CN110531570B - 激光投影设备及镜头 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影设备及镜头，属于投影技术领域。该激光投影设备包括：光学引擎和镜头，镜头包括主壳体、镜筒和反射镜壳体。主壳体的第一开口端与反射镜壳体连接，主壳体的第二开口端与光学引擎连接，镜筒的侧壁通过至少三个固定点固定在主壳体内，且镜筒的第一端朝向反射镜壳体，镜筒的第二端朝向光学引擎。由于至少三个固定点位于同一平面，且能够围城多边形，从而可以保证镜筒整体支撑在主壳体上，避免了镜筒因发生的振动而引起的变形，保证了镜头的成像质量，进而保证了激光投影设备的成像质量。

Description

激光投影设备及镜头

技术领域

本申请涉及投影技术领域，特别涉及一种激光投影设备及镜头。

背景技术

激光投影设备为一种用以产生投影画面的显示设备。目前激光投影设备中主要包括光学引擎和镜头，光学引擎用于将自身提供的光束进行调制，将调制后的光束出射至镜头，镜头用于基于光学引擎调制后的光束进行成像。其中，镜头可以包括反射镜壳体、镜筒和设置在镜筒内的镜片。由于镜头很大程度上决定投影设备的成像质量，因此需要对镜筒进行合理地固定，以通过镜筒对镜片形成良好的保护。

相关技术中，镜筒的第一端设置有固定板，通过固定板与反射镜壳体之间固定连接，实现镜筒的悬臂式固定。然而，由于镜筒的悬臂式固定，导致镜筒的第二端悬空，且没有任何支撑，从而会导致镜筒的悬空端产生一定变形量，这种变形量易造成镜筒内部的镜片发生位移或变形，因而降低了激光投影设备的成像质量。

发明内容

本申请提供了一种激光投影设备及镜头，可以解决相关技术中激光投影设备及镜头成像质量低的问题。所述技术方案如下：

本申请提供了一种激光投影设备，所述激光投影设备包括：光学引擎和镜头，所述镜头包括主壳体、镜筒和反射镜壳体；

所述主壳体的第一开口端与所述反射镜壳体连接，所述主壳体的第二开口端与所述光学引擎连接，所述镜筒的侧壁通过至少三个固定点固定在所述主壳体内，且所述镜筒的第一端朝向所述反射镜壳体，所述镜筒的第二端朝向所述光学引擎，所述至少三个固定点位于同一平面，且能够围城多边形。

在一种可能的实现方式中，所述平面的平面度误差小于或等于误差阈值。

可选地，所述至少三个固定点的数量为四个，四个固定点能够围成矩形或者等腰梯形。

可选地，所述四个固定点中的每个固定点与所述镜筒的端面之间的最小距离小于或等于距离阈值。

可选地，所述距离阈值等于所述镜筒长度的0.25倍。

可选地，所述主壳体上沿深度方向设置有至少三个凸台，所述镜筒上设置有与所述至少三个凸台一一对应的至少三个耳板，每个凸台与对应的耳板能够形成一个固定点。

可选地，所述主壳体与所述至少三个凸台一体成型，所述镜筒与所述至少三个耳板一体成型。

可选地，所述镜头还包括与所述至少三个凸台一一对应的至少三个第一弹性垫，每个第一弹性垫位于对应的凸台和耳板之间。

可选地，所述镜头还包括第二弹性垫，所述第二弹性垫位于所述镜筒和所述主壳体之间。

本申请提供了一种镜头，所述镜头包括：主壳体、镜筒和反射镜壳体；

所述主壳体的第一开口端与所述反射镜壳体连接，所述主壳体的第二开口端与所述光学引擎连接，所述镜筒的侧壁通过至少三个固定点固定在所述主壳体内，且所述镜筒的第一端朝向所述反射镜壳体，所述镜筒的第二端朝向所述光学引擎，所述至少三个固定点位于同一平面，且能够围成多边形。

