CN107450186A - 一种匀光装置和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种匀光装置和激光投影设备，涉及激光技术领域，用于实现导光管的准确定位。该匀光装置包括：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件；底座由底板、第一侧板以及第二侧板形成；第二侧板上设置有露出保护壳体第一端的凹槽；保护壳体形成两端具有开口的容置腔，导光管位于容置腔内，保护壳体的第一端设置有卡爪，卡爪上设置有通孔，第二侧板与通孔相对的位置设置有螺纹孔，保护壳体第一端通过卡爪固定于凹槽内；支架与底座固定，锁紧部件位于支架上，弹性支撑部件位于底座与锁紧部件相对的面上；锁紧部件以及弹性支撑部件压紧保护壳体表面，对所述保护壳体的位置进行固定。本发明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，例如导光管，扩散片或复眼透镜等。其中，导光管较为常用，通常位于光源三基色输出端，以及光机照明系统的入口端。导光管能够对进入导光管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，通过对导光管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，导光管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导光管入射端对光线入射角度的要求范围之内，则光线无法进入导光管，可能会造成光损。此外，若导光管的出射端偏离预设位置，则导光管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，所以导光管在安装固定时对位置精确度的要求较高。

参照图1所示，图1为现有的一种匀光装置的示意性结构图。该匀光装置包括：保护壳体1、导光管2以及定位结构3。其中，保护壳体1为导光管2的外侧，用于对导光管进行保护；定位结构3位于保护壳体1的底面，并且在匀光装置的安装底座上设置有与定位结构3相适应的定位槽，在对匀光装置进行安装时将定位结构3卡接与安装底座上的定位槽从而实现对匀光装置的定位。然而，在实际生产中为了安装方便，通常会使定位槽的尺寸稍大于定位结构3的尺寸，所以导光管2定位后存在定位不准确现象，所然导光管2位置的误差只有毫米级别或者更小级别，但对光路来说可能具有非常大的影响。

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，用于实现导光管的准确定位。

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：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件；

所述底座由底板、与所述底板垂直连接的第一侧板以及与所述底板垂直连接且与所述第一侧板相邻的第二侧板形成；所述第二侧板上设置有露出所述保护壳体第一端的凹槽；

所述保护壳体形成两端具有开口的容置腔，所述导光管位于所述容置腔内，所述保护壳体的第一端设置有卡爪，所述卡爪上设置有通孔，所述第二侧板与所述通孔相对的位置设置有螺纹孔，所述保护壳体第一端通过与所述螺纹孔相适应的螺钉固定于所述凹槽内；

所述支架与所述底座固定，所述锁紧部件位于所述支架上，所述弹性支撑部件位于所述底座与所述锁紧部件相对的面上；所述锁紧部件以及所述弹性支撑部件压紧所述保护壳体表面，用于对所述保护壳体的位置进行固定。

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：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件，其中，底座由底板、第一侧板和第二侧板形成，且第二侧板上设置有露出保护壳体第一端的凹槽，保护壳体第一端设置有卡爪，卡爪上设置有通孔，第二侧板与通孔相对的位置设置有螺纹孔，因此保护壳体第一端可以通过与螺纹孔相适应的螺钉固定于凹槽内，所以本发明实施例首先可以将保护壳体的第一端准确定位；其次，支架与底座固定，支架上的锁紧部件与位于底座与锁紧部件相对的面上的弹性支撑部件，压紧所述保护壳体表面且可以对保护壳体的位置进行固定，所以通过锁紧部件和弹性支撑部件可以将进一步防止保护壳体晃动；因为本发明实施例提供的匀光装置可以将保护壳体的第一端准确定位且可以防止保护壳体整体晃动，所以可以将保护壳体进行准确定位；又因为导光管位于保护壳体形成容置腔内，所以本发明实施例可以实现对导光管的准确定位。

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为现有技术中匀光装置的示意性结构图；

图2为本发明实施例提供的匀光装置的分解示意图之一；

图3为本发明实施例提供的匀光装置的分解示意图之二；

图4为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之一；

图5为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之二；

图6为本发明实施例提供的匀光装置的示意性结构图之三；

图7为本发明实施例提供的保护壳体的示意性结构图；

图8为本发明实施例提供的激光投影设备的示意性结构图。

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。

实施例一、

本发明实施例提供一种匀光装置，该匀光装置包括：导光管11、保护壳体12、底座13、支架14、锁紧部件15以及弹性支撑部件16。具体的，参照图2、3、4所示，其中，图2为匀光装置中的导光管11、保护壳体12、锁紧部件15以及弹性支撑部件16的分解示意图，图3为匀光装置中的底座13、支架14、锁紧部件15以及弹性支撑部件16的分解示意图，图4为匀光装置整体示意性结构图。

