CN217467450U - 投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了了一种投影设备，包括光源、光机和镜头，光机包括光机壳体、固定盖板、光导管、第一反射镜、调节组件和数字微镜器件DMD。固定盖板与光机壳体围合成容纳空间，光机还包括位于光机壳体互相垂直的两个侧面上的进光口和出光口，光源与进光口连接，镜头与出光口连接，光源发出的光束入射至光导管，光导管输出矩形光斑，光导管固定在光机壳体的底部。DMD设置在光机壳体的侧面，且与出光口平行；第一反射镜位于光导管和DMD之间的光路中，第一反射镜连接于固定盖板上，调节组件用于改变第一反射镜照射至DMD上的光斑。本发明提供的投影设备的照明光路光效增强，投影设备的亮度提高。

Description

投影设备

技术领域

本申请涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影设备。

背景技术

投影设备为一种用以产生投影画面的显示设备。目前激光投影设备已经得到广泛应用，其主要包括光源、光机和镜头，光源产生的光束通过光机进行调制，调制后的光束出射至镜头得到投影画面。

光机中包括匀光管，一般为矩形光导管，可以对光源入射的光束进行匀化处理，同时，为了使光束形成的光斑能够完全覆盖DMD，对光导管进行调节，改变出口端光斑的位置，由于光导管为刚性，在调节光导管时，会造成光导管的旋转，影响光导管入口端的收光，使光机的收光效率降低，影响照明光路的光效。

发明内容

投影设备为一种用以产生投影画面的显示设备。目前激光投影设备已经得到广泛应用，其主要包括光源、光机和镜头，光源产生的光束通过光机进行调制，调制后的光束出射至镜头得到投影画面。

光机中包括匀光管，一般为矩形光导管，可以对光源入射的光束进行匀化处理，同时，为了使光束形成的光斑能够完全覆盖DMD，对光导管进行调节，改变出口端光斑的位置，由于光导管为刚性，在调节光导管时，会造成光导管的旋转，影响光导管入口端的收光，使光机的收光效率降低，影响照明光路的光效。

实用新型内容

本申请提供了一种投影设备，可以解决投影设备中照明光路光效不佳，影响投影设备亮度的问题。所述技术方案如下：

本申请提供了一种投影设备，包括光源、光机和镜头，所述光机包括光机壳体、固定盖板、光导管、第一反射镜、调节组件和数字微镜器件DMD；

所述固定盖板与所述光机壳体围合成容纳空间，所述光导管、第一反射镜和数字微镜器件DMD位于所述容纳空间内；

所述光机还包括进光口和出光口，所述进光口和所述出光口位于所述光机壳体互相垂直的两个侧面上；

所述光源与所述进光口连接，所述镜头与所述出光口连接，所述光源发出的光束入射至所述光导管，所述光导管输出矩形光斑，所述光导管固定在所述光机壳体的底部。

所述DMD设置在所述光机壳体的侧面，且与所述出光口平行；

所述第一反射镜位于所述光导管和所述DMD之间的光路中，所述第一反射镜连接于固定盖板上；

所述调节组件用于改变所述第一反射镜照射至所述DMD上的光斑。

本申请提供的投影设备，第一反射镜连接于固定盖板上，固定盖板与光机壳体围合成容纳空间，通过调节组件改变第一反射镜照射至DMD上的光斑，光导管固定在光机壳体底部，用于对光源入射的光束匀光，第一反射镜用于对光束进行调整，使光斑完全覆盖DMD的同时，保持光斑的亮度，提高光利用率，从而提升照明光路的光效，提高投影设备的亮度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍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为本申请实施例提供的投影设备的结构示意图；

图2为图1所示的光机的结构示意图；

图3为图2中的调节组件爆炸示意图；

图4为图3中固定盖板固定示意图；

图5为本申请实施例提供的调节组件分解示意图；

图6为本申请实施例提供的光机与镜头示意图；

图7为本申请实施例提供的光机的爆炸示意图。

附图标记：

1-光源；2-光机；3-镜头；

20-光机壳体，21-滤色轮，29-振镜；

201-进光口，202-出光口，203-锁附螺钉；

22-光导管，23-第一反射镜，24-第二反射镜；

25-调节组件251-固定盖板，2511-第一部分，2512-第二部分，252-调节基板，253-弹性件，254-调节件；

255-固定件，2551-轴肩螺纹柱，2552-贯穿螺纹柱；

26-数字微镜器件DMD；

27-全内反射TIR棱镜，271-第一TIR棱镜，272-第二TIR棱镜；

28-透镜组件，281-第一透镜，282-第二透镜，283-第三透镜。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本申请做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本申请中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本申请保护范围内。本申请的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

