CN116658846A - 投影成像装置及灯具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种投影成像装置及灯具。投影成像装置包括第一光源、旋转机构、衍射光栅以及平移机构，第一光源用于产生出射光；旋转机构与第一光源间隔设置；衍射光栅设置于旋转机构，并能够在旋转机构的驱动下绕预定轴线转动至出射光所在的光路上，以使出射光能够经由衍射光栅出射。其中，预定轴线与出射光的光路不平行，衍射光栅还连接于平移机构，衍射光栅在平移机构的驱动下沿着预定轴线的方向进入或退出出射光的覆盖范围。上述投影成像装置的投影光斑具有线性运动光效，丰富了用户的观看体验。

Description

投影成像装置及灯具

技术领域

本申请涉及投影成像技术领域，更具体地，涉及一种投影成像装置及灯具。

背景技术

现有星空灯的在呈现星空图像时，往往采用激光照射可旋转的光栅片的技术方案，从而呈现出星空旋转的投影画面。或者是在上述技术方案基础上，在激光发射口处再固定一片光栅片，通过照射两片光栅片的方式从而呈现在星空整体旋转的基础上，部分星点(也即，光斑)实现不规则旋转的效果。

由于上述技术方案中均采用可旋转的光栅片，因此只能够实现光斑的旋转运动而无法实现光斑的其他动态，成像效果较为单一。

发明内容

本申请实施例提供一种投影成像装置及灯具。

根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种投影成像装置，其包括第一光源、旋转机构、衍射光栅以及平移机构，第一光源用于产生出射光；旋转机构与第一光源间隔设置；衍射光栅设置于旋转机构，并能够在旋转机构的驱动下绕预定轴线转动至出射光所在的光路上，以使出射光能够经由衍射光栅出射。其中，预定轴线与出射光的光路不平行，衍射光栅还连接于平移机构，衍射光栅在平移机构的驱动下沿着预定轴线的方向进入或退出出射光的覆盖范围。上述投影成像装置的投影光斑具有线性运动光效。

根据本申请的第二方面，本申请实施例提供一种灯具，包括电路板以及上述任一项的投影成像装置。其中，投影成像装置与电路板电性连接。

本申请提供了一种投影成像装置及灯具，在该投影成像装置中，通过将第一光源产生的出射光发射到衍射光栅上，使得经由衍射光栅出射的光线中携带有多个衍射光斑，进而在投影面成像时可以形成包含有多个星点(也即，衍射光斑)的图像。此外，该投影成像装置中还设有连接于衍射光栅的旋转机构，衍射光栅在旋转机构的驱动下进行旋转，使得出射光在衍射光栅上发生扫射，使衍射光栅旋转过程中，出射光所对应的衍射光斑也会在投影面上发生线性的移动，使得多个星点在成像面上呈现线性运动，营造出类似流星移动的效果，丰富了用户的观看体验。

在实际的应用中，上述元件的数量不受限制，当衍射光栅和对应的旋转机构、第一光源都设有多个时，出射光经由多个衍射光栅出射而在投影面形成多个光斑或星点等图案，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律和旋转机构的排布相关。例如，当多个旋转机构呈圆周排布时，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律可以呈现为从中心向四周发散或从四周向中心收缩的效果；又如，当多个旋转机构呈阵列排布时，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律可以呈现为阵列移动的效果，类似于流星雨下落的效果。因此，本申请实施例所提供的投影成像装置及灯具能够实现多种成像效果，可以丰富用户的观看体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例提供的投影成像装置的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的投影成像装置的另一种结构示意图。

图3是图1中投影成像装置的旋转机构和衍射光栅的组装示意图。

图4是图3中旋转机构和衍射光栅的立体分解示意图。

图5是图1中投影成像装置的旋转机构、衍射光栅和第一光源在组装状态下的正投影示意图。

图6是本申请实施例提供的投影成像装置的又一种结构示意图。

图7是本申请实施例提供的投影成像装置的旋转机构和驱动机构的变通结构的示意图。

图8是图5中投影成像装置的简化示意图。

图9是本申请实施例提供的投影成像装置的旋转机构及平移机构的一种结构示意图。

图10是图9中投影成像装置的旋转机构、平移机构的立体分解示意图。

图11是图10中平移机构的导向件的结构示意图。

图12是图9中投影成像装置的部分结构的立体组装示意图。

图13是图12中投影成像装置的部分结构的立体剖面示意图。

图14是图13中投影成像装置的部分结构的立体剖面分解示意图。

图15是本申请实施例提供的灯具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1和图2，本申请实施方式提供一种投影成像装置100。投影成像装置100可以应用于投影灯，投影灯是一种用于向成像面或投影面等处(例如，地面、墙面、天花板等可反光部位)投射指定图案的灯具。根据指定图案的不同，投影灯可以包括LOGO投影灯、广告投影灯、星空投影灯等等。

在本申请实施例中，投影成像装置100包括第一光源10、旋转机构30以及衍射光栅40。其中，第一光源10用于产生出射光。旋转机构30与第一光源10间隔设置，衍射光栅40设置于旋转机构30，并能够在旋转机构的驱动下绕预定轴线转动至出射光所在的光路上，以使出射光能够经由衍射光栅40出射。因此，经由衍射光栅40出射的光线中携带有多个衍射光斑，进而在成像时可以形成包含有多个星点(也即，衍射光班)的图像。衍射光栅40连接于旋转机构30，衍射光栅40在旋转机构30的驱动下进行旋转，使得出射光在衍射光栅40上发生扫射。出射光在衍射光栅40上的入射角发生变化，出射光透射衍射光栅40后的出射角度也会发生变化，因此，在衍射光栅40旋转过程中，出射光所对应的衍射光斑也会在投影面上发生线性的移动，进而使得多个衍射光斑在成像面上呈现线性运动，营造出类似流星雨移动的效果，丰富了用户的观看体验。

