CN215268548U

CN215268548U - 一种具有大偏轴角度的单片lcd投影仪

Info

Publication number: CN215268548U
Application number: CN202121613174.7U
Authority: CN
Inventors: 徐宝山; 吴汉兴; 林汉龙
Original assignee: Guangzhou Rigal Electronics Co ltd
Current assignee: Guangzhou Rigal Electronics Co ltd
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2021-12-21
Anticipated expiration: 2031-07-15

Abstract

本实用新型公开了一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，包括沿光学路径依次设置的光源、LCD屏、场镜、反光镜和投影镜头；所述投影镜头的光轴与基准线间呈第一偏轴角θ，以使投影画面抬高；所述场镜所在平面与基准线间呈第二偏轴角α，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘的长度一致；所述反光镜的反射面与基准线间呈第三偏轴角v，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘在同一焦平面上；其中基准线垂直于投影接收面。该单片LCD投影仪具有较大的偏轴角度，且偏轴成本较低。

Description

一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪

技术领域

本实用新型涉及LCD投影技术，尤其涉及一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪。

背景技术

目前，投影仪一般都是朝正前方投影画面的，但是在某些特殊情况下可能需要将投影画面向上抬高一定距离，而单片LCD投影仪由于其成像元件LCD比DLP投影仪的成像元件DMD的尺寸要大很多，所以无法在原成本的条件下进行比较大的偏轴。

同时，现有的单片LCD投影仪还具有以下缺陷：

1、单片LCD投影仪基于LCD屏成像，光源所发出的光线为圆偏振光，而在入射所述LCD屏时一个方向的光线会被吸收而转化为线偏振光，再经所述LCD屏内的液晶分子偏转后出射成像，光线利用率只有50%；

2、单片LCD投影仪所采用的LED均为COB封装，需适配镜面铝的导光筒进行聚光处理，又因为所述LCD屏的尺寸较大，会导致所述导光筒的长度较大，无法缩短光路，使得整体尺寸大。

3、单片LCD投影仪采用单颗LED发光，光线均匀度差，与之搭配进行聚光的菲涅尔透镜会产生明显的杂散光明显，影响成像效果。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，具有较大的偏轴角度，且偏轴成本较低。

本实用新型所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，包括沿光学路径依次设置的光源、LCD屏、场镜、反光镜和投影镜头，所述光源发出的光线透过所述LCD屏后，对所述LCD屏所显示的内容进行成像，再经过所述场镜的处理形成虚像，然后经所述反光镜反射至所述投影镜头内，最后从所述投影镜头内向外投影出来；所述投影镜头的光轴与基准线间呈第一偏轴角θ，以使投影画面抬高；所述场镜所在平面与基准线间呈第二偏轴角α，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘的长度一致；所述反光镜的反射面与基准线间呈第三偏轴角v，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘在同一焦平面上；其中基准线垂直于投影接收面。

进一步地，第一偏轴角θ=arctan（y/x），其中x为投影距离，y为投影画面所需的抬高距离。

进一步地，第二偏轴角α=arctan（-f’L²tanθ/(H²f）),其中f’为所述场镜的焦距，L为所述LCD屏的长度，H为所述LCD屏的宽度，f为所述投影镜头的焦距。

进一步地，当虚像的上边缘到所述反光镜再到所述投影镜头光心的距离等于投影画面的上边缘对应的物距时，从所述场镜的上边缘和下边缘透过的光线相交于一定点，同例，当虚像的下边缘到所述反光镜再到所述投影镜头光心的距离等于投影画面的下边缘对应的物距时，从所述场镜的上边缘和下边缘透过的光线相交于另一定点，此时两个定点的连线与基准线的夹角即为第三偏轴角v。

进一步地，两个定点作为所述反射镜上的两个反射点。

进一步地，所述光源包括发光组件以及设置于所述发光组件朝向所述LCD屏一侧前方的薄型偏光转换元件，所述薄型偏光转换元件的偏振转换方向与所述LCD屏的入射面的偏光片的偏振方向相同；所述薄型偏光转换元件包括相层叠的偏光分离薄膜和1/2波片，所述偏光分离薄膜朝向所述发光组件，所述1/2波片朝向所述LCD屏。

