光学元件固定装置和光学设备的制造方法
专利名称:光学元件固定装置和光学设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学元件固定装置，其包括支板和固定件，支板设有阶梯孔，阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，阶梯孔包括第一孔和第二孔，第一孔贯穿第一面，第二孔贯穿第二面，第一孔由阶梯面过渡到第二孔，第二孔的截面大于第一孔的截面；第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件；光学元件固定装置还包括固定件，固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于第二面上，弹性臂连接固定部并向着阶梯孔的阶梯面方向延伸，阶梯面和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。通过弹性臂与阶梯面的配合设置，光学元件被可拆卸地固定在支板和固定件之间。本实用新型还公开了一种具有光学元件固定装置的光学设备。
【专利说明】
光学元件固定装置和光学设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及光学领域，具体涉及光学元件固定装置和光学设备。
【背景技术】
[0002]目前，光学元件固定装置被广泛应用于投影机、相机、显微镜等光学设备之中，光学元件固定装置中的光学元件一般以胶水粘接的不可拆卸固定方式固定在支座上，而支座机械加工精度可能存在差异或误差，一旦光学元件被固定好之后，即使发现存在上述差异或误差，也无法对该不可拆卸的光学元件进行位置调整，另外，当光学元件存在损伤、破裂等情况需要更换时，由于光学元件不可被拆卸，只能替换整个光学元件固定装置，造成了资源的浪费，此外，当光学设备为采用激光作为光源的投影机且光学元件采用散射片时，激光光斑比较集中，单位面积光功率较高，在散射片被直接用胶水粘接在支座上的情况下，由于胶水长期处于强光的照射下，容易产生胶水脆化而导致散射片脱落问题;在激光光斑直接照射到固定散射片的固定部件上的另一种情况下，将导致固定部件受热变形失效，造成散射片无法可靠地被固定；因此，上述两种情况都会导致散射片的固定不可靠，使得投影机无法正常工作。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本实用新型的一个目的是提供一种光学元件在光学元件固定装置中可拆卸的、固定可靠的光学元件固定装置，本实用新型的另一个目的是提供一种具有光学元件固定装置的光学设备。
[0004]作为本实用新型的一个目的，提供一种光学元件固定装置，包括:设有阶梯孔的支板，阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，阶梯孔包括第一孔和第二孔，第一孔贯穿第一面，第二孔贯穿第二面，第一孔由阶梯面过渡到第二孔，第二孔的截面大于第一孔的截面;第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件;光学元件固定装置还包括固定件，固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于所述第二面上，弹性臂连接固定部并向着阶梯孔的阶梯面方向延伸，阶梯面和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。
[0005]进一步的，阶梯面上设有凸台，凸台和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。
[0006]更进一步的，凸台包括一对相对设置的第一凸台，固定件为一整体成型的第一固定件，第一固定件包括围绕第二孔的本体，在本体的中部设有与阶梯孔对应设置的开口，第一固定件具有与本体相连并与一对第一凸台对应设置的一对弹性臂，支板设有至少两个连接孔，第一固定件的固定部为开设在本体上与连接孔对应的开孔，连接孔和开孔通过连接件固定连接，第一固定件可拆卸地固定在第二面一侧。
[0007]更进一步的，凸台包括一对相对设置的第一凸台，固定件为一对与第一凸台对应设置的第二固定件，每个第二固定件具有一个固定部和一个弹性臂，支板设有一对连接孔，固定部为与连接孔一一对应的开孔，连接孔和开孔通过连接件固定连接，每个第二固定件均可拆卸地固定在第二面一侧。
[0008]进一步的，第二孔的周壁上设有与第一凸台对应的开槽，弹性臂包括分别与固定部和自由端相连的连接段，开槽允许连接段或/和自由端进入于其间。
[0009]进一步的，第二孔的周壁设有至少一个限位突起。
[0010]更进一步的，第二孔为大致长方形孔，第二孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第二孔的一对第二周壁上分别设置有限位突起，两个第二周壁上的限位突起用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接。
[0011]更进一步的，第二孔的第三周壁上设置有限位突起，第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接。
[0012]更进一步的，第一孔为长方形孔，第一孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第一孔的第一周壁和第二孔的第一周壁相互对齐，一对第一凸台分别沿第一孔的一对第二周壁延伸凸起，一对第一凸起相对于第一孔的中心轴线对称布置，阶梯面由第一孔的第二周壁和第三周壁向第二孔的第二周壁和第三周壁延伸。
[0013]进一步的，弹性臂的自由端为具有弯曲段的钩部，弯曲段用于将光学元件抵压在第一凸台上，弹性臂在光路上位于光学元件的后侧。
[0014]进一步的，阶梯面上还设有第二凸台，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔之间，相对应的，第一固定件还包括又一个弹性臂，弹性臂的自由端与第二凸台对应设置。
[0015]进一步的，阶梯面上还设有第二凸台，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔之间，相对应的，光学元件固定装置还包括又一个第二固定件，又一个第二固定件的弹性臂的自由端与第二凸台对应设置。
[0016]更进一步的，第二凸台沿第一孔的第三周壁延伸凸起，第二凸台与一对第一凸台相对于阶梯面成等边或等腰三角形分布。
[0017]更进一步的，光学元件包括散射片、滤光片或二向色片。
[0018]作为本实用新型的又一个目的，提供一种光学设备，该光学设备包括上述的光学元件固定装置。
[0019]进一步的，光学设备为投影机，投影机包括方棒，光学元件为散射片，散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面面向第一孔，面向方棒的第二表面为散射片的出光面。
[0020]有益效果:
[0021]本实用新型提供的一种光学元件固定装置，光学元件固定装置包括支板和固定件，支板设有包括第一孔和第二孔的阶梯孔，该阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，第二孔的截面大于第一孔的截面。第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件。通过支板和固定件的相对固定设置，固定件的弹性臂和阶梯面对光学元件的相对两面进行抵压，从而可以将光学元件固定在支座和固定件之间，因此，可以避免光学元件被胶水粘接来固定所带来的光学元件的位置无法调整、不可被单独替换以及胶水受强光产生脆化而导致光学元件脱落的缺陷。对于用于容纳光学元件的第二孔，第二孔的周壁可以对光学元件进行限位，从而保证光学元件被良好地容纳在第二孔之中，第二孔外围部分对光学元件起到一定的保护作用，降低了光学元件受到外部部件碰撞的可能性，也便利了光学元件的安装。
[0022]本实用新型所提供的光学设备，由于光学元件固定装置中的光学元件被可拆卸地、可靠地固定，能够有效保障光学设备的正常工作。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的光学元件固定装置实施例一的爆炸示意图；