本申请提供的技术方案的有益效果至少可以包括：

本申请中，主壳体的第一开口端与反射镜壳体连接，主壳体的第二开口端与光学引擎连接，主壳体还可以用来固定镜筒，镜筒的侧壁通过至少三个固定点连接在所述主壳体内，镜筒的第一端朝向反射镜壳体，镜筒的第二端朝向光学引擎。由于至少三个固定点位于同一平面，且能够围城多边形，从而可以保证镜筒整体支撑在主壳体上，避免了镜筒因发生的振动而引起的变形，保证了镜头的成像质量，进而保证了激光投影设备的成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种镜头的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种光学引擎的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种主壳体的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种镜筒的结构示意图。

附图标记：

1：光学引擎；2：镜头；3：固定点；4：第一弹性垫；5：第二弹性垫；

11：光源；12：光机系统；21：主壳体；22：镜筒；23：反射镜壳体；

211：第一开口端；212：第二开口端；213：凸台；214：矩形耳板；221：耳板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1示例了本申请实施例的一种激光投影设备的结构示意图，图2示例了本申请实施例的一种镜头的结构示意图。如图1和图2所示，该激光投影设备包括：光学引擎1和镜头2，镜头2包括主壳体21、镜筒22和反射镜壳体23；主壳体21的第一开口端211与反射镜壳体23连接，主壳体21的第二开口端212与光学引擎1连接，镜筒22的侧壁通过至少三个固定点3固定在主壳体21内，且镜筒22的第二端朝向反射镜壳体23，镜筒22的第二端朝向光学引擎1，至少三个固定点3位于同一平面，且能够围成多边形。

本申请实施例中，由于至少三个固定点3位于同一平面，且能够围城多边形，从而可以保证镜筒22整体支撑在主壳体21上，避免了镜筒22因发生的振动而引起的变形，保证了镜头2的成像质量，进而保证了激光投影设备的成像质量。

其中，如图3所示，光学引擎1可以包括光源11和光机系统12，光源11用于为光机系统12提供光束，光机系统12用于对光源11系统提供的光束进行调制，并将调制后的光束出射至镜头2。

光源11可以为单色光源，也可以为多色光源。当光源11为单色光源时，光源11可以为蓝色激光器，此时光源11还可以包括荧光轮和滤色轮，以保证光源11出射的光束可以为红绿蓝三色的光束。而当光源11为多色光源时，光源11可以绿色激光器、红色激光器和蓝色激光器的三色激光系统，这样光源11可以直接通过这三色激光器出射红绿蓝三色的光束，也即是光源11中可以不包括荧光轮和滤色轮。

在一些实施例中，光机系统12可以包括光机壳体、DMD(Digital MicromirrorDevice，数字微镜器件)、透镜组件和TIR(Total Internal Reflection，全反射)组件等，光源11连接在光机壳体的第一端，镜头2连接在光机壳体的第二端，第一端与第二端可以相互垂直或平行，DMD可以设置在光机壳体的底面，且与第二端垂直，透镜组件和TIR组件可以固定在光机壳体的底面上，透镜组件的入光侧朝向第一端，TIR组件位于DMD的上方，TIR组件的出光侧朝向第二端。当然，光机系统12还可以为其他结构，本申请实施例对此不做限定。

其中，镜筒22可以为一个圆柱状镜筒22或者四棱柱状镜筒22，当然，镜筒22也可以根据实际情况设置成其他形状的镜筒22。

如图2所示，为了保障对主壳体21对镜筒22形成更好的支撑，避免每个固定点3的受力不均衡，至少三个固定点3所在的同一平面可以与水平面平行，这样可以保证镜筒22自身的重力与至少三个固定点3所在的同一平面垂直。

进一步地，为了保证镜筒22的平衡受力，以对镜筒22整体形成更稳固的支撑，至少三个固定点3围成的多边形的中心点与镜筒22的重心所在的直线可以与水平面垂直，这样可以保证镜筒22处于平衡状态，从而实现对镜筒22更稳固的支撑。

更进一步地，至少三个固定点3中每个固定点3与多边形的中心点之间的距离可以相等，这样，由于镜筒22的重心与每个固定点3之间的距离相等，以保证镜筒22自身的重力可以均匀分布在每个固定点3上，从而保证每个固定点3的受力的均匀性，提高镜筒22固定的稳定性。

