CN115933101A - 投影镜头及激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光投影设备，属于光学设备领域。激光投影设备包括光源、光阀以及投影镜头，投影镜头包括镜筒以及设置在镜筒内的镜组，镜组包括均可以移动的第一镜组和第二镜组，第一镜组和第二镜组沿激光光束出射的方向依次设置；镜筒至少包括主镜筒和套在主镜筒外部的曲线筒，第一镜组通过曲线筒与主镜筒连接；曲线筒的筒壁上包括条型槽，条型槽包括第一条型槽和第二条型槽，第一条型槽用于在曲线筒以其轴线为轴转动时，约束曲线筒在光轴的长度方向静止；第二条型槽用于，在曲线筒以其轴线为轴转动时，第一镜组可以沿光轴的长度方向移动，从而改变第一镜组与光阀之间的距离；镜筒还包括调焦结构，第二镜组通过调焦结构与主镜筒连接，并能够在调焦结构的作用下相对主镜筒移动，如此便可以根据所要投影的画面的各种参数来移动第一镜组以及第二镜组，以使投影出的画面满足要求。解决了相关技术中投影镜头难以适用于各种投影参数的要求的问题。达到了提高投影镜头的适用性，使投影镜头可以适用于多种投影参数的效果。

Description

投影镜头及激光投影装置

本申请是国内申请（申请号：201910691196.6，申请日：2019-07-29，发明名称：投影镜头及激光投影装置）的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学设备领域，特别涉及一种投影镜头及激光投影装置。

背景技术

随着科学技术的提高，投影镜头在人们工作和生活中的应用越来越广泛，比如教育，办公，家用或娱乐，比如，对于家庭影院中使用的投影镜头，投影镜头分辨率越高，用户观影体验越高。因此，人们对投影镜头的要求也越来越高。

相关技术中，激光投影装置包括：光阀、折射镜组和反射镜；其中，光折射镜组中包括镜筒以及多个折射镜片，这些折射镜片固定安装于镜筒中预先设计的位置上。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：上述投影镜头难以适用于各种投影参数（比如解析度以及尺寸等）的要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种投影镜头及激光投影装置，能够解决相关技术中投影镜头难以适用于各种投影参数的要求的问题。所述技术方案如下：

根据本发明的一方面，提供了一种投影镜头，所述投影镜头包括底座以及位于所述底座中的折射镜组和反射镜组；

所述折射镜组包括镜筒以及在所述镜筒中沿靠近所述反射镜组的方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组；

所述镜筒包括主镜筒和套在所述主镜筒外部的曲线筒，所述第一镜组通过所述曲线筒与所述主镜筒连接，所述主镜筒与所述底座固定连接；

所述镜筒包括调焦结构，所述第二镜组通过所述调焦结构与所述主镜筒连接；

所述第三镜组与所述主镜筒固定连接。

可选地，所述镜筒还包括第一镜筒和至少一个第一调节机构，所述第一镜组位于所述第一镜筒中；

所述曲线筒套在所述主镜筒的外部，所述主镜筒套在所述第一镜筒外部，所述曲线筒、所述主镜筒以及所述第一镜筒的轴线互相平行；

每个所述第一调节机构包括位于所述曲线筒的筒壁上的第一条形槽和第二条形槽，所述第一条形槽的长度方向与所述投影镜头的光轴垂直，所述第二条形槽的长度方向不与所述光轴垂直；

每个所述第一调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的第一端子，所述第一端子与所述主镜筒的筒壁固定连接，且与所述第一条形槽配合，能够在所述曲线筒以所述曲线筒的轴线为轴转动时，相对所述曲线筒沿所述第一条形槽的长度方向运动；

每个所述第一调节机构包括位于所述第一镜筒的筒壁上的第二端子，所述第二端子与所述第一镜筒的筒壁固定连接，每个所述第一调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的长度方向与所述光轴平行的条形通孔，所述第二端子穿过所述条型通孔与所述曲线筒上的第二条形槽配合，能够在所述曲线筒以所述曲线筒的轴线为轴转动时，相对所述曲线筒沿所述第二条形槽的长度方向运动。

可选地，所述镜筒包括第二镜筒，所述调焦结构包括至少一个第二调节机构，所述主镜筒套在所述第二镜筒的外部，所述第二镜筒的轴线与所述主镜筒的轴线平行；

每个所述第二调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的第三条形槽，所述第三条形槽的长度方向不与所述光轴垂直；

