DLP微型投影仪及其光机壳体的制作方法

dlp微型投影仪及其光机壳体
技术领域
1.本实用新型涉及dlp投影技术领域，具体涉及一种dlp微型投影仪及其光机壳体。


背景技术：

2.微型投影技术是一种新型的现代投影显示技术，它凭借自身的小型化，便携化而逐步渗入到人们的日常生活中，逐渐成为投影显示的一大重要发展潮流。数字光处理(digital light processing，dlp)投影显示方式具有高亮度，高对比度，高分辨率的特点，与新型led光源结合，实现小型化的便携式微型投影，满足人们对投影显示随身化与自由化的需求。
3.dlp投影仪的投影成像质量与光路及光学元器件的固定方式紧密相关。dlp投影仪中常采用三色(r、g、b)二极管(led)作为光源，其中r、g、b二极管可经驱动而依序开关，再经照明系统将影像投射至例如屏幕的目标投影平面上。例如，r、g、b二极管光源沿光路径依次经过准直系统、合光系统、反射镜、数字微镜组件(digital micro
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mirror device，dmd)成像系统、后组镜头、前组镜头，投射至目标平面上。可见，当光路中的某个环节出现误差时，会导致后续的光路传播偏差被放大，或者，光源利用率被降低，直接影响整个投影系统的能量利用率、投影均匀性、投影质量等。
4.对于用于dlp投影仪的光机，现有技术中，常采用一体成型的方式来形成主机壳，而后，将光源模块、光机模块组装至主机壳中。虽然这种方式在一定程度上能够提高安装精度，但随着光机的长期工作，一方面，容易因环境和光源的热量导致整机结构发生形变，并且不同光学模块之间相互影响，尤其是在光路传播方向发生变化的衔接处，容易使得光路传播出现误差，由此导致光路精度变差、能量利用率降低；另一方面，由于各个模块安装至同一壳体中，由此导致不利于各个模块的散热，也就是，缺乏足够的散热空间。
5.此外，一体成型的主机壳，因其安装口较少，因此，为了便于安装透镜组、光机模块，通常选择卧式结构，也就是，透镜组、光机模块、镜筒等平铺于同一水平面上，这会导致dlp投影仪或光机整机的占地面积变大，不符合微型投影仪的微型技术追求。
6.因此，如何改善散热，减少不同光学模块之间相互影响，节省占地面积成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种dlp微型投影仪及其光机、光机壳体，以改善散热，减少不同光学模块之间相互影响，节省占地面积。
8.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
9.第一方面，本实用新型实施例公开了一种光机壳体，包括：第一光路容纳模块、光调制器容纳模块和第二光路容纳模块，第一光路容纳模块、光调制器容纳模块和第二光路容纳模块分别独立安装各自的光学器件，并且拼接得到立式布置的光机壳体；在以光调制器容纳模块和第一光路容纳模块衔接点为坐标原点的三维坐标系中，第一光路容纳模块朝
向z轴负向设有第一敞口和下盖板，第一敞口用于安装第一光路的透镜组；下盖板设有多个导热盲孔；第一光路容纳模块的侧壁设有沿z轴负向延伸的支撑脚，支撑脚用于支撑第一光路容纳模块，下盖板与工作台的端面之间存在可容纳接线端子的间隔空间。
10.可选地，光调制器容纳模块和第二光路容纳模块叠放在第一光路容纳模块的上端，使得光路传播方向为：依次沿x轴负向、z轴正向、x轴正向到达投影镜头；光机壳体在xoz平面的投影面积大于光机壳体在xoy平面的投影面积。
11.可选地，光调制器容纳模块内远离第二光路容纳模块的一侧用于安装光调制器，以使光调制器能够接收第一光路提供的光源的同时，在z轴上远离第一光路容纳模块接触工作台的端面；光调制器容纳模块上与光调制器对应的位置设置有散热器安装位，以使散热器将光调制器的热能传导至光调制器容纳模块之外，且使散热器在z轴上远离第一光路容纳模块接触工作台的端面。