底座13由底板131、与底板131垂直连接的第一侧板132以及与底板131垂直连接且与第一侧板132相邻的第二侧板133形成，第二侧板133上设置有露出保护壳体12第一端的凹槽1331。

其中，第二侧板133于第一侧板131可以连接固定，也可以相互独立。使第二侧板133于第一侧板131可以连接固定，可以使底座13更加稳定，因此优选使第二侧板133于第一侧板131可以连接固定。

保护壳体12形成两端具有开口的容置腔，导光管11位于容置腔内。保护壳体12的第一端设置有卡爪121，卡爪121上设置有通孔122，第二侧板133与通孔122相对的位置设置有螺纹孔1332，保护壳体12第一端通过与螺纹孔1332相适应的螺钉固定于凹槽1331内。

其中，上述实施例中的导光管可以为实心的也可以为空心的，当导光管为实心时，可以采用透明材质(例如：玻璃、光学塑料、透明无机陶瓷等)按照预设导光管的形态切割形成；而当导光管为空心时，可以通过反射材质(例如：反光片、反射镜等)切割形成导光管各个面的形状，然后通过切割形成的各个面围设形成导光管。本发明实施例中对导光管的具体结构不做限定。

支架14与底座13固定，锁紧部件15位于所述支架14上，弹性支撑部件16位于所述底座13与所述锁紧部件15相对的面上；锁紧部件15以及弹性支撑部件16压紧保护壳体12表面，用于对保护壳体12的位置进行固定。

还需要说明的是，上述实施例中的底座、支架、保护壳体等均可以采用铁、铜、铝、合金等金属材料制作形成，也可以采用陶瓷、塑料等非金属材料制作形成。但相比于非金属材料，金属材料具有更好的导热性、延展性以及强度，因此优选的，本发明实施例中的底座、支架、保护壳体采用金属材料制作形成。此外，为了简化匀光装置的制作工艺上述实施例中的底座13和支架14一体成型。具体的，底座13和支架14可以采用铸造工艺一体成型。

本发明实施例提供的匀光装置，包括：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件，其中，底座由底板、第一侧板和第二侧板形成，且第二侧板上设置有露出保护壳体第一端的凹槽，保护壳体第一端设置有卡爪，卡爪上设置有通孔，第二侧板与通孔相对的位置设置有螺纹孔，因此保护壳体第一端可以通过与螺纹孔相适应的螺钉固定于凹槽内，所以本发明实施例首先可以将保护壳体的第一端准确定位；其次，支架与底座固定，支架上的锁紧部件与位于底座与锁紧部件相对的面上的弹性支撑部件，压紧所述保护壳体表面且可以对保护壳体的位置进行固定，所以通过锁紧部件和弹性支撑部件可以将进一步防止保护壳体晃动；因为本发明实施例提供的匀光装置可以将保护壳体的第一端准确定位且可以防止保护壳体整体晃动，所以可以将保护壳体进行准确定位；又因为导光管位于保护壳体形成容置腔内，所以本发明实施例可以实现对导光管的准确定位。

实施例二、

在上述实施例一的基础上本发明实施例还提供了锁紧部件15和弹性支撑部件16的具体结构。

具体的，参照5所示，锁紧部件15包括：设置于支架14上的调节螺孔151和与调节螺孔151相适应的调节螺钉152。

弹性支撑部件16为弹簧，弹簧的轴线与弹簧和底座13的接触面垂直。

需要说明的是，在上述实施例的基础上本领域技术人员还可能想到通过弹性片等其他可以在外力作用下发生形变并产生应力，在除去外力后又恢复原状的器件来替换本发明实施例中的弹簧，但这均属于本领域技术人员对本发明实施例的合理变换，因此也应属于本发明的保护范围之内。此外，相比于弹性片等器件弹簧能够在多次形变后仍保持较的回弹力，因此本发明优选使用弹簧来实现。

