光机光源固定结构和投影机的制作方法

1.本技术属于投影设备技术领域，更具体地，涉及一种光机光源固定结构和投影机。


背景技术：

2.投影机在点亮初期的一段时间内，设备的自身温度会由室温逐渐上升，直至达到一种平衡状态。设备的这种温差变化往往会引发投影机内部各类零部件的微小变形：例如，光机壳体在温差的影响下会膨胀变形，进而使得固定在光机壳体上的零部件的位置发生移动。
3.如果固定在光机壳体上的棱镜组件与后端的空间光调制器之间的距离发生变化，或者是棱镜组件的内部光学器件位置发生变化时，会引起投影图像聚焦程度的变化，严重时甚至会导致图像完全虚化，难以进行正常观影。


技术实现要素：

4.本技术的目的包括，例如，提供了一种光机光源固定结构和投影机，以改善上述的问题。
5.本技术的实施例可以这样实现：
6.第一方面，提供一种光机光源固定结构，包括光源模组以及光机模组。光源模组包括光源壳体，光源壳体的出光侧包括出光面和第一定位部。光机模组沿光轴方向位于光源模组的出光侧，光机模组包括光机壳体，光机壳体的入光侧与光源壳体的出光侧密封连接，光机壳体的入光侧包括入光面和第二定位部，光机壳体的入光面和光源壳体的出光面相对应且相互之间具有形变间隙，以使光机模组在受热膨胀的过程中向光源模组的方向自由延伸，第二定位部与第一定位部相配合，以限制光机模组的入光侧相对于光源模组在垂直于光轴方向的平面内移动。
7.进一步地，形变间隙为1～3mm。
8.进一步地，还包括密封圈，密封圈密封设置于光机壳体的入光侧和光源壳体的出光侧之间，以实现光机壳体的入光侧和所述光源壳体的出光侧密封连接。
9.进一步地，光机壳体的入光侧或光源壳体的出光侧开设有嵌设槽，密封圈嵌设于嵌设槽，且密封圈沿光轴方向的厚度大于嵌设槽的深度。
10.进一步地，密封圈的两侧分别与光源壳体的出光侧和光机壳体的入光侧接触，且密封圈具有30％～60％的压缩量。
11.进一步地，第一定位部包括间隔设置的至少两个定位销，第二定位部包括与定位销相对应的定位孔。或者，第二定位部包括间隔设置的至少两个定位销，第一定位部包括与定位销相对应的定位孔。其中，定位销沿光轴方向延伸，且定位销插设于定位孔。
12.进一步地，光机模组还包括棱镜组件和方棒组件，棱镜组件固定连接于光机壳体的容置腔外，方棒组件固定连接于光机壳体的容置腔内，且方棒组件相对于棱镜组件靠近于光源模组。
13.进一步地，方棒组件入光侧设置有镜面光阑，用于将漏出方棒入口的杂散光反射。
14.进一步地，光源壳体的出光口端面喷涂有消光漆，用于吸收被反射至出光口端面上的杂散光。
15.第二方面，提供一种投影机，包括镜头模组和上述的光机光源固定结构，光机光源固定结构还包括底板以及空间光调制器，所述光源模组固定连接于所述底板，所述光机模组固定连接于所述底板，空间光调制器设置在光机模组中，用于将入射到空间光调制器的光进行调制以产生调制光，镜头模组固定设置于底板上，且位于空间光调制器的出光侧，以将调制光投射出去。
16.本技术实施例提供的光机光源固定结构，通过将光机壳体的入光侧和光源壳体的出光侧之间设置形变间隙，同时，对光机模块与光源模组之间沿与光轴垂直的平面内进行限位。避免了固定在光机壳体远离光源模组一端的棱镜组件被光机壳体因受热膨胀推动而导致图像离焦的同时，确保了光机壳体入光侧的方棒组件与光源模组的相对位置准确性，保证了方棒组件入光端稳定的高耦合效率，有效的缓解了因受热膨胀变形而导致的投影图像离焦的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1为本技术实施例提供的光机光源固定结构的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的光机光源固定结构的分解示意图；
20.图3为本技术实施例提供的光机光源固定结构中的光源壳体的结构示意图；
21.图4为本技术实施例提供的光机光源固定结构中的光机模组第一视角的结构示意图；
22.图5为本技术实施例提供的光机光源固定结构中的光机模组第二视角的结构示意图；
23.图6为光机模组中方棒组件的结构示意图；
24.图7为图3中a处的放大示意图；
25.图8为图5中b处的放大示意图；
26.图9为本技术实施例提供的投影机的结构简图。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。
29.投影机中的光机模组和光源模组可以采用刚性锁附对接方式进行固定连接，然后
作为整体再一起固定到主机上。其优点在于：可以承受较大外力或冲击力，同时可以保持比较稳定的相对位置关系，确保光机模组入光侧方棒组件的入光耦合效率基本不受外力干扰。
