CN107861325B - 一种嵌入式rgb直接耦合激光光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，包括第一光源，第二光源，合光部件，匀化器，冷却器，所述第一光源输出第一RGB光源，第二光源输出第二RGB光源，合光部件设于第一光源和第二光源的光路上，所述第一RGB光源和第二RGB光源进入合光部件合并为第三RGB光源，然后进入匀化器进行匀光、消散以及退偏后输出；本发明的激光光源集成度高，体积小，实现了无光纤传输，空间利用率高，可以代替传统光源，直接嵌入放映机体系，解决了光纤耦合的激光光源因体积庞大不能内置放映机的问题，同时模块化的设计使得激光光源模组可以随意拆卸更换，提高了光源的可靠性和可维修性，降低了光源系统的成本。

Description

一种嵌入式RGB直接耦合激光光源

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，具体是一种嵌入式RGB直接耦合激光光源。

背景技术

现有的投影照明光源主要有超高压汞灯、氙灯、卤素灯、LED灯等，这些发光光源亮度低，光源色彩饱和度低，不能更好的还原图像，难以满足人们对投影显示提出的品质要求；激光具有高紧束性、宽色域、高电光转换效率等诸多优势，越来越多地应用于显示技术领域；采用激光作为投影显示光源可以实现：投影画面色域更大和亮度更高，投影屏幕更大，从而给观众更加逼真和高临场感的画面，体现一种全新的视觉感受。

然而，在激光显示领域对激光光源的光功率是有一定要求的，特别是在放映投影领域，要求发射高功率(几十瓦甚至近百瓦)的光束，而单个激光器的输出功率为1W左右，要提高其功率在现有阶段技术上比较困难，因此，要实现大功率输出，必须进行多个激光器耦合集成；现有技术中激光光源采用光纤耦合的方案，即将多个激光器发射的光源耦合进光纤的技术，一根光纤对应1个或多个激光器，而激光束通过光纤端面进入光纤时，光效就只有85％左右，这种方法在大功率时需采用大捆光纤，光纤数目多，故整体光效低，体积大，而且光纤使用中折弯必须注意，极容易引起光传输中断引起光能量聚集烧毁光纤，总体上光纤耦合技术方案，体积大，光效低，其功率体积比很难满足设备一体化的应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，包括第一光源，第二光源，合光部件，匀化器，冷却器，其中其中第一光源与第二光源呈上下平行设置，所述第一光源与第二光源进入合光部件合并为一束光，然后进入匀化器进行匀光、消散以及退偏后输出；

所述第一光源，包括第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组、第一合光模组，所述第一红光激光模组发射红光激光，所述第一绿光激光模组发射绿光激光，所述第一蓝光激光模组发射蓝光激光，所述红、绿、蓝三色激光进入所述第一合光模组合并为第一RGB光源输出；

所述第二光源，包括第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组、第二合光模组，所述第二红光激光模组发射红光激光，所述第二绿光激光模组发射绿光激光，所述第二蓝光激光模组发射蓝光激光，所述红、绿、蓝三色激光进入所述第二合光模组合并为第二RGB光源输出；

所述第一合光模组与第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组对应设置；

所述第二合光模组与第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组对应设置。

作为本发明进一步的方案：所述合光部件包括第一合光模组、第二合光模组以及第三合光模组。

作为本发明再进一步的方案：所述第一合光模组内部依次设置第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜、第一合光反射镜。

作为本发明再进一步的方案：所述第二合光模组内部依次设置第四分色镜、第五分色镜、第六分色镜、第二合光反射镜。

作为本发明再进一步的方案：所述第三合光模组与第一合光模组、第二合光模组对应设置。

作为本发明再进一步的方案：所述第一合光模组输出的第一RGB光源以及第二合光模组输出的第二RGB光源，进入所述第三合光模组合并为第三RGB光源输出。

作为本发明再进一步的方案：所述匀化器设置在所述第三合光模组的下游位置，包括匀化片、匀化轮、退偏器以及匀化电机；所述激光束依次穿过匀化片、匀化轮和退偏器进行匀光、消散以及退偏处理，匀化片、匀化轮以及退偏器的放置顺序可以相互调换。

