CN218037663U - 投影光机和投影仪 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种投影光机和投影仪。投影光机包括：光源组件，用于发射第一光；整形匀光组件，用于对所述第一光进行匀光整形，以出射第二光；光调制器，用于调制接收到的第二光以出射第三光；光引导组件，用于引导所述第三光至镜头组件；以及所述镜头组件，用于投射至少部分所述第三光以显示投影图像；其中，所述整形匀光组件包括第一挡光件，所述第一挡光件用于阻挡至少部分所述第一光入射至所述光调制器；和/或，所述投影光机还包括位于所述镜头组件与所述光引导组件之间的第二挡光件，所述第二挡光件用于阻挡至少部分所述第三光入射至所述镜头组件。本公开的投影光机，有利于延长光调制器的使用寿命、减小光学元件的热损伤。

Description

投影光机和投影仪

技术领域

本公开涉及投影技术领域，尤其包括一种投影光机以及包括该投影光机的投影仪。

背景技术

市面上的投影仪主要有反射式硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)投影显示方式、透射式液晶(Liquid Crystal Display，LCD)投影显示方式以及数字光处理(Digital Light Processing，DLP)投影显示方式。其中，DLP投影仪包括光源、准直组件和数字微镜设备(Digital Micromirror Devices，DMD)。准直组件用于对光源发出的光线进行准直。准直后的光线会被聚焦至DMD上被反射。

由于准直光路难以做到理想状态，经准直后的一部分光线可能发散角较大，形成“旁瓣光”。旁瓣光若照射在DMD上，会增大DMD的散热压力，影响DMD的使用寿命。DMD可能对入射的光线反射形成偏光束。偏光束能量较高，其可能会照射到DLP投影仪内的各个光学元件上对光学元件造成热损伤。

实用新型内容

本公开公开了一种投影光机和投影仪，可以实现延长光调制器的使用寿命、减小光学元件热损伤及提升投影图像质量。

第一方面，本公开涉及一种投影光机，包括：光源组件，用于发射第一光；整形匀光组件，用于对所述第一光进行匀光整形，以出射第二光；光调制器，用于调制接收到的第二光以出射第三光；光引导组件，用于引导所述第三光至镜头组件；以及所述镜头组件，用于投射至少部分所述第三光以显示投影图像；其中，所述整形匀光组件包括第一挡光件，所述第一挡光件用于阻挡至少部分所述第一光入射至所述光调制器；和/或，所述投影光机还包括位于所述镜头组件与所述光引导组件之间的第二挡光件，所述第二挡光件用于阻挡至少部分所述第三光入射至所述镜头组件。

于一些实施例中，所述整形匀光组件包括复眼透镜，所述复眼透镜用于对所述第一光进行匀光。

于一些实施例中，所述整形匀光组件还包括第一聚光透镜，所述第一聚光透镜用于汇聚从所述复眼透镜出射的光；

所述第一挡光件开设有第一开口，所述第一开口的形状与所述复眼透镜和/或所述第一聚光透镜的形状相适应。

于一些实施例中，所述整形匀光组件包括所述第一挡光件时：所述第一挡光件设置在所述复眼透镜的进光侧，并用于阻挡至少部分所述第一光入射至所述复眼透镜。

于一些实施例中，所述整形匀光组件包括所述第一挡光件时：所述第一挡光件置在所述复眼透镜的出光侧，并用于阻挡来自所述复眼透镜的至少部分所述第一光入射至所述光调制器。

于一些实施例中，所述第一挡光件用于反射至少部分所述第一光。

于一些实施例中，所述光引导组件包括棱镜，所述棱镜具有一出光面；

所述投影光机包括所述第二挡光件时：所述第二挡光件上开设有第二开口，所述第二开口的形状与所述棱镜的出光面的形状相适应。

于一些实施例中，所述光引导组件包括第三挡光件，所述第三挡光件用于阻挡至少部分所述第二光入射至所述光调制器，并用于阻挡至少部分所述第三光入射至所述镜头组件。

于一些实施例中，所述光引导组件还包括第二聚光透镜，所述第三挡光件上开设有安装槽，所述第二聚光透镜设置于所述安装槽内。

第二方面，本公开还涉及一种投影仪，包括：主板，用于输出控制信号；以及如前述任一实施例中的投影光机，所述投影光机电连接所述主板，用于根据所述控制信号发射图像光以显示投影图像。