进一步地，在本申请实施例中预定轴线与出射光的光路不平行，这就使第一光源10能够与预定轴线，也即与衍射光栅40的转动轴线错开设置，以节省该预定轴线上的安装空间。同时，衍射光栅40绕预定轴线运动时，也不必为了避开第一光源10而设置额外的减速机构或传动机构，而是利用预定轴线与出射光的光路不平行的特点，合理布置衍射光栅40的驱动、传动机构以及第一光源10的位置，有利于使投影成像装置100的结构更为紧凑和稳定。

本申请实施例所提供的衍射光栅40是一种通过有规律的结构，使光线的振幅或/及相位受到周期性空间调制的光学元件。根据光线透射过衍射光栅40所形成的光斑形状，衍射光栅40可以包括十字形衍射光栅、矩阵衍射光栅、扇面衍射光栅、满天星衍射光栅等等中的至少一种结构。

请参阅图2，在一些实施例中，投影成像装置100还包括壳体50，壳体50的内部设有收容空间52，收容空间52用于容纳第一光源10、旋转机构30以及衍射光栅40，从而对这些部件或者零件形成保护、收纳作用。在一些实施例中，壳体50设有出光口521，出光口521连通收容空间52与外界，以用于供出射光从壳体50内向外射出，也即，出光口521位于经由衍射光栅40出射的光线的光路上，经由衍射光栅40出射的光线通过壳体50上的出光口521可以投射到成像面(例如，墙面)。

进一步地，在本实施例中，为了使投影成像装置100的结构更为牢固，其还可以包括基板60，基板60固定设置于壳体50内，并与出光口521相对间隔设置，第一光源10和旋转机构30均安装于基板60上。具体而言，基板60大致呈平板状结构，其包括相互背离的第一安装面62以及第二安装面64，第一安装面62朝向出光口521，第二安装面64朝向壳体50的底壁。第一光源10和旋转机构30均安装于第一安装面62。

在本实施例中，第一光源10固定在壳体50的内部，例如，其可以通过螺纹紧固件等固定于基板60的第一安装面62上。第一光源10可以是激光发生器，也即，出射光为激光。具体地，第一光源10可以是单波长的激光发生器，例如，第一光源10为波长为532nm的绿色激光发生器。第一光源10也可以是可调谐的宽谱激光发生器，可调谐的宽谱激光发生器可以生成并发射指定波长的激光。进一步地，在本实施例中，第一光源10所发射的出射光的光路的方向为自基板60到出光口521的方向，该出射光的光路可以大致垂直于基板60。

旋转机构30安装于基板60上，并与第一光源10间隔设置。旋转机构30用于驱动衍射光栅40绕预定轴线O转动，以形成线性移动的光效。旋转机构30可以包括连接座36以及转动件32，连接座36固定设置于基板60，转动件32可转动地设置于连接座36，衍射光栅40设置于转动件32，当转动件32相对于连接座36转动时，衍射光栅40绕预定轴线O转动，转动件32的旋转轴线即为预定轴线O。

请参阅图3及图4，作为一种示例，连接座36可以包括连接部361、安装部363以及转接部365，连接部361通过螺钉等紧固件连接于基板60的第一安装面62，安装部363连接于连接部361，并相对于连接部361弯折凸伸。具体而言，安装部363可以大致呈板状，其大致垂直于基板60。转接部365设置于安装部363远离连接部361的一端，并相对于安装部363凸出。转接部365位于安装部363朝向第一光源10的一侧，转接部365、安装部363以及连接部361三者之间可以为一体成型结构或者组装连接结构。转接部365用于安装转动件32。具体而言，转接部365可以大致呈轴状结构，转动件32的旋转中心可以设有容纳孔321，转动件32通过于容纳孔321可转动地套设于转接部365之外，因此，转动件32被驱动转动时，基于容纳孔321与转接部365之间的孔轴配合结构来实现转动件32相对于连接座36之间的相对转动。在本申请的实施例中，旋转机构30驱动转动件32的具体实现形式不应受到限制。

作为一种示例，旋转机构30本身可以自带驱动源，其能够自行驱动而转动。具体而言，旋转机构30还可以包括旋转驱动件(图中未示出)。旋转驱动件设置于基板60的第一安装面62，也可以设置于连接座36上。旋转驱动件的驱动轴的轴线即为预定轴线O，预定轴线O大致垂直于出射光的光路，或大致平行于基板60。旋转驱动件可以为旋转电机，或可以为自带减速箱的旋转电机，也可以为旋转舵机等旋转驱动装置。转动件32可以大致呈圆盘或转盘等结构，其连接于旋转驱动件的输出端，且与第一光源10邻近设置。转动件32具有相互背离的两个表面，转动件32上相对靠近第一光源10的表面(可认为是端面)用于安装衍射光栅40，当转动件32在旋转驱动件的驱动下转动时，转动件32带动衍射光栅40转动，使出射光在衍射光栅40上的入射角度随着该转动运动而发生改变。

作为另一种示例，请再次参阅图2，旋转机构30可以通过专用驱动机构70来进行驱动，而旋转机构30则作为转动的执行件。具体而言，在本实施例中，投影成像装置100还可以包括安装于基板60的驱动机构70。驱动机构70包括旋转驱动源72以及传动件74，旋转驱动源72安装于基板60，例如，其可以安装于基板60上背离于出光口521的一侧，也即安装于基板60的第二安装面64，从而与旋转机构30或与第一光源10分别位于基板60的相对两侧，有利于提高投影成像装置100的空间利用率，使投影成像装置100的结构更为紧凑。旋转驱动源72可以为旋转电机，或可以为自带减速箱的旋转电机，也可以为旋转舵机等旋转驱动装置。