每个所述第二调节机构包括位于所述第二镜筒的筒壁上的第三端子，所述第三端子与所述第三条形槽配合，能够在所述第三条形槽中沿所述第三条形槽的长度方向运动。

可选地，所述第三条形槽贯穿所述主镜筒的筒壁，所述第三端子由所述第三条形槽向所述主镜筒的外部延伸。

可选地，所述反射镜组与所述底座可动连接，能够沿所述光轴的长度方向移动，以调节所述投影镜头的解析度。

可选地，所述底座具有至少两个螺纹孔，所述主镜筒的外部延伸出有固定板，所述固定板上具有至少两个通孔，所述固定板通过所述至少两个通孔以及至少两个螺钉与所述至少两个螺纹孔固定连接。

可选地，所述底座具有至少两个限位杆，所述固定板上具有至少两个限位孔，所述主镜筒固定于所述底座上时，所述至少两个限位杆一一对应的插入在所述至少两个限位孔中。

可选地，所述第三镜筒的外部延伸出有第一连接板，所述主镜筒的外部延伸出有第二连接板，所述第一连接板和所述第二连接板通过至少四个螺钉固定连接，所述至少四个螺钉围绕在所述第三镜筒的四周。

可选地，所述第一镜组在所述曲线筒的调节下沿所述投影镜头光轴的长度方向移动时，能够调节所述投影镜头的解析度；

所述第二镜组在所述调焦结构的调节下沿所述投影镜头光轴的长度方向移动时，能够调节所述投影镜头的解析度。

根据本发明的另一方面，提供一种激光投影装置，所述激光投影装置包括光源、光阀、屏幕以及上述投影镜头；

所述光源用于向所述光阀提供激光光束；

所述光阀用于将所述光源提供的激光光束调制后出射至所述投影镜头；

所述投影镜头用于将所述光阀提供的激光光束成像后出射至屏幕。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

提供一种投影镜头，包括底座以及在底座中沿光线出射方向依次设置的折射镜组和反射镜组，其中折射镜组包括镜筒以及在镜筒中沿光线出射方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，其中第一镜组通过曲线筒与主镜筒连接，并能够在曲线筒转动时相对主镜筒移动；第二镜组通过调焦结构与主镜筒连接，并能够在调焦结构的作用下相对主镜筒移动，如此便可以根据所要投影的画面的各种参数来移动第一镜组以及第二镜组，以使投影出的画面满足要求。解决了相关技术中投影镜头难以适用于各种投影参数的要求的问题。达到了提高投影镜头的适用性，使投影镜头可以适用于多种投影参数的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种投影镜头的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种投影镜头的剖面结构示意图；

图4是为图2所示投影镜头中主镜筒、曲线筒以及第三镜筒的立体分解结构示意图；

图5是图2所示的投影镜头的俯视图；

图6是图2所示的投影镜头的爆炸结构示意图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

激光投影设备中的投影镜头通常包括镜筒以及安装于镜筒中的多个镜片，而这多个镜片通常固定在镜筒中的指定位置，该位置由投影镜头的设计决定。

但是，各个镜片的位置无法变动会导致投影镜头的适用范围较窄，例如只能够适用于投射较小尺寸的投影画面。

本申请实施例提供了一种投影镜头，可以解决上述相关技术中存在的问题。

图1是本发明实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图。该激光投影设备包括光源11、光阀12、屏幕13以及投影镜头20。

光源11用于向光阀12提供激光光束。

光阀12用于将光源11提供的激光光束调制后出射至投影镜头20。

投影镜头20用于将光阀12提供的激光光束成像后出射至屏幕13。投影镜头20可以为后续本发明实施例提供的任意一种投影镜头。

图2是本发明实施例提供的一种投影镜头的结构示意图，该投影镜头可以是图1所示实施环境中的该投影镜头20，该投影镜头20包括底座21以及位于底座21中的折射镜组22和反射镜组23。

折射镜组22包括镜筒221以及在镜筒221中沿靠近反射镜组23的方向依次设置的第一镜组222、第二镜组223和第三镜组224。

镜筒221包括主镜筒A和套在主镜筒外部的曲线筒C，第一镜组222通过曲线筒C与主镜筒A连接，主镜筒A与底座21固定连接。

镜筒221包括调焦结构2211，第二镜组223通过调焦结构2211与主镜筒A连接。

第三镜组224与主镜筒A固定连接。

综上所述，本申请实施例提供的一种投影镜头，包括底座以及在底座中沿光线出射方向依次设置的折射镜组和反射镜组，其中折射镜组包括镜筒以及在镜筒中沿光线出射方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，其中第一镜组通过曲线筒与主镜筒连接，并能够在曲线筒转动时相对主镜筒移动；第二镜组通过调焦结构与主镜筒连接，并能够在调焦结构的作用下相对主镜筒移动，如此便可以根据所要投影的画面的各种参数来移动第一镜组以及第二镜组，以使投影出的画面满足要求。解决了相关技术中投影镜头难以适用于各种投影参数的要求的问题。达到了提高投影镜头的适用性，使投影镜头可以适用于多种投影参数的效果。

