光源结构及激光投影设备的制作方法

本实用新型属于激光投影装备技术领域，更具体地说，是涉及一种光源结构及包含该光源结构的激光投影设备。

背景技术：

激光光源是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源，是激光投影技术的基础。在大尺寸投影领域，为了尺寸和亮度的要求，所用激光光源的体积较大，所以会占用较大的使用空间；而且，由于激光光源体积较大，导致制冷系统等配套结构所占用的空间也随之增加，最终导致光源结构整体体积较大，对安装及使用造成不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光源结构，以解决现有技术中存在的激光光源体积较大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种光源结构，包括：

第一机架，所述第一机架内设有第一容纳腔和第二容纳腔；

激光光源组，设于所述第一容纳腔内，所述激光光源组与所述第一机架一一对应；

阶梯反射镜，设于所述第一容纳腔内，且位于所述激光光源组的出光侧，用于反射所述激光光源组发出的光线，所述阶梯反射镜与所述激光光源组一一对应；

聚光元件，设于所述第二容纳腔内，且位于所述阶梯反射镜的出光侧，用于接收并聚焦所述阶梯反射镜所反射的光线，所述聚光元件与所述阶梯反射镜一一对应；

第一反射镜，设于所述聚光元件的出光侧，用于反射经过所述聚光元件聚焦的光线；

扩散片组，设于所述第一反射镜的一侧，用于接收所述第一反射镜所反射的光线，并对所述第一反射镜反射的光线进行扩散混光；以及

光棒，设于所述扩散片组的出光侧，用于接收经所述扩散片组扩散的光线，并对经所述扩散片组扩散的光线进行匀光。

在一个实施例中，所述激光光源组至少包括多个红光光源、多个蓝光光源和多个绿光光源，所述第一机架上还设有第二机架，所述第一反射镜设于所述第二机架上。

在一个实施例中，所述激光光源组设有多个，至少一个所述激光光源组为单色光源；

所述光源结构还包括第三机架，所述第三机架上设有第三容纳腔，所述第一反射镜位于所述第三容纳腔内，所述第一机架和所述第三机架连接；

与一个为单色光源的所述激光光源组对应的所述聚光元件的出光侧设有分色镜，所述分色镜位于所述第三容纳腔内，所述分色镜用于透过经所述聚光元件聚焦的单色光线，并使所述单色光线传递至所述第一反射镜；

其余所述激光光源组对应的所述聚光元件的出光侧设有用于将光线反射至所述分色镜的第二反射镜，所述第二反射镜位于所述第三容纳腔内，所述分色镜还用于将经过所述第二反射镜反射的光线反射至所述第一反射镜。

在一个实施例中，当所述激光光源组包括红光光源的时候，所述红光光源上方设有棱镜支架，所述棱镜支架上设有用于收缩光束的棱镜；

当所述激光光源组包括蓝光光源的时候，所述蓝光光源上设有准直透镜，所述准直透镜用于对所述蓝光光源发出的光束进行准直处理；

当所述激光光源组包括绿光光源的时候，所述绿光光源上设有准直透镜，所述准直透镜用于对所述绿光光源发出的光束进行准直处理。

在一个实施例中，所述第一机架的顶面上设有电子元件，所述电子元件的顶部设有散热板，所述散热板上设有多个相互平行的散热槽。

在一个实施例中，所述第一机架上设有水冷板，所述水冷板位于所述激光光源组的底部，所述水冷板内部设有冷却通道，所述水冷板上设有分别与所述冷却通道连通的进水口和出水口。

