CN118382838A - 光学引擎和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

一种光学引擎(10)和激光投影设备，光学引擎(10)包括：光源组件(100)、照明组件(13)、光阀(14)、调节组件(11)，光源组件(100)被配置为提供照明光束，照明组件(13)被配置为接收照明光束，并进行光路调整，光阀(14)被配置为接收照明组件(13)调整后的照明光束，并进行调制得到影像光束，调节组件(11)被配置为调整照射至光阀(14)的光束的数值孔径角，照明组件(13)包括沿光路方向依次设置的第一镜组(131)、第二镜组(132)和第三镜组(133)，第二镜组(132)安装于调节组件(11)中，调节组件(11)用于带动第二镜组(132)沿平行于第二镜组(132)的光轴(C2)的方向在第一镜组(131)和第三镜组(133)之间移动。

Description

光学引擎和激光投影设备

本申请要求于2021年12月23日提交的、申请号为202111590047.4的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开涉及激光投影技术，具体而言，涉及一种光学引擎和激光投影设备。

背景技术

目前，激光投影技术是市场上的一种新型的投影技术，激光投影技术具有画面对比度高，成像清晰，色彩鲜艳，亮度高的特点，这些特点使得激光投影技术成为市场上的主流的发展方向。

发明内容

第一方面，本公开一些实施例提供了一种光学引擎，所述光学引擎包括：光源组件、照明组件、光阀、调节组件。所述光源组件被配置为提供照明光束。所述照明组件，被配置为接收所述照明光束，并进行光路调整。所述光阀，被配置为接收所述照明组件调整后的照明光束，并进行调制得到影像光束。所述调节组件，被配置为调整照射至所述光阀的光束的数值孔径角。所述照明组件包括沿所述光路方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组。所述第二镜组安装于所述调节组件中，所述调节组件用于带动所述第二镜组沿平行于所述第二镜组的光轴的方向在所述第一镜组和所述第三镜组之间移动。

第二方面，本公开一些实施例提供了一种投影设备，所述投影设备包括上述实施例所述的光学引擎。

附图说明

图1是本公开一些实施例示出的一种激光投影设备的结构图；

图2是本公开一些实施例示出的激光投影设备中光源组件、光机和镜头的示意图；

图3是本公开一些实施例示出的激光投影设备中的光路架构图；

图4是本公开一些实施例示出的激光投影设备中光源组件的光路原理示意图；

图5是本公开一些实施例示出的数字微镜器件中的微小反射镜片的排列结构图；

图6是本公开一些实施例示出的微小反射镜片的工作示意图；

图7为图5所示数字微镜器件中一个微小反射镜片摆动的位置示意图；

图8是本公开一些实施例示出的一种光学引擎的结构示意图；

图9是图8示出的光学引擎沿第一方向看向光学引擎的结构示意图；

图10是本公开一些实施例示出的一种光阀的入光面接收的光束的示意图；

图11是本公开一些实施例示出的另一种光学引擎的结构示意图；

图12是图11所示的光学引擎中第一镜组和第二镜组的另一种位置示意图；

图13是本公开一些实施例示出的一种调节组件的结构示意图；

图14是图13所示的调节组件中内镜筒的结构示意图；

图15是图13所示的调节组件中外镜筒的结构示意图；

图16是本公开一些实施例示出的第一连接轴和第二镜组的连接结构示意图；

图17是本公开一些实施例提供的另一种光学引擎的结构示意图；

图18是图17所示的光学引擎中匀光组件的另一种状态示意图；

图19是图8所示的光学引擎的局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

以下，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。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在描述一些实施例时，可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如，描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而，术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。

如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”或“在……时”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为是指“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。

另外，“基于”的使用意味着开放和包容性，因为“基于”一个或多个条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出的值。

如本文所使用的那样，“约”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。

本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中，为了清楚，放大了层和区域的厚度。因此，可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此，示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状，而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如，示为矩形的蚀刻区域通常将具有 弯曲的特征。因此，附图中所示的区域本质上是示意性的，且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状，并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。

图1是本公开一些实施例示出的一种激光投影设备的结构图。如图1所示，激光投影设备包括整机壳体101(图中仅示出部分壳体)、光学引擎10和投影屏幕(图中未示出)。光学引擎10包括装配于整机壳体101中的光源组件100、光机组件200，以及镜头300。该光源组件100被配置为提供照明光束(激光束)。该光机组件200被配置为利用图像信号对光源组件100提供的照明光束进行调制以获得投影光束。该镜头300被配置为将投影光束投射在投影屏幕或墙壁上成像。光源组件100、光机组件200和镜头300沿着光束传播方向依次连接，各自由对应的壳体进行包裹。光源组件100、光机组件200和镜头300各自的壳体对各光学部件进行支撑并使得各光学部件达到一定的密封或气密要求。比如，光源组件100通过其对应的外壳实现气密性密封，可以较好地改善光源组件100的光衰问题。

