[发明专利]折返结合式投影机

说明书

技术领域

本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种折返结合式投影机。

背景技术

投影机的投影显示系统主要由光源、照明系统和投影镜头组成。光源发出的光经过照明系统后，照明系统将圆形光斑调制成矩形光斑，并提高光斑的均匀性，然后经过成像器件调制后由投影镜头投射到屏幕上。投影显示系统的性能指标主要包括输出光通量、亮度均匀性、对比度、清晰度和分辨率等方面。其中清晰度和分辨率等性能主要由投影镜头决定，投影镜头是以成像质量好坏作为系统的主要评价标准。

投影镜头是整个投影光学系统中最重要的组成部分之一，它的性能、大小、重量等对整个系统都有很大的影响。投影镜头的整体发展趋势是短焦距、大视场角、大相对孔径和高清晰度，这就对投影镜头的设计提出了更高的要求，造成了投影镜头的设计和生产的难度在不断提高。通常情况下，折射投影镜头由透射式镜片设计而成，系统沿光轴旋转对称。然而，折射投影镜头很难实现超短焦和广角显示，因为随着视场角和F数的增大，会造成各种色差、轴外像差、畸变的急剧变化，并且很难同时得以校正。

目前短焦投影机得到了越来越多的关注，短焦投影机能在短距离内（1-1.5米）可以投射出120英寸左右的画面。由于投影距离较短，投影机可以接近靠墙放置，即可轻松投出画面。短焦投影机大多采用广角式鱼眼镜头直接投影，它是一种特殊的超广角镜头，这种镜头前部凸出，与鱼的眼睛颇为相似。用在投影机上可以使投影距离缩短，投射画面变大，但是它的缺点是容易产生畸变。

例如中国专利文献CN 201993530U公开了一种“触摸式内投球立体成像系统”，其包括密闭式球体模型、安装在密闭式球体模型底部开口处的投影机、球形成像装置、球形触摸屏、安装在投影机的投影镜头上的广角鱼眼镜头和对通过球形触摸屏所输入的图像切换信息进行自动识别并通过控制投影机对球形成像装置上所显示立体图像进行同步切换的控制主机，广角鱼眼镜头布设在所述密闭式球体模型内侧底部且其与投影机组成对球形成像装置进行整体投影的投影设备，球形成像装置与球形触摸屏组成一个手动切换式球形显示屏幕。其虽然具有投影距离短、投射画面大的优点，但是其投影出来的画面容易产生畸变。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种折返结合式投影机，其具有结构简单、操作简便、超短距离聚焦、成像质量较好、画面无畸变以及能够实现大视场、短投影距的大屏幕显示的优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种折返结合式投影机，包括光机部分和在其一侧设置的折射投影镜头，所述光机部分包括依次设置的光源、照明系统、分色系统、空间光调制器以及合色系统，且所述光机部分还包括用于提供电能的驱动电路以及用于散热的散热系统，所述折射投影镜头采用多组镜片组成，以使所述光机部分的光束透射在所述折射投影镜头上时，能实现偏轴照射，所述折射投影镜头的一侧、背对所述光机部分设置自由曲面反射镜，以使从所述折射投影镜头透射出来的光束反射到屏幕上，并且使该光束在屏幕上的成像亮度高且不变形。通过在折射投影镜头前放置一个自由曲面反射镜，折射投影镜头将影像投射在自由曲面反射镜上，再由自由曲面反射镜反射到屏幕上实现光路射出的角度转移，这样的设置能使投影机在超短距离聚焦，同时自由曲面反射镜具有更多的自由度，其表面光滑有质，能减少光损和画面畸变，使反射的图像亮度高和不变形，从而大大提高成像系统的像质，且此折射投影镜头具有焦距更小，能够解决现有的鱼眼镜头透射出的画面畸变的问题。

优选的，所述折射投影镜头采用超广角设计，投影距离与画面横边的投射比为0.3:1。通过对折射投影镜头采用超广角设计，并且使投影距离与画面横边的投射比为0.3:1，即投影距离为1米时可以投射150英寸，如果采用此折射投影镜头制成的1080P光学引擎及投影系统，可以使1080P全高清投影机像电视机一样靠墙放在电视柜上就可以轻松投出90～100英寸的大画面，完全可以取代价格昂贵、能耗高且尺寸大的电视机，在狭小的空间即可实现大屏幕的显示，这样既节省空间又能享受家庭影院的效果。

优选的，所述折射投影镜头出来的投影光束到自由曲面反射镜的光路偏轴角为15°--20°，折射投影镜头到自由曲面反射镜反射曲面的距离为18--20CM。

优选的，所述折射投影镜头采用十三组镜片组成。

优选的，所述自由曲面反射镜的曲面开口为13cm---14cm，凹面深度为10mm--20mm，曲面倾斜角度为15°--20°。

优选的，所述光机部分的最高支持RGB解析度达1920×1080。