所述第一光中包括发散角较大的部分光(下称旁瓣光)和发散角较小的部分光(下称有效光)。上述投影光机包括第一挡光件和/或第二挡光件。旁瓣光能量较高，第一挡光件用于阻挡旁瓣光入射至后续光路中的光调制器，有利于减小光调制器的散热压力，从而延长光调制器的使用寿命。根据光调制器的工作状态不同，第三光包括正光束和偏光束，偏光束难以用于显示投影图像且能量较高，第二挡光件位于光引导组件与镜头组件之间，也即位于镜头组件前，用于阻挡第三光中的偏光束，一方面可以避免偏光束对光学元件产生热损伤，另一方面可以避免偏光束入射至镜头组件影响投影图像的显示，从而有利于提升投影图像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开提供的一实施例的投影仪的模块结构示意图。

图2是图1中投影光机的一立体结构示意图。

图3是图2中整形匀光组件的结构示意图。

图4是第二挡光件与图2中光引导组件、光调制器及镜头组件的一结构示意图。

图5是第二挡光件与图2中光引导组件、光调制器及镜头组件的另一结构示意图。

图6中第三挡光件的结构示意图。

图7是图1中投影光机的另一立体结构示意图。

附图标记说明：

投影仪 100

投影光机 10

光源组件 11

发光元件 111

准直透镜 112

合光镜 113

整形匀光组件 12

复眼透镜 121

有效部 1211

封装部 1212

第一挡光件 122

第一聚光透镜 123

第一开口 124

光引导组件 13

反射镜 131

第二聚光透镜 132

棱镜 133

出光面 138

第三挡光件 134

第三开口 135

反射面 136

安装槽 137

光调制器 14

镜头组件 15

振镜 151

第二挡光件 16

第二开口 161

散热结构 17

外壳 18

具体实施方式

下面将结合本公开实施方式中的附图，对本公开实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的光学元件、光线等进行区分，并非用于限定这些光学元件、光线的排列顺序或者相互依存关系。

本公开一实施例的投影仪用于发射图像光，以在一载体(例如投影幕布、墙面等)上呈现投影图像。

请参阅图1，本实施例中，投影仪100包括投影光机10和主板20。主板20用于输出控制信号至投影光机10，投影光机10用于根据该控制信号调制出上述的图像光。本实施例中，投影仪100还可包括外壳、散热装置(图未示)等结构，本公开中不作赘述。

请参阅图2，本实施例中，投影光机10包括光源组件11、整形匀光组件12、光引导组件13、光调制器14及镜头组件15。

光源组件11用于根据该控制信号发射第一光。整形匀光组件12位于第一光的光路上，用于对第一光进行匀光和整形，以生成并出射第二光。光引导组件13位于第二光的光路上，用于引导第二光至光调制器14。光调制器14用于根据该控制信号调制第二光以生成并出射第三光。光引导组件13也位于第三光的光路上，还用于将第三光引导至镜头组件15。镜头组件15位于第三光的光路上，用于将第三光作为图像光投射至一载体上以显示投影图像。

光源组件11包括多个发光元件111，每个发光元件111电连接图1中示出的主板20，用于根据主板20输出的控制信号发射光源光。本实施例中，光源组件11包括四个发光元件111。光源组件11还包括多个准直透镜112，每一准直透镜112用于对接收到的光源光进行准直以生成第一光。光源组件11还包括多个合光镜113，每个合光镜113用于反射或透射接收到的第一光，各个合光镜113用于共同将第一光引导至整形匀光组件12。

本实施例中，光调制器14为数字微镜设备(Digital Micromirror Devices，DMD)。光调制器14包括多个微反射镜(图未示)，每一微反射镜具有“ON”和“OFF”两个工作状态。在“ON”工作状态时，每一微反射镜用于接收第二光并反射第三光，此时第三光为正光束，用作后续显示投影图像。在“OFF”工作状态时，每一微反射镜用于接收第二光并反射第三光，此时第三光为偏光束，不用作显示投影图像。光调制器14电连接图1中示出的主板20。主板20用于根据图像数据生成控制信号。光调制器14用于根据控制信号切换工作状态，从而调制第二光形成图像光(也即第三光)以显示图像。在其他实施例里面，光调制器14也可以为LCOS芯片、LCD芯片。