光机组件200的一端和镜头300连接且沿着整机第一方向X设置，比如第一方向X可以为整机的宽度方向。在光机组件200的另一端连接有光源组件100。在本示例中，光源组件100与光机组件200的连接方向垂直于光机组件200与镜头300的连接方向，这种连接结构一方面可以适应光机组件200中反射式光阀的光路特点，另一方面，还有利于缩短一个维度方向上光路的长度，利于整机的结构排布。例如，当将光源组件100、光机组件200和镜头300设置在一个维度方向(例如第二方向Y，第二方向Y与第一方向X垂直)上时，该方向上光路的长度就会很长，从而不利于整机的结构排布。

在一些实施例中，光源组件100可以包括三个激光器阵列。图2是本公开一些实施例示出的激光投影设备中光源组件、光机和镜头的示意图。如图2所示，以光源组件100为三色激光光源为例，该三个激光器阵列分别为红色激光器阵列130、绿色激光器阵列120和蓝色激光器阵列110，但并不局限于此。该三个激光器阵列也可以均为蓝色激光器阵列110，或者两个激光器阵列为蓝色激光器阵列110、一个激光器阵列为红色激光器阵列130。当光源组件100包括的多个激光器可以产生三基色时，光源组件100可以产生包含三基色光的照明光束，因此光源组件100内不需要设置荧光轮(当光源组件所包括的一个或多个激光器阵列仅能产生一种或两种颜色的激光时，需要使用已有颜色的激光激发荧光轮来产生其他颜色的荧光，从而使激光和荧光一起形成白光)，进而能够简化光源组件100的结构，减小光源组件100的体积。

在一些实施例中，光源组件100还可以包括两个激光器阵列。以光源组件100为双色激光光源为例，该两个激光器阵列可以为蓝色激光器阵列110和红色激光器阵列130。

在另一些实施例中，光源组件100还可以包括一个激光器阵列，即光源组件100为单色激光光源。例如，光源组件100仅包括蓝色激光器阵列110，或者仅包括红色激光器阵列130。

图4是本公开一些实施例示出的激光投影设备中光源组件的光路原理示意图。如图4所示，激光器阵列为蓝色激光器阵列110。该光源组件100还可以包括：荧光轮140和滤色轮150。该蓝色激光器110发射蓝光后，一部分蓝光照射到荧光轮140上以产生红光荧光(当光源组件100包括红色激光器阵列130时，则不需要再产生红色荧光)和绿光荧光；该蓝光激光、红光荧光(或红色激光)以及绿光荧光依次通过合光镜160后再通过滤色轮150进行滤色，并时序性地输出三基色光。根据人眼的视觉暂留现象，人眼分辨不出某一 时刻光的颜色，感知到的仍然是混合的白光。

图3是本公开一些实施例示出的激光投影设备中的光路架构图。如图2和图3所示，光源组件100发出的照明光束进入光机组件200。光机组件200可以包括：光导管210，透镜组件220，反射镜230，数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)240以及棱镜组件250。该光导管210可以接收光源组件100提供的照明光束，并对该照明光束进行匀化。透镜组件220可以对照明光束先进行放大后进行汇聚并出射至反射镜230。反射镜230可以将照明光束反射至棱镜组件250。棱镜组件250将照明光束反射至DMD240，DMD240对照明光束进行调制，并将调制后得到的投影光束反射至镜头300中。

在光机组件200中，DMD240是核心部件，其作用是利用图像信号对光源组件100提供的照明光束进行调制，即：控制照明光束针对待显示图像的不同像素显示不同的颜色和亮度，以最终形成光学图像，因此DMD240也被称为光调制器件或光阀。根据光调制器件(或光阀)对照明光束进行透射还是进行反射，可以将光调制器件(或光阀)分为透射式光调制器件(或光阀)或反射式光调制器件(或光阀)。例如，如图2和图3所示，DMD240对照明光束进行反射，即为一种反射式光调制器件。而液晶光阀对照明光束进行透射，因此是一种透射式光调制器件。此外，根据光机中使用的光调制器件(或光阀)的数量，可以将光机分为单片系统、双片系统或三片系统。例如，图2和图3所示的光机组件200中仅使用了一片DMD240，因此光机组件200可被称为单片系统。当使用三片数字微镜器件时，则光机组件200可以被称为三片系统。

