CN105629483A - 一种匀光装置和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种匀光装置和激光投影设备，涉及激光技术领域，用于实现匀光装置的调节，进而提高光线的利用率。该匀光装置包括：调节结构和光棒；调节结构形成两端具有开口的容纳腔，光棒位于容纳腔内且容纳腔的两端开口分别露出光棒的入射端和出射端；调节结构的至少一个面上设置有螺纹孔和与螺纹孔相适应的调节螺钉，调节螺钉用于穿过螺纹孔挤压光棒；与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，弹性片的第一端固定于调节结构上，弹性片的第二端向容纳腔内部延伸并抵靠在光棒上。本发明实施例用于激光投影设备的制造。

Description

一种匀光装置和激光投影设备

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种匀光装置和激光投影设备。

背景技术

激光作为一种优良的相干光，具有单色性好，方向性强，光通量高等优点，目前已被工业、医疗、科研、信息、军事等多个领域广泛应用，在显示领域,激光作为光源应用也越来越普遍。

由于激光为高能光束，在光路传输中通常经过光束整形形成小光斑，从而能量密度更大，但如果光斑能量密度不均，一方面有可能在光学镜片的局部冲击过大形成灼伤，同时，在进入光机照明系统并投影后造成图像亮度的不均匀性。因此，期望对于激光光束的利用是匀化的光束。在激光应用中匀光部件是非常重要的元件器之一，例如光棒，扩散片或复眼透镜等。其中，光棒较为常用，通常位于光源三基色输出端，以及光机照明系统的入口端。光棒能够对进入光棒内部的光线进行多次反射，从而对光束进行匀化，同时根据光学扩展量不变原理，通过对光棒入射端面积和出射端面积的调节还能够对光线的发散角度进行改变。然而，光棒的入射端对光线的入射角度有一定要求，若光线的入射角度不在光棒入射端对光线入射角度的要求范围之内，则光线无法进入光棒，可能会造成光损。此外，若光棒的出射端偏离预设位置，则光棒无法将出射光投射在指定位置，比如进入光机照明系统光路，也会造成光损，所以光棒在安装固定时对位置精确度的要求较高。光棒通常是通过钣金件进行安装固定的，而钣金件的加工公差通常大于光学器件的加工公差，所以光棒在安装固定时可能偏离预定位置。为使光棒在光路中的位置更加精确，需要克服上述问题提出一种可调节的匀光装置。

发明内容

本发明的实施例提供一种匀光装置和激光投影设备，用于提供一种可调节匀光装置。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种匀光装置，包括：调节结构和光棒；

所述调节结构形成两端具有开口的容纳腔，所述光棒位于所述容纳腔内且所述容纳腔的两端开口分别露出所述光棒的入射端和出射端；所述调节结构的至少一个面上设置有螺纹孔和与所述螺纹孔相适应的调节螺钉，所述调节螺钉用于穿过所述螺纹孔挤压所述光棒；与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，所述弹性片的第一端固定于所述调节结构上，所述弹性片的第二端向所述容纳腔内部延伸并抵靠在所述光棒上。

第二方面，提供一种激光投影设备，包括第一方面所述的匀光装置。

本发明实施例提供的匀光装置，包括调节结构和光棒，调节结构形成两端具有开口的容纳腔，光棒位于容纳腔内且所述容纳腔的两端开口分别露出光棒的入射端和出射端，容纳腔的至少一个面上设置有螺纹孔和调节螺钉，调节螺钉能够穿过螺纹孔挤压位于容纳腔中的光棒，与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，弹性片第一固定于调节结构上，第二端向容纳腔内部延伸并抵靠在光棒上，所以可以通过正向旋转调节螺钉使调节螺钉向容纳腔内推进，进而挤压容纳腔中的光棒，使光棒向远离设置有螺纹孔的面的方向移动，也可以通过反向旋转调节螺钉使调节螺钉伸入容纳腔部分的长度减小，进而通过螺纹孔相对面上的弹性片使光棒向设置有螺纹孔的面靠近，所以本发明实施例提供的匀光装置可以实现光棒位置的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之一；

