CN111856845A - 一种投影设备的光机组件及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影设备的光机组件及投影设备，涉及投影设备技术领域，为解决现有的投影设备的在工作一段时间后，投影画面的清晰度和分辨率会降低，不能满足画面质量要求的问题而发明。该投影设备的光机组件，包括数字微镜元件、振镜组件、遮挡件及散热装置，振镜组件包括振镜，振镜位于第一反射光线的光路上，第一反射光线为数字微镜元件的微镜片处于开态时所反射的光线，遮挡件位于振镜组件的入光侧，遮挡件位于第一反射光线的光路之外，且位于第二反射光线的光路上，以遮挡第二反射光线，第二反射光线为数字微镜元件的微镜片处于关态时所反射的光线，散热装置用于对遮挡件散热。本发明可用于投影设备中。

Description

一种投影设备的光机组件及投影设备

技术领域

本发明涉及投影设备技术领域，尤其涉及一种投影设备的光机组件及投影设备。

背景技术

数字光处理投影机(Digital Light Processing简称DLP)是基于数字微镜元件(Digital Micromirror Device简称DMD)来完成可视数字信息显示的技术。其原理是：例如图1所示，光源01产生的白光经过色轮02分成红绿蓝三基色光，三基色光经过集光棒03、中继光学系统04、反射镜05和TIR(Total Internal Reflection，全内反射)棱镜组06后，投射到数字微镜元件07上，数字微镜元件07上由很多微镜片组成，一个微镜片相当于一个像素单元，每个微镜片均可旋转一定角度并且由电荷定位，信号输入经过处理后作用于数字微镜元件07，从而控制微镜片的偏转，随着微镜片偏转角度的不同，光线可能会反射进入投影镜头08或离开投影镜头08，具体而言：当微镜片正偏转时(微镜片处于开态时)，光线被微镜片反射至投影镜头08中；当微镜片负偏转时(微镜片处于关态时)，光线被微镜片反射到别处，不进入投影镜头08中，光线在经过数字微镜元件07的微镜片的选择性地反射后并由投影镜头08投影成像。

为了提高投影画面的清晰度和分辨率，目前的一种投影设备中，如图2所示，在TIR棱镜组06和投影镜头08之间设置振镜组件09，如图3所示，该振镜组件09，振镜组件09包括振镜支架091，振镜支架091在关态反射光线(off光线)入射的一侧设置遮挡件092，关态反射光线为数字微镜元件07的微镜片处于关态时所反射的光线；遮挡件092位于关态反射光线的光路上，遮挡件092用于吸收关态反射光线，在工作时，镜片振动使得连续两帧图像发生错位，利用错位叠加的方式，使得这两束影像光束依次进入投影镜头08，在投影屏幕上，人眼利用视觉暂留感知高清晰度图像的显示。

发明人发现：现有的这种投影设备，在工作一段时间后，遮挡件092会因第二反射光线的照射而温度升高，由于遮挡件092是与振镜支架091直接相接触，这样遮挡件092会将热量传递给振镜支架091，从而使振镜支架091上设置的振镜线圈等部件温度升高，而振镜线圈等部件对工作温度有着严格的要求，温度过高会加速其老化以影响其正常工作，从而会影响振镜的正常工作，进而会造成投影画面的清晰度和分辨率的降低，不能满足画面质量要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种投影设备的光机组件及投影设备，用于解决现有的投影设备的在工作一段时间后，投影画面的清晰度和分辨率会降低，不能满足画面质量要求的问题。

为达到上述目的，第一方面，本发明的实施例提供了一种投影设备的光机组件，包括数字微镜元件、振镜组件、遮挡件及散热装置，所述振镜组件包括振镜，所述振镜位于第一反射光线的光路上，所述第一反射光线为所述数字微镜元件的微镜片处于开态时所反射的光线，所述遮挡件位于所述振镜组件的入光侧，所述遮挡件位于所述第一反射光线的光路之外，且位于第二反射光线的光路上，以遮挡所述第二反射光线，所述第二反射光线为所述数字微镜元件的微镜片处于关态时所反射的光线，所述散热装置用于对所述遮挡件散热。

第二方面，本发明实施例还提供了一种投影机，包括上述实施例中所述的投影机的光机组件。

本发明实施例提供的投影设备的光机组件及投影设备，由于其还包括散热装置，并且散热装置用于对所述遮挡件散热，这样，在该投影设备工作过程中，散热装置就可以为遮挡件散热，避免遮挡件的温度过高，那么就可以减少遮挡件向振镜组件传递的热量，这样一来就可以避免振镜组件中的线圈等部件出现因温度过高而损坏，从而就可以保证振镜组件的工作正常，避免投影画面的清晰度和分辨率下降，进而就可以保证投影画面的清晰度和分辨率满足要求。