30.然而，投影机在开启点亮后的一段时间内，设备的温度会逐渐上升直至达到一个稳定的温度。当投影机在温差作用下，往往会引发投影机内部各类零部件产生一定的膨胀变形。当这些微小形变发生在与光机壳体锁附的器件上时，这些形变会使得棱镜组件、空间光调制器以及镜头之间的相互距离发生变化，由于空间光调制器(例如，dmd(digital micromirror device,数字微镜器件))、镜头等光学器件对于该微小变形相当敏感，因此，该变形会引起最终的投影图像聚焦劣化。在变形严重时，甚至会导致投影图像完全虚化，难以进行正常观影。
31.另外，对于较大型的光机壳体而言，投影机在开启点亮初期，温差变化对光机壳体的变形影响更大。因为光机壳体的跨距较大，机器点亮后温升也相对较高。
32.因此，在投影机的设计和生产中，对于如何控制光机点亮过程设备自身的温升变化所引起的图像聚焦劣化得到缓解，以使投影图像的聚焦劣化能够控制在可接受范围内，同时保证光机模组入光口的方棒组件的入光耦合效率的稳定性，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
33.基于上述问题，本技术实施例提供了一种光机光源固定结构，其可以应用于影院投影机系列、工程投影机系列等产品中。
34.请参照图1，所示为本技术实施例提供的光机光源固定结构100的结构示意图。
35.光机光源固定结构100可以包括底板110、光源模组120以及光机模组130。
36.其中，底板110作为支撑载体，光源模组120和光机模组130分别固定在底板110上，且沿光轴方向101，光机模组130位于光源模组120的出光侧。
37.具体地，光源模组120可以包括光源壳体121，光源壳体121的出光侧可以包括出光面和第一定位部(图中未示出)。与光源模组120相对应的，光机模组130可以包括光机壳体131，光机壳体131的入光侧与光源壳体121的出光侧密封连接。其中，光机壳体131的入光侧可以包括入光面和第二定位部(图中未示出)。
38.安装时，光机壳体131的第二定位部与光源壳体121的第一定位部相配合，且光机壳体131的入光面和光源壳体121的出光面相对应。
39.需要注意的是，光机壳体131的入光面和光源壳体121的出光面之间并没有直接贴合接触，而是在光机壳体131的入光面和光源壳体121的出光面之间设置有形变间隙。
40.如前所述，当投影机在开启点亮后初期的升温过程中，光机壳体131在温差的作用下会发生膨胀变形。本技术实施例提供的光机光源固定结构100通过在光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧之间设置上述形变间隙，以允许光机壳体131在膨胀变形后可以沿光轴反方向具有一定的自由膨胀延伸空间(延伸空间对应于形变间隙，这里的光轴反方向是与光轴正方向相反的方向，从光源模组指向光机模组的方向为光轴正方向，从光机模组指向光源模组的方向为光轴反方向)。使得光机壳体131在温差作用下导致的膨胀变形，可以沿光轴反方向向光源壳体121的一端自由延伸，以避免光机壳体131将固定在远离光源壳体121一端的棱镜组件133因受热膨胀而变形或移动，进而避免光机壳体131因温差膨胀变形而导致投影图像离焦的现象。同时，通过第一定位部和第二定位部的配合，对光机壳体
131在垂直于光轴方向的平面内的移动进行限位，确保光机模组130中的方棒组件135与光源模组120的出光面之间相对位置的准确性，进而保证方棒组件135入光侧的高耦合效率。
41.具体地，底板110为平板结构，光源模组120和光机模组130分别位于底板110的上侧，且底板110上设置有分别与光源模组120、光机模组130配合的锁附结构，用于将光源模组120和光机模组130固定于底板110上。
42.请参照图2，所示为本技术实施例提供的光机光源固定结构100的分解示意图。
43.光源模组120可以包括光源壳体121和设置于光源壳体121内的光源器件(图中未示出)。光源壳体121设置有用于容置光源器件的容纳腔，光源壳体121的出光侧开设有与光源器件相配合的出光口，以使光束从出光口出射。出光面(图中未示出)位于光源壳体121出光侧且位于出光口的周向。
44.可选地，第一定位部(图中未示出)可以设置于出光面上，也可以设置于出光侧的其他位置，只要满足第一定位部(图中未示出)和第二定位部(图中未示出)的配合实现径向限位即可。
45.请参照图3，所示为本技术实施例提供的光机光源固定结构100中光源壳体121的结构示意图。
46.进一步地，光源壳体121的出光口端面127可以喷涂有消光漆，当光源器件出射光束至方棒组件135时，部分漏出方棒入口的大角度杂散光会被光机壳体131的结构反射至光源壳体121的出光口端面127上，该部分杂散光可以被喷涂有消光漆的端面吸收掉，以避免杂散光对光束产生影响。
