CN109525833A - 投影装置及投影方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种投影装置及投影方法，涉及投影技术领域，本发明提供的投影装置包括：光源、投影片和透镜，投影片和透镜均位于光源的光路中，透镜的焦距大于0，光源和透镜的位置关系满足公式：其中，E为光源和透镜之间的距离，单位为厘米；D为透镜的焦距，单位为厘米，本发明提供的投影装置缓解了现有技术中3D投影成本高昂的技术问题，且可以使投影片上的图案投射为三维立体的影像。

Description

投影装置及投影方法
技术领域
本发明涉及投影技术领域，尤其是涉及一种投影装置及投影方法。
背景技术
目前已有的3D特效投影产品，投影方式主要采用DLP Link影像技术，其原理是通过DMD芯片，即光数字处理芯片输出120Hz刷新率的画面，左右眼交替使用，使人眼形成3D错觉，且观看3D效果需要佩带快门式3D眼镜来观看，其存在的缺点在于实现3D特效的方式复杂，组件成本高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种投影装置及投影方法，以缓解现有技术中3D投影成本高昂的技术问题。
第一方面，本发明提供的投影装置，包括：光源、投影片和透镜，所述投影片和所述透镜均位于所述光源的光路中，所述透镜的焦距大于0，所述光源和所述透镜的位置关系满足公式：其中，E为所述光源和所述透镜之间的距离，单位为厘米；D为所述透镜的焦距，单位为厘米。
结合第一方面，本发明提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述投影装置包括反光套筒，所述光源与所述反光套筒同轴，且连接在所述反光套筒内。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述投影装置包括镜头框，所述投影片和所述透镜均与所述镜头框连接。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述反光套筒包括：套筒本体和圈板，所述圈板与所述套筒本体连接；所述镜头框内设有环形插槽，所述圈板插接于所述环形插槽内。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述镜头框内连接有第一环形板和第二环形版，所述第一环形板和所述第二环形版之间形成所述环形插槽，所述第一环形板和所述第二环形版的内直径均小于所述圈板的外直径，所述第一环形板和所述第二环形版的外直径均大于所述圈板的外直径，所述第一环形板和所述第二环形版的内直径均大于所述套筒本体的外直径。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述投影片和所述透镜的直径均大于所述套筒本体的内直径。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述反光套筒插接于所述镜头框，所述反光套筒与所述镜头框之间设有伸缩驱动组件，所述伸缩驱动组件用于驱动所述反光套筒沿所述镜头框的径向方向移动。
结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述伸缩驱动组件包括：第一伸缩缸和第二伸缩缸，所述第一伸缩缸的轴线与所述第二伸缩缸的轴线垂直；所述第一伸缩缸通过第一铰接轴铰接在所述反光套筒和所述镜头框之间；所述第二伸缩缸通过第二铰接轴铰接在所述反光套筒和所述镜头框之间；所述第一铰接轴的轴线和所述第二铰接轴的轴线均与所述反光套筒的轴线平行。
第二方面，本发明提供的投影方法，包括如下步骤：
使光源发出的光线穿过投影片和透镜，并汇聚于投影面；
并使：其中，E为所述光源和所述透镜之间的距离，单位为厘米；D为所述透镜的焦距，单位为厘米。
结合第二方面，本发明提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述投影方法还包括：沿透镜的径向，移动光源、投影片或透镜，使光源、投影片和透镜在透镜径向的相对位置发生改变，从而先后透过投影片上同一位置的光线在透过透镜后的传递方向与透镜的轴线夹角发生变化。
本发明实施例带来了以下有益效果：采用投影片和透镜均位于光源的光路中，透镜的焦距大于0，光源和透镜的位置关系满足公式：其中，E为光源和透镜之间的距离，单位为厘米；D为透镜的焦距，单位为厘米的方式，光源发出的光线穿过投影片，从而使各光束呈现出与图案相应的亮度或颜色，经透镜折射，进而可以使光束传播方向改变；当光束投射到墙面或投影面时，投影片上的图案能够被显现在墙面或投影面上，并且墙面或投影面上显现的图案具有三维立体效果。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的投影装置的示意图一；
图2为本发明实施例提供的投影装置的光源到透镜的距离与透镜焦距的关系曲线图；
图3为本发明实施例提供的投影装置的示意图二；