图2为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之二；

图3为本发明实施例提供的调节螺钉的示意性结构图；

图4为本发明实施例提供的调节结构的上壳体的示意性结构图；

图5为本发明实施例提供的调节结构的下壳体的示意性结构图；

图6为本发明实施例提供的压接部件的示意性结构图；

图7为本发明实施例提供的上壳体与压接部件安装后的示意性结构图；

图8为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之三；

图9为本发明实施例提供的激光投影设备的示意性结构图。

附图标记：

调节结构-1；光棒-2；螺纹孔-11；调节螺钉-12；弹性片-13；保护壳体-21；调节螺钉的接触面-121；上壳体-40；下壳体-50；上壳体的弯折部上的通孔-42；下壳体的弯折部上的通孔-52；压接部件-60；压片61；上壳体的弯折部-41；下壳体的弯折部-51；上壳体和压接部件相对位置设置的通孔-71；激光光源-91；光机-92；镜头-93；投影片屏幕-94；激光器-911；荧光轮-912；滤色轮-913；匀光装置-921；光路器件-922；DMD芯片-923。

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。

需要说明的是，本申请中的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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。

此外，本发明实施例中的“A和/或B”表示三种选择：A，或者，B，或者，A和B。也即“和/或”即可以表示“和“的关系，也可以表示“或”的关系。

实施例一、

本发明实施例提供一种匀光装置，参照图1所示，该匀光装置包括：调节结构1和光棒2。

调节结构1形成两端具有开口的容纳腔，光棒2位于容纳腔内且容纳腔的两端开口分别露出光棒的入射端和出射端；调节结构1的至少一个面上设置有螺纹孔11和与螺纹孔11相适应的调节螺钉12，调节螺钉12用于穿过螺纹孔11挤压光棒1；与螺纹孔11相对的面上设置有弹性片13，弹性片13的第一端固定于调节结构1上，弹性片13的第二端向容纳腔内部延伸并抵靠在光棒1上。

需要说明的是，本发明实施例中的调节结构可以通过多个相互独立的盖板围设形成，例如：包括4个相互独立的盖板围设形成，其中两个盖板上设置有螺纹孔和与螺纹孔相适应的调节螺钉，两个盖板上设置有弹性片，通过黏接、焊接、调节螺钉固定等方式将将该4个相互独立的盖板连接固定形成两端具有开口的容纳腔。此外，本发明实施例中的调节结构也可以一体成型。在光棒安放过程中与包括多个独立盖板的调节结构的不同之处在于，包括多个独立盖板的调节结构可以先将光棒放入多个盖板形成的容纳腔内，再在进行固定，也可以首先将多个盖板固定形成容纳腔，然后将光棒从弹性片与容纳腔夹角为钝角的一端的开口塞入容纳腔中，而若调节结构一体成型则，则只能通过上述第二种方式将光棒安放于调节结构形成的容纳腔内。

上述实施例中的光棒可以为实心的也可以为空心的，当光棒为实心时，可以采用透明材质(例如：玻璃、光学塑料、透明无机陶瓷等)按照预设光棒的形态切割形成；而当光棒为空心时，可以通过反射材质(例如：反光片、反射镜等)切割形成光棒各个面的形状，然后通过切割形成的各个面围设形成光棒。本发明实施例中对光棒的具体结构不做限定。

以下对匀光装置的具体调节方法进行详细说明，基于附图1所示方位，当需要将光棒2向下调节时，可以通过顺时针旋转位于调节结构顶部的调节螺钉11，使调节螺钉11向容纳腔内推进，进而挤压光棒2，光棒2挤压位于调节结构低部的弹性片13，弹性片13发生形变，光棒2向下移动；当需要将光棒2向上调节时，可以通过逆时针旋转位于调节结构顶部的调节螺钉11，使调节螺钉11伸入容纳腔部分的长度减小，光棒2在位于调节结构1低部的弹性片13的向上的弹力的作用下向上移动。同理，当需要将光棒2向左调节时，可以通过顺时针旋转位于调节结构右侧的调节螺钉11，当需要将光棒2向右调节时，可以通过逆时针旋转位于调节结构右侧的调节螺钉11。

