一种立式投影光机及投影仪的制作方法

1.本实用新型涉及投影仪技术领域，尤其是涉及一种立式投影光机及投影仪。


背景技术：

2.lcd投影仪通常由照明系统、lcd显示系统和成像系统构成，其基于科勒照明将lcd上显示的画面通过镜头成像到屏幕上。相较于其他原理的投影仪，如：dlp或lcos，单片lcd投影仪相比价格低廉，制作简单。
3.但现有技术中，单片lcd投影仪依旧存在一些显著缺点：一方面，lcd光机具有较小面积的光源与较大面积的照明面，这增大了lcd光机照明系统的设计难度，很难设计出具有高效率的、小体积的准直均匀照明系统。另一方面，lcd屏本身的透过率较低，针对c标准光源也仅有5％左右。这无疑增大了光机散热的压力，因此亮度在250lm以上的单lcd光机由于散热要求高，导致光机的体积较大，相较于dlp或lcos的投影机竞争力相对薄弱。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种立式投影光机及投影仪，不但能有效地减少投影光机的体积，且亮度高、均匀度高。
5.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种立式投影光机，包括
6.光源以及沿所述光源出射光传播方向依次设置的光锥、lcd屏、反射镜，所述光锥具有朝向所述光源的入光面和朝向所述lcd屏的出光面，所述光锥的光轴相对水平面呈倾斜设置；
7.所述光锥的光轴与水平面之间的夹角为c，c的取值范围为45
°
≤c≤80
°
；
8.所述反射镜反射光线的光轴与水平面之间的夹角为d，d的取值范围为0
°
≤d≤15
°
。
9.本实用新型的有益效果是：通过调节光锥与水平面之间的夹角，从而调整光锥的高度，进而整体减少光机的高度，光锥的光轴与水平面之间的夹角太小，光机的整体高度太高，体积较大；若光锥的光轴与水平面之间的夹角太大，则光机的横向体积较大，光机呈现臃肿状态，因此，光锥的光轴与水平面之间的夹角为45
°
至80
°
能同时兼顾光机的高度和横向体积，使得光机结构紧凑，提高空间利用率，同时反射镜的反射光线与水平面之间的夹角为0
°
至15
°
，使投影至屏幕上的图像获得较大的偏轴，避免了投影仪水平放置于桌面上时，桌面可能遮遮挡投影图像的不足。
10.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
11.进一步，所述反射镜反射光路径上还设置有成像镜头。
12.采用上述进一步方案的有益效果是成像镜头用于将反射镜的反射光线光线汇聚成像
13.进一步，所述反射镜的平面与所述光锥的光轴之间的夹角为b,b的取值范围为30
°
≤b≤60
°
。
14.采用上述进一步方案的有益效果是反射镜的平面与光锥的光轴之间的夹角为30
°
至60
°
，便于将反射镜的反射光线水平射出并被投射镜镜头接收，进而提高投射质量。
15.进一步，所述光锥与所述lcd屏之间设置有准直透镜，所述lcd屏与所述反射镜之间设置有聚焦透镜。
16.采用上述进一步方案的有益效果是准直透镜用于将孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱，保证光线准直且均匀，提高照射光线的准直度；聚焦透镜用于对lcd屏出射的光线进行聚焦和成像。
17.进一步，所述准直透镜与所述lcd屏之间的距离为10mm～13mm，所述准直透镜的焦距为60mm～100mm。
18.采用上述进一步方案的有益效果是准直透镜位于光锥的出光口处，为了避免菲纹成像和保证光学效率，准直透镜和lcd屏之间的距离设定为10mm～13mm；准直透镜的焦距应保证在60mm～100mm，过大或者过小都会增大光线的出射角，从而影响光机的效率和均匀性。
19.进一步，所述入光面和所述出光面均呈矩形，且所述出光面的面积大于所述入光面的面积。
20.采用上述进一步方案的有益效果是lcd屏通常呈矩形，矩形的入光面和出光面与矩形的lcd屏配合使其lcd屏显像更均匀。
21.进一步，所述入光面的长宽分别为l、w，所述出光面的长宽分别为l、w，所述光锥的连接所述入光面和所述出光面的侧面长度为b，并同时满足以下条件：
22.0《(w-w)/2b《1；
23.0《(l-l)/2b《1。
24.采用上述进一步方案的有益效果是保证出射光线的均匀度。
25.进一步地，所述光源为led光源。
26.采用上述进一步方案的有益效果是led光源亮度高，使用寿命长。
27.进一步，所述光锥的连接所述入光面和所述出光面的侧面与水平面之间的夹角为a，a的取值范围为60
°
≤d≤120
°
。
28.采用上述进一步方案的有益效果是光锥侧边与水面之间的夹角为60
°
至120
°
，保证光锥的光轴的射出角度，光锥的集光效率高，光锥对照射光进行匀光处理，提高亮度均匀性，而且由于光锥的集光效率高，进一步提高光机的亮度。
29.一种投影仪，包括如上所述的立式投影光机。
附图说明
30.图1为本实用新型一具体实施例结构示意图；
31.图2为本实用新型一具体实施例光锥剖面结构示意图；
32.图3为本实用新型一具体实施例从光锥入光面俯视的结构示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、光源；2、光锥；201、入光面；202、出光面；3、准直透镜；4、lcd屏；5、聚焦透镜；6、反射镜；7、成像镜头。
具体实施方式