图3是本发明实施例提供的另一种投影镜头的剖面（剖面可以为由光轴z确定的一个面）结构示意图。该投影镜头在图2所示的投影镜头的基础上进行了一些调整。

可选地，镜筒221包括主镜筒A和第三镜筒B，主镜筒A与底座21固定连接，第三镜筒B与底座21固定连接。

第一镜组222与主镜筒A可动连接，第二镜组223与主镜筒A可动连接，第三镜组224与第三镜筒B固定连接。

可选地，镜筒221还包括曲线筒C、第一镜筒D和至少一个第一调节机构（图3中未标出），第一镜组222位于第一镜筒D中。

曲线筒C套在主镜筒A的外部，主镜筒A套在第一镜筒D外部，曲线筒C、主镜筒A以及第一镜筒D的轴线互相平行。

可选地，镜筒221包括第二镜筒E，调焦结构包括至少一个第二调节机构（图3中未标出），主镜筒A套在第二镜筒E的外部，第二镜筒E的轴线与主镜筒A的轴线平行。

可选地，反射镜组23与底座21可动连接，能够沿光轴z的长度方向移动。

可选地，第三镜筒B与主镜筒A固定连接。

图3虽然示出了一种投影镜头中各个镜片的具体结构，但本发明实施例对此并不进行限制。其中，沿光轴z的长度方向调节第一镜组222可以调节后焦距（即第一镜组与光阀之间的距离），该调节的作用可以包括调节整个画面的解析度。

沿光轴z的长度方向调节第二镜组223的作用可以包括调节画面的左右上角的解析度，并且微量调节画面的整体畸变，比如将桶形的画面调节成矩形的画面。

沿光轴z的长度方向调节反射镜组223的作用可以包括调节画面的整体畸变以及解析度。其中，前移（使反射镜沿靠近折射镜组的方向移动）反射镜组可以补偿投影镜头在投影画面尺寸为70-100寸时的画面解析度，后移（使反射镜沿远离折射镜组的方向移动）反射镜组可以补偿投影镜头在投影画面尺寸为60-100寸时的画面解析度。

一种调节方式中，反射镜组是预先调节到理论设计位置，画面边框正，无筒型和枕型畸变，之后调节第一镜组和第二镜组。

如图4所示，其为图2所示投影镜头中，主镜筒A、曲线筒C以及第三镜筒B的立体分解结构示意图。

其中，每个第一调节机构包括位于曲线筒C的筒壁上的第一条形槽c1和第二条形槽c2，第一条形槽c1的长度方向与投影镜头的光轴z垂直，第二条形槽c2的长度方向不与光轴z垂直。

每个第一调节机构包括位于主镜筒A的筒壁上的第一端子a1，第一端子a1与主镜筒A的筒壁固定连接，且与第一条形槽c1配合，能够在曲线筒C以曲线筒C的轴线（该轴线可以与光轴z重合或平行）为轴转动时，相对曲线筒C沿第一条形槽c1的长度方向运动。

每个第一调节机构包括位于第一镜筒D的筒壁上的第二端子d1，第二端子d1与第一镜筒D的筒壁固定连接，每个第一调节机构包括位于主镜筒A的筒壁上的长度方向与光轴z平行的条形通孔（图4中未示出），第二端子d1穿过该条型通孔与曲线筒C上的第二条形槽c2配合，能够在曲线筒C以曲线筒C的轴线（该轴线可以与光轴z重合或平行）为轴转动时，相对曲线筒C沿第二条形槽c2的长度方向运动。

可选地，第三镜筒B的外部延伸出有第一连接板j1，主镜筒A的外部延伸出有第二连接板j2，第一连接板j1和第二连接板j2通过至少四个螺钉固定连接，至少四个螺钉围绕在第三镜筒B的四周。

