一种投影成像镜组的安装结构及投影成像装置的制作方法

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种投影成像镜组的安装结构及投影成像装置。

背景技术：

超短焦投影技术是近年发展起来的一项新型投影显示技术，其特点是在很短的投影距离下实现大幅画面的显示效果，由于工作距离很短，几乎靠近投影屏幕，极大的节约了使用空间；同时还克服了普通投影机工作时强光容易直射人眼的问题，超短焦投影技术是投影技术发展的重要方向，该技术的实现主要依赖于经过特殊设计的投影物镜，目前普遍采用的是折反式的成像光学系统设计方法。折反式成像光学方案包括透镜镜片组和凹面反射镜，但是凹面反射镜加工难度大，成像不稳定。

因此，为了避免凹面反射镜的使用，现有技术提供了一种新的投影成像镜组方案以实现超短焦投影，该方案的投影成像镜组包括入射镜组、平面反射镜和出射镜组。一组光线通过入射镜组折射后射向平面反射镜，由平面反射镜反射至出射镜组，经出射镜组折射而出，最终实现超短焦投影成像。但是，现有技术中没有对应的投影成像镜组的安装结构以对具有平面反射镜的投影成像镜组提供固定安装。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种投影成像镜组的安装结构及投影成像装置，为具有平面反射镜的投影成像镜组提供对应的安装结构。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种投影成像镜组的安装结构，包括底座以及设置在底座上的入射镜筒和出射镜筒，所述入射镜筒沿第一方向与所述底座可拆卸连接，所述出射镜筒沿第二方向与所述底座可拆卸连接，所述入射镜筒内用于安装所述投影成像镜组的入射镜组，所述出射镜筒内用于安装所述投影成像镜组的出射镜组，所述第一方向与所述第二方向呈第一角度，且所述底座的所述第一方向与所述第二方向的交汇处用于安装所述投影成像镜组的平面反射镜。

本发明实施例的投影成像镜组的安装结构，包括底座和设置在底座上的入射镜筒和出射镜筒，入射镜筒独立安装投影成像镜组的入射镜组，出射镜筒独立安装投影成像镜组的出射镜组，底座独立安装投影成像镜组的平面反射镜。将入射镜筒沿第一方向与底座连接，将出射镜筒沿第二方向与底座连接，此时，入射镜筒的轴线与出射镜筒的轴线呈第一角度，投影成像镜组的平面反射镜位于入射镜筒和出射镜筒延伸方向的交汇处。一组待投影成像的光线从外界射入入射镜筒，由投影成像镜组的入射镜组折射后，入射光线沿入射镜筒射向安装在底座上的投影成像镜组的平面反射镜，通过投影成像镜组的平面反射镜的反射，将入射光线反射至出射镜筒，反射光线沿出射镜筒射入投影成像镜组的出射镜组，由投影成像镜组的出射镜组折射而出，实现投影成像。光线路径的夹角即为入射镜筒和出射镜筒所构成的第一角度。

另一方面，本发明实施例还提供一种投影成像装置，包括投影成像镜组，所述投影成像镜组包括入射镜组、平面反射镜和出射镜组，还包括上述的投影成像镜组的安装结构，所述投影成像镜组安装于所述投影成像镜组的安装结构。

本发明实施例的投影成像装置，由于采用具有平面反射镜的投影成像镜组，且包括上述的投影成像镜组的安装结构，投影成像镜组安装于投影成像镜组的安装结构，因此在保证实现超短焦投影成像的同时，加工难度较低且成像稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为现有技术中的具有平面反射镜的投影成像镜组的光线方案的示意图；

图2为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的整体示意图；

图3为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的第一种方案的底座的结构示意图；

图4为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的第一种方案的结构示意图；

图5为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的第一种方案的第二调整环的结构示意图；

图6为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的第二种方案的底座的结构示意图；

图7为本发明实施例的投影成像镜组的安装结构的第二种方案的结构示意图。

附图标记：

1-底座；11-入射安装筒；12-出射安装筒；13-入射安装面；131-入射避让孔；14-出射安装面；141-出射避让孔；15-反射镜安装面；151-卡槽；16-安装孔；2-入射镜筒；3-出射镜筒；4-投影成像镜组的入射镜组；5-投影成像镜组的出射镜组；6-投影成像镜组的平面反射镜；7-第一调整环；8-第二调整环；81-出射调整定位孔；9-反射镜压板；10-盖板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种投影成像镜组的安装结构，如图1和图2所示，包括底座1以及设置在底座1上的入射镜筒2和出射镜筒3，所述入射镜筒2沿第一方向与所述底座1可拆卸连接，所述出射镜筒3沿第二方向与所述底座1可拆卸连接，所述入射镜筒2内用于安装所述投影成像镜组的入射镜组4，所述出射镜筒3内用于安装所述投影成像镜组的出射镜组5，所述第一方向与所述第二方向呈第一角度，且所述底座1的所述第一方向与所述第二方向的交汇处用于安装所述投影成像镜组的平面反射镜6。