需要说明的是，至少三个固定点3形成的同一平面的平面度误差可以小于或等于误差阈值，以使镜筒22在这个平面上受力更加均匀和平衡，不易倾斜，从而保证了镜筒22的稳固性固定，可以达到防振效果。其中，误差阈值可以为0.03mm，当然，误差阈值可以为0.02或者0.04等，只要不影响镜筒22的稳固性固定即可，本申请实施例对此不做限定。

本申请实施例中，至少三个固定点3的数量可以为三个，三个固定点3可以呈三角形布置。示例的，三个固定点3围成的三角形可以是正三角形、等腰三角形或直角三角形。为了保证每个固定点3受力的均匀性，三个固定点3可以呈正三角形分布，且正三角形的中心与镜筒22的重心所在的直线与水平面垂直。当然，至少三个固定点3的数量和设置方式根据具体情况设定，本申请实施例对此不做限定。

当然，如图2所示，至少三个固定点3的数量也可以为四个，四个固定点3能够围成矩形或者等腰梯形。四个固定点3在便于满足平面度误差的情况下，相比于三个固定点3可以更加稳定地起到支撑作用。

其中，四个固定点3中的每个固定点3与镜筒22的端面之间的最小距离小于或等于距离阈值。这样设置，可以通过四个固定点3的提高对镜筒22的固定效果，从而避免镜筒22发生变形。

需要说明的是，距离阈值可以是镜筒22长度的0.25倍。比如，当镜筒22的长度为5cm时，距离阈值可以为1.25cm，也即是每个固定点3与镜筒22的端面之间的最小距离小于或等于1.25cm。当然，距离阈值还可以是其他数值，比如还可以是镜筒22长度的0.3倍等。

还需要说明的是，当镜筒22较长时，每个固定点3与镜筒22的端面之间的最小距离可以大于或等于镜筒22长度的0.1倍，以避免四个固定点3靠近镜筒22的端面时，镜筒22的中心受力较大，从而导致镜筒22的中心发生变形。

本申请实施例中，如图4所示，主壳体21是用于将镜筒22、反射镜壳体23和光学引擎1配合起来的连接媒介。在一些实施例中，主壳体21的第一开口端211可以与反射镜壳体23螺纹连接，主壳体21的第二开口端212可以与光学引擎1螺纹连接，镜筒22与主壳体21通过螺钉连接。镜筒22与反射镜壳体23、光学引擎1和主壳体21的内壁之间可以留有一定的间隙。

其中，为了保证主壳体21有足够的强度，以保证主壳体21在镜筒22的重力作用下不易产生形变，示例的，主壳体21可以采用选用镁铝合金制成，当然主壳体21也可以采用其他材料制成本申请实施例对此不做限定。

主壳体21可以为沿第一端到第二端的方向设置有U形槽的壳体，或者可以设置为考虑实际情况的其他形状的壳体，本申请实施例对此不做的限定。这样，可以通过至少三个固定点3将镜筒22沿U形槽的开口处与主壳体21固定，此时镜筒22的底部可以与U形槽之间间隙接触，当然，镜筒22也可以支撑在U形槽内，本申请实施例对此不做限定。

当镜筒22的底部支撑在U形槽内时，在一些实施例中，主壳体21的内腔可以设置一个圆弧形支撑架，也即是支撑架的顶面为圆弧面，以保证支撑架的顶面能够与镜筒22的底部进行贴合，从而实现对镜筒22的辅助支撑。其中，圆弧形支撑架可以与主壳体21一体成型，当然也可以通过其他方式实现圆弧形支撑架与主壳体21的固定。

进一步地，镜头2还可以包括第二弹性垫5(图中未示出)，第二弹性垫5位于镜筒22和主壳体21之间。示例的，第二弹性垫5可以设置在镜筒22的正下方，且位于主壳体21的底板正上方。为了不影响至少三个固定点3对镜筒22的固定效果，第二弹性垫5可以设置成软质材料，也即是第二弹性垫5可以在外力作用下发生弹性形变，以便于在支撑镜筒22的同时，保证至少三个固定点3可以位于同一平面。

其中，在将主壳体21的第一开口端211与反射镜壳体23螺纹连接时，在一些实施例中，主壳体21的第一开口端211的开口两侧可以分别设置一个连接板，连接板可以与主壳体21一体成型。这样，可以在连接板上设置通孔，在反射镜壳体23上与通孔对应位置设置螺纹孔，进而将螺钉穿过通孔与对应位置的螺纹孔螺纹连接，以通过连接板与反射镜壳体23的螺纹实现主壳体21的第一开口端211与反射镜壳体23的螺纹连接。