[0024]图2为图1中的支座的结构示意图；
[0025]图3为图1中的第一固定件的结构示意图；
[0026]图4为本实用新型的光学元件固定装置实施例二的爆炸示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面通过各个【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0028]本实用新型所提供的一种光学元件固定装置包括支板和固定件，支板设有包括第一孔和第二孔的阶梯孔，该阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，第一孔贯穿所述第一面，第一孔形成光束通道。第二孔贯穿所述第二面，第二孔的截面大于第一孔的截面，第二孔用于容纳光学元件，具体来说，第二孔的周壁与光学元件优选的是间隙配合，第二孔的周壁对光学元件在第二孔中的位置进行限定，并且，第二孔的周壁可以在光学元件被安装到第二孔之中的过程提供引导，便利了第二孔的安装。阶梯孔包括由第一孔过渡到第二孔的阶梯面，该阶梯面优选为一平面，且阶梯面与第一面和第二面分别平行。固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于第二面上，也就是说，优选的，固定部被直接固定在第二面上，例如，固定件与支板通过连接件(下文将作说明)的直接连接来实现固定部固定于第二面上。另外，为了达到固定部固定于第二面上相同的技术效果，固定部也可以与支板相对固定，举例来说，固定部和支板分别与中间部件固定连接，使得固定件和支板两者间接固定，中间部件可以是同一个也可以是不同的两个或多个，固定部和支板的相对位置都保持不变，从而也实现了将固定部固定于第二面这一侧的目的。固定件的弹性臂与固定部相连并向着所述阶梯孔的阶梯面方向延伸，弹性臂与固定部相连既可以是数量相同的一一对应相连，也可以是弹性臂与固定部数量不同的非对应相连，只要弹性臂与固定部之间的连接可以实现固定件所起作用即可，固定部可以是内壁光滑或者内壁带有螺纹的开孔。弹性臂可弹性变形地通过其所具有的自由端向着阶梯面方向将用于容纳于第二孔内的光学元件抵压在阶梯面上，光学元件较佳的是双平面薄片形，此处所述的容纳于第二孔内既包括光学元件全部容纳于第二孔内也包括光学元件部分地容纳于第二孔内。另外，较优的是，在阶梯面上设置凸台，从而凸台和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件，通过如此设置，相对于将光学元件直接固定于阶梯面上，光学元件与凸台接触的面积更小，而阶梯面的面积较大难以加工平整，相较来说，对凸台的加工更容易获得较高的平整度，所以降低了加工精度，提高了光学元件的定位精准度。对于阶梯面上设有凸台的情况，弹性臂与凸台的数量有一定的对应关系，比如，当凸台为一整体的圆环形或者一矩形时，弹性臂可以设为两个或者多个，并且优选的是该弹性臂设置成其自由端在凸台上投影是均布的，此时，弹性臂的数量大于凸台的数量;另外，弹性臂也可以设为一个整体，并且弹性臂的自由端围成与上述凸台相对应的圆环形或者矩形，此时，弹性臂的数量等于凸台的数量。当凸台为两个或者多个并且优选的成一定的对称关系分布在阶梯面上时，弹性臂也设为与凸台一一对应的两个或者多个，此时，弹性臂的数量等于凸台的数量。不管弹性臂的数量多少，各弹性臂的自由端之间具有供光线经过光学元件的空隙，从而保证了各弹性臂特别是各自由端不会对光学设备中产生的光线造成阻碍。
[0029]根据以上描述可知，光学元件固定装置的支板和固定件被设置成相对固定，于是，当固定件的弹性臂和阶梯面对用于容纳于支板的第二孔内的光学元件相对两面进行抵压，光学元件被可拆卸地固定在支板和固定件之间，因此，可以很容易对光学元件的位置进行调整，也可以单独替换光学元件，并且由于采用了机械结构来固定光学元件，解决了胶水等化学物质直接固定光学元件时，化学物质受到光线特别是强光作用而导致脆化所带来的无法固定光学元件的技术问题。
[0030]以下以两个具体实施例为例来对上述光学元件固定装置做出更具体的说明。
[0031]实施例一
[0032]参照图1至图3，在本实施例中，光学元件固定装置采用包括支板110的支座100，可知的是，支板也可以是一个单独的独立部件。支板110具有包括第一孔111和第二孔112的阶梯孔，阶梯孔贯穿支板110的相对的第一面和第二面，其中，第一孔111贯穿第一面，第二孔112贯穿第二面，第一孔111形成光束通道，第二孔112用于容纳光学元件300，第一孔111和第二孔112之间由阶梯面113过渡，该阶梯面113优选为一平面，且阶梯面113、支板110的第一面、支板110的第二面相互平行。第二孔112的截面大于第一孔111的截面，截面可以理解为垂直于孔的中心线而得到的横截面面积，从而第一孔111与第二孔112之间的阶梯面113可以对容纳在第二孔112中的光学元件300进行支撑和抵压。光学元件固定装置还包括固定件，该固定件为一整体成型的第一固定件200，优选的，第一固定件200为钣金件，第一固定件可以被可拆卸地装配在第二孔112远离第一孔111的一侧，第一固定件200包括可以围绕支板110的第二孔112的本体210，例如本体210为大致口字形，在本体210的中部设有与阶梯孔对应设置的开口 220，该开口 220用于光线相对于被固定在光学元件固定装置中的光学元件300射入或者射出。为了将固定部与支板110可拆卸的相对固定，支板110上设有至少两个连接孔114，连接孔114的位置可以根据需要而设定，较优的是设置成以上述开口 220的中心线为中心的对称位置上，固定件的固定部为开设在本体210上并与连接孔114对应的开孔230。另外，为了将支座100与其需要安装到的光学设备相固定，支座100还可以设置底板120，底板120上开设用于与光学设备固定的连接孔114，再通过连接件将两者固定。开孔230可以是光孔或者是螺纹孔，但由于钣金件一般都较薄，所以当第一固定件200为钣金件时，开孔230设为光孔，连接孔114设为贯通的或截止的内螺纹孔。支板110的连接孔114和第一固定件200的开孔230通过连接件(未图示)来直接固定，连接件可以采用螺栓、螺钉等。为了使光学元件在第二孔中的位置定位得更精准，且降低对阶梯面加工精度的要求，在阶梯面113上设置一对相对设置的第一凸台115，对应地，第一固定件200的弹性臂240设为与第一凸台115对应的一对，各弹性臂240与本体210相连，弹性臂240的自由端241与作为固定部的开孔230相连，该相连可以是弹性臂与固定部数量不同的非对应相连，即弹性臂的数量大于固定部的数量，各弹性臂和固定部都通过本体来达到相连。在第一固定件200被直接固定到支板110上时，该自由端241向着第一凸台115的方向延伸，弹性臂240是长条形的悬臂，具有一定的弹性变形能力，弹性臂240的自由端241位于上述开口 220范围之内并经过至少一个弯角向着远离开口 220的方向延伸，也就是当固定件直接固定到支板110上时，在没有固定安装光学元件300的情况下，自由端241与第一凸台115相抵或者自由端241与第一凸台115的最大间隙小于光学元件300的厚度，即自由端241与第一凸台115相接触或者自由端241被第一凸台115挤压，上述至少一个弯角能为弹性臂240带来更好的弹性变形特性，在固定安装光学元件300过程中，先将光学元件300布置在第二孔112中，光学元件300与第二孔112优选为间隙配合，再将第一固定件200与支板110通过连接件固定在一起，各弹性臂240在接触光学元件300后被进一步挤压产生弹性变形，各自由端241会向着第一凸台115方向向光学元件300施加弹性作用力，将光学元件300抵压在第一凸台115上，从而彼此对应的第一凸台115和弹性臂的自由端241分别从光学元件相对的两面抵压光学元件300，因此保证了对光学元件300的固定。由于弹性臂240能够产生弹性变形，可以为光学元件300提供一定的远离第一孔111的活动空间，从而避免了若光学元件300受强光而产生一定受热膨胀时被不可弹性变形的固定部件作用而挤压受损。各自由端241之间具有供光线经过光学元件300而射入或射出的空隙。需要说明的是，由于本实施例中阶梯孔包括第一孔111和第二孔112，所以可以固定一个光学元件300于第二孔112之中，当需要布置两个或以上的光学元件300时，可以相应地沿垂直于支板110的第一面的轴线方向，由支板的第一面至第二面依次设置三个或以上的孔，并且各孔的截面逐渐增大，各孔在光路方向上的投影均不完全重合，在各相邻孔之间的阶梯面113上均设置凸台，各凸台布置在其所在阶梯面位于上述投影的不重合部分上，第一固定件设置与凸台的个数对应的弹性臂。另外，在为了对光学元件提供较均匀支撑力的情况下，当凸台的个数设置成超过固定光学元件所需个数时，弹性臂可以不与凸台--对应设置。
