一種投影顯示集成激光光源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型一種投影顯示集成激光光源，涉及投影顯示的激光光源領(lǐng)域，包括藍(lán)光模組、綠光模組、紅光模組、綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組、合色棱鏡組、勻光鏡片和消色差會(huì)聚透鏡鏡組；所述綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組分別位于所述合色棱鏡組的兩側(cè)；所述紅光階梯反射鏡組、綠光階梯反射鏡組匯聚紅光模組、藍(lán)光模組、綠光模組的激光射線至所述合色棱鏡組；所述合色棱鏡組混合三色光線并將其反射至所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組；混合光線穿過所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組后進(jìn)入所述勻光鏡片進(jìn)行消散。通過上述方式，其采用了空間耦合的方式，激光輸出后通過硬光路傳輸至投影機(jī)頭端，減少了光纖耦合和傳輸環(huán)節(jié)，提高了光能利用率。
【專利說明】
一種投影顯示集成激光光源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及投影顯示的激光光源領(lǐng)域，特別是涉及一種投影顯示集成激光光源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的激光投影機(jī)分為兩種技術(shù)方案，一是低亮度的激光+熒光粉方案，可以實(shí)現(xiàn)10000 Im以下的投影亮度;一是三色純激光方案，可以實(shí)現(xiàn)10000以上超高的投影亮度，并且具有更廣的色域范圍，更高的可靠性。但是目前三色純激光方案，在實(shí)現(xiàn)高亮度的投影亮度時(shí)，由于受到激光模組的設(shè)計(jì)約束，激光光源系統(tǒng)單獨(dú)需要一個(gè)機(jī)柜進(jìn)行放置，采用模塊化方式集成通過光纖耦合集束后傳輸至投影機(jī)，尺寸巨大且笨重，無法滿足某些安裝空間要求較為苛刻的應(yīng)用環(huán)境。這樣就需要一種集成式激光光源，進(jìn)而可以減小整個(gè)投影系統(tǒng)的尺寸，從而可滿足更多的市場需求。
[0003]例如中國發(fā)明專利《激光光源、波長轉(zhuǎn)換光源、合光光源和投影顯示裝置》，申請?zhí)枮?01310042427.3，公開了包括激光光源陣列，用于產(chǎn)生準(zhǔn)直的一次激光光束陣列;位于所述激光光源陣列后端依次排列的聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件，所述一次激光光束陣列依次經(jīng)過聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件后形成準(zhǔn)直的二次激光光束陣列，二次激光光束陣列中的二次激光光束的間距小于一次激光光束陣列中的一次激光光束的間距;位于準(zhǔn)直光學(xué)元件后端的積分棒，用于接收二次激光光束陣列并使其均勻化;波長轉(zhuǎn)換光源，該波長轉(zhuǎn)換光源包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置吸收激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光并發(fā)射受激光;合光裝置，所述激光光源發(fā)射的光和所述波長轉(zhuǎn)換光源發(fā)射的受激光從不同方向入射于合光裝置并經(jīng)合光裝置合為一束出射。該投影裝置通過的激光光束陣列的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行合光，提高了投影光束的使用效果。但是轉(zhuǎn)換的光束在傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生流失，對(duì)于這種傳輸虧損沒有得到控制。