一种投影显示集成激光光源的制作方法
【专利摘要】本实用新型一种投影显示集成激光光源，涉及投影显示的激光光源领域，包括蓝光模组、绿光模组、红光模组、绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组、合色棱镜组、匀光镜片和消色差会聚透镜镜组；所述绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组分别位于所述合色棱镜组的两侧；所述红光阶梯反射镜组、绿光阶梯反射镜组汇聚红光模组、蓝光模组、绿光模组的激光射线至所述合色棱镜组；所述合色棱镜组混合三色光线并将其反射至所述消色差会聚透镜镜组；混合光线穿过所述消色差会聚透镜镜组后进入所述匀光镜片进行消散。通过上述方式，其采用了空间耦合的方式，激光输出后通过硬光路传输至投影机头端，减少了光纤耦合和传输环节，提高了光能利用率。
【专利说明】
一种投影显示集成激光光源
技术领域
[0001]本实用新型涉及投影显示的激光光源领域，特别是涉及一种投影显示集成激光光源。
【背景技术】
[0002]目前的激光投影机分为两种技术方案，一是低亮度的激光+荧光粉方案，可以实现10000 Im以下的投影亮度;一是三色纯激光方案，可以实现10000以上超高的投影亮度，并且具有更广的色域范围，更高的可靠性。但是目前三色纯激光方案，在实现高亮度的投影亮度时，由于受到激光模组的设计约束，激光光源系统单独需要一个机柜进行放置，采用模块化方式集成通过光纤耦合集束后传输至投影机，尺寸巨大且笨重，无法满足某些安装空间要求较为苛刻的应用环境。这样就需要一种集成式激光光源，进而可以减小整个投影系统的尺寸，从而可满足更多的市场需求。
[0003]例如中国发明专利《激光光源、波长转换光源、合光光源和投影显示装置》，申请号为201310042427.3，公开了包括激光光源阵列，用于产生准直的一次激光光束阵列;位于所述激光光源阵列后端依次排列的聚焦光学元件和准直光学元件，所述一次激光光束阵列依次经过聚焦光学元件和准直光学元件后形成准直的二次激光光束阵列，二次激光光束阵列中的二次激光光束的间距小于一次激光光束阵列中的一次激光光束的间距;位于准直光学元件后端的积分棒，用于接收二次激光光束阵列并使其均匀化;波长转换光源，该波长转换光源包括激发光源和波长转换装置，波长转换装置吸收激发光源发出的激发光并发射受激光;合光装置，所述激光光源发射的光和所述波长转换光源发射的受激光从不同方向入射于合光装置并经合光装置合为一束出射。该投影装置通过的激光光束阵列的转换来进行合光，提高了投影光束的使用效果。但是转换的光束在传输过程中会产生流失，对于这种传输亏损没有得到控制。而且在整体结构中的散热结构没有的得到提升，整体机构也显得庞杂，不能使得设备的使用空间得到简化。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种投影显示集成激光光源，为了实现减小尺寸方式，就需要对激光模组进行设计原理上的变更，将模块化设计变更为集成式设计方案，需要解决了半导体激光器阵列的结构布局、半导体激光器阵列的散热技术、半导体激光器阵列的光束压缩技术、三波长激光合光技术的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种投影显示集成激光光源，包括蓝光模组、绿光模组、红光模组、绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组、合色棱镜组、消色差会聚透镜镜组和匀光镜片;所述绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组分别位于所述合色棱镜组的两侧;所述红光阶梯反射镜组、绿光阶梯反射镜组汇聚红光模组、蓝光模组、绿光模组的激光射线至所述合色棱镜组;所述合色棱镜组混合三色光线并将其反射至所述消色差会聚透镜镜组;混合光线穿过所述消色差会聚透镜镜组后进入所述匀光镜片进行消散。