进一步地，所述发光组件包括LED阵列，所述LED阵列由多个LED组成。

进一步地，每个LED的发光面上均设置有聚光透镜。

进一步地，所述光源还包括设置于所述发光组件朝向所述薄型偏光转换元件一侧前方的复眼透镜，所述复眼透镜为由多个小透镜组成的透镜阵列，一个小透镜对应于一个LED。

进一步地，所有LED由同一驱动电路连接驱动，或者，所有LED分为至少两组，不同组LED由不同的驱动电路连接驱动。

本实用新型具有如下有益效果：该单片LCD投影仪仅通过其内部现有的投影镜头、场镜和反光镜的偏轴角，即可增大自身的偏轴角度，而无需增大所述投影镜头的视场角，也无需添加其他改变光线传播方向的元件，成本低、效果好，同时具有较好的光线利用率和亮度均匀性。

附图说明

图1为本实用新型提供的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪的示意图；

图2为图1所示的单片LCD投影仪中的光源的示意图；

图3为图1所示的单片LCD投影仪中的发光组件的控制电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。

如图1所示，一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，包括沿光学路径依次设置的光源1、LCD屏2、场镜3、反光镜4和投影镜头5，所述光源1发出的光线透过所述LCD屏2后，对所述LCD屏2所显示的内容进行成像，再经过所述场镜3的处理形成虚像，然后经所述反光镜反射至所述投影镜头5内，最后从所述投影镜头5内向外投影出来；所述投影镜头5的光轴与基准线间呈第一偏轴角θ，以使投影画面抬高；所述场镜3所在平面与基准线间呈第二偏轴角α，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘的长度一致；所述反光镜4的反射面与基准线间呈第三偏轴角v，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘在同一焦平面上；其中基准线垂直于投影接收面。

在现有技术中，所述光源1、LCD屏2和场镜3之间光轴相重合且光轴与投影接收面相平行，所述投影镜头5的光轴与投影接收面相垂直行，所述反光镜4的反射面呈45°倾斜设置，以将光线反射90°。

第一偏轴角θ=arctan（y/x），其中x为投影距离，y为投影画面所需的抬高距离。

当所述投影镜头5的光轴与基准线间的夹角为第一偏轴角θ时，投影画面的上边缘和下边缘分别到所述投影镜头5光心形成像距差，像距差会导致投影画面的上边缘和下边缘产生两种区别：第一，导致投影画面的上边缘和下边缘的长度不一致，投影画面呈现梯形；第二，导致投影画面的上边缘和下边缘不在同一焦平面上，上边缘和下边缘至少有一处不清晰。

第二偏轴角α=arctan（-f’L²tanθ/(H²f）),其中f’为所述场镜的焦距，L为所述LCD屏的长度，H为所述LCD屏的宽度，f为所述投影镜头的焦距。

对于第三偏轴角v，当虚像的上边缘到所述反光镜4再到所述投影镜头5光心的距离等于投影画面的上边缘对应的物距时，从所述场镜3的上边缘和下边缘透过的光线相交于一定点，同例，当虚像的下边缘到所述反光镜4再到所述投影镜头5光心的距离等于投影画面的下边缘对应的物距时，从所述场镜3的上边缘和下边缘透过的光线相交于另一定点，此时两个定点的连线与基准线的夹角即为第三偏轴角v。

在现有技术中，所述反光镜4的反射面与基准线间是呈45°夹角，但是这会在所述投影镜头5调节至第一偏轴角θ后，使投影画面的上边缘和下边缘处于不同的焦平面。

当所述反光镜4的反射面与基准线间的夹角调节至第三偏轴角v后，投影画面的上边缘和下边缘位于同一焦平面上，投影画面的各处均处于清晰状态，上述两个定点即为所述反射镜上的两个反射点，两个定点之间的距离即为所述反射镜的反射范围。

如图2所示，所述光源1包括发光组件11以及设置于所述发光组件11朝向所述LCD屏2一侧前方的薄型偏光转换元件14，所述薄型偏光转换元件14的偏振转换方向与所述LCD屏2的入射面的偏光片的偏振方向相同；所述薄型偏光转换元件14包括相层叠的偏光分离薄膜141和1/2波片142，所述偏光分离薄膜141朝向所述发光组件11，所述1/2波片142朝向所述LCD屏2。

所述发光组件11发出的圆偏振光经过所述偏光分离薄膜141时会被分为垂直方向的S向线偏振光和水平方向的P向线偏振光，S向线偏振光和P向线偏振光经过所述1/2波片142时其中一个方向的线偏振光的偏振方向会旋转90°，变成与另一个方向的线偏振光相同。

由于所述薄型偏光转换元件14的偏振转换方向与所述LCD屏2的入射面的偏光片的偏振方向相同，所述发光组件11发出的光线被转换后可100%透过所述LCD屏2，大大提高了光线利用率。

