CN111385544A - 一种光学引擎及投影设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光学引擎及投影设备，包括：机壳，所述机壳内设置有DMD，所述机壳外设置有散热器；所述机壳朝向入射光束的一面设置有入光口，所述DMD设置在所述入光口入射的光束的光路中；所述DMD正面设置有导热结构，所述DMD背面设置有散热器，所述导热结构与所述散热器相连，所述导热结构至少部分与所述DMD正面相接触且不遮挡所述DMD的微反射镜阵列区域；通过本申请提供的光学引擎，可提高DMD散热效率。

Description

一种光学引擎及投影设备
技术领域
本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学引擎及投影设备。
背景技术
数字微镜装置(Digital Micro Mirror Device，DMD)为投影设备中一个重要的光学元件，其通过大量的微小且可控的镜片来反射光线从而投影形成画面。
投影设备运行过程中，光源发出的光束照射在DMD上以及DMD上集成的大量的控制电路产生的热量，均会使DMD的温度上升。过高温度将会降低DMD的使用寿命及性能。故在DMD的背面配置散热器，用以对DMD的背面进行散热，其中，DMD具有微反射镜阵列的一面为DMD的正面，与所述正面相对的面为背面。
因DMD本身结构所限，投影设备运行过程中DMD的正面无法有效散热，DMD正面的热量只能通过DMD本身热传导到DMD背面的散热器将热量排除，散热效率较低。随着投影设备亮度的提高，DMD正面的温度也随之增加，DMD正面的热量又不能及时排出，导致DMD正背面的温差过大以及陈列区域的温度过高，对DMD可靠性造成影响，降低了DMD的使用寿命甚至造成DMD损坏。
发明内容
本申请实施例提供一种光学引擎及投影设备，用以提高DMD散热效率。
第一方面，提供一种光学引擎，包括：机壳，所述机壳内设置有DMD，所述机壳外设置有散热器；所述机壳朝向入射光束的一面设置有入光口，所述DMD设置在所述入光口入射的光束的光路中；所述DMD正面设置有导热结构，所述DMD背面设置有散热器，所述导热结构与所述散热器相连，所述导热结构至少部分与所述DMD正面相接触且不遮挡所述DMD的微反射镜阵列区域。
可选地，所述导热结构至少部分与所述DMD正面的窗孔区域和/或黑色吸光区域相接触。
可选地，所述导热结构直接与所述DMD正面相接触；或者，所述导热结构与所述DMD正面的接触面之间设置有导热硅脂材料层；或者，所述导热结构与所述DMD正面的接触面之间设置有金属结构件。
可选地，所述导热结构与所述散热器之间设置有所述导热硅脂材料层。
可选地，所述机壳设置有窗口；所述导热结构至少部分从所述窗口延伸至所述机壳外部与所述散热器相连。
可选地，所述导热结构的表面涂覆有黑色涂层。
可选地，所述导热结构为热管材料或高导热率金属材料制作。
第二方面，提供一种投影设备，包括：光源、光调制装置以及镜头；所述光源为所述光调制装置提供照明，所述光调制装置对所述光源发出的光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投影至投影介质形成投影画面；其中，所述光调制装置中配置有如第一方面中任一项所述的光学引擎。
本申请的上述实施例中，光学引擎中的DMD正面设置有导热结构，DMD背面设置有散热器，该导热结构与散热器相连，该导热结构直接或间接与该DMD正面的微反射镜阵列区域以外的区域相接触，这样，DMD中的散热结构在不损耗光能的情况下，通过导热结构导出DMD正面的热量，降低DMD正面的温度，提高散热效率，减小DMD正面和背面之间的温差，进而提高DMD的可靠性。
附图说明
图1为现有技术中光学引擎的结构示意图；
图2为现有技术中光学引擎切面的结构示意图；
图3为现有技术中DMD正面的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光学引擎的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种光学引擎的平面示意图；
图6为本申请实施例提供的一种光学引擎的局部结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种投影设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细的说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