47.请参照图4和图5，图4所示为本技术实施例提供的光机光源固定结构100中的光机模组130第一视角的结构示意图，图5所示为光机模组130第二视角的结构示意图。
48.光机模组130可以包括光机壳体131、棱镜组件133以及方棒组件135。
49.其中，光机壳体131可以包括固定部1314和固定连接于固定部1314上的第一安装部1316和第二安装部1318。
50.固定部1314与底板110固定连接，第一安装部1316用于和棱镜组件133固定连接，第二安装部1318沿光轴方向101且朝向光源模组120的一侧延伸，第二安装部1318可以为悬空设置。
51.当光机壳体131通过固定部1314固定在底板110上后，第一安装部1316和第二安装部1318分别位于左右两边的斜侧上方。且棱镜组件133固定连接于光机壳体131的容置腔外，方棒组件135固定连接于光机壳体131的容置腔内，方棒组件135相对于棱镜组件133靠近于光源模组120设置。
52.棱镜组件133通过螺栓锁紧件固定连接在光机壳体131的第一安装部1316，且棱镜组件133与第一安装部1316之间的安装位置正好可以位于固定部1314与底板110之间的锁附固定位112(请参照图2)上方。使得棱镜组件133与光机壳体131安装在底板110上的锁附固定位112之间的跨距比较短，以使在同样受热情况下，可以降低锁附固定位112对棱镜组件133的推动影响，进而减小因为光机壳体131的膨胀变形而对棱镜组件133造成的移动量。可选地，光机壳体131与底板110之间的锁附固定也可以采用类似光机壳体131和光源壳体121之间连接的结构。即：将光机壳体131与底板110之间在沿光轴方向上设置为具有运动间距，在沿与光轴方向垂直的方向上为限位连接的结构。当机器点亮升温时，光机壳体131会
由于温升膨胀而带动固定在其上的棱镜组件133相对于底板110同步移动，从而避免了棱镜组件133与光机壳体131之间发生移动量。本技术对于光机壳体131与底板110之间的连接结构不作限定，只要其结构能够实现由于温升膨胀而造成棱镜组件133与光机壳体131之间的移动量的改善或者避免即可。
53.请参照图6，所示为方棒组件135的结构示意图。
54.可选地，方棒组件135嵌设于光机壳体131的容置腔内且通过方棒支架固定连接于光机壳体131的入光面1310(请参照图5)，在方棒组件135入光侧设置有镜面光阑1350，该镜面光阑1350对光束具有高反属性，用于将漏出方棒入口的杂散光反射，具体地，镜面光阑也可以根据入射光束的波长特性、偏振特性等涂布相应的反射材料。
55.具体地，镜面光阑1350可以将漏出方棒入口的大角度杂散光反射到光源壳体121的出光口位置，从而大幅度减少方棒组件135入口的杂散光在光机模组130中产生的热量，有效减少光机壳体131从开始点亮到稳定状态时之间的温度差，降低膨胀变形量。
56.进一步地，光机壳体131的入光面1310(如图5)和光源壳体121的出光面123(如图3)之间的形变间隙可以为1～3mm。可以理解的是，该形变间隙的具体数值是基于光机壳体131因受热膨胀沿光轴反方向的最大可能位移量而决定的。受热膨胀导致的形变量往往与材质有关，发明人经过多次测试分析，获得当形变间隙为2mm时，密封和形变延伸的效果最好。当然，本技术对形变间隙的具体数值不作限定，根据实际光机壳体131的变形量而定。
57.为了确保光机模组130的入光侧和光源模组120的出光侧连接时的密封性能，可选地，本技术实施例提供的光机光源固定结构100还包括密封圈140(如图2)。
58.密封圈140密封连接于光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧之间，用以实现光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧密封连接。在实现密封效果的同时，允许光机壳体131在温差影响下朝向光源壳体121的一侧膨胀变形。
59.在光机壳体131和光源壳体121之间设置密封圈140时的具体方式可以有多种，例如，可以在光机壳体131的入光侧或者光源壳体121的出光侧开设有嵌设槽，将密封圈140嵌设于嵌设槽内进行固定。在该结构中，要求密封圈140沿光轴方向的厚度大于嵌设槽的深度。或者，是在光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧均开设有嵌设槽，且光机壳体131的入光侧的嵌设槽与光源壳体121的出光侧的嵌设槽相对应，同时，要求光机壳体131的入光侧的嵌设槽的深度和光源壳体121的出光侧的嵌设槽的深度之和小于密封圈140沿光轴方向的厚度，从而同时满足密封性能和形变运动的需求。
60.在本技术实施例中，请一并参照图3和图5，嵌设槽129开设于光源壳体121的出光面123，嵌设槽129的深度小于密封垫的厚度，密封圈140的两侧分别与光源壳体121的出光侧和光机壳体131的入光侧接触。
