CN114236824B

CN114236824B - 一种投影系统

Info

Publication number: CN114236824B
Application number: CN202111434000.9A
Authority: CN
Inventors: 车玉彩; 鲁公涛
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-10-18
Anticipated expiration: 2041-11-29
Also published as: CN114236824A

Abstract

本申请实施例公开了一种投影系统，包括第一数字微反射镜、第二数字微反射镜、光轴、第一镜片组、变光单元、第一投影像面和第二投影像面；所述第一数字微反射镜设置于所述光轴的第一侧，所述第二数字微反射镜设置于所述光轴的第二侧，所述第一数字微反射镜和所述第二数字微反射镜分别用于发出光束；所述第一镜片组设置于所述第一数字微反射镜和所述第二数字微反射镜的出光方向上；所述变光单元设置于所述第一镜片组的出光方向上。本申请实施例的一个技术效果在于，能够有效地改变光束的投影方向，使用非常方便，适用范围较广，同时，该投影系统的内部结构设计合理，便于减小投影系统的体积。

Description

一种投影系统

技术领域

本申请属于光学技术领域，具体地，本申请涉及一种投影系统。

背景技术

投影系统是先将光线照射到图像显示元件上来产生影像，然后通过镜头进行投影。投影仪的图像显示元件包括利用透光产生图像的透过型和利用反射光产生图像的反射型。无论哪一种类型，都是将投影灯的光线分成红、绿、蓝三色，再产生各种颜色的图像。因为元件本身只能进行单色显示，因此就要利用3枚元件分别生成3色成分。然后再通过棱镜将这3色图像合成为一个图像，最后通过镜头投影到屏幕上。DMD(Digital MicromirrorDevice，第一数字微反射镜)是投影系统中非常重要的元件，其在家庭投影、工程投影以及影院投影等多类投影系统中成像的关键输出设备。

目前的投影系统主要应用于平视显示器(Head Up Display,简称HUD)、微型激光投影(简称微投)、增强现实(Augmented Reality，简称AR)、虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)等体积较小的投影装置中，但是，由于投影装置的体积较小，内部的容纳空间有限，因此，位于投影装置内部的投影系统的结构比较简单，且投影方向等投影方式比较单一，使用不方便，适用范围较小。

发明内容

本申请实施例的一个目的是提供一种投影系统的新技术方案。

根据本申请实施例，提供了一种投影系统，包括第一数字微反射镜、第二数字微反射镜、光轴、第一镜片组、变光单元、第一投影像面和第二投影像面；

所述第一数字微反射镜设置于所述光轴的第一侧，所述第二数字微反射镜设置于所述光轴的第二侧，所述第一数字微反射镜和所述第二数字微反射镜分别用于发出光束；

所述第一镜片组设置于所述第一数字微反射镜和所述第二数字微反射镜的出光方向上；

所述变光单元设置于所述第一镜片组的出光方向上，且所述变光单元具有第一出光方向和第二出光方向；

所述第一投影像面设置于所述第一出光方向上，所述第二投影像面设置于所述第二出光方向上；

所述第一数字微反射镜发出的光束依次经过所述第一镜片组、变光单元投射至所述第一投影像面；其中，所述第一数字微反射镜发出的光束在所述变光单元处发生反射；

所述第二数字微反射镜发出的光束依次经过所述第一镜片组、变光单元投射至所述第二投影像面；其中，所述第二数字微反射镜发出的光束在所述变光单元处发生透射。

可选地，该投影系统还包括：

第二镜片组，所述第二镜片组设置于所述第一镜片组和所述第一投影像面之间，由所述变光单元射出的光束经过第二镜片组投射至所述第一投影像面；所述第一投影像面与所述变光单元之间的第一距离、以及所述第二投影像面与所述变光单元之间的第二距离不同。