在一个实施例中，所述聚光元件为一个凸透镜。

在一个实施例中，所述第一反射镜上设有用于调节所述第一反射镜镜面角度的角度调节结构，所述第一反射镜的一侧边缘用于与第一机架转动连接，所述角度调节结构包括：

弹簧，一端与所述第一反射镜的背面连接，另一端部用于与第二机架固定；以及

调节旋钮，设于所述第一反射镜的背面，并用于与所述第一反射镜的背面抵接，所述调节旋钮设于所述第二机架上。

在一个实施例中，所述第一反射镜上设有用于调节所述第一反射镜镜面角度的角度调节结构，所述第一反射镜的一侧边缘用于与第三机架转动连接，所述角度调节结构包括：

弹簧，一端与所述第一反射镜的背面连接，另一端部用于与第三机架固定；以及

调节旋钮，设于所述第一反射镜的背面，并用于与所述第一反射镜的背面抵接，所述调节旋钮设于所述第三机架上。

本实用新型提供的光源结构的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型光源结构中，每一个激光光源组都形成了一个光路，每一个光路通过阶梯反射镜进行反射，每一个光路经过一个聚光元件进行聚焦后就被第一反射镜反射依次进入扩散片组和光棒，再传输至后续的结构中，由于每一路光源中均只有一个聚光元件，仅使用一个聚光元件对即可实现对光斑的压缩，不需要使用额外的光学元件，相比于传统光源，透镜数量大大减少，常规设计中装载透镜的炮筒结构也随之取消，光源系统体积也随之减小，占用空间小，可以在设备中对称设置多路光源，提高设备使用的灵活性。

本实用新型还提供一种激光投影设备，包括上述的光源结构。

本实用新型提供的激光投影设备的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型激光投影设备通过采用上述体积较小的光源系统，能够减少承载光学元件的结构的体积，与光源系统对应的制冷系统的体积也相应减小，进而使激光投影设备整体体积减小，方便安装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的光源结构的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的光源结构的工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的光源结构的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的光源结构的工作原理示意图；

图5为本实用新型实施例三采用的激光光源组的光源分布示意图；

图6为本实用新型实施例四采用的激光光源组的光源分布示意图；

图7为本实用新型实施例一采用的角度调节结构的结构示意图；

图8为本实用新型实施例二采用的角度调节结构的结构示意图；

图9为本实用新型实施例五采用的凸透镜的结构示意图

图10为本实用新型实施例六采用的凸透镜的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-第一机架；2-激光光源组；201-红光光源；202-蓝光光源；203-绿光光源；3-阶梯反射镜；4-聚光元件；5-第一反射镜；6-扩散片组；7-光棒；8-第二机架；9-第三机架；10-第三容纳腔；11-分色镜；12-第二反射镜；13-棱镜支架；14-棱镜；15-准直透镜；16-电子元件；17-散热板；18-散热槽；19-水冷板；20-支架；21-弹簧；22-调节旋钮

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的光源结构进行说明。所述光源结构，包括第一机架1、激光光源组2、阶梯反射镜3、聚光元件4、第一反射镜5、扩散片组6和光棒7；第一机架1内设有第一容纳腔和第二容纳腔；激光光源组2设于第一容纳腔内，激光光源组2与第一机架1一一对应；阶梯反射镜3设于第一容纳腔内，且位于激光光源组2的出光侧，用于反射激光光源组2发出的光线，阶梯反射镜3与激光光源组2一一对应；聚光元件4设于第二容纳腔内，且位于阶梯反射镜3的出光侧，用于接收并聚焦阶梯反射镜3所反射的光线，聚光元件4与阶梯反射镜4一一对应；第一反射镜5设于聚光元件4的出光侧，用于反射经过聚光元件4聚焦的光线；扩散片组6设于第一反射镜5的一侧，用于接收第一反射镜5所反射的光线，并对第一反射镜5反射的光线进行扩散混光；光棒7设于扩散片组6的出光侧，用于接收经扩散片组6扩散的光线，并对经扩散片组6扩散的光线进行匀光。

第一机架1、激光光源组2、阶梯反射镜3、聚光元件4、第一反射镜5、扩散片组6和光棒7共同形成一个模组，第一机架1用于与其他外部机架连接，第一反射镜5、扩散片组6和光棒7可直接或间接的与第一机架1连接，方便模组的装配。

与现有技术相比，本实用新型光源结构中，每一个激光光源组2都形成了一个光路，每一个光路通过阶梯反射镜3进行反射，每一个光路经过一个聚光元件4进行聚焦后就被第一反射镜5反射依次进入扩散片组6和光棒7，再传输至后续的结构中，由于每一路光源中均只有一个聚光元件4，仅使用一个聚光元件4对即可实现对光斑的压缩，不需要使用额外的光学元件，相比于传统光源，透镜数量大大减少，常规设计中装载透镜的炮筒结构也随之取消，光源系统体积也随之减小，占用空间小，可以在设备中对称设置多路光源，提高设备使用的灵活性。

请一并参阅图2及图4，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，为简化结构，同时保证聚光效果，聚光元件4为一个凸透镜。

需要说明的是，聚光元件4可以根据实际需要进行选择，例如消色差透镜、球面凸透镜、非球面凸透镜、单面凸透镜、平凸透镜等。

在一种可能的实现方式中，聚光元件4可以是双胶合的消色差透镜(图9)或者三胶合的消色差透镜(图10)。使用消色差透镜可以消除或削弱rgb位于同一镜筒的情况下产生的色差，从而提高能效。