优选的，弹簧16为锥形弹簧，且弹簧16与保护壳体12相接触的一端的横截面积大于弹簧16与底座13相接触的一端的横截面积。

使弹簧16为锥形弹簧，并且使弹簧16与保护壳体12相接触的一端的横截面积大于弹簧16与底座13相接触的一端的横截面积，可以减小保护壳体12与弹簧16的接触面，进而可以更精确的控制调节距离。此外，还可以增大弹簧16与底座13的接触面积，进而可以避免弹簧16受外力偏移。

通过上述锁紧部件15和弹性支撑部件16不但可以对保护壳体12的位置进行固定，而且还可以通过锁紧部件15和弹性支撑部件16对导光管11的位置进行调节。其对导光管11位置进行调节的过程以及原理为：当需要将导光管11向靠近底板131的方向调节时，可以通过顺时针旋转调节螺钉152，使调节螺钉152向靠近底板131的方向推进，保护壳体12受调节螺钉152挤压后挤压位于保护壳体12和底板之间的弹簧16，弹簧16被压缩，保护壳体12向靠近底板131的方向移动，进而带动保护壳体12内的导光管11向靠近底板131的方向移动。当需要将导光管11向远离底板131的方向调节时，可以通过逆时针旋转与底板131相对的调节螺钉152，使调节螺钉152与保护壳体的接触点逐渐远离底板131，位于保护壳体12和底板131之间的弹簧16产生的应力使保护壳体12向远离底板131的方向移动，进而带动保护壳体12内的导光管11向远离底板131的方向移动。

进一步的，由上述导光管调节过程可知：若匀光装置仅在一个方向上设置有调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16，则匀光装置可以实现导光管在一个方向上的调节，而若在多个方向上设置调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16，则可以实现导光管在多个方向上的调节。因此，优选的，在多个方向上设置调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16。在多个方向上设置调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16可以实现导光管在横截面所在平面内任意方向的移动，即基于附图5所示的方向，可实现导光管上、下、左、右调节。

优选的，如图5所示，支架14由与底板131平行的横筋141和与第一侧板132平行的竖筋142形成，横筋141和竖筋142上均设置有锁紧部件15。通过在相互垂直的两个面上设置调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16，即可实现导光管11在横截面所在平面内任意方向上的调节。因此，通过这种设计可以减少匀光装置上调节螺孔151、调节螺钉152以及弹簧16的数量，进而简化匀光装置的结构，简化制作匀光装置的工艺流程。

需要说明的是，当对导光管11的位置向某一个方向调节时，调节螺钉152产生的作用力的方向与弹簧16产生作用力的方向可能不在一条直线上，而若调节螺钉152产生的作用力的方向与弹簧16产生作用力的方向不在一条直线上时，会形成扭矩，进而造成保护壳体12带动导光管11发生转动。因此优选的，如图5中所示，保护壳体12的第一端设置有两个卡爪121，两个卡爪121分别与凹槽1331的两侧相对。通过在保护壳体12的第一端设置有两个卡爪121，且两个卡爪121分别与凹槽1331的两侧相对，可以在上述情况下避免导光管发生转动。

实施例三、

在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了另一种保护壳体12。

具体的，参照图6所示，卡爪121上还设有定位孔123，第二侧板133与定位孔123相对的位置设置有定位柱1333。

通过卡爪121上的定位孔123以及第二侧版133上的定位柱1333，可以在安装时准确的将保护壳体12放置在预设位置上，进而可以在将保护壳体12与第二侧板133固定时实现准确定位。

再进一步的，卡爪121和第二侧板133之间还设置有垫片。

首先，通过在卡爪121和第二侧板133之间设置垫片可以消除生产过程中保护壳体12和底座13的加工公差，进而使保护壳体与底座更加紧固。其次，由上述实施例中导光管的调节过程可知，上述实施例中的导光管位置仅能在导光管横截面所在平面内调节，无法在垂直导光管横截面的方向上进行调节，而本发明实施例中进一步在卡爪121和第二侧板133之间增加垫片，所以本发明实施例可以进一步通过调整垫片的厚度进而在垂直导光管横截面的方向上对导光管的位置进行调节，即本发明实施可以实现导光管在上、下、左、右、前、后六个方向上的调节。

再进一步的，参照图7所示，保护壳体12上设置有至少一个弹片124，弹性片124的第一端固定于保护壳体12上，弹性片124的第二端向保护壳体12形成容置腔内部延伸且抵靠在导光管11上。