可选地，所述变光单元包括反射区域，所述反射区域具有呈预设角度的反射面，所述第一数字微反射镜发出的光束在所述反射面上发生反射。

可选地，所述预设角度为所述反射面沿所述光轴所在平面进行逆时针旋转形成的夹角，所述预设角度为30°-150°或者210°-330°。

可选地，所述变光单元包括透射区域，所述第二数字微反射镜发出的光束在所述透射区域发生透射。

可选地，所述变光单元为半反半透棱镜，所述半反半透棱镜和透射棱镜形成组合棱镜；

所述组合棱镜将所述第一数字微反射镜和所述第二数字微反射镜发出的光束反射至第一方向，并透射至第二方向。

可选地，所述半反半透棱镜为具有半反半透面的三棱镜。

可选地，所述三棱镜为直角三棱镜，所述直角三棱镜具有第一直角面、第二直角面和半反半透面，所述第一直角面与所述第一镜片组相对，所述第二直角面与所述第二镜片组相对。

可选地，所述预设角度为45°，所述第一数字微反射镜发出的光束在所述反射面上的反射角度为90°。

可选地，所述第一侧和所述第二侧相对，所述第一数字微反射镜、第二数字微反射镜对称设置。

本申请实施例的一个技术效果在于：

通过在光轴两侧分别设置第一数字微反射镜和第二数字微反射镜，使得第一数字微反射镜发光时，其发出的光束经过第一镜片组，在变光单元处经反射投射至第一投影像面，第二数字微反射镜发光时，其发出的光束经过第一镜片组，在变光单元处经透射投射至第二投影像面，从而实现了投影系统的投影方向的改变，使用非常方便，适用范围较广。

另外，第一镜片组、变光单元等结构的体积占用较小，不仅有利于优化投影系统的内部结构，而且使用非常方便，适用范围较广。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的投影系统的结构示意图；

图2为图1的细节结构放大图。

图中：11、第一数字微反射镜；12、第二数字微反射镜；2、光轴；31、第一镜片组；32、第二镜片组；41、第一投影像面；42、第二投影像面；5、变光单元；6、透射棱镜；7、光束。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，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申请中的具体含义。

如图1至图2所示，本实施例提供一种投影系统，包括第一数字微反射镜11、第二数字微反射镜12、光轴2、第一镜片组31、变光单元5、第一投影像面41和第二投影像面42。其中，所述第一数字微反射镜11和所述第二数字微反射镜12分别用于发出光束7。

具体地，所述第一数字微反射镜11设置于所述光轴2的第一侧，例如，第一数字微反射镜11可以放置在光轴2的下侧，也可以放置在光轴2的上侧。所述第二数字微反射镜12设置于所述光轴2的第二侧。当第一数字微反射镜11放置在光轴2的下侧时，第二数字微反射镜12可以放置在光轴2的上侧，也可以放置在光轴2的其他位置，只要不与第一数字微反射镜11放置的位置相同即可。

如图1所示，第一数字微反射镜11放置于光轴2的下侧，而第二数字微反射镜12放置于光轴2的上侧。

进一步具体地，所述第一镜片组31设置于所述第一数字微反射镜11和所述第二数字微反射镜12的出光方向上，以便于接收第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12发出的光束7。所述变光单元5设置于所述第一镜片组31的出光方向上，且所述变光单元5具有第一出光方向和第二出光方向。所述第一投影像面41设置于所述第一出光方向上，所述第二投影像面42设置于所述第二出光方向上。

在本申请的实施例中，所述第一数字微反射镜11发出的光束7依次经过所述第一镜片组31、变光单元5投射至所述第一投影像面41；其中，所述第一数字微反射镜11发出的光束7在所述变光单元5处发生反射；同时，所述第二数字微反射镜12发出的光束7依次经过所述第一镜片组31、变光单元5投射至所述第二投影像面42；其中，所述第二数字微反射镜12发出的光束7在所述变光单元5处发生透射。

通过在光轴2两侧分别设置第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12，使得第一数字微反射镜11发光时，其发出的光束经过第一镜片组31，在变光单元5处经反射投射至第一投影像面41，第二数字微反射镜32发光时，其发出的光束经过第一镜片组11，在变光单元5处经透射投射至第二投影像面42，从而实现了投影系统的投影方向的改变，使用非常方便，适用范围较广。