图4为本发明实施例提供的投影装置的示意图三；
图5为本发明实施例提供的投影装置的示意图四；
图6为本发明实施例提供的投影装置的反光套筒、镜头框和伸缩驱动组件的示意图。
图标：1-光源；2-投影片；3-透镜；4-反光套筒；41-套筒本体；42-圈板；5-镜头框；51-环形插槽；52-第一环形板；53-第二环形版；6-三维影像区；7-非特效区；8-投影面；9-伸缩驱动组件；91-第一伸缩缸；92-第二伸缩缸。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的投影装置，光源1、投影片2和透镜3，投影片2和透镜3均位于光源1的光路中，透镜3的焦距大于0，光源1和透镜3的位置关系满足公式：其中，E为光源1和透镜3之间的距离，单位为厘米；D为透镜3的焦距，单位为厘米。
具体地，光源1为点光源，例如LED灯，用于发出光线，并使光线透过投影片2照射至透镜3；投影片2为半透明或全透明，且设有图案。投影片2设置在光源1和透镜3之间，当光线透过投影片2时，各光束呈现与图案相应的亮度或颜色，各光束再经透镜3折射，从而使光束传递方向改变，当光束投射到墙面或投影面8上时，投影面8上的图像呈现出重叠或变形效果，由此能够呈现出三维立体影像；或者，透镜3设置在光源1和投影片2之间，穿过透镜3的光线产生汇聚，且汇聚的光线穿过投影片2，沿透镜3的径向方向，自靠近透镜3的轴线向背离透镜3的轴线方向，光线与透镜3的轴线夹角递增，光线透过投影片2的光线照射在墙面或投影面8上时，沿透镜3的径向方向，自靠近透镜3的轴线向背离透镜3的轴线方向，墙面或投影面8上的图像叠加效果递增，由此使图像边缘呈现出重叠或变形，进而呈现出三维立体影像。
如图2所示，在三维影像区6的范围内，投影片2和透镜3的位置关系满足如下公式：在非特效区7的范围内，投影片2和透镜3的位置关系满足如下公式：其中，E为光源1和透镜3之间的距离，D为透镜3的焦距，此时光束投射到墙面或投影面8上呈现出二维图案、失真的变形图案或者无图案。
在本发明实施例中，投影装置包括反光套筒4，光源1与反光套筒4同轴，且连接在反光套筒4内。具体地，反光套筒4靠近投影片2一端的内径大于背离投影片2一端的内径，反光套筒4内侧壁设有镜面，用于反射光源1发出的光线，从而确保光源1发出的光线沿反光套筒4的轴线方向朝投影片2和透镜3传递。光源1插接于反光套筒4，通过推拉光源1可以使光源1沿反光套筒4的轴线方向滑动，改变光源1在反光套筒4内的位置，从而可以改变经过反光套筒4传出的光束直径。当光源1沿反光套筒4的轴线方向，朝靠近投影片2的方向移动时，经过反光套筒4传出的光束直径逐渐减小；当光源1沿反光套筒4的轴线方向，朝背离投影片2的方向移动时，经过反光套筒4传出的光束直径逐渐增大。通过改变经过反光套筒4传出的光束直径，从而可以使光束直径与投影片2上的图案大小相适应。
如图3所示，投影装置包括镜头框5，投影片2和透镜3均与镜头框5连接。其中，投影片2与镜头框5可拆卸连接，通过更换具有不同图案的投影片2，即可实现对不同图案投影。
进一步的，反光套筒4包括：套筒本体41和圈板42，圈板42与套筒本体41连接；镜头框5内设有环形插槽51，圈板42插接于环形插槽51内。其中，镜头框5包括两个截面为半圆环状的框体，两个框体拼接形成截面为圆环状的镜头框5，并将圈板42套设于环形插槽51内，从而实现反光套筒4与镜头框5的连接。光线沿反光套筒4和镜头框5的轴线方向传递至投影片2和透镜3，通过反光套筒4与镜头框5可以避免光线散射。
如图3、图4和图5所示，镜头框5内连接有第一环形板52和第二环形版53，第一环形板52和第二环形版53之间形成环形插槽51，第一环形板52和第二环形版53的内直径均小于圈板42的外直径，第一环形板52和第二环形版53的外直径均大于圈板42的外直径，第一环形板52和第二环形版53的内直径均大于套筒本体41的外直径。手动操作反光套筒4，使圈板42沿环形插槽51滑动，进而可以使反光套筒4沿镜头框5的径向方向移动，从而改变光线经反光套筒4照射到投影片2的位置。以缓慢的速度移动反光套筒4，透过图案上相同位置的光束，在一定时间内照射到透镜3的入射角度不同，从而使该光束照射到墙面或投影面8上的位置发生改变。以投影片2上设置圆形图案为例，在反光套筒4相对于投影片2移动时，投射到墙面或投影面8上的球体图像呈现出滚动的样式，从而形成了动态的三维效果。
进一步的，投影片2和透镜3的直径均大于套筒本体41的内直径。从而确保经套筒本体41传出的光线均能够照射到投影片2和透镜3，已达到光线的充分利用，避免光线照射到遮光物体导致器件发热。
如图6所示，反光套筒4插接于镜头框5，反光套筒4与镜头框5之间设有伸缩驱动组件9，伸缩驱动组件9用于驱动反光套筒4沿镜头框5的径向方向移动。通过伸缩驱动组件9可以驱动伸缩驱动组件9沿镜头框5的径向方向移动，进而改变照射于图案上同一位置的光线传递至透镜3的入射角度，由此形成动态的三维图形。
