CN110703545B - 一种投影机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种投影机，涉及投影设备技术领域。用于解决如何降低大屏拼接系统的搭建难度的问题。本发明的投影机包括：第一照明光源、第二照明光源、光学模块、第一光阀、第二光阀和投影镜头，光学模块用于接收第一照明光源出射的第一照明光束和第二照明光源出射的第二照明光束，并对第一照明光束和第二照明光束进行光路转换，以使第一照明光束和第二照明光束分别入射至第一光阀和第二光阀，以及接收第一光阀输出的第一投影光束和第二光阀输出的第二投影光束，并对第一投影光束和/或第二投影光束进行光路转换，以使第一投影光束与第二投影光束靠拢后沿垂直于投影镜头的方向射入投影镜头。本发明的投影机应用于大屏拼接系统。

Description

一种投影机

技术领域

本发明涉及投影设备技术领域，尤其涉及一种投影机。

背景技术

目前，大屏拼接在工商业、广电通信、政府公共事业、交通、能源等领域得到了广泛的应用。现有技术中，大屏拼接系统通常是通过多个投影机同时投影，并调节多个投影机的位置来实现多个投影画面的拼接，而这多个投影机的位置调整往往耗时较长，导致大屏拼接系统的搭建难度较高。

发明内容

本发明提供一种投影机，用于解决如何降低大屏拼接系统的搭建难度的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种投影机，包括：第一照明光源、第二照明光源、光学模块、第一光阀、第二光阀和投影镜头，

其中，光学模块用于接收第一照明光源出射的第一照明光束和第二照明光源出射的第二照明光束，并对该第一照明光束和该第二照明光束进行光路转换，以使该第一照明光束入射至第一光阀、该第二照明光束入射至第二光阀，以及接收第一光阀根据第一照明光束输出的第一投影光束和第二光阀根据第二照明光束输出的第二投影光束，并对该第一投影光束和/或第二投影光束进行光路转换，以使第一投影光束与第二投影光束靠拢后沿垂直于投影镜头的方向射入投影镜头。

优选的，第一光阀和第二光阀均位于光学模块远离投影镜头的一侧，该第一光阀和该第二光阀均朝向光学模块输出投影光束，且该第一光阀输出的第一投影光束和该第二光阀输出的第二投影光束均与投影镜头垂直。

优选的，光学模块包括第一棱镜和第二棱镜，其中，第一棱镜位于第一光阀与投影镜头之间，第二棱镜位于第二光阀与投影镜头之间，第一棱镜的折射率与第二棱镜的折射率相等，

第一棱镜包括朝向第一光阀的第一表面和朝向第二棱镜的第二表面，第一表面和第二表面均为平面，

第二棱镜包括朝向第一棱镜的第三表面、背离第一棱镜的第四表面、朝向投影镜头的第五表面和朝向第二光阀的第六表面，该第三表面、该第四表面、该第五表面和该第六表面均为平面，第二表面与第三表面平行且相对，第三表面与所述第四表面平行，第五表面与第六表面平行，

第一表面、第二表面、第三表面和第五表面位于第一投影光束的光路上，第一表面与第五表面平行，

第六表面和第四表面位于第二投影光束的光路上，第四表面中第二投影光束的射入区域设有第一反射层，第三表面中第二投影光束的射入区域设有第二反射层。

优选的，第一表面与射入第一表面的第一投影光束垂直，第六表面与射入第六表面的第二投影光束垂直。

优选的，第一照明光源位于第一棱镜远离第二棱镜的一侧，第一棱镜还包括朝向第一照明光源的第七表面，该第七表面为平面，第七表面和第二表面均位于该第一照明光束的光路上，且第二表面能够将第一照明光束反射至第一光阀上。

优选的，第七表面与射入该第七表面的第一照明光束垂直。

优选的，光学模块还包括第三棱镜，该第三棱镜设置于第二棱镜远离第一棱镜的一侧，第二照明光源位于第三棱镜远离第二棱镜的一侧，第三棱镜和第二棱镜用于将第二照明光束透射至第二光阀上。