在一种可能的实现方式中，聚光元件4的入光侧贴有增透膜，用于减小光线在透镜表明的反射损失。

在一种可能是实现方式中，聚光元件4的出光侧表面设有多个微透镜结构，用于提升对光线的会聚能力。

请一并参阅图1及图2，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，激光光源组2至少包括多个红光光源201、多个蓝光光源202和多个绿光光源203，第一机架1上还设有第二机架8，第一反射镜5设于第二机架8上。激光光源组2包括红光光源201(图中以“r”表示)、蓝光光源202(图中以“b”表示)和绿光光源203(图中以“g”表示)，不同颜色的光源101发出的光线通过阶梯反射镜3反射至聚光元件4，聚光元件4将光线聚焦至第一反射镜5，第一反射镜5将光线反射至扩散片组6，光线通过扩散片组6入射至光棒7。第一机架1和第二机架8为各个部件提供安装平台，扩散片组6和光棒7可直接或间接的与第一机架1或第二机架8连接，方便安装。

请参阅图2及图3，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，激光光源组2设有多个，至少一个激光光源组2为单色光源；光源结构还包括第三机架9，第三机架9上设有第三容纳腔10，第一反射镜5位于第三容纳腔10内，第一机架1和第三机架9连接；与一个为单色光源的激光光源组2对应的聚光元件4的出光侧设有分色镜11，分色镜11位于第三容纳腔10内，分色镜11用于透过经聚光元件4聚焦的单色光线，并使单色光线传递至第一反射镜5；其余激光光源组2对应的聚光元件4的出光侧设有用于将光线反射至分色镜11的第二反射镜12，第二反射镜12位于第三容纳腔10内，分色镜11还用于将经过第二反射镜12反射的光线反射至第一反射镜5。

以图3和图4为例，分色镜11为透红光、返蓝光和绿光的分色镜，光源系统包括两个激光光源组2，第一个激光光源组2对应于形成第一路光路，仅包括红光光源201，第二个激光光源组2对应于形成第二路光路，包括蓝光光源202和绿光光源203，两个激光光源组2分别安装在两个第一机架1上。红光光源201发出的光线通过阶梯反射镜3反射至聚光元件4，聚光元件4将光线聚焦至分色镜11，光线透过分色镜4入射至第一反射镜5，第一反射镜5将光线反射至扩散片组6，光线通过扩散片组6入射至光棒7；同时，蓝光光源202和绿光光源203发出的光线通过阶梯反射镜3反射至聚光元件4，聚光元件4将光线聚焦至分色镜11，光线被分色镜11反射至第一反射镜5，第一反射镜5将光线反射至扩散片组6，最终，rgb三色光线混合后被引导至光棒7，再镜光棒7传输至后续的结构。

上述不同的实施情况可以根据实际使用需求进行选择，提高了使用的灵活性，同时，可以将多种颜色的激光源设置于一路光路中，进一步节省光源系统体积，从而简化与之对应的散热结构。

需要说明的是，红光光源201、蓝光光源202和绿光光源203均为激光管，由于布置激光管的空间位置有限，所以将三色激光管放置与一路光路中，会导致可以实用的激光管的数量的减小，从而导致光源强度的降低。但是，可以提高单个激光管的发射功率，以补充损失的光源强度。

具体地，第一机架1和第三机架9的连接方式为可拆卸连接，进而可将激光光源组2、阶梯反射镜3和聚光元件4作为一个模块，根据实际使用需求与第三机架9连接，提高使用灵活性。

参阅图1及图3，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，当激光光源组2包括红光光源201的时候，红光光源201上方设有棱镜支架13，棱镜支架13上设有用于收缩光束的棱镜14；当激光光源组2包括蓝光光源202的时候，蓝光光源202上设有准直透镜15，准直透镜15用于对蓝光光源202发出的光束进行准直处理；当激光光源组2包括绿光光源203的时候，绿光光源203上设有准直透镜15，准直透镜15用于对绿光光源203发出的光束进行准直处理。

例如图1中的激光光源组2包括三色光源，则在红光光源201上方设有棱镜支架13，在蓝光光源202和绿光光源203上设置准直透镜15；图3中，其中一个激光光源组2仅包括红光光源201，则该光源组中仅设置有棱镜支架13，另一个激光光源组2中包括蓝光光源202和绿光光源203，则该光源组中仅设置有准直透镜15。

