CN109188834A - 一种投影仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光路设计领域的投影仪。投影仪主包括：面光源10、扩散板20、增光片30和投影镜头40，所述面光源10、扩散板20、增光片30和投影镜头40依次排列设置；所述面光源10输出的光源经过所述扩散板20扩散处理，再经过增光片30增光处理之后，输入所述投影镜头40。所述投影仪1还包括：散热板50、风扇60、控制器56、第一反射镜701、第二反射镜702、LCD80和菲涅尔透镜90。通过上述方式，本发明的投影仪可以获得高亮度高对比度的成像，解决传统单片式LCD投影仪成像不够清晰亮度不高且不均匀的问题。

Description

一种投影仪
技术领域
本发明涉及光路设计领域，特别涉及一种投影仪。
背景技术
目前，传统的单片式LCD投影仪(液晶投影仪)，跟传统的电影放映机或幻灯机原理非常相似，即在原来电影胶片或幻灯片所在的位置，采用一片LCD彩色液晶屏幕作为显像的源，经背部大功率灯泡或LED灯进行强光投射，再经菲涅尔透镜对光线整形、显像，梯形校正等，最后经投影仪专用放大镜头，将亮度很高的LCD液晶屏上的图像，放大投射到白幕上或墙上，使用户获得几十至几百吋大小的图像，跟看电影的效果及体验很相似。传统单片式LCD投影仪，具有结构简单、成本低廉的特点，在投影仪市场拥有一定份额，尤其是在低端的消费者群中，拥有较大吸引力。随着技术的成熟，单片式LCD投影仪也开始往720p、1080p、4K等高分辨率方向发展，使以前主要是一些影音爱好者使用的投影仪，逐步被普通消费者接受与使用。用价格低廉的单片式LCD投影仪，组建个人家庭影院，在家中享受电影院般的视听体验，已经成为越来越多的用户的选择。
在实现本发明过程中，发明人发现以上相关技术中至少存在如下问题：相比于DLP数字技术投影仪(DLP式投影仪，亮度衰减较慢，呈现的对比度较高)，单片式LCD投影仪虽然在色彩的表现力方面很强，但呈现出来的对比度较低，投射出来的图像与四周的清晰度、亮度不够均匀，影响观感；如何通过优化光路结构，提高成像的亮度和对比度，是单片LCD投影仪迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种高亮度高对比度的投影仪。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种投影仪，包括：面光源、扩散板、增光片和投影镜头，所述面光源、扩散板、增光片和投影镜头依次排列设置；
所述面光源输出的光源经过所述扩散板扩散处理，再经过增光片增光处理之后，输入所述投影镜头。
可选的，所述面光源包括：基板和若干LED灯珠；
所述LED灯珠均匀排列在所述基板的一表面上。
可选的，所述投影仪还包括散热板；
所述散热板的一面贴合在所述基板远离所述LED灯珠的另一表面。
可选的，所述投影仪还包括温度传感器、控制器和风扇；
所述风扇的入风口靠近所述散热板；
所述温度传感器设置于所述散热板，用于检测所述散热板的温度；
所述控制器分别与所述风扇和温度传感器连接，用于当所述温度传感器检测到的温度大于阈值时，控制所述风扇启动，否则控制所述风扇关闭。
可选的，所述投影仪还包括第一反射镜，所述第一反射镜上设置若干通孔，所述第一反射镜贴合于所述基板的一表面，一所述LED灯珠位于一所述通孔内。
可选的，所述第一反射镜为高温绝缘材料，具有高反射率。
可选的，所述增光片包括正交型增光片和反射型增光片；
所述正交型增光片为2张垂直叠加的DEF增光片，所述反射型增光片为DBEF膜或APCF膜与偏光片的组合；
所述正交型增光片的一表面靠近所述扩散板，另一面靠近所述反射型增光片的一面。
可选的，所述投影仪还包括LCD、菲涅尔透镜；
所述LCD的一面靠近所述反射型增光片的另一面，所述LCD的另一面靠近所述菲涅尔透镜；
所述增光片增光处理后的光通过所述LCD获得带成像信息的光束，再通过所述菲涅尔透镜聚焦到所述投影镜头上。
可选的，所述菲涅尔透镜一面为平透镜，另一面为带有螺纹的凸透镜，所述菲涅尔透镜平透镜的一面靠近所述LCD，另一面靠近所述投影镜头且所述投影镜头放置在所述菲涅尔透镜的焦点上。