DMD240应用于数字光处理(Digital Light Processing，DLP)投影架构中，如图2和图3所示，光机组件200使用了DLP投影架构。图5是本公开一些实施例示出的数字微镜器件中的微小反射镜片的排列结构图。如图5所示，DMD240包含成千上万个可被单独驱动以旋转的微小反射镜片2401，这些微小反射镜片2401呈阵列排布，每个微小反射镜片2401对应待显示图像中的一个像素。在DLP投影架构中，每个微小反射镜片2401相当于一个数字开关，在外加电场作用下可以在正负12度(±12°)或者正负17度(±17°)的范围内摆动，以使得被反射的光能够沿光轴方向通过镜头300成像在屏上，形成一个亮的像素。

图6是本公开一些实施例示出的微小反射镜片的工作示意图。如图6所示，微小反射镜片2401在负的偏转角度反射出的光，称之为OFF光，OFF光为无效光，通常打到光机组件200的壳体上或者光吸收单元上并被吸收掉。微小反射镜片2401在正的偏转角度反射出的光，称之为ON光，ON光是DMD240表面的微小反射镜片2401接收照明光束照射，并通过正的偏转角度射入镜头300的有效光束，用于投影成像。微小反射镜片2401的开状态为光源组件100发出的照明光束经微小反射镜片2401反射后可以进入镜头300时，微小反射镜片2401所处且可以保持的状态，即微小反射镜片2401处于正的偏转角度的状态。微小反射镜片2401的关状态为光源组件100发出的照明光束经微小反射镜片2401反射后未进入镜头300时，微小反射镜片2401所处且可以保持的状态，即微小反射镜片2401处于负的偏转角度的状态。

示例性地，图7为图5所示数字微镜器件中一个微小反射镜片摆动的位置示意图。如图7所示，对于偏转角度为±12°的微小反射镜片2401，位于+12°的状态即为开状态，位于-12°的状态即为关状态，而对于-12°和+12°之间的偏转角度，微小反射镜片2401的实际工作状态仅开状态和关状态。

示例性地，对于偏转角度为±17°的微小反射镜片2401，位于+17°的状态即为开状态，位于-17°的状态即为关状态。图像信号通过处理后被转换成0、1这样的数字代码，这些数字代码可以驱动微小反射镜片2401摆动。

在一帧图像的显示周期内，部分或全部微小反射镜片2401会在开状态和关状态之间切换一次，从而根据微小反射镜片2401在开状态和关状态分别持续的时间来实现一帧图像中的各个像素的灰阶。例如，当像素具有0-255这256个灰阶时，与灰阶0对应的微小反射镜片在一帧图像的整个显示周期内均处于关状态，与灰阶255对应的微小反射镜片在一帧图像的整个显示周期内均处于开状态，而与灰阶127对应的微小反射镜片在一帧图像的显示周期内一半时间处于开状态、另一半时间处于关状态。因此，通过图像信号控制DMD240中每个微小反射镜片在一帧图像的显示周期内所处的状态以及各状态的维持时间，可以控制该微小反射镜片2401对应像素的亮度(灰阶)，实现对投射至DMD240的照明光束进行调制的目的。

DMD240前端的光导管210、透镜组件220和反射镜230形成照明光路，光源组件100发出的照明光束经过照明光路后形成符合DMD240所要求的光束尺寸和入射角度。

如图2所示，镜头300包括多片透镜组合，通常按照群组进行划分，分为前群、中群和后群三段式，或者前群和后群两段式。前群是靠近投影设备出光侧(图2所示的左侧)的镜片群组，后群是靠近光机组件200出光侧(图2所示的右侧)的镜片群组。根据上述多种镜片群组的组合，镜头300也可以是变焦镜头，或者为定焦可调焦镜头，或者为定焦镜头。

在一些实施例中，定焦镜头是指具有固定焦距和固定镜头的一种投影镜头，定焦镜头在固定焦距下投射出的画面的尺寸无法改变，适用于使用环境基本不发生变化的家庭观影。变焦镜头是指在一定范围内可以变换焦距的投影镜头，从而可以获得多种尺寸的影像，以及可以具有多个投影距离，该投影距离可以指变焦镜头与用于显示画面的投影屏幕之间的距离。或者，变焦镜头还可以在不改投影距离的情况下，通过变动焦距来改变画面大小。因此变焦镜头可以使得激光投影设备的安装和使用更加灵活方便。由于变焦镜头的光圈值为投影镜头的焦距和投影镜头的有效口径直径的比值，因此，当变焦镜头在变换焦距时，变焦镜头的光圈值的大小会随着焦距的变换也发生变化，示例性的，光圈值越小，变焦镜头的光圈越大，即变焦镜头的通光率越大。