在本实施例中，转动件32可转动地设置于基板60的第一安装面62，并通过传动件74连接于旋转驱动源72的驱动端，以在旋转驱动源72的带动下绕预定轴线O转动，此时，转动件32的转动轴线即为预定轴线O，预定轴线O大致垂直于出射光的光路，或大致平行于基板60。具体而言，传动件74可活动地穿设于基板60，并与转动件32传动连接。在本实施例中，转动件32为齿轮，传动件74为蜗杆，齿轮与蜗杆啮合，衍射光栅40设置于齿轮朝向第一光源10的端面。具体而言，基板60可以设有通孔，该通孔贯穿第一安装面62和第二安装面64，蜗杆的一端连接于旋转驱动源72，且蜗杆可活动地穿设于该通孔以与齿轮啮合。本实施例中，齿轮可以为圆柱齿轮结构，例如斜齿圆柱齿轮、弧形齿圆柱齿轮等，以便与蜗杆啮合并降低传动噪声。

在本实施例中，转动件32的旋转轴线即为预定轴线O，预定轴线O可以与基板60间隔设置，以使安装在转动件32上的衍射光栅40能够接收到出射光。进一步地，预定轴线O可以大致与出射光的光路呈垂直关系或者异面垂直关系，使当衍射光栅40设置于转动件32的端面时，出射光的衍射效率较高。进一步地，衍射光栅40可以位于转动件32背离连接座36的一侧，其可以大致垂直于转动件32的端面。

衍射光栅40所在的平面与预定轴线O可以平行或重合。

作为一种示例，衍射光栅40所在的平面与预定轴线O平行时，衍射光栅40所在的平面不会经过预定轴线O，使衍射光栅40能够在绕着预定轴线O转动的过程中会旋转到出射光覆盖的范围内，从而接收到从第一光源10的出射光。在本示例中，由于衍射光栅40的方位不会与转动件32的径向重合，第一光源10的位置要求可以略微宽松，例如，第一光源10可以偏离于预定轴线O设置，使出射光的覆盖范围尽可能地不覆盖预定轴线O，也即出射光的覆盖范围的边界与预定轴线O之间存在一定的距离，使出射光不会照射到预定轴线O，这样当衍射光栅40运转到第一光源10上方时，第一光源10和出射光的光路之间的夹角尽可能地大，能够提高出射光在衍射光栅40上的有效入射时间，从而扩大衍射光斑对应的区域范围并提高衍射效率；又如，第一光源10的位置可以大致正对于预定轴线O设置，也即，第一光源10的出光面朝向预定轴线O，此时由于衍射光栅40所在的平面与转动件32的径向不重合，当衍射光栅40运转到第一光源10上方时，第一光源10和出射光的光路之间还是存在一定夹角(并非夹角为0度)，出射光得以穿透衍射光栅40从而形成衍射光斑，在这种情况下，对第一光源10或衍射光栅40的组装精度和位置精度、尺寸精度等要求均较低，有利于提高生产组装的效率。

作为另一种示例，射光栅40所在的平面与预定轴线O重合时，衍射光栅40所在的平面经过预定轴线O，此时衍射光栅40大致沿着转动件32的径向设置。在本示例中，第一光源10偏离于预定轴线O设置，使出射光的覆盖范围尽可能地不覆盖预定轴线O，也即出射光的覆盖范围的边界与预定轴线O之间存在一定的距离，使出射光不会照射到预定轴线O，这样当衍射光栅40运转到第一光源10上方时，第一光源10和出射光的光路之间的夹角尽可能地大，能够提高出射光在衍射光栅40上的有效入射时间，从而扩大衍射光斑对应的区域范围并提高衍射效率在本申请实施例中，转动件32上的衍射光栅40的数量可以为一个或多个，以用于实现不同的光效。

作为一种示例，在转动件32上设置有一个衍射光栅40的情况下，衍射光栅40旋转进入出射光的覆盖范围内时，出射光穿透衍射光栅40而射出，在这期间，衍射光栅40在旋转机构30的驱动下绕预定轴线O旋转时，出射光在衍射光栅40上的入射角发生变化，可认为使得出射光在衍射光栅上发生扫射。出射光在衍射光栅40上的入射角发生变化，出射光透射衍射光栅40后的出射角度也会发生变化，因此衍射光栅40旋转过程中若位于出射光的覆盖范围内，出射光所对应的衍射光斑也会在投影面上发生线性的移动，使得多个衍射光斑在成像面上呈现线性运动，营造出类似流星雨移动的效果，丰富了用户的观看体验。当该衍射光栅40继续旋转，直至完全转出射光的覆盖范围之外时，成像面上不会呈现衍射光斑。在旋转机构30持续不断的转动下，成像面上的衍射光斑间隔、周期性地作出线性移动。

作为另一种示例，为了进一步丰富投影光效，旋转机构30的转动件32上可以设有多个衍射光栅40，如图5所示，多个衍射光栅40环绕预定轴线O设置，并依次间隔分布在预定轴线O的外周，其中每个衍射光栅40均可以垂直于转动件32的端面，也即，每个衍射光栅40均可以与预定轴线O平行或重合(图5中为大致重合)。多个衍射光栅40大致呈现辐射状排布，且相邻的两个衍射光栅40之间所成的角度(二者所在平面的角度)大于或等于100度且小于或等于160度，例如该角度可以为120度。当第一个衍射光栅40旋转到出射光的覆盖范围内时，出射光穿透该第一个衍射光栅40而射出；该第一个衍射光栅40继续转动，出射光对应的衍射光斑在成像面上发生线性移动；当该第一个衍射光栅40转出射光的覆盖范围时，与第一个衍射光栅40相邻的第二个衍射光栅40正好开始进入到出射光的覆盖范围内，出射光对应的衍射光斑继续在成像面上发生线性移动。因此，在旋转机构30持续不断的转动下，成像面上的衍射光斑可以几乎不间隔地周期性地作出线性移动。在本实施例中，一个旋转机构30的转动件32上可以设置的衍射光栅40的数量不受限制，例如，一个旋转机构30的转动件32上可以设置有四个、六个、七个、八个或十个或更多的衍射光栅40，再如，一个旋转机构30的转动件32上设置的衍射光栅40的数量大于或等于三个且小于或等于八个。