12.可选地，第一光路容纳模块的上端为半封闭结构，第一光路容纳模块的上端开设有朝向z轴正向设有第二敞口，第二敞口与光调制器容纳模块的光路入口匹配；第二敞口用于提供第一光路容纳模块向光调制器容纳模块传播光路的通路；第二敞口沿z轴负向的投影位于第一敞口沿z轴负向的投影内，且第二敞口沿z轴负向的投影与光调制器容纳模块的光路入口沿z轴负向的投影重叠。
13.可选地，第二光路容纳模块固定连接在光调制器容纳模块在x轴上远离坐标原点的侧面，和，第一光路容纳模块的上端面，且第二光路容纳模块远离第二敞口。
14.可选地，还包括：会聚透镜安装位，用于设置会聚透镜组；会聚透镜安装位包括：第一会聚安装位和第二会聚安装位，第一会聚安装位和第二会聚安装位分别设置在第一光路容纳模块和光调制器容纳模块中，其中，设置在第一会聚安装位中的会聚透镜组将接收到的光信号沿x轴负向会聚，设置在第二会聚安装位中的会聚透镜组将接收到的光信号沿z轴正向会聚。
15.可选地，还包括：反射镜安装位，设置在第一光路容纳模块中，位于第一会聚安装位和第二会聚安装位之间；反射镜安装位用于安装反射镜，其中，反射镜用于将沿x轴负向传播的光信号变向为沿z轴正向传播，以传播至第二会聚安装位中的会聚透镜组。
16.可选地，光调制器容纳模块内还包括：分光棱镜安装位，用于安装分光棱镜组；其中，安装后的分光棱镜组位于光调制器和第二光路容纳模块之间，且分光棱镜组的横截面垂直于xoy平面。
17.可选地，多个接线端子的接口靠近布置。
18.第二方面，本实用新型实施例公开了一种dlp微型投影仪，包括：
19.上述第一方面公开的光机壳体。
20.【有益效果】
21.依据本实用新型实施例公开的一种dlp微型投影仪及其光机、光机壳体，由第一光路容纳模块、光调制器容纳模块和第二光路容纳模块用于分别独立安装各自的光学器件后拼接而成，从而能够减小各个模块之间的相互影响，一方面，便于各个模块独立散热；另一方面，可以减小因相互影响导致的光路传播误差被进一步扩大，并且，各个模块独立安装各自的光学器件，能够减少各模块内光学器件的安装误差，从而提高了光路精度、能量利用率。
22.此外，第一光路容纳模块上朝向z轴负向设有第一敞口和下盖板，第一敞口用于安装第一光路的透镜组；下盖板设有多个导热孔，下盖板用于覆盖第一敞口，并且，第一光路容纳模块的侧壁设有沿z轴负向延伸的支撑脚，支撑脚用于支撑第一光路容纳模块，以使下盖板与工作台的端面之间存在空间间隔。相对于将第一光路容纳模块的第一敞口、盖板朝向镜筒的方案，本实施例的方案能够为第一光路容纳模块提供更大的散热面积，并且，散热通道不会被镜筒遮挡，从而改善了第一光路容纳模块的散热效果。该方案充分地利用了下盖板与工作台端面之间的空间间隔，同时实现了散热和布置接线端子，也就是，一方面，为导热孔提供了散热通道；另一方面，可以收纳接线端子，使得光机壳体结构紧凑，便于光机微型化发展。
23.本实用新型的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
24.以下将参照附图对根据本实用新型实施例进行描述。图中：
25.图1为本实施例公开的一种光机主视结构示意图；
26.图2为本实施例公开的一种光机俯视结构示意图；
27.图3为本实施例公开的图2中a
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a截面结构示意图；
28.图4为本实施例公开的一种第一光路容纳模块第一敞口仰视结构示意图，
29.图5为本实施例公开的一种第一光路容纳模块的下盖板结构示意图；
30.图6为本实施例公开的一种第一光路容纳模块第一敞口俯视结构示意图；
31.图7为本实施例公开的一种光调制器容纳模块2仰视立体结构示意图；