可选地，第一调节机构的数量可以为3，3个第一调节机构可以围绕光轴z均匀排布（即每120度一个）。如此可以提高第一镜筒在移动过程中的稳定性。

每个第二调节机构包括位于主镜筒A的筒壁上的第三条形槽a3，第三条形槽a3的长度方向与光轴z具有第二指定夹角。

每个第二调节机构包括位于第二镜筒（图4中未示出）的筒壁上的第三端子e1，第三端子e1与第三条形槽a3配合，能够在第三条形槽a3中沿第三条形槽a3的长度方向运动。

可选地，第三条形槽a3贯穿主镜筒A的筒壁，第三端子e1由第三条形槽a3向主镜筒A的外部延伸。如此可以便于从主镜筒A的外部调节该第三端子e1。当第三条形槽a3未贯穿主镜筒A的筒壁时，可以在主镜筒A的内部设置调节机构来调节第三端子e1。

可选地，第二调节机构的数量可以为3，3个第二调节机构可以围绕光轴z均匀排布（即每120度一个）。如此可以提高第二镜筒在移动过程中的稳定性。

如图5所示，其为图2所示的投影镜头的俯视图。其中，底座21具有至少两个螺纹孔（图5中未示出），主镜筒A的外部延伸出有固定板a4，固定板a4上具有至少两个通孔，固定板a4通过至少两个通孔以及至少两个螺钉a5与至少两个螺纹孔固定连接。

可选地，底座21具有至少两个限位杆F，固定板a4上具有至少两个限位孔（图5中未标出），主镜筒A固定于底座21上时，至少两个限位杆F一一对应的插入在至少两个限位孔中。

下面根据图5对第一镜组D的移动方式进行说明：

由图5可以看出，曲线筒C上的第一条形槽c1的长度方向与光轴z垂直，而第二条形槽c2的长度方向不与光轴z垂直（即第二条形槽c2的长度方向与光轴z具有一个锐角的夹角）。如此结构下，当转动曲线筒C时，与主镜筒A固定连接的第一端子a1在曲线筒C的第一条形槽c1中，沿第一条形槽c1的长度方向移动，并引导曲线筒C以光轴z为轴相对于主镜筒A转动，在曲线筒C转动过程中，第一条形槽c1会约束曲线筒C在光轴z的长度方向上静止。转动的曲线筒C会通过第二条形槽c2带动第二端子d1在第二条形槽c2中沿第二条形槽c2的长度方向移动，由于第二条形槽d1与光轴z不垂直，因而第二端子d1会带动第一镜筒D在光轴z的长度方向上移动。如此便达到了在光轴z的长度方向上移动（可以在光轴z的长度方向上，朝向反射镜组移动，或是远离反射镜组移动）第一镜筒D中的第一镜组D的效果。

下面根据图5对第二镜组E的移动方式进行说明：

由图5可以看出，主镜筒A上的第三条形槽a3的长度方向不与光轴z垂直（即第三条形槽a3的长度方向与光轴z具有一个锐角的夹角）。如此结构下，当移动与第二镜筒（图4中未示出）固定连接的第三端子e3时，第三条形槽a3会约束第三端子e3的移动方向，使第三端子e3沿第三条形槽a3的长度方向移动，进而带动第二镜筒以光轴z为轴转动，同时在光轴z的长度方向上移动。如此便达到了在光轴z的长度方向上移动（可以在光轴z的长度方向上，朝向反射镜组移动，或是远离反射镜组移动）第二镜筒中的第二镜组的效果。

如图6所示，其为图2所示的投影镜头的爆炸结构示意图，其中的第三镜筒B、第二镜筒E、主镜筒A、曲线筒C、第一镜筒D、底座21以及反射镜组23可以以虚线所指引的方向安装组合。

本申请实施例提供的投影镜头在一种应用环境中，第二镜组沿光轴z的长度方向调节0.1mm时，调节前画面各个位置的MTF与调节后各个位置的MTF可以如下表1所示：

第一镜组沿光轴z的长度方向调节0.2mm时，调节前画面各个位置的MTF与调节后各个位置的MTF可以如下表2所示：

其中，MTF是调制传递函数（Modulation Transfer Function），数值最大为1，数值越大画面解析度越高（画面成像越清晰），一般认为数值小于0.35人眼认为画面有轻微模糊。由上述表1可以看出，在光轴z的方向上调节第一镜组以及第二镜组能够明显的对MTF画面的解析度进行调整。如此即可通过在光轴z的方向上调节第一镜组以及第二镜组，使本申请实施例提供的投影镜头可以是用于各种尺寸的投影画面，比如60~110寸，且能够始终使画面的解析度较高。