具体在图5所示的实施例中，一个旋转机构30的转动件32上设置有三个衍射光栅40，三个衍射光栅40均环绕设置在预定轴线O的外围区域，且呈中心辐射状排布，相邻的两个衍射光栅40之间所成的角度大致为120度。在图5中，旋转机构30顺时针旋转，第一个衍射光栅40进入出射光的覆盖范围的状态下，第一个衍射光栅40与出射光的光路相交，出射光需穿透第一个衍射光栅40而射出；伴随着旋转机构30的转动，第一个衍射光栅40相对于出射光的光路的相对角度发生变化，在该相对角度大约变化到45度至50度时，第一个衍射光栅40脱离出射光的覆盖范围，此时第二个衍射光栅40进入出射光的覆盖范围，确保了投射光效的连续性。从图5可以看出，每个衍射光栅40在出射光的覆盖范围内转动时，衍射光栅40和出射光的光路之间的相对角度变化均为0度至50度左右(例如0度至45度)，可以确保投射出来的衍射光斑始终为中心向远处发散的效果。

请参阅图6，在其他的一些实施例中，旋转机构30的数量可以为多个，多个旋转机构30围绕预定中心依次间隔地设置于基板60上，多个旋转机构30可以等间距地分布。每个旋转机构60的转动件32上均设置有至少一个衍射光栅40，其中，该预定中心可以是基板60上的参考几何中心，以使投影成像装置100的质量分布较为均匀，有利于提高其结构稳定性。相应地，第一光源10的数量也可以为多个。多个旋转机构30和多个第一光源10一一对应设置，例如，每个旋转机构30和对应的一个第一光源10相对设置，以用于对对应的第一光源10的出射光进行衍射。因此，通过将多个旋转机构30围绕预定中心依次间隔地设置于基板60上，例如个旋转机构30可以按照圆周排列，多个旋转机构30所对应的衍射光栅40上出射的光线可以覆盖于圆周所对应的投影区域，每一个第一光源10的出射光发射至对应的旋转机构30衍射光栅40后，衍射光斑在上述圆周对应的投影区域中发生线性移动的规律可以呈现为从中心向四周发散或从四周向中心收缩的效果。

在本实施例中，第一光源10以及旋转机构30的数量均为四个，四个旋转机构30等间距地分布在传动件74的外围。以每个旋转机构30对应的转动轴线来衡量二者的相对位置，可以认为每个旋转机构30对应的转动轴线和与该旋转机构30相邻的旋转机构30对应的传动轴线之间的夹角为90度。因此，当传动件74驱动旋转机构30转动时，在成像面上将会投射出四组互为90度夹角的星点阵，视觉上，整个投影面的星点都在做着从内向外的线性运动，从而形成穿梭感。

同理，在其他实施例中，第一光源1以及旋转机构30的数量均为三个时，三个旋转机构30等间距地分布在传动件74的外围。以每个旋转机构30对应的转动轴线来衡量三者的相对位置，可以认为每个旋转机构30对应的转动轴线和与该旋转机构30相邻的旋转机构30对应的传动轴线之间的夹角为120度。因此，在本实施例中，当传动件74驱动旋转机构30转动时，在成像面上将会投射出三组互为120度夹角的星点阵，视觉上，整个投影面的星点都在做着从内向外发散的线性运动，从而形成穿梭感。以此类推，在其他实施例中，第一光源10以及旋转机构30的数量均可以为两个、五个或五个以上。

进一步地，在如图6所示的实施例中，多个旋转机构30均由同一个驱动机构70来进行驱动，此时，驱动机构70包括上述已介绍的旋转驱动源72以及传动件74(蜗杆)。传动件74(蜗杆)即位于基板60的预定中心处，多个旋转机构30围绕传动件74(蜗杆)设置，并在传动件74(蜗杆)的外围大致呈圆周排列。每个旋转机构30的转动件32(齿轮)均与传动件74(蜗杆)啮合，当传动件74(蜗杆)转动时，可以驱动多个旋转机构30的转动件32(齿轮)同时转动，从而使衍射光斑在上述圆周对应的投影区域中发生线性移动的规律可以呈现为从中心向四周发散或从四周向中心收缩的效果。通过一个驱动机构70同时驱动多个旋转机构30转动，能够使投影成像装置100的结构更为紧凑且衍射光斑的运动节奏一致性更佳。

在上述的实施例中，驱动机构70和旋转机构30之间的传动为蜗轮和圆柱齿轮之间的啮合传动，在其他的实施例中，驱动机构70和旋转机构30之间还可以通过其他的结构来实现传动。例如图7所示的实施例，驱动机构70的传动件74包括锥齿轮结构(或者传动件74本身即为锥齿轮)，旋转机构30的转动件32也包括锥齿轮结构(或者转动件32本身即为锥齿轮)，转动件32的锥齿轮的转动轴线即为预定轴线O，两个锥齿轮结构相互啮合传动，衍射光栅40设置于转动件32的锥齿轮的端面。当旋转机构30的数量为多个时，例如两个或两个以上时，多个旋转机构30的转动件32分布在传动件74的锥齿轮圆周上的不同部位，并均与传动件74的锥齿轮啮合，从而使多个旋转机构30能够在一个驱动机构70的带动下同步转动。