而且在整體結(jié)構(gòu)中的散熱結(jié)構(gòu)沒有的得到提升，整體機(jī)構(gòu)也顯得龐雜，不能使得設(shè)備的使用空間得到簡化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種投影顯示集成激光光源，為了實(shí)現(xiàn)減小尺寸方式，就需要對(duì)激光模組進(jìn)行設(shè)計(jì)原理上的變更，將模塊化設(shè)計(jì)變更為集成式設(shè)計(jì)方案，需要解決了半導(dǎo)體激光器陣列的結(jié)構(gòu)布局、半導(dǎo)體激光器陣列的散熱技術(shù)、半導(dǎo)體激光器陣列的光束壓縮技術(shù)、三波長激光合光技術(shù)的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種投影顯示集成激光光源，包括藍(lán)光模組、綠光模組、紅光模組、綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組、合色棱鏡組、消色差會(huì)聚透鏡鏡組和勻光鏡片;所述綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組分別位于所述合色棱鏡組的兩側(cè);所述紅光階梯反射鏡組、綠光階梯反射鏡組匯聚紅光模組、藍(lán)光模組、綠光模組的激光射線至所述合色棱鏡組;所述合色棱鏡組混合三色光線并將其反射至所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組;混合光線穿過所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組后進(jìn)入所述勻光鏡片進(jìn)行消散。
[0006]優(yōu)選的是，所述紅光模組為多個(gè)紅色波長的半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;所述藍(lán)光模組為多個(gè)藍(lán)波半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;所述綠光模組為多個(gè)綠波半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;藍(lán)波半導(dǎo)體激光器通過準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)后直射所述綠光階梯反射鏡組的穿透面;綠波半導(dǎo)體激光器直射所述綠光階梯反射鏡組的反射面;紅波半導(dǎo)體激光器通過準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)后直射所述紅光階梯反射鏡組的反射面。
[0007]優(yōu)選的是，所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組包括第一會(huì)聚透鏡、彎月透鏡和第二會(huì)聚透鏡;光線依次穿過第一會(huì)聚透鏡、彎月透鏡、第二會(huì)聚透鏡。
[0008]優(yōu)選的是，所述水冷基板的內(nèi)部設(shè)有類微通道。
[0009]優(yōu)選的是，還包括調(diào)節(jié)組和底座；所述綠光模組、紅光模組均固定于所述底座上，且所述合色棱鏡組位于兩者之間；所述綠光階梯反射鏡組固定于所述綠光模組的下側(cè);所述紅光階梯反射鏡組固定于所述紅光模組的下側(cè);所述綠光階梯反射鏡和紅光階梯反射鏡組各自形成一個(gè)將豎直激光線向合色棱鏡組反射的傾斜角;所述藍(lán)光模組固定于與所述綠光模組相鄰的豎直面上;所述藍(lán)光模組的藍(lán)色激光線從所述綠光階梯反射鏡組上反射面相背的穿透面直射至所述合色棱鏡組上。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果是:提供一種投影顯示集成激光光源，其采用了空間耦合的方式，激光輸出后通過硬光路傳輸至投影機(jī)頭端，減少了光纖耦合和傳輸環(huán)節(jié)，提高10%以上的光能利用率。而且使用了集成式的激光陣列技術(shù)，結(jié)合階梯反射鏡陣列光束壓縮，光源尺寸得以縮小，達(dá)到了內(nèi)置于投影機(jī)頭的尺寸要求，并且實(shí)現(xiàn)了 150001m的高投影輸出亮度。類微通道結(jié)合串聯(lián)式水冷方式，使得系統(tǒng)工作溫度可靠穩(wěn)定。藍(lán)綠激光光陣列共用階梯反射鏡陣列，反射鏡采用的藍(lán)綠雙色鏡鍍膜方式，該技術(shù)使得藍(lán)綠激光陣列部分的空間利用率得到有效提升，有利于整體結(jié)構(gòu)的尺寸壓縮。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本實(shí)用新型一種投影顯示集成激光光源的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0012]圖2是投影顯示集成激光光源的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
