CN213904037U - 激光投影设备及激光投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影设备及激光投影系统，属于激光投影技术领域。该激光投影设备包括：投影镜头、振镜和光机组件。该振镜与光机组件均与投影镜头连接。由于在本申请中，振镜直接与投影镜头连接，因此，与相关技术相比，光机组件的光机壳体内部无需设置振镜支架，减小了光机组件的光机壳体的体积，进而减小了激光投影设备的体积，实现了激光投影设备的小型化。

Description

激光投影设备及激光投影系统

技术领域

本申请涉及激光投影技术领域，特别涉及一种激光投影设备及激光投影系统。

背景技术

激光投影系统包括投影屏幕和激光投影设备，激光投影设备能够在投影屏幕上投射画面，以实现视频播放等功能。

目前的激光投影设备包括有：投影镜头和光机组件，该光机组件包括：光机壳体，以及与该光机壳体连接的光照组件、数字微镜器件(英文：Digital Micromirror Device；简称：DMD)光阀、全内反射(英文：Total Internal Reflection；简称：TIR)棱镜和振镜等。该光照组件用于提供照明光束；该DMD光阀用于对照明光束进行图像信号调制形成调制光束；该TIR棱镜用于将调制光束反射至振镜；振镜用于对经TIR棱镜反射的调制光束进行偏移处理，并将偏移处理后的调制光束射入至投影镜头；投影镜头用于对经振镜处理的调制光束进行投射成像。

在相关技术中，振镜通常位于光机壳体内，且需要通过振镜支架与该光机壳体连接，或者通过振镜支架与光机壳体的端盖连接。在该光机壳体的端盖与光机壳体连接后，该光机组件与投影镜头连接。

但是，由于振镜需要通过振镜支架安装在光机组件的光机壳体内，因此，该光机组件的光机壳体的体积较大，导致激光投影设备的体积较大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种激光投影设备及激光投影系统。可以解决现有技术中的激光投影设备的体积较大的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种激光投影设备，包括：

投影镜头，所述投影镜头具有镜头装配面，所述镜头装配面具有通光孔；

以及，与所述投影镜头连接的振镜和光机组件；

其中，所述光机组件与所述镜头装配面的边缘区域连接，所述振镜位于所述投影镜头和所述光机组件之间，且所述振镜与所述镜头装配面中位于所述通光孔的外围区域连接，所述振镜的出光面朝向所述通光孔。

另一方面，提供了一种激光投影系统，包括：

投影屏幕，以及上述激光投影设备。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

该激光投影设备可以包括：投影镜头、振镜和光机组件。该振镜与光机组件均与投影镜头连接。由于在本申请中，振镜直接与投影镜头连接，因此，与相关技术相比，光机组件的光机壳体内部无需设置振镜支架，减小了光机组件的光机壳体的体积，进而减小了激光投影设备的体积，实现了激光投影设备的小型化。

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是本申请实施例提供的一种激光投影设备结构示意图；

图2是图1示出的激光投影设备的爆炸图；

图3是本申请实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图；

图4是图3示出的激光投影设备的爆炸图；

图5是图3示出的激光投影设备中的振镜的结构示意图；

图6是通过振镜的第一子图像的示意图；

图7是通过振镜的第二子图像的示意图；

图8是第一子图像和第二子图像叠加的示意图；

图9是本申请实施例提供的一种激光投影系统的结构示意图。

具体实施方式

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

请参考图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种激光投影设备结构示意图，图2是图1示出的激光投影设备的爆炸图。该激光投影设备000可以包括：

投影镜头100、振镜200和光机组件300。

该投影镜头100具有镜头装配面101，该镜头装配面101具有通光孔101a。

该振镜200和光机组件300均与投影镜头100连接。

其中，该光机组件200与投影镜头100中的镜头装配面101的边缘区域连接，该振镜200位于投影镜头100和光机组件300之间，且该振镜200与镜头装配面101中位于通光孔101a的外围区域连接，该振镜200的出光面朝向镜头装配面101中的通光孔101a。

