一种可90°翻转图像的投影光学引擎及投影机

技术领域

本发明涉及光学投影技术领域，具体是一种可90°翻转图像的投影光学引擎及投影机。

背景技术

在零售行业的很多场景下都需要竖直显示(通常9:16)的数字标牌。传统投影机进行竖直显示的方式主要有两种，一种是利用横屏画面的竖直部分画面显示，其余部分显示黑场，这样做不但浪费大量像素降低显示的分辨率，同时黑场像素一直处于off状态承受较大热载荷，长时间使用很可能损坏像素；还有一种方式就是竖直吊装投影机或将投影机装在侧墙上，但这种方式受限于使用空间，使用不够灵活。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种可90°翻转图像的投影光学引擎及投影机，能够将水平画面翻转90°实现竖直投影，使用寿命长，调整方便。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种可90°翻转图像的投影光学引擎，包括光源系统、X棱镜、中继系统、光学积分棒以及用于带动光学积分棒转动的第一旋转机构、PBS棱镜、LCos显示屏以及用于带动LCos显示屏转动的第二旋转机构；

所述光源系统发出的光线经X棱镜出射后进入中继系统，光线被中继系统传递、约束后，进而以一定角度汇聚进入光学积分棒，再经光学积分棒出射后形成矩形光源；

所述矩形光源进入PBS棱镜后，P偏振光透过，S偏振光反射照射在LCos显示屏上。

优选的，所述光源系统包括蓝光LED、红光LED、绿光LED，所述蓝光LED、红光LED、绿光LED发出的光线均经过相应的准直系统后进入X棱镜。

优选的，所述准直系统为设置于蓝光LED与X棱镜之间、红光LED与X棱镜之间、绿光LED与X棱镜之间的准直透镜。

优选的，所述中继系统为设置于X棱镜与光学积分棒之间的中继透镜。

优选的，所述LCos显示屏上设有散热器。

优选的，所述第一旋转机构包括第一电机、安装在第一电机上的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、安装在光学引擎的壳体上的轴承座、第一限位开关，所述轴承座内设有第一轴承，所述第二齿轮固定在第一轴承的内圈中，所述第二齿轮的中部设有与光学积分棒相适应的安装孔，所述光学积分棒的主光轴与第二齿轮、第一轴承的轴心重合。

优选的，所述第二旋转机构包括第二电机、安装在第二电机上的第三齿轮、旋转支架、第二限位开关，LCos显示屏安装在旋转支架上，所述旋转支架通过第二轴承与光学引擎的壳体转动连接，在所述旋转支架上设有与第三齿轮啮合的啮合齿。

优选的，所述散热器通过轴肩螺钉安装在旋转支架上，所述轴肩螺钉上套设有弹簧，所述弹簧位于散热器远离旋转支架的一侧。

一种投影机，采用上述可90°翻转图像的投影光学引擎。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的光源系统发出的光线经X棱镜出射后进入中继系统，光线被中继系统传递、约束后，进而以一定角度汇聚进入光学积分棒，再经光学积分棒出射后形成矩形光源；光学积分棒的作用是光源均匀化和整形，光线在其内部数次反射，出射后形成特定比例的矩形均匀光源；该矩形光源进入PBS棱镜，其P偏振光透过，S偏振光反射照射在LCos显示屏上，矩形光源相对LCos显示屏有一定的溢出尺寸，保证照明光源可覆盖完整的LCos显示屏；光源可经LCos调制，亮态以P光出射的方式透过PBS进入镜头，最终呈现画面；如果要将图像90°翻转，只需将整形光学器件和图像调制器沿主光线光轴旋转90°，光学积分棒作为整形光学器件，旋转90°后，后端的矩形光源跟随旋转；LCos显示屏旋转90°，能够与矩形光源的长宽方向一致，同时能够调制旋转90°后的图像，能够将水平画面(16:9)翻转90°实现竖直投影(9:16)，使用寿命长，且调整方便。

附图说明

附图1是本发明的光学引擎架构图；

附图2是第一旋转机构的结构示意图；

附图3是第二旋转机构的结构示意图。

附图中标号：1、X棱镜；2、中继系统；3、光学积分棒；4、PBS棱镜；5、LCos显示屏；6、镜头；61、蓝光LED；62、红光LED；63、绿光LED；64、准直系统；7、散热器；71、轴肩螺钉；72、弹簧；81、第一电机；82、第一齿轮；83、第二齿轮；84、轴承座；85、第一限位开关；9、壳体；91、第二电机；92、第三齿轮；93、旋转支架；94、啮合齿；95、密封垫；96、PCB板。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例1：如附图1-3所示，本发明所述是一种可90°翻转图像的投影光学引擎，包括光源系统、X棱镜1、中继系统2、光学积分棒3以及用于带动光学积分棒3转动的第一旋转机构、PBS棱镜4、LCos显示屏5以及用于带动LCos显示屏5转动的第二旋转机构；