进一步的，伸缩驱动组件9包括：第一伸缩缸91和第二伸缩缸92，第一伸缩缸91的轴线与第二伸缩缸92的轴线垂直；第一伸缩缸91通过第一铰接轴铰接在反光套筒4和镜头框5之间；第二伸缩缸92通过第二铰接轴铰接在反光套筒4和镜头框5之间；第一铰接轴的轴线和第二铰接轴的轴线均与反光套筒4的轴线平行。通过第一伸缩缸91和第二伸缩缸92伸长或缩短，能够使反光套筒4沿镜头框5的径向方向移动，从而实现投影片2上的图像映射在墙面或投影面8上进行动态翻转。
实施例二
本发明实施例提供的投影方法包括如下步骤：
使光源1发出的光线穿过投影片2和经透镜3，并汇聚于投影面8；
并使：其中，E为光源1和透镜3之间的距离，单位为厘米；D为透镜3的焦距，单位为厘米。此时，投射在投影面8上的图案由光线折射变形呈现出三维效果。
在本发明实施例中，投影方法还包括：沿透镜3的径向，移动光源1、投影片2或透镜3，使光源1、投影片2和透镜3在透镜3径向的相对位置发生改变，从而先后透过投影片2上同一位置的光线在透过透镜3后的传递方向与透镜3的轴线夹角发生变化。具体地，光源1的光线自背离投影面8的一侧向靠近投影面8的一侧发散，当沿透镜3的径向移动光源1时，光线通过透镜3的光线入射角度发生改变，从而能够改变透过投影片2同一位置的光线照射在投影面8上的位置，当光源1沿透镜3的径向连续运动时，投影面8上的图像呈现出滚动式的动态效果；与此同理，当沿透镜3的径向移动光源1或投影片2时，均可使一定时间内先后通过投影片2相同位置的两束光线照射至投影面8上不同位置处，从而使投影面8上形成动态的三维影像。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：光源(1)、投影片(2)和透镜(3)，所述投影片(2)和所述透镜(3)均位于所述光源(1)的光路中，所述透镜(3)的焦距大于0，所述光源(1)和所述透镜(3)的位置关系满足公式：其中，E为所述光源(1)和所述透镜(3)之间的距离，单位为厘米；D为所述透镜(3)的焦距，单位为厘米。
2.根据权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置包括反光套筒(4)，所述光源(1)与所述反光套筒(4)同轴，且连接在所述反光套筒(4)内。
3.根据权利要求2所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置包括镜头框(5)，所述投影片(2)和所述透镜(3)均与所述镜头框(5)连接。
4.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述反光套筒(4)包括：套筒本体(41)和圈板(42)，所述圈板(42)与所述套筒本体(41)连接；所述镜头框(5)内设有环形插槽(51)，所述圈板(42)插接于所述环形插槽(51)内。
5.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述镜头框(5)内连接有第一环形板(52)和第二环形版(53)，所述第一环形板(52)和所述第二环形版(53)之间形成所述环形插槽(51)，所述第一环形板(52)和所述第二环形版(53)的内直径均小于所述圈板(42)的外直径，所述第一环形板(52)和所述第二环形版(53)的外直径均大于所述圈板(42)的外直径，所述第一环形板(52)和所述第二环形版(53)的内直径均大于所述套筒本体(41)的外直径。
6.根据权利要求4所述的投影装置，其特征在于，所述投影片(2)和所述透镜(3)的直径均大于所述套筒本体(41)的内直径。
7.根据权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述反光套筒(4)插接于所述镜头框(5)，所述反光套筒(4)与所述镜头框(5)之间设有伸缩驱动组件(9)，所述伸缩驱动组件(9)用于驱动所述反光套筒(4)沿所述镜头框(5)的径向方向移动。
8.根据权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述伸缩驱动组件(9)包括：第一伸缩缸(91)和第二伸缩缸(92)，所述第一伸缩缸(91)的轴线与所述第二伸缩缸(92)的轴线垂直；
所述第一伸缩缸(91)通过第一铰接轴铰接在所述反光套筒(4)和所述镜头框(5)之间；所述第二伸缩缸(92)通过第二铰接轴铰接在所述反光套筒(4)和所述镜头框(5)之间；
所述第一铰接轴的轴线和所述第二铰接轴的轴线均与所述反光套筒(4)的轴线平行。
9.一种投影方法，其特征在于，包括如下步骤：
使光源(1)发出的光线穿过投影片(2)和透镜(3)，并汇聚于投影面(8)；
并使：其中，E为所述光源(1)和所述透镜(3)之间的距离，单位为厘米；D为所述透镜(3)的焦距，单位为厘米。
10.根据权利要求9所述的投影方法，其特征在于，所述投影方法还包括：
沿透镜(3)的径向，移动光源(1)、投影片(2)或透镜(3)。
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