在本申请提供的上述实施例中，衍射光栅40可以相对固定地设置于转动件32靠近第一光源10的一侧，也即衍射光栅40设置于转动件32上靠近第一光源10的端面，使传动件32带动衍射光栅40绕预定轴线O转动，在转动的过程中，衍射光栅40能够转动至出射光的覆盖范围内，当衍射光栅40与出射光的覆盖范围有重叠部分时，出射光始终能够透过衍射光栅40射出，直至衍射光栅30转动至完全位于出射光的覆盖范围之外。请参阅图8，以沿着出射光的方向的投影阐述该现象时，在衍射光栅40转动过程中，若衍射光栅40的投影A和第一光源10的出光面的投影B具有重叠的部分，则出射光必然能够穿透衍射光栅40发生衍射。在图8所示的实施例中，衍射光栅40的投影A和第一光源10的出光面的投影B具有重叠的部分所对应的转动圆心角(可以称为有效圆心角α)大致为170度，也即，衍射光栅40进入出射光的覆盖范围内持续转动170度的时长内，出射光保持穿透衍射光栅40并发生衍射。但是，在一些实际应用中，并不需要一个衍射光栅40对应这么长的衍射时间，因此本申请的其他的一些实施例中，提供了一种平移机构来使衍射光栅40在上述有效圆心角α范围内的转动过程中也能够退出出射光的覆盖范围，从而获取对应的光效。例如，衍射光栅40也可以可活动地设置于转动件32上，通过提供平移机构驱使衍射光栅40衍射预定轴线O的方向移动，以在上述有效圆心角α内的转动过程中退出或进入出射光的覆盖范围。应当理解的是，上文的“170度的转动过程中/有效圆心角α”及其相关的描述，仅是为了描述清楚而针对图示实施例所作出的示意性举例，其不应作为本申请实施例的限制。本说明书下文将对该平移机构进行阐述。

请参阅图9，在图9所示的实施例中，投影成像装置100还可以包括平移机构90，平移机构90设置于旋转机构30中，并用于在旋转机构30的转动过程中驱动衍射光栅40沿预定轴线O平移。具体而言，平移机构90可以设置于旋转机构30的连接座36和转动件32之间，并能够随着转动件32的转动而转动。衍射光栅40安装于平移机构90并通过平移机构90可活动地设置于转动件32。转动件32用于带动平移机构90及衍射光栅40绕预定轴线O转动，平移机构90在转动的同时还会带动衍射光栅40沿预定轴线O的方向移动，使衍射光栅40沿着预定轴线O的方向进入或退出出射光的覆盖范围。在本申请的实施例中，平移机构90驱动衍射光栅40移动的具体实现形式不应受到限制。

作为一种示例，平移机构90本身可以自带驱动源，其能够自行驱动衍射光栅40移动。具体而言，平移机构90可以包括线性驱动件(图中未示出)。线性驱动件设置于连接座36上。线性驱动件的动子的移动方向即为预定轴线O，预定轴线O大致垂直于出射光的光路，或大致平行于基板60。线性驱动件可以为线性电机，或可以为自带减速箱的线性电机，也可以为线性气缸、伸缩电推杆等线性驱动装置。线性驱动件的驱动端可转动地穿设于转动件32，并可以暴露在转动件32朝向第一光源10的一侧，衍射光栅40则安装在线性驱动件的驱动端。当转动件32带动衍射光栅40转动时，若衍射光栅40位于出射光覆盖的范围内(例如上述的170度圆心角范围)不需要对出射光进行衍射时，则在该转动过程中平移机构90带动衍射光栅40沿预定轴线O的方向退出出射光的覆盖范围。

请参阅图9至图14，图9至图14示出了平移机构90的一种结构示意图。在本实施例中，请参阅图9，及图10，平移机构90包括导向件93以及弹性支架94，导向件93设置于连接座36与转动件32之间，弹性支架94可活动地穿设于转动件32，衍射光栅40位于转动件32背离导向件93的一侧，并连接于弹性支架94。导向件93设有导向面931，弹性支架94与导向面931滑动配合，使弹性支架94在转动件32的带动下转动时，沿着导向面931滑动，从而带动衍射光栅40沿预定轴线O的方向移动，以便于衍射光栅90进入或退出出射光的覆盖范围。

请参阅图11，在本实施例中，导向件93包括主体部933以及导向部935。主体部933固定设置于连接座36，主体部933大致呈圆柱筒状，其设置于连接座36的安装部363和转动件32之间，并环绕在转接部365之外。主体部933用于容纳弹性支架94。具体而言，主体部933与转接部365间隔设置，二者之间形成收容槽9331，收容槽9331用于容纳弹性支架94。进一步地，收容槽9331沿预定轴线O的方向贯穿主体部933。

导向部935设置于主体部933，并相对于主体部933凸出。具体而言，导向部935也大致呈圆柱筒状，其设置于主体部933的内周壁，并相对于主体部933凸出。具体而言，导向部935从主体部933的内表面朝向主体部933的内腔(也即预定轴线O所在的位置)凸出。导向部935和主体部933之间可以为一体成型的连接结构或组装连接结构，本申请对此不作限制。

导向面931位于导向部935上背离转动件32的一侧。导向面931包括第一端9311和第二端9313，第一端9311与转动件31之间的距离大于第二端9313与转动件32之间的距离。因此，弹性支架94在沿导向面931移动时，基于第一端9311和第二端9313之间的距离差，弹性支架94能够沿着预定轴线O的方向伸缩平移。具体在本实施例中，第一端9311和第二端9313可以分别是导向面931上不同的两个点，例如，导向面931大致呈环状面时，也即导向面931沿着主体部933的周向环绕设置一圈，第一端9311和第二端9313可以彼此邻近或彼此连接；又如，导向面931并未呈完整的环状面时(例如半个环状等)，也即导向面931沿着主体部933的周向环绕设置不足一圈，第一端9311和第二端9313可以分别位于导向面931的相对两端。