[0013]附圖中各部件的標(biāo)記如下:1、紅波半導(dǎo)體激光器;2、準(zhǔn)直透鏡；3、階梯反射鏡;4、合色棱鏡;5、藍(lán)波半導(dǎo)體激光器;6、階梯二向色鏡;7、綠波半導(dǎo)體激光器;8、第一會(huì)聚透鏡；
9、彎月透鏡;1、第二會(huì)聚透鏡;11、勻光鏡片；12、投影機(jī)光棒。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0015]請參閱附圖1和2，本實(shí)用新型實(shí)施例包括:
[0016]一種投影顯示集成激光光源，包括藍(lán)光模組、綠光模組、紅光模組、綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組、合色棱鏡組、消色差會(huì)聚透鏡鏡組、調(diào)節(jié)組、勻光鏡片和底座。綠光模組、紅光模組均固定于底座上，且合色棱鏡組位于兩者之間。綠光階梯反射鏡組固定于綠光模組的下側(cè)，紅光階梯反射鏡組固定于紅光模組的下側(cè);綠光階梯反射鏡和紅光階梯反射鏡組各自形成一個(gè)將豎直激光線向合色棱鏡組反射的傾斜角。藍(lán)光模組固定于與綠光模組相鄰的豎直面上，藍(lán)光模組的藍(lán)色激光線從綠光階梯反射鏡組上反射面相背的穿透面直射至合色棱鏡組上。紅光階梯反射鏡組、綠光階梯反射鏡組匯聚紅光模組、藍(lán)光模組、綠光模組的激光射線至合色棱鏡組，合色棱鏡組中包括一系列的合色棱鏡4，合色棱鏡組混合三色光線并將其反射至消色差會(huì)聚透鏡鏡組，混合光線穿過消色差會(huì)聚透鏡鏡組后再進(jìn)入勻光鏡片進(jìn)行消散。
[0017]紅光階梯反射鏡組包括階梯反射鏡3，在階梯反射鏡3正面的階梯面上排布有一系列的紅光反射鏡面，且每個(gè)階梯面上設(shè)置一塊紅光反射鏡面。綠光階梯反射鏡組則包括階梯二向色鏡6，在階梯二向色鏡6正面的階梯面上排布有一系列的綠光反射鏡面，且每個(gè)階梯面上設(shè)置一塊綠光反射鏡面。
[0018]消色差會(huì)聚透鏡鏡組包括第一會(huì)聚透鏡8、彎月透鏡9和第二會(huì)聚透鏡10;光線依次穿過第一會(huì)聚透鏡8、彎月透鏡9、第二會(huì)聚透鏡10。
[0019]紅光模組為多個(gè)紅波半導(dǎo)體激光器I以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上；藍(lán)光模組為多個(gè)藍(lán)波半導(dǎo)體激光器5以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;綠光模組為多個(gè)綠波半導(dǎo)體激光器7以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上。為了提高散熱能力，水冷基板的內(nèi)部設(shè)有類微通道。藍(lán)波半導(dǎo)體激光器5通過準(zhǔn)直透鏡2校準(zhǔn)后直射綠光階梯反射鏡組的穿透面，綠波半導(dǎo)體激光器7直射綠光階梯反射鏡組的反射面，紅波半導(dǎo)體激光器I通過準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)后直射紅光階梯反射鏡組的反射面。
[0020]本技術(shù)方案是基于紅綠藍(lán)三波長半導(dǎo)體激光器(LD)，以矩形陣列的方式分別放置于三塊水冷基板上，通過準(zhǔn)直后，LD輸出準(zhǔn)直光束，三色陣列輸出一個(gè)長方形點(diǎn)陣光斑，利用階梯反射鏡對(duì)一個(gè)方向上的光斑進(jìn)行壓縮形成正方形光斑，三色激光通過合色棱鏡組技術(shù)合為一束空間重合的混合光束，最后通過耦合光學(xué)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的輸出光束滿足投影系統(tǒng)的光學(xué)參數(shù)。
[0021]水冷基板中采用的類微通道式結(jié)構(gòu)，提高了冷水基板的散熱效率，使得LD緊密排列時(shí)引起的熱量可以快速的傳導(dǎo)至冷卻水帶走。配合串聯(lián)水路的方式，對(duì)冷水機(jī)的流量、水壓要求降低，有利于冷水機(jī)的小型化。三色激光陣列的供電電路采用的分組供電的方式，單路出現(xiàn)故障時(shí)不影響其他支路的正常工作，避免傳統(tǒng)投影機(jī)極易出現(xiàn)的黑屏風(fēng)險(xiǎn)。
