CN213783397U

CN213783397U - 投影仪

Info

Publication number: CN213783397U
Application number: CN202023019015.2U
Authority: CN
Inventors: 鞠晓山; 冯坤亮; 李宗政
Original assignee: Jiangxi Oumaisi Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Jiangxi Oumaisi Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-12-15
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2030-12-15

Abstract

本实用新型公开了一种投影仪，所述投影仪包括：主体；投影镜头，所述投影镜头安装于所述主体，所述投影镜头用于将所述主体内的显示画面投影于显示面；偏差测量组件，所述偏差测量组件安装于所述主体且发射出至少三道测量光线，至少三道所述测量光线相互非平行，至少三道所述测量光线在所述显示面形成测量矩阵，所述偏差测量组件根据每道所述测量光线与所述显示面之间的夹角以及距离而输出测量结果；调整单元，所述调整单元位于所述主体，用于根据所述测量结果校正所述投影镜头的投影角度。根据本实用新型实施例的投影仪能够自动校正投影角度，且具有校正精度高等优点。

Description

投影仪

技术领域

本实用新型涉及投影仪技术领域，尤其是涉及一种投影仪。

背景技术

相关技术中的投影仪，通常包括主体和投影镜头，投影镜头安装于主体，投影仪可以通过投影镜头将图像或者视频投射在显示面(例如幕布或墙壁等)上，投影镜头垂直于显示面时，投影效果最好，但是投影镜头与显示面之间存在倾斜角度时，会使投影图像产生畸变，此时一般需要手动调整投影镜头与显示面之间的角度，调整步骤繁琐且调整精度较低。

一些投影仪能够检测投影镜头相对于显示面的倾角，从而调整投影镜头与显示面的角度，使成像更为清晰。例如，通过重力传感器检测投影仪的摆放角度，并且根据检测结构调整投影镜头与显示面的角度。但是这些投影仪的检测方式不能准确检测投影镜头与显示面之间的夹角，从而影响校正精度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种投影仪，该投影仪能够自动校正投影角度，且具有校正精度高等优点。

为了实现上述目的，根据本实用新型实施例提出了一种投影仪，包括：主体；投影镜头，所述投影镜头安装于所述主体，所述投影镜头用于将所述主体内的显示画面投影于显示面；偏差测量组件，所述偏差测量组件安装于所述主体且发射出至少三道测量光线，至少三道所述测量光线相互非平行，至少三道所述测量光线在所述显示面形成测量矩阵，所述偏差测量组件根据每道所述测量光线与所述显示面之间的夹角以及距离而输出测量结果；调整单元，所述调整单元位于所述主体，用于根据所述测量结果校正所述投影镜头的投影角度。

根据本实用新型实施例的投影仪，偏差测量组件安装于主体且发射出至少三道测量光线，且至少三道测量光线在显示面形成多行多列的测量矩阵，偏差测量组件根据每道测量光线与显示面之间的夹角以及距离而输出测量结果，至少三道测量光线可以测量出显示面的多个不同点与主体之间的距离以及角度，综合至少三道测量光线的测量数据可以得知显示面整体与主体之间的角度关系以及距离关系，测量结果更加精确。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述测量矩阵的行数和列数均不小于2，多道所述测量光线包括中间测量光线，所述中间测量光线位于所述测量矩阵的中心，所述中间测量光线照射于所述显示面的中心。由此便于偏差测量组件对测量数据进行迭代，提高校正精确度。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述测量矩阵的行数和列数均为3。一方面偏差测量组件的结构布置更为简单；另一方面能够适应较强的环境光线，进而可以降低测量误差，进一步提高校正精确程度。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述调整单元包括：第一校正机构，所述第一校正机构安装于所述主体，用于校正所述投影镜头的投影相对于第一方向的角度；第二校正机构，所述第二校正机构安装于所述主体，用于校正所述投影镜头的投影相对于第二方向的角度；其中，所述第一方向与所述第二方向不平行。如此投影镜头的可调节范围较大，校正画面效果较好，校正精度较高。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。这样投影镜头的可调节的角度范围最大，此时投影镜头的投影效果易于调整，降低了投影仪的校正画面的难度

