城市照明是投影照明，其中使用照明设备来将图案或图像投影到目标表面(诸如，建筑物的正面或地面上的区域)上。这类投影可用于提供装饰或美观效果，或者可用于传达信息，或比如广告消息。

许多已知的现有技术投影仪装置利用图案化掩膜或图案化半透明膜或幕，光被投射到所述图案化掩膜或图案化半透明膜或幕上以便产生图案化输出或图像。通常希望产生其中所显示图案展现出运动或变化的图案化输出。这可使得所得显示对于观察者来说更有趣且更具吸引力。

用于实现这一点的一种众所周知的手段是提供其中控制图案化掩膜或幕进行旋转的投影仪装置。然而，对于这类装置来说，旋转通常借助于提供受控且可预测的旋转速率的电动机产生。速率的变化是可实现的，但这仅借助于比如另外的控制器来实现，所述控制器被配置来根据预定方案或图案提供变化。所产生的照明效果因此可保持是重复的且对于观察者来说是单调乏味的。

需要一种用于将光图案投影到目标表面上的简单投影仪装置，其中所述装置能够产生在所产生的运动速率上提供可变性或不可预测性的改进程度的动态图案化输出。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有中心轴线的户外投影仪，所述投影仪包括：

一个或多个光源，其被布置来产生照明输出；

所述中心轴线上的可旋转射束图案化元件，其被布置来使所述照明输出图案化；以及

风力涡轮机元件，其与所述射束图案化元件机械耦接以驱动所述射束图案化元件的旋转。

因此，本发明的实施例通过使用射束图案化元件提供动态照明图案，所述射束图案化元件被配置来绕中心轴线旋转，所述旋转提供从所述装置发射的光图案的平滑变化或运动。

此外，机械连接的风力涡轮机元件促进所述旋转。由于不仅所述图案本身看起来移位和改变，而且这个改变的速率和频率本身也由于风力强度的可变性而是可变的，所以所述风力涡轮机元件向所述输出图案提供另外的动态水平。此外，这个速率的可变性不是预定的而是至少部分地由当前环境因素确定，使得所述图案看起来直接响应于变化的风力速度和/或方向而改变(较快的风力速度导致较快的旋转，并因此导致更快速的图案变化)。因此，与环境的这种交互不仅提供实现动态图案变化的便利且简单的手段，而且还使得所产生的显示对于观察者来说更有趣且更令人兴奋。另外，对风力的利用可消除对用于控制所述旋转的任何模拟或数字电路的需要，从而使得所述装置在功能上是简单的且是能量有效的。

在实例中，所述中心轴线可与所述投影仪和/或所述可旋转射束图案化元件(例如，圆形)的对称轴线重合。然而，在其他实例中，所述中心轴线可以简单地是指延伸穿过所述投影仪的中心点的轴线，其中所述中心点可对应于所述投影仪和/或射束图案化元件的绝对中心，或者所述投影仪和/或射束图案化元件的重心，但是可替代地，可以简单地是指总体上或基本上朝向所述投影仪和/或射束图案化元件的中心区域定位的点。

所述射束图案化元件被适配来对从所述一个或多个光源接收的所述照明输出进行光学处理或操作，以这种方式使得将所述照明输出转变成展现出特定图案和/或形状的照明输出。在实例中，这可通过对所接收照明输出的一个或多个部分的吸收或反射和/或通过对所接收照明输出的一个或多个部分或光线的衍射或散射来实现。

应当强调，所述风力涡轮机元件并不是指被适配来产生任何形式的电能的单元。它是指被适配来将移动空气所拥有或表达的动能转变或传递成旋转动能的单纯机械单元或部件。在许多情况下，这可包括单元被适配来将移动空气的线性动能传递或转变或重新引导成旋转动能，通常是然后由所述涡轮机元件的旋转主轴或轴体现或表达的旋转动能。此旋转动能被机械传递到所述射束图案化元件。

在实例中，还可提供与所述风力涡轮机元件机械连接的发电机单元，以用于将所述涡轮机元件的动能转换成电能。然而，这是单纯地可选的另外的特征。

除了上述内容之外，本要求保护的发明的发明人已经认识到，现有技术投影仪装置在相对靠近目标表面定位投影仪的情况下通常产生所不希望地小的光图案。这意味着：在希望跨目标表面产生大的、广阔的光图案的情况下，这通常需要将投影仪定位在远离目标表面的很大距离处。