在一些实施例中，光机组件的光圈值为固定的数值，如此，导致光机组件的光圈值和变焦镜头变动的光圈值无法匹配。示例性地，当激光投影设备的变焦镜头的光圈值调节到与光机组件的光圈值不匹配时，若光机组件的光圈偏大(光圈值偏小)，变焦镜头的光圈偏小(光圈值偏大)，这将导致光机组件射出的光束无法完全进入变焦镜头，进而导致投影设备光能利用率较低，投影设备的显示效果较差；或者，若光机组件的光圈偏小(光圈值偏大)，变焦镜头的光圈偏大(光圈值偏小)，这将导致光机组件射出的光束不能满足变焦镜头所需的亮度，进而导致投影设备的亮度较低，投影设备的显示效果较差。

本公开一些实施例提供了一种光学引擎和激光投影设备，能够解决上述相关技术中存在的问题。

图8是本公开一些实施例示出的一种光学引擎的结构示意图，图9是图8示出的光学引擎沿第一方向看向光学引擎的结构示意图。第一方向f1可以垂直于光阀的入光面所在的平面。该光学引擎10可以包括：光源组件100和光机组件(调节组件11以及沿光路方 向依次设置的照明组件13和光阀14)。需要说明的是，图8中为了清楚的表示各个镜组的位置关系，并未在图8中示出调节组件11，图9中示出了调节组件11的示意图。

光源组件100用于发出光束并射向照明组件13，照明组件13对接收的光束进行调整，并将调整后的光束照射向光阀14，光阀14作为光调制元件，接收调整后的光束，反射出影像光束，影像光束经照明组件13射出光学引擎。

在一些实施例中，照明组件13可以包括沿光路方向依次设置的第一镜组131、第二镜组132和第三镜组133。第一镜组131可以用于光源组件100射出的光束光线进行准直扩束，缩小光斑尺寸，并将光束导向第二镜组132。第二镜组132可以用于对接收到的光束进行整形，以使得接收到的光束满足预设的光圈值后，将光束导向第三镜组133。第三镜组133可以用于汇聚第二镜组132调整后射出的光束，缩短光程，再次缩小光斑尺寸。

第二镜组132可以安装于调节组件11中，调节组件11可以用于带动第二镜组132沿平行于第二镜组132的光轴C2的方向在第一镜组131和第三镜组133之间移动。

光阀14包括入光面，该入光面可以用于接收照明组件13提供的光束，光学引擎10的光圈值F与入光面接收的光束的数值孔径角θ可以满足下列公式(1)：

F＝1/2sinθ (1)

图10是本公开一些实施例示出的一种光阀的入光面接收的光束的示意图。如图10所示g1为该光束的焦点，数值孔径角θ指的是光阀14的入光面接收到的光束的发散角度，该发散角度可以指光束的边缘s1和光束的中心线s2的夹角，光束的中心线s2可以指入光面接收的光束的直径的中心点g2和焦点g1的连线。

因此，通过调节第二镜组132的位置，即使得第二镜组132沿平行于第二镜组132的光轴C2的方向在第一镜组131和第三镜组133之间移动，可以调节光阀14的入光面接收的光束的数值孔径角θ，从而可以调节光学引擎10的光圈值。

此外，光机组件可以出射光束至投影镜头，该投影镜头可以包括变焦镜头，可以通过调整光机组件的光圈值与投影镜头的光圈值相同或者相近，以避免光机组件的光束不能完全进入投影镜头，进而可以提升光学引擎的光能利用率。或者，可以通过调整光机组件的光圈值与投影镜头的光圈值相同或者相近，以避免光机组件的光圈相对于投影镜头较小，而造成的出射的光束的亮度不能满足投影镜头的亮度需求，从而可以提升光学引擎所在的投影设备的亮度。

图11是本公开一些实施例示出的另一种光学引擎的结构示意图。在一些实施例中，如图11所示，第一镜组131也可以安装于调节组件11中。调节组件11可以用于在带动第二镜组132移动时，带动第一镜组131沿第二镜组132移动方向的反方向移动。第一镜组131可以包括至少一个透镜，该至少一个透镜可以包括球面透镜，和/或，非球面透镜；第二镜组132可以包括至少一个透镜，该至少一个透镜可以包括球面透镜，和/或，非球面透镜；第三镜组133可以包括至少一个透镜，该至少一个透镜可以包括球面透镜，和/或，非球面透镜。

第一镜组131可以随着第二镜组132的移动沿平行于第二镜组132的光轴的方向上移动，且移动方向与第二镜组132的移动方向相反，如此，第一镜组131可以用于补偿第二镜组132的光焦度，避免第二镜组132的位置变化而导致光学引擎的成像质量发生变化。光焦度是用于表征光学系统对入射平行光束的屈折能力的数值。第二镜组的光焦度的数值越大，表明第二镜组132对经过第二镜组132的光束折射的程度越大。