本发明实施例的投影成像镜组的安装结构，如图1和图2所示，包括底座1和设置在底座1上的入射镜筒2和出射镜筒3，入射镜筒2独立安装投影成像镜组的入射镜组4，出射镜筒3独立安装投影成像镜组的出射镜组5，底座1独立安装投影成像镜组的平面反射镜6。将入射镜筒2沿第一方向与底座1连接，将出射镜筒3沿第二方向与底座1连接，此时，入射镜筒2的轴线与出射镜筒3的轴线呈第一角度，投影成像镜组的平面反射镜6位于入射镜筒2和出射镜筒3延伸方向的交汇处。一组待投影成像的光线从外界射入入射镜筒2，由投影成像镜组的入射镜组4折射后，入射光线沿入射镜筒2射向安装在底座1上的投影成像镜组的平面反射镜6，通过投影成像镜组的平面反射镜6的反射，将入射光线反射至出射镜筒3，反射光线沿出射镜筒3射入投影成像镜组的出射镜组5，由投影成像镜组的出射镜组5折射而出，实现投影成像。光线路径的夹角即为入射镜筒2和出射镜筒3所构成的第一角度。

需要说明的是，入射镜筒2与底座1精确的安装位置，以及出射镜筒3与底座1精确的安装位置，均通过投影成像镜组的光学方案以及实际的成像效果进行设计，投影成像镜组的平面反射镜6安装在入射光线折射收缩后比较集中的区域，且与第一角度的角平分线垂直，以保证整组光线的反射角度与方向。

根据上面提到的投影成像镜组的安装结构，具体设计有以下两种方案；

第一种方案的底座1由入射安装筒11和出射安装筒12两个圆柱筒相交而构成，由于底座1上的入射安装筒11连接入射镜筒2，以及出射安装筒12连接出射镜筒3，故底座1上的入射安装筒11的轴线和出射安装筒12的轴线所呈夹角应为光线路径的夹角。因此，根据上面提到的第一方向与第二方向构成的第一夹角为光线路径的夹角，如图3和图4所示，底座1上设有沿第一方向延伸的入射安装筒11，以及沿第二方向延伸的出射安装筒12，入射镜筒2与入射安装筒11连接，出射镜筒3与出射安装筒12连接。

根据上面提到的底座1，由于底座1内部空间的限制，投影成像镜组的平面反射镜6只能安装在底座1的外部，因此，底座1设有开口朝外的反射镜安装槽，投影成像镜组的平面反射镜6装入底座1上的反射镜安装槽内，同时为了保护镜片和保证装配的紧密性，需要增加可拆卸的反射镜压板9，利用反射镜压板9将反射槽内的投影成像镜组的平面反射镜6压紧固定，反射镜压板9与底座1的连接方式有多种，比如通过卡扣、螺钉等固定连接的方式。由于反射镜压板9与底座1固定后，不需要频繁的拆卸，且采用螺钉固定连接的方式，连接结构设计简单，因此选用螺钉固定连接。如图4所示，底座1设有开口朝外的反射镜安装槽，反射镜安装槽的开口处可拆卸连接有反射镜压板9，反射镜安装槽用于安装投影成像镜组的平面反射镜6，反射镜压板9与反射镜安装槽配合，以将投影成像镜组的平面反射镜6压紧固定。

由于底座1设有呈第一角度的两个相交圆柱筒，其加工精度和形状公差要求较高，需要具有移轴功能的高精度加工设备实现，为了消除底座1沿轴方向加工精度和形状公差，入射镜筒2的安装位置可沿入射安装筒11的轴线方向进行调整，出射镜筒3的安装位置可沿出射安装筒12的轴线方向进行调整。参考图4和图5，其调节结构如下所述。

底座1的入射安装筒11上沿其轴向分布有多个入射定位孔，入射镜筒2通过任一个入射定位孔与入射安装筒11固定；

和/或；

底座1的出射安装筒12上沿其轴向分布有多个出射定位孔，出射镜筒3通过任一个出射定位孔与出射安装筒12固定。

需要说明的是，可以在入射镜筒2上沿其轴向分布有多个入射定位孔，入射镜筒2通过任一个入射定位孔与入射安装筒11固定；同样的，可以在出射镜筒3上沿其轴向分布有多个出射定位孔，出射镜筒3通过任一个出射定位孔与出射安装筒12固定。