[0033]进一步的，第二孔112的周壁上设有与第一凸台115对应的开槽112D，弹性臂240包括分别与固定部和自由端241相连的连接段242，该开槽112D允许连接段242或/和自由端241进入于其间，通过设置与第一凸台115对应的开槽112D，可以为弹性臂240向着远离开口220的方向延伸以及弹性臂240发生弹性变形提供非干涉空间。
[0034]为了对光学元件放置在第二孔的过程中以及光学元件被固定在第二孔后分别提供更好的引导和定位，第二孔的周壁设有至少一个限位突起，该限位突起优选的是与第二孔一体成型所形成的并限位突起的末端具有向着第二孔的中心突出的曲面，并且曲面的曲率可以设定为较小，从而便于实现光学元件与第二孔的周壁接近于点接触。
[0035]作为第二孔112形状的一种【具体实施方式】，实施例一中的第二孔112设置成大致长方形孔，第二孔112具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，在第二孔的一对第二周壁112B上对称地设置两对限位突起112E，该两对限位突起112E可以与第二孔一体成型。具体来说，该两对限位突起112E以第二孔112的横截面中与短边平行的中心线为中心对称布置，两对限位突起112E为布置在第二孔112之中的光学元件300的相对的两个侧面提供接近于点接触的对称定位，可以限制光学元件往该一对第二周壁112B的任意一个第二周壁的方向移动，从而相对于若第二周壁为整体平面的情形，能有效防止光学元件需要同时对准一对第二周壁的平面才能被限位在第二孔中所带来的安装效率低的缺陷，并且，可以减小光学元件与第二孔的整个周壁的接触，避免光学元件由于加工误差或受热膨胀情况下与周壁产生较大挤压而受损，而且，由于加工限位突起相较于加工平面更容易获得较高的加工精度，因此，既降低了制造成本，也使得光学元件在第二孔中的限位更准确。需要说明的是，限位突起的位置及个数可以根据第二孔和光学元件的形状、大小等情况灵活设置，比如，进一步可知的是，也可以在第二孔的第三周壁上设置限位突起，第二孔的第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接，该第三周壁上的限位突起能同样起到上述第二孔的第二周壁上的限位突起所起到的作用，另外，以上所述的限位突起可以用来对光学元件在第二孔中的位置进行限制，并非强调光学元件在第二孔中时一定保持与限位突起接触。
[0036]进一步参照图1和图2，第一孔111的形状设置为长方形孔，这样的话，第一孔的制作可以与第二孔的制作很类似，从而降低了制作成本，另外，第一孔和上述第二孔的形状还可以是圆孔、正方形孔等。第一孔111具有与第二孔112相对应的一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第一孔111和第二孔112的各自第一周壁11IA和112A相互对齐，一对第一凸台115分别沿所述第一孔111的一对第二周壁11IB延伸凸起，阶梯面113由第一孔111的第二周壁IllB和第三周壁向所述第二孔112的第二周壁112B和第三周壁112C延伸，各第一凸台115凸出于阶梯面113且位于第一孔111的一个第二周壁IllB和对应的第二孔112的一个第二周壁112B之间，该对第一凸起115相对于第一孔111的中心线对称布置，优选的，第一凸台115的横截面为半椭圆形，并且第一凸台115用于支撑光学元件300的表面是一小平面，从而适合与薄片形的光学元件接触面的贴合。由于第一凸台115设置成其一个延伸面与第二周壁IllB平齐，可以为第一凸台115的加工成型提供便利，而且由于将第一凸台和第二凸台(接下来将作描述)设置成各自独立和小体积的，相较于一整体的圆环形或者矩形的凸台，既节约了材料，也可以克服上述各凸台表面越大所带来的所有表面均位于同一平面的加工精度越难保证的不足，还相应减小了光学元件300与固定件的接触面积，降低了光学元件向固定件的传热，降低了弹性臂的受热程度。
[0037]作为上述弹性臂240的一种具体结构，在弹性臂240的一个实施方式中，弹性臂240的自由端241设置为具有弯曲段的钩部241A，弯曲段用于将光学元件300抵压在第一凸台115上，弹性臂240在光路上(如图1中的箭头所示)位于光学元件300的后侧。通过弹性臂240的弯曲段接触光学元件300以提供弹性变形力，可以增大两者的接触面，避免弹性臂240对光学元件300的损伤，而且，由于弹性臂240在光路上位于光学元件300的后侧，入射到光学元件300上的光线不会直射到弹性臂240上，避免弹性臂240由于受热变形失效而导致无法对光学元件300进行良好的固定。另外，对于第二固定件(以下将作详细说明)的弹性臂，该弹性臂也可以做出类似的设置，相应的也可以获得上述技术效果。
[0038]为了对光学元件300提供更好的固定，在上述阶梯面113上进一步地设置了一个第二凸台116，第二凸台116位于第一孔111的第三周壁11IC和第二孔112的第三周壁112C之间，相对应的，第一固定件200还包括一个与该第二凸台116对应设置的弹性臂240。通过设置第二凸台116，相较于一对第一凸台115所提供的两点固定，第一凸台115和第二凸台116提供了三点固定，从而对光学元件300的固定效果更加，并且三点可以确定一个平面，因此，在光学元件300被固定在光学元件固定装置后，可以保证光学元件300被定位成其所处的平面位置与上述光线的交角在要求的范围之内。此外，作为一种加工成型的方式，以第一孔111和第二孔112设置成大致长方形孔为例，支座100可以采用铸造成型来形成一个与第一孔111大小相同的通孔，然后通过刀具沿阶梯面113车削出上述第二开孔230、第一凸台115、第二凸台116、限位突起112E和开槽112D，而为了刀具走刀的便利，在第二开孔230的每个交角处形成倒圆角，由此可知，第一孔即为长方形孔，第二孔为开设了开槽、限位突起和倒圆角的大致长方形孔。
[0039]较佳的，第二凸台116沿第一孔111的第三周壁IllC延伸凸起，这样可以为第二凸台116的加工成型提供便利，并且，第二凸台116与一对第一凸台115相对于阶梯面113成等边或等腰三角形分布，也就是说，第二凸台116与一对第一凸台115在阶梯面113上投影的中心点的连线形成等边或等腰三角形，根据三点能确定一个平面的原理，不仅能更好地将光学元件300定位在所期望的一个平面上，也可以使得各弹性臂240对光学元件300的作用力相同，整个光学元件300受力均匀。
[0040]实施例二
[0041]实施例二与实施例一的最主要区别在于，实施例二中的固定件为分体部件，因此，以下主要对固定件及由此而带来的支板结构的变化做出详细说明，上述实施例一中可以同样应用于实施例二的结构，可以参照得出，在此不再赘述，实施例二中与实施例一中相同结构亦沿用相同附图标记。
[0042]参照图4，本实施例光学元件固定装置的固定件是与一对第一凸台115对应设置的一对第二固定件200’，每个第二固定件200’具有一个固定部和一个弹性臂240’，支板110设有一对连接孔114’，其中，固定部220’是与连接孔114’对应的开孔230’，连接孔114’和开孔230’通过连接件固定连接，弹性臂的自由端240’与作为固定部的开孔230’相连，也就是，弹性臂与固定部数目相同的对应相连，弹性臂和固定部在同一个零件上对应形成。第一凸台115和第二固定件200’的数目可以根据实际需要而设定。连接孔114’的位置可以根据需要而设定，较优的是以阶梯孔的中心线为中心对称设置，第二固定件200’优选为钣金件。相较于实施例一中的固定件为整体成型，本实施例中分体制作的第二固定件200’能够减少一定的材料，并且各第二固定件200’的弹性臂240’对光学元件300所施加的弹性作用力可以相对独立，可以根据不同光学元件300所需被弹性臂240’固定的位置不同，灵活设计第一凸台115’和弹性臂240’的分布，而且适用于对应于弹性臂240’的各部分具有不同受力程度的材质的光学元件300。
