CN110543068A - 光束投影仪 - Google Patents

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Abstract

所描述的是一种光束投影仪，该光束投影仪包括：用于沿照明光路(T4)或光轴发射光束的位于壳体(2)的第一端部处的光源(4)；位于壳体(2)的第二端部处的光束的出射透镜(6)；用于改变光束的焦距的变焦器(7)；包括第一棱镜透镜(9)的第二光学体(8)，该第一棱镜透镜(9)具有在至少一个相对凹面上的第一数量的扭曲和扭转以便生成作用于光束上的多个光学效果；以及包括第二棱镜透镜(13)的第三光学体(12)，其在至少一个相应的表面上具有第二数量的扭曲和扭转以便单独地或与第一棱镜透镜(9)组合地生成作用于光束上的多个光学效果。

Description

光束投影仪
本发明涉及一种光束投影仪。
更具体而言，根据本发明的投影仪被用于照射电视节目、戏剧表演和室外或室内公共演出。
市场上存在被构造成能够发射用于上文提及的用途的各种类型的光束的各种类型的投影仪。
存在能够发射定向光束的投影仪，光束在幅度、强度、颜色方面被修改并与能够改变所发射的光束的形状的光学效果相结合。
为了能够保证这些特征，投影仪包括用于容纳并支撑生成光束的组件的壳体。壳体沿纵向延伸部分的相对轴线具有主纵向延伸部分。
壳体通常铰接到支撑件(通常被配置成叉状)以能够围绕横向于其延伸部分的纵向轴线的至少第一轴线旋转，同时支撑件被配置成能够围绕垂直于该纵向延伸部分的轴线的第二轴线旋转以允许一系列协调位置能够被设计成根据照明需要方便地引导光束。
应该注意的是，生成光束的投影仪的组件位于壳体内部，并且在现有技术的基本解决方案中至少包括：
-框架，该框架用于连接容纳件壳体的两个端部；
-光源，该光源位于壳体的第一端部处并被连接到能量源，以便沿平行于壳体的纵向延伸部分轴线的照明方向发射光束；
-光束的出射透镜，该光束的出射透镜位于容纳件壳体的第二端部处并影响光束的通过；
-第一光学体，该第一光学体用于改变由框架支持并介于该第一光学体和出射透镜之间的光束的焦距(或变焦)；该第一光学体包括用于在两个方向上沿框架的壁移动以沿平行于容纳件壳体的纵向轴线的光路改变其相对于(在一侧的)出射透镜和(在另一侧的)第一光学体的位置的装置。
一个或多个光学体可被添加到此基础结构中，此基础结构被配置成根据投影仪的操作要求来修改投影仪出射端处的光束的颜色的类型或形状。
(诸)附加光学体可以以各种方式被插入壳体内。
附加光学体与相应的支撑臂相关联(即铰接)；每个支撑臂可选择性地在非操作位置与靠近第一光学体的操作位置之间旋转，在非操作位置中相应的附加光学体从第一光学体移动离开，并因此离开光束，而在操作位置中相应的附加光学体沿光束的光路定位。
在第一解决方案中，附加光学体的支撑臂沿投影仪的延伸部分以稳定位置直接铰接到投影仪的框架。
在另一实施例中，臂铰接到第一光学体并在其操作配置中总介于在第一光学体和出射透镜之间。
根据进一步的解决方案，在附加光学体的操作配置中，所述附加光学体可介于第一光学体与光束的出射透镜之间或在另一附加体和光束的出射透镜之间。
然而，这些不同的解决方案涉及投影仪的操作能力的缺点。
为了获得更大的视觉效果，必须增加具有相应支撑结构的附加光学体的数量，伴随着成本和控制设备的数量两者的增加。
而且，固定于框架的单个附加光学体确定了不能被改变的光学效果，即，所获得的图形的出射角度是固定的，并且即使通过改变第一光学体的位置也不能被改变。