同样的，为了实现上面提到的沿轴进行调整的功能，也可以单独设计调整环结构，参考图4和图5，第一调整环7上设有多个入射调整定位孔，第二调整环8上设有多个出射调整定位孔81，其中第一调整环7与第二调整环8结构相同。入射镜筒2可通过销钉、螺钉等从入射定位孔卡入不同位置的第一调整环7的入射调整定位孔对入射镜筒2的位置进行相应的调整。出射镜筒3可通过销钉、螺钉等卡入不同位置的第二调整环8的出射调整定位孔对出射镜筒3的位置进行相应的调整。如图4所示，还包括设置在入射镜筒2与入射安装筒11之间的第一调整环7，以及设置在出射镜筒3与出射安装筒12之间的第二调整环8，入射镜筒2通过第一调整环7与入射安装筒11连接，第一调整环7用于沿入射安装筒11的轴向调整入射镜筒2的位置；出射镜筒3通过第二调整环8与出射安装筒12连接，第二调整环8用于沿出射安装筒12的轴向调整出射镜筒3的位置。

第二种方案的底座1上包括入射安装面13和出射安装面15，由于入射安装面13与入射镜筒2连接，因此入射安装面13设有入射避让孔131；由于出射安装面15与出射镜筒3连接，因此出射安装面15设有出射避让孔151。为保证入射光线经反射后可以沿出射镜筒3内传递，入射安装面13和出射安装面15呈第二角度，根据上面提到的第一角度，第二角度与第一角度互补，即入射安装面13和出射安装面15所呈角度与光线路径的夹角互补。如图6和图7所示，底座1上包括入射安装面13和出射安装面15，入射安装面13和出射安装面15的夹角为第二角度，第二角度和第一角度互补，入射安装面13设有入射避让孔131，出射安装面15设有出射避让孔151，入射安装面13用于连接入射镜筒2，出射安装面15用于连接出射镜筒3。

需要说明的是，如图4和7图所示，与第一种方案对比，第二种方案的底座1是普通的独立回转体车削件，其加工的形状和公差都比较好保证，也方便镜片的安装，组装投影成像镜组的入射镜组4的入射镜筒2和组装投影成像镜组的出射镜组5的出射镜筒3，在测试光学指标时，所有的透镜组合全部设于独立的镜筒内，单独进行调节。第一种方案的底座1是两个相交的圆柱筒的相贯体，镜筒形状复杂需要移轴功能的高精度加工设备才能保证形状和两个圆筒轴心线的空间角度公差，由于增加的调整环结构，其轴向镜片组距离可以通过调整环进行调节，通过调整对其轴向的公差进行补偿；但第一种方案的底座1的设计基准、加工基准和测量基准不重合，加工好的零件也难以测量，整个成像装置在组装上镜片组合会呈现出一部分在底座1的安装筒内，一部分在单独的镜筒内，实测光学指标时不利于分析问题所在位置来加以改善。

根据上面提到的第二种方案底座1，还包括反射镜安装面15，反射镜安装面15设有投影成像镜组的平面反射镜6固定结构，通过固定结构将投影成像镜组的平面反射镜6进行固定，其固定结构有多种，如卡槽151固定、凹槽固定等。由于将投影成像镜组的平面反射镜6安装于反射镜安装面15的外侧，需要附加保护板，因此将安装位置设于安装面的内侧，为了便于安装与拆卸，采用卡槽151的方式固定。如图6所示，底座1还包括平面反射镜安装面15，平面反射镜安装面15内侧设有卡槽151，卡槽151用于安装投影成像镜组的平面反射镜6。

为了便于投影成像镜组的平面反射镜6的安装与拆卸，如图7所示，底座1上与平面反射镜安装面15相邻的一侧面开口，且所述开口处可拆卸连接有盖板10。当需要安装或者拆卸投影成像镜组的平面反射镜6时，取下盖板10，从开口处将投影成像镜组的平面反射镜6装入卡槽151或取出卡槽151。若只设计为开口而没有盖板10保护，则不仅降低了壳体强度，而且会有灰尘等污染物进入壳体内部，从而影响成像效果。

为了保证底座1的稳定性以及在配合相应的工作台进行固定，底座1上设有固定结构，其固定方式可以为螺栓、焊接等。一般来说采用螺栓连接，便于拆卸移动，如图2所示，底座1向外延伸有安装部，安装部设有安装孔16。

另一方面，本发明实施例还提供一种投影成像装置，包括投影成像镜组，所述投影成像镜组包括入射镜组、平面反射镜和出射镜组，还包括上述的投影成像镜组的安装结构，所述投影成像镜组安装于所述投影成像镜组的安装结构。

本发明实施例的投影成像装置，由于采用具有平面反射镜的投影成像镜组，且包括上述的投影成像镜组的安装结构，投影成像镜组安装于投影成像镜组的安装结构，因此在保证实现超短焦投影成像的同时，加工难度较低且成像稳定。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。