具体的，所述光源系统包括蓝光LED61、红光LED62、绿光LED63，如附图1所示，可将蓝光LED61设置于X棱镜1的左侧，红光LED62设置于X棱镜1的下侧，绿光LED63设置于X棱镜1的上侧，所述准直系统64为设置于蓝光LED61与X棱镜1之间、红光LED62与X棱镜1之间、绿光LED63与X棱镜1之间的准直透镜，在蓝光LED61与X棱镜1之间、红光LED62与X棱镜1之间、绿光LED63与X棱镜1之间均设有准直透镜，蓝光LED61、红光LED62、绿光LED63经过准直系统实现光线平行进入X棱镜1，X棱镜1的作用是实现三色LED的合光(蓝光透射、红绿光反射)。

所述中继系统2为设置于X棱镜1与光学积分棒3之间的中继透镜。

所述LCos显示屏5上设有散热器7。

三路LED经过准直系统64实现光线平行进入X棱镜1，光线经X棱镜1出射后进入中继系统2，光线被传递、约束，进而以一定角度汇聚进入光学积分棒3；光学积分棒3的作用是光源均匀化和整形，光线在其内部数次反射，出射后形成特定比例的矩形均匀光源；该矩形光源进入PBS棱镜4，其P偏振光透过，S偏振光反射照射在LCos显示屏5上，矩形光源相对LCos显示屏5有一定的溢出尺寸，保证照明光源可覆盖完整的LCos显示屏5；光源可经LCos调制，亮态以P光出射的方式透过PBS棱镜4进入镜头6，最终呈现画面；如果要将图像90°翻转，将整形光学器件和图像调制器沿主光线光轴旋转90°即可，光学积分棒3作为整形光学器件，旋转90°后，后端矩形光源跟随旋转；LCos显示屏5作为图像调制器，旋转90°后，能够与矩形光源的长宽方向一致，同时能够调制旋转90°后的图像。

本发明能够将水平画面(16:9)翻转90°实现竖直投影(9:16)，使用寿命长，且调整方便。

优选的，如附图2，所述第一旋转机构包括第一电机81、安装在第一电机81上的第一齿轮82、与第一齿轮82啮合的第二齿轮83、安装在光学引擎的壳体上的轴承座84、第一限位开关85，所述轴承座84内设有第一轴承，所述第二齿轮83固定在第一轴承的内圈中，所述第二齿轮83的中部设有与光学积分棒3相适应的安装孔，所述光学积分棒3的主光轴与第二齿轮83、第一轴承的轴心重合，光学积分棒3的外形呈长方体状，安装孔为方形孔，光学积分棒3安装在第二齿轮83中间的方形孔内，第一轴承采用精密轴承，第二齿轮83的一端设有与齿轮一体的转轴，转轴固定在第一轴承的内圈中，第一轴承安装在轴承座84内，轴承座84固定在光学引擎的壳体上，上述零件需精密加工，使得光学积分棒3的主光轴与齿轮、轴承的轴心重合，当第一电机81驱动齿轮副啮合转动时，光学积分棒3将跟随第二齿轮83的转动而转动，当光学积分棒3转动到90°极限位置时，将接触到第一限位开关85，会断开第一电机81的电源。

优选的，如附图3，所述第二旋转机构包括第二电机91、安装在第二电机91上的第三齿轮92、旋转支架93、第二限位开关，LCos显示屏5安装在旋转支架93上，所述旋转支架93通过第二轴承与光学引擎的壳体转动连接，在所述旋转支架93上设有与第三齿轮92啮合的啮合齿94，第二轴承可采用精密轴承，以光学引擎的壳体9作为固定参照物，壳体9与第二轴承的外圈固定在一起，第二轴承的内圈与旋转支架93固定在一起，旋转支架93上部设有啮合齿94，啮合齿94与第三齿轮92啮合，当第二电机91工作时，齿轮副的啮合运动会使旋转支架93上固定的组件围绕LCos显示屏5的中心旋转，当LCos显示屏5旋转到既定竖直位置时，触发第二限位开关阻止组件继续转动，进一步的，为保证LCos显示屏与散热器能够良好贴合，保证散热性能，所述散热器7通过轴肩螺钉71安装在旋转支架93上，所述轴肩螺钉71上套设有弹簧72，所述弹簧72位于散热器7远离旋转支架93的一侧，将散热器7、LCos显示屏5、PCB板96、密封垫95通过带弹簧72的轴肩螺钉71压在旋转支架93上，这样旋转支架93旋转时，LCos显示屏5就能和散热器7同步转动。

实施例2：本发明所述是一种投影机，其光学引擎采用实施例1中的可90°翻转图像的投影光学引擎。