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为投影设备的原理示意图；

图2为现有的一种投影设备的结构示意图；

图3为现有的一种投影设备中振镜组件与TIR棱镜组之间的光路图；

图4本发明实施例中的投影设备的结构示意图；

图5本发明一些实施例中的光机组件的结构示意图(遮挡片与散热器相连接)；

图6为图5拆去壳体后的爆炸图；

图7本发明一些实施例中的光机组件中的光路图(遮挡片与散热器相连接)；

图8为图5中遮挡件与散热器连接的结构示意图；

图9本发明一些实施例中的光机组件的结构示意图(遮挡片与壳体导热连接)；

图10为图9的爆炸图(只示出一半的壳体)；

图11本发明一些实施例中的光机组件中的光路图(遮挡片与散热器相连接)；

图12本发明一些实施例中的光机组件的剖面视图；

图13本发明一些实施例中的光机组件的壳体的透视图；

图14本发明一些实施例中的光机组件的遮挡件的结构示意图(遮挡件具有吸光材料层)；

图15本发明一些实施例中的光机组件的遮挡件的结构示意图(遮挡件具有反射微结构)。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一方面，本发明实施例提供了一种投影设备的光机组件，如图5和图6所示，包括数字微镜元件1、振镜组件2、遮挡件3及散热装置4，如图7所示，振镜组件2包括振镜(图中未示出)，振镜位于第一反射光线(例如图7中所示的on光线)的光路上，第一反射光线为数字微镜元件1的微镜片处于开态时所反射的光线，遮挡件3位于振镜组件2的入光侧，遮挡件3位于第一反射光线的光路之外，且位于第二反射光线(例如图7中所示的off光线)的光路上，以遮挡第二反射光线，第二反射光线为数字微镜元件1的微镜片处于关态时所反射的光线，散热装置4用于对遮挡件3散热。

其中，如图7所示，振镜组件2包括振镜支架21和设置于振镜支架21上的振镜；遮挡件3位于第一反射光线的光路之外这是为了避免遮挡件3对第一反射光线进行遮挡，从而使投影画面的形状、亮度不受影响。

本发明实施例提供的投影设备的光机组件，由于其还包括散热装置4，并且散热装置4用于对遮挡件3散热，这样，在该投影设备工作过程中，散热装置4就可以为遮挡件3散热，避免遮挡件3的温度过高，那么就可以减少遮挡件3向振镜组件2传递的热量，这样就可以避免振镜组件2中的线圈等部件出现因温度过高而损坏，从而就可以保证振镜组件2的工作正常，避免投影画面的清晰度和分辨率下降，进而就可以保证投影画面的清晰度和分辨率满足要求。

在上述实施例中，散热装置4的结构并不唯一，至少可以包括以下几个实施例：

图9～图13所示为散热装置4结构的一个实施例，在该实施例中，是将光机组件的壳体5作为散热装置4对遮挡件3散热，具体如下：如图9和图10所示，光机组件还包括壳体5，遮挡件3均位于壳体5内；散热装置4包括壳体5，遮挡件3与壳体5导热连接。在该实施例中，由于遮挡件3与壳体5导热连接，这样在工作的过程中，遮挡件3产生的热量就可以传递给壳体5，壳体5就可以外界的空气发生热交换，从而将遮挡件3产生的热量散发到周围的空气中。由于壳体5的外表面相对较大，因而可以取得较佳的散热效果，从而避免遮挡件3在工作过程中的温度过高。

在该实施例中，数字微镜元件1可以嵌设于壳体5的壳壁上(如图12和图13所示)，也可以位于壳体5内且安装于壳体5的内壁上，在此不做具体限定；振镜组件2可以位于壳体5内(如图12和图13所示)，也可以嵌设于壳体5的壳壁上，在此也不做具体限定。

在该实施例中，壳体5的材质也不唯一，比如壳体5可以为金属壳体，例如铝壳体；此外，壳体5还可以为合金壳体，例如铝合金壳体、镁合金壳体等；另外，壳体5还可以为塑料壳体。相比塑料壳体，金属壳体或者合金壳体的导热率更高，遮挡件3所产生的热量能够较快地扩散至整个壳体5上，从而可以提高遮挡件3的散热效果。

图5～图8所示为散热装置4结构的另一个实施例，在该实施例中，是通过设置在壳体5外的散热器41对遮挡件3进行散热，具体如下；散热装置4包括散热器41，散热器41位于壳体5外，如图8所示，壳体5上开设有避让孔51，遮挡件3的一部分位于壳体5内，以遮挡第二反射光线，另一部分穿过避让孔51与散热器41导热连接。在工作的过程中，遮挡件3可以将热量传递给散热器41，这样可以减少遮挡件3向壳体5传递的热量，那么就可以减少壳体5向数字微镜元件1传递的热量，从而就可以避免数字微镜元件1的温度过高而影响投影画面的正常投放。