根据其他解决方案，也就是说，在第一光学体与附加光学体之间的直接连接的情况下，后者再次位于相对于与其成为一体的光学体的固定距离(中心距离)处，并且再次位于相对于光束发射方向的下游或上游。
附加光学体和(再次)第一光学体之间的固定中心距离不允许对可从附加光学体获得的效果(其将调整中心距离或改变各种光学体之间(相对于光束的发射方向)的显著位置)进行改变/扩展。
换言之，为了在投影仪的出射端处获得多种视觉效果，目前需要具有大量可互换的光学体系列(其确定了投影仪的高结构复杂性)，或替换地，具有用于不同操作要求的一系列不同的投影仪。
本发明的目的在于提供一种克服了现有技术的上述缺点的光束投影仪。
更具体而言，本发明的目的在于提供一种能够以安全且精确的方式扩大投影仪的光学效果范围的光束投影仪。
本发明的另一目的在于提供一种能够扩展其操作功能，同时保持组件的有限数量、结构简单性并减小投影仪的尺寸的光束投影仪。
所述目的由根据如所附权利要求中表征的本发明的光束投影仪完全实现。
根据本发明的投影仪的特征将从以下对其优选的、非限制性实施例的详细描述中变得更加明显，这借助于附图中的示例例示，其中：
-图1是根据本发明的光束投影仪的示意性俯视图；
-图2是其中一些部分被切除以便更好地例示图1的光束投影仪的第一配置的其他部分的透视图；
-图3例示了图2的投影仪的一部分的示意性正视图；
-图4是其中一些部分被切除以便更好地例示图1的光束投影仪的第二配置的其他部分的透视图；
-图5例示了图4的投影仪的一部分的示意性正视图；
-图6是其中一些部分被切除以便更好地例示图1的光束投影仪的第三配置的其他部分的透视图；
-图7例示了图6的投影仪的一部分的示意性正视图；
-图8、9和10例示了图1的光束投影仪的一对棱镜透镜的三种不同的操作配置的示意性正视图。
参考附图，特别是参考附图1，标号1表示根据本发明的光束投影仪。
更具体而言，但在不限制本发明的范围的情况下，根据本发明的投影仪1被专业地用于照射电视节目和室外或室内公共演出。
实际上，这种类型的投影仪1被构造成能够发射在幅度、强度方面被修改并与能够改变所发射的光束的形状的光学效果相结合的光束。
如图所示，光束投影仪1包括壳体2，该壳体2具有由用于限定壳体2的延伸部分轴线X2的中心框架3连接的第一端部和第二端部。
投影仪1还包括光源4，该光源4位于壳体2的第一端部处并被连接到能量源5(这里用方框表示)，以便沿平行于壳体2的延伸部分的轴线X2的照明的光路T4或光轴发射光束。
投影仪1包括位于壳体2的第二端部处的光束的出射透镜6。
此外，投影仪包括介于光源4和出射透镜6之间并且被内部连接到框架3的用于改变光束的焦距的第一光学体7或变焦器。
第一光学体7被配置成在两个方向上都沿框架3移动以沿平行于壳体2的轴线X2的光路改变其相对于出射透镜6和光源4的位置。再次如图所示，投影仪1在框架3内包括第二光学体8，该第二光学体8包括第一棱镜透镜9，该第一棱镜透镜9具有在至少一个相对凹面上的第一数量的扭曲和扭转以便生成作用于光束上的多个第一光学效果。
第二光学体8(还参见图3、5和7)具有用于支撑铰接到移动设备11的第一棱镜透镜9的臂10，该移动设备11连接到框架3并配置成使该第一棱镜透镜9在几个工作位置与更多位置之间旋转，所述几个工作位置包括第一棱镜透镜9的与光束照明的光路T4或光轴接近但不同轴的至少一个位置，而所述更多位置远离第二棱镜透镜9的照明的光路T4或光轴，以此方式来产生非聚焦的第一光学效果；(图3、5和7)。
投影仪1还包括第三光学体12，该第三光学体12包括第二棱镜透镜13，该第二棱镜透镜13位于第一棱镜透镜9的旁边，在至少一个相应的表面上具有第二数量的扭曲和扭转以便单独地或与第一棱镜透镜9组合地生成作用于光束上的多个第二光学效果。