优选的，第一光阀与第一棱镜之间在垂直于投影镜头的方向上的间距大于第二光阀与第二棱镜之间在垂直于投影镜头的方向上的间距。

可选的，第一光阀和第二光阀均为DMD芯片。

优选的，还包括第一聚光件和第二聚光件，其中，第一聚光件设置于第一照明光源与光学模块之间，第二聚光件设置于第二照明光源与光学模块之间。

优选的，第一聚光件和第二聚光件均为凸透镜。

本发明提供的一种投影机，由于该投影机包括：第一照明光源、第二照明光源、光学模块、第一光阀、第二光阀和投影镜头，其中，光学模块用于接收第一照明光源出射的第一照明光束和第二照明光源出射的第二照明光束，并对该第一照明光束和该第二照明光束进行光路转换，以使该第一照明光束入射至第一光阀、该第二照明光束入射至第二光阀，以及接收第一光阀根据第一照明光束输出的第一投影光束和第二光阀根据第二照明光束输出的第二投影光束，并对该第一投影光束和/或第二投影光束进行光路转换，以使第一投影光束与第二投影光束靠拢后沿垂直于投影镜头的方向射入投影镜头。这样，第一投影光束和第二投影光束在投影镜头处拼接成了一束投影光束，该投影光束投射至屏幕上时即形成了一幅拼接画面，因此，该投影机能够实现两个投影画面的拼接，在将该投影机应用于大屏拼接系统时，大屏拼接系统包括的投影机的数量较少，大屏拼接系统的搭建难度较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例投影机的结构示意图；

图2为本发明实施例投影机中光学模块的第一种结构示意图；

图3为图2所示投影机中的光学模块与第一光阀、第二光阀之间的方位关系图及其内部光路图；

图4为本发明实施例投影机中光学模块的第二种结构示意图；

图5为图4所示投影机中的光学模块与第一光阀、第二光阀之间的方位关系图及其内部光路图；

图6为本发明实施例投影机中光学模块的第三种结构示意图；

图7为图6所示投影机中的光学模块与第一光阀、第二光阀之间的方位关系图及其内部光路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，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；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。

在本发明的描述中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参照图1，图1为本发明实施例投影机的一个具体实施例，本实施例的投影机包括：第一照明光源1、第二照明光源2、光学模块3、第一光阀4、第二光阀5和投影镜头6，其中，光学模块3用于接收第一照明光源1出射的第一照明光束a₁和第二照明光源2出射的第二照明光束a₂，并对该第一照明光束a₁和该第二照明光束a₂进行光路转换，以使该第一照明光束a₁入射至第一光阀4、该第二照明光束a₂入射至第二光阀5，以及接收第一光阀4根据第一照明光束a₁输出的第一投影光束b₁和第二光阀5根据第二照明光束a₂输出的第二投影光束b₂，并对该第一投影光束b₁和/或第二投影光束b₂进行光路转换，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6。

本发明提供的一种投影机，由于该投影机包括：第一照明光源1、第二照明光源2、光学模块3、第一光阀4、第二光阀5和投影镜头6，其中，光学模块3用于接收第一照明光源1出射的第一照明光束a₁和第二照明光源2出射的第二照明光束a₂，并对该第一照明光束a₁和该第二照明光束a₂进行光路转换，以使该第一照明光束a₁入射至第一光阀4、该第二照明光束a₂入射至第二光阀5，以及接收第一光阀4根据第一照明光束a₁输出的第一投影光束b₁和第二光阀5根据第二照明光束a₂输出的第二投影光束b₂，并对该第一投影光束b₁和/或第二投影光束b₂进行光路转换，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6。这样，第一投影光束b₁和第二投影光束b₂在投影镜头6处拼接成了一束投影光束，该投影光束投射至屏幕上时即形成了一幅拼接画面，因此，该投影机能够实现两个投影画面的拼接，在将该投影机应用于大屏拼接系统时，大屏拼接系统包括的投影机的数量较少，大屏拼接系统的搭建难度较低。

在上述实施例中，对光学模块3结构不做具体限定，只要该光学模块3能够接收第一照明光源1出射的第一照明光束a₁和第二照明光源2出射的第二照明光束a₂，并对该第一照明光束a₁和该第二照明光束a₂进行光路转换，以使该第一照明光束a₁入射至第一光阀4、该第二照明光束a₂入射至第二光阀5，以及接收第一光阀4根据第一照明光束a₁输出的第一投影光束b₁和第二光阀5根据第二照明光束a₂输出的第二投影光束b₂，并对该第一投影光束b₁和/或第二投影光束b₂进行光路转换，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6即可。示例的，光学模块3可以制作为图2、图4或图6所示的棱镜组结构。