进一步地，从第一端9311到第二端9313的方向上，导向面931与转动件31之间的距离逐渐减小。在本实施例中，导向面931连接于主体部933的内周壁，并在该内周壁上呈螺旋延伸，第一端9311可视为螺旋延伸结构的起点，第二端9313可视为螺旋延伸结构的终点，可见，在预定轴线O的方向上第一端9311和第二端9313之间存在距离差，因此基于导向面931的限制，弹性支架94能够在预定轴线O的方向上移动。以图中的方向为例进行说明，弹性支架94沿图中箭头C的方向绕预定轴线O旋转时，弹性支架94从第二端9313逐渐靠近第一端9313，且相对转动件92处于逐渐回缩的过程。具体而言，当弹性支架94转动至与第一端9311接触时，衍射光栅40相对于转动件32处于回缩的状态，其与出射光的覆盖范围不重叠；弹性支架94继续转动，其从第一端9311落在第二端9313上，也即弹性支架94与第二端9313接触，此时衍射光栅40相对于转动件32处于伸出的状态，其与出射光的覆盖范围具有重叠部分。

在图11所示的实施例中，第一端9311和第二端9313之间存在明显分界线，也即，在预定轴线O的方向上第一端9311和第二端9313之间的距离相对较大(可认为是一个螺距单位)，此时导向部935还可以包括连接面9351，连接面9351连接于第一端9311和第二端9313之间。连接面9351相对于第一端9311处的导向面931的倾斜角度，或者相对于第二端9313处的导向面931的倾斜角度被限制在一定范围内时，例如该倾斜角度小于或等于60度且大于或等于30度时，弹性支架94能够从第二端9313沿着连接面9351向第一端9311运动(此时弹性支架94沿着图中的箭头D的方向转动)。该倾斜角度可视为连接面9351相对于导向面931的第二端9313的坡度，或可视为连接面9351相对于导向面931的第一端9311的坡度。以预定轴线O来作为参考衡量，该倾斜角度以连接面9351与预定轴线O之间的夹角来表征，连接面9351所在的平面与预定轴线O之间的夹角大于或等于40度时，弹性支架94能够从第二端9313沿着连接面9351向第一端9311运动。具体在本实施例中，连接面9351所在的平面与预定轴线O之间的夹角小或等于30度(例如0度)，此时，第一端9311和第二端9313之间存在距离落差而形成台阶结构，此时，弹性支架94不能够从第二端9313沿着连接面9351向第一端9311运动，而被限制于从第一端9311沿着连接面9351向第二端9313运动，也即弹性支架94的转动方向被限制于图中的箭头C的方向转动，有利于实现单方向线性移动的光效。当然，在另外一些实施例中，第一端9311和第二端9313之间可以通过连接面9351平缓过渡，例如，连接面9351为平缓的坡面结构，使弹性支架94的转动方向可以根据需求沿着两个方向中的任一个转动，从而实现所需的线性光效。

请同时参阅图10及图12，在本实施例中，转动件32设有滑槽323，滑槽323沿预定轴线贯穿转动件32的相对两侧，滑槽323用于供弹性支架94可滑动地穿设。进一步地，弹性支架94包括支撑件941、安装件943以及弹性件945。

安装件943的一端可活动地穿设于转动件32并位于转动件32背离导向件93的一侧、另一端位于导向面931背离转动件32的一侧。具体而言，安装件943包括彼此连接的装设部9431以及滑动配合部9433，装设部9431可活动地穿设于滑槽323，衍射光栅40安装于装设部9431。滑动配合部9433设置于装设部9431远离衍射光栅40的一端，滑动配合部9433大致呈柱状结构，其大致垂直于预定轴线O的方向并延伸设置，滑动配合部9433用于与导向面931接触并以实现滑动配合。进一步地，在一些实施例中，滑动配合部9433朝向导向面931的一侧可以设有滚子，通过滚子将接触的滑动摩擦变为滚动摩擦，有利于提高弹性支架94活动的流畅性，并降低运动噪声。

支撑件941连接于滑动配合部9433远离装设部9431的一端，其用于安装弹性件945。在本实施例中，支撑件941包括限位部9411和支撑部9413，支撑部9413连接于限位部9411和安装件943之间。进一步地，支撑部9413大致呈柱状结构，其沿着预定轴线O延伸设置，并用于安装弹性件945。限位部9411的径向尺寸大于支撑部9413的径向尺寸，以对支撑部9413上的弹性件945进行限位。

弹性件945可活动地套设于支撑部9413之外，并弹性地抵持于安装件943和支撑件941之间，在使安装件943与导向面931接触。应当理解的是，本说明书的“某个元件弹性地抵持于另一个元件”，应当理解为，某个元件利用弹性势能抵持于该另一个元件，二者之间可以是直接接触抵持，或者间接抵持(例如二者之间存在剧居中元件时)，例如，该另一个元件安装在居中元件上，该某个元件可以弹性地抵持于该居中元件，从而“弹性地抵持于另一个元件”。在本申请实施例中，弹性件945的具体类型不应受限制，其具备弹性形变能力，例如，弹性件945可以为弹簧、弹片或者弹性套筒等结构。

进一步地，在本实施例中，平移机构90还包括转动座95，转动座95可活动地设置于导向件93的收容槽9331内，转动座95用于安装弹性支架94。在本实施例中，转动座95设有导向槽951，导向槽951与滑槽323相对连通，弹性支架94可滑动地穿设于导向槽951及滑槽323，通过滑槽323与导向槽951配合的限制导向作用，可以使弹性支架94的滑动更为稳定可靠。

具体而言，请参阅图13及图14，转动座95包括底板953以及多个导向板955。底板953可转动地设置于收容槽9331内，并位于导向面931和连接座36之间。导向板955设置于底板953朝向转动件32的一侧，多个导向板955围绕预定轴线O依次间隔排布，相邻的两个导向板955之间形成导向槽951。安装件943可活动地限位于对应的导向槽951中，安装件943的滑动配合部9433与导向面931相对设置。支撑件941的支撑部9413可活动地穿设于底板953并连接于安装件943，支撑件941的限位部9411位于底板953背离导向面931的一侧，其可以固定于底板953上，以对弹性支架94的安装位置进行限制。弹性件945位于底板953和导向面931之间，并弹性地抵持于底板953和安装件943的滑动配合部9433之间，在弹性件94的弹性抵持作用下，弹性支架94在绕预定轴线O转动时，能够始终保持与导向面931接触，从而实现衍射光栅40的伸缩运动。