在本申请中，在激光投影设备000工作时，该光机组件300出射的光束可以射向振镜200，经振镜200的处理后从该振镜200的出光面出射。由于该振镜200的出光面朝向镜头装配面101的通光孔101a，因此经过振镜200处理后的光束可以通过该通光孔101a进入投影镜头100，使得该投影镜头100能够对经过振镜200处理的光束进行投射成像。

综上所述，本申请实施例提供的激光投影设备，包括：投影镜头、振镜和光机组件。该振镜与光机组件均与投影镜头中的投影镜头连接。由于在本申请中，振镜直接与投影镜头中的投影镜头连接，因此，与相关技术相比，光机组件的光机壳体内部无需设置振镜支架，减小了光机组件的光机壳体的体积，进而减小了激光投影设备的体积，实现了激光投影设备的小型化。

在本申请实施例中，请参考图3和图4，图3是本申请实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图，图4是图3示出的激光投影设备的爆炸图。该激光投影设备000中的投影镜头100中的镜头装配面101中的通光孔101a的外围区域具有多个定位柱101b。激光投影设备000中的振镜200具有与多个定位柱101b一一对应的多个定位孔200a。

该激光投影设备000还可以包括：与镜头装配面101中的多个定位柱101b一一对应的多个连接件(图中未示出)。每个连接件用于在镜头装配面101中的多个定位柱101b，与振镜200中的多个定位孔200a一一对应配合后，和对应的定位柱101b连接。在本申请中，通过多个连接件与镜头装配面101中的多个定位柱101b的连接，可以将振镜200安装在该镜头装配面101远离投影镜头100的一面上。

示例的，该振镜200可以呈矩形板状，该振镜200中的多个定位孔200a可以包括：分布在该振镜200四个顶角处的四个定位孔200a。在这种情况下，该镜头装配面101中的通光孔101a的外围区域中的多个定位柱101b可以包括：与振镜200的四个定位孔200a一一对应的四个定位柱101b，该四个定位柱101b均匀的分布在镜头装配面101的通光孔101a的外围。如此，该振镜200的四个顶角处均可以通过连接件与镜头装配面101连接，提高振镜200与镜头装配面101之间连接的紧固性。

在本申请中，请参考图5，图5是图3示出的激光投影设备中的振镜的结构示意图。该振镜200可以包括：光学镜片201和驱动组件202，该驱动组件202用于驱动光学镜片201进行摆动。示例的，该驱动组件202可以为电磁驱动器。由于在激光投影设备000工作时，该激光投影设备000中的振镜200内的光学镜片201处于摆动状态，因此，为了能够让振镜200中的光学镜片201更容易的进行摆动，需要保证该振镜200与投影镜头100上的镜头装配面101之间存在一定的距离。为此，对于激光投影设备000中的振镜200与镜头装配面101之间的连接方式，在本申请实施例采用了以下两种可能的实现方式，以保证振镜200与镜头装配面101之间存在一定的距离。

在第一种可能的实现方式中，镜头装配面101中的每个定位柱101b具有螺纹孔，每个连接件可以为螺钉。在振镜200上的每个定位孔200a，与镜头装配面101中对应的定位柱101b中的螺纹孔连通后，该螺钉穿过振镜200上的定位孔200a，与定位柱101b中的螺纹孔连接。

如此，该振镜200与镜头装配面101连接后，振镜200与镜头装配面101之间具有一定的距离，该距离即为定位柱101b的高度。在这种情况下，当激光投影设备000处于工作状态时，在振镜200中的光学镜片201在摆动过程中，可以避免该振镜200中的光学镜片201与镜头装配面101之间的硬性接触，进而降低了该振镜200中的光学镜片201出现损坏的概率。

在第二种可能的实现方式中，镜头装配面101中的每个定位柱101b具有外螺纹，每个连接件可以为螺母。在振镜200上的每个定位孔200a，套接在镜头装配面101中对应的定位柱101b上后，该螺母与定位柱101b中的外螺纹螺纹连接。