根据本实用新型的一些具体实施例，所述主体的朝向所述显示面的一面具有面板，所述偏差测量组件和所述投影镜头均位于所述面板。这样投影效果和测量光线的投射效果更好，测量更为准确。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述投影镜头位于所述面板的几何中心处，所述偏差测量组件邻近所述投影镜头设置。如此投影镜头的投影可以更全面地显示于显示面，投影角度调整后结构更满足于使用需求。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述偏差测量组件包括：TOF投射器，所述TOF投射器安装于所述主体且具有衍射光学元件，所述TOF投射器通过所述衍射光学元件而发射出至少三道所述测量光线。红外镜头，所述红外镜头安装于所述主体,用于与所述TOF投射器共同完成至少三道所述测量光线与所述显示面之间的夹角以及距离的测量。如此有利于保护人眼,受到环境光的影响低。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述TOF投射器和所述红外镜头分设于所述投影镜头的相对两侧。这样有利于减小测量误差，更便于输出精准的测量结果。

根据本实用新型的一些具体实施例，所述TOF投射器、所述投影镜头和所述红外镜头沿着所述主体的朝向所述显示面的一面的长度方向依次排列。这样充分利用了主体的空间，有利于投影仪的体积小型化。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的投影仪的投影投射于显示面的示意图。

图2是根据本实用新型实施例的投影仪的结构示意图。

图3是根据本实用新型实施例的投影仪的TOF投射器的衍射光学元件的示意图。

附图标记：

投影仪1、主体100、面板110、投影镜头200、偏差测量组件300、TOF投射器310、衍射光学元件311、红外镜头320、测量光线400、中间测量光线410、显示面500。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，“若干”的含义是一个或多个。

下面参考附图描述根据本实用新型实施例的投影仪1。

如图1-图3所示，投影仪1包括主体100、投影镜头200、偏差测量组件300和调整单元(图中未示意)。

投影镜头200安装于主体100，投影镜头200用于将主体100内的显示画面(例如视频和图像)投影于显示面500，偏差测量组件300安装于主体100且发射出至少三道测量光线400，至少三道测量光线400相互非平行，至少三道测量光线400在显示面500形成多行多列的测量矩阵，偏差测量组件300根据每道测量光线400与显示面500之间的夹角以及距离而输出测量结果，调整单元位于主体100，调整单元用于根据测量结果校正投影镜头200的投影角度。

调整单元可以采用物理调整或者算法调整中的至少一种调整方式，调整单元为物理调整时，可以与偏差测量组件300通过导线直接连接或者通过电路板间接连接，当然也可以采用无线连接。调整单元为算法调整时，例如，可以根据测量结果对主体100内的显示画面预先变形，通过主体100和显示面500之间位置参数和该预先变形的共同作用，最后显示于显示面500的画面是有效准确的画面，即用户所需的画面。

根据本实用新型实施例的投影仪1，通过将投影镜头200安装于主体100，再通过投影镜头200将主体100内的显示画面投影于显示面500，其中，主体100可以用来固定投影镜头200，显示面500为用于显示该显示画面的平面，可以为墙面或具有漫反射效果的幕布。可以理解是，投影镜头200的投影方向垂直于显示面500时，投影成像效果最好。

另外，偏差测量组件300安装于主体100且发射出至少三道测量光线400，至少三道测量光线400相互非平行，且至少三道测量光线400在显示面500形成多行多列的测量矩阵，偏差测量组件300根据每道测量光线400与显示面500之间的夹角以及距离而输出测量结果，至少三道测量光线400可以测量出显示面500的多个不同点与主体100之间的距离以及角度，综合至少三道测量光线400的测量数据可以得知显示面500整体与主体100之间的角度关系以及距离关系，测量结果更加精确。

此外，调整单元安装于主体100，用于根据测量结果校正投影镜头200的投影角度。可选的，调整单元可以直接调节投影镜头200的投影角度，例如投影镜头200能够相对于主体100进行转动且调整单元直接与投影镜头200连接，只需要调整单元带动投影镜头200转动而调整投影镜头200的投影角度，无需改变主体位置；调整单元也可以间接调节投影镜头200的投影角度，例如投影镜头200与主体100固定连接，调整单元通过调整主体100与显示面500之间的角度，从而调整投影镜头200的投影角度，结构简单。这样不仅能够自动校正形变画面，而且校正精度高、校正速度快。

如此，根据本实用新型实施例的投影仪1能够检测主体100与显示面500之间的角度以及距离，具有自动校正投影角度且校正精度高等优点。

当然在本实用新型的一些实施中，调整单元可以安装于显示面500，用于根据测量结果校正显示面500的位置，以使投影镜头200的投影清晰地投射于显示面500。

根据本实用新型的一些具体实施例，如图1所示，测量矩阵的行数和列数均不小于2，多道测量光线400包括中间测量光线410，中间测量光线410位于测量矩阵的中心，中间测量光线410照射于显示面500的中心。