在将主壳体21的第二开口端212与光学引擎1螺纹连接时，在一些实施例中，主壳体21的第二开口端212的端面可以设置一个圆角矩形连接板，圆角矩形连接板上与第二开口端212的第二开口对应位置设置有圆形通孔。其中，圆角矩形连接板可以与主壳体21一体成型，圆形通孔的直径大于镜筒22的第二端的直径，以便于镜筒22的第二端可以穿过圆形通孔，且圆角矩形连接板不会对镜筒22的成像形成遮挡。

这样，可以在圆角矩形连接板上设置通孔，在光学引擎1上与通孔对应位置设置螺纹孔，进而将螺钉穿过通孔与对应位置的螺纹孔螺纹连接，以通过圆角矩形连接板与光学引擎1的螺纹连接实现主壳体21的第二开口端212与光学引擎1的螺纹连接。

需要说明的是，主壳体21的第一开口端211与反射镜壳体23之间，以及主壳体21的第二开口端212与光学引擎1之间除了可以通过上述方式实现螺纹连接，还可以通过其他方式实现螺纹连接，本申请实施例对此不做限定。

另外，为了便于对镜头2的固定，在一些实施例中，如图4所示，主壳体21的侧壁上靠下的部位可以设置至少一对矩形耳板214，矩形耳板214上可以设置有通孔，这样可以通过矩形耳板214上设置的通孔，实现主壳体21与主机的固定连接，实现对镜头2的固定。

本申请实施例中，如图4和图5所示，主壳体21上沿深度方向设置有至少三个凸台213，镜筒22上设置有与至少三个凸台213一一对应的至少三个耳板221，每个凸台213与对应的耳板221能够形成一个固定点3。

其中，每个凸台213的上表面可以为平行于水平面的光滑平面，也即是至少三个凸台213的上表面位于同一平面，以保证通过至少三个耳板221将镜筒22固定在主壳体21上之后，至少三个凸台213和至少三个耳板221形成的至少三个固定点3可以位于同一平面。每个凸台213上可以加工螺纹孔，每个耳板221上可以加工与之对应的通孔，可以通过螺钉将凸台213与耳板221连接。

需要说明的是，为了避免镜筒22设置的至少三个耳板221与镜筒22之间发生断裂，耳板221可以设置成带筋板的耳板221。示例的，耳板221可以包括平台和筋板，平台的下表面可以为平行于水平面的光滑平面，平台和筋板一体成型。

还需要说明的是，为了保证镜筒22与主壳体21的固定精度，同时确保形成的至少三个固定点3位于同一平面，主壳体21与至少三个凸台213可以一体成型，镜筒22与至少三个耳板221可以一体成型。另外，由于一体成型的结构的强度较高，从而可以避免凸台213与主壳体21之间，以及耳板221与镜筒22之间的断裂。

本申请实施例中，如图2所示，镜头2还可以包括与至少三个凸台213一一对应的至少三个第一弹性垫4(图中未示出)，每个第一弹性垫4位于对应的凸台213和耳板221之间。

这样，在镜筒22发生振动时，可以通过第一弹性垫4缓解镜筒22与主壳体21之间的振动，同时可以保护凸台213和耳板221不受损害，并且可以使每个固定点3的受力更加平稳。

本申请实施例中，主壳体的第一开口端与反射镜壳体连接，主壳体的第二开口端与光学引擎连接，主壳体还可以用来固定镜筒，镜筒的侧壁通过至少三个固定点固定在主壳体内，镜筒的第一端朝向反射镜壳体，镜筒的第二端朝向光学引擎。由于至少三个固定点位于同一平面，且能够围城多边形，从而可以保证镜筒整体支撑在主壳体上，避免了镜筒因发生的振动而引起的变形，保证了镜头的成像质量，进而保证了激光投影设备的成像质量。凸台与耳板之间的弹性垫可以合理缓冲、减少磨损，使固定点的受力更加平稳。镜筒和主壳体之间的第二弹性垫可以起到辅助支撑的作用，使镜筒不易受到重力方向的变形。