在该实施例中，数字微镜元件1可以嵌设于壳体5的壳壁上(如图12和图13所示)，也可以位于壳体5内且安装于壳体5的内壁上，在此不做具体限定；振镜组件2可以位于壳体5内(如图12和图13所示)，也可以嵌设于壳体5的壳壁上，在此也不做具体限定。

在该实施例中，为了进一步减少遮挡件3向壳体5传递的热量，如图8所示，散热装置4还包括绝热件42，绝热件42设置于遮挡件3与避让孔51的孔壁之间。通过设置绝热件42，就可以避免遮挡件3与壳体5的壳壁之间发生的热传递，这样壳体5的温度就不会受到遮挡件3的温度的影响，从而数字微镜元件1就不会受到遮挡件3所传递热量的影响，进而保证数字微镜元件1的正常工作。

其中，绝热件42可以由氟橡胶等绝热材料制成。

在该实施例中，遮挡件3与散热器41的连接方式也不唯一，比如遮挡件3可以通过导热件43与散热器41连接，如图8所示，散热装置4还包括导热件43，散热器41包括导热部411，遮挡件3通过导热件43与导热部411连接，并且导热件43均将遮挡件3位于壳体5外的部分、导热部411包裹。另外，遮挡件3还可以直接与散热器41相连接。相比遮挡件3直接与散热器41相连接的实施例，遮挡件3通过导热件43与散热器41连接的实施例，导热件43是均将遮挡件3位于壳体外的部分、导热部包裹，这样就可以增大遮挡件3与散热器41之间的传热面积，从而就可以提高遮挡件3与散热器41之间的传热效率，进而可以提高散热器41对遮挡件3的散热效果。

其中，导热件43可由铝、铝合金、铜等导热材料制成。

本发明实施例提供的投影设备的光机组件中，遮挡件3与振镜组件2的位置关系也不唯一，比如，如图12所示，遮挡件3可以与振镜组件2相隔设置。另外，遮挡件3还可以与振镜组件2相接触。相比遮挡件3与振镜组件2相接触，遮挡件3与振镜组件2相隔设置，可以进一步减少遮挡件3向振镜组件2所传递的热量，这样就可以更好地防止振镜组件2中的线圈等部件出现因温度过高而损坏，从而就可以保证振镜组件2的工作正常，进而就可以更好地保证投影画面的清晰度和分辨率满足要求。

如图11所示，该光机组件还包括TIR棱镜组6，TIR棱镜组6设置于第一反射光线、第二反射光线位于振镜组件2与数字微镜元件1之间的光路上。TIR棱镜组6可以改变光路，用以匹配数字微镜元件1所需要的入射光线和反射光线。

其中，遮挡件3与TIR棱镜组6的位置关系也不唯一，比如，如图7所示，遮挡件3可以位于TIR棱镜组6的出光侧。另外，遮挡件3还可以位于TIR棱镜组6的入光侧。相比遮挡件3位于TIR棱镜组6的入光侧，遮挡件3位于TIR棱镜组6的出光侧时，遮挡件3离数字微镜元件1的距离相对较远，在此处第二反射光线的光路与第一反射光线的光路之间的距离相对较大，将遮挡件3设置于TIR棱镜组6的出光侧可以更加容易确保遮挡件3位于第一反射光线的光路之外，以防止遮挡件3对第一反射光线的遮挡。

本发明实施例提供的投影设备的光机组件中，遮挡件3的结构也不唯一，比如遮挡件3可以为以下结构：如图12和图15所示，沿振镜的轴向，遮挡件3远离振镜组件2的一侧表面(例如图12所示的面a)包括多个凹凸不平的反射微结构32，这样在第二反射光线照射至该表面上时，多个反射微结构32就可以将第二反射光线漫反射，使第二反射光线分散反射至不同的位置，避免第二反射光线照射至振镜组件2上；同时，多个反射微结构32将第二反射光线漫反射，这样可以分散第二反射光线的能量，避免第二反射光线被反射到其它部件上时导致该部件温度过高。其中，反射微结构32可以为点状凸起，也可以为条状凸起，在此不做具体限定；当反射微结构32为点状凸起时，遮挡件3远离振镜组件2的一侧表面可以通过磨砂处理以形成多个凹凸不平的反射微结构32。