发明人已经认识到，这种缺陷是由以下事实造成的：当前的现有技术投影仪被配置来发射光图案，其方式为它们以所不希望地缓慢的速率(相对于与所述装置的距离)从所述装置向外扩展或发散。因此，将希望提供一种投影仪，其给出改进速率的图像发散，使得可使用更加靠近目标表面定位的装置来提供大投影。

因此，根据本发明的一个或多个实施例提供如上所述的投影仪，所述投影仪还包括一个或多个光学元件，其布置在所述一个或多个光源与所述射束图案化元件之间以用于使所述照明输出准直，其中每个光源被布置来将其照明输出朝向所述光学元件中的相应一个引导。

特别地，所述一个或多个光源和所述一个或多个光学元件可形成被配置来产生环形发散照明输出的光源布置，所述环形发射照明输出被引导到所述射束图案化元件上。

环形发散意思是好像或事实上从中心起始点或中心起始轴线或轮廓线向外扩展或发散。特别地，环形发散照明输出可以好像是从沿着投影仪的中心轴线的一个或多个点向外环形发散或扩展。环形发散照明输出可以好像是从环形轮廓线或环绕中心轴线的线向外环形发散或扩展。在这些情况中的一者或两者中，环形发散可以是指例如如以从中心点或中心线或轮廓线向外传播的球面波的形式的基本上球样发散或扩张。它可以是指径向发散。术语环形不必是指圆形对称形式，而是替代地可以是指比如闭合环路或环的任何部分或其整体。

通过将环形发散照明输出引导到射束图案化元件上，产生从射束图案化元件、并且因此从作为整体的投影仪发出的照明输出，所述照明输出本身展现出相同的发散特性。通过改变光学元件的配置和/或布置，可实现任何所希望速率或梯度的环形发散。特别地，可建立相对快速的发散，借此照明输出在相对(与现有技术装置相比)短的时间(或距离)内扩张以覆盖或涵盖大区域。这意味着：可借助于定位在与目标表面相距相对(与现有技术相比)靠近的距离处的投影仪装置产生相对大的图案化照明显示或效果(覆盖大区域或在其上延伸的显示)。

借助于与目标区域相对靠近定位的装置产生大区域图案或图像的能力给予许多优点。特别地，由于不必识别和/或构建适当地远离目标区域的点以用于安装装置，并且也不必实现或达到对特别高的或升高的点或位点的接近以用于安装投影仪(任一种情况都可增加投影仪的安装过程的时间、成本和复杂性)，所以投影仪的安装可得到简化。类似地，由于当不在可能需要专业技能和/或特殊权限来达到它们或得到接近的非常高或以其他方式远离的位置处安装投影仪时，接近是更容易的，所以对投影仪的维护也得到简化。

根据至少一组实例，所述一个或多个光源中的每一个可被安装成使得其光学轴线相对于所述中心轴线处于非零角度下。这些非零角度可集体地被布置以便一起提供或产生展现出环形发散的从所述光源(从所述中心轴线径向地)向外传播的照明分布。

在特定实例中，所述一个或多个光源可形成光源的环形阵列或布置，其中这可由其中所述光源的位置限定闭合环路或环(即，环形)的整体或一部分的布置组成。所述光源的所述光学轴线可集体地被布置以便与跨一起限定或划定环形轮廓线或图的一组点的所述射束图案化元件相交。

在某些实例中，所述投影仪还可包括具有截头圆锥形区段的载体，其中所述一个或多个光源安装在所述截头圆锥形区段的侧壁上。所述截头圆锥形区段可包括比如实心圆锥形平截头体，或者可替代地包括仅由圆锥形平截头体的外壁组成的框架或安装元件。

每个光学元件可被安装成使得其光学轴线与所述一个或多个光源中的一个的光学轴线重合。以此方式，每个光学元件被安装在直接面向所述光源中的相应的一个或多个或与其重叠的位置处，并且被配置来使所接收光沿着与被接收相同的方向重新传播或传输。

可替代地，所述光学元件中的一个或多个可被安装成使得其光学轴线相对于所述光源中的一个的所述光学轴线处于非零角度下，但尽管如此也与所述光源中的所述一个或多个的光发射部分相交。这种情况下，所述光学元件可被配置来改变所接收光的方向，使得所接收光沿着所述光学元件的不重合光学轴线的方向传播。