本实施例中，旋转机构30的转动件32上可以设置有多个衍射光栅40，而平移机构90也可以设有多个弹性支架94，多个弹性支架94和多个衍射光栅40一一对应地设置。平移机构90能够通过导向面931来控制进入出射光的覆盖范围的衍射光栅40，出射光的覆盖范围内不会同时存在两个或两个以上的衍射光栅40，以避免衍射光斑杂乱，从而获得更为纯净的线性移动光效。例如，通过合理设置导向面931的各部位与转动件32之间的距离，能够获得上述的效果，此处不再赘述。

在上文的实施例中，平移机构90通过弹性支架94与导向件93之间的滑动配合结构来驱动衍射光栅40沿预定轴线O平移，应当理解的是，在本申请的其他实施例中，平移机构90还可以通过其他形式来实现，例如，平移机构90可以不具备上述的导向件93的结构，而可以包括线性驱动件(图中未示出)以及支架(图中未示出)，线性驱动件设置于连接座36上，支架连接于线性驱动件和衍射光栅之间，支架在线性驱动件的驱动下能够沿着预定轴线O的方向平移，使衍射光栅40在平移机构90的驱动下沿着预定轴线O的方向进入或退出出射光的覆盖范围。本实施例中的支架可以采用上述任意一个实施例所提供的弹性支架94的结构，也可以在上述任意一个实施例所提供的弹性支架94的结构的基础上进行改变(例如省略弹性支架94中的弹性件945)，本说明书不再赘述。本实施例中的线性驱动件可以采用线性电机、直线气缸等直线驱动源来实现。本实施例中的线性驱动件和支架的数量可以均为多个，并与多个衍射光栅40一一对应设置。

请再次参阅图2，在一些实施例中，投影成像装置100还可以包括第二光源80，第二光源80设置于壳体50的内部，第二光源80的光线经由出光口521出射。具体地，第二光源80可以是设有光调制器的投影模组，用于投影指定图像，例如，指定图像可以是星空背景图像。因此，衍射光栅40营造出流星雨下落的效果或星点收缩、发散的效果可以和星空背景图像进行叠加显示，使得整个画面更具有层次感和氛围感，丰富了用户的观看体验。在本实施例中，第二光源80可以固定地设置于壳体50的内部，或者第二光源80可活动地设置于壳体50的内部，以使第二光源80所对应的图像也会在成像面上发生运动，能够进一步提高投影画面的氛围感。例如，第二光源80可以直接连接于传动件74，例如安装于传动件74的端部，并跟随传动件74转动，在无需增加额外驱动机构的基础上，能够实现背景图像的旋转运动，该旋转运动区别于衍射光栅40所带来的线性运动，使整个画面更具有层次感和氛围感，进一步丰富了用户的观看体验。在其他实施例中，第一光源10和第二光源80的光线可以经由同一个出光口出射，也可以经由不同的出光口出射，例如，壳体50可以设有两个或两个以上的出光口521，第一光源10和第二光源80的光线分别对应由一个出光口521出射，使投影成像装置100能够在不同的区域形成不同的光效，满足用户的多样化投影需求。

请参阅图15，本申请实施方式还提供一种灯具200，灯具200包括电路板210以及上述的投影成像装置100，电路板210可以固定设置于基板60上，投影成像装置100与电路板210电性连接。

在一些实施例中，电路板210可以包括控制模块，控制模块可以是控制芯片。在一方面，控制模块电性连接于旋转机构30或/及驱动机构70，用于控制旋转机构30的转速。在另一方面，第一光源10可以是可调谐的宽谱激光发生器，控制模块电性连接于该宽谱激光发生器，用于控制宽谱激光发生器产生指定波长的激光。

在一些实施例中，电路板210还可以包括电源模块，电源模块分别连接于第一光源10、旋转机构30和第二光源80，用于为第一光源10、旋转机构30和第二光源80提供电能。

本申请提供了一种投影成像装置及灯具，在该投影成像装置中，通过将第一光源产生的出射光发射到衍射光栅上，使得经由衍射光栅出射的光线中携带有多个衍射光斑，进而在投影面成像时可以形成包含有多个星点(也即，衍射光斑)的图像。此外，该投影成像装置中还设有连接于衍射光栅的旋转机构，衍射光栅在旋转机构的驱动下进行旋转，使得出射光在衍射光栅上发生扫射，出射光在衍射光栅上的入射角发生变化，出射光透射衍射光栅后的出射角度也会发生变化，进而使衍射光栅旋转过程中，出射光所对应的衍射光斑也会在投影面上发生线性的移动，使得多个星点在成像面上呈现线性运动，营造出类似流星移动的效果，丰富了用户的观看体验。

在实际的应用中，上述元件的数量不受限制，当衍射光栅和对应的旋转机构、第一光源都设有多个时，出射光经由多个衍射光栅出射而在投影面形成多个光斑或星点等图案，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律和旋转机构的排布相关。例如，当多个旋转机构呈圆周排布时，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律可以呈现为从中心向四周发散或从四周向中心收缩的效果；又如，当多个旋转机构呈阵列排布时，多个光斑或星点等图案发生线性移动的规律可以呈现为阵列移动的效果，类似于流星雨下落的效果。因此，本申请实施例所提供的投影成像装置及灯具能够实现多种成像效果，可以丰富用户的观看体验。

在本申请说明书中，如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“里”等指示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而简化描述，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。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (18)

1.一种投影成像装置，其特征在于，包括：

第一光源，用于产生出射光；

旋转机构，与所述第一光源间隔设置；

衍射光栅，设置于所述旋转机构，并能够在所述旋转机构的驱动下绕预定轴线转动至所述出射光所在的光路上，以使所述出射光能够经由所述衍射光栅出射；其中，所述预定轴线与所述出射光的光路不平行；以及