32.图8a和图8b为本实施例公开的一种分光棱镜组示意图，其中，图8a为分光棱镜组结构示意图，本实施例中，图8b为分光棱镜组的分型面示意图。
具体实施方式
33.为了改善散热，减少不同光学模块之间相互影响，节省占地面积，本实施例公开了一种光机壳体，请参考图1、图2和图3，其中，图1为本实施例公开的一种光机主视结构示意图，图2为本实施例公开的一种光机俯视结构示意图，图3为本实施例公开的图2中a
‑
a截面结构示意图。
34.请参考图1、图2和图3，本实施例公开的光机壳体包括：第一光路容纳模块1、光调制器容纳模块2和第二光路容纳模块3，其中：第一光路通过第一光路容纳模块1向光调制器提供光源，具体地，第一光路容纳模块1用于容纳第一透镜组，以通过第一透镜组实现的第一光路向光调制器提供光源，光源可以是rgb发光二极管；光调制器容纳模块2用于容纳光调制器，例如dmd，光调制器在光调制器容纳模块2内对第一光路传输的光进行光处理，处理后的光经第二光路容纳模块3内的第二光路出射，以通过投影镜头投影至投影平面，第二光路通过第二透镜组来实现，第二透镜组设置在第二光路容纳模块3中。
35.本实施例中，第一光路容纳模块1、光调制器容纳模块2和第二光路容纳模块3分别独立安装各自的光学器件，并且拼接得到立式布置的光机壳体。具体地，每个模块具有独立
的器件安装口，各个模块的光学器件通过各自的独立的器件安装口进行安装，从而，使得在安装各个模块的光学器件时，彼此不被干涉，提高了器件安装的精度，而模块本身一般是模具成型，因此，只要各个模块之间通过定位件进行定位，即可使得各个模块之间的位置关系精准，也不会影响光路的精度；并且由于每个模块都具有独立的安装口且彼此分离，从而为各个模块提供了更好的散热条件。
36.请参考图2和图3，本实施例中，第一光路容纳模块1、光调制器容纳模块2和第二光路容纳模块3为立式结构。
37.在可选的实施例中，光调制器容纳模块2和第二光路容纳模块3叠放在第一光路容纳模块1的上端，使得光路传播方向为：依次沿x轴负向、z轴正向、x轴正向到达投影镜头。本实施例中，坐标原点o为光调制模块2和第一光路模块1衔接点的中心点，x轴平行于投影镜头出射光方向，需要说明的是，引入三维坐标系是为了便于描述相对位置关系和光路传播方向，以便于本领域技术人员理解本技术的技术方案。本实施例中，光机壳体在xoz平面的投影面积大于光机壳体在xoy平面的投影面积，也就是，光机壳体在非地面的投影面积大于在地面的投影面积，从而使得光机壳体有更多的散热空间，改善了光机壳体的整机散热效果，也减小了光机壳体的整机占地面积。
38.请参考图3、图4和图5，其中，图4为本实施例公开的一种第一光路容纳模块第一敞口仰视结构示意图，图5为本实施例公开的一种第一光路容纳模块的下盖板结构示意图，在具体实施例中，第一光路容纳模块1上朝向z轴负向设有第一敞口和下盖板11。本实施例中，第一敞口用于安装第一光路的透镜组，具体地，图3示意了第一光路的透镜组，第一光路包含了多个透镜构成的透镜组，例如牛眼透镜，在具体实施过程中，第一光路的透镜组可以收集并传输rgb三色光源；图4示意了第一敞口的结构示意图，第一光路的透镜组可以通过该第一敞口安装到第一光路容纳模块中。本实施例中，请参考图5，下盖板11设有多个导热盲孔11a，以使下盖板11密封第一敞口的同时，传导第一光路的透镜组产生的热量，具体地，在完成安装第一光路的透镜组后，下盖板11可以通过螺钉、卡接等固定方式固定在第一光路容纳模块的主体上，以覆盖、密封第一敞口。
39.请参考图3和图4，在具体实施例中，第一光路容纳模块1的侧壁设有沿z轴负向延伸的支撑脚12，支撑脚12用于支撑第一光路容纳模块1，下盖板11与工作台的端面之间存在可容纳接线端子的间隔空间，一方面，间隔空间用于收纳与所述第一光路容纳模块1内光学器件连接的多个接线端子14，另一方面，间隔空间为多个导热孔提供传导热量的空间。也就是，通过复用该支撑脚12，可以同时实现散热和容纳接线端子两个功能，使得整机结构紧凑。在具体实施过程中，支撑脚12可以与第一光路容纳模块1的主体侧壁一体成型，也可以单独配置，只要能够使得下盖板11与工作台的端面之间存在间隔空间即可。本实施例中，通过设置支撑脚12，使得下盖板11不贴合工作台的端面，从而便于第一光路容纳模块1内的光学器件散热。