每个光学元件可被安装在环形支撑框架中。

根据至少一组实施例，每个光学元件可包括准直透镜，所述准直透镜包括：

透镜主体，其具有

光出射窗口，其包括由环形部分包围的穹顶形中心区域，所述环形部分从周边凸出地延伸到所述穹顶形中心区域，以及

全内反射侧壁，其从所述光出射窗口延伸；以及

中心腔体，其用于与所述光出射窗口相对地接收光源，所述腔体包括用于将由所述光源发射的第一光部分导引到所述穹顶形中心区域上的腔体腔顶以及用于将由所述光源发射的第二光部分导引到所述全内反射侧壁上的腔体侧壁，

其中所述全内反射侧壁被布置来将所述第二光部分朝向所述环形区段反射。

因此提供的准直透镜特别地被适配来提供准直照明输出，与本领域已知的类似准直透镜相比，所述准直照明输出跨出射窗口具有改进的明亮均一度。特别地，可制造性要求通常可强加跨所述出射窗口在所产生照明输出中引起不可忽略的空隙或空间的内部角度约束(拔模要求)。在本发明的实例中，这可导致被引导到所述射束图案化元件上的所述照明输出中存在暗环。

在正常情况下，可自然地预期这个环随着照明输出进一步传播通过空间而消失，并且构成所述照明输出的光线的相对角度相交并结合以形成均一的照明分布。然而，由于本发明的实施例中的射束图案化元件的中断，此自校正是至少部分地中断的，这意味着从所述投影仪发射的所得照明输出可展现出暗区域或暗线。

另外，由于所述射束图案化元件的某些部分可不接收照射并且因此所得图案化输出可有缺陷或不完整，所以所述照明输出的图案化可能折衷。

上述实施例的准直透镜通过提供腔体补救这些缺陷，所述腔体被适配来将由光源发射的光的一部分导引到所述透镜的全内反射(TIR)侧壁上，其中所述（TIR）侧壁被成角度、被成形或以其他方式被配置来将这个所接收光部分的一部分引导到所述出射窗口的环形部分上。这确保跨这个环形部分或在其周围不存在暗空间或环，这个环形部分处否则可能标准地预期出现暗空间或环。

所述光出射窗口的所述环形部分从所述窗口的周边凸出地延伸到所述穹顶形中心区域。“凸出地延伸”意思是延伸以限定凸出表面的至少一部分。所述环形部分可例如限定从所述周边延伸并倾斜以与所述中心区域接触的弯曲倾斜表面。

根据实例，所述一个或多个光源中的每一个可被安装成使得其光学轴线相对于所述中心轴线处于在15°与45°之间的角度下。申请人已经发现比如22度的角度在入射表面上产生具有一定直径的输出图案，所述直径是所述投影仪与所述表面之间的距离的1.3倍。

根据至少一组实施例，所述射束图案化元件可包括界定光透射区域的环形图案的不透明主体。在这种情况下，所述射束图案化元件包括射束图案化掩膜，其被适配来通过吸收从所述一个或多个光源接收的所述照明输出的选定部分来使所述传出照明分布成形。所接收照明输出的入射在光透射区域上的那些部分未被吸收，并且一起限定从所述投影仪发射的所产生输出射束图案。

在实例中，所述光透射区域可包括由光透射材料形成的光透射窗口元件。可替代地，所述光透射区域可包括所述不透明主体中的开口或孔。

所述光透射区域可包括窗口元件，其被适配来仅透射由所述一个或多个光源发射的光的光谱组成的一部分。这可具有给透射穿过相应射束图案元件的图案化光输出略微着色或染色的效果。

所述光透射区域可以是半透明的或透明的。所述光透射区域可包括两个或更多个光透射区域的子集，每个子集具有不同的光透射率。透射率可以是指所述透射区域对光的所有光谱频率的吸收度(即，所述区域对白光的不透明度)，或者可以是指所述区域对光的一组特定光谱频率的吸收度(即，其对光的特定颜色或特定颜色组的不透明度或透射率)。