[0006]优选的是，所述红光模组为多个红色波长的半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;所述蓝光模组为多个蓝波半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;所述绿光模组为多个绿波半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;蓝波半导体激光器通过准直透镜校准后直射所述绿光阶梯反射镜组的穿透面;绿波半导体激光器直射所述绿光阶梯反射镜组的反射面;红波半导体激光器通过准直透镜校准后直射所述红光阶梯反射镜组的反射面。
[0007]优选的是，所述消色差会聚透镜镜组包括第一会聚透镜、弯月透镜和第二会聚透镜;光线依次穿过第一会聚透镜、弯月透镜、第二会聚透镜。
[0008]优选的是，所述水冷基板的内部设有类微通道。
[0009]优选的是，还包括调节组和底座；所述绿光模组、红光模组均固定于所述底座上，且所述合色棱镜组位于两者之间；所述绿光阶梯反射镜组固定于所述绿光模组的下侧;所述红光阶梯反射镜组固定于所述红光模组的下侧;所述绿光阶梯反射镜和红光阶梯反射镜组各自形成一个将竖直激光线向合色棱镜组反射的倾斜角;所述蓝光模组固定于与所述绿光模组相邻的竖直面上;所述蓝光模组的蓝色激光线从所述绿光阶梯反射镜组上反射面相背的穿透面直射至所述合色棱镜组上。
[0010]本实用新型的有益效果是:提供一种投影显示集成激光光源，其采用了空间耦合的方式，激光输出后通过硬光路传输至投影机头端，减少了光纤耦合和传输环节，提高10%以上的光能利用率。而且使用了集成式的激光阵列技术，结合阶梯反射镜阵列光束压缩，光源尺寸得以缩小，达到了内置于投影机头的尺寸要求，并且实现了 150001m的高投影输出亮度。类微通道结合串联式水冷方式，使得系统工作温度可靠稳定。蓝绿激光光阵列共用阶梯反射镜阵列，反射镜采用的蓝绿双色镜镀膜方式，该技术使得蓝绿激光阵列部分的空间利用率得到有效提升，有利于整体结构的尺寸压缩。
【附图说明】
[0011 ]图1是本实用新型一种投影显示集成激光光源的结构正视图；
[0012]图2是投影显示集成激光光源的结构侧视图；
[0013]附图中各部件的标记如下:1、红波半导体激光器;2、准直透镜；3、阶梯反射镜;4、合色棱镜;5、蓝波半导体激光器;6、阶梯二向色镜;7、绿波半导体激光器;8、第一会聚透镜；
9、弯月透镜;1、第二会聚透镜;11、匀光镜片；12、投影机光棒。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0015]请参阅附图1和2，本实用新型实施例包括:
[0016]一种投影显示集成激光光源，包括蓝光模组、绿光模组、红光模组、绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组、合色棱镜组、消色差会聚透镜镜组、调节组、匀光镜片和底座。绿光模组、红光模组均固定于底座上，且合色棱镜组位于两者之间。绿光阶梯反射镜组固定于绿光模组的下侧，红光阶梯反射镜组固定于红光模组的下侧;绿光阶梯反射镜和红光阶梯反射镜组各自形成一个将竖直激光线向合色棱镜组反射的倾斜角。蓝光模组固定于与绿光模组相邻的竖直面上，蓝光模组的蓝色激光线从绿光阶梯反射镜组上反射面相背的穿透面直射至合色棱镜组上。红光阶梯反射镜组、绿光阶梯反射镜组汇聚红光模组、蓝光模组、绿光模组的激光射线至合色棱镜组，合色棱镜组中包括一系列的合色棱镜4，合色棱镜组混合三色光线并将其反射至消色差会聚透镜镜组，混合光线穿过消色差会聚透镜镜组后再进入匀光镜片进行消散。
[0017]红光阶梯反射镜组包括阶梯反射镜3，在阶梯反射镜3正面的阶梯面上排布有一系列的红光反射镜面，且每个阶梯面上设置一块红光反射镜面。绿光阶梯反射镜组则包括阶梯二向色镜6，在阶梯二向色镜6正面的阶梯面上排布有一系列的绿光反射镜面，且每个阶梯面上设置一块绿光反射镜面。
[0018]消色差会聚透镜镜组包括第一会聚透镜8、弯月透镜9和第二会聚透镜10;光线依次穿过第一会聚透镜8、弯月透镜9、第二会聚透镜10。
[0019]红光模组为多个红波半导体激光器I以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上；蓝光模组为多个蓝波半导体激光器5以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;绿光模组为多个绿波半导体激光器7以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上。为了提高散热能力，水冷基板的内部设有类微通道。蓝波半导体激光器5通过准直透镜2校准后直射绿光阶梯反射镜组的穿透面，绿波半导体激光器7直射绿光阶梯反射镜组的反射面，红波半导体激光器I通过准直透镜校准后直射红光阶梯反射镜组的反射面。