第三光学体12具有用于支撑铰接到移动设备15的第二棱镜透镜13的臂14，该移动设备15连接到框架3并配置成使第二棱镜透镜13在几个操作位置与更多位置之间旋转，所述几个操作位置包括与光束照明的光路T4或光轴接近但不同轴的第二棱镜透镜13的至少一个位置，而所述更多位置远离第二棱镜透镜9的照明的光路T4或光轴，以此方式来产生非聚焦的第二光学效果。
投影仪1包括控制单元20，该控制单元20与第二光学体8和第三光学体12通信，并且被配置成用于以下述这样的方式控制相应的设备11、15：在保持第一透镜9或第二透镜13的出射端处或者将两个透镜组合在与照明光路T4或光轴不同轴(也就是说，不聚焦)的位置处按需生成多个组合的光学效果(参见图3、5和7至9)。
换言之，作为一种令人惊讶的效果，已经发现在投影仪的(具有不同扭曲和扭转的)(诸)透镜的轴线外侧相对于光束的动态位置允许产生与通常用轴向透镜执行的光学效果不同并因此聚焦在照明光轴上的光学效果。
这种直到现在都被认为是定位误差的现象，相反，能够在保持制造组件数量减少的同时显著增加投影仪的操作能力。
这些具有高质量的效果允许产生具有动态形状和轴向定位的光束，这通常是不可能获得的。
优选地，第一棱镜透镜9具有比第二棱镜透镜13上存在的第二数量的扭曲和扭转更多的第一数量的扭曲和扭转(还参见图8至10)。
根据替换实施例，第一棱镜透镜9具有与第二棱镜透镜13上存在的第二数量的扭曲和扭转相等的第一数量的扭曲和扭转(此解决方案被例示在图2、4和6中)。
如上文提及的，用于移动第一棱镜透镜9的设备11被配置成使第一棱镜透镜9在几个操作位置与更多位置之间旋转，所述几个操作位置包括第一棱镜透镜9的与光束照明的光路T4或光轴接近但不同轴的至少一个位置，而所述更多位置在该轴线之外，其中第一棱镜透镜9部分地位于照射光路T4或光轴之外(图5)。
优选地，用于移动第二棱镜透镜13的设备15被配置成使第二棱镜透镜13在几个操作位置与更多位置之间旋转，所述几个操作位置包括第二棱镜透镜13的与光束照明的光路T4或光轴接近但不同轴的至少一个位置，而所述更多位置远离该光轴，其中第二棱镜透镜9部分地位于照明的光路T4或光轴之外(图10)。
鉴于此，用于移动第一棱镜透镜9和第二棱镜透镜13的设备11和15被编程为使相应的第一棱镜透镜9和第二棱镜透镜13在中间操作位置旋转并利用两个棱镜透镜9、13(例如，如图10所示)之间的协调振荡以允许动态光学效果的方式对它们进行修改。
应该注意的是，用于移动第一棱镜透镜9和第二棱镜透镜13的设备11和15可能会引起具有连续摆动或旋转的振荡，并根据编程的视觉效果类型将相应的棱镜透镜移动到新的稳定角度位置。
如上文提及的，移动设备11和15与控制单元20(被例示为图1中的方框)通信，该控制单元20根据由操作员(例如通过软件程序)发送的所需命令控制设备。
单元20连接到第一光学体或变焦器7并且还控制第一光学体或变焦器7。
优选地，用于移动第一棱镜透镜9的设备11包括运动元件16，该运动元件16被配置成用于使第一棱镜透镜9绕其自身的中心轴线旋转。
在此优选地，用于移动第二棱镜透镜13的设备15包括运动元件17，该运动元件17被配置成用于使第二棱镜透镜13绕其自身的中心轴线旋转。
每个移动设备11和15包括电机驱动的轴11X和15X，在该轴线上铰接有支撑棱镜透镜9和13的相应臂10和14。
使两个棱镜透镜9和13旋转的运动装置16和17包括三个齿轮的级联(其中一个齿轮21是电机驱动的并且被插入电机驱动的轴)并被配置成无论透镜采用的角度位置如何都能保持透镜的旋转。