所述不透明主体可包括另一截头圆锥形区段，其包括所述光透射区域的环形图案。这个截头圆锥形区段可以是实心圆锥形平截头体，或者可例如由限定圆锥形平截头体的外表面的壁组成。

所述射束图案化元件的所述成形光透射区域可包括具有规则或自由形状的成形孔。所述成形孔可例如限定规则几何形式或形状。可替代地，它们可被成形以限定或表现特定图像或对象。它们可被成形以限定字母、数字或字词。所述孔一起可被成形以限定意图传达或传递信息或消息的字词。

根据一个或多个实施例，所述射束图案化元件可包括透射主体，其包括随机分布的光散射区域。这种情况下，所述射束图案化元件被适配来不是基本上通过对光的吸收而是通过对光的偏转或散射来使所述射束成形，所述散射光形成在投影到接收目标表面上时可提供对于观察者来说有趣或有吸引力的美观效果的布满斑点的或斑驳的光图案。

在一个或多个另外的实例中，所述射束图案化元件可包括一个或多个光学主体，其被适配来使所接收光的至少一部分折射和/或反射，这具有使所述光成形或图案化的效果。

根据至少一组实施例，所述风力涡轮机元件可通过可配置机械耦接元件机械耦接到所述射束图案化元件，所述可配置机械耦接元件具有其中所述风力涡轮机元件与所述射束图案化元件机械接合的第一配置以及其中所述风力涡轮机元件与所述射束图案化元件机械脱离的第二配置。这使得能够控制所述射束图案化元件的旋转，并因此控制所述图案化光输出的移动或转变。解除耦接可通过手动机械控制或通过机电装置(诸如，致动器或电机)实现。在任一情况下，所述控制可在机电控制的情况下通过例如使用者输入命令来手动调节，或者通过处理器或计算机来自动调节。

根据任何所述实施例，所述投影仪还可包括一个或多个成像透镜，其被布置来聚集所述图案化照明输出。

附图说明

现在将参考附图来详细描述本发明的实例，在附图中：

图1示意性地描绘根据本发明的一个实施例的示例性投影仪的分解视图；

图2示意性地描绘示例性投影仪的透视图；

图3示意性地描绘示例性投影仪的侧视图；

图4示意性地描绘示例性投影仪的前视图；

图5示意性地描绘如本发明的一个或多个实施例所包括的可旋转机械耦接；

图6示意性地描绘示例性投影仪所体现的示例性光学布置的一部分；

图7示意性地描绘示例性投影仪所体现的第二示例性光学布置的一部分；

图8示意性地图示穿过示例性投影仪的光路径的一部分；

图9示意性地描绘示例性射束图案化元件；

图10示意性地描绘如本发明的一个或多个实施例所包括的示例性准直透镜；并且

图11图示如本发明的一个或多个实施例所包括的示例性准直透镜的形状。

具体实施方式

本发明提供一种用于产生图案化光输出的投影仪装置，所述光的图案化至少部分地借助于可旋转射束图案化元件来实现，所述可旋转射束图案化元件借助于机械耦接的风力涡轮机元件来机械驱动。

图1示意性地描绘根据本发明的一个或多个实施例的示例性投影仪装置的分解视图。图2-4分别示意性地描绘呈组装形式的同一示例性投影仪的透视图、侧视图和前视图。

投影仪由沿着中心轴28以层样结构组装在一起的多个部分形成，所述中心轴限定伸展穿过投影仪的中心轴线 (和对应的轴向方向) 12。

多个LED光源16所安装到的载体元件17嵌套在投影仪的壳体结构的后部部分30内。LED光源被配置来将照明输出引导到轴向邻近载体元件17和LED光源16布置的光学元件18的环形阵列上。光学元件被适配并被布置来将所接收的照明输出引导到轴向邻近的射束图案化元件22的表面上，所述射束图案化元件22被配置来使光图案化并在投影仪壳体的前部部分36的方向上引导此图案化照明输出。壳体的前部部分36可体现或界定基本上圆形孔的环形阵列，其被布置来接收或容纳对应的成像透镜38的阵列，所述成像透镜38的阵列用于聚集或引导图案化光输出以从投影仪产生并投影所述最终照明输出。