为了避免振镜200中的光学镜片201在摆动过程中，振镜200中的光学镜片201与投影镜头100中的镜片之间的硬性接触，可以在定位柱101b上设置辅助垫片，以保证振镜200与镜头装配面101之间具有一定的距离，该距离即为辅助垫片的厚度。在这种情况下，当激光投影设备000中的振镜200与镜头装配面101之间进行连接时，先将辅助垫片套接在镜头装配面101中的定位柱101b上，之后将振镜200中的每个定位孔200a套接在镜头装配面101中对应的定位柱101b，最后将螺母与定位柱101b的外螺纹螺纹连接。如此，振镜200与镜头装配面101连接后，振镜200与镜头装配面101之间具有一定的距离，当激光投影设备000处于工作状态时，在振镜200中的光学镜片201在摆动过程中，可以避免该振镜200中的光学镜片201与镜头装配面101之间的硬性接触，进而降低了该振镜200中的光学镜片201出现损坏的概率。

在本申请实施例中，请参考图3和图4该激光投影设备000中的光机组件300可以包括：光机壳体301，该光机壳体301与可以投影镜头100中的镜头装配面101连接。该光机壳体301中与镜头装配面101连接的光机壳体端面的形状，与镜头装配面101的形状匹配。如此，该镜头装配面101可以相当于光机组件300中的光机壳体301的端盖的端面，使得该光机组件300无需再设置用于与该光机壳体301的光机壳体端面连接的端盖，进一步减小了该光机组件300的体积，进而进一步减小了激光投影设备000的体积。

在本申请中，如图3和图4所示，该投影镜头100中的镜头装配面101的边缘区域具有多个第一通孔101c，光机组件300中的光机壳体301具有与该多个第一通孔101c一一对应的多个第二通孔301a。示例的，该多个第一通孔101c均匀分布在镜头装配面101的边缘处，该多个第二通孔301a均匀分布在光机壳体301中与镜头装配面101连接的光机壳体端面的边缘处。

该激光投影设备000还可以包括：多个螺栓(图中未示出)，该多个螺栓用于在镜头装配面101中的多个第一通孔101c，和光机壳体301中的第二通孔301a一一对应连通后，贯穿该第一通孔101c和对应的第二通孔301a，以连接该光机组件300中的光机壳体301和投影镜头100中的镜头装配面101。如此，通过该多个螺栓，可以实现光机组件300与镜头装配面101连接。

在本申请实施例中，请参考图3和图4，该激光投影设备000中的投影镜头100可以包括：第一镜头102、第二镜头103和反射镜(图中未示出)。

该第一镜头102可以包括：第一镜头座1021，以及位于第一镜头座1021上的第一镜片组(图中未示出)。

该第二镜头103可以包括：第二镜头座1031，以及位于第二镜头座1031上的第二镜片组(图中未示出)。

其中，该第一镜头座1021与第二镜头座1031连接。该第一镜头座1021上的第一镜片组的光轴与第二镜头座1031上的第二镜片组的光轴垂直。该反射镜位于第一镜片组与第二镜片组之间。在这种情况下，该投影镜头100可以呈L型结构，进一步减小该激光投影设备000的体积。

需要说明的是，该反射镜的位置有多种可能的实现方式，本申请实施例以以下三种可能的实现方式为例进行示意性说明：

在第一种可能的实现方式中，该投影镜头100中的反射镜可以位于第一镜头座1021内。

在第二种可能的实现方式中，该投影镜头100中的反射镜可以位于第二镜头座1031内。

在第三种可能的实现方式中，该投影镜头100还包括：分别与第一镜头座1021和第二镜头座1031连接转接壳体，该投影镜头100中的反射镜可以位于该转接壳体内。

在本申请中，位于第一镜片组与第二镜片组之间的反射镜可以将经过第一镜片组的光束，反射至第二镜片组。投影镜头100中的镜头装配面101为该第一镜头座1021远离第二镜头座1031的端面。在这种情况下，第二镜片组可以包括：凹面反射镜。该第二镜片组中的凹面反射镜可以将反射至第二镜片组中的光束，反射出该激光投影设备000。