图1和图6为本申请实施例提供的投影设备的结构示意图和光机与镜头示意图，如图1和图6所示，投影设备包括：光源1、光机2和镜头，光机2包括光机壳体20、光导管22、第一反射镜23、调节组件25和数字微镜器件DMD26。光源1与光机壳体20的进光口201连接，镜头与光机壳体20的出光口202连接，进光口201与出光口202相互垂直，光源1发出的光束经进光口201入射至光导管22，光导管22输出的矩形光斑经出光口202入射至镜头。

DMD26（Digital Micromirror Device，数字微镜器件）设置在光机壳体20的侧面，且与出光口202平行，光源1发出的光束经光机2内部照射至DMD26表面，通过DMD26对该光束旋转反射后，再经过镜头出射，形成多彩的画面。DMD26是一种含有很多可快速翻转的小反射镜的显示芯片。

光导管22可以对光源1出射的光束进行匀光处理，可选地，光导管22为矩形光导管22或者圆形光导管22，也即是光导管22的通道的截面可以为矩形或者圆形。由于光源1出射的光束形成的光斑为矩形状，光导管22的位置变动会对光束形成的光斑造成较大的影响，对光导管22的入口端进行调整，可以使光源1发出的光束尽可能收入光导管22，即光导管22入口端的截面与光束形成的光斑对应。但是，通过光导管22对光源1出射的光束进行匀光处理时，不仅可以时光源1发出的光全部通过光导管22，还会导致外界环境的杂散光通过光导管22的无效部位进入光导管22，从而影响光束的匀化效果。

光导管22出射的光斑为矩形，光导管22通道的截面尺寸可以和DMD26的工作区域的尺寸成预设比例，以保证光导管22出射的光束正好能够覆盖DMD26的工作区域，从而能够保证该投影设备的成像效果。为了保证光导管22出射的光束正好能够覆盖DMD26的工作区域，调整光导管22的出口端位置可以实现。

为了防止光导管22位置变动对投影效果的影响，通过光导管固定组件使光导管22固定在光机壳体20的底部，并在光导管22外面套设铁衣（即套在光导管22外部的刚性保护件），铁衣具有便于安装以及保护光导管22的作用。为了方便对光导管22的位置进行调节，还需要设置调节螺钉，调节螺钉抵接铁衣外壁。为了方便调节螺钉，还需要在光导管22铁衣上附近预留螺刀的调节空间，方便对光导管22调节。

在投影设备组装时，先调整光导管22的入口端，使其能接收光源1出射的光束，再调整光导管22的出口端，使其出射的光束正好能够覆盖DMD26的工作区域。由于光导管22是刚性的，在调整光导管22的出口端位置时，会导致光导管22入口端位置改变，影响光导管22对光源1的收光效果。而再次调整光导管22的入口端位置，又会影响DMD26接收的光束。并且，这种调节方式容易破坏光导管。

本申请实施例中，为了保证光导管22出射的光斑到达DMD26时仍旧为矩形，通过胶合或粘合的方式使光导管22固定于光机壳体20的底部，这样可以避免光导管22晃动，并保证光导管22出射的光斑能完全被光导管22出射光路中的下一器件收入，减少光损。

在本申请实施例中，光导管22仅用于匀光，不作光斑位置调节，因此，取消了外部包裹的铁衣及调节螺钉，并取消光导管固定组件，直接将光导管22固定在光机壳体底部，具体地，在确定好光导管的位置后，通过在光导管22底部涂胶的方式，通过胶合或粘合的方式将光导管22固定在光机壳体底部上。为了防止光导管22晃动，还可以在光导管22上放置压片，压片上设置通孔，通过压片上的通孔可以使压片固定在光机壳体底部，从而实现光导管22的进一步固定。相比于光导管22用于光斑位置调节，本申请实施例的光导管22可以对光源1入射的光束作精确定位，不影响收光效率，并且取消了铁衣、调节螺钉以及光导管固定组件，减少了零部件数量，光机2的体积减小，可以使投影设备的稳定性提高，并有利于投影设备的小型化。

图2为图1中的光机结构示意图，图3为图2中的调节组件爆炸示意图，图4为图3中固定盖板固定示意图，图5为本申请实施例提供的调节组件分解示意图。

在本申请实施例中，如图3、图4和图6所示，第一反射镜23位于光导管22和DMD26之间的光路中，第一反射镜23连接于固定盖板251上，固定盖板251连接光机壳体20的底部和侧面，固定盖板251与光机壳体20围合成容纳空间。