所述薄型偏光转换元件14朝向所述LCD屏2一侧的前方上设置有偏振片15，所述偏振片15的偏振方向与所述薄型偏光转换元件14的偏振转换方向相同，以滤除未被所述薄型偏光转换元件14转换的杂散光。

所述发光组件11包括LED阵列，所述LED阵列由多个LED组成，所述LED阵列包括M行LED和N列LED，M、N均为正整数且M＞N。

由于所述发光组件11采用LED阵列发光，相较于现有技术中的单颗LED发光，可减小投影画面中心与外围间的亮度差，提高投影画面的亮度均匀性。

在具体实现时，所有LED由同一驱动电路连接驱动，但优选地，如图3所示，所有LED分为至少两组，不同组LED由不同的驱动电路连接驱动，最优地，每个LED均由不同的驱动电路连接驱动；各驱动电路的输入端连接至同一控制芯片，输出端连接至对应的LED，这样就可以单独控制不同LED的发光亮度，以根据实际需求来调节投影画面各处的亮度，不仅节能，而且当与投影画面的外围对应的LED亮度较大，而与投影画面的中心对应的LED亮度较小时，整个投影画面的亮度均匀性也会更好。

每个LED的发光面上均设置有聚光透镜12，所述聚光透镜12优选但不限于为环氧树脂透镜。

各个LED通过对应的聚光透镜12来实现聚光，可缩短各个LED的光线发散范围，使光线更加集中，光路更短，以缩小投影仪尺寸，同时所述光源1还包括设置于所述发光组件11朝向所述薄型偏光转换元件14一侧前方的复眼透镜13，所述复眼透镜13为由多个小透镜组成的透镜阵列，一个小透镜对应于一个LED。

所述聚光透镜12与所述复眼透镜13的搭配使用可减少采用COB封装的各个LED的大角度杂散光，相较于现有技术中的菲涅尔透镜，可进一步提高光线利用率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，包括沿光学路径依次设置的光源、LCD屏、场镜、反光镜和投影镜头，所述光源发出的光线透过所述LCD屏后，对所述LCD屏所显示的内容进行成像，再经过所述场镜的处理形成虚像，然后经所述反光镜反射至所述投影镜头内，最后从所述投影镜头内向外投影出来；其特征在于，所述投影镜头的光轴与基准线间呈第一偏轴角θ，以使投影画面抬高；所述场镜所在平面与基准线间呈第二偏轴角α，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘的长度一致；所述反光镜的反射面与基准线间呈第三偏轴角v，以使抬高后的投影画面的上边缘和下边缘在同一焦平面上；其中基准线垂直于投影接收面。

2.根据权利要求1所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，第一偏轴角θ=arctan（y/x），其中x为投影距离，y为投影画面所需的抬高距离。

3.根据权利要求1所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，第二偏轴角α=arctan（-f’L²tanθ/(H²f）),其中f’为所述场镜的焦距，L为所述LCD屏的长度，H为所述LCD屏的宽度，f为所述投影镜头的焦距。

4.根据权利要求1所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，当虚像的上边缘到所述反光镜再到所述投影镜头光心的距离等于投影画面的上边缘对应的物距时，从所述场镜的上边缘和下边缘透过的光线相交于一定点，同例，当虚像的下边缘到所述反光镜再到所述投影镜头光心的距离等于投影画面的下边缘对应的物距时，从所述场镜的上边缘和下边缘透过的光线相交于另一定点，此时两个定点的连线与基准线的夹角即为第三偏轴角v。

5.根据权利要求4所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，两个定点作为所述反光镜上的两个反射点。

6.根据权利要求1所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，所述光源包括发光组件以及设置于所述发光组件朝向所述LCD屏一侧前方的薄型偏光转换元件，所述薄型偏光转换元件的偏振转换方向与所述LCD屏的入射面的偏光片的偏振方向相同；所述薄型偏光转换元件包括相层叠的偏光分离薄膜和1/2波片，所述偏光分离薄膜朝向所述发光组件，所述1/2波片朝向所述LCD屏。

7.根据权利要求6所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，所述发光组件包括LED阵列，所述LED阵列由多个LED组成。

8.根据权利要求7所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，每个LED的发光面上均设置有聚光透镜。

9.根据权利要求7或8所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，所述光源还包括设置于所述发光组件朝向所述薄型偏光转换元件一侧前方的复眼透镜，所述复眼透镜为由多个小透镜组成的透镜阵列，一个小透镜对应于一个LED。

10.根据权利要求6所述的具有大偏轴角度的单片LCD投影仪，其特征在于，所有LED由同一驱动电路连接驱动，或者，所有LED分为至少两组，不同组LED由不同的驱动电路连接驱动。