[0022]根據(jù)LD的發(fā)光特性，紅色波長的半導(dǎo)體激光器I和藍(lán)色波長的半導(dǎo)體激光器5發(fā)光類似點(diǎn)光光源，有一定發(fā)散角度；因此采用準(zhǔn)直透鏡2將LD光斑準(zhǔn)直，然后通過階梯反射鏡3和階梯二向色鏡6透射將紅藍(lán)匯聚到合色棱鏡4中；綠色波長的半導(dǎo)體激光器7發(fā)出光本身是平行光直接由階梯二向色鏡6反射到合色棱鏡4中，三色光通過合色棱鏡4合成白光并依次進(jìn)入第一會(huì)聚透鏡8、彎月透鏡9、第二會(huì)聚透鏡10，然后通過勻光鏡片11進(jìn)行消散、勻光，然后進(jìn)入投影機(jī)光棒12。勻光鏡片11主要解決了激光硬光路傳輸問題，在光束進(jìn)入投影機(jī)時(shí)，投影畫面的亮度和色彩均勻性都得到了大幅度的改善。
[0023]以上所述僅為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種投影顯示集成激光光源，其特征在于:包括藍(lán)光模組、綠光模組、紅光模組、綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組、合色棱鏡組、消色差會(huì)聚透鏡鏡組和勻光鏡片;所述綠光階梯反射鏡組、紅光階梯反射鏡組分別位于所述合色棱鏡組的兩側(cè);所述紅光階梯反射鏡組、綠光階梯反射鏡組匯聚紅光模組、藍(lán)光模組、綠光模組的激光射線至所述合色棱鏡組;所述合色棱鏡組混合三色光線并將其反射至所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組；混合光線穿過所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組后進(jìn)入所述勻光鏡片進(jìn)行消散。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種投影顯示集成激光光源，其特征在于:所述紅光模組為多個(gè)紅色波長的半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;所述藍(lán)光模組為多個(gè)藍(lán)波半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;所述綠光模組為多個(gè)綠波半導(dǎo)體激光器以矩陣陣列的方式分布于水冷基板上;藍(lán)波半導(dǎo)體激光器通過準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)后直射所述綠光階梯反射鏡組的穿透面;綠波半導(dǎo)體激光器直射所述綠光階梯反射鏡組的反射面；紅波半導(dǎo)體激光器通過準(zhǔn)直透鏡校準(zhǔn)后直射所述紅光階梯反射鏡組的反射面。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種投影顯示集成激光光源，其特征在于:所述消色差會(huì)聚透鏡鏡組包括第一會(huì)聚透鏡、彎月透鏡和第二會(huì)聚透鏡;光線依次穿過第一會(huì)聚透鏡、彎月透鏡、第二會(huì)聚透鏡。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種投影顯示集成激光光源，其特征在于:所述水冷基板的內(nèi)部設(shè)有類微通道。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的一種投影顯示集成激光光源，其特征在于:還包括調(diào)節(jié)組和底座;所述綠光模組、紅光模組均固定于所述底座上，且所述合色棱鏡組位于兩者之間；所述綠光階梯反射鏡組固定于所述綠光模組的下側(cè);所述紅光階梯反射鏡組固定于所述紅光模組的下側(cè);所述綠光階梯反射鏡和紅光階梯反射鏡組各自形成一個(gè)將豎直激光線向合色棱鏡組反射的傾斜角；所述藍(lán)光模組固定于與所述綠光模組相鄰的豎直面上;所述藍(lán)光模組的藍(lán)色激光線從所述綠光階梯反射鏡組上反射面相背的穿透面直射至所述合色棱鏡組上。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK205507348SQ201620217281
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】趙振宇
【申請人】北京為世聯(lián)合科技有限公司