作为本申请的一种实施例，固定盖板251由一体成型的第一部分2511和第二部分2512组成，第一部分2511和第二部分2512之间具有一定角度，具体地，这个角度为135°。固定盖板251的第一部分2511固定于光机壳体20的底部，且其上设置有螺纹孔，供锁附螺钉203穿过，用于将固定盖板251与光机壳体20固定。固定盖板251的第二部分2512连接光机壳体20的侧面，固定盖板251的第二部分2512上设置通孔。

固定盖板251上设有锁附螺钉203，用于和光机壳体20固定，具体地，锁附螺钉203为4枚，每个锁附螺钉203的一端穿过固定盖板251第一部分2511的螺纹孔以插入光机壳体20底部的螺纹孔，每个锁附螺钉203的另一端位于固定盖板251第一部分2511的外部。

本申请实施例中，固定盖板251可以只由第二部分2512组成，第二部分位于容纳空间的一侧与光机壳体底部的夹角为钝角，第二部分2512四周还设置螺纹孔，此时每个锁附螺钉203的一端穿过固定盖板251第二部分2512的螺纹孔以插入光机壳体20的螺纹孔，每个锁附螺钉203的另一端位于固定盖板251第二部分2512的外部。

本申请实施例中，固定盖板251还可以与光机壳体2512一体成型，固定盖板251位于容纳空间的一侧与光机壳体底部的夹角为钝角，此时固定盖板251上只设置通孔。

本申请实施例中，投影设备还包括调节组件25，用于改变第一反射镜23照射至DMD26上的光斑。

本申请实施例中，调节组件25包括调节基板252、至少一个弹性件253和三个固定件255。反射镜固定于调节基板252上，三个固定件255的另一端穿过固定盖板251与三个调节件254连接，三个固定件255呈三角形分布，至少一个弹性件253套设在三个固定件255的其中之一，三个调节件254中的任一调节件254能够调整第一反射镜23与固定盖板251之间的夹角和\或距离。

作为一种示例，如图5所示，三个固定件255包括一根轴肩螺纹柱2551和两根贯穿螺纹柱2552，且三个固定件255呈直角三角形分布，轴肩螺纹柱2551可以分布在直角边的交点，也可以分布在斜边与直角边的交点处。第一反射镜23通过UV胶粘贴到调节基板252上，调节基板252与固定盖板251第一部分2511之间可以设置三个弹性件253，这三个弹性件253均为压缩弹簧，且这三个弹簧可以分别套在轴肩螺纹柱2551和贯穿螺纹柱2552上，套设有三个弹簧的螺纹柱一端固定于调节基板252远离反射镜的一侧，另一端穿过固定盖板251第一部分2511上的通孔，与固定盖板251第一部分2511的外侧设置的三枚调节件254接触，调节件254锁附于螺纹柱，具体地，调节件254可以为调节螺母。这样，可以对三个调节件254进行调整，改变调节基板252的位置，从而改变第一反射镜23的位置，调整DMD26上光斑的位置。具体地，轴肩螺纹柱2551分布在直角边与斜边交点处，同时松开或紧固三个调节件254，由于压缩弹簧的弹力作用，第一反射镜23向远离或靠近固定盖板251的方向移动，可以增加或减小第一反射镜23与固定盖板251之间的距离，改变光束改变第一反射镜23照射至DMD26上的光斑大小；并且，当第一反射镜23远离固定盖板251时，第一反射镜23与固定盖板251之间的距离增加，第一反射镜23到DMD26的光路缩短，光损减小，光束的亮度增加。只调节一个轴肩螺纹柱2551上的调节件254，或者只调节一个斜角边的贯穿螺纹柱2552上的调节件254，另外两个保持锁附，使第一反射镜23以一个轴肩螺纹柱2551和直角边交点的一个贯穿螺纹柱2552所在的直线，或者两个贯穿螺纹柱2552所在的直线为旋转轴进行旋转，可以实现对第一反射镜23与光机壳体20底部的夹角的调整，从而改变光束到达DMD26形成的光斑大小以及位置。还可以只调节三个调节件254的其中之二，另外一个保持锁附，使第一反射镜23以一个轴肩螺纹柱2551或两个贯穿螺纹柱2552所在的螺纹柱为轴进行转动，可以实现第一反射镜23与光机壳体20底部的夹角的调整，此时，光束到达DMD26形成的光斑大小、形状和位置都发生改变。

其中，轴肩螺纹柱2551的作用是，控制第一反射镜23的前后活动量，使调节件254锁附到轴肩螺纹柱2551时，第一反射镜23不能继续像固定盖板251方向移动，避免对光斑亮度等光学指标造成影响。