投影仪的机械配置可见于图1的分解视图中并且在图5中独立地进一步示出。中心轴28在第一端部处机械耦接到风力涡轮机元件26，使得风力涡轮机元件的旋转引起中心轴的对应旋转。中心轴延伸穿过投影仪壳体和载体元件17，并在第二端部处与可旋转机械耦接元件32进行机械连接。可旋转机械耦接可包括用于传递或传输旋转运动的比如凸轮布置或类似布置。

可旋转机械耦接元件32进一步通过副轴34与射束图案化元件22机械耦接，使得所述副轴34的旋转引起射束图案化元件22的对应旋转。可旋转机械耦接32被配置来提供中心轴28的旋转运动到副轴34的传输。因此，风力涡轮机元件26的旋转通过机械耦接32被配置来驱动射束图案化元件的对应旋转。

当射束图案化元件旋转时，图案化光输出的图案化相应地变化并移位。所以，风力涡轮机元件的旋转被配置来驱动从投影仪发射的最终光输出的图案的对应变化。

在一些实例中，副轴34可另外与光源16的阵列机械耦接，使得风力涡轮机元件26的旋转驱动光源和射束图案化元件两者的同时且近似的旋转。

根据一个或多个实例，可旋转机械耦接32可能够配置来在其中风力涡轮机元件26与射束图案化元件机械接合的第一配置与其中射束图案化元件与射束图案化元件机械脱离的第二配置之间切换。因此，根据这些实例，机械耦接提供用于选择性地使射束图案化元件与风力涡轮机元件26接合和脱离、并因此选择性地激活或去激活射束图案化的旋转变化的装置。

在实例中，这可借助于机械脱离机构来实现，所述机械脱离机构可由使用者或操作者手动控制(比如通过物理操纵杆)以使中心轴28与副轴34机械脱离。另外地或可替代地，这可借助于用于使中心轴与副轴脱离的机电或其他可以电子方式控制的机构来实现。在实例中，此机构可包括用于提供机电接合和脱离的一个或多个致动器。机电装置可被配置来可由处理器控制，其中所述处理器可以可编程来自动地实现脱离和/或接合，和/或所述处理器可被配置来响应于使用者输入命令来实现脱离和/或接合。

另外，根据具体实例，可旋转机械耦接可提供可变传输功能性，其中由风力涡轮机元件提供的功率到副轴34的施加可以可变地控制。这可例如借助于齿轮传动装置或其他类似传输机构实现。因此，根据这些实例，机械耦接可配置来比如仅将由旋转的风力涡轮机元件26产生的功率的一部分施加到副轴34，并因此施加到射束图案化元件22。这使得风力能够提供用于使射束图案化元件22旋转的大量驱动力，同时为装置的使用者或操作者维持对至少这个元件的最大旋转速度的一定程度的控制。

根据一个或多个实例，载体元件17可包括多个LED光源所安装到的一个或多个印刷电路板(PCB)。所述元件可包括直接面向光学元件18的阵列定向的一个或多个载体表面，这一个或多个载体表面包括LED光源所耦接到的一个或多个安装的PCB。

根据实例，所述多个LED光源16中的每一个可包括单个LED，或者可包括多个LED。所述多个LED光源16可被配置成是可单独定址的，或者可以相反地仅可作为群组来定址。单独可定址性可有助于可由投影仪产生的照明显示方面的更大灵活性，包括比如对射束图案化元件22的仅某些部分的选择性照射。另外，所述多个LED光源单独地或集体地可被配置成具有可调整光输出强度。可提供一个或多个驱动器或控制器以有助于这些功能中的一个或多个。

另外，可提供被适配来发射不同颜色的光的LED。所述多个LED可包括两个或更多个LED子集，每个子集被配置来发射不同颜色的光。每个颜色子集可以是可单独定址的。每个颜色子集可具有可单独调整的光输出强度。所述子集中的一个或多个或者所述多个光源中的一个或多个可被配置或可能够操作来同时地或在不同时间发射多于一种颜色的光。

尽管在图1-4的实例中，投影仪包括LED光源，但是在替代实例中，可利用不同的光源，例如可使用不同类型的固态光源（诸如OLED），或者可替代地，可使用一个或多个灯丝或荧光光源。LED尤其给予高能量效率、长寿命时间和低热量产生的优点。

风力涡轮机元件可包括被适配来将移动空气的动能转换或传递成中心轴28的旋转动能的任何形式的能量捕获或转换单元或者可由其组成。特别地，图1-4的实例的风力涡轮机元件被适配来将移动空气的基本上线性动能转换成中心轴28的旋转动能。