示例的，该第一镜片组可以包括：至少一个凸透镜和/或至少一个凹透镜；该第二镜片组还可以包括：至少一个凸透镜和/或至少一个凹透镜。

在本申请中，该激光投影设备000还可以包括：光源组件(图中未画出)。示例的，该光源组件可以包括：激光器、荧光轮、滤色轮和反射组件等。该激光器可以为蓝色激光器。该蓝色激光器发射蓝光后，通过荧光轮产生红光和绿光，之后，该蓝光、红光以及绿光可以通过滤色轮之后，经过反射组件反射至光机组件300。

在本申请实施例中，请参考图3和图4，该激光投影设备000中的光机组件300可以包括：光照组件(图中未示出)、DMD光阀302和TIR棱镜(图中未示出)。该光照组件和TIR棱镜均位于光机壳体301内，且与该光机壳体301连接。该DMD光阀302位于光机壳体301外，且与该光机壳体301连接。示例的，该光机壳体301具有光孔(图中未示出)，在DMD光阀302与光机壳体301连接后，该DMD光阀302的受光面可以朝向光机壳体301中的光孔。

其中，该光机组件300中的光照组件用于将输入光机组件300的光束处理为照明光束。

该光机组件300中的DMD光阀302用于对光照组件提供的照明光束进行图像信号调制形成调制光束。

该光机组件300中的TIR棱镜用于将调制光束反射至振镜200。

该光机组件300中的振镜200用于受电磁驱动器202的驱动进行摆动，经振镜200后的调制光束依次错位进入投影镜头100。

示例的，请参考图6、图7和图8，图6是通过振镜的第一子图像的示意图，图7是通过振镜的第二子图像的示意图，图8是第一子图像和第二子图像叠加的示意图。在该激光投影设备000的成像过程中，通过电磁驱动器202驱动光学镜片201进行快速摆动，以实现振镜200对调制光束的偏移处理。该偏移处理指的是，DMD光阀302将接收的显示图像，转换成第一子图像和第二子图像后，振镜200中的光学镜片201可以将该第一子图像和第二子图像的像素发生相对移位，使该第一子图像和第二子图像在投影屏幕上的成像画面不完全重叠，借助人眼的视觉反应，该第一子图像和第二子图像可以等效为一帧目视画面。由于该第一子图像和第二子图像在投影屏幕上的成像画面不完全重叠，因此该目视画面的分辨率大于单独的第一子图像和第二子图像的分辨率，进而实现了激光投影设备000的高分辨率显示效果。其中，目视画面是指人眼视觉所感知到的画面。需要说明的是，DMD光阀302的频率与振镜200的频率相同，目视画面的频率为DMD光阀302的频率的一半。

例如，激光投影设备000的显示图像的输入频率为60Hz，将输入的分辨率为3840×2160的4K显示图像转换成分辨率均为2716×1528的第一子图像和第二子图像，DMD光阀302与振镜200中光学镜片201的频率均为120赫兹，光学镜片201将该第一子图像和第二子图像的像素发生相对移位，使该第一子图像和第二子图像在投影屏幕上的成像画面不完全重叠，借助人眼的视觉反应，该第一子图像和第二子图像等效为一帧目视画面，则该目视画面的频率为60赫兹。

可选的，可以根据DMD光阀302的像素尺寸确定第一子图像和第二子图像的像素的移位距离。在实际应用中，投影图像的像素的移位距离m具有移位公差g，则移位公差范围为(m-g)至(m+g)。例如，当DMD光阀302的像素尺寸为5.4微米时，投影图像的像素的移位距离m可以为2.7微米，移位公差g可以为0.3微米，则移位公差范围为2.4微米至3.0微米。