在投影光机10中：

一方面，第一光为准直后的光，本实施例中发光元件111为面光源，准直透镜112在对第一光进行准直时，由于器件误差、性能、光源形态等原因，难以达到理想效果，造成准直后形成的第一光并非完全平行传播，第一光中存在一部分发散角较大的光线，本文中称之为旁瓣光。在一些极端情况下，旁瓣光甚至会与第一光中其他光线(下称有效光)的光路完全分开，分布在有效光周围，经过整形匀光组件13后最终照射至光调制器14上。旁瓣光能量较高，因此照射在光调制器14上的旁瓣光可能增加光调制器14的散热压力，影响光调制器14的使用寿命。本文中第一光中旁瓣光和有效光的定义同样适用于第二光。

另一方面，本实施例中光调制器14用于反射接收到的第二光，从光调制器14反射出去的光即为上述第三光。光调制器14中的微反射镜具有“ON”和“OFF”两个工作状态。定义微反射镜在“ON”状态发射出的第三光为正光束，正光束用于形成投影图像；并定义微反射镜在“OFF”状态发射出的第三光为偏光束，偏光束不用于形成图像。正光束会被光引导组件13引导至镜头模组15后被投射出以显示投影图像。偏光束会继续在投影光机10内传播。偏光束能量较高，当其入射至投影光机10内一些光学元件上时，可能对光学元件造成热损伤。并且偏光束也可能进入镜头模组15被投射出去，影响投影图像。

上述的旁瓣光和偏光束作为投影光机10内的杂散光，难以用于显示投影图像，且还对投影光机10内的光学元件产生不利影响。本公开实施例通过在投影光机10内设置挡光件(包括下述第一挡光件、第二挡光件、第三挡光件)以解决杂散光带来的问题。

请参阅图3，本实施例中，整形匀光组件12包括复眼透镜121、第一挡光件122和第一聚光透镜123。复眼透镜121、第一挡光件122和第一聚光透镜123依次位于第一光的光路上。复眼透镜121用于对第一光进行匀光处理，提升光的亮度分布均匀性。第一聚光透镜123用于汇聚所接收到的光。第一挡光件122位于复眼透镜121与第一聚光透镜123之间，用于遮挡旁瓣光。

本实施例中，第一挡光件122为一中间开设有第一开口124的薄片状结构。从复眼透镜121出射的光中，有效光通过第一开口124，从第一挡光件122出射，至少部分旁瓣光则入射在第一挡光件122除第一开口124之外的位置，被第一挡光件122反射，从而一定程度避免旁瓣光继续入射至后续光路中的光调制器14上，从而有利于减小光调制器14的散热压力，延长光调制器14的使用寿命。

本实施例中，第一挡光件122上的第一开口124的形状与复眼透镜121和第一聚光透镜123的形状相适应。

本实施例中，复眼透镜121包括功能部1211和封装部1212。功能部1211为可以实现匀光效果的中间部分，封装部1212围绕于功能部外围，用于保持功能部1211的结构。复眼透镜121的功能部1211的形状为大致圆形，第一聚光透镜123的形状也为圆形。也即，在平行于第一挡光件122的平面上，功能部1211的正投影为大致圆形，第一聚光透镜123的正投影为圆形。则本实施例中第一挡光件122上第一开口124的形状与功能部1211和第一聚光透镜123相同或相近，也为圆形。

本实施例中，复眼透镜121出射的光在平行于第一挡光件122所在平面上的光斑为圆形光斑，第一挡光件122上的第一开口124为圆形，以适应复眼透镜121的功能部1211的形状，从而可适应从复眼透镜121出射的光的光斑形状，有利于使得来自复眼透镜121的光从第一开口124通过，从而提升光利用率。