进一步的，由上述光棒调节过程可知：若匀光装置仅在一个面上设置有螺纹孔以及和螺纹孔相适应的调节螺钉，且与该面相对的面上设置有弹性片，则匀光装置可以实现光棒在一个方向上的调节，而若在调节结构的多个面上设置螺纹孔和调节螺钉，并在螺纹孔相对的面上设置弹性片，则可以实现光棒在多个方向上的调节。因此，优选的，在调节结构相互垂直的两个面上设置螺纹孔和调节螺钉，并在螺纹孔相对的面上设置弹性片，通过上述两组螺纹孔、调节螺钉以及弹性片可实现光棒上、下、左、右四个方向上的调节。即通过在调节结构相互垂直的两个面上设置螺纹孔和调节螺钉，并在螺纹孔相对的面上设置弹性片可以实现光棒在除轴线方向以外其他任意方向上的调节，因此，通过这种设计可以简化匀光装置的结构，进而简化制作匀光装置的工艺流程。

此外，还需要说明的是，由于调节螺钉和弹性片产生的作用力相对，所以通过上述调节结构还可以减小旋转调节螺钉时光棒的移动步长，进而提高调节精度。

本发明实施例提供的匀光装置，包括调节结构和光棒，调节结构形成两端具有开口的容纳腔，光棒位于容纳腔内且容纳腔的两端开口分别露出光棒的入射端和出射端，容纳腔的至少一个面上设置有螺纹孔和调节螺钉，调节螺钉能够穿过螺纹孔挤压位于容纳腔中的光棒，与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，弹性片第一固定于调节结构上，第二端向容纳腔内部延伸并抵靠在光棒上，所以可以通过正向旋转调节螺钉使调节螺钉向容纳腔内推进，进而挤压容纳腔中的光棒，使光棒向远离设置有螺纹孔的面的方向移动，也可以通过反向旋转调节螺钉使调节螺钉伸入容纳腔部分的长度减小，进而通过螺纹孔相对面上的弹性片使光棒向设置有螺纹孔的面靠近，所以本发明实施例提供的匀光装置可以实现光棒位置的调节。

进一步的，因为上述实施例提供的匀光装置可以实现光棒位置的调节，所以可以通过调节使光棒入射端能够接收更多入射光线和/或光棒的出射端将出射光投射在指定位，所以本发明的实施例可以提高光线的利用率。

实施例二、

在本发明实施例一的基础上，本发明实施例还进一步地提供另一种匀光装置。具体的，参照图2所示，光棒2还包括：保护壳体21；

调节螺钉12与光棒2的接触点以及弹性片13与光棒2的接触点均位于保护壳体21上。

光棒通常为透明材质(如：玻璃)等形成的中空壳体，在调节过程中向光棒施加的外力容易导致光棒破损，因此，优先的，在外侧设置一保护壳体，并且使调节螺钉与光棒的接触点以及弹性片与光棒的接触点段均位于保护壳体上，从而避免调节过程中光棒受外力破损。

示例性的，保护壳体21可以为一体成型的保护壳体或者通过至少一块板状材料制作形成的保护壳体。保护壳体21形成能够将光棒放入的容置空间，并且为了保证光棒能够正常工作，保护壳体应避免遮挡光棒的入射端和出射端。此外，保护壳体21上还可以设置若干弹片从而固定位于保护壳体内部的光棒。调节结构1的调节螺钉12以及弹性片13与光棒的接触点均位于保护壳体21上，所以在通过旋转调节螺钉12对光棒位置进行调节时，产生的作用力可以直接施加在保护壳体上，进而使保护壳体和内部固定的光棒一起移动，实现对光棒的调节，且避免光棒受外力破碎。

实施例三、

在本发明实施例一的基础上，本发明实施例还进一步地提供另一种匀光装置，具体的，参照图3所示，调节螺钉12与光棒2的接触面121为球面。

使调节螺钉12与光棒2的接触面121为球面，则可以使光棒12与调节螺钉12的接触为点接触，进而可以减小调节过程中旋转调节螺钉的摩擦力，使调节更加顺滑，且可以更精确的控制调节距离。