图6示意性地描绘根据本发明的至少一个实施例的示例性投影仪的光学布置。所描绘的布置包括多个LED光源16，所述多个LED光源16安装到载体板17，并且其中光学元件18 (仅其中的三个从所示侧视图可见)的环形阵列被布置成与光源直接重叠，其中一个光学元件被布置成与所述多个光源中的每一个直接重叠并与其光学接合。

环形阵列的光学元件18各自被定向成具有相对于投影仪的中心轴线12以非零角度布置的相应光学轴线42。更特别地，所述光学元件的阵列的光学轴线被配置来集体地限定环形发散光学输出；其中从所述阵列发射的光形成在与中心轴线12相切的方向上向外扩展的照明输出。特别地，在中心轴线12限定轴向方向的情况下，每个光学元件的光学轴线42被定向在于径向方向上具有分量的方向上。

根据一个或多个实例，每个光学元件可直接机械耦接到相应光学元件的下部光输入区域。可替代地，在其他实例中，所述多个光源可安装在载体上并且与光学元件具有一定轴向位移，但是以一定角度布置，使得它们的相应光学轴线与光学元件的光学轴线重合。

比如在特定实例中，载体可包括截头圆锥形部分，并且其中所述多个光源安装在这个截头圆锥形部分的外(倾斜)表面周围的点处。图7中示意性地描绘这种布置的实例，图7示出具有截头圆锥形唇缘19的载体板17，所述截头圆锥形唇缘19具有外表面，光源16的环形布置安装到所述外表面。光源的顶部布置有对应的光学元件18的环形布置。如图所示，圆锥形部分的外表面的梯度是这样以便将光源设置成与光学元件的相应光学轴线光学对准。

任一以上示例性情况中的光学布置的效果是将径向或环形扩展或发散的照明分布引导到射束图案化元件22上。图6的实例中的射束成形元件包括由不透明板形成的射束图案化掩膜，其界定成形的光透射区域46的环形布置。因此，光透射区域根据由这些区域限定的形状对光进行图案化。

穿过射束图案化掩膜22的光透射区域的光继续沿着光学元件的阵列将光引导到其中的径向或环形发散路径传播。因此，随着由射束图案化元件产生的图案化照明输出从射束图案化元件并朝向成像透镜38的阵列行进，所述图案化照明输出继续从中心轴线12径向或环形向外扩展。成像透镜由前部壳体部分36以环形布置支撑或安装，其中每个透镜的光学轴线被定向在具有径向分量的方向上。因此，这些透镜被布置并定向来接收环形发散的图案化照明输出，并将此光聚集或沿着类似地发散的路径(或一组路径)从投影仪向外引导。

由于由射束图案化掩膜22产生的图案化光输出环形或径向地发散，所以成像透镜38的环形布置可布置在一环形周围，所述环形具有比光透射区域46的环形布置的对应环形更大的半径。

应当指出，尽管在图6的示例性光学布置中，光学元件18限定光学元件的环形阵列，但是在其他实例中，可以可替代地使用不同的元件布置或图案。光学元件可包括不同形状或配置的规则阵列或不规则图案或分布。光学元件可以半随机分布来布置。在替代实施例中，所述多个光源16的图案或布置可类似地变化。

图8中更清楚地示出从单个示例性光学元件发射的照明输出的路径。示例性光学元件18沿着与中心轴线12径向相切的路径并朝向射束图案化元件22的光透射区域46中的相应一个引导由示例性LED光源16产生的光。如图所示，透射穿过光透射区域46的光沿着所述径向相切路径朝向成像透镜38的阵列中的相应一个继续，所述成像透镜38的阵列中的相应一个被适配来聚集或会聚传入光以产生来自投影仪的对应的聚集的输出射束。

在实例中，射束成形元件可包括界定光透射区域的环形阵列的不透明板或盘元件。

根据另外的实例，射束图案化元件可包括基本上光透射主体，其包括多个光散射区域。图9中示意性地描绘这种射束图案化元件的示例性部分。元件22包括透明或半透明主体50，其内设置有随机分布的散射元件51，具有在一个或多个方向上散射入射光的效果。射束图案化元件22可包括比如晶体结构，其具有在所述结构的主体内形成的自然射束散射特征或颗粒。

