CN215769320U - 投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种投影系统，包括投影装置和投影反射镜，投影装置包括成像光源、透镜组件、反射平面镜和凹面镜，成像光源用于发射成像光，透镜组件设置于成像光的光路，反射平面镜设置于透镜组件的出光光路，用于将透镜组件出射的成像光反射至凹面镜；投影反射镜设置于凹面镜的出光光路，自凹面镜出射的成像光经投影反射镜的反射后射出。本实用新型提供的投影系统，成像光源发射的成像光从投影装置出射后再经过投影反射镜的反射，使得投影装置能够在短投影距离的情况下投射出大画面，减小了投影系统的投射比。

Description

投影系统

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种投影系统。

背景技术

影像显示装置是一种通过数字微镜装置或液晶显示屏产生影像并把影像投影到屏幕上的装置，随着投影技术的发展，影像显示装置逐渐被广泛使用。

然而，现有的影像显示装置的投射比大，难以满足用户的需求。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种投影系统，以解决上述问题。本实用新型实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

本实用新型提供一种投影系统，包括投影装置和投影反射镜，投影装置包括成像光源、透镜组件、反射平面镜和凹面镜，成像光源用于发射成像光，透镜组件设置于成像光的光路，反射平面镜设置于透镜组件的出光光路，用于将透镜组件出射的成像光反射至凹面镜；投影反射镜设置于凹面镜的出光光路，自凹面镜出射的成像光经投影反射镜的反射后射出。

在一种实施方式中，成像光经投影反射镜的反射后入射至投影屏幕，投影反射镜所在平面与投影屏幕所在平面平行。

在一种实施方式中，投影反射镜的长度可调。

在一种实施方式中，投影系统还包括安装座，安装座设有平面镜安装槽，投影反射镜可滑动地设置于平面镜安装槽，并选择性地相对安装座伸出或者缩回。

在一种实施方式中，投影反射镜包括反射平面和显示背面，成像光经反射平面的反射后射出，显示背面与反射平面相背，投影系统还包括控制模块，控制模块用于控制投影装置并产生参数信号，显示背面设有显示模块，显示模块与控制模块电性连接，以根据参数信号显示投影装置的参数信息。

在一种实施方式中，显示背面还包括调节模块，调节模块与控制模块电性连接，以根据参数信号调节投影装置。

在一种实施方式中，投影系统还包括调整座，调整座包括第一调整部和第二调整部，投影装置设置于第一调整部，投影反射镜设置于第二调整部，第一调整部与第二调整部配合，以调节投影装置和投影反射镜之间的相对位置。

在一种实施方式中，第一调整部包括第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨沿第一方向延伸，第二滑轨沿第二方向延伸，第二方向与第一方向相交，投影装置可滑动地设置于第一滑轨，第一滑轨可滑动地设置于第二滑轨，第二调整部包括第三滑轨和第四滑轨，第三滑轨沿第一方向延伸，第四滑轨沿第二方向延伸，投影反射镜可滑动地设置于第三滑轨，第三滑轨可滑动地设置于第四滑轨。

在一种实施方式中，投影系统还包括投影屏幕，投影屏幕用于对投影装置投影成像。

在一种实施方式中，投影反射镜相对投影屏幕所在平面的正投影位于投影屏幕之外。

相较于现有技术，本实用新型提供的投影系统，成像光源发射的成像光在依次经过反射平面镜、凹面镜和投影反射镜的反射后射出，使得投影装置能够在短投影距离的情况下投射出大画面，减小了投影系统的投射比。

本实用新型的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

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是现有技术的采用折射式的反远距镜头结构示意图。

图2是现有技术的采用混合式镜头结构示意图。

图3是图2所示的混合式镜头结构中发生的问题的示意图。

图4是本实用新型提供的投影系统的结构示意图。

图5是本实用新型一种实施方式提供的投影系统的结构示意图。

图6是本实用新型另一种实施方式提供的投影系统的结构示意图。

图7是本实用新型又一种实施方式提供的投影系统的结构示意图。

图8是本实用新型再一种实施方式提供的投影系统的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型实施例，下面将参照相关附图对本实用新型实施例进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型实施例中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