35.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.lcd投影仪器通常由照明系统、lcd显示系统和成像系统构成，其中彩色lcd屏的透过率较低，往往在5％左右，照射在lcd屏上的光线大部分转化为热量。在此条件下，投影厂商往往将光机设计成开放式，以提高光机的散热效率。而开放式光机存在落尘等缺陷，往往具有较低的寿命。为了延长光机寿命，部分厂商采取封闭式光机的方案。然而，相较于开放式光机，封闭式光机更难与外界环境进行热交换。因此，同功率下的封闭式光机体积较开放式光机大。
40.基于上述原理和缺陷，本实用新型提供了一种立式投影光机，如图1、图2和图3所示，一种立式投影光机，包括光源1以及沿光源1出射光传播方向依次设置的光锥2、lcd屏4、反射镜6，反射镜6反射光路径上还设置有成像镜头7，光锥2具有朝向光源1的入光面201和朝向lcd屏4的出光面202，光锥2呈倾斜状，光锥2的光轴与水平面之间具有夹角。
41.光源1用于向光机提供相应的照射光线，光源1具体为led光源，led光源包括多个led芯片，多个led芯片呈矩形排布，从而使光源1具有呈矩形的发光面，led光源具有亮度高、使用寿命长等优点。光锥2用于将光源1的照射光线进行匀光处理，提高了光线的均匀性，而且由于光锥的集光效率高，提高光机的亮度，lcd屏4用于使照射光线成像，反射镜6用于将经lcd屏4成像的光线反射形成反射光线被成像镜头7接收，成像镜头7接收反射光线后射出形成投影。
42.本实用新型通过调节光锥2与水平面之间的夹角，从而调整光锥2的高度，进而整体减少光机的高度，通过光锥2对照射光的限制，进一步提高光机的亮度。光锥2的照射光光轴i与水平面之间的夹角为c，c的取值范围为45
°
≤c≤80
°
，假设原高度为c，照射光光轴i调整到与水面之间的夹角为c后，光锥2新的高度为c*sinc，使得光锥2可压缩的高度为c*(1-sinc)。光锥2的照射光光轴i与水平面之间的夹角太小，光机的整体高度太高，体积较大；若光锥2的照射光光轴i与水平面之间的夹角太大，则光机的横向体积较大，光机呈现臃肿状态，因此，光锥2的照射光光轴i与水平面之间的夹角为45
°
至80
°
能同时兼顾光机的高度和横向体积，使得光机结构紧凑，提高空间利用率。
43.反射镜6反射光线的光轴ii与水平面之间的夹角为d，d的取值范围为0
°
≤d≤15
°
。光锥2和反射镜6均可进行适用性调节。为了使投影至屏幕上的图像获得较大的偏轴(offset)，避免投影仪水平放置于桌面上时，桌面可能遮遮挡投影图像的不足，反射镜6的反射光线光轴ii与水平面之间的夹角为0
°
至15
°
。
44.反射镜6的平面与光锥2的光轴之间的夹角为b，b的取值范围为30
°
≤b≤60
°
。反射镜6的平面与光锥2的照射光光轴i之间的夹角为b,b的取值范围为30
°
≤b≤60
°
。根据反射定律，当照射光光轴i与水平面的夹角c为90
°
时，为使通过反射镜6的反射光光轴ii平行于水平轴，照射光光轴i和法线n所成的夹角d应为45
°
。当照射光光轴i与水平面夹角c改变时，如果要保证反射镜6的反射光光轴ii仍然平行于水平轴，反射镜6与光锥2的照射光光轴i的夹角进行适用性调整，同时为了后续能实现光线的偏轴(offset),使反射镜6的平面与光锥2的照射光光轴i之间的夹角为30
°
至60
°
。
45.光锥2与lcd屏4之间设置有准直透镜3，lcd屏4与反射镜6之间设置有聚焦透镜5。准直透镜3用于将孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱，提高照射光线的准直度，且光锥2与准直透镜3结合保证准直透镜3的输出光线呈均匀的光斑，进一步提高lcd屏4的透射率，聚焦透镜5用于对lcd屏4出射的光线进行聚焦和成像。
46.准直透镜3与lcd屏4之间的距离为10mm～13mm，且准直透镜3的焦距为60mm～100mm。准直透镜3位于光锥2的出光口处，为了避免菲纹成像和保证光学效率，准直透镜3和lcd屏4之间的距离设定为10mm～13mm。准直透镜3的焦距应保证在60mm～100mm，对于准直透镜3而言，由于lcd屏4对光线入射的角度有要求，需要确保从光锥2到准直透镜3射出的光线在一定角度(30
°
)以内，过大或者过小都会增大光线的出射角，从而影响光机的效率和均匀性，经过准直透镜3的光线准直且均匀，大角度的光线经过lcd屏4后，无法通过成像镜头7。
47.光锥2的入光面201和出光面202均呈矩形，且出光面202的面积大于入光面201的面积，lcd屏4通常呈矩形，矩形的入光面201和出光面202与矩形的lcd屏4配合使其lcd屏4显像更均匀。入光面201的长宽分别为l、w，出光面202的长宽分别为l、w，光锥2的连接入光面201和出光面202的侧面长度为b，并同时满足以下条件：
48.0《(w-w)/2b《1；
49.0《(l-l)/2b《1。
50.光锥2的参数满足上述条件，能够保证光锥2出射光线的均匀性，进而提高光机的对比度。
51.光锥2的连接入光面201和出光面202的侧面与水平面之间的夹角为a，a的取值范围为60
°
≤d≤120
°
，光锥2侧边与水平面之间的夹角为60
°
至120
°
，同时兼顾光机的高度和横向体积，使得光机结构紧凑，提高空间利用率。
52.本实用新型还提供了一种投影仪，包括如上所述的立式投影光机。
53.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域
的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
54.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。