这种示例性射束图案化元件的光学效果是产生半随机照明图案，其由点缀有明亮的随机分布的高强度斑点的总体上漫射的照明分布组成。这可产生比如斑驳的光效果。

根据至少一组实施例，光学元件18各自可由准直透镜组成，被适配来产生基本上均一的准直射束。图10中示意性地图示这种准直透镜的实例。图11描绘透镜的内部形状或轮廓。

准直透镜18包括透镜主体56，其具有光出射窗口，所述光出射窗口包括由外部环形部分60包围的穹顶形中心区域58，所述外部环形部分60从透镜主体56的周边凸出地延伸到穹顶形中心区域58。透镜主体56还包括从光出射窗口的外部环形部分60延伸到透镜主体的基部的全内反射(TIR)侧壁62。透镜的基部处是由透镜主体56界定的中心腔体61。尽管图11的图仅描绘透镜的一半，但是应当理解，所描绘的形状和轮廓在替代侧上对称地重复(包括等同的TIR侧壁)。

为了在准直透镜18通过铸造工艺形成的情况下符合可制造性要求，腔体侧壁64和TIR侧壁62两者的拔模角度必须是至少非零的(相对于中心竖直轴线65)。这样做的一个结果是：必然在腔体腔顶66的终点与透镜主体侧壁62的起点之间产生不可忽略的‘水平’间隔。

在现有技术的准直透镜中，这个间隔通常导致在所产生的准直射束内在光出射窗口58、60的点处产生对应暗环。随着射束从透镜传播，组成射束的光线趋向于在一定可确定距离之后会聚，使得暗环得以消除。然而，由于在本发明的实例中，射束图案化元件可被放置成非常靠近透镜主体的光出射窗口58、60，所以所产生的准直射束通常可在环有时间通过自然会聚自行消除之前入射在射束图案化元件上。

为了避免被引导到射束图案化元件上的照明分布内存在暗环，如本发明的一个或多个实施例所包括的准直透镜18被配置来针对透镜本身的主体56内的腔体腔顶66与TIR侧壁62之间的不可忽略的间隔进行校正。

如图10和图11所示，腔体腔顶66被适配来在第一光部分(光线52)行进到透镜主体56中时使其折射，使得它们向外呈扇形展开或扩展，其中这种扩展是这样以引导光，以便完全覆盖光出射窗口的中心穹顶形区域58。另外，腔体侧壁64被适配来导引来自光源的第二光部分(光线54)以使其以一定角度落在跨整个TIR侧壁62上，所述角度使得第二部分光(光线54)在从TIR侧壁反射时，被引导来覆盖光出射窗口的整个外部环形部分60。

因此，腔体和透镜主体被适配来跨整个光出射窗口58、60提供基本上均匀的光分布。另外，根据至少一组实例，光出射窗口的中心穹顶形区域58在光学上被适配来在传出光线52从透镜主体行进出去时使其折射，使得它们向外呈扇形展开或扩展，如图10所示。另外，光出射窗口的外部环形部分60可在光学上被适配来例如通过折射导引传出光线54，以使其在径向(或环形)向内方向上偏转或扩展，使得光线扩展到通过光出射窗口的中心穹顶形区域58离开的传出光线52上或与其重叠。因此，分别通过光出射窗口的中心穹顶形区域58和外部环形区域60离开的照明分布的传出光部分52、54在它们从准直透镜18传播时快速混合或结合，使得提供不展现出暗区域或斑块并且特别地无暗环的单个均一传出射束。

应当指出，尽管在图10和11所示的实例中，腔体腔顶66是稍微凸出的，但是根据替代实例，腔顶表面可以是不同形状，具有遵循不同(即，非凸出的)形式或形状的轮廓。凸出腔顶给予以下优点：由于可由具有径向更窄尺寸的腔顶的腔体产生所需要的光学效果，可提供具有更小外部尺寸的准直透镜18。通过提供凸出的腔体腔顶66，可以通过具有更小(与平坦表面相比)径向延伸度的表面来提供所希望的腔顶表面积。