[0043]为了对光学元件300提供更好的固定，在支板110’的阶梯面上还设有第二凸台(请参考图2中的第二凸台116)，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔的第三周壁之间，相对应的，还设置一个与第二凸台对应的第二固定件200’，在支板110’上还设有与该第二固定件200’的开孔230’通过连接件固定连接的连接孔114’，通过所增加的一个分体的第二固定件200’的弹性臂240’与第二凸台配合设置，可以更好地保证光学元件300被固定在所期望的平面内。
[0044]上述实施例一和实施例二的各实施方式所述光学元件300为散射片、滤光片或二向色片，因此，光学元件固定装置可以为这一类薄片且一般为矩形体形状的光学元件提供可拆卸、良好可靠的固定。
[0045]本实用新型还提供了一种光学设备，该光学设备包括投影机、相机和显微镜等，光学设备采用上述任一实施例的光学元件固定装置实施方式，参照以上所描述的光学元件固定装置所具有的优点，因此，光学元件固定装置的光学元件在光学设备中的位置被可拆卸的、可靠的固定，从而保证了光学设备具有良好工作性能。
[0046]更具体的，在光学设备为投影机的一个实施方式中，投影机包括方棒400，光学元件300为散射片，散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面面向第一孔，所述方棒400的第二表面为散射片的出光面。因此，弹性臂240、240’在光路上(请参考图1和图4中的箭头所示)位于方棒400的后侧，入射到方棒400上的光线不会直射到弹性臂240、240’上，从而避免了弹性臂由于受热变形失效而导致无法对光学元件300进行良好的固定。
[0047]在以上对本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“垂直于支板的轴线”、“中心线”所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位、位置或形状，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或设备必须具有特定的方位或特定的形状，因此不能理解为对本实用新型的限制，当上述轴线或中心线所对应的是形状不规则的部件时，应根据本实用新型的发明构思来对上述轴线和中心线做适应性的理解。
[0048]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是三个以上，除非另有明确具体的限定。
[0049]以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1.一种光学元件固定装置，其特征在于，包括: 支板，所述支板上设有阶梯孔，所述阶梯孔贯穿所述支板的相对的第一面和第二面，所述阶梯孔包括第一孔和第二孔，所述第一孔贯穿所述第一面，所述第二孔贯穿所述第二面，所述第一孔由阶梯面过渡到所述第二孔，所述第二孔的截面大于所述第一孔的截面;所述第一孔形成光束通道，所述第二孔用于容纳光学元件； 固定件，所述固定件包括固定部和弹性臂，所述固定部固定于所述第二面上，所述弹性臂连接所述固定部并向着所述阶梯孔的阶梯面方向延伸，所述阶梯面和所述弹性臂分别从所述光学元件相对的两面抵压所述光学元件。2.根据权利要求1所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上设有凸台，所述凸台和所述弹性臂分别从所述光学元件相对的两面抵压所述光学元件。3.根据权利要求2所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述凸台包括一对相对设置的第一凸台，所述固定件为一整体成型的第一固定件，所述第一固定件包括围绕所述第二孔的本体，在所述本体的中部设有与所述阶梯孔对应设置的开口，所述第一固定件具有与所述本体相连并与所述一对第一凸台对应设置的一对所述弹性臂，所述支板设有至少两个连接孔，所述第一固定件的固定部为开设在所述本体上与所述连接孔对应的开孔，所述连接孔和所述开孔通过连接件固定连接，所述第一固定件可拆卸地固定在所述第二面一侧。4.根据权利要求2所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述凸台包括一对相对设置的第一凸台，所述固定件为一对与所述第一凸台对应设置的第二固定件，每个所述第二固定件具有一个所述固定部和一个所述弹性臂，所述支板设有一对连接孔，所述固定部为与所述连接孔一一对应的开孔，所述连接孔和所述开孔通过连接件固定连接，每个所述第二固定件均可拆卸地固定在所述第二面一侧。5.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的周壁上设有与所述第一凸台对应的开槽，所述弹性臂包括分别与固定部和自由端相连的连接段，所述开槽允许连接段或/和自由端进入于其间。6.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的周壁设有至少一个限位突起。7.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔为大致长方形孔，所述第二孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，所述一对第二周壁上分别设置有限位突起，所述两个第二周壁上的限位突起用于分别与所述光学元件的相对的两个侧面抵接。8.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的第三周壁上设置有限位突起，所述第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与所述光学元件的相对的两个侧面抵接。9.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第一孔为长方形孔，所述第一孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，所述第一孔的第一周壁和所述第二孔的第一周壁相互对齐，所述一对第一凸台分别沿所述第一孔的一对第二周壁延伸凸起，所述一对第一凸起相对于所述第一孔的中心轴线对称布置，所述阶梯面由所述第一孔的第二周壁和第三周壁向所述第二孔的第二周壁和第三周壁延伸。10.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述弹性臂的自由端为具有弯曲段的钩部，所述弯曲段用于将光学元件抵压在所述第一凸台上，所述弹性臂在光路上位于所述光学元件的后侧。11.根据权利要求3所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上还设有第二凸台，所述第二凸台位于所述第一孔的第三周壁和所述第二孔之间，相对应的，所述第一固定件还包括又一个所述弹性臂，所述弹性臂的自由端与所述第二凸台对应设置。12.根据权利要求4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上还设有第二凸台，所述第二凸台位于所述第一孔的第三周壁和所述第二孔之间，相对应的，所述光学元件固定装置还包括又一个所述第二固定件，所述又一个第二固定件的弹性臂的自由端与所述第二凸台对应设置。13.根据权利要求11或12所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二凸台沿所述第一孔的第三周壁延伸凸起，所述第二凸台与所述一对第一凸台相对于所述阶梯面成等边或等腰三角形分布。14.根据权利要求1至4、11或12任一项所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述光学元件包括散射片、滤光片或二向色片。15.光学设备，其特征在于: 所述光学设备包括权利要求1-14任一项所述的光学元件固定装置。16.根据权利要求15所述的光学设备，其特征在于: 所述光学设备为投影机，所述投影机包括方棒，所述光学元件为散射片，所述散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面面向所述第一孔，面向所述方棒的所述第二表面为所述散射片的出光面。
【文档编号】G02B7/00GK205720821SQ201620230403
