CN217484681U - 光学导热结构以及光学装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学导热结构以及光学装置，光学导热结构包括导热基座以及安装支架，导热基座包括导热基板以及用于安装匀光元件的固定架，安装支架包括安装座以及用于安装分光合光片的安装部，匀光元件用于对分光合光片的反射光束进行匀光，安装座固定于导热基板上，安装座设有通孔，固定架经由通孔凸出于安装座的表面，安装支架设有透光通道，透光通道形成于安装部以及安装支架。透过分光合光片的光束直接照射在导热基座，避免热量直接集中在安装支架上，导热基座直接将自身的热量和腔体内的热量快速导出，有效地降低安装支架和腔体的温度，避免粘胶发黑烧毁而失效、光学元件烧膜、腔体内的弹片结构变色等问题出现，提高整个光学装置的使用寿命。

Description

光学导热结构以及光学装置

技术领域

本申请涉及光学系统技术领域，具体而言，涉及一种光学导热结构以及光学装置。

背景技术

目前影院放映机、工程放映机等光学投影装置被广泛地使用，光学投影设备中壳体的腔体内通常设有安装支架，安装支架用于安装分光合光片、反射镜片、匀光元件等光学元件，例如，分光合光片、反射镜片通常会通过粘接的方式固定在安装支架上，但是由于光学投影设备的光源亮度和功率都非常高，光路在通过分光合光片时，一部分光束会通过分光合光片形成偏振光，另一部分光束会透过分光合光片直接照射在安装支架上，容易使得整个安装支架的温度急剧升高，而且腔体内的温度也不容易传导出，温度过高会导致很多问题出现，例如，粘胶发黑烧毁而失效、光学元件烧膜、腔体内的弹片结构变色等问题，因此，如何降低安装支架以及腔体的温度成为目前急需解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例提出了一种光学导热结构以及光学装置，以解决上述技术问题。

本申请实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

第一方面，本申请实施例提供一种光学导热结构，包括导热基座以及安装支架，导热基座包括导热基板以及用于安装匀光元件的固定架，安装支架，包括安装座以及用于安装分光合光片的安装部，所述匀光元件用于对所述分光合光片的反射光束进行匀光，安装座固定于导热基板上，安装座设有通孔，固定架经由通孔凸出于安装座的表面，安装部设于安装座背离导热基座的表面，安装支架设有透光通道，透光通道形成于安装部以及安装支架，以用于供光束经由分光合光片后形成的透射光束照射至导热基座上。

第二方面，本申请实施例提供一种光学装置，包括上述的光线导热结构。

本申请提供的光学导热结构以及光学装置，通过在安装支架设置透光通道，透过分光合光片的光束会直接照射在导热基座上，而不是直接照射在光学元件的安装载体上，避免热量直接集中在安装支架上而导致安装支架的温度过高，当光学导热结构安装于壳体的腔体时，光学导热结构的导热基座可以通过腔体外露，导热基座可以直接将自身的热量和腔体内的热量快速导出，从而有效地降低安装支架和腔体的温度，有效地避免粘胶发黑烧毁而失效、光学元件烧膜、腔体内的弹片结构变色等问题出现，同时可以提高整个光学装置的使用寿命。

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示出一种光学装置(省略了盖体以及光源等结构)的结构示意图。

图2示出图1所示光学装置中的光学导热结构、光源以及光学元件在组装状态下的结构示意图。

图3示出图2所示光学导热结构中导热基座的结构示意图。

图4示出图2所示导热基座以及安装支架在拆分状态下的结构示意图。

图5示出如图4所示结构中的安装支架在第一视角下的结构示意图。

图6示出如图4所示结构中的安装支架在第一视角下的结构示意图。

图7示出如图2所示结构中的光学导热结构以及光学元件在拆分状态下的结构示意图。

图8示出了如2所示结构的光学原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参阅图1和图2，本申请实施例提供一种光学装置20，如图1所示的光学装置20省略了盖体以及光源22等结构，光学装置20包括光学导热结构10、光源22以及光学元件23。光学装置20可以是影院放映机、工程放映机等，此外，光学装置20也可以是其它具有高亮度、高能量密集度的投影产品。