通过设置中间测量光线410可以方便将偏差测量组件300与显示面500之间进行定位，且中间测量光线410的位置可以作为测量矩阵的坐标中心，便于偏差测量组件300对测量数据进行迭代，提高校正精确度。另外，测量矩阵的行数和列数可以为相同值，这样可以保持位于中间测量光线410任意两侧的测量光线400的数量相同，进一步提高测量精确度，减小测量误差。

具体地，测量矩阵的行数和列数均为3。这样一方面偏差测量组件300的结构布置更为简单，制作方便；另一方面相较于其他方式排列的测量矩阵(例如，行数和列数均为5或者行数和列数均为7的测量矩阵排列方式)，行数和列数均为3的测量矩阵排列方式能够适应较强的环境光线，即环境光线对于此时的偏差测量组件300的测量影响较小，进而可以降低测量误差，进一步提高校正精确程度。

举例而言，测量矩阵的中间测量光线410位于显示面500中心，其中四道测量光线400照射于显示面500的四个顶角处，剩余四道测量光线400照射于显示面500的四个边沿的中间处。其中，显示面500四个顶角所对应的测量光线400起到主要的检测作用，这样投影仪1与显示面500之间在任意方向发生倾斜时，偏差测量组件300都能较为准确地测量出倾斜角度，便于输出准确测量数据进行校正。

根据本实用新型的一些具体实施例，调整单元包括第一校正机构和第二校正机构。

第一校正机构安装于主体100，用于校正投影镜头200的投影相对于第一方向的角度，第二校正机构安装于主体100，用于校投影镜头200的投影相对于第二方向的角度。其中，第一方向与第二方向不平行。如此，第一校正机构和第二校正机构可以使投影镜头200在两个相交叉的方向上进行角度调节，投影镜头200的可调节范围较大，校正画面效果较好，校正精度较高。

具体地，第一方向为竖直方向，第二方向为水平方向。这样投影镜头200可以在两个相垂直的方向调整其投影角度，投影镜头200的可调节的角度范围最大，此时投影镜头200的投影效果易于调整，降低了投影仪1的校正画面的难度。

根据本实用新型的一些具体实施例，如图2所示，主体100的朝向显示面500的一面具有面板110，偏差测量组件300和投影镜头200均位于面板110。这样便于投影镜头200的投影光线和偏差测量组件300的测量光线400投影到显示面500，投影效果和测量光线400的投射效果更好，且偏差测量组件300与投影镜头200从同一平面向显示面500投影，因此偏差测量组件300测量出显示面500相对于面板110倾斜时，即可了解投影镜头200的投影角度与显示面500之间的角度关系以及距离关系，测量更为准确。

进一步地，投影镜头200位于面板110的几何中心处，偏差测量组件300邻近投影镜头200设置。如此，投影镜头200的投影可以更全面地显示于显示面500，避免投影镜头200的投影超出显示面500，且偏差测量组件300检测数据更接近于投影镜头200与显示面500之间角度关系以及距离关系，因此投影角度调整后结构更满足于使用需求。

根据本实用新型的一些具体实施例，如图2-图3所示，偏差测量组件300包括TOF(Time of Flight)投射器310和红外镜头320(IR camera)。

TOF投射器310安装于主体100且具有衍射光学元件(Diffractive OpticalElements,DOE)311，TOF投射器310通过衍射光学元件311而发射出至少三道测量光线400，红外镜头320安装于主体100,用于与TOF投射器310共同完成至少三道测量光线400与显示面500之间的夹角以及距离的测量。其中，衍射光学元件311的结构高度可以为0.84um～1um,衍射光学元件311的单位周期可以为3.69um乘以2.99um,TOF投射器310具有300行～1000行和300列～1000列的衍射光学元件311，衍射光学元件结构311所需数量可以带入到RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis严格耦合波分析)的算法中计算，衍射光学元件311的数量符合投影仪1的偏差测量组件300所需光强均匀度。

可以理解的是，TOF投射器310通过衍射光学元件311可以同时发射至少三道测量光线400到显示面500，再由TOF投射器310接收从显示面500返回的测量光线400，通过检测每道测量光线400的往返时间，来检测显示面500上与每道测量光线400对应的点到TOF投射器310的距离，从而计算出显示面500相对于主体100的角度，以校正投影镜头200的投影角度，TOF投射器310的光强均匀性较好,有利于保护人眼,且受到环境光的影响低，与环境光的,可以量到显示面500和主体100的正确距离,不易产生校正误差。

同时，增设红外镜头320可以使TOF投射器310在光线较暗时，仍能够正常聚焦，且根据环境光的光强不同，而调整投影镜头200的投影光强，兼顾保护人眼和降低环境光的影响，有利于使TOF投射器310的测量数据更加准确，增加投影仪1的使用场景。