可选的，所述投影仪还包括第二反射镜，所述第二反射镜为多个，所述第二反射镜垂直设置于所述面光源、所述扩散板和所述增光片的四周。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供了一种面光源式的液晶投影仪结构；通过将点光源设置为面光源，面光源上设置均匀排列的大功率LED灯珠，获得均匀的高亮度的光源，通过扩散板获得均匀光线，通过增光片准直并隔离无效光，然后再通过第一反射镜、第二反射镜、扩散板和增光片的整体结构，提高光的利用率，使光束到达镜头时亮度较大，从而提高投射图像的亮度和对比度。
附图说明
图1是本发明第一实施例中的投影仪的侧面整体结构示意图；
图2是本发明第二实施例中的投影仪的侧面整体结构示意图；
图3是第一实施例和第二实施例中的投影仪的面光源和第一反射镜的正面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
为了便于连接结构限定，本发明以光路行进的方向为参考进行部件的位置限定，例如，面光源10为投影仪的头部，沿此方向周围为“侧”或“四周”方向，光从面光源10发出通过扩散板20的方向为“前”方向，贴合散热板50的方向为“后”方向。
请参见图1、图2和图3，本发明提供了一种投影仪1，包括：面光源10、扩散板20、增光片30和投影镜头40，所述面光源10、扩散板20、增光片30和投影镜头40依次排列设置；所述面光源10输出的光源经过所述扩散板20扩散处理，再经过增光片30增光处理之后，输入所述投影镜头40。所述投影仪1还包括：散热板50、风扇60、控制器56、第一反射镜701、第二反射镜702、LCD80和菲涅尔透镜90。
上述面光源10包括基板101和LED若干LED灯珠102，所述LED灯珠102均匀排列在所述基板10的一表面上。所述面光源10上还设置有第一反射镜701，所述第一反射镜701上设置若干通孔(未标示)，所述第一反射镜701贴合于所述基板10的一表面，一所述LED灯珠102位于一所述通孔(未标示)内。所述基板10的另一面与所述散热板50的一面贴合在一起。
在本发明的第一实施例和第二实施例中，所述基板101上均匀分布着呈品字形排列的若干贴片式LED灯珠102，最大限度减轻阵列LED造成条形光带的影响，使其提供的光线较为均匀，且单颗LED灯珠102功率1W左右，总功率在50W至200W之间。
在其他的一些实施例中，LED灯珠102的数量可需根据需求而定，不需要拘泥与本发明中实施例的限定，LED灯珠102的数量过少则亮度太低，过多则散热困难且降低底部的第一反射镜701的有效面积，尤其是很容易烤坏LCD液晶屏。
上述扩散板20设置在所述面光源10的前方，LED灯珠102发出的光进入所述扩散板20进行扩散、雾化等扩散处理后进入增光片30，保证大功率LED平板背光板式，最后发出的不是有规律的LED阵列光线，而是均匀的散射光，使最后投射出来的图像亮度均匀，看不到LED灯珠102的光斑。
上述增光片30包括正交型增光片301和反射型增光片302，所述正交型增光片301的一表面靠近所述扩散板，另一面靠近所述反射型增光片的一面。所述扩散板20扩散处理后的光进入分别通过正交型增光片301和反射型增光片302增光处理之后，进入LCD80。
所述正交型增光片301为2张垂直叠加的DEF增光片，所述正交型增光片301可将扩散板20上散射的光进行整形，使得到扩散板20均匀处理过的光线，射出的角度变小，接近于平行光线，增加正面的亮度。而不符合出射角度的散射光线，则被反射到邻近的棱角上，修正角度，使之接***行光后再射出，这就可以把这些本来废弃的光变成可以利用的特定方向的光。
所述反射型增光片302为DBEF膜或APCF膜与偏光片的组合。由于LCD80只允许P极偏振光(平行于光出射方向)通过，S极偏振光(垂直于光出射方向)在LCD80上直接变成热量消耗掉。而所述反射型增光片302可选择性地直通有效的P极偏振光、反射无效的S极偏振光，所述S极偏振光经第一反射镜701和第二反射镜702多重反射后，变成了包含了P极及S极的偏振光线，再通过所述反射型增光片302和获得有效的P极偏振光，不能穿透反射型增光片302的S极偏振光再次被反射回去利用，循环往复。所述反射型增光片302避免了S极偏振光过多积累烧坏LCD80，有效降低LCD80的表面温度，同时与第一反射镜701和第二反射镜702配合安装时，提高了光纤的利用率。