作为本发明再进一步的方案：所述匀化片、退偏器和匀化轮的材质可以是石英玻璃或者其它常用光学玻璃，采用光刻工艺或者酸洗工艺制成；匀化片和匀化轮的发散角需要相互配合，共同完成不同型号机器的匀光所需，匀化片和匀化轮上的光斑大小以大于2mm，匀化片固定安装在匀化器上，匀化片为静态使用，匀化轮与匀化电机驱动转轴相连，匀化轮需要使用匀化电机驱动，转速为7500rpm左右效果较好。退偏器件的材质为石英晶体或其它偏振光学晶体，实现激光由线偏振光到随机偏振光的转换。

作为本发明再进一步的方案：所述冷却器包括水冷板和水冷机，所述水冷板设置于第一光源与所述第二光源的中间，所述水冷板与所述水冷机通过水管连接，形成闭环回路，水冷机通过管路与内置有水箱中，在水箱中设有压缩机制冷系统的蒸发器；所述水冷机将冷水通过水管输送给所述水冷板，所述水冷板上的冷水与第一光源以及第二光源工作时产生的热量进行热交换后变成热水，重新回到水冷机水箱中，在水箱中与压缩机制冷系统的蒸发器进行热交换变成冷水；压缩机将从蒸发器吸收的热量传送到冷凝器，风扇将冷凝器的热量排放到环境中；通过冷水的不断循环冷却第一光源及第二光源，从而提高激光光源工作的稳定性，延长其使用寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的激光光源集成度高，体积小，实现了无光纤传输，空间利用率高，可以代替传统光源，直接嵌入放映机体系，解决了光纤耦合的激光光源因体积庞大不能内置放映机的问题，同时模块化的设计使得激光光源模组可以随意拆卸更换，提高了光源的可靠性和可维修性，降低了光源系统的成本。

附图说明

图1为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源的爆炸结构示意图。

图2为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源中匀化器的俯视结构示意图。

图3为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源中匀化器的央视结构示意图。

图4为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源中第三合光模组的光路示意图。

图5为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源中激光光源的爆炸结构示意图。

图6为一种嵌入式RGB直接耦合激光光源中激光光源的光路示意图。

图中：第一光源1、第二光源2、第一合光模组3、第二合光模组4、第三合光模组5、反射镜501、汇透镜502、水冷板6、匀化器7、匀化轮701、匀化电机702、退偏器703、匀化片704、合光模组8、红激光模组11、绿激光模组12、蓝激光模组13、整形模组20、第一分色镜31、第二分色镜32、第三分色镜33、耦合透镜34、合光反射镜35。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～6，本发明实施例中，一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，包括第一光源1，第二光源2，合光部件，匀化器7以及冷却器，其中第一光源1与第二光源2呈上下平行设置，所述第一光源1与第二光源2进入合光部件合并为一束光，然后进入匀化器7进行匀光、消散以及退偏后输出；

所述第一光源1，包括第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组以及第一合光模组3，第一合光模组3设置在第一光源1的光路上；所述第一红光激光模组发射红光激光，所述第一绿光激光模组发射绿光激光；所述第一蓝光激光模组发射蓝光激光，所述第一合光模组3与第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组对应设置；所述第一合光模组3内部依次设置第一分色镜31、第二分色镜32、第三分色镜33、第一合光反射镜501；所述红光激光进入第一合光模组3后，依次经过第一分色镜31、第二分色镜32、第三分色镜33、第一合光反射镜501；所述绿光激光进入进入第一合光模组3后，依次经过第二分色镜32、第三分色镜33、第一合光反射镜501；所述蓝光激光进入进入第一合光模组3后，依次经过第三分色镜33、第一合光反射镜501；所述红、绿、蓝三色激光进入所述第一合光模组3合并为第一RGB光源输出；所述第一红光激光模组、第一绿光激光模组以及第一蓝光激光模组的放置顺序可以相互调换。