40.本实施例中，在第一光路容纳模块1的下端设置盖板，相对于上端(也就是靠近镜筒的一端)设置盖板的方案，可以有效地增加盖板面积，从而增加散热面积，另外，能够避免被镜筒遮挡，从而改善了散热效果。
41.请参考图4，在可选的实施例中，多个接线端子14的接口靠近布置。一方面，可以充分利用下盖板的底面空间，使得光机壳体的整体结构紧凑，另一方面，由于各个连接端子的
接口靠近布置，可以便于连接端子排线，避免排线时的走线混乱。
42.请参考图3，光调制器容纳模块2内远离第二光路容纳模块3的一侧用于安装光调制器2a，以使光调制器2a能够接收第一光路提供的光源的同时，在z轴上远离第一光路容纳模块1接触工作台的端面，也就是，使得光调制器2a远离光机壳体放置的地面。光调制器容纳模块2上与光调制器对应的位置设置有散热器安装位21，散热器安装位21用于安装传导光调制器2a热能的散热器，以使散热器将光调制器2a的热能传导至光调制器容纳模块2之外。本实施例中，由于光调制器2a在z轴上远离第一光路容纳模块1接触工作台的端面，从而使得散热器在z轴上远离第一光路容纳模块1接触工作台的端面，也就是，散热器离地较远，从而利于散热器对光调制器2a的散热工作。
43.请参考图6，为本实施例公开的一种第一光路容纳模块第一敞口俯视结构示意图，本实施例中，第一光路容纳模块1的上端为半封闭结构，第一光路容纳模块1的上端开设有朝向z轴正向设有第二敞口13，第二敞口13与光调制器容纳模块2的光路入口22匹配。请参考图7，为本实施例公开的一种光调制器容纳模块2仰视立体结构示意图，本实施例中，第二敞口13用于提供第一光路容纳模块1向光调制器容纳模块2传播光路的通路。本实施例中，所称“匹配”是指第二敞口13的出射光能够通过光调制器容纳模块2的光路入口22入射光调制器容纳模块2，在具体实施过程中，第二敞口13可以有加强筋，以强化第二敞口的强度。在具体实施例中，第二敞口13沿z轴负向的投影位于第一敞口沿z轴负向的投影内，也就是，第二敞口13的大小小于第一敞口的大小；且第二敞口13沿z轴负向的投影与光调制器容纳模块2的光路入口22沿z轴负向的投影重叠，也就是，第二敞口13的轮廓大小与光调制器容纳模块2的光路入口轮廓大小相当，相对于第二敞口13小于光路入口的方案，本实施例的方案使得第二敞口13能够为光调制器容纳模块2更大面积的紧固区域，由此，提高了光机壳体的整机强度。
44.请参考图3，本实施例中，第二光路容纳模块3固定连接在光调制器容纳模块2在x轴上远离坐标原点o的侧面，和，第一光路容纳模块1的上端面，且第二光路容纳模块3远离第二敞口。也就是，第二光路容纳模块3通过光调制器容纳模块2和第一光路容纳模块1进行x轴、z轴限位，同时，光调制器容纳模块2也可以通过第二光路容纳模块3和第一光路容纳模块1进行x轴、z轴限位，从而，使得整机结构紧凑，有效地利用了装配空间，并且，第二光路容纳模块在x轴、z轴均可被光调制器容纳模块、第一光路容纳模块限位，继而，提高了光机壳体的整机强度。
45.请参考图3，在可选的实施例中，第二光路容纳模块3设置有镜筒安装位，用于安装镜筒，镜筒可以与第二光路容纳模块3一体成型，也可以可拆卸连接。本实施例中，镜筒朝向x轴正向，以沿x轴正向向投影平面投影。本实施例中，由于采用立式布置的结构，镜筒处于x轴正向边缘，且位于第一光路容纳模块1上方，因此，可以按需制备镜筒的大开口。一方面，该大开口不会对其它模块造成干涉，另一方面，相对于卧式光机结构，有足够空间制备镜筒的大开口，以便实现大开口的投影，例如偏置光轴。