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】李锦清, 李屹
【申请人】深圳市光峰光电技术有限公司
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学元件固定装置，其包括支板和固定件，支板设有阶梯孔，阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，阶梯孔包括第一孔和第二孔，第一孔贯穿第一面，第二孔贯穿第二面，第一孔由阶梯面过渡到第二孔，第二孔的截面大于第一孔的截面；第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件；光学元件固定装置还包括固定件，固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于第二面上，弹性臂连接固定部并向着阶梯孔的阶梯面方向延伸，阶梯面和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。通过弹性臂与阶梯面的配合设置，光学元件被可拆卸地固定在支板和固定件之间。本实用新型还公开了一种具有光学元件固定装置的光学设备。
【专利说明】
光学元件固定装置和光学设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及光学领域，具体涉及光学元件固定装置和光学设备。
【背景技术】
[0002]目前，光学元件固定装置被广泛应用于投影机、相机、显微镜等光学设备之中，光学元件固定装置中的光学元件一般以胶水粘接的不可拆卸固定方式固定在支座上，而支座机械加工精度可能存在差异或误差，一旦光学元件被固定好之后，即使发现存在上述差异或误差，也无法对该不可拆卸的光学元件进行位置调整，另外，当光学元件存在损伤、破裂等情况需要更换时，由于光学元件不可被拆卸，只能替换整个光学元件固定装置，造成了资源的浪费，此外，当光学设备为采用激光作为光源的投影机且光学元件采用散射片时，激光光斑比较集中，单位面积光功率较高，在散射片被直接用胶水粘接在支座上的情况下，由于胶水长期处于强光的照射下，容易产生胶水脆化而导致散射片脱落问题;在激光光斑直接照射到固定散射片的固定部件上的另一种情况下，将导致固定部件受热变形失效，造成散射片无法可靠地被固定；因此，上述两种情况都会导致散射片的固定不可靠，使得投影机无法正常工作。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有技术的不足，本实用新型的一个目的是提供一种光学元件在光学元件固定装置中可拆卸的、固定可靠的光学元件固定装置，本实用新型的另一个目的是提供一种具有光学元件固定装置的光学设备。
[0004]作为本实用新型的一个目的，提供一种光学元件固定装置，包括:设有阶梯孔的支板，阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，阶梯孔包括第一孔和第二孔，第一孔贯穿第一面，第二孔贯穿第二面，第一孔由阶梯面过渡到第二孔，第二孔的截面大于第一孔的截面;第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件;光学元件固定装置还包括固定件，固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于所述第二面上，弹性臂连接固定部并向着阶梯孔的阶梯面方向延伸，阶梯面和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。
[0005]进一步的，阶梯面上设有凸台，凸台和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件。
[0006]更进一步的，凸台包括一对相对设置的第一凸台，固定件为一整体成型的第一固定件，第一固定件包括围绕第二孔的本体，在本体的中部设有与阶梯孔对应设置的开口，第一固定件具有与本体相连并与一对第一凸台对应设置的一对弹性臂，支板设有至少两个连接孔，第一固定件的固定部为开设在本体上与连接孔对应的开孔，连接孔和开孔通过连接件固定连接，第一固定件可拆卸地固定在第二面一侧。
[0007]更进一步的，凸台包括一对相对设置的第一凸台，固定件为一对与第一凸台对应设置的第二固定件，每个第二固定件具有一个固定部和一个弹性臂，支板设有一对连接孔，固定部为与连接孔一一对应的开孔，连接孔和开孔通过连接件固定连接，每个第二固定件均可拆卸地固定在第二面一侧。
[0008]进一步的，第二孔的周壁上设有与第一凸台对应的开槽，弹性臂包括分别与固定部和自由端相连的连接段，开槽允许连接段或/和自由端进入于其间。
[0009]进一步的，第二孔的周壁设有至少一个限位突起。
[0010]更进一步的，第二孔为大致长方形孔，第二孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第二孔的一对第二周壁上分别设置有限位突起，两个第二周壁上的限位突起用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接。
[0011]更进一步的，第二孔的第三周壁上设置有限位突起，第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接。
[0012]更进一步的，第一孔为长方形孔，第一孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第一孔的第一周壁和第二孔的第一周壁相互对齐，一对第一凸台分别沿第一孔的一对第二周壁延伸凸起，一对第一凸起相对于第一孔的中心轴线对称布置，阶梯面由第一孔的第二周壁和第三周壁向第二孔的第二周壁和第三周壁延伸。
[0013]进一步的，弹性臂的自由端为具有弯曲段的钩部，弯曲段用于将光学元件抵压在第一凸台上，弹性臂在光路上位于光学元件的后侧。
[0014]进一步的，阶梯面上还设有第二凸台，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔之间，相对应的，第一固定件还包括又一个弹性臂，弹性臂的自由端与第二凸台对应设置。
[0015]进一步的，阶梯面上还设有第二凸台，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔之间，相对应的，光学元件固定装置还包括又一个第二固定件，又一个第二固定件的弹性臂的自由端与第二凸台对应设置。
[0016]更进一步的，第二凸台沿第一孔的第三周壁延伸凸起，第二凸台与一对第一凸台相对于阶梯面成等边或等腰三角形分布。
[0017]更进一步的，光学元件包括散射片、滤光片或二向色片。
[0018]作为本实用新型的又一个目的，提供一种光学设备，该光学设备包括上述的光学元件固定装置。
[0019]进一步的，光学设备为投影机，投影机包括方棒，光学元件为散射片，散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面面向第一孔，面向方棒的第二表面为散射片的出光面。
[0020]有益效果:
[0021]本实用新型提供的一种光学元件固定装置，光学元件固定装置包括支板和固定件，支板设有包括第一孔和第二孔的阶梯孔，该阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，第二孔的截面大于第一孔的截面。第一孔形成光束通道，第二孔用于容纳光学元件。通过支板和固定件的相对固定设置，固定件的弹性臂和阶梯面对光学元件的相对两面进行抵压，从而可以将光学元件固定在支座和固定件之间，因此，可以避免光学元件被胶水粘接来固定所带来的光学元件的位置无法调整、不可被单独替换以及胶水受强光产生脆化而导致光学元件脱落的缺陷。对于用于容纳光学元件的第二孔，第二孔的周壁可以对光学元件进行限位，从而保证光学元件被良好地容纳在第二孔之中，第二孔外围部分对光学元件起到一定的保护作用，降低了光学元件受到外部部件碰撞的可能性，也便利了光学元件的安装。
[0022]本实用新型所提供的光学设备，由于光学元件固定装置中的光学元件被可拆卸地、可靠地固定，能够有效保障光学设备的正常工作。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的光学元件固定装置实施例一的爆炸示意图；