优选地，用于改变光束的焦距的第一光学体7或变焦器被连接到电机驱动的托架18以便沿框架3移动第一光学体7。
鉴于此，托架18被耦合到沿框架3延伸的引导件19，以此方式来允许第一光学体7沿框架3在至少第一位置之间的多个位置，在所述至少第一位置中第一光学体3介于光源4与第一棱镜透镜9和第二棱镜透镜13之间(图1、4和6)或介于出射透镜6与第一棱镜透镜9和第二棱镜透镜13之间。
根据优选的非限制性实施例，第一棱镜透镜9可具有一系列扭曲和扭转，其能够将光束复制成在同心圆环上成组布置的二十四个图像(参见图2至10)。
同样根据优选的非限制性实施例，第二透镜13具有一系列扭曲和扭转，其能够将光束复制成在一侧或另一侧上成行布置的六个图像(参见图8至10)。
因此，由于投影仪的这种结构，预设的目的得以实现。
具体而言，只有两个具有相同或不同的复制表面分布的棱镜透镜的组合产生了多种视觉效果，这也得益于：
-将单个棱镜透镜插入静止位置和靠近光轴的位置之间的任何中间位置；
-同时将这两个棱镜透镜插入静止位置和靠近光轴的位置之间的任何中间位置；
-每个棱镜透镜的位置可被固定或者可以在两个点之间振荡(一个在光轴的左侧，另一个在光轴的右侧，穿越整个光轴)；
-支撑棱镜透镜的两个光学体的移动是彼此独立的；
-每个棱镜透镜可被插入，其中变焦器位于透镜的下游或上游(相对于光源的方向)；
-每个棱镜透镜可独立地并以相同或不同的方向绕其自身的轴线旋转。
由于这对透镜和上述特征，与传统解决方案相比，由于失焦位置(即不与光轴轴向对准)，投影仪的特定特征显著增加。
就可利用这些特征再现的视觉效果的数量而言，投影仪的整体尺寸也减小了。

Claims (9)

1.一种光束投影仪(1)，所述光束投影仪(1)至少包括：
壳体(2)，所述壳体(2)具有由用于限定所述壳体(2)的延伸部分轴线(X2)的中心框架(3)连接的第一端部和第二端部；
光源(4)，所述光源(4)位于所述壳体(2)的所述第一端部处并被连接到能量源(5)，以便沿平行于所述壳体(2)的所述延伸部分轴线(X2)的照射光路(T4)或光轴发射光束；
位于所述壳体(2)的所述第二端部处的所述光束的出射透镜(6)；
用于改变所述光束的焦距的第一光学体(7)或变焦器，其介于所述光源(4)和所述出射透镜(6)之间并且被内部连接到所述框架(3)；所述第一光学体(7)被配置成在两个方向上沿所述框架(3)移动以沿平行于所述壳体(2)的所述轴线(X2)的光路改变其相对于所述出射透镜(6)和所述光源(4)的位置；所述光束投影仪(1)的特征在于，其在所述框架(3)内包括：
第二光学体(8)，所述第二光学体(8)包括第一棱镜透镜(9)，所述第一棱镜透镜(9)具有在至少一个相对凹面上的第一数量的扭曲和扭转以便生成作用于所述光束上的多个第一光学效果；第二光学体(8)，所述第二光学体(8)具有用于支撑铰接到移动设备(11)的所述第一棱镜透镜(9)的臂(10)，所述移动设备(11)连接到所述框架(3)并配置成使所述第一棱镜透镜(9)旋转，
第三光学体(12)，所述第三光学体(12)包括第二棱镜透镜(13)，所述第二棱镜透镜(13)位于所述第一棱镜透镜(9)的旁边，在至少一个相应的表面上具有第二数量的扭曲和扭转以便单独地或与所述第一棱镜透镜(9)组合地生成作用于所述光束上的与所述第一棱镜透镜(9)所生成的那些光学效果不同的多个第二光学效果；第三光学体(12)，所述第三光学体(12)具有用于支撑铰接到移动设备(15)的所述第二棱镜透镜(13)的臂(14)，所述移动设备(15)连接到所述框架(3)并配置成在几个操作位置与更多位置之间使所述第二棱镜透镜(13)旋转，所述几个操作位置包括与所述光束照明的所述光路(T4)或光轴接近但不同轴的所述第二棱镜透镜(13)的至少一个位置，而所述更多位置远离所述第二棱镜透镜(9)的照明的所述光路(T4)或光轴，以此方式来产生非聚焦的第二光学效果；