优选的，调节螺钉12上涂覆有耐落胶。

其中，耐落胶是一种用于涂覆在螺丝、调节螺钉上的特殊工程树脂，其具有非常高的稳定性，耐酸、碱及其他溶剂。在调节螺钉12上涂覆耐落胶可以使调节螺钉12与螺纹孔11的接触更加紧密，且可以防止长时间使用过程中调节螺钉12因震动而松弛、脱落。

实施例四、

在本发明实施例一的基础上，本发明实施例还进一步地提供另一种匀光装置，具体的，参照图4、5所示，调节结构1包括上壳体40和下壳体50。其中，图4为上壳体40的示意性结构图，图5为下壳体50的示意性结构图。

上壳体40和下壳体50扣合形成容纳腔，上壳体40形成容纳腔的顶壁和左侧壁，下壳体50形成容纳腔的底壁和右侧壁，上壳体40形成容纳腔的顶壁和左侧壁的面上设置有螺纹孔11和与螺纹孔11相适应的调节螺钉12，下壳体50形成纳腔的底壁和右侧壁上设置有弹性片13。

调节结构通过上壳体40和下壳体50围设形成，且在上壳体上制作形成螺纹孔11和调节螺钉12，在下壳体上制作形成弹性片13，则可以在一块合金板材上制作两个螺纹孔11，然后将合金板材弯折形成上壳体，同样在另一块合金板材上制作两个弹性片13，然后将合金板材弯折形成下壳体，所以调节结构通过上壳体40和下壳体50围设形成，可以简化调节结构的制作工艺，适于批量生产。

上述实施例中的上壳体40和下壳体50可以通过黏接、焊接调节螺钉固定等方式进行固定。优选的，如图4所示，上壳体40的左侧边沿和右侧边沿均设置有弯折部41，弯折部41上设置有通孔42，且如图5所示，下壳体50的左侧边沿和右侧边沿均设置有弯折部51，弯折部51上设置有通孔52，使用调节螺钉穿过上壳体和下壳体通过弯折部上设置通孔，并使用调节螺钉对上壳体40和下壳体50进行固定。使用调节螺钉对上壳体40和下壳体50进行固定，有利于后期对调节结构进行拆卸和修理。

实施例五、

在本发明实施例四的基础上，本发明实施例还进一步地提供另一种匀光装置，具体的，参照图6所示，匀光装置还包括连接上壳体40的压接部件60；

压接部件60上设置有压片61；压片61第一端与压接部件60固定，压片第二端向容置腔内部延伸且抵靠在光棒1上。

通过设置压接部件60可以使匀光装置的固定更加紧固，且能够使光棒接收各个方向上的压力，从而将光棒固定在容纳腔中的预设位置。

可选的，上壳体40与压接部件60一体成型。使上壳体40与压接部件60一体成型能够简化匀光装置的制造工艺。

可选的，参照图7所示，上壳体40与压接部件60相对位置上均设置有通孔71，上壳体40与压接部件60通过螺钉进行固定。

使上壳体40与压接部件60相对独立，且通过螺钉进行固定，可以在安装匀光装置的安装过程中先将光棒安放于调节结构形成的容置腔内，然后在安装压接部件，所以安装较为简便。

进一步的，参照图8，所示，图8为将上述上壳体40、下壳体50、压接部件60以及包括保护壳体21的光棒1完成安装后的示意性结构图。通过图8所示匀光装置可以使光棒1在各个方向上进行微调，进而使光棒入射端能够接收更多入射光线和/或光棒的出射端将出射光投射在指定位，所以本发明的实施例可以对匀光装置进行调节，进而提高光线的利用率。