[0024]图2为图1中的支座的结构示意图；
[0025]图3为图1中的第一固定件的结构示意图；
[0026]图4为本实用新型的光学元件固定装置实施例二的爆炸示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面通过各个【具体实施方式】结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0028]本实用新型所提供的一种光学元件固定装置包括支板和固定件，支板设有包括第一孔和第二孔的阶梯孔，该阶梯孔贯穿支板的相对的第一面和第二面，第一孔贯穿所述第一面，第一孔形成光束通道。第二孔贯穿所述第二面，第二孔的截面大于第一孔的截面，第二孔用于容纳光学元件，具体来说，第二孔的周壁与光学元件优选的是间隙配合，第二孔的周壁对光学元件在第二孔中的位置进行限定，并且，第二孔的周壁可以在光学元件被安装到第二孔之中的过程提供引导，便利了第二孔的安装。阶梯孔包括由第一孔过渡到第二孔的阶梯面，该阶梯面优选为一平面，且阶梯面与第一面和第二面分别平行。固定件包括固定部和弹性臂，固定部固定于第二面上，也就是说，优选的，固定部被直接固定在第二面上，例如，固定件与支板通过连接件(下文将作说明)的直接连接来实现固定部固定于第二面上。另外，为了达到固定部固定于第二面上相同的技术效果，固定部也可以与支板相对固定，举例来说，固定部和支板分别与中间部件固定连接，使得固定件和支板两者间接固定，中间部件可以是同一个也可以是不同的两个或多个，固定部和支板的相对位置都保持不变，从而也实现了将固定部固定于第二面这一侧的目的。固定件的弹性臂与固定部相连并向着所述阶梯孔的阶梯面方向延伸，弹性臂与固定部相连既可以是数量相同的一一对应相连，也可以是弹性臂与固定部数量不同的非对应相连，只要弹性臂与固定部之间的连接可以实现固定件所起作用即可，固定部可以是内壁光滑或者内壁带有螺纹的开孔。弹性臂可弹性变形地通过其所具有的自由端向着阶梯面方向将用于容纳于第二孔内的光学元件抵压在阶梯面上，光学元件较佳的是双平面薄片形，此处所述的容纳于第二孔内既包括光学元件全部容纳于第二孔内也包括光学元件部分地容纳于第二孔内。另外，较优的是，在阶梯面上设置凸台，从而凸台和弹性臂分别从光学元件相对的两面抵压光学元件，通过如此设置，相对于将光学元件直接固定于阶梯面上，光学元件与凸台接触的面积更小，而阶梯面的面积较大难以加工平整，相较来说，对凸台的加工更容易获得较高的平整度，所以降低了加工精度，提高了光学元件的定位精准度。对于阶梯面上设有凸台的情况，弹性臂与凸台的数量有一定的对应关系，比如，当凸台为一整体的圆环形或者一矩形时，弹性臂可以设为两个或者多个，并且优选的是该弹性臂设置成其自由端在凸台上投影是均布的，此时，弹性臂的数量大于凸台的数量;另外，弹性臂也可以设为一个整体，并且弹性臂的自由端围成与上述凸台相对应的圆环形或者矩形，此时，弹性臂的数量等于凸台的数量。当凸台为两个或者多个并且优选的成一定的对称关系分布在阶梯面上时，弹性臂也设为与凸台一一对应的两个或者多个，此时，弹性臂的数量等于凸台的数量。不管弹性臂的数量多少，各弹性臂的自由端之间具有供光线经过光学元件的空隙，从而保证了各弹性臂特别是各自由端不会对光学设备中产生的光线造成阻碍。
[0029]根据以上描述可知，光学元件固定装置的支板和固定件被设置成相对固定，于是，当固定件的弹性臂和阶梯面对用于容纳于支板的第二孔内的光学元件相对两面进行抵压，光学元件被可拆卸地固定在支板和固定件之间，因此，可以很容易对光学元件的位置进行调整，也可以单独替换光学元件，并且由于采用了机械结构来固定光学元件，解决了胶水等化学物质直接固定光学元件时，化学物质受到光线特别是强光作用而导致脆化所带来的无法固定光学元件的技术问题。
[0030]以下以两个具体实施例为例来对上述光学元件固定装置做出更具体的说明。
[0031]实施例一
[0032]参照图1至图3，在本实施例中，光学元件固定装置采用包括支板110的支座100，可知的是，支板也可以是一个单独的独立部件。支板110具有包括第一孔111和第二孔112的阶梯孔，阶梯孔贯穿支板110的相对的第一面和第二面，其中，第一孔111贯穿第一面，第二孔112贯穿第二面，第一孔111形成光束通道，第二孔112用于容纳光学元件300，第一孔111和第二孔112之间由阶梯面113过渡，该阶梯面113优选为一平面，且阶梯面113、支板110的第一面、支板110的第二面相互平行。第二孔112的截面大于第一孔111的截面，截面可以理解为垂直于孔的中心线而得到的横截面面积，从而第一孔111与第二孔112之间的阶梯面113可以对容纳在第二孔112中的光学元件300进行支撑和抵压。光学元件固定装置还包括固定件，该固定件为一整体成型的第一固定件200，优选的，第一固定件200为钣金件，第一固定件可以被可拆卸地装配在第二孔112远离第一孔111的一侧，第一固定件200包括可以围绕支板110的第二孔112的本体210，例如本体210为大致口字形，在本体210的中部设有与阶梯孔对应设置的开口 220，该开口 220用于光线相对于被固定在光学元件固定装置中的光学元件300射入或者射出。为了将固定部与支板110可拆卸的相对固定，支板110上设有至少两个连接孔114，连接孔114的位置可以根据需要而设定，较优的是设置成以上述开口 220的中心线为中心的对称位置上，固定件的固定部为开设在本体210上并与连接孔114对应的开孔230。另外，为了将支座100与其需要安装到的光学设备相固定，支座100还可以设置底板120，底板120上开设用于与光学设备固定的连接孔114，再通过连接件将两者固定。开孔230可以是光孔或者是螺纹孔，但由于钣金件一般都较薄，所以当第一固定件200为钣金件时，开孔230设为光孔，连接孔114设为贯通的或截止的内螺纹孔。支板110的连接孔114和第一固定件200的开孔230通过连接件(未图示)来直接固定，连接件可以采用螺栓、螺钉等。为了使光学元件在第二孔中的位置定位得更精准，且降低对阶梯面加工精度的要求，在阶梯面113上设置一对相对设置的第一凸台115，对应地，第一固定件200的弹性臂240设为与第一凸台115对应的一对，各弹性臂240与本体210相连，弹性臂240的自由端241与作为固定部的开孔230相连，该相连可以是弹性臂与固定部数量不同的非对应相连，即弹性臂的数量大于固定部的数量，各弹性臂和固定部都通过本体来达到相连。在第一固定件200被直接固定到支板110上时，该自由端241向着第一凸台115的方向延伸，弹性臂240是长条形的悬臂，具有一定的弹性变形能力，弹性臂240的自由端241位于上述开口 220范围之内并经过至少一个弯角向着远离开口 220的方向延伸，也就是当固定件直接固定到支板110上时，在没有固定安装光学元件300的情况下，自由端241与第一凸台115相抵或者自由端241与第一凸台115的最大间隙小于光学元件300的厚度，即自由端241与第一凸台115相接触或者自由端241被第一凸台115挤压，上述至少一个弯角能为弹性臂240带来更好的弹性变形特性，在固定安装光学元件300过程中，先将光学元件300布置在第二孔112中，光学元件300与第二孔112优选为间隙配合，再将第一固定件200与支板110通过连接件固定在一起，各弹性臂240在接触光学元件300后被进一步挤压产生弹性变形，各自由端241会向着第一凸台115方向向光学元件300施加弹性作用力，将光学元件300抵压在第一凸台115上，从而彼此对应的第一凸台115和弹性臂的自由端241分别从光学元件相对的两面抵压光学元件300，因此保证了对光学元件300的固定。由于弹性臂240能够产生弹性变形，可以为光学元件300提供一定的远离第一孔111的活动空间，从而避免了若光学元件300受强光而产生一定受热膨胀时被不可弹性变形的固定部件作用而挤压受损。各自由端241之间具有供光线经过光学元件300而射入或射出的空隙。需要说明的是，由于本实施例中阶梯孔包括第一孔111和第二孔112，所以可以固定一个光学元件300于第二孔112之中，当需要布置两个或以上的光学元件300时，可以相应地沿垂直于支板110的第一面的轴线方向，由支板的第一面至第二面依次设置三个或以上的孔，并且各孔的截面逐渐增大，各孔在光路方向上的投影均不完全重合，在各相邻孔之间的阶梯面113上均设置凸台，各凸台布置在其所在阶梯面位于上述投影的不重合部分上，第一固定件设置与凸台的个数对应的弹性臂。另外，在为了对光学元件提供较均匀支撑力的情况下，当凸台的个数设置成超过固定光学元件所需个数时，弹性臂可以不与凸台--对应设置。