46.请参考图3，在可选的实施例中，该光机壳体还包括：会聚透镜安装位，用于设置会聚透镜组。本实施例中，会聚透镜安装位包括：第一会聚安装位14和第二会聚安装位24，其中，第一会聚安装位14和第二会聚安装位24分别设置在第一光路容纳模块1和光调制器容纳模块2中，也就是，第一光路容纳模块1中设置一个会聚安装位，光调制器容纳模块2中设
置一个会聚安装位，使得会聚透镜组被分散设置在第一光路容纳模块1和光调制器容纳模块2中。本实施例中，设置在第一会聚安装位14中的会聚透镜组将接收到的光信号沿x轴负向会聚，设置在第二会聚安装位24中的会聚透镜组将接收到的光信号沿z轴正向会聚。
47.相对于现有技术中处于同一光学模块中、单一的会聚光源方向的方案，本实施例可以使得会聚光的热量分散，减小了会聚的热量集中在某一个模块所导致的模块变形，光路精度变差、整机使用寿命短的问题。
48.请参考图3，在可选的实施例中，该光机壳体还包括：反射镜安装位15，反射镜安装位15设置在第一光路容纳模块1中，位于第一会聚安装位14和第二会聚安装位24之间。本实施例中，反射镜安装位15用于安装反射镜，其中，反射镜用于将沿x轴负向传播的光信号变向为沿z轴正向传播，以传播至第二会聚安装位24中的会聚透镜组。也就是，对于分散在第一光路容纳模块1和光调制器容纳模块2中的会聚透镜组，可以通过反射镜来衔接透镜的传播光路，从而使得在第一光路容纳模块处理后的平行光源能够通过反射镜平行反射至第二会聚透镜组，继而，能够减小光路的传播误差。
49.请参考图3，在可选的实施例中，该光调制器容纳模块2内还包括：分光棱镜安装位25，分光棱镜安装位25用于安装分光棱镜组，安装后的分光棱镜组位于光调制器2和第二光路容纳模块3之间。请参考图8a和图8b，为本实施例公开的一种分光棱镜组示意图，其中，图8a为分光棱镜组结构示意图，本实施例中，图8b为分光棱镜组的分型面示意图，本实施例中，分光棱镜组的横截面垂直于xoy平面，其中，分光棱镜组的横截面为垂直于分光棱镜组全反射面的截面。从而使得沿z轴正向传播的光路能够被分光棱镜组全反射至光调制器，而经光调制器处理过的光信号能够沿x轴正向传播至投影镜头，实现投影，也就是实现了光路传播方向有效的变化。
50.本实施例还公开了一种dlp微型投影仪，包括：上述实施例公开的光机壳体。
51.依据本实用新型实施例公开的一种dlp微型投影仪及其光机、光机壳体，由第一光路容纳模块、光调制器容纳模块和第二光路容纳模块用于分别独立安装各自的光学器件后拼接而成，从而能够减小各个模块之间的相互影响，一方面，便于各个模块独立散热；另一方面，可以减小因相互影响导致的光路传播误差被进一步扩大，并且，各个模块独立安装各自的光学器件，能够减少各模块内光学器件的安装误差，从而提高了光路精度、能量利用率。
52.此外，第一光路容纳模块上朝向z轴负向设有第一敞口和下盖板，第一敞口用于安装第一光路的透镜组；下盖板设有多个导热孔，下盖板用于覆盖第一敞口，并且，第一光路容纳模块的侧壁设有沿z轴负向延伸的支撑脚，支撑脚用于支撑第一光路容纳模块，以使下盖板与工作台的端面之间存在空间间隔。相对于将第一光路容纳模块的第一敞口、盖板朝向镜筒的方案，本实施例的方案能够为第一光路容纳模块提供更大的散热面积，并且，散热通道不会被镜筒遮挡，从而改善了第一光路容纳模块的散热效果。该方案充分地利用了下盖板与工作台端面之间的空间间隔，同时实现了散热和布置接线端子，也就是，一方面，为导热孔提供了散热通道；另一方面，可以收纳接线端子，使得光机壳体结构紧凑，便于光机微型化发展。
53.本领域的技术人员能够理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
54.应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。