在本实施例中，光学元件23包括分光合光片231、反射镜片232、反光杯233以及匀光元件234(例如方棒或者复眼)，反光杯233也可以称为反光碗，反射镜片232可以为半透半反型镜片，其既可以透射光束又可以反射光束，此外，反射透镜也可以为全反式镜片，具体可以根据实际需求设置。分光合光片231、反射镜片232均以一定的倾斜角度安装于光学导热结构10对应的安装位置上，光源22、分光合光片231、反射镜片232以及匀光元件234按照预设的排布方式进行排布，以使得光束从预定的光路进行出射。光源22发出的一部分光束经过分光合光片231后，形成第一光束；光源22发出的另一部分光束经过反射镜片232的反射后，形成第二光束，第一光束和第二光束均入射到反光杯233中后被反射到匀光元件234进行匀光，再通过光学装置20的合光结构进行合光，最后从光学装置20进行出光。光源22可以为偏振光源，具体的，同色分光合光时，分光合光片231可以为透P偏振反S偏振，或者透S偏振反P偏振。不同色分光合光时，如R和B，可以透R反B或者透B反S。具体可以按照实际需求进行光路以及光学元件23的种类和数量的调整，例如，光学元件23也可以仅包括反射镜片232、反光杯233以及匀光元件234中的一者或两者。

在本实施例中，光源22可以包括激光光源221和/或荧光光源222，通常激光光源221发出的光束具有高亮度和高能量密集度，激光光束通常带有大量的热量，激光光束产生的大量热量可以通过光学导热结构10快速地传导至外界。

以下以光学装置20为影院放映机为例，对光学装置20的具体结构以及原理进行详细的说明：

请继续参阅图1和图2，在本实施例中，光学装置20包括壳体21，壳体21可以作为光学装置20的合光外壳，壳体21设有腔体211以及与腔体211连通的出光部212。腔体211可以用于安装光源22、光学导热结构10以及光学元件23等，壳体21还设有与腔体211连通的两个安装口，两个安装口分别设置于壳体21的上下两侧。在组装时，光学导热结构10以及光学元件23均安装于腔体211内，光学导热结构10可以通过紧固件固定在壳体21内，光学导热结构10的散热结构可以通过一安装口外露。光源22可以从另一安装口装配至腔体211内。在组装完成后，可以对安装口进行密封设计，以对腔体211进行密封防尘和对腔体211内的器件提供保护。

腔体211内部的热量可以通光学导热结构10快速地传导至外界，从而解决腔体211内部散热的问题，腔体211内的空气温度处于较低的温度，保护了腔体211的元器件，提高了产品的可靠性和产品效率。

在本实施例中，光学导热结构10安装于腔体211内，光学导热结构10包括导热基座111以及安装支架112。导热基座111可以固定连接于壳体21，导热基座111的散热结构通过一安装口外露于腔体211外。导热基座111可以由导热率较高的金属材料制成，例如，铜、铝或者铜、铝的组合等。

请参阅图2和图3，在本实施例中，导热基座111包括导热基板1113、多个间隔设置的第一散热翅片1111以及多个间隔设置的第二散热翅片1112，相邻两个第一散热翅片1111之间，以及相邻两个第二散热翅片1112之间均形成散热间隙(图未示出)。导热基板1113包括相背离的第一侧1114和第二侧1115，第一散热翅片1111位于第一侧1114，第二散热翅片1112位于第二侧1115，第一散热翅片1111位于腔体211内，其可以与腔体211内的空气进行热交换，第二散热翅片1112可以通过安装口外露，以与外界的空气进行热交换。具体地，多个第一散热翅片1111可以间隔地设置于导热基板1113的位于第一侧1114的部分表面或者整个表面，例如，多个第一散热翅片1111可以分成多组，多组第一散热翅片1111可以分布在导热基板1113同一表面的不同区域。相应地，多个第二散热翅片1112可以间隔地设置于导热基板1113的位于第二侧1115的部分表面或者整个表面，例如，多个第二散热翅片1112也可以分为多组，多组第二散热翅片1112分布在导热基板1113同一表面的不同区域。具体可以根据实际需求进行调整。

通过将第一散热翅片1111位于腔体211内，第二散热翅片1112位于腔体211外，这样位于腔体211内的第一散热翅片1111能够快速地将腔体211内的热量传导至腔体211的外侧，并通过位于腔体211外的第二散热翅片1112与外界进行快速热交换，从而有效地降低安装支架112和腔体211的温度。