[0033]进一步的，第二孔112的周壁上设有与第一凸台115对应的开槽112D，弹性臂240包括分别与固定部和自由端241相连的连接段242，该开槽112D允许连接段242或/和自由端241进入于其间，通过设置与第一凸台115对应的开槽112D，可以为弹性臂240向着远离开口220的方向延伸以及弹性臂240发生弹性变形提供非干涉空间。
[0034]为了对光学元件放置在第二孔的过程中以及光学元件被固定在第二孔后分别提供更好的引导和定位，第二孔的周壁设有至少一个限位突起，该限位突起优选的是与第二孔一体成型所形成的并限位突起的末端具有向着第二孔的中心突出的曲面，并且曲面的曲率可以设定为较小，从而便于实现光学元件与第二孔的周壁接近于点接触。
[0035]作为第二孔112形状的一种【具体实施方式】，实施例一中的第二孔112设置成大致长方形孔，第二孔112具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，在第二孔的一对第二周壁112B上对称地设置两对限位突起112E，该两对限位突起112E可以与第二孔一体成型。具体来说，该两对限位突起112E以第二孔112的横截面中与短边平行的中心线为中心对称布置，两对限位突起112E为布置在第二孔112之中的光学元件300的相对的两个侧面提供接近于点接触的对称定位，可以限制光学元件往该一对第二周壁112B的任意一个第二周壁的方向移动，从而相对于若第二周壁为整体平面的情形，能有效防止光学元件需要同时对准一对第二周壁的平面才能被限位在第二孔中所带来的安装效率低的缺陷，并且，可以减小光学元件与第二孔的整个周壁的接触，避免光学元件由于加工误差或受热膨胀情况下与周壁产生较大挤压而受损，而且，由于加工限位突起相较于加工平面更容易获得较高的加工精度，因此，既降低了制造成本，也使得光学元件在第二孔中的限位更准确。需要说明的是，限位突起的位置及个数可以根据第二孔和光学元件的形状、大小等情况灵活设置，比如，进一步可知的是，也可以在第二孔的第三周壁上设置限位突起，第二孔的第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与光学元件的相对的两个侧面抵接，该第三周壁上的限位突起能同样起到上述第二孔的第二周壁上的限位突起所起到的作用，另外，以上所述的限位突起可以用来对光学元件在第二孔中的位置进行限制，并非强调光学元件在第二孔中时一定保持与限位突起接触。
[0036]进一步参照图1和图2，第一孔111的形状设置为长方形孔，这样的话，第一孔的制作可以与第二孔的制作很类似，从而降低了制作成本，另外，第一孔和上述第二孔的形状还可以是圆孔、正方形孔等。第一孔111具有与第二孔112相对应的一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，第一孔111和第二孔112的各自第一周壁11IA和112A相互对齐，一对第一凸台115分别沿所述第一孔111的一对第二周壁11IB延伸凸起，阶梯面113由第一孔111的第二周壁IllB和第三周壁向所述第二孔112的第二周壁112B和第三周壁112C延伸，各第一凸台115凸出于阶梯面113且位于第一孔111的一个第二周壁IllB和对应的第二孔112的一个第二周壁112B之间，该对第一凸起115相对于第一孔111的中心线对称布置，优选的，第一凸台115的横截面为半椭圆形，并且第一凸台115用于支撑光学元件300的表面是一小平面，从而适合与薄片形的光学元件接触面的贴合。由于第一凸台115设置成其一个延伸面与第二周壁IllB平齐，可以为第一凸台115的加工成型提供便利，而且由于将第一凸台和第二凸台(接下来将作描述)设置成各自独立和小体积的，相较于一整体的圆环形或者矩形的凸台，既节约了材料，也可以克服上述各凸台表面越大所带来的所有表面均位于同一平面的加工精度越难保证的不足，还相应减小了光学元件300与固定件的接触面积，降低了光学元件向固定件的传热，降低了弹性臂的受热程度。
[0037]作为上述弹性臂240的一种具体结构，在弹性臂240的一个实施方式中，弹性臂240的自由端241设置为具有弯曲段的钩部241A，弯曲段用于将光学元件300抵压在第一凸台115上，弹性臂240在光路上(如图1中的箭头所示)位于光学元件300的后侧。通过弹性臂240的弯曲段接触光学元件300以提供弹性变形力，可以增大两者的接触面，避免弹性臂240对光学元件300的损伤，而且，由于弹性臂240在光路上位于光学元件300的后侧，入射到光学元件300上的光线不会直射到弹性臂240上，避免弹性臂240由于受热变形失效而导致无法对光学元件300进行良好的固定。另外，对于第二固定件(以下将作详细说明)的弹性臂，该弹性臂也可以做出类似的设置，相应的也可以获得上述技术效果。
[0038]为了对光学元件300提供更好的固定，在上述阶梯面113上进一步地设置了一个第二凸台116，第二凸台116位于第一孔111的第三周壁11IC和第二孔112的第三周壁112C之间，相对应的，第一固定件200还包括一个与该第二凸台116对应设置的弹性臂240。通过设置第二凸台116，相较于一对第一凸台115所提供的两点固定，第一凸台115和第二凸台116提供了三点固定，从而对光学元件300的固定效果更加，并且三点可以确定一个平面，因此，在光学元件300被固定在光学元件固定装置后，可以保证光学元件300被定位成其所处的平面位置与上述光线的交角在要求的范围之内。此外，作为一种加工成型的方式，以第一孔111和第二孔112设置成大致长方形孔为例，支座100可以采用铸造成型来形成一个与第一孔111大小相同的通孔，然后通过刀具沿阶梯面113车削出上述第二开孔230、第一凸台115、第二凸台116、限位突起112E和开槽112D，而为了刀具走刀的便利，在第二开孔230的每个交角处形成倒圆角，由此可知，第一孔即为长方形孔，第二孔为开设了开槽、限位突起和倒圆角的大致长方形孔。
[0039]较佳的，第二凸台116沿第一孔111的第三周壁IllC延伸凸起，这样可以为第二凸台116的加工成型提供便利，并且，第二凸台116与一对第一凸台115相对于阶梯面113成等边或等腰三角形分布，也就是说，第二凸台116与一对第一凸台115在阶梯面113上投影的中心点的连线形成等边或等腰三角形，根据三点能确定一个平面的原理，不仅能更好地将光学元件300定位在所期望的一个平面上，也可以使得各弹性臂240对光学元件300的作用力相同，整个光学元件300受力均匀。
[0040]实施例二
[0041]实施例二与实施例一的最主要区别在于，实施例二中的固定件为分体部件，因此，以下主要对固定件及由此而带来的支板结构的变化做出详细说明，上述实施例一中可以同样应用于实施例二的结构，可以参照得出，在此不再赘述，实施例二中与实施例一中相同结构亦沿用相同附图标记。
[0042]参照图4，本实施例光学元件固定装置的固定件是与一对第一凸台115对应设置的一对第二固定件200’，每个第二固定件200’具有一个固定部和一个弹性臂240’，支板110设有一对连接孔114’，其中，固定部220’是与连接孔114’对应的开孔230’，连接孔114’和开孔230’通过连接件固定连接，弹性臂的自由端240’与作为固定部的开孔230’相连，也就是，弹性臂与固定部数目相同的对应相连，弹性臂和固定部在同一个零件上对应形成。第一凸台115和第二固定件200’的数目可以根据实际需要而设定。连接孔114’的位置可以根据需要而设定，较优的是以阶梯孔的中心线为中心对称设置，第二固定件200’优选为钣金件。相较于实施例一中的固定件为整体成型，本实施例中分体制作的第二固定件200’能够减少一定的材料，并且各第二固定件200’的弹性臂240’对光学元件300所施加的弹性作用力可以相对独立，可以根据不同光学元件300所需被弹性臂240’固定的位置不同，灵活设计第一凸台115’和弹性臂240’的分布，而且适用于对应于弹性臂240’的各部分具有不同受力程度的材质的光学元件300。