本申请实施例中，固定盖板251与光机壳体20围合成容纳空间，调节件254位于固定盖板251远离第一反射镜23的一侧，这样做的好处是，可以直接在光机壳体20外部调整调节件254，从而改变第一反射镜23的位置，使到达DMD26上的光斑完全覆盖DMD26的工作区域，并能提高光斑亮度，增强投影设备的投影亮度。

通过光导管22匀光、第二反射镜24进行光斑调节，使匀光和光斑调节通过不同的器件实现，无需通过光导管22进行光斑调节，且从光机2外部就可以调节光斑，节省了装配构件，有利于投影设备小型化，并能有效减轻装配光机壳体20时出现的装配误差，减少因误差累积造成光机2中光路产生的偏差，使光束形成的光斑能够完全覆盖DMD26的工作区域，并提升光斑亮度，从而提高照明光路的光效，增强投影设备的投影亮度。

本申请实施例中，如图6所示，光机2中还包括固定于光机壳体20侧面的全内反射TIR组件，TIR组件位于第一反射镜23和DMD26之间，TIR组件的出光侧朝向光机2的出光口。TIR棱镜是由2块三角棱镜组成的。具体地，TIR棱镜包括靠近DMD26设置的第一TIR棱镜，以及与第一TIR棱镜的上表面贴合的第二TIR棱镜，第二TIR棱镜包括第一表面和第二表面；其中，第一表面和第一TIR棱镜贴合并且为光线入射面，第二表面为光线出射面。

光机2还包括固定于光机壳体20底部的第二反射镜24和透镜组件，透镜组件包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，第一透镜和第二透镜为双凸透镜，第三透镜为奥凸透镜，第三透镜的凹面朝向TIR组件，第一透镜和第二透镜位于光导管22与第二反射镜24之间的光路中，第三透镜位于第一反射镜23和TIR组件之间。

本申请实施例中，光源1系统出射的光束从光机壳体20的进光口201进入光机2内部，经光导管22匀光后入射至第一透镜，经第一透镜透射后入射至第二透镜，从第二透镜透射后的光束到达第二反射镜24，经第二反射镜24反射到第一反射镜23，最后光束经第一反射镜23进行位置调整，并依次反射进第三透镜和TIR棱镜，光束透射至第一TIR棱镜，到达第二TIR棱镜的第一表面，经由第一表面反射到DMD26进行光调制之后反射至第二TIR棱镜的第二表面，经第二表面透射到达光机壳体20的出光口202，出射至镜头。

本申请实施例中，第三透镜的凹面与第一TIR棱镜贴合，具体地，通过胶合的方式将第三透镜与第一TIR棱镜贴合。这样做的好处是，第三透镜与第一TIR棱镜均沿着光机2的高度方向设置，通过胶合的方式可以压缩光机2的高度，使光机壳体20内部的光学器件紧凑，实现光机2的小型化。

本申请实施例中，第一反射镜23和第二反射镜24的高度一致，配合光导管22对光束的精确定位，可以使光导管22出射的光束，完全经第二反射镜24入射至第一反射镜23，减少光损，并能保证光斑在DMD26上的覆盖程度，并使光机2的高度降低，实现光机2的小型化。

光机2的长度方向是指光束经光源1入射进光机2的方向，光机2的宽度方向是指光束经光机2出射至镜头的方向，光机2的高度方向是指光束经第一反射镜23反射至DMD26的方向。

上述光学器件的设置对光机2小型化产生的有益效果是，光导管22只用于匀光调节，取消了光导管22铁衣，使光机2的长度减小；在光路中依次设置透镜和第二反射镜24，并设置可调节第一反射镜23，第一反射镜23连接到固定盖板251上，固定盖板251为光机2的一部分壳体，使光机2的宽度减小；使第一反射镜23与第二反射镜24位于同一高度，且第三透镜与TIR棱镜贴合，使光机2的高度减小。同时，光机壳体20内部的光学器件紧凑，固定盖板251不仅用于固定第一反射镜23，还与光机壳体20围合成容纳空间，第三透镜和TIR棱镜贴合，不需要固定支架对第三透镜进行固定，有利于光机壳体20内部紧凑，实现光机2的小型化。