近来，通过数字微镜装置或液晶显示屏产生影像并把影像投影到屏幕上的影像显示装置被广泛使用。特别是，对具有超短投影距离并能以很短的投影距离实现大画面的正面投影型投影机的需求越来越多，即，小投射比的投影机的市场需求越来越多。

投影机的投射比指的是投影距离与投影画面的宽度之比。我们平时称投影画面的长为宽度，宽为高度，因此，投射比越来越小，简单一点说就是短距离、大画面。投影距离指的是投影机到投影平面的距离，其中，投影平面指的是用于显示投影画面的平面，例如，墙面或者投影屏幕所在平面。

本申请的发明人发现，目前市场上的超短焦投影镜头有两种设计方式：1、采用折射式的反远距镜头结构，镜头体积大，投射比大；2、混合式的镜头结构，即折射透镜组件加反射镜组，光束在投射到显示屏幕之前经过反射镜组时进行光束折转，这种结构的超短焦镜头普遍分辨率、投射比小，亮度低、投射距离变化时场曲和畸变明显变大，导致解像力变差，并且投射距离的范围较小，虽然少数镜头的分辨率达到了1080P，但是为了提高分辨率，却增大了投射比。

为了减小投射比，现有技术选择对投影镜头进行改进。

请参阅图1，现有技术一提供了一种反远距镜头结构，镜头体积大，使用镜片数量较多，为了校正畸变和场曲，不得不牺牲分辨率，导致分辨率偏低，制造公差敏感，无法批量量产。这种镜头的缺点是在做小投射比超广角镜头时，光学系统复杂，镜片多，透过率低，为了保证分辨率，甚至需要超大口径的非球面透镜，模具成本极高，无法批量量产。

请参阅图2和图3，现有技术二提供了一种放大光学系统、光学单元和投影仪设备。投影仪设备具有处于外壳H中的投影光学系统TK，该投影光学系统包括成像单元G、平行板F、折射光学系统K、反射平面镜M1、以及凹面镜M2。折射光学系统K具有孔径光阑S。反射投影光学系统通过反射平面镜M1和凹面镜M2把成像单元G形成的影像反射两次，并把影像投影在投影屏幕上。像在直接投影光学系统中的情况一样，当仅缩短图3所示的反射投影光学系统的焦距时，角度变大，并且凹面镜M2的顶部部分TP下降。但是，同时，反射平面镜M1的底部部分BP也下降。因此，反射平面镜M1与凹面镜M2之间的空间尺寸SIS未减小。更大的角度会增大凹面镜M2的镜子尺寸，导致凹面镜M2和折射光学系统K的透镜之间发生冲突。

该现有技术通过形成具有负畸变(桶形畸变)的中间影像，凹面镜M2的顶部部分TP下降，而反射平面镜M1的底部部分BP升高，如图3所示，能够减小反射平面镜M1与凹面镜M2之间的空间尺寸SIS。而且，通过使中间影像发生桶形畸变，进而减小(压缩)中间影像的尺寸。因此，能够减小凹面镜M2的尺寸，并使投影仪设备小型化。凹面镜M2的尺寸的减小能防止凹面镜M2与折射光学系统K的透镜之间发生冲突。即该现有技术所公开的组合镜头包括两个反射元件，分别为反射平面镜M1凹面镜M2，通过形成具有负畸变(桶形畸变)的中间影像，实现投影仪设备小型化。

现有技术二采用混合式镜头结构，即折射透镜组件加反射镜组，相比于折射式反远距镜头更容易实现小投射比，受限于投射距离变化时场曲和畸变明显变大，导致解像力变差，并且投射距离的范围较小，虽然少数镜头的分辨率达到了1080P，但是为了提高分辨率，却增大了投射比，并增加较多的非球面，导致制造良率低，无法批量生产。