根据本实用新型的一些具体实施例，如图2所示，TOF投射器310和红外镜头320分设于投影镜头200的相对两侧。这样可以使TOF投射器310和红外镜头320均距离投影镜头200较近，TOF投射器310和红外镜头320在显示面500上的投影与投影镜头200在显示面500上的投影重合程度高，有利于减小测量误差，更便于输出精准的测量结果。

根据本实用新型的一些具体实施例，如图2所示，TOF投射器310、投影镜头200和红外镜头320沿着主体100的朝向显示面500的一面的长度方向依次排列。这样可以使投影仪1的内部零部件排列更加合理，充分利用了主体100的空间，有利于投影仪1的体积小型化，且由于TOF投射器310和红外镜头320均距离投影镜头200较近，有利于提高TOF投射器310和红外镜头320对投影镜头200和显示面500之间的投影角度之间检测的精准度，更进一步地改善投影仪1的投影效果。

下面举例描述根据本实用新型实施例的投影仪1自动校正投影角度的工作过程。

首先，偏差测量组件300向显示面500的四个顶角均发出测量光线400，四个顶角分别为第一顶角、第二顶角、第三顶角和第四顶角，它们与偏差测量组件300之间的距离分别为L1、L2、L3和L4,四道测量光线之间的夹角分别为θ₁₂、θ₂₃、θ₃₄和θ₁₄,是由TOF设计出来的夹角，以中间测量光线410为坐标原点，举例而言此时第二顶角的坐标为：

第三顶角的坐标为：

其次，可以知道需要校正之后的四个顶角分别为第一顶角、第二顶角、第三顶角和第四顶角的作用，例如校正后第二顶角的坐标为(x2′，y2′)，校正后第二顶角的坐标为(x3′，y3′)，通过IFTA(迭代傅里叶变换算法，Iterative Fourier Transform Algorithm)算法，可以算出坐标转换式，例如：

x1'＝m11*x1+m12*y1+m13；

x2'＝m11*x2+m12*y2+m13；

x3'＝m11*x3+m12*y3+m13；

x4'＝m11*x4+m12*y4+m13；

y1'＝m21*x1+m22*y1+m23；

y2'＝m21*x2+m22*y2+m23；

y3'＝m21*x3+m22*y3+m23；

y4'＝m21*x4+m22*y4+m23。

因此，由上述示例可以调整投影角度的调整过程。

根据本实用新型实施例的投影仪1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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实用新型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一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种投影仪，其特征在于，包括：

主体；

投影镜头，所述投影镜头安装于所述主体，所述投影镜头用于将所述主体内的显示画面投影于显示面；

偏差测量组件，所述偏差测量组件安装于所述主体且发射出至少三道测量光线，至少三道所述测量光线相互非平行，至少三道所述测量光线在所述显示面形成测量矩阵，所述偏差测量组件根据每道所述测量光线与所述显示面之间的夹角以及距离而输出测量结果；

调整单元，所述调整单元位于所述主体，用于根据所述测量结果校正所述投影镜头的投影角度。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述测量矩阵的行数和列数均不小于2，多道所述测量光线包括中间测量光线，所述中间测量光线位于所述测量矩阵的中心，所述中间测量光线照射于所述显示面的中心。

3.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述测量矩阵的行数和列数均为3。

4.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述调整单元包括：

第一校正机构，所述第一校正机构安装于所述主体，用于校正所述投影镜头的投影相对于第一方向的角度；

第二校正机构，所述第二校正机构安装于所述主体，用于校正所述投影镜头的投影相对于第二方向的角度；

其中，所述第一方向与所述第二方向不平行。

5.根据权利要求4所述的投影仪，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。

6.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述主体的朝向所述显示面的一面具有面板，所述偏差测量组件和所述投影镜头均位于所述面板。

7.根据权利要求6所述的投影仪，其特征在于，所述投影镜头位于所述面板的几何中心处，所述偏差测量组件邻近所述投影镜头设置。

8.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述偏差测量组件包括：

TOF投射器，所述TOF投射器安装于所述主体且具有衍射光学元件，所述TOF投射器通过所述衍射光学元件而发射出至少三道所述测量光线，

红外镜头，所述红外镜头安装于所述主体,用于与所述TOF投射器共同完成至少三道所述测量光线与所述显示面之间的夹角以及距离的测量。

9.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，所述TOF投射器和所述红外镜头分设于所述投影镜头的相对两侧。

10.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，所述TOF投射器、所述投影镜头和所述红外镜头沿着所述主体的朝向所述显示面的一面的长度方向依次排列。