在其他实施方式中，导热基座111也可以为散热板或者制冷板等结构。

请参阅图2和图4，在本实施例中，安装支架112与安装支架112可以为可分离式结构，安装支架112安装于安装支架112上，安装支架112包括安装座1121以及用于安装分光合光片231的安装部1124，安装座1121固定于导热基座111的上方，安装部1124设于安装座1121背离导热基座111的表面，安装支架112设有透光通道1125，透光通道1125形成于安装部1124以及安装支架112，以用于供光束经由分光合光片231后形成的透射光束照射至导热基座111上。导热基座111与安装支架112上下分层设置，这样能够有效避免热量集中。

具体地，在本实施例中，安装座1121设置于第一侧1114，安装座1121可以通过焊接、螺纹连接、卡接等方式固定在导热基座111上。示例性地，导热基座111还包括紧固件1118，紧固件1118穿设于安装座1121并与导热基座111固定连接，以将安装支架112固定在导热基座111上。

在本实施例中，透光通道1125的出光口朝向至少部分第一散热翅片1111。光源22发出的光束在通过分光合光片231后形成的透射光束直接照射在第一散热翅片1111上，避免光束照射在安装支架112上，这样需要低温保护的零部件(安装支架112)基本可以不跟热源直接接触或者很小面积的接触，光束照射在导热基座111时，导热基座111能够快速地将光束的热量直接传导至腔体211外，同时，导热基座111还能快速地将腔体211内的热量快速地传导至腔体211外，这样使得腔体211以及安装支架112处于一个温度较低的环境中。

在一些实施方式中，如图4和图5所示，安装座1121朝向导热基板1113的表面设有避空部1126，避空部1126可以是由安装座1121朝向导热基板1113的表面朝向远离导热基板1113的方向外凸形成的，安装座1121背离避空部1126的表面外凸形成凸台结构，透光通道1125的出光口与避空部1126连通，且多个第一散热翅片1111中的至少部分位于避空部1126内。

示例性地，避空部1126的数量可以为一个、两个或多个，例如，避空部1126的数量为多个，多个避空部1126可以并排间隔设置，多个第一散热翅片1111可以分成多组，每组第一散热翅片1111可以位于一个避空部1126内。位于避空部1126的第一散热翅片1111能够快速地将避空部1126内的热量吸走，导热基座111将吸收走的热量快速地传导至外界。安装座1121设有避空部1126的部位与导热基座111之间处于未接触状态，从而减小安装座1121与导热基座111相接触的面积，避免导热基座111上的较多的热量传导至安装座1121上，起到了较好的隔热效果。

请参阅图4和图6，在本实施例中，安装部1124用于安装分光合光片231，透光通道1125包括透光间隙1127以及透光孔1128，透光间隙1127设置于安装部1124，透光孔1128贯贯穿安装座1121。当分光合光片231安装于安装部1124时，光束通过分光合光片231形成的透射光束能够通过透光间隙1127以及透光孔1128照射至导热基座111，避免将安装支架112作为传热的载体来使用，光束所带有的热量通过导热基座111快速地传导至外界，本设计利用了导热基座111传导效率高的特性，有效地防止安装支架112因温度过高而导致粘胶发黑烧毁而失效、光学元件23烧膜、腔体211内的弹片结构结构变色等问题出现，有效地保证分光合光片231粘接于安装部1124的可靠性，延长了光学元件23的使用寿命，同时还能够避免高温影响透光结构的透光率。

在一些实施方式中，如图4和图6所示，安装部1124包括并排间隔的第一板体1122以及第二板体1123，第一板体1122以及第二板体1123均设有用于固定同一分光合光片231的安装斜面1129，透光间隙1127位于第一板体1122与第二板体1123之间。安装斜面1129相对于安装座1121的上表面倾斜一定的角度设置，其倾斜角度大于0度且小于180度，例如，倾斜角度可以大于或等于45度且小于或等于60度，在此仅为一种示例，具体可以根据实际需求进行调整。分光合光片231可以粘接于安装斜面1129，当分光合光片231安装于安装斜面1129时，其相对于安装座1121的上表面倾斜一定的角度，以对光束进行特定角度的偏光。