[0043]为了对光学元件300提供更好的固定，在支板110’的阶梯面上还设有第二凸台(请参考图2中的第二凸台116)，第二凸台位于第一孔的第三周壁和第二孔的第三周壁之间，相对应的，还设置一个与第二凸台对应的第二固定件200’，在支板110’上还设有与该第二固定件200’的开孔230’通过连接件固定连接的连接孔114’，通过所增加的一个分体的第二固定件200’的弹性臂240’与第二凸台配合设置，可以更好地保证光学元件300被固定在所期望的平面内。
[0044]上述实施例一和实施例二的各实施方式所述光学元件300为散射片、滤光片或二向色片，因此，光学元件固定装置可以为这一类薄片且一般为矩形体形状的光学元件提供可拆卸、良好可靠的固定。
[0045]本实用新型还提供了一种光学设备，该光学设备包括投影机、相机和显微镜等，光学设备采用上述任一实施例的光学元件固定装置实施方式，参照以上所描述的光学元件固定装置所具有的优点，因此，光学元件固定装置的光学元件在光学设备中的位置被可拆卸的、可靠的固定，从而保证了光学设备具有良好工作性能。
[0046]更具体的，在光学设备为投影机的一个实施方式中，投影机包括方棒400，光学元件300为散射片，散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面面向第一孔，所述方棒400的第二表面为散射片的出光面。因此，弹性臂240、240’在光路上(请参考图1和图4中的箭头所示)位于方棒400的后侧，入射到方棒400上的光线不会直射到弹性臂240、240’上，从而避免了弹性臂由于受热变形失效而导致无法对光学元件300进行良好的固定。
[0047]在以上对本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“垂直于支板的轴线”、“中心线”所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位、位置或形状，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或设备必须具有特定的方位或特定的形状，因此不能理解为对本实用新型的限制，当上述轴线或中心线所对应的是形状不规则的部件时，应根据本实用新型的发明构思来对上述轴线和中心线做适应性的理解。
[0048]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是三个以上，除非另有明确具体的限定。
[0049]以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【主权项】
1.一种光学元件固定装置，其特征在于，包括: 支板，所述支板上设有阶梯孔，所述阶梯孔贯穿所述支板的相对的第一面和第二面，所述阶梯孔包括第一孔和第二孔，所述第一孔贯穿所述第一面，所述第二孔贯穿所述第二面，所述第一孔由阶梯面过渡到所述第二孔，所述第二孔的截面大于所述第一孔的截面;所述第一孔形成光束通道，所述第二孔用于容纳光学元件； 固定件，所述固定件包括固定部和弹性臂，所述固定部固定于所述第二面上，所述弹性臂连接所述固定部并向着所述阶梯孔的阶梯面方向延伸，所述阶梯面和所述弹性臂分别从所述光学元件相对的两面抵压所述光学元件。2.根据权利要求1所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上设有凸台，所述凸台和所述弹性臂分别从所述光学元件相对的两面抵压所述光学元件。3.根据权利要求2所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述凸台包括一对相对设置的第一凸台，所述固定件为一整体成型的第一固定件，所述第一固定件包括围绕所述第二孔的本体，在所述本体的中部设有与所述阶梯孔对应设置的开口，所述第一固定件具有与所述本体相连并与所述一对第一凸台对应设置的一对所述弹性臂，所述支板设有至少两个连接孔，所述第一固定件的固定部为开设在所述本体上与所述连接孔对应的开孔，所述连接孔和所述开孔通过连接件固定连接，所述第一固定件可拆卸地固定在所述第二面一侧。4.根据权利要求2所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述凸台包括一对相对设置的第一凸台，所述固定件为一对与所述第一凸台对应设置的第二固定件，每个所述第二固定件具有一个所述固定部和一个所述弹性臂，所述支板设有一对连接孔，所述固定部为与所述连接孔一一对应的开孔，所述连接孔和所述开孔通过连接件固定连接，每个所述第二固定件均可拆卸地固定在所述第二面一侧。5.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的周壁上设有与所述第一凸台对应的开槽，所述弹性臂包括分别与固定部和自由端相连的连接段，所述开槽允许连接段或/和自由端进入于其间。6.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的周壁设有至少一个限位突起。7.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔为大致长方形孔，所述第二孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，所述一对第二周壁上分别设置有限位突起，所述两个第二周壁上的限位突起用于分别与所述光学元件的相对的两个侧面抵接。8.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二孔的第三周壁上设置有限位突起，所述第三周壁上的限位突起与第一周壁用于分别与所述光学元件的相对的两个侧面抵接。9.根据权利要求6所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第一孔为长方形孔，所述第一孔具有一个第一周壁、一对第二周壁和一个第三周壁，所述第一孔的第一周壁和所述第二孔的第一周壁相互对齐，所述一对第一凸台分别沿所述第一孔的一对第二周壁延伸凸起，所述一对第一凸起相对于所述第一孔的中心轴线对称布置，所述阶梯面由所述第一孔的第二周壁和第三周壁向所述第二孔的第二周壁和第三周壁延伸。10.根据权利要求3或4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述弹性臂的自由端为具有弯曲段的钩部，所述弯曲段用于将光学元件抵压在所述第一凸台上，所述弹性臂在光路上位于所述光学元件的后侧。11.根据权利要求3所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上还设有第二凸台，所述第二凸台位于所述第一孔的第三周壁和所述第二孔之间，相对应的，所述第一固定件还包括又一个所述弹性臂，所述弹性臂的自由端与所述第二凸台对应设置。12.根据权利要求4所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述阶梯面上还设有第二凸台，所述第二凸台位于所述第一孔的第三周壁和所述第二孔之间，相对应的，所述光学元件固定装置还包括又一个所述第二固定件，所述又一个第二固定件的弹性臂的自由端与所述第二凸台对应设置。13.根据权利要求11或12所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述第二凸台沿所述第一孔的第三周壁延伸凸起，所述第二凸台与所述一对第一凸台相对于所述阶梯面成等边或等腰三角形分布。14.根据权利要求1至4、11或12任一项所述的光学元件固定装置，其特征在于: 所述光学元件包括散射片、滤光片或二向色片。15.光学设备，其特征在于: 所述光学设备包括权利要求1-14任一项所述的光学元件固定装置。16.根据权利要求15所述的光学设备，其特征在于: 所述光学设备为投影机，所述投影机包括方棒，所述光学元件为散射片，所述散射片包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面面向所述第一孔，面向所述方棒的所述第二表面为所述散射片的出光面。
【文档编号】G02B7/00GK205720821SQ201620230403
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】李锦清, 李屹
【申请人】深圳市光峰光电技术有限公司
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