上述光学器件的设置对投影画面产生的有益效果是，光导管22只用于匀光、不再用于光斑位置调节，可以提高光导管22对光源1入射的光束收光率，并使光导管22出射的光束精准定位到第二反射镜24；第二反射镜24和第一反射镜23位于同一高度，可以使第二反射镜24接收的光束全部反射至第一反射镜23，减小光损；第一反射镜23可以前后调节，缩短光路，减小光损，提高亮度，也可以通过俯仰调节改变第一反射镜23与光机壳体20底部的角度，从而改变光斑在DMD26上的位置，使其覆盖DMD26的工作区域；从而提高照明光路的光效，增强投影设备的投影亮度。

图7为本申请实施例提供的光机的爆炸示意图。

本申请实施例中，如图7所示，光机2还包括振镜29，振镜29固定在光机壳体20的侧面，位于TIR组件与光机壳体20的出光口202之间。振镜29通过锁附螺钉203直接固定于光机壳体20的密封盖板，可以减少零部件数量，达到振镜29与光机壳体20的高集成度，减小光机2的体积。且通过模态匹配来达到振动抑制的效果，光机2出射的光束经振镜29直接到达镜头，光损减小，投影设备的亮度提升。

本申请实施例中，光机2还包括滤色轮21，滤色轮21固定于光机壳体20的侧面，位于光源1与光机壳体20的进光口201之间，滤色轮21通过三枚锁附螺钉203固定于光机壳体20，光源1出射的光束经滤色轮21进入光机2内部，由于滤色轮21固定在光机壳体20上，光源1出射的光束通过滤色轮21后可以直接进入光机2，无需经过空气等介质，可以减小光损。并且，滤色轮21通过锁附螺钉203进行固定，节省零部件，并能充分利用光机壳体20上的空间，实现投影设备的小型化。

本申请实施例中将振镜29和滤色轮21固定于光机壳体20的有益效果是，通过将振镜29和滤色轮21固定于光机壳体20，可以有效利用光机壳体20上的空间，节省零部件，减少安装难度，增强光机2的集成度，实现投影设备的小型化，并且通过将振镜29和滤色轮21集成于光机壳体20，有利于缩短光路，减小光损，提高投影设备的投影效果。

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

Claims (10)

1.一种投影设备，其特征在于，包括光源、光机和镜头，所述光机包括光机壳体、固定盖板、光导管、第一反射镜、调节组件和数字微镜器件DMD；

所述固定盖板与所述光机壳体围合成容纳空间，所述光导管、第一反射镜和数字微镜器件DMD位于所述容纳空间内；

所述光机还包括进光口和出光口，所述进光口和所述出光口位于所述光机壳体互相垂直的两个侧面上；

所述光源与所述进光口连接，所述镜头与所述出光口连接，所述光源发出的光束入射至所述光导管，所述光导管输出矩形光斑，所述光导管固定在所述光机壳体的底部；

所述DMD设置在所述光机壳体的侧面，且与所述出光口平行；

所述第一反射镜位于所述光导管和所述DMD之间的光路中，所述第一反射镜连接于固定盖板上；

所述调节组件用于改变所述第一反射镜照射至所述DMD上的光斑。

2.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述光导管通过胶合或粘合的方式固定于所述光机壳体。

3.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述调节组件包括调节基板、至少一个弹性件和三个固定件，所述三个固定件对应三个调节件；

所述反射镜固定于所述调节基板上，所述三个固定件的一端穿过所述固定盖板与所述调节基板接触，所述三个固定件的另一端穿过所述固定盖板与所述三个调节件连接，至少一个弹性件套设在所述三个固定件的其中之一，所述三个调节件中的任一调节件能够调整所述第一反射镜与所述固定盖板之间的夹角和\或距离。

4.根据权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述固定盖板位于所述容纳空间的一侧与所述光机壳体底部的夹角为钝角。

5.根据权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述光机还包括固定于所述光机壳体侧面的全内反射TIR组件，所述TIR组件位于所述出光口和所述DMD之间，所述TIR组件的出光侧朝向所述出光口。

6.根据权利要求5所述的投影设备，其特征在于，所述光机还包括固定于所述光机壳体底部的第二反射镜、透镜组件；

所述透镜组件包括第一透镜、第二透镜和第三透镜，所述第一透镜和第二透镜位于所述光导管和所述第二反射镜之间的光路中，所述第三透镜位于所述第一反射镜和所述TIR组件之间的光路中。

7.根据权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述第三透镜与所述TIR组件贴合。

8.根据权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜位于所述容纳空间内同一高度。

9.根据权利要求1-8任一所述的投影设备，其特征在于，所述光机还包括振镜，所述振镜固定在所述光机壳体的侧面，位于所述DMD与所述出光口之间。

10.根据权利要求1-8任一所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括滤色轮，所述滤色轮固定于所述光机壳体的侧面，位于所述光导管与所述进光口之间。

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