另外，光学模块3可以通过一次或多次折射来改变第一照明光束a₁的光路，以使第一照明光束a₁入射至第一光阀4，也可以通过一次或多次反射来改变第一照明光束a₁的光路，以使第一照明光束a₁入射至第一光阀4，还可以通过一次或多次折射和一次或多次反射来改变第一照明光束a₁的光路，以使第一照明光束a₁入射至第一光阀4，在此不做具体限定。示例的，如图2和图3所示，光学模块3通过1次反射和1次折射来改变第一照明光束a₁的光路，以使第一照明光束a₁入射至第一光阀4。又示例的，如图4和图5所示，光学模块3通过4次折射来改变第一照明光束a₁的光路，以使第一照明光束a₁入射至第一光阀4。

同理，光学模块3可以通过一次或多次折射来改变第二照明光束a₂的光路，以使第二照明光束a₂入射至第二光阀5，也可以通过一次或多次反射来改变第二照明光束a₂的光路，以使第二照明光束a₂入射至第二光阀5，还可以通过一次或多次折射和一次或多次反射来改变第二照明光束a₂的光路，以使第二照明光束a₂入射至第二光阀5，在此不做具体限定。示例的，如图3～图5所示，光学模块3通过4次折射来改变第二照明光束a₂的光路，以使第二照明光束a₂入射至第二光阀5。又示例的，如图6和图7所示，光学模块3通过1次反射和4次折射来改变第二照明光束a₂的光路，以使第二照明光束a₂入射至第二光阀5。

进一步的，光学模块3可以通过一次或多次折射来改变第一投影光束b₁和第二投影光束b₂的光路，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6，也可以通过一次或多次反射来改变第一投影光束b₁和第二投影光束b₂的光路，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6，还可以通过一次或多次折射和一次或多次反射来改变第一投影光束b₁和第二投影光束b₂的光路，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6，在此不做具体限定。示例的，如图2、图3、图6和图7所示，光学模块3通过2次折射来改变第一投影光束b₁的光路，通过2次反射来改变第二投影光束b₂的光路，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6。又示例的，如图4和图5所示，光学模块3通过2次反射来改变第一投影光束b₁的光路，同时通过2次反射来改变第二投影光束b₂的光路，以使第一投影光束b₁与第二投影光束b₂靠拢后沿垂直于投影镜头6的方向射入投影镜头6。

在图1所示的实施例中，对第一光阀4和第二光阀5相对于光学模块3的方位不做具体限定。且对第一光阀4和第二光阀5之间的相对位置关系不做具体限定。优选的，如图3或图5所示，第一光阀4和第二光阀5均位于光学模块3远离投影镜头的一侧，该第一光阀4和该第二光阀5均朝向光学模块3输出投影光束，且该第一光阀4输出的第一投影光束b₁和该第二光阀5输出的第二投影光束b₂均与投影镜头垂直。这样，第一光阀4、第二光阀5和投影镜头相互平行，便于第一光阀4、第二光阀5和投影镜头之间的定位，有利于降低投影机的调试复杂度，同时第一投影光束b₁和第二投影光束b₂在射入投影镜头时的方向与射入光学模块3时的方向平行或者重合，因此，光学模块3仅需使第一投影光束b₁和第二投影光束b₂靠拢即可，无需改变第一投影光束b₁和第二投影光束b₂的方向，因此光学模块3的结构可以设计得较简单。

在图1所示的实施例中，光学模块3可以制作为图2所示结构或者图4所示结构，在此不做具体限定。但是，为了减小光学模块3的结构复杂度，优选的，光学模块3可以制作为图2和图3所示结构，即，光学模块3包括第一棱镜31和第二棱镜32，其中，第一棱镜31位于第一光阀4与投影镜头之间，第二棱镜32位于第二光阀5与投影镜头之间，第一棱镜31的折射率与第二棱镜32的折射率相等，第一棱镜31包括朝向第一光阀的第一表面100和朝向第二棱镜32的第二表面200，第一表面100和第二表面200均为平面，第二棱镜32包括朝向第一棱镜31的第三表面300、背离第一棱镜31的第四表面400、朝向投影镜头的第五表面500和朝向第二光阀5的第六表面600，该第三表面300、该第四表面400、该第五表面500和该第六表面600均为平面，第二表面200与第三表面300平行且相对，第三表面300与所述第四表面400平行，第五表面500与第六表面600平行，第一表面100、第二表面200、第三表面300和第五表面500位于第一投影光束b₁的光路上，第一表面100与第五表面500平行，第六表面600和第四表面400位于第二投影光束b₂的路径上，第四表面400中第二投影光束的射入区域设有第一反射层34，第三表面300中第二投影光束的射入区域设有第二反射层35。这样，光学模块3主要改变了第二投影光束b₂以使第二投影光束b₂靠拢第一投影光束b₁，对第一投影光束b₁的光路改变较小，相比于图4和图5所示同时改变第一投影光束b₁和第二投影光束b₂的光路的方案，此结构简单，有利于满足投影机的体积小型化设计需求。