此外，也可以直接在安装座1121的表面加工形成安装斜面1129，分光合光片231直接固定于安装座1121的安装斜面1129上。

在一些实施方式中，如图4和图6所示，位于第一板体1122的安装斜面1129设有第一避让槽1131，和/或，位于第二板体1123的安装斜面1129设有第二避让槽1132。示例性地，位于第一板体1122的安装斜面1129设有第一避让槽1131，以及位于第二板体1123的安装斜面1129设有第二避让槽1132。在保证分光合光片231与安装斜面1129之间具有较大的粘接强度的同时，可以减少安装斜面1129与分光合光片231之间的接触面积，避免热量传导至分光合光片231上而影响分光合光片231的光学性能。

请参阅图7，在本实施例中，匀光元件234可以对反射镜片232的反射光束以及分光合光片231的偏光光束进行匀光，以使得光学装置出射的光束更加的均匀。

在本实施例中，导热基座111包括用于安装匀光元件234的固定架1117，匀光元件234固定在固定架1117上，其可以通过固定件2341(例如，其可以为弹片结构)压紧在固定架1117上，固定架1117与导热基板1113可以一体成型，固定架1117与导热基板1113导热连接，安装座1121安装于导热基板1113上，安装座1121设有通孔1133，且固定架1117经由通孔1133凸出于安装座1121的表面。

激光产生的光束经过反光杯233的聚光作用后通过匀光元件234时，匀光元件234上会产生大量的热量，因此，通过将固定架1117与导热基板1113一体成型，并与导热基板1113导热连接，这样匀光元件234上的热量可以快速地通过固定架1117传导至导热基座111上，传导至导热基座111的热量可以通过外侧的第二散热翅片1112快速地进行散热。

在一些实施方式中，固定架1117还可以与第一散热翅片1111导热连接，匀光元件234上的热量还可以通过第一散热翅片1111传导至导热基板1113，进一步地提升了导热基座111对匀光元件234的散热效率。

请继续参阅图7，在本实施例中，光学导热结构10还包括至少两个用于安装第一光路反射镜片232的第一固定部16，第一固定部16与安装部1124沿预设方向依次设置，每个第一固定部16设有第一固定斜面161，每个第一固定斜面161与安装斜面1129平行设置。第一固定部16可以包括两个相对间隔设置的斜台阶结构，第一固定斜面161设于两个斜台阶结构上。此外，可以在安装座1121的表面构造形成第一固定斜面161。

在本实施例中，光学导热结构10还包括多个用于安装第二光路反射镜片232的第二固定部17，多个第二固定部17沿平行于预设方向的方向依次设置，每个第二固定部17设有第二固定斜面171，多个第二固定部17的第二固定斜面171平行设置，且与安装斜面1129的倾斜方向相反。其中，安装斜面1129的倾斜角度可以小于90度，第二固定斜面171的倾斜角度可以大于90度，或者，安装斜面1129的倾斜角度大于90度，第二固定斜面171的倾斜角度小于90度。此外，可以在安装座1121的表面构造形成第二固定斜面171。

在一些应用环境中，如图7和图8所示，光学装置10采用的是9个4×6MCP激光器偏振合光方式，具体结构和原理如下：

安装部1124的数量为两个，两个安装部1124并排间隔设置，两个安装部1124各设置有一个分光合光片231，透光通道1125的数量为两个，每个透光通道1125形成于安装座1121以及一个安装部1124。第一固定部16的数量可以为四个，四个第一固定部16各设置有一个反射镜片232，其中两个第一固定部16与一个安装部1124沿第一预设方向设置，该安装部1124可以位于两个第一固定部16之间。另外两个第一固定部16与另一个安装部1124沿第二预设方向设置，该安装部1124可以位于两个第一固定部16之间，设于第一固定部16的每个反射镜片232以及每个分光合光片231分别对应于一个激光光源221。第二固定部17的数量为三个，三个第二固定部17可以沿第三预设方向设置，三第二固定部17各设置有一个反射镜片232，设于第二固定部17的每个反射镜片232分别对应于一个荧光光源2222，多路第二光束分别通过对应的反射镜片232后与第一光束通过光学装置的合光结构进行合光。激光光源221用于发出激光光束，荧光光源2222用于发出荧光光束。

在一些应用环境中，如图7所示的，第一排的最左边的反射镜片232透蓝反红，其为波长分光合光片，第一排的另外两个反射镜片232可以反射Bp和Bs两种偏振态的蓝激光，用于和红光一起沿出光光束的方向出射，第一排的另外两个反射镜片232也可以分别反射蓝光和绿光，用于共同补充激光。