实施例六、

本发明再一实施例提供一种激光投影设备，该激光投影设备包括上述任一实施例提供的匀光装置。示例性的，该激光投影设备可以为激光电视、投影仪等。

具体的，参照图9所示，激光投影设备包括：激光光源91、光机92、镜头93以及投影片屏幕94。其中，激光光源91包括：激光器911、荧光轮912以及滤色轮913等部件，激光器911可以为单色激光器，也可以为双色激光器，荧光轮912上设置有至少一种荧光粉，且激光器911发出的激光能够与荧光轮产生的激发光混合形成白光。滤色轮913用于对混合光进行过滤，提高荧光纯度。光机92包括：匀光装置921、光路器件922以及数字微镜(英文全称：DigitalMicromirrorDevice，简称：DMD)芯片923等部件。其中，匀光装置为上述任一实施例提供的匀光装置。滤色轮时序输出的光束进入匀光装置921进行匀化和/或改变发散角度，使光束符合DMD的对光束能量分布和入射角度的要求，再通光路器件922将光传导至DMD芯片，DMD芯片接收三基色光，并且在电流的驱动下在一定范围内进行旋转，调节进入镜头93的光量，从而使镜头上呈现出不同的色彩。镜头93接收经过DMD调制的后的光线，并经过多个光学镜片的折射、反射等处理最终透射到投影屏幕94上形成投影图像。

本发明实施例提供的激光投影设备的匀光装置，包括调节结构和光棒，调节结构形成两端具有开口的容纳腔，光棒位于容纳腔内且容纳腔的两端开口分别露出光棒的入射端和出射端，容纳腔的至少一个面上设置有螺纹孔和调节螺钉，调节螺钉能够穿过螺纹孔挤压位于容纳腔中的光棒，与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，弹性片第一固定于调节结构上，第二端向容纳腔内部延伸并抵靠在光棒上，所以可以通过正向旋转调节螺钉使调节螺钉向容纳腔内推进，进而挤压容纳腔中的光棒，使光棒向远离设置有螺纹孔的面的方向移动，也可以通过反向旋转调节螺钉使调节螺钉伸入容纳腔部分的长度减小，进而通过螺纹孔相对面上的弹性片使光棒向设置有螺纹孔的面靠近，所以本发明实施例可以对匀光装置进行调节。因为本发明实施例提供的激光投影设备对匀光装装置进行调节，所以可以通过调节匀光装置使光棒入射端能够接收更多入射光线和/或光棒的出射端将出射光投射在指定位，进而提高激光投影设备对光线的利用率。

以上所述，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的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种匀光装置，其特征在于，包括：调节结构和光棒；

所述调节结构形成两端具有开口的容纳腔，所述光棒位于所述容纳腔内且所述容纳腔的两端开口分别露出所述光棒的入射端和出射端；所述调节结构的至少一个面上设置有螺纹孔和与所述螺纹孔相适应的调节螺钉，所述调节螺钉用于穿过所述螺纹孔挤压所述光棒；与螺纹孔相对的面上设置有弹性片，所述弹性片的第一端固定于所述调节结构上，所述弹性片的第二端向所述容纳腔内部延伸并抵靠在所述光棒上。

2.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述光棒还包括：保护壳体；

所述调节螺钉与所述光棒的接触点以及所述弹性片与所述光棒的接触点均位于所述保护壳体上。

3.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述调节螺钉与所述光棒的接触面为球面。

4.根据权利要去1所述的匀光装置，其特征在于，所述调节螺钉上涂覆有耐落胶。

5.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述调节结构包括上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体扣合形成所述容纳腔，所述上壳体形成所述容纳腔的顶壁和左侧壁，所述下壳体形成所述容纳腔的底壁和右侧壁，所述容纳腔的顶壁和左侧壁上设置有螺纹孔和与所述螺纹孔相适应的调节螺钉，所述容纳腔的底壁和右侧壁上设置有弹性片。

6.根据权利要求5所述的匀光装置，其特征在于，上壳体和所述下壳体通过螺钉固定。

7.根据权利要求5所述的匀光装置，其特征在于，所述匀光装置还包括连接所述上壳体的压接部件；

所述压接部件上设置有压片；所述压片第一端与所述压接部件固定，所述压片第二端向所述容置腔内部延伸且抵靠在所述光棒上。

8.根据权利要求7所述的匀光装置，其特征在于，所述上壳体与所述压接部件一体成型。

9.根据权利要求7所述的匀光装置，其特征在于，所述上壳体与所述压接部件通过螺钉进行固定。

10.一种激光投影设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的匀光装置。