综上所述，本申请实施例提供的一种投影镜头，包括底座以及在底座中沿光线出射方向依次设置的折射镜组和反射镜组，其中折射镜组包括镜筒以及在镜筒中沿光线出射方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组，其中第一镜组通过曲线筒与主镜筒连接，并能够在曲线筒转动时相对主镜筒移动；第二镜组通过调焦结构与主镜筒连接，并能够在调焦结构的作用下相对主镜筒移动，如此便可以根据所要投影的画面的各种参数来移动第一镜组以及第二镜组，以使投影出的画面满足要求。解决了相关技术中投影镜头难以适用于各种投影参数的要求的问题。达到了提高投影镜头的适用性，使投影镜头可以适用于多种投影参数的效果。

在本发明中，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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光投影设备，包括光源、光阀以及投影镜头，其特征在于，

所述光源用于向所述光阀提供激光光束；

所述光阀用于将所述光源提供的激光光束调制后出射至所述投影镜头；

所述投影镜头用于将所述光阀提供的激光光束成像后出射，所述投影镜头包括镜筒以及设置在镜筒内的镜组，所述镜组包括可以移动的第一镜组和第二镜组，所述第一镜组和第二镜组沿激光光束出射方向依次设置；

所述镜筒至少包括主镜筒和套在所述主镜筒外部的曲线筒，所述第一镜组通过所述曲线筒与所述主镜筒连接；

所述曲线筒的筒壁上包括条形槽，所述条型槽包括第一条型槽和第二条型槽，所述第一条型槽用于，在所述曲线筒以其轴线为轴转动时，约束所述曲线筒在所述光轴的长度方向静止，所述第二条型槽用于，在所述曲线筒以其轴线为轴转动时，所述第一镜组沿所述光轴的长度方向移动，从而改变所述第一镜组与所述光阀之间的距离，所述光轴为所述投影镜头的光轴；

所述镜筒还包括调焦结构，所述第二镜组通过所述调焦结构与所述主镜筒连接。

2.根据权利要求书1所述的激光投影设备，其特征在于，所述镜筒还包括第一镜筒，所述第一镜组位于所述第一镜筒中，所述主镜筒套在所述第一镜筒外部，所述第一镜筒与所述主镜筒可动连接。

3.根据权利要求2所述的激光投影设备，其特征在于，所述镜筒包括至少一个第一调节机构，每个所述第一调节机构包括所述条型槽，所述第一条形槽的长度方向与所述投影镜头的光轴垂直，所述第二条形槽的长度方向不与所述光轴垂直；

每个所述第一调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的第一端子，所述第一端子与所述主镜筒的筒壁固定连接，且与所述第一条形槽配合，能够在所述曲线筒以所述曲线筒的轴线为轴转动时，相对所述曲线筒沿所述第一条形槽的长度方向运动；

每个所述第一调节机构包括位于所述第一镜筒的筒壁上的第二端子，所述第二端子与所述第一镜筒的筒壁固定连接，所述第二端子与所述曲线筒上的第二条形槽配合，能够在所述曲线筒以所述曲线筒的轴线为轴转动时，相对所述曲线筒沿所述第二条形槽的长度方向运动。

4.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，每个所述第一调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的长度方向与所述光轴平行的条形通孔，所述第二端子穿过所述条型通孔与所述曲线筒上的第二条形槽配合。

5.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，所述第一调节机构的数量为3个。

6.根据权利要求5所述的激光投影设备，其特征在于，所述3个第一调节机构围绕所述光轴均匀排布。

7.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述镜筒包括第二镜筒，所述调焦结构包括至少一个第二调节机构，所述主镜筒套在所述第二镜筒的外部，所述第二镜筒的轴线与所述主镜筒的轴线平行；

每个所述第二调节机构包括位于所述主镜筒的筒壁上的第三条形槽，所述第三条形槽的长度方向不与所述光轴垂直；

每个所述第二调节机构包括位于所述第二镜筒的筒壁上的第三端子，所述第三端子与所述第三条形槽配合，通过调节所述第三端子，可以使所述第二镜筒沿所述光轴的长度方向运动。

8.根据权利要求7所述的激光投影设备，其特征在于，所述第三条形槽贯穿所述主镜筒的筒壁，所述第三端子由所述第三条形槽向所述主镜筒的外部延伸。

9.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影镜头还包括反射镜组，所述反射镜组与所述底座可动连接，能够沿所述光轴的长度方向移动。

10.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述投影镜头还包括第三镜组，所述第三镜组位于第三镜筒内，所述第三镜筒与所述主镜筒固定连接。

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