上述投影镜头40设置在菲涅尔透镜90的前方，且放置在所述菲涅尔透镜90的焦点上，所述投影镜头40用于放大成像光线。在本发明的第一实施例中，屏幕401放置在所述在投影镜头40的前方，通过调整所述屏幕401到所述投影镜头40的距离来调整成像的大小。本发明的第二实施例中，投影镜头40的前方放置有第三反射镜703，所述第三反射镜703用于改变光线方向，所述投影镜头40和所述屏幕401呈一定角度放置，光线通过投影镜头40，经过所述第三反射镜703反射到所述屏幕401上。在第二实施例中，通过调整所述屏幕401到第三反射镜703的距离来调整成像的大小；通过调整所述第三反射镜703的角度，可对成像位置进行灵活改变，从而可以将所述屏幕401设置在想要设置的位置上。
上述散热板50的一面贴合在所述基板101远离LED灯珠102的一面上，另一面靠近风扇60的入风口，所述散热板通过风扇60将热量及时带走，提高散热效率，降低LED灯珠工作温度。所述散热板50为与基板101的背部面积相同，且所述散热板50的材质为铝或铜。所述散热板50内设置有温度传感器501，所述温度传感器501与控制器56连接，所述温度传感器501用于测量散热板50的温度并将数据反馈到控制器56上。
上述风扇60放置所述散热板50的后方，所述风扇60的入风口靠近所述散热板50，用于降低所述散热板50的表面温度，所述风扇60为两个或多个，所述风扇连接与控制器56连接，所述控制器56控制所述分散60的开关。
上述控制器56的一端连接所述散热板50，另一端连接所述风扇60，所述控制器56用于获取温度传感器501的数据并控制风扇60的开关。当所述温度传感器检测到的温度大于阈值时，控制所述风扇启动，否则控制所述风扇关闭。
上述第一反射镜701和第二反射镜702为高温绝缘材料，具有高反射率。其中，所述第一反射镜701贴合在所述基板101上，所述第一反射镜701上均匀设置若干通孔(未标示)，一所述通孔(未标示)上设置有一LED灯珠102，所述第一反射镜701用于将LED灯珠102的其他散射光、反射光、以及扩散板20和增光片30反射回来的光线，再反射回前方，提高光的利用率。所述第二反射镜702为多个，所述第二反射镜702垂直设置于所述面光源、所述扩散板和所述增光片的四周，所述第二反射镜702将散射、折射、反射到此处的光线，反射回去，光线经多途径反射后，最后经过基板10上的第一反射镜701，再反射到前方扩散板20上，提升光的利用率。在本发明的第二实施例中，还设置有第三反射镜703，所述第三反射镜703具有高反射率，所述第三反射镜703设置在投影镜头40前方，用于改变光路方向，使屏幕401的位置可灵活设置。
上述LCD80设置在反射型增光片302和菲涅尔透镜90之间，增光片30增光处理后的光进入LCD80后，获得带成像信息的光束通过所述菲涅尔透镜90。在本发明的第一实施例和第二实施例中，所述LCD80与所述反射型增光片302之间的间隔为10至50mm。在其他的一些实施例中，所述LCD80与所述反射型增光片302之间的间隔可视功率需要做调整，不需要拘泥与本发明中实施例的限定，间隔过近则容易出现光斑，且使LCD屏温度过高，容易烧坏LCD液晶屏；过远则光强度会下降，降低了光的利用率，也加大了投影仪整机体积。且在所述LCD80与所述反射型增光片302之间可设置散热风道，由风扇或鼓风机，将冷空气送入此空间，为LCD80表面进行风冷散热，使其工作温度低于摄氏60℃，保证LCD80的安全及正常工作温度，延长其使用寿命。
上述菲涅尔透镜90设置在LCD80和投影镜头40之间，所述增光片30增光处理后的光通过所述LCD80获得带成像信息的光束，再通过所述菲涅尔透镜90聚焦到所述投影镜头40上。所述菲涅尔透镜90一面为平透镜901，另一面为带有螺纹的凸透镜902，所述菲涅尔透镜90平透镜901的一面靠近所述LCD80，另一面靠近所述投影镜头40且所述投影镜头40放置在所述菲涅尔透镜90的焦点上。