为了改善上述问题，发明人提出一种投影系统，以下结合及具体实施方式及说明书附图进行详细说明。

请参阅图4，本实用新型提供一种投影系统1，包括投影装置10和投影反射镜30，投影装置10包括成像光源11、透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17，成像光源11用于发射成像光，透镜组件13设置于成像光的光路，反射平面镜15设置于透镜组件13的出光光路，用于将透镜组件13出射的成像光反射至凹面镜17；投影反射镜30设置于凹面镜17的出光光路，自凹面镜17出射的成像光经投影反射镜30的反射后射出。

投影装置10包括成像光源11、透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17，成像光源11用于发射成像光，成像光依次经透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17入射至投影反射镜30，其中，透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17可以构成投影装置10的投影镜头。本申请的投影装置10的投影镜头为混合式镜头，与传统的混合式镜头相比，具有更小的投射比，具体为通过在投影镜头内部增加用于光束折转的反射平面镜15和凹面镜17，并且在投影镜头外部增加用于光束折转的投影反射镜30，通过对成像光的多次折转以实现更小的投射比。

成像光源11可以包括发光光源和图像调制单元，其中，图像调制单元可以是空间光调制器，例如，空间光调制器设置于发光光源的光路，用于对发光光源发出的光线进行处理，以出射用于显示的图像光。

透镜组件13设置于成像光的光路，用于对成像光进行处理，例如，实现投影镜头的超广角、大光圈等效果，校正投影镜头的场曲和畸变。

请继续参阅图4，反射平面镜15设置于透镜组件13的出光光路，用于将透镜组件13出射的成像光反射至凹面镜17。

凹面镜17设置于反射平面镜15的出光光路，用于将反射平面镜15反射的成像光反射至投影反射镜30。在本实施例中，凹面镜17可以是反光碗。

在本实施例中，投影装置10还包括机壳19，机壳19内可以设置成像光源11、透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17，以对成像光源11、透镜组件13、反射平面镜15和凹面镜17进行保护。

投影反射镜30设置于凹面镜17的出光光路，自凹面镜17出射的成像光经投影反射镜30的反射后射出。投影反射镜30对投影装置10出射的成像光进行反射，缩减了投影装置10与投影平面的间距。投影反射镜30对投影装置10出射的成像光进行反射至投影平面，使得投影装置10可以实现相对投影平面的偏置安装，即投影装置10相对投影平面的正投影位于投影平面之外，提升了投影装置10安装的灵活性，扩大了投影系统1的适用范围。

本实施例中的投影系统1，在投影装置10内部通过反射平面镜15、凹面镜17把成像光源11形成的影像折转两次，然后在通过投影系统1的投影反射镜30对光束投影图像光束进行第三次折转后影像投影在投影平面上。通过三次光束折转，可复用投影装置10到投影反射镜30的距离，减少投影装置10到投影平面之间的投影距离，进而有效减少投射比。本实施例中，通过三次光束折转，投影装置10可在紧邻投影平面的情况下投射出较大画面，克服了传统的投影装置10放置位置的局限性。

请参阅图5，在本实施例中，投影反射镜30可以独立于投影装置10设置，例如，投影反射镜30可以是设置于凹面镜17的出光光路的平面镜，并位于投影装置10的外侧。在其他实施方式中，在满足设置于凹面镜17的出光光路的基础上，投影反射镜30还可以连接于投影装置10外，例如投影反射镜30通过支架与投影装置10的机壳19相连。

投影反射镜30包括反射平面32和显示背面34，反射平面32为投影反射镜30用于反射成像光的表面，成像光经反射平面32的反射后射出，显示背面34与反射平面32相背，显示背面34可以不用于反射。

在一种实施方式中，显示背面34设有显示模块341，显示模块341可以用于显示投影装置10的参数信息，例如，投影装置10的电量、运行时间和寿命等信息。显示模块341可以是设置于显示背面34的集成控制芯片。

在其他实施方式中，显示背面34还包括调节模块343，调节模块343可以用于调节投影装置10，即，显示背面34可以为可触控的电子显示面。显示背面34还可以设置触控按钮，触控按钮可以连接调节模块343，通过调节触控按钮可以对投影装置10进行调节。调节模块343也可以是设置于显示背面34的集成控制芯片。