图2示例了本申请实施例的一种镜头的结构示意图，如图2所示，镜头2包括主壳体21、镜筒22和反射镜壳体23；主壳体21的第一开口端211与反射镜壳体23连接，主壳体21的第二开口端212与光学引擎1连接，镜筒22的侧壁通过至少三个固定点3固定在主壳体21内，且镜筒22的第二端朝向反射镜壳体23，镜筒22的第二端朝向光学引擎1，至少三个固定点3位于同一平面，且能够围成多边形。

需要说明的是，本申请实施例中所涉及的主壳体、镜筒和反射镜壳体的结构可以与上述实施例所述的主壳体、镜筒和反射镜壳体的结构相同或相似，本申请实施例对此不再赘述。

本申请实施例中，主壳体的第一开口端与反射镜壳体连接，主壳体的第二开口端与光学引擎连接，主壳体还可以用来固定镜筒，镜筒的侧壁通过至少三个固定点固定在主壳体内，镜筒的第一端朝向反射镜壳体，镜筒的第二端朝向光学引擎。由于至少三个固定点位于同一平面，且能够围城多边形，从而可以保证镜筒整体支撑在主壳体上，避免了镜筒因发生的振动而引起的变形，保证了镜头的成像质量。凸台与耳板之间的弹性垫可以合理缓冲、减少磨损，使固定点的受力更加平稳。镜筒和主壳体之间的第二弹性垫可以起到辅助支撑的作用，使镜筒不易受到重力方向的变形。

以上所述仅为本申请的说明性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光投影设备，其特征在于，所述激光投影设备包括：光学引擎(1)和镜头(2)，所述镜头(2)包括主壳体(21)、镜筒(22)和反射镜壳体(23)；

所述主壳体(21)的第一开口端(211)与所述反射镜壳体(23)螺纹连接，所述主壳体(21)的第二开口端(212)与所述光学引擎(1)连接，所述镜筒(22)的侧壁通过至少三个固定点(3)固定在所述主壳体(21)内，且所述镜筒(22)的第一端朝向所述反射镜壳体(23)，所述镜筒(22)的第二端朝向所述光学引擎(1)，所述至少三个固定点(3)位于同一平面，且能够围成多边形。

2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述平面的平面度误差小于或等于误差阈值。

3.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述至少三个固定点(3)的数量为四个，四个固定点(3)能够围成矩形或者等腰梯形。

4.根据权利要求3所述的激光投影设备，其特征在于，所述四个固定点(3)中的每个固定点(3)与所述镜筒(22)的端面之间的最小距离小于或等于距离阈值。

5.根据权利要求4所述的激光投影设备，其特征在于，所述距离阈值等于所述镜筒(22)长度的0.25倍。

6.根据权利要求1-5任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述主壳体(21)上沿深度方向设置有至少三个凸台(213)，所述镜筒(22)上设置有与所述至少三个凸台(213)一一对应的至少三个耳板(221)，每个凸台(213)与对应的耳板(221)能够形成一个固定点(3)。

7.根据权利要求6所述的激光投影设备，其特征在于，所述主壳体(21)与所述至少三个凸台(213)一体成型，所述镜筒(22)与所述至少三个耳板(221)一体成型。

8.根据权利要求6所述的激光投影设备，其特征在于，所述镜头(2)还包括与所述至少三个凸台(213)一一对应的至少三个第一弹性垫(4)，每个第一弹性垫(4)位于对应的凸台(213)和耳板(221)之间。

9.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述镜头(2)还包括第二弹性垫(5)，所述第二弹性垫(5)位于所述镜筒(22)和所述主壳体(21)之间。

10.一种镜头，其特征在于，所述镜头包括：主壳体(21)、镜筒(22)和反射镜壳体(23)；

所述主壳体(21)的第一开口端(211)与所述反射镜壳体(23)螺纹连接，所述主壳体(21)的第二开口端(212)与光学引擎(1)连接，所述镜筒(22)的侧壁通过至少三个固定点(3)固定在所述主壳体(21)内，且所述镜筒(22)的第一端朝向所述反射镜壳体(23)，所述镜筒(22)的第二端朝向所述光学引擎(1)，所述至少三个固定点(3)位于同一平面，且能够围成多边形。

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