另外，第一镜片组31、变光单元5等结构的体积占用较小，不仅有利于优化投影系统的内部结构，而且使用非常方便，适用范围较广。

可选地，还包括：

第二镜片组32，所述第二镜片组32设置于所述第一镜片组31和所述第一投影像面41之间，由所述变光单元5射出的光束7经过第二镜片组32投射至所述第一投影像面41。

参考图1-图2，第一数字微反射镜11放置在光轴2的下侧，第一数字微反射镜11发出的光束7经第一镜片组31被变光单元5的反射面反射到第二镜片组32，然后，投射到第一投影像面41。从而在第一投影像面41实现了投影距离为200mm，图像长边为80mm的投影画面。其中，如图1所示，投影距离指第二镜片组32到第一投影像面41之间的距离。

第一镜片组31和第二镜片组32能够较好地改变第一数字微反射镜11发出的光束7的投影距离，从而满足用户的使用需要，操作非常简单。

而且，第一数字微反射镜11的投影图像，图像MTF在100lp/mm时对比度达到0.3以上，图像的投射质量较好。

需要说明的是，对第一数字微反射镜11发出的光束7进行投射，投影距离和图像画面不限于投影距离为200mm，图像长边为60mm的投影画面,可根据实际应用通过增加第一镜片组31和第二镜片组32的数量，以及改变第一镜片组31和第二镜片组32中的球面镜片面型为非球面等实现不同投影距离以及不同投影画面大小的投影图像。

同时，第二数字微反射镜12放置在光轴2的上侧，第二数字微反射镜12发出的光束7经第一镜片组31，再经平板棱镜6，照射到第二投影像面42，实现了投影距离为400mm，图像长边为120mm的投影画面。其中，投影距离指平板棱镜6到第二投影像面42的距离。

需要说明的是，第二数字微反射镜12也可在光轴2的下侧，从而能够根据实际应用实现不同偏移量的投影。同时，投影距离和图像画面不限于投影距离为400mm，图像长边为120mm的投影画面,可根据实际应用通过增加第一镜片组31的数量以及改变第一镜片组31中的球面镜片面型为非球面等实现不同投影距离以及不同投影画面大小的投影图像。

可选地，所述变光单元5包括反射区域，所述反射区域具有呈预设角度的反射面，所述第一数字微反射镜11发出的光束7在所述反射面上发生反射。

在上述实施方式中，反射区域的反射面能够对第一数字微反射镜11发出的光束7进行较好地反射，从而能够按照预设的方向改变第一数字微反射镜11发出的光束7的投射方向，操作非常方便。

可选地，所述预设角度为所述反射面沿所述光轴所在平面进行逆时针旋转形成的夹角，所述预设角度为30°-150°或者210°-330°。而反射面的预设角度与第一数字微反射镜11发出的光束7所要改变的投射方向相关，从而较好地扩大了第一数字微反射镜11发出的光束7改变投射方向的范围。

可选地，所述变光单元5包括透射区域，所述第二数字微反射镜12发出的光束在所述透射区域发生透射。第二数字微反射镜12发出的光束能够在变光单元5的投射区域发生投射，从而能够对第二数字微反射镜12发出的光束进行较好地透射，以便将第一数字微反射镜11发出的光束7清晰地投射在第一投影像面41上。

在上述实施方式中，例如图1和图2所示，组合棱镜可以对第一数字微反射镜11发出的光束7反射至第一方向，以改变光束7的方向，同时将第一数字微反射镜11发出的光束7透射至第二方向；组合棱镜也可以对第二数字微反射镜12发出的光束7反射至第一方向，并透射至第二方向。该组合棱镜能够同时实现第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12的反射和透射，从而满足用户对不同的投影方向的需要，适用范围较广。根据选择不同的第一镜片组31和第二镜片组32的镜片的组成方式以改变光束7的投射距离，较好地扩大了该投影系统的应用范围，较大程度地满足了用户的使用需求。另外，这进一步简化了该投影系统的结构，从而便于在第一投影像面41投射光束7，同时也便于在第二投影像面42投射光束7。

可选地，所述半反半透棱镜为具有半反半透面的三棱镜。这有助于将第一数字微反射镜发出的光束反射至第一方向，并透射至第二方向；同时将第二数字微反射镜发出的光束反射至第一方向，并透射至第二方向，而且结构简单，便于安装。