在一种实施方式中，投影反射镜30的长度可调，即，投影反射镜30可以为可伸缩的反射镜。可根据投影装置10的具体的投影位置，调整投影反射镜30的反射面的大小，使投影反射镜30既能够完成对投影装置10出射的成像光进行反射，又不会遮挡投影平面显示的投影画面。例如，当需要缩小投影装置10与投影平面之间的距离，且保证投影画面的大小，可以将投影反射镜30的尺寸加大，以避免光束的损失。由于投影反射镜30设置在投影装置10的外侧，因此将投影反射镜30的尺寸加大并不会影响投影装置10的尺寸，即在实现更小投射比的情况下，保持投影装置10的小型化。

投影系统1还包括控制模块40，控制模块40用于控制投影装置10并产生参数信号。控制模块40与显示模块341电性连接，使得显示模块341可以根据参数信号显示投影装置10的参数信息。

控制模块40与调节模块343电性连接，使得调节模块343可以根据参数信号调节投影装置10。

请参阅图6，投影系统1还包括安装座50，安装座50设有平面镜安装槽52，投影反射镜30可滑动地设置于平面镜安装槽52，并选择性地相对安装座50伸出或者缩回。其中，投影反射镜30的伸出或者缩回可以是通过用户手动调节，例如，通过将投影反射镜30连接于步进电机的输出轴，开启电机时，可以带动投影反射镜30相对安装座50伸出。再例如，可以通过控制器与步进电机电性连接，以控制步进电机的开启或者关闭，以实现对投影反射镜30的伸缩的自动控制。

请参阅图7，在一种实施方式中，投影系统1还包括调整座70，调整座70可以用于设置投影装置10和投影反射镜30，以对投影装置10和投影反射镜30的相对位置关系进行精准的调节，而非人工的任意调节，通过调整座70，即使是非专业技术人员也能够对投影装置10和投影反射镜30的的相对位置关系进行调节。

调整座70包括第一调整部71和第二调整部73，投影装置10设置于第一调整部71，第一调整部71可以在设定的范围内对投影装置10的位置进行调节；投影反射镜30设置于第二调整部73，第二调整部73可以在设定的范围内对投影反射镜30的位置进行调节；通过第一调整部71与第二调整部73配合，可以调节投影装置10和投影反射镜30之间的相对位置。

第一调整部71包括第一滑轨711和第二滑轨713，第一滑轨711沿第一方向D1延伸，第一滑轨711可以设置投影装置10，例如，投影装置10可滑动地设置于第一滑轨711，投影装置10的机壳19可以设置第一滑块192，投影装置10可以通过第一滑块192沿第一滑轨711移动。第二滑轨713沿第二方向D2延伸，第二方向D2与第一方向D1相交，第二滑轨713可以设置第一滑轨711，例如，第一滑轨711可滑动地设置于第二滑轨713，使得投影装置10既能沿第一方向D1又能沿第二方向D2移动。在一种实施方式中，第一方向D1可以与第二方向D2垂直。通过控制第一滑轨711和第二滑轨713的长度和延伸方向，可以使投影装置10能够在设定的范围内进行位置调节。

第二调整部73包括第三滑轨732和第四滑轨734，第三滑轨732沿第一方向D1延伸，第三滑轨732可以设置投影反射镜30，例如，投影反射镜30可滑动地设置于第三滑轨732，投影反射镜30的显示背面34可以设置第二滑块342，投影反射镜30可以通过第二滑块342沿第三滑轨732移动。第四滑轨734沿第二方向D2延伸，第四滑轨734可以设置第三滑轨732，例如，第三滑轨732可滑动地设置于第四滑轨734，使得投影反射镜30既能沿第一方向D1又能沿第二方向D2移动。通过控制第三滑轨732和第四滑轨734的长度和延伸方向，可以使投影反射镜30能够在设定的范围内进行位置调节。