综上所述，本申请实施例提供的激光投影设备，包括：投影镜头、振镜和光机组件。该振镜与光机组件均与投影镜头连接。由于在本申请中，振镜直接与投影镜头连接，因此，与相关技术相比，光机组件的光机壳体内部无需设置振镜支架，减小了光机组件的光机壳体的体积，进而减小了激光投影设备的体积，实现了激光投影设备的小型化。

本申请实施例还提供了一种激光投影系统，该激光投影系统可以为超短焦激光投影系统。示例的，如图9所示，图9是本申请实施例提供的一种激光投影系统的结构示意图。该激光投影系统可以包括：投影屏幕001和激光投影设备000。该激光投影设备000可以为上述实施例中的激光投影设备。

在激光投影设备000工作时，该激光投影设备000可以斜向上的发射光线，使得激光投影设备000可以向投影屏幕001投射画面。

在本申请中，术语“第一”和“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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

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

Claims (10)

1.一种激光投影设备，其特征在于，包括：

投影镜头，所述投影镜头具有镜头装配面，所述镜头装配面具有通光孔；

以及，与所述投影镜头连接的振镜和光机组件；

其中，所述光机组件与所述镜头装配面的边缘区域连接，所述振镜位于所述投影镜头和所述光机组件之间，且所述振镜与所述镜头装配面中位于所述通光孔的外围区域连接，所述振镜的出光面朝向所述通光孔。

2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，

所述镜头装配面中的所述外围区域具有远离所述投影镜头的一面具有多个定位柱，所述振镜具有与所述多个定位柱一一对应的多个定位孔；

所述激光投影设备还包括：与所述多个定位柱一一对应的多个连接件，每个所述连接件用于在所述多个定位柱与所述多个定位孔一一对应配合后，与对应的定位柱连接。

3.根据权利要求2所述的激光投影设备，其特征在于，

每个所述定位柱具有螺纹孔，每个所述连接件为螺钉；

其中，在每个所述定位孔与对应的定位柱中的螺纹孔连通后，所述螺钉穿过所述定位孔与所述螺纹孔螺纹连接。

4.根据权利要求2所述的激光投影设备，其特征在于，

每个所述定位柱具有外螺纹，每个所述连接件为螺母；

其中，在每个所述定位孔套接在对应的定位柱上后，所述螺母与所述定位柱的外螺纹螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，

所述光机组件包括：光机壳体，所述光机壳体中与所述镜头装配面连接的光机壳体端面的形状，与所述镜头装配面的形状匹配。

6.根据权利要求5所述的激光投影设备，其特征在于，

所述镜头装配面的所述边缘区域具有多个第一通孔，所述壳体具有与所述多个第一通孔一一对应的多个第二通孔；

所述激光投影设备还包括：多个螺栓，所述螺栓用于在所述多个第一通孔和所述多个第二通孔一一对应连通后，贯穿所述第一通孔和对应的第二通孔，以连接所述镜头装配面和所述光机壳体端面。

7.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，

所述投影镜头包括：第一镜头、第二镜头和反射镜；

所述第一镜头包括：第一镜头座，以及位于所述第一镜头座上的第一镜片组；

所述第二镜头包括：第二镜头座，以及位于所述第二镜头座上的第二镜片组；

其中，所述第一镜头座与所述第二镜头座连接，所述第一镜片组的光轴与所述第二镜片组的光轴垂直，所述镜头装配面为所述第一镜头座远离所述第二镜头座的端面，所述反射镜位于所述第一镜片组与所述第二镜片组之间。

8.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，

所述振镜包括：光学镜片和驱动组件，所述驱动组件用于驱动所述光学镜片进行摆动。

9.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，

所述光机组件包括：光照组件、数字微镜器件DMD光阀和全内反射TIR棱镜。

10.一种激光投影系统，其特征在于，包括：

投影屏幕，以及权利要求1至9任一所述的激光投影设备。

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