[0020]本技术方案是基于红绿蓝三波长半导体激光器(LD)，以矩形阵列的方式分别放置于三块水冷基板上，通过准直后，LD输出准直光束，三色阵列输出一个长方形点阵光斑，利用阶梯反射镜对一个方向上的光斑进行压缩形成正方形光斑，三色激光通过合色棱镜组技术合为一束空间重合的混合光束，最后通过耦合光学系统，整个系统的输出光束满足投影系统的光学参数。
[0021]水冷基板中采用的类微通道式结构，提高了冷水基板的散热效率，使得LD紧密排列时引起的热量可以快速的传导至冷却水带走。配合串联水路的方式，对冷水机的流量、水压要求降低，有利于冷水机的小型化。三色激光阵列的供电电路采用的分组供电的方式，单路出现故障时不影响其他支路的正常工作，避免传统投影机极易出现的黑屏风险。
[0022]根据LD的发光特性，红色波长的半导体激光器I和蓝色波长的半导体激光器5发光类似点光光源，有一定发散角度；因此采用准直透镜2将LD光斑准直，然后通过阶梯反射镜3和阶梯二向色镜6透射将红蓝汇聚到合色棱镜4中；绿色波长的半导体激光器7发出光本身是平行光直接由阶梯二向色镜6反射到合色棱镜4中，三色光通过合色棱镜4合成白光并依次进入第一会聚透镜8、弯月透镜9、第二会聚透镜10，然后通过匀光镜片11进行消散、匀光，然后进入投影机光棒12。匀光镜片11主要解决了激光硬光路传输问题，在光束进入投影机时，投影画面的亮度和色彩均匀性都得到了大幅度的改善。
[0023]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种投影显示集成激光光源，其特征在于:包括蓝光模组、绿光模组、红光模组、绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组、合色棱镜组、消色差会聚透镜镜组和匀光镜片;所述绿光阶梯反射镜组、红光阶梯反射镜组分别位于所述合色棱镜组的两侧;所述红光阶梯反射镜组、绿光阶梯反射镜组汇聚红光模组、蓝光模组、绿光模组的激光射线至所述合色棱镜组;所述合色棱镜组混合三色光线并将其反射至所述消色差会聚透镜镜组；混合光线穿过所述消色差会聚透镜镜组后进入所述匀光镜片进行消散。2.根据权利要求1所述的一种投影显示集成激光光源，其特征在于:所述红光模组为多个红色波长的半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;所述蓝光模组为多个蓝波半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;所述绿光模组为多个绿波半导体激光器以矩阵阵列的方式分布于水冷基板上;蓝波半导体激光器通过准直透镜校准后直射所述绿光阶梯反射镜组的穿透面;绿波半导体激光器直射所述绿光阶梯反射镜组的反射面；红波半导体激光器通过准直透镜校准后直射所述红光阶梯反射镜组的反射面。3.根据权利要求1所述的一种投影显示集成激光光源，其特征在于:所述消色差会聚透镜镜组包括第一会聚透镜、弯月透镜和第二会聚透镜;光线依次穿过第一会聚透镜、弯月透镜、第二会聚透镜。4.根据权利要求2所述的一种投影显示集成激光光源，其特征在于:所述水冷基板的内部设有类微通道。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种投影显示集成激光光源，其特征在于:还包括调节组和底座;所述绿光模组、红光模组均固定于所述底座上，且所述合色棱镜组位于两者之间；所述绿光阶梯反射镜组固定于所述绿光模组的下侧;所述红光阶梯反射镜组固定于所述红光模组的下侧;所述绿光阶梯反射镜和红光阶梯反射镜组各自形成一个将竖直激光线向合色棱镜组反射的倾斜角；所述蓝光模组固定于与所述绿光模组相邻的竖直面上;所述蓝光模组的蓝色激光线从所述绿光阶梯反射镜组上反射面相背的穿透面直射至所述合色棱镜组上。
【文档编号】G03B21/20GK205507348SQ201620217281
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】赵振宇
【申请人】北京为世联合科技有限公司