在一些实施例中，光学引擎10还可以包括壳体(图中未示出)，调节组件11可以固定安装在壳体中，第三镜组133可以固定安装于该壳体中，光阀14也可以固定安装在该壳体中。如此，第三镜组133与光阀14之间的距离为固定距离，第二镜组132相对于第三镜组133的位置发生移动，可以相当于是第二镜组132相对于光阀14的位置发生了变化。如图11所示，第二镜组132和第三镜组133之间的距离L1的长度与光阀14的入光面接收的光束的数值孔径角θ的角度成反比，与光学引擎10的光圈值成正比。示例性地，第二镜组132和第三镜组133之间的距离L1的长度越小，光阀14的入光面接收的光束的数值孔径角θ的角度越大，光圈值F越小，光学引擎10的光圈越大。

图12是图11所示的光学引擎中第一镜组和第二镜组的另一种位置示意图。如图12所示，相对于图11中的第二镜组132所在的位置，图12中的第二镜组132和第三镜组133之间的距离L2的长度较小，如此，可以使得图12中的光阀14的入光面接收的光束的数值孔径角θ的角度较大，光学引擎10的光圈值F较小，光学引擎10的光圈较大。同时，第一镜组131沿第二镜组132移动方向的反方向移动，图12中第一镜组131与第三镜组133之间的距离大于图11中第一镜组131与第三镜组133之间的距离，如此，可以补偿位移以后的第二镜组132的光焦度。

在一些实施例中，图13是本公开一些实施例示出的一种调节组件的结构示意图。如图13所示，调节组件11可以包括外镜筒111、内镜筒112和至少一个第一连接轴113。

图14是图13所示的调节组件中内镜筒的结构示意图。如图14所示，内镜筒112的侧壁可以具有至少一个第一条形通孔1121，第一条形通孔1121的长度方向可以与内镜筒112的轴向f2平行，内镜筒112的轴向f2可以与内镜筒112的轴线C3平行。内镜筒112可以作为调节组件11的支撑部件，内镜筒112可以与光学引擎10的壳体固定或者活动连接，以使得内镜筒112相对于壳体不进行旋转运动。内镜筒112可以为内部中空的筒状结构，第二镜组132可以位于内镜筒112的内部，且第二镜组132的边缘与内镜筒112的内侧壁之间具有缝隙，以使得第二镜组132可以沿内镜筒112的轴向f2移动，内镜筒112的轴向f2平行于第二镜组132的光轴。

图15是图13所示的调节组件中外镜筒的结构示意图，如图15所示。外镜筒111可以套设在内镜筒112上，外镜筒111的侧壁可以具有至少一个第一弧形通孔1111，第一弧形通孔1111呈螺旋状。即第一弧形通孔1111可以为呈曲线形状的弧形通孔，第一弧形通孔1111可以沿外镜筒111的周向f3在外镜筒111的侧壁上呈螺旋状，外镜筒111的周向f3可以平行于外镜筒111的底面的一周。

至少一个第一条形通孔1121、至少一个第一弧形通孔1111以及至少一个第一连接轴113的数量相同。第一连接轴113可以穿过第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111与第二镜组132固定连接，第二镜组132可以位于内镜筒112的内部，第一连接轴113可以位于第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111内且与第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111可转动连接，以使得第一连接轴113可沿第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111滑动。

外镜筒111可以围绕内镜筒112的轴向f2转动，以使得第一连接轴113可以在第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111内滑动，从而可以带动第二镜组132沿平行于第二镜组132的光轴的方向移动。示例性地，外镜筒111转动，第一连接轴113沿外镜筒111的第一弧形通孔1111滑动，即连接轴113可以沿外镜筒111的周向f3和轴向f4运动，外 镜筒111的轴向f4可以平行于外镜筒111的轴线C4，且外镜筒111的轴线C4和内镜筒112的轴线C3可以共线，同时，第一连接轴113可以沿内镜筒112的第一条形通孔1121滑动，即连接轴113可以沿内镜筒112的轴向f2移动，从而可以将外镜筒111的旋转运动转变为第一连接轴113沿内镜筒112的轴向f2运动，进而沿内镜筒112的轴向f2运动的第一连接轴113可以带动第二镜组132沿平行于第二镜组132的光轴的方向移动。