需要说明的是，本申请实施例中的“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
参见图1，为现有技术中的光学引擎的结构示意图，该光学引擎100包括散热器101、机壳102；其中，机壳102朝向入射光束的一面设置有用于透射光束的入光口102a。参见图2，为光学引擎100的切面的结构示意图，如图2所示，该光学引擎100还包括有镶嵌在机壳102内的DMD 103(图2虚线部分)。如图1、图2所示，光束可通过机壳102上的入光口102a入射到DMD 103上，DMD 103对入射的光束进行反射从而形成投影画面，DMD 103在反射光束的过程中会产生大量的热量，这些热量可导出到DMD 103背面的散热器101中，散热器101再利用风冷等进行散热，进而降低DMD 103的温度。
如图3所示，为现有技术中DMD正面的结构示意图。如图所示，DMD 103正面可被划分为微反射镜阵列(array)区域103a、黑色吸光(dark metal)区域103b、窗孔(windowaperture)区域103c以及封装(encapsulation)区域103d四个部分。其中，配置有大量用于反射入射光束的微镜区域为DMD 103正面中的微反射镜阵列区域103a，即图中虚线框区域；微反射镜阵列区域103a的***涂覆有黑色涂层，用于吸收反射光束中的杂散光，为DMD 103正面中的黑色吸光区域103b；出于安装的需求，高于微反射镜阵列区域103a和黑色吸光区域103b所在的水平面的部分为窗孔区域103c；此外，DMD 103正面还包括有封装区域103d，封装区域103d所在的水平面低于窗孔区域103c所在的水平面，即DMD 103正面的窗孔区域103c与封装区域103d呈阶梯状分布。
基于图1所示的光学引擎100，散热器可将DMD背面的热量及时导出，从而降低DMD背面的温度。但是由于光束照射在DMD正面的微反射镜阵列区域，DMD正面会产生大量的热量，而DMD又不能有效地将这些热量导出，故使得DMD正背面的温差过大，对DMD可靠性造成影响。针对此种情况，本申请实施例提供了一种在DMD正面设置导热结构的光学引擎，用于导出DMD正面产生的热量，降低DMD正背面的温度差，提高DMD的可靠性。
参见图4，为本申请实施例提供的一种光学引擎的结构示意图。
如图所示，该光学引擎200包括：机壳201，机壳201外设置有散热器202，机壳201朝向入射光束的一面设置有入光口201a。参见图5，为光学引擎200的水平切面的平面示意图。如图5所示，机壳201内设置有DMD 203，DMD 203设置在入光口201a入射的光束的光路中。
如图5所示，DMD 203正面设置有导热结构204，DMD 203背面设置有散热器202，该导热结构204与散热器202相连，该导热结构204至少部分与DMD 203正面相接触且不遮挡该DMD 203的微反射陈列区域，DMD 203背面直接或间接与散热器202接触。这样，DMD 203正面的热量通过导热结构204导出到散热器202上，DMD 203背面的热量导出到散热器202上，散热器202再利用风冷或其它散热装置进行散热，从而降低DMD 203正面和背面的温度。
在实际运用中，机壳201可设置有窗口，导热结构204至少部分从该窗口延伸至机壳201外部与散热器202相连。
基于图4、图5所示的光学引擎200的结构，图6为光学引擎200的局部结构示意图，示例性地示出了DMD 203、散热器202以及导热结构204三者间的结构示意图。
如图所示，导热结构204至少部分与DMD 203正面的窗孔区域相接触；或者导热结构204至少部分与DMD 203正面的黑色吸光区域相接触；或者导热结构204至少部分与DMD203正面的窗孔区域和黑色吸光区域相接触。这样，从DMD 203的正面看，导热结构204环绕着微反射镜阵列区域覆盖在窗孔区域和/或黑色吸光区域上。
可选地，导热结构204上可设置有固定支架结构205，该固定支架结构205用于使得导热结构204能够紧密地覆盖在DMD 203正面的窗孔区域和/或黑色吸光区域上。
如图6所示的光学引擎200可以在不损耗微反射镜阵列区域入射光束和反射光束的光能的情况下，对DMD 203的正面进行散热。并且，导热结构204覆盖在窗孔区域上，或者覆盖在黑色吸光区域上，或者覆盖在窗孔区域和黑色吸光区域上，可以吸收入射到DMD 203上的无效光束。比如，无效光束为入射到除微反射镜阵列区域以外的区域上(窗孔区域或者黑色吸光区域或者窗孔区域和黑色吸光区域)，当无效光束照射在该区域时，该区域不能对其进行反射，故导致该区域的温度上升，进而提升微反射镜阵列区域的温度，当温度过高时，会影响DMD 203的使用寿命及性能；导热结构204覆盖在窗孔区域和/或黑色吸光区域上，则无效光速入射到导热结构204上，进而导热结构204可将无效光束的热量导出至散热器202中，故能够及时对无效光束产生的热量进行散热处理。