在上述实施例中，为了减小第一投影光束b₁和第二投影光束b₂在传输时的光损失，优选的，如图2和图3所示，第一表面100与射入第一表面100的第一投影光束b₁垂直，第六表面600与射入第六表面600的第二投影光束b₂垂直。垂直入射时的光损失较小，能够提高投影画面的亮度。

另外，在图2和图3所示的实施例中，第一棱镜31与第二棱镜32可以间隔设置，也可以采用透明胶粘合成一个整体，在此不做具体限定。但是，为了提高光学模块3的结构紧凑性，优选的，第一棱镜31与第二棱镜32之间采用透明胶粘合成一个整体。

在图2和图3所示的实施例中，对第一照明光源相对于光学模块3的位置不做具体限定，但是，为了简化光学模块3的结构复杂度，优选的，如图2和图3所示，第一照明光源位于第一棱镜31远离第二棱镜32的一侧，第一棱镜31还包括朝向第一照明光源1的第七表面700，该第七表面700为平面，第七表面700和第二表面200均位于该第一照明光束a₁的光路上，且第二表面200能够将第一照明光束a₁反射至第一光阀4上。这样，光学模块3的结构简单，能够满足投影机的小型化设计需求。

其中，为了减小第一照明光束在传输时的光路损失，优选的，如图2和图3所示，第七表面700与射入该第七表面700的第一照明光束a₁垂直。垂直入射时的光损失较小，使照射至第一光阀4上的第一照明光束a₁的光强较大。

另外，为了使第二表面200能够将第一照明光束a₁反射至第一光阀4上，第二表面200上第一照明光束a₁的射入区域可以设置反射层，也可以调整第一照明光源的位置，以使第一照明光束a₁射入第二表面200时满足全反射条件，以使第二照明光束a₁全反射至第一光阀4，在此不做具体限定。但是，为了降低光学模块3的结构复杂度，优选的，第一照明光束a₁射入第二表面200时的入射角大于或者等于第一棱镜31的全反射角，这样，第一照明光束a₁在第二表面200处满足全反射条件，无需在第二表面200上设置反射层即可将第一照明光束a₁反射至第一光阀4，因此光学模块3的结构简单，容易实现。

为了使第二照明光束a₂能够射入第二光阀5，优选的，如图2和图3所示，光学模块3还包括第三棱镜33，该第三棱镜33设置于第二棱镜32远离第一棱镜31的一侧，第二照明光源2位于第三棱镜33远离第二棱镜32的一侧，第三棱镜33和第二棱镜32用于将第二照明光束a₂透射至第二光阀5上。此结构简单，容易实现。

在上述实施例中，为了提高光学模块3的结构紧凑性，优选的，第三棱镜33通过透明胶与第二棱镜32粘接在一起，由此第三棱镜33和第二棱镜32形成一个整体，提高了光学模块3的结构紧凑性。

在图2和图3所示的实施例中，为了使第一投影光束b₁在射入投影镜头时的亮度与第二投影光束b₂在射入投影镜头时的亮度保持一致，优选的，第一光阀4与第一棱镜31之间在垂直于投影镜头的方向上的间距h₁大于第二光阀5与第二棱镜32之间在垂直于投影镜头的方向上的间距h₂。这样，在一定程度上补偿了第一投影光束b₁的传输路径长度与第二投影光束b₂的传输路径长度之间的差异，由此有利于使第一投影光束b₁在射入投影镜头时的亮度与第二投影光束b₂在射入投影镜头时的亮度保持一致。

在图1所示的实施例中，可选的，第一光阀4和第二光阀5为DMD芯片，DMD芯片为投影机内的常用光阀结构，因此容易实现。

为了将第一照明光束a₁和第二照明光束a₂集中投射至光学模块3上，优选的，如图1所示，投影机还包括第一聚光件7和第二聚光件8，其中，第一聚光件7设置于第一照明光源1与光学模块3之间，该第一聚光件7用于汇聚第一照明光束a₁，以使第一照明光束a₁集中投射至光学模块3上，第二聚光件8设置于第二照明光源2与光学模块3之间，该第二聚光件8用于汇聚第二照明光束a₂，以使第二照明光束a₂集中投射至光学模块3上。