可选地，所述三棱镜为直角三棱镜，所述直角三棱镜具有第一直角面、第二直角面和半反半透面。直角三棱镜能够对第一数字微反射镜11发出的光束7进行较好地反射，以便将第一数字微反射镜11发出的光束7清晰地投射在第一投影像面41上，并对第一数字微反射镜11发出的光束7进行较好地透射，以便将第一数字微反射镜11发出的光束7清晰地投射在第二投影像面42上。同时，直角三棱镜能够对第二数字微反射镜12发出的光束7进行较好地反射，以便将第二数字微反射镜12发出的光束7清晰地投射在第一投影像面41上，并对第二数字微反射镜12发出的光束7进行较好地透射，以便将第二数字微反射镜12发出的光束7清晰地投射在第二投影像面42上。

可选地，所述预设角度为45°，所述第一数字微反射镜11发出的光束在所述反射面上的反射角度为90°。这较好地改变了第一数字微反射镜11发出的光束7的投射方向，同时也便于用户对第一数字微反射镜11发出的光束7的投射方向的控制，便于操作。

可选地，所述第一侧和所述第二侧相对，所述第一数字微反射镜11、第二数字微反射镜12对称设置。这能够更加方便地对第一数字微反射镜11以及第二数字微反射镜12发出的光束7进行投影。

在本实施例中，该投影系统的第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12可以分别单独工作，也可以同时工作，以在第一投影像面41和第二投影像面42实现不同投影距离、不同投影方向、不同投影画面大小的图像。

在本申请中，变光单元5具有反射区域、透射区域、半反半透区域，其中，半反半透棱镜形成半反半透区域，第一数字微反射镜11单独工作时，在反射区域反射，投影至第一投影像面，第二数字微反射镜12单独工作时，在透射区域透射，投影至第二投影像面，第一数字微反射镜11与第二数字微反射镜12共同工作时，光束均进行半反半透，实现第一方向和第二方向的同时投影。

半反半透区域表示一半光反射，一半光透射，所以一个数字微反射镜即可实现两个方向的投影，两个数字微反射镜可以加强亮度。

在另一种情况下，变光单元5不具有上述区域，是常见的光学元件，可以对变光单元进行置换，来实现上述功能。比如，在变光单元上镀增反膜，实现反射；变光单元为透射棱镜，则和另一个透射棱镜组成平板玻璃，实现透射；变光单元为偏振分光片，则可实现半透半反。

第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12的尺寸大小可相等也可不等；第一数字微反射镜11和第二数字微反射镜12沿光轴2对称放置，也可根据实际应用偏离光轴2放置以实现不同偏移量的投影。

在本申请的实施方式中，该投影系统能够有效地改变光束的投影方向，使用非常方便，适用范围较广，同时，该投影系统的内部结构设计合理，便于减小投影系统的体积。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种投影系统，其特征在于，包括第一数字微反射镜、第二数字微反射镜、光轴、第一镜片组、变光单元、第一投影像面和第二投影像面；

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述变光单元包括反射区域，所述反射区域具有呈预设角度的反射面，所述第一数字微反射镜发出的光束在所述反射面上发生反射。

4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述预设角度为所述反射面沿所述光轴所在平面进行逆时针旋转形成的夹角，所述预设角度为30°-150°或者210°-330°。

5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述变光单元包括透射区域，所述第二数字微反射镜发出的光束在所述透射区域发生透射。

6.根据权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述变光单元为半反半透棱镜，所述半反半透棱镜和透射棱镜形成组合棱镜；

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述半反半透棱镜为具有半反半透面的三棱镜。

8.根据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，所述三棱镜为直角三棱镜，所述直角三棱镜具有第一直角面、第二直角面和半反半透面，所述第一直角面与所述第一镜片组相对，所述第二直角面与所述第二镜片组相对。

9.根据权利要求4所述的投影系统，其特征在于，所述预设角度为45°，所述第一数字微反射镜发出的光束在所述反射面上的反射角度为90°。

10.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第一侧和所述第二侧相对，所述第一数字微反射镜、第二数字微反射镜对称设置。