通过仅一个说明性实例，中心腔体61可具有在4.2 mm与4.6 mm之间的最大内部延伸度，并且腔体腔顶66可展现出在22度与26度之间、例如22度的倾斜角度。然而，应当强调，本发明的实施例不限于这些尺寸，并且在其他实例中，可等效地使用其他尺寸。

根据本发明的实施例的投影仪装置可有利地应用于特别是产生照明图案以用于在公共城市空间(诸如，广场、购物中心或购物街)中显示。投影仪可用于投影意图提供装饰效果的照明显示。另外地或可替代地，它们可用于投影意图传达信息(诸如方向或广告消息)的光显示。

根据对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员可在实践所要求保护的发明时理解并实现所公开实施例的其他变化。在权利要求中，字词“包括”并不排除其他的元件或步骤，并且不定冠词“一个”或“一”并不排除复数。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的纯粹事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应当被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种具有中心轴线(12)的户外投影仪，所述投影仪包括：

一个或多个光源(16)，其被布置来产生照明输出；

所述中心轴线上的可旋转射束图案化元件(22)，其被布置来使所述照明输出图案化；以及

风力涡轮机元件(26)，其与所述射束图案化元件(22)机械耦接以驱动所述射束图案化元件的旋转。

2.如权利要求1所述的投影仪，其还包括一个或多个光学元件(18)，该光学元件布置在所述一个或多个光源(16)与所述射束图案化元件(22)之间以用于使所述照明输出准直，其中每个光源被布置来将其照明输出朝向所述光学元件中的相应一个引导。

3.如权利要求2所述的投影仪，其中所述一个或多个光源(16)和所述一个或多个光学元件(18)形成被配置来产生环形发散照明输出的光源布置，所述环形发散照明输出被引导到所述射束图案化元件(22)上。

4.如权利要求3所述的投影仪，其中所述一个或多个光源(16)中的每一个被安装成使得其光学轴线相对于所述中心轴线(12)处于非零角度下。

5.如权利要求4所述的投影仪，其还包括具有截头圆锥形区段的载体，其中所述一个或多个光源(16)安装在所述截头圆锥形区段的侧壁上。

6.如权利要求4或5所述的投影仪，其中每个光学元件(18)被安装成使得其光学轴线与所述一个或多个光源(16)中的一个的光学轴线重合。

7.如权利要求6所述的投影仪，其中每个光学元件(18)被安装在环形支撑框架中。

8.如权利要求2-7中任一项所述的投影仪，其中每个光学元件(18)包括准直透镜，所述准直透镜包括：

透镜主体(56)，其具有：

光出射窗口，其包括由环形部分(60)包围的穹顶形中心区域(58)，所述环形部分(60)从周边凸出地延伸到所述穹顶形中心区域，以及

全内反射侧壁(62)，其从所述光出射窗口延伸；以及

中心腔体(61)，其用于与所述光出射窗口相对地接收光源(16)，所述腔体包括用于将由所述光源发射的第一光部分(52)导引到所述穹顶形中心区域(58)上的腔体腔顶(66)以及用于将由所述光源发射的第二光部分(54)导引到所述全内反射侧壁(62)上的腔体侧壁(64)，

其中所述全内反射侧壁(62)被布置来将所述第二光部分朝向所述环形区段(60)反射。

9.如权利要求4-8中任一项所述的投影仪，其中所述非零角度是在15°与45°之间。

10.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中所述射束图案化元件(22)包括界定光透射区域(46)的环形图案的不透明主体。

11.如权利要求10所述的投影仪，其中所述不透明主体包括另一截头圆锥形区段，该另一截头圆锥形区段包括所述光透射区域(46)的环形图案。

12.如权利要求10或11所述的投影仪，其中所述光透射区域(46)包括具有规则或自由形状的成形孔。

13.如权利要求1-9中任一项所述的投影仪，其中所述射束图案化元件(22)包括透射主体(50)，该透射主体包括随机分布的光散射区域(51)。

14.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其中所述风力涡轮机元件(26)通过可配置机械耦接元件机械耦接到所述射束图案化元件(22)，所述可配置机械耦接元件具有其中所述风力涡轮机元件(26)与所述射束图案化元件(22)机械接合的第一配置以及其中所述风力涡轮机元件(26)与所述射束图案化元件(22)机械脱离的第二配置。

15.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其还包括一个或多个成像透镜(38)，其被布置来聚集所述图案化照明输出。