基于图6所示的结构示意图，导热结构204直接与DMD 203正面相接触；或者导热结构204与DMD 203正面的接触面之间可设置有导热材料层，比如导热硅脂材料层、导热垫片等；或者导热结构204与DMD 203正面的接触面之间可设置有具备导热性能的转接结构件，比如金属材料的固定转接结构件等；或者导热结构204与DMD 203正面的接触面之间还可以设置有具备良好导热性能的橡胶、泡棉等；用以增强导热结构204与DMD 203之间的导热率。
在具体实施中，导热结构204直接与散热器202相接触，或者导热结构204与DMD203正面之间可设置有导热硅脂材料层，也可以设置有其它导热材料层，用以增强导热结构204与散热器202之间的导热率。
基于图6所示的结构示意图，DMD 203背面可通过导热涂层与散热器202相接触。
可选地，导热结构204的表面可涂覆有黑色涂层，用以吸收光束反射过程中产生的杂散光。
上述实施例中的导热结构204可以由热管材料制作而成，也可以由高导热率金属材料制作而成，还可以由其它高导热率材料制作而成，本申请对此不作限定。
需要说明的是，本申请实施中DMD背面可以设置有散热器，也可以设置有其它散热装置，本申请对此不作限定。
本申请的上述实施例中，DMD正面设置有导热结构，DMD背面设置有散热器，该导热结构与散热器相连，该导热结构直接或间接与该DMD正面的微反射镜阵列区域以外的区域相接触，这样，DMD中的散热结构在不损耗光能的情况下，通过导热结构导出DMD正面的热量，降低DMD正面的温度，提高散热效率，减小DMD正面和背面之间的温差，进而提高DMD的可靠性。
基于上述同样的构思，本申请实施还提供一种投影设备，该投影设备中包括如图4所示的结构。
参见图7，为本申请实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图所示，该投影设备700包括光源701、光调制装置702以及镜头703。所述光源701为所述光调制装置702提供照明，所述光调制装置702对所述光源701发出的光束进行调制，并输出至所述镜头703进行成像，投影至投影介质704形成投影画面；其中，所述光调制装置中配置有图4所示的光学引擎，还可以配置有其它用于光束调制的光学元件。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种光学引擎，其特征在于，包括：机壳，所述机壳内设置有DMD，所述机壳外设置有散热器；
所述机壳朝向入射光束的一面设置有入光口，所述DMD设置在所述入光口入射的光束的光路中；
所述DMD正面设置有导热结构，所述DMD背面设置有散热器，所述导热结构与所述散热器相连，所述导热结构至少部分与所述DMD正面相接触且不遮挡所述DMD的微反射镜阵列区域。
2.如权利要求1所述的光学引擎，其特征在于，所述导热结构至少部分与所述DMD正面的窗孔区域和/或黑色吸光区域相接触。
3.如权利要求1所述的光学引擎，其特征在于，所述导热结构直接与所述DMD正面相接触；或者，所述导热结构与所述DMD正面的接触面之间设置有导热硅脂材料层；或者，所述导热结构与所述DMD正面的接触面之间设置有金属结构件。
4.如权利要求1所述的光学引擎，其特征在于，所述导热结构与所述散热器之间设置有所述导热硅脂材料层。
5.如权利要求1所述的光学引擎，其特征在于，所述机壳设置有窗口；
所述导热结构至少部分从所述窗口延伸至所述机壳外部与所述散热器相连。
6.如权利要求1至5中任一项所述的光学引擎，其特征在于，所述导热结构的表面涂覆有黑色涂层。
7.如权利要求1至5中任一项所述的光学引擎，其特征在于，所述导热结构为热管材料或高导热率金属材料制作。
8.一种投影设备，其特征在于，包括：光源、光调制装置以及镜头；
所述光源为所述光调制装置提供照明，所述光调制装置对所述光源发出的光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投影至投影介质形成投影画面；
其中，所述光调制装置中配置有如权利要求1至7中任一项所述的光学引擎。
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