多束激光光束一一地照射至位于第一预设方向以及位于第二预设方向上的分光合光片231以及反射镜片232上，通过分光合光片231的激光光束经过偏光后形成第一光束，第一光束沿第一预设方向照射至反光杯233，通过反射镜片232反射的第二光束沿第二预设方向照射至反光杯233，并均通过反光杯233反射至匀光元件234后出射，多束第二光束构成出光光束X2。多束荧光光束分别照射至第三预设方向的反射镜片232上，并通过反射镜片232反射后形成多束第二光束，多束第二光束构成出光光束X1。出光光束X2以及出光光束X1可以通过合光结构进行合光后，再从光学装置10投射出。

通过在安装支架112设置透光通道1125，透过分光合光片231的光束会直接照射在导热基座111上，而不是直接照射在光学元件23的安装载体上，避免热量直接集中在安装支架112上而导致安装支架112的温度过高，当光学导热结构10安装于壳体21的腔体211时，光学导热结构10的导热基座111可以通过腔体211外露，导热基座111可以直接将自身的热量和腔体211内的热量快速导出，从而有效地降低安装支架112和腔体211的温度，有效地避免粘胶发黑烧毁而失效、光学元件23烧膜、腔体211内的弹片结构变色等问题出现，同时可以提高整个光学装置20的使用寿命。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学导热结构，其特征在于，包括：

导热基座，包括导热基板以及用于安装匀光元件的固定架；

安装支架，包括安装座以及用于安装分光合光片的安装部，所述匀光元件用于对所述分光合光片的反射光束进行匀光，所述安装座固定于所述导热基板上，所述安装座设有通孔，所述固定架经由所述通孔凸出于所述安装座的表面，所述安装部设于所述安装座背离所述导热基座的表面，所述安装支架设有透光通道，所述透光通道形成于所述安装部以及所述安装支架，以用于供光束经由所述分光合光片后形成的透射光束照射至所述导热基座上。

2.根据权利要求1所述的光学导热结构，其特征在于，所述导热基座包括导热基板、多个间隔设置的第一散热翅片以及多个间隔设置的第二散热翅片，所述导热基板包括相背离的第一侧和第二侧，所述第一散热翅片位于所述第一侧，所述第二散热翅片位于所述第二侧，所述安装座设置于所述第一侧，且所述透光通道的出光口朝向至少部分所述第一散热翅片。

3.根据权利要求2所述的光学导热结构，其特征在于，所述安装座朝向所述导热基板的表面设有避空部，所述透光通道的出光口与所述避空部连通，且多个所述第一散热翅片中的至少部分位于所述避空部内。

4.根据权利要求1所述的光学导热结构，其特征在于，所述固定架与所述导热基板一体成型，并与所述导热基板导热连接。

5.根据权利要求1所述的光学导热结构，其特征在于，所述安装部包括并排间隔的第一板体以及第二板体，所述第一板体以及所述第二板体均设有用于固定同一所述分光合光片的安装斜面，所述透光通道包括透光间隙以及透光孔，所述透光间隙位于所述第一板体与所述第二板体之间，所述透光孔贯穿所述安装座。

6.根据权利要求5所述的光学导热结构，其特征在于，位于所述第一板体的安装斜面设有第一避让槽，和/或，位于所述第二板体的安装斜面设有第二避让槽。

7.根据权利要求5所述的光学导热结构，其特征在于，所述光学导热结构还包括至少两个用于安装第一光路反射镜片的第一固定部，所述第一固定部与所述安装部沿预设方向依次设置，每个所述第一固定部设有第一固定斜面，每个所述第一固定斜面与所述安装斜面平行设置。

8.根据权利要求7所述的光学导热结构，其特征在于，所述光学导热结构还包括多个用于安装第二光路反射镜片的第二固定部，多个所述第二固定部沿平行于所述预设方向的方向依次设置，每个所述第二固定部设有第二固定斜面，多个所述第二固定部的第二固定斜面平行设置，且与所述安装斜面的倾斜方向相反。

9.根据权利要求1所述的光学导热结构，其特征在于，所述安装部的数量为两个，两个所述安装部并排间隔设置，所述透光通道的数量为两个，每个所述透光通道形成于所述安装座以及一个所述安装部。

10.一种光学装置，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的光学导热结构。

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