第一挡光件122上的第一开口124为圆形，以适应第一聚光透镜123的形状，使得从第一开口124出射的光可尽可能地入射至第一聚光透镜123。也即，通过设置第一挡光件122的开口124的形状与复眼透镜121和第一聚光透镜123的形状相适应，也有利于提升光利用率。

于其他实施例中，第一挡光件122上第一开口124的形状也可与复眼透镜121和第一聚光透镜123其中之一的形状相适应。

本实施例中，旁瓣光位于有效光的周围，则从复眼透镜121出射的光中，有效光位于光束中心区域，旁瓣光位于光束的外围区域。为了有效遮挡旁瓣光，第一挡光件122上第一开口124的面积小于从复眼透镜121出射的光的光斑面积。也即，在平行于第一挡光件122的平面上，有效部1211的正投影完全覆盖第一开口124的正投影。

于本申请一变更实施例中，第一挡光件122位于复眼透镜121之前。也即，第一挡光件122位于光源组件11与复眼透镜121之间，第一光先经过第一挡光件122再经过复眼透镜121。

对于旁瓣光，其传输距离越大则偏离有效光越远，本实施例中将第一挡光件122设置于复眼透镜121之前，可以尽早阻止旁瓣光继续向后续光路传输，避免旁瓣光进入复眼透镜121。且旁瓣光能量较高，入射至复眼透镜121也未造成复眼透镜121的散热压力。通过将第一挡光件122设置于复眼透镜121之前，有利于减小复眼透镜121的散热压力，避免复眼透镜121热损伤。

请参阅图4，本实施中，光引导组件13包括依次位于第二光光路上的反射镜131、第二聚光透镜132及棱镜133(本实施例棱镜133为全反射(Total Internal Reflector，TIR)棱镜，针对其他实施例中不同类型的光调制器14，棱镜133也可以适应为其他器件)。反射镜131用于反射从第一聚光透镜123出射的第二光至第二聚光透镜132。第二聚光透镜132用于将接收到的光汇聚至棱镜133。

本实施例中，投影光机10还包括第二挡光件16。第二挡光件16位于光引导组件13与镜头组件15之间。具体的，具体的，本实施例中的镜头组件15包括沿出光方向依次设置的振镜151和透镜组(未图示)，第二挡光件16位于棱镜133和振镜之间，使得第三光依次经过棱镜133、第二挡光件16、振镜151、透镜组。

本实施例中，第二挡光件16整体为薄片状，且包括不透光材料。第二挡光件16上开设有第二开口161。第三光中至少部分正光束可从第二开口161通过。第二挡光件16除了第二开口161之外的部分用于阻挡第三光中的偏光束入射至镜头组15。

本实施例中，棱镜133具有一朝向第二挡光件16的出光面138，第二开口161的形状与棱镜133的出光面138的形状相适应，以使得棱镜133出射的第三光中的正光束尽可能地从第二开口161出射。通过设置第二开口161的形状与棱镜133的出光面138的形状相适应，有利于提升第三光的利用率。具体的，本实施例中第二开口161为大致的矩形。

请参阅图5，光引导组件13还包括第三挡光件134。第三挡光件134位于第二聚光透镜132与棱镜133之间，用于阻挡至少部分旁瓣光进入光调制器14，并阻挡至少部分偏光束入射至镜头组件15。

请参阅图6，第三挡光件134具有第三开口135。第二光中的至少部分有效光可从第三开口135通过，第二光中的至少部分旁瓣光被第三挡光件134阻挡。

请一并参阅图5和图6，本实施例中，从第三开口135出射的光入射至棱镜133。反射镜131具有一反射面136。反射面136用于将接收到的第二光反射至棱镜133，棱镜133用于透射第二光至光调制器14。从光调制器14出射的第三光入射至棱镜133被棱镜133反射。

本实施例中，第三挡光件134靠近第二聚光透镜132的一侧形成有安装槽137，安装槽137的形状与第二聚光透镜132的形状相适应，第二聚光透镜132固定设置于安装槽137中。也即，本实施例中第三挡光件134可配合第二聚光透镜132装配，作为第二聚光透镜132的安装底座，有利于减少投影光机10内零部件。