通过本发明中实施例的结构设计，本发明的投影仪可以获得高亮度高对比度的成像，解决传统单片式LCD投影仪成像不够清晰亮度不高且不均匀的问题。大功率的面光源10提供高亮度的光线，扩散板20使入射光更均匀，增光片30准直入射光纤并过滤无效光，第一反射镜701和第二反射镜702增加光的利用率，散热板50和风扇60用于风冷降温。通过以上结构，解决了LCD投影仪成像不够清晰亮度不高且不均匀的问题，同时也解决了大功率LCD投影仪易由于发热导致LCD老化速度快的问题。
本发明实施例提供了一种面光源式的液晶投影仪结构；通过将点光源设置为面光源，面光源上设置均匀排列的大功率LED灯珠，获得均匀的高亮度的光源，通过扩散板获得均匀光线，通过增光片准直并隔离无效光，然后再通过第一反射镜、第二反射镜、扩散板和增光片的整体结构，提高光的利用率，使光束到达镜头时亮度较大，从而提高投射图像的亮度和对比度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种投影仪，其特征在于，包括：面光源、扩散板、增光片和投影镜头，所述面光源、扩散板、增光片和投影镜头依次排列设置；
所述面光源输出的光源经过所述扩散板扩散处理，再经过增光片增光处理之后，输入所述投影镜头。
2.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，
所述面光源包括：基板和若干LED灯珠；
所述LED灯珠均匀排列在所述基板的一表面上。
3.根据权利要求2所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括散热板；
所述散热板的一面贴合在所述基板远离所述LED灯珠的另一表面。
4.根据权利要求3所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括温度传感器、控制器和风扇；
所述风扇的入风口靠近所述散热板；
所述温度传感器设置于所述散热板，用于检测所述散热板的温度；
所述控制器分别与所述风扇和温度传感器连接，用于当所述温度传感器检测到的温度大于阈值时，控制所述风扇启动，否则控制所述风扇关闭。
5.根据权利要求2所述的投影仪，其特征在于，
所述投影仪还包括第一反射镜，所述第一反射镜上设置若干通孔，所述第一反射镜贴合于所述基板的一表面，一所述LED灯珠位于一所述通孔内。
6.根据权利要求5所述的投影仪，其特征在于，
所述第一反射镜为高温绝缘材料，具有高反射率。
7.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，
所述增光片包括正交型增光片和反射型增光片，所述正交型增光片为2张垂直叠加的DEF增光片，所述反射型增光片为DBEF膜或APCF膜与偏光片的组合；
所述正交型增光片的一表面靠近所述扩散板，另一面靠近所述反射型增光片的一面。
8.根据权利要求1所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括LCD、菲涅尔透镜；
所述LCD的一面靠近所述反射型增光片的另一面，所述LCD的另一面靠近所述菲涅尔透镜；
所述增光片增光处理后的光通过所述LCD获得带成像信息的光束，再通过所述菲涅尔透镜聚焦到所述投影镜头上。
9.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，
所述菲涅尔透镜一面为平透镜，另一面为带有螺纹的凸透镜，所述菲涅尔透镜平透镜的一面靠近所述LCD，另一面靠近所述投影镜头且所述投影镜头放置在所述菲涅尔透镜的焦点上。
10.根据权利要求8所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括第二反射镜，所述第二反射镜为多个，所述第二反射镜垂直设置于所述面光源、所述扩散板和所述增光片的四周。
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