在其他实施方式中，调整座70还可以仅包括第一调整部71和第二调整部73其中之一，例如，调整座70仅包括第一调整部71。即，投影反射镜30的位置固定，第一调整部71对投影装置10的位置进行调整，从而对投影装置10和投影反射镜30的相对位置关系进行精准的调节。再例如，调整座70仅包括第二调整部73。即，投影装置10的位置固定，第二调整部73对投影反射镜30的位置进行调整，也可以对投影反射镜30和投影装置10的相对位置关系进行精准的调节。

请参阅图8，在一种实施方式中，投影系统1还包括投影屏幕90，投影屏幕90用于对投影装置10投影成像，以显示投影画面。成像光经投影反射镜30的反射后入射至投影屏幕90。

投影屏幕90所在平面与投影反射镜30所在平面平行，成像光能够正向投射至投影屏幕90，更好地显示投影画面。

在本实施例中，投影反射镜30相对投影屏幕90所在平面的正投影位于投影屏幕90之外，例如，投影反射镜30中最右点比投影屏幕90的最左点更靠左，如图中的虚线位置处，投影屏幕90的最左点不能比该虚线位置更靠左，防止投影反射镜30对投影屏幕90投射出的投影画面的遮挡。

综上，本实用新型提供的投影系统1，成像光源11发射的成像光在依次经过反射平面镜15、凹面镜17和投影反射镜30的反射后射出，其中，在投影装置10内部通过反射平面镜15、凹面镜17把成像光源11形成的影像折转两次，然后在通过投影系统1的投影反射镜30对光束投影图像光束进行第三次折转后影像投影在投影屏幕90上，通过三次光束折转，可复用投影装置10到投影反射镜30的距离，减少投影装置10到投影平面之间的投影距离，投影装置10可在紧邻投影平面的情况下投射出较大画面，克服了传统的投影装置10放置位置的局限性，并且能够有效减少投射比。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，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。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

投影装置，所述投影装置包括成像光源、透镜组件、反射平面镜和凹面镜，所述成像光源用于发射成像光，所述透镜组件设置于所述成像光的光路，所述反射平面镜设置于所述透镜组件的出光光路，用于将所述透镜组件出射的成像光反射至所述凹面镜；及

投影反射镜，所述投影反射镜设置于所述凹面镜的出光光路，自所述凹面镜出射的成像光经所述投影反射镜的反射后射出。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述成像光经所述投影反射镜的反射后入射至投影屏幕，所述投影反射镜所在平面与所述投影屏幕所在平面平行。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影反射镜的长度可调。

4.根据权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括安装座，所述安装座设有平面镜安装槽，所述投影反射镜可滑动地设置于所述平面镜安装槽，并选择性地相对所述安装座伸出或者缩回。

5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影反射镜包括反射平面和显示背面，所述成像光经所述反射平面的反射后射出，所述显示背面与所述反射平面相背，所述投影系统还包括控制模块，所述控制模块用于控制所述投影装置并产生参数信号，所述显示背面设有显示模块，所述显示模块与所述控制模块电性连接，以根据所述参数信号显示所述投影装置的参数信息。

6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述显示背面还包括调节模块，所述调节模块与所述控制模块电性连接，以根据所述参数信号调节所述投影装置。

7.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括调整座，所述调整座包括第一调整部和第二调整部，所述投影装置设置于所述第一调整部，所述投影反射镜设置于所述第二调整部，所述第一调整部与所述第二调整部配合，以调节所述投影装置和所述投影反射镜之间的相对位置。

8.根据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，所述第一调整部包括第一滑轨和第二滑轨，所述第一滑轨沿第一方向延伸，所述第二滑轨沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向相交，所述投影装置可滑动地设置于所述第一滑轨，所述第一滑轨可滑动地设置于所述第二滑轨，所述第二调整部包括第三滑轨和第四滑轨，所述第三滑轨沿第一方向延伸，所述第四滑轨沿第二方向延伸，所述投影反射镜可滑动地设置于所述第三滑轨，所述第三滑轨可滑动地设置于所述第四滑轨。

9.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括投影屏幕，所述投影屏幕用于对所述投影装置投影成像。

10.根据权利要求9所述的投影系统，其特征在于，所述投影反射镜相对所述投影屏幕所在平面的正投影位于所述投影屏幕之外。

Images