61.也就是说，密封圈140嵌设于光源壳体121出光面123的嵌设槽129内后，密封圈140的上表面与光机壳体131的入光面1310接触，且在压力下，密封圈140具有30％～60％的压缩量。发明人经过多次试验，当密封圈140选取柔性泡棉材质，且密封圈140的压缩量在50％时，密封效果良好，且预紧力不大，易于实现光机壳体131沿光轴朝向光源壳体121的一侧自由延伸的目的。通过密封圈140实现光机壳体131和光源壳体121之间对接口的密封。
62.可选地，密封圈140可以选择柔性且容易填充空隙的材质，在光机壳体131的微小变形下挤压密封圈140，在满足密封的前提下允许形变。例如，密封圈140可以选用泡棉、橡
胶垫等材质。本技术对于密封圈140的结构和材质不作限定，只要满足密封圈140为柔性可压缩，同时具有密封效果良好的性能即可。
63.进一步地，光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧之间需要限制在垂直于光轴的平面内的移动。也就是说，在温差作用下光机壳体131相对于光源壳体121只允许在沿光轴的方向上膨胀变形，以保证方棒组件135和光源模组120的相对位置的准确性，确保方棒入光端稳定的高耦合效率。
64.为了实现这一目的，请一并参照图7和图8，本技术实施例提供的光机光源固定结构100通过设置在光源壳体121出光侧的第一定位部125和光机壳体131入光侧的第二定位部1312来实现限位。
65.具体地，光源壳体121出光侧的第一定位部125可以包括间隔设置的至少两个定位销，光机壳体131入光侧的第二定位部1312可以包括与定位销相对应的定位孔。或者，光机壳体131入光侧的第二定位部1312可以包括间隔设置的至少两个定位销，光源壳体121出光侧的第一定位部125可以包括与定位销相对应的定位孔。
66.其中，定位销沿光轴方向101延伸。光源壳体121和光机壳体131安装后，定位销插设于定位孔中，在膨胀变形时定位销可以相对于定位孔沿轴向运动。
67.可选地，定位销的数量与定位孔的数量相同且位置一一对应，安装时，定位销一一对应的插设于定位孔内。可以理解的是，定位孔的数量也可以大于定位销的数量，只要满足定位销能够插入与其相对应的定位孔中即可，本技术对于定位销、定位孔的数量、位置不作限定，具体根据实际需求而定。
68.请继续参照图7和图8，在本技术实施例中，光源壳体121的出光侧设置的第一定位部125为定位销，定位销数量为两个，两个定位销间隔设置且沿出光口的周向分布。光机壳体131的入光侧设置的第二定位部1312为定位孔，定位孔数量为两个且与定位销一一对应。
69.可以理解的是，第一定位部125和第二定位部1312的结构不局限于上述所列出的定位销和定位孔，还可以通过定位卡槽的结构进行限位，本技术对于第一定位部125和第二定位部1312的具体结构不做限制，只要满足第一定位部125和第二定位部1312配合实现在垂直于光轴的平面内限位即可。
70.本技术实施例提供的光机光源固定结构100，通过在光机壳体131的入光侧和光源壳体121的出光侧之间设置形变间隙，同时，对光机模块与光源模组120之间沿与光轴垂直的平面内进行限位。避免了固定在光机壳体131远离光源模组120一端的棱镜组件133被光机壳体131因受热膨胀推动而导致图像离焦的同时，确保了光机壳体131入光侧的方棒组件135与光源模组120的相对位置准确性，保证了方棒组件135入光端稳定的高耦合效率，有效的缓解了因受热膨胀变形而导致的投影图像离焦的问题。
71.本技术实施例还提供了一种投影机。请参照图9，所示为本技术实施例提供的投影机200结构简图。
72.投影机200可以包括镜头模组210和上述的光机光源固定结构100，其中，光机光源固定结构100还可以包括空间光调制器，空间光调制器设置在光机模组130中，且用于将入射到空间光调制器的光进行调制以产生调制光。安装时，镜头模组210固定设置于底板110上，且镜头模组210位于空间光调制器的出光侧，用于将调制光投射出去。
73.具体地，镜头模组210与光机模组130中棱镜组件133的出光口位置相对应。本技术
实施例提供的投影机具有上述光机光源固定结构100的优点，可以较好的将投影机在点亮过程中因为温升而导致的图像聚焦劣化情况控制在可接受的范围内。
74.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：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，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。