通过第一连接轴113连接外镜筒111的第一弧形通孔1111和内镜筒112的第一条形通孔1121，可以使得调节组件11的调节过程较为顺滑稳定。

在一些实施例中，请参考图13、图14和图15，调节组件11还可以包括至少一个第二连接轴114。内镜筒112的侧壁还可以具有至少一个第二条形通孔1122，第二条形通孔1122的长度方向与内镜筒112的轴向f2平行。在本公开实施例中，第一条形通孔1121和第二条形通孔1122可以沿内镜筒112的侧壁上平行于轴线C3的同一条线延伸且间隔开设置，即第一条形通孔1121和第二条形通孔1122在内镜筒112的周向上处于相同的位置；或者，第一条形通孔1121和第二条形通孔1122可以沿内镜筒112的侧壁上平行于轴线C3的不同的线延伸且间隔开设置，即第一条形通孔1121和第二条形通孔1122在内镜筒112的周向上处于不同的位置。

外镜筒111的侧壁还可以具有至少一个第二弧形通孔1112，第二弧形通孔1112呈螺旋状，第二弧形通孔1112的延伸方向与第一弧形通孔1111的延伸方向相反。

至少一个第二条形通孔1122、至少一个第二弧形通孔1112以及至少一个第二连接轴114的数量相同。第二连接轴114可以穿过第二条形通孔1122和第二弧形通孔1112与第一镜组131固定连接，第一镜组131位于内镜筒112的内部，外镜筒111围绕内镜筒112的轴向f2转动，使第二连接轴114在第二条形通孔1122和第二弧形通孔1112内滑动，以带动第一镜组131沿平行于第二镜组132的光轴的方向移动。如此，调节组件11可以同时带动第一镜组131和第二镜组132沿平行于第二镜组132的光轴的方向移动，可以在调节光学引擎10的光圈值的同时，避免光学引擎10的光焦度发生变化。

在一些实施例中，内镜筒112可以具有多个第一条形通孔1121和多个第二条形通孔1122，多个第一条形通孔1121和多个第二条形通孔1122均沿内镜筒112的周向均匀分布。外镜筒111可以具有多个第一弧形通孔1111和多个第二弧形通孔1112，多个第一弧形通孔1111和多个第二弧形通孔1112均沿外镜筒111的周向f3均匀分布。

示例性地，第一条形通孔1121、第二条形通孔1122、第一弧形通孔1111、第二弧形通孔1112、第一连接轴113和第二连接轴114的个数均可以为三个。三个第一条形通孔1121和三个第一弧形通孔1111可以一一对应，三个第二条形通孔1122和三个第二弧形通孔1112可以一一对应。图16是本公开一些实施例示出的第一连接轴和第二镜组的连接结构示意图。如图16所示，三个第一连接轴113均匀的分布在第二镜组132的边缘，且与第二镜组132固定连接。

如此，可以使得分别位于三个第一条形通孔1121和三个第一弧形通孔1111中的三个第一连接轴113在第一条形通孔1121和第一弧形通孔1111中滑动时，三个第一连接轴113的滑动的行程相同；同理，分别位于三个第二条形通孔1122和三个第二弧形通孔1112中的三个第二连接轴114在第二条形通孔1122和第二弧形通孔1112中滑动时，三个第二连接轴114的滑动的行程相同。由此，可以使得调节组件11的机构较为稳定，进而可以更加准确地调整第一镜组131和第二镜组132的位置。

图17是本公开一些实施例提供的另一种光学引擎的结构示意图。在一些实施例中，如图17所示，光学引擎10还可以包括匀光组件18，匀光组件18可以用于对光源发出的光束进行匀光，并将匀化后的光束射向照明组件13。

匀光组件18可以包括第一光导管181和套设在第一光导管181外侧的第二光导管182，第二光导管182能够在第一光导管181的长度方向上移动，第一光导管181具有第一出光口1811，第二光导管182具有第二出光口1821，第一出光口1811的尺寸小于第二出光口1821的尺寸。

图18是图17所示的光学引擎中匀光组件的另一种状态示意图。如图18所示，当第二光导管182的第二出光口1821位于第一光导管181的第一出光口1811靠近照明组件13的一侧时，匀光组件18的出光口可以为第二光导管182的第二出光口1821，此时，匀光组件18的出光口的尺寸较大，匀光组件18出射的光束的尺寸较大。

如图17所示，当第二光导管182的出光口位于第一光导管181的第一出光口1811远离照明组件13的一侧时，匀光组件18的出光口可以为第一光导管181的第一出光口1811，此时，匀光组件18的出光口的尺寸较小，匀光组件18出射的光束的尺寸较小。如此，可以通过调整匀光组件18的出光口的大小，以调整匀光组件18射出的光束的尺寸，进而可以调整光学引擎10的光圈值。示例性地，当匀光组件18的出光口为第一光导管181的第一出光口1811时，匀光组件18出射的光束的尺寸较小，光学引擎10的光圈值较大，光圈较小。需要说明的是，本公开实施例中的匀光组件18还可以包括第三光导管或者第四光导管以及更多的光导管，进而可以具有更多的不同尺寸的出光口，本公开实施例对此不作限制。