通常保护壳体12为钣金件，而导光管11属于光学器件，在加工时钣金件的加工公差通常大于光学器件的加工公差，所以保护壳体12与导光管11之间可能存在缝隙。而当保护壳体12与导光管11之间有缝隙时，导光管11会在保护壳体12内部晃动。本发明实施例中通过在保护壳体12上设置弹片121，可以对保护壳体12内部的导光管11进行固定，从而避免导光管11在保护壳体12内部晃动。

实施例四、

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8所示，激光投影设备包括：激光光源81、光机82、镜头83以及投影片屏幕84。其中，激光光源81包括：激光器811、荧光轮812以及滤色轮813等部件，激光器811可以为单色激光器，也可以为双色激光器，荧光轮812上设置有至少一种荧光粉，且激光器811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813用于对混合光进行过滤，提高荧光纯度。光机82包括：匀光装置821、光路器件822以及数字微镜(英文全称：Digital Micro mirrorDevice，简称：DMD)芯片823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813时序输出的光束进入匀光装置821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822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83的光量，从而使镜头上呈现出不同的色彩。镜头83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84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：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件，其中，底座由底板、第一侧板和第二侧板形成，且第二侧板上设置有露出保护壳体第一端的凹槽，保护壳体第一端设置有卡爪，卡爪上设置有通孔，第二侧板与通孔相对的位置设置有螺纹孔，因此保护壳体第一端可以通过与螺纹孔相适应的螺钉固定于凹槽内，所以本发明实施例首先可以将保护壳体的第一端准确定位；其次，支架与底座固定，支架上的锁紧部件与位于底座与锁紧部件相对的面上的弹性支撑部件，压紧所述保护壳体表面且可以对保护壳体的位置进行固定，所以通过锁紧部件和弹性支撑部件可以将进一步防止保护壳体晃动；因为本发明实施例提供的匀光装置可以将保护壳体的第一端准确定位且可以防止保护壳体整体晃动，所以可以将保护壳体进行准确定位；又因为导光管位于保护壳体形成容置腔内，所以本发明实施例可以实现对导光管的准确定位。因为本发明实施例提供的激光投影设备可以实现对导光管的准确定位，所以可以使导光管入射端能够接收更多入射光线和/或导光管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：导光管、保护壳体、底座、支架、锁紧部件以及弹性支撑部件；

所述底座由底板、与所述底板垂直连接的第一侧板以及与所述底板垂直连接且与所述第一侧板相邻的第二侧板形成，所述第二侧板上设置有露出所述保护壳体第一端的凹槽；

所述保护壳体形成两端具有开口的容置腔，所述导光管位于所述容置腔内，所述保护壳体的第一端设置有卡爪，所述卡爪上设置有通孔，所述第二侧板与所述通孔相对的位置设置有螺纹孔，所述保护壳体第一端通过与所述螺纹孔相适应的螺钉固定于所述凹槽内；

所述支架与所述底座固定，所述锁紧部件位于所述支架上，所述弹性支撑部件位于所述底座与所述锁紧部件相对的面上；所述锁紧部件以及所述弹性支撑部件压紧所述保护壳体表面，用于对所述保护壳体的位置进行固定。

2.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述锁紧部件包括：设置于所述支架上的调节螺孔和与所述调节螺孔相适应的调节螺钉。

3.根据权利要求2所述的匀光装置，其特征在于，所述支架由与所述底板平行的横筋和与所述第一侧板平行的竖筋形成，所述横筋和所述竖筋上均设置有所述锁紧部件。

4.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述卡爪上还设有定位孔，所述第二侧板与所述定位孔相对的位置设置有定位柱。

5.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述卡爪和所述第二侧板之间还设置有垫片。

6.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述保护壳体的第一端设置有两个所述卡爪，两个所述卡爪分别与所述凹槽的两侧相对。

7.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述弹性支撑部件为弹簧；所述弹簧的轴线与所述弹簧和所述底座的接触面垂直。

8.根据权利要求7所述的匀光装置，其特征在于，所述弹簧为锥形弹簧，且所述弹簧与所述保护壳体相接触的一端的横截面积大于所述弹簧与底座相接触的一端的横截面积。

9.根据权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述保护壳体上设置有至少一个弹片，所述弹片的第一端固定于所述保护壳体上，所述弹性片的第二端向所述保护壳体形成的容置腔内部延伸且抵靠在所述导光管上。

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。