请参阅图1及图3，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，第一机架1的顶面上设有电子元件16，电子元件16的顶部设有散热板17，散热板17上设有多个相互平行的散热槽18。电子元件16为维持光源正常工作的重要零部件，其工作时发热量较大，需要进行及时的散热，通过在散热板17上设置散热槽18，使得散热板17上形成多条空气导流通道，提高了散热板17与空气的热交换效率。

可选地，散热板17为铝板，重量轻，且散热性能好。

请参阅图1及图3，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，第一机架1上设有水冷板19，水冷板19位于激光光源组2的底部，水冷板19内部设有冷却通道，水冷板19上设有分别与冷却通道连通的进水口和出水口。图3中的两个激光光源组2对称的分布在水冷板19上。激光光源组2在工作时发热量较大，通过水冷方式能尽快的吸收光源所散发的热量，达到尽快降温的目的，保证光源正常工作。

参阅图1及图3，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，第一机架1上固设有板状的支架20。支架20为第一机架1与其他外部机架连接的过渡结构，附图中支架20呈板状，设置在第一机架1的侧面，中部设有条形孔，在安装时能配合外部机架起到初步定位的作用，操作人员还可抓握条形孔，为第一机架1的位置进行微调。

请参阅图1至图4，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，第一反射镜5上设有用于调节第一反射镜5镜面角度的角度调节结构，第一反射镜5的一侧边缘用于与第二机架8转动连接，角度调节结构包括弹簧21和调节旋钮22；弹簧21一端与第一反射镜5的背面连接，另一端部用于与第二机架8固定；调节旋钮22设于第一反射镜5的背面，并用于与第一反射镜5的背面抵接，调节旋钮22设于第一机架1上。

请参阅图5，作为本实用新型提供的光源结构的一种具体实施方式，第一反射镜5上设有用于调节第一反射镜5镜面角度的角度调节结构，第一反射镜5的一侧边缘用于与第三机架9转动连接，角度调节结构包括弹簧21和调节旋钮22；弹簧21一端与第一反射镜5的背面连接，另一端部用于与第三机架9固定；调节旋钮22设于第一反射镜5的背面，并用于与第一反射镜5的背面抵接，调节旋钮22设于第三机架9上。

在实际安装过程中，因为光学元件本身的误差或者镜架等机械结构本身的误差，会使得光线的传播路径产生不可预先计算出的误差。通过角度调节结构，可以根据实际需要对光路进行修正，以使光线准确入射至光棒7。

通过旋拧调节旋钮22控制其接触端的位置，进而在弹簧21弹性力的带动下，能够使第一反射镜5的镜面角度固定在调节后的位置，其结构简单紧凑，调节方便，便于使光线准确入射至光棒7。

图7中，弹簧21一端与第一反射镜5的背面连接，另一端直接固定于第二机架8上。

图8中，弹簧21的两端分别与第一反射镜5的背面连接，在需要调节其中一个第一反射镜5的镜面角度时，弹簧21未与该第一反射镜5连接的端部通过另一个第一反射镜5和另一个调节旋钮22的抵接间接的固定于第三机架9上，两个调节旋钮22可分别独立的调节两个第一反射镜5的镜面角度。图8对应与图3中的实施方式，图3中水冷板19的上方设置了两个第一机架1，根据投影的实际需要，在水冷板19下部也相应设置两个第一机架1(图中未示出位于水冷板19下部的两个第一机架1)，两个第三机架9端部相互连接，在链接位置连接两个呈夹角设置的第一反射镜5(需要注意的是，两个第一反射镜5分别位于两个第三机架9内)，提高结构的紧凑性。

请参阅图5及图6，作为本实用新型提供的光源系统的一种具体实施方式，红光光源201、蓝光光源202和绿光光源203按照预设分布方式分布。图5中，预设分布方式为无规则分布方式；图6中，预设分布方式为规则分布方式。光源的分布方式多种多样，可以根据实际使用需求进行选择，分布方式灵活，占用空间小。

本实用新型还提供一种激光投影设备，所述激光投影设备包括上述的光源结构。

本实用新型提供的激光投影设备，通过采用上述体积较小的光源系统，能够减少承载光学元件的结构的体积，与光源系统对应的制冷系统的体积也相应减小，进而使激光投影设备整体体积减小，方便安装。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。