在上述实施例中，优选的，第一聚光件7和第二聚光件8均为凸透镜。凸透镜为常用的聚光件，因此容易实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种投影机，其特征在于，包括：第一照明光源、第二照明光源、光学模块、第一光阀、第二光阀和投影镜头；

所述光学模块用于接收所述第一照明光源出射的第一照明光束和所述第二照明光源出射的第二照明光束，并对所述第一照明光束和所述第二照明光束进行光路转换，以使所述第一照明光束入射至所述第一光阀、所述第二照明光束入射至所述第二光阀，以及接收所述第一光阀根据所述第一照明光束输出的第一投影光束和所述第二光阀根据所述第二照明光束输出的第二投影光束，并对所述第一投影光束和/或所述第二投影光束进行光路转换，以使所述第一投影光束与所述第二投影光束靠拢后沿垂直于所述投影镜头的方向射入所述投影镜头；

所述第一光阀和所述第二光阀均位于所述光学模块远离所述投影镜头的一侧，所述第一光阀和所述第二光阀均朝向所述光学模块输出投影光束，且所述第一光阀输出的所述第一投影光束和所述第二光阀输出的所述第二投影光束均与所述投影镜头垂直；

所述光学模块包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜位于所述第一光阀与所述投影镜头之间，所述第二棱镜位于所述第二光阀与所述投影镜头之间，所述第一棱镜的折射率与所述第二棱镜的折射率相等；

其中，所述第一光阀与所述第一棱镜之间在垂直于所述投影镜头的方向上的间距，和，所述第二光阀与所述第二棱镜之间在垂直于所述投影镜头的方向上的间距，被配置为使得所述第一投影光束的传播路径长度与所述第二投影光束的传播路径长度相等。

2.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，所述第一棱镜包括朝向所述第一光阀的第一表面和朝向所述第二棱镜的第二表面，所述第一表面和所述第二表面均为平面；

所述第二棱镜包括朝向所述第一棱镜的第三表面、背离所述第一棱镜的第四表面、朝向所述投影镜头的第五表面和朝向所述第二光阀的第六表面，所述第三表面、所述第四表面、所述第五表面和所述第六表面均为平面，所述第二表面与所述第三表面平行且相对，所述第三表面与所述第四表面平行，所述第五表面与所述第六表面平行；

所述第一表面、所述第二表面、所述第三表面和所述第五表面位于所述第一投影光束的光路上，所述第一表面与所述第五表面平行；

所述第六表面和所述第四表面位于所述第二投影光束的光路上，所述第四表面中所述第二投影光束的射入区域设有第一反射层，所述第三表面中所述第二投影光束的射入区域设有第二反射层。

3.根据权利要求2所述的投影机，其特征在于，所述第一表面与射入所述第一表面的所述第一投影光束垂直，所述第六表面与射入所述第六表面的所述第二投影光束垂直。

4.根据权利要求2或3所述的投影机，其特征在于，所述第一照明光源位于所述第一棱镜远离所述第二棱镜的一侧，所述第一棱镜还包括朝向所述第一照明光源的第七表面，所述第七表面为平面，所述第七表面和所述第二表面均位于所述第一照明光束的光路上，且所述第二表面能够将所述第一照明光束反射至所述第一光阀上。

5.根据权利要求4所述的投影机，其特征在于，所述第七表面与射入所述第七表面的所述第一照明光束垂直。

6.根据权利要求2所述的投影机，其特征在于，所述光学模块还包括第三棱镜，所述第三棱镜设置于所述第二棱镜远离所述第一棱镜的一侧，所述第二照明光源位于所述第三棱镜远离所述第二棱镜的一侧，所述第三棱镜和所述第二棱镜用于将所述第二照明光束透射至所述第二光阀上。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的投影机，其特征在于，所述第一光阀和所述第二光阀均为DMD芯片。

8.根据权利要求1所述的投影机，其特征在于，还包括第一聚光件和第二聚光件，所述第一聚光件设置于所述第一照明光源与所述光学模块之间，所述第二聚光件设置于所述第二照明光源与所述光学模块之间。

9.根据权利要求8所述的投影机，其特征在于，所述第一聚光件和所述第二聚光件均为凸透镜。

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