平移机构，所述衍射光栅还连接于所述平移机构，所述衍射光栅在所述平移机构的驱动下沿着所述预定轴线的方向进入或退出所述出射光的覆盖范围。

2.根据权利要求1所述的投影成像装置，其特征在于，所述出射光的光路与所述预定轴线垂直或异面垂直。

3.根据权利要求1所述的投影成像装置，其特征在于，所述旋转机构上设置有多个所述衍射光栅，多个所述衍射光栅环绕所述预定轴线设置并依次间隔分布。

4.根据权利要求3所述的投影成像装置，其特征在于，所述衍射光栅所在的平面与所述预定轴线平行或重合。

5.根据权利要求1所述的投影成像装置，其特征在于，所述旋转机构包括连接座以及转动件，所述转动件可转动地设置于所述连接座；所述平移机构设置于所述连接座和所述转动件之间，所述衍射光栅安装于所述平移机构并通过所述平移机构可活动地设置于所述转动件；所述转动件用于带动所述平移机构及所述衍射光栅绕所述预定轴线转动，所述平移机构在转动时带动所述衍射光栅沿所述预定轴线的方向移动。

6.根据权利要求5所述的投影成像装置，其特征在于，所述平移机构包括导向件以及弹性支架，所述弹性支架可活动地穿设于所述转动件，所述导向件设置于所述连接座与所述转动件之间，所述衍射光栅位于所述转动件背离所述导向件的一侧，并连接于所述弹性支架；

所述导向件设有导向面，所述弹性支架与所述导向面滑动配合，使所述弹性支架在所述转动件的带动下转动时，沿着所述导向面滑动，从而带动所述衍射光栅沿所述预定轴线的方向移动。

7.根据权利要求6所述的投影成像装置，其特征在于，所述导向件包括主体部以及导向部，所述主体部固定设置于所述连接座，所述导向部设置于所述主体部，并相对于所述主体部凸出；所述导向面位于所述导向部上背离所述转动件的一侧，所述导向面包括第一端和第二端，所述第一端与所述转动件之间的距离大于所述第二端与所述转动件之间的距离。

8.根据权利要求7所述的投影成像装置，其特征在于，所述主体部设有收容槽，所述收容槽沿所述预定轴线贯穿所述主体部；所述导向部设置于所述主体部的内周壁，所述导向面连接于所述内周壁，并在所述内周壁上呈螺旋延伸。

9.根据权利要求7所述的投影成像装置，其特征在于，所述弹性支架包括支撑件、安装件以及弹性件，所述安装件的一端可活动地穿设于所述转动件并位于所述转动件背离所述导向件的一侧、另一端位于所述导向面背离所述转动件的一侧；

所述支撑件连接于所述安装件，所述弹性件弹性地抵持于所述安装件和所述支撑件之间，使所述安装件与所述导向面接触。

10.根据权利要求6所述的投影成像装置，其特征在于，所述转动件设有滑槽，所述滑槽沿所述预定轴线贯穿所述转动件的相对两侧；

所述平移机构还包括转动座，所述转动座可活动地设置于所述导向件内，所述转动座设有导向槽，所述导向槽与所述滑槽相对连通，所述弹性支架可滑动地穿设于所述导向槽及所述滑槽。

11.根据权利要求1所述的投影成像装置，其特征在于，所述投影成像装置还包括基板，所述第一光源固定地设置于所述基板；所述旋转机构包括转动件，所述转动件可转动地设置于所述基板，所述衍射光栅安装于所述转动件。

12.根据权利要求11所述的投影成像装置，其特征在于，所述旋转机构还包括旋转驱动件，所述旋转驱动件设置于所述基板，所述转动件连接于所述旋转驱动件的输出端，所述转动件在所述旋转驱动件的驱动下绕所述预定轴线转动。

13.根据权利要求11所述的投影成像装置，其特征在于，所述投影成像装置还包括旋转驱动源以及传动件，所述旋转驱动源安装于所述基板；

所述转动件通过所述传动件传动连接于所述旋转驱动源，以在所述旋转驱动源的带动下绕所述预定轴线转动；所述衍射光栅设置于所述转动件。

14.根据权利要求13所述的投影成像装置，其特征在于，所述传动件为蜗杆，所述转动件为圆柱齿轮，所述圆柱齿轮与所述蜗杆啮合，所述衍射光栅设置于所述齿轮的端面；或者

所述传动件包括锥齿轮结构，所述转动件包括锥齿轮结构，所述转动件的锥齿轮和所述传动件的锥齿轮结构相互啮合，所述衍射光栅设置于所述转动件的端面。

15.根据权利要求14所述的投影成像装置，其特征在于，所述旋转驱动源和所述旋转机构分别位于所述基板的相对两侧，所述传动件穿设于所述基板并与转动件啮合。

16.根据权利要求1至15中任意一项所述的投影成像装置，其特征在于，所述旋转机构及所述第一光源的数量均为多个，多个所述旋转机构围绕预定中心依次间隔地设置于所述基板上，每个所述旋转机构上均设置有至少一个所述衍射光栅；

多个所述旋转机构和多个所述第一光源一一对应设置，每个所述第一光源的出射光发射至对应的旋转机构上的衍射光栅上。

17.根据权利要求1至15中任意一项所述的投影成像装置，其特征在于，所述投影成像装置还包括壳体和第二光源，所述第一光源、所述衍射光栅以及所述旋转机构均设置于所述壳体内；所述壳体设有出光口，所述出光口位于经由所述衍射光栅出射的光线的光路上；所述第二光源设置于所述壳体内，所述第二光源的光线经由所述出光口出射。

18.一种灯具，其特征在于，包括：

电路板；以及

权利要求1至17中任意一项所述的投影成像装置，所述投影成像装置与所述电路板电性连接。