另外，遮挡件3还可以为以下结构：如图12和图14所示，沿振镜的轴向，遮挡件3远离振镜组件2的一侧表面(例如图12所示的面a)覆盖有吸光材料层31。这样在第二反射光线照射至遮挡件3时，吸光材料层31就可以将第二反射光线吸收，不但可以避免第二反射光线照射至振镜组件2上，还可以避免遮挡件3将第二反射光线反射至其它部件上，从而避免其它部件温度升高。

其中，吸光材料层31可以为黑色吸光材料层，也可以为其它颜色的吸光材料层。相比其它颜色的吸光材料层，黑色吸光材料层的对第二反射光线的吸收能力更强。

本发明实施例提供的投影设备的光机组件中，遮挡件3的形状也不唯一，比如，如图7所示，遮挡件3可以为遮挡片；另外，遮挡件3还可以为遮挡棒。相比遮挡棒，在振镜组件2上被遮挡的区域面积一定时，遮挡片的占用体积更小，从而使该光机组件的结构更加紧凑。

在数字微镜元件1嵌设于壳体5的壳壁上的实施例中，数字微镜元件1可以通过以下结构嵌设于壳体5的壳壁上：如图12所示，壳体5的壳壁上开设有通孔52，通孔52为台阶孔，数字微镜元件1设置于通孔52内，并且数字微镜元件1的边缘区域与通孔52的台阶面相抵靠。

如图5和图6所示，该光机组件还包括第一散热器7、电路板8以及连接件9，电路板8通过连接件9与数字微镜元件1电连接；第一散热器7包括散热部71和连接部72，连接部72穿过电路板8、连接件9后与数字微镜元件1导热接触。这样在工作过程中，数字微镜元件1产生的热量就可以由连接部72传递至散热部71，散热部71将热量散至周围的空气中，从而避免数字微镜元件1的温度过高而影响其正常工作。

第二方面，本发明实施例提供了一种投影设备，如图4所示，包括第一方面中的光机组件100。

其中，投影设备可以为激光电视、投影仪等能够进行影像投影的设备。如图4所示，该投影设备还包括镜头组件200，镜头组件200与光机组件100相连接，且位于光机组件100的出光侧。镜头组件200包含有多组镜片，各组镜片中均包括有一个或一个以上镜片，这样通过不同镜片之间的折射，能够让从光学组件中出射的光线在投影屏幕上实现聚焦，从而显示正常的画面。

本发明实施例提供的投影设备所解决的技术问题以及取得的技术效果，均与第一方面中的光机组件100所解决的技术问题以及取得的技术效果相同，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，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)

1.一种投影设备的光机组件，其特征在于，包括数字微镜元件、振镜组件、遮挡件及散热装置，所述振镜组件包括振镜，所述振镜位于第一反射光线的光路上，所述第一反射光线为所述数字微镜元件的微镜片处于开态时所反射的光线，所述遮挡件位于所述振镜组件的入光侧，所述遮挡件位于所述第一反射光线的光路之外，且位于第二反射光线的光路上，以遮挡所述第二反射光线，所述第二反射光线为所述数字微镜元件的微镜片处于关态时所反射的光线，所述散热装置用于对所述遮挡件散热。

2.根据权利要求1所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述光机组件还包括壳体，所述遮挡件位于所述壳体内；所述散热装置包括所述壳体，所述遮挡件与所述壳体导热连接。

3.根据权利要求2所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述壳体为金属壳体或者合金壳体。

4.根据权利要求1所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述光机组件还包括壳体，所述散热装置包括散热器，所述散热器位于所述壳体外，所述壳体上开设有避让孔，所述遮挡件的一部分位于所述壳体内，以遮挡所述第二反射光线，另一部分穿过所述避让孔与所述散热器导热连接。

5.根据权利要求4所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述散热装置还包括绝热件，所述绝热件设置于所述遮挡件与所述避让孔的孔壁之间。

6.根据权利要求4所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述散热装置还包括导热件，所述散热器包括导热部，所述遮挡件通过所述导热件与所述导热部连接，并且所述导热件均将所述遮挡件位于所述壳体外的部分、所述导热部包裹。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述遮挡件与所述振镜组件相隔设置。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的投影设备的光机组件，其特征在于，所述光机组件还包括TIR棱镜组，所述TIR棱镜组设置于所述第一反射光线、所述第二反射光线位于所述振镜组件与所述数字微镜元件之间的光路上，所述遮挡件位于所述TIR棱镜组的出光侧。

9.根据权利要求1～6中任一项所述的投影设备的光机组件，其特征在于，沿所述振镜的轴向，所述遮挡件远离所述振镜组件的一侧表面包括多个凹凸不平的反射微结构，或者所述遮挡件远离所述振镜组件的一侧表面覆盖有吸光材料层。

10.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的光机组件。

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