第一光导管181和第二光导管182可以均为空心光导管，空心光导管是一种由四片平面反射片拼接而成的管状器件，光线在空心光导管内部多次反射，达到匀光的效果。或者，第一光导管181可以为实心光导管，实心光导管的入光口和出光口为形状面积均一致的矩形，激光光束从实心光导管的入光口进入，再从实心光导管的出光口射出，在经过实心光导管的过程中完成光束匀化以及光斑优化。

在一些实施例中，光源组件100可以包括激光光源和光转化单元。光转化单元从激光光源处接受激光，并将激光转化为各种颜色的可见光，以提供给匀光组件18。示例性地，光源组件用于提供可见光，如红光波段的光、绿光波段的光和蓝光波段的光，或提供红光波段的光、绿光波段的光、蓝光波段的光和黄光波段的光。

在一些实施例中，如图8和图9所示，光学引擎10还可以包括：第四镜组15，第四镜组15可以位于反射镜230和棱镜组件250之间。

反射镜230可以用于接收第三镜组133透光的光束并将光束反射至第四镜组15，第四镜组15透过光束至棱镜组件250，棱镜组件250可以用于将从第四镜组15接收的光束导向光阀14，并将光阀14反射的光束导出照明组件13。反射镜230的法线和第三镜组133的光轴的夹角可以为45度，反射镜230可以用于折叠照明光路，以缩短系统在平行于第三镜组133的光轴的方向上的距离，进而使得光学引擎的体积较小。

图19是图8所示的光学引擎的局部结构示意图。如图19所示，棱镜组件250可以包括两个棱镜，可以用于改变在光学引擎10中的光束的路径，分离光学引擎10中的照明光束和影像光束。

棱镜组件250可以包括由第一入光面D1、反射面D2和光阀入光面D3围成的第一棱镜 171，以及由第二入光面D4、出光面D5和底面D6围城的第二棱镜172。反射面D2和第二入光面D4可以相对设置。第四镜组15可以位于第一入光面D1外，光阀14可以位于光阀入光面D3外，镜头组件可以位于出光面D5外。

第一入光面D1可以用于接收第四镜组15出射的照明光束，并将照明光束导向反射面D2。反射面D2可以用于将照明光束反射至光阀入光面D3，以透过光阀入光面D3入射光阀14。光阀入光面D3可以用于接收由光阀14处理后的影像光束，并将影像光束导向反射面D2。影像光束可以穿过反射面D2、第二入光面D4和出光面D5，以出射棱镜组件250。

综上所述，本公开一些实施例提供了一种光学引擎，包括：调节组件、光源组件、照明组件以及光阀，照明组件包括第一镜组、第二镜组和第三镜组。通过调节组件带动第二镜组在支撑部上移动，以调整第二镜组和第三镜组之间的距离，从而调整照射至光阀的光束的数值孔径角，进而调整该光学引擎的光圈值。如此，该光学引擎可以具有多个光圈值，使得该光学引擎可以适配各种光圈的投影镜头。可以解决相关技术中光学引擎的适配性较低的问题，达到了提高光学引擎的适配性的效果。

另外，可以调整光机组件的光圈值与投影镜头的光圈值相同或者相近，可以提升光学引擎的光能利用率，或者，可以避免光学引擎的亮度不能满足投影镜头的需求的现象。

本公开实施例还提供一种投影设备，该投影设备可以包括上述任一实施例的光学引擎，光学引擎包括变焦镜头。

在一些实施例中，光机组件的光圈值大于投影镜头的光圈值，光机组件的光圈值和投影镜头的光圈值的差值范围为0.1-0.3。如此，可以使得光机组件的光圈值与投影镜头的光圈值相匹配，可以提高光学引擎的光能利用率。示例性地，当变焦镜头的光圈值较大时，光机组件的光圈值也可以较大。

综上所述，本公开一些实施例提供了一种投影设备，该投影设备中的光学引擎，包括：调节组件、光源组件、照明组件以及光阀。照明组件包括第一镜组、第二镜组和第三镜组。通过调节组件带动第二镜组在支撑部上移动，以调整第二镜组和第三镜组之间的距离，从而调整照射至光阀的光束的数值孔径角，进而调整该光学引擎的光圈值。如此，该光学引擎可以具有多个光圈值，使得该光学引擎可以适配各种光圈的投影镜头。可以解决相关技术中光学引擎的适配性较低的问题，达到了提高光学引擎的适配性的效果。