本实施例中，镜头组件15包括镜头、透镜(图未示)等元件，用于聚焦图像光至一载体以在该载体上展示投影图像。

请参阅图7，本实施例中，投影光机10还可包括两个散热结构17、外壳18等结构，光源组件11、整形匀光组件12、光引导组件13、光调制器14及镜头组件15位于外壳18内，散热结构17设置于外壳18上，本公开不再赘述。

综上，本公开实施例的投影仪100包括投影光机10，投影光机10包括第一挡光件122、第二挡光件16、第三挡光件133及第三挡光件133。

第一挡光件122位于第一光的光路上，用于阻挡第一光中的旁瓣光入射至后续光路中的光调制器14，有利于减小光调制器14的散热压力，延长光调制器14的使用寿命。

第二挡光件16位于镜头组件15前，用于阻挡第三光中的偏光束入射至镜头组件15，避免影响投影图像的显示，有利于提升投影图像质量。

第三挡光件133位于第二光的光路上，用于阻挡第二光中旁瓣光入射至光调制器14，有利于减小光调制器14的散热压力，延长光调制器14的使用寿命。且第三挡光件133还位于第三光的光路上，用于阻挡第三光中的偏光束入射至镜头组件15，避免影响投影图像的显示，有利于提升投影图像质量。第三挡光件133还用于阻挡偏光束入射至投影光机10内的光学元件对光学元件造成热损伤。

本实施例中第一挡光件122、第二挡光件16、第三挡光件133均可以通过反射来实现旁瓣光的遮挡。在其他实施例中，该三个挡光件也可以通过吸收来实现旁瓣光的遮挡。

以上所述仅为本公开的实施例，并非因此限制本公开的专利范围，凡是利用本公开说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本公开的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影光机，其特征在于，包括：

光源组件，用于发射第一光；

整形匀光组件，用于对所述第一光进行匀光整形，以出射第二光；

光调制器，用于调制接收到的第二光以出射第三光；

光引导组件，用于引导所述第三光至镜头组件；以及

所述镜头组件，用于投射至少部分所述第三光以显示投影图像；

其中，所述整形匀光组件包括第一挡光件，所述第一挡光件用于阻挡至少部分所述第一光入射至所述光调制器；和/或，所述投影光机还包括位于所述镜头组件与所述光引导组件之间的第二挡光件，所述第二挡光件用于阻挡至少部分所述第三光入射至所述镜头组件。

2.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述整形匀光组件包括复眼透镜，所述复眼透镜用于对所述第一光进行匀光。

3.如权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述整形匀光组件还包括第一聚光透镜，所述第一聚光透镜用于汇聚从所述复眼透镜出射的光；

所述第一挡光件开设有第一开口，所述第一开口的形状与所述复眼透镜和/或所述第一聚光透镜的形状相适应。

4.根据权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述整形匀光组件包括所述第一挡光件时：所述第一挡光件设置在所述复眼透镜的进光侧，并用于阻挡至少部分所述第一光入射至所述复眼透镜。

5.根据权利要求2所述的投影光机，其特征在于，所述整形匀光组件包括所述第一挡光件时：所述第一挡光件设置在所述复眼透镜的出光侧，并用于阻挡来自所述复眼透镜的至少部分所述第一光入射至所述光调制器。

6.如权利要求2-5中任一项所述的投影光机，其特征在于，所述第一挡光件用于反射至少部分所述第一光。

7.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述光引导组件包括棱镜，所述棱镜具有一出光面；

所述投影光机包括所述第二挡光件时：所述第二挡光件上开设有第二开口，所述第二开口的形状与所述棱镜的出光面的形状相适应。

8.根据权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述光引导组件包括第三挡光件，所述第三挡光件用于阻挡至少部分所述第二光入射至所述光调制器，并用于阻挡至少部分所述第三光入射至所述镜头组件。

9.根据权利要求8所述的投影光机，其特征在于，所述光引导组件还包括第二聚光透镜，所述第三挡光件上开设有安装槽，所述第二聚光透镜设置于所述安装槽内。

10.一种投影仪，其特征在于，包括：

主板，用于输出控制信号；以及

根据权利要求1-9中任一项所述的投影光机，所述投影光机电连接所述主板，用于根据所述控制信号发射图像光以显示投影图像。

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