控制单元(20)，所述控制单元(20)与所述第二光学体(8)和所述第三光学体(12)通信，并且被配置成用于以下述这样的方式控制相应的设备(11、15)：在保持所述第一透镜(9)或所述第二透镜(13)的出射端处或者将两个透镜组合在与照明的所述光路(T4)或光轴不同轴，也就是说，不聚焦，的位置处按需生成多个组合的光学效果。
2.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述第一棱镜透镜(9)具有比所述第二棱镜透镜(13)上存在的所述第二数量的扭曲和扭转更多的第一数量的扭曲和扭转。
3.如权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述第一棱镜透镜(9)具有与所述第二棱镜透镜(13)上存在的所述第二数量的扭曲和扭转相等的第一数量的扭曲和扭转。
4.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其特征在于，用于移动所述第一棱镜透镜(9)和所述第二棱镜透镜(13)的所述设备(11、15)被编程为使所述相应的第一棱镜透镜(9)和第二棱镜透镜(13)在中间操作位置旋转并利用所述两个棱镜透镜(9、13)之间的协调振荡对它们进行修改。
5.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其特征在于，用于移动所述第一棱镜透镜(9)的所述设备(11)包括运动元件(16)，所述运动元件(16)被配置成用于使所述第一棱镜透镜(9)绕其自身的中心轴线旋转。
6.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其特征在于，用于移动所述第二棱镜透镜(13)的所述设备(15)包括运动元件(17)，所述运动元件(17)被配置成用于使所述第二棱镜透镜(13)绕其自身的中心轴线旋转。
7.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其特征在于，用于改变所述光束的所述焦距的所述第一光学体(7)或变焦器被连接到电机驱动的托架(18)以便沿所述框架(3)移动所述第一光学体(7)；所述托架(18)被耦合到沿所述框架(3)延伸的引导件(19)，以此方式来允许所述第一光学体(7)沿所述框架(3)在至少第一位置之间的多个位置，其中所述第一光学体(3)介于所述光源(4)与所述第一棱镜透镜(9)和所述第二棱镜透镜(13)之间，或者介于所述出射透镜(6)与所述第一棱镜透镜(9)和所述第二棱镜透镜(13)之间。
8.如前述权利要求中任一项所述的投影仪，其特征在于，所述第一棱镜透镜(9)具有一系列扭曲和扭转，其能够将所述光束复制成在同心圆环上成组布置的二十四个图像。
9.如权利要求1、2和4至7中任一项所述的投影仪，其特征在于，所述第二透镜(13)具有一系列扭曲和扭转，所述扭曲和扭转能够在一侧或另一侧排列成行的六个图像中复制所述光束。
CN201910445177.5A 2018-05-28 2019-05-27 光束投影仪 Pending CN110543068A (zh)

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