另外，可以调整光机组件的光圈值与投影镜头的光圈值相同或者相近，可以提升光学引擎的光能利用率，或者，可以避免光学引擎的亮度不能满足投影镜头的需求的现象。

以上所述仅为本公开的一些实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1. 一种光学引擎，所述光学引擎包括：

   光源组件，被配置为提供照明光束；

   照明组件，被配置为接收所述照明光束，并进行光路调整；

   光阀，被配置为接收所述照明组件调整后的照明光束，并进行调制得到影像光束；

   调节组件，被配置为调整照射至所述光阀的光束的数值孔径角；

   其中，所述照明组件包括沿所述光路方向依次设置的第一镜组、第二镜组和第三镜组；

   所述第二镜组安装于所述调节组件中，所述调节组件用于带动所述第二镜组沿平行于所述第二镜组的光轴的方向在所述第一镜组和所述第三镜组之间移动。
2. 根据权利要求1所述的光学引擎，所述第一镜组安装于所述调节组件中，所述调节组件用于在带动所述第二镜组移动时，带动所述第一镜组沿所述第二镜组移动方向的反方向移动。
3. 根据权利要求1所述的光学引擎，所述光学引擎还包括壳体，所述调节组件固定安装在所述壳体中，所述第三镜组固定安装于所述壳体中。
4. 根据权利要求1所述的光学引擎，所述调节组件包括：

   内镜筒，所述内镜筒的侧壁具有至少一个第一条形通孔，所述第一条形通孔的长度方向与所述内镜筒的轴向平行；

   外镜筒，所述外镜筒套设在所述内镜筒上，所述外镜筒的侧壁具有至少一个第一弧形通孔，

   至少一个第一连接轴，所述第一连接轴穿过所述第一条形通孔和所述第一弧形通孔与所述第二镜组固定连接，所述第二镜组位于所述内镜筒的内部，所述外镜筒围绕所述内镜筒的轴向转动，使所述第一连接轴在所述第一条形通孔和所述第一弧形通孔内滑动，以带动所述第二镜组沿平行于所述第二镜组的光轴的方向移动。
5. 根据权利要求4所述的光学引擎，

   所述内镜筒的侧壁还包括：至少一个第二条形通孔，所述第二条形通孔的长度方向与所述内镜筒的轴向平行；

   所述外镜筒的侧壁包括：至少一个第二弧形通孔，所述第二弧形通孔呈螺旋状，所述第二弧形通孔的延伸方向与所述第一弧形通孔的延伸方向相反；

   所述调节组件还包括：至少一个第二连接轴；所述第二连接轴穿过所述第二条形通孔和所述第二弧形通孔与所述第一镜组固定连接，所述第一镜组位于所述内镜筒的内部，所述外镜筒围绕所述内镜筒的轴向转动，使所述第二连接轴在所述第二条形通孔和所述第二弧形通孔内滑动，以带动所述第一镜组沿平行于所述第二镜组的光轴的方向移动。
6. 根据权利要求5所述的光学引擎，所述内镜筒包括多个所述第一条形通孔和多个所述第二条形通孔，多个所述第一条形通孔和多个所述第二条形通孔均沿所述内镜筒的周向均匀分布；

   所述外镜筒包括多个所述第一弧形通孔和多个所述第二弧形通孔，多个所述第一弧形通孔和多个所述第二弧形通孔均沿所述外镜筒的周向均匀分布。
7. 根据权利要求1所述的光学引擎，所述光学引擎还包括匀光组件，所述匀光组件包括第一光导管和套设在所述第一光导管外侧的第二光导管，所述第二光导管能够在所述第一光导管的长度方向上移动，所述第一光导管具有第一出光口，所述第二光导管具有第二出光口，所述第一出光口的尺寸小于所述第二出光口的尺寸。
8. 根据权利要求1所述的光学引擎，所述光学引擎还包括：

   第四镜组、反射镜和棱镜组件，所述第四镜组位于所述反射镜和所述棱镜组件之间；

   所述反射镜用于接收所述第三镜组透光的光束并将所述光束反射至所述第四镜组，所述第四镜组透过光束至所述棱镜组件，所述棱镜组件用于将从所述第四镜组接收的光束导向所述光阀，并将所述光阀反射的光束导出所述照明组件。
9. 一种投影设备，所述投影设备包括权利要求1-8任一所述的光学引擎。
10. 根据权利要求9所述的投影设备，所述光学引擎的光圈值大于投影镜头的光圈值，所述光学引擎的光圈值和所述投影镜头的光圈值的差值范围为0.1-0.3。