所述第二光源2，包括第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组、第二合光模组4，第二合光模组4设置在第二光源2的光路上；所述第二红光激光模组发射红光激光，所述第二绿光激光模组发射绿光激光，所述第二蓝光激光模组发射蓝光激光，所述第二合光模组4与第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组对应设置；所述第二合光模组内部依次设置第四分色镜、第五分色镜、第六分色镜、第二合光反射镜501；所述红光激光进入第二合光模组4后，依次经过第四分色镜、第五分色镜、第六分色镜、第二合光反射镜501，所述绿光激光进入第二合光模组4后，依次经过第五分色镜、第六分色镜、第二合光反射镜501，所述蓝光激光进入第二合光模组4后，依次经过第六分色镜、第二合光反射镜501；所述红、绿、蓝三色激光进入所述第二合光模组4合并为第二RGB光源输出；所述第二红光激光模组、第二绿光激光模组以及第二蓝光激光模组的放置顺序可以相互调换。

所述合光部件包括第一合光模组3、第二合光模组4以及第三合光模组5；

所述第三合光模组5与第一合光模组3、第二合光模组4对应设置；

所述第一合光模组3输出的第一RGB光源以及第二合光模组4输出的第二RGB光源，进入所述第三合光模组5合并为第三RGB光源输出。

所述匀化器7设置在所述第三合光模组5的下游位置，包括匀化片704、匀化轮701、退偏器703以及匀化电机702；所述激光束依次穿过匀化片704、匀化轮701和退偏器703进行匀光、消散以及退偏处理，匀化片704、匀化轮701以及退偏器703的放置顺序可以相互调换，匀化片704和匀化轮701的材质可以是石英玻璃或者其它常用光学玻璃，采用光刻工艺或者酸洗工艺制成，匀化片704和匀化轮701的发散角需要相互配合，共同完成不同型号机器的匀光所需，匀化片704和匀化轮701上的光斑大小以大于2mm为佳，匀化片704为静态使用，匀化轮701需要使用匀化电机702驱动，转速为7500rpm左右效果较好。退偏器703件的材质为石英晶体或其它偏振光学晶体，实现激光由线偏振光到随机偏振光的转换。

所述冷却器包括水冷板6和水冷机，所述水冷板6设置于第一光源1与所述第二光源2的中间，所述水冷板6与所述水冷机通过水管连接，形成闭环回路，水冷机通过管路与内置有水箱中，在水箱中设有压缩机制冷系统的蒸发器，所述水冷机将冷水通过水管输送给所述水冷板6，所述水冷板6上的冷水与第一光源1以及第二光源2工作时产生的热量进行热交换后变成热水，重新回到水冷机水箱中，在水箱中与压缩机制冷系统的蒸发器进行热交换变成冷水；压缩机将从蒸发器吸收的热量传送到冷凝器，风扇将冷凝器的热量排放到环境中；通过冷水的不断循环冷却第一光源1及第二光源2，从而提高激光光源工作的稳定性，延长其使用寿命。

本发明的工作原理是：本发明的激光光源集成度高，体积小，实现了无光纤传输，空间利用率高，可以代替传统光源，直接嵌入放映机体系，解决了光纤耦合的激光光源因体积庞大不能内置放映机的问题，同时模块化的设计使得激光光源模组可以随意拆卸更换，提高了光源的可靠性和可维修性，降低了光源系统的成本。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，其特征在于，包括第一光源，第二光源，合光部件，匀化器，冷却器，其中第一光源与第二光源呈上下平行设置，所述第一光源与第二光源进入合光部件合并为一束光，然后进入匀化器进行匀光、消散以及退偏后输出；

所述第一光源，包括第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组、第一合光模组，所述第一红光激光模组发射红光激光，所述第一绿光激光模组发射绿光激光，所述第一蓝光激光模组发射蓝光激光，所述第一红光激光、第一绿光激光、第一蓝光激光三色激光进入所述第一合光模组合并为第一RGB光源输出；

所述第二光源，包括第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组、第二合光模组，所述第二红光激光模组发射红光激光，所述第二绿光激光模组发射绿光激光，所述第二蓝光激光模组发射蓝光激光，所述第二红光激光、第二绿光激光、第二蓝光激光三色激光进入所述第二合光模组合并为第二RGB光源输出；

所述第一合光模组与第一红光激光模组、第一绿光激光模组、第一蓝光激光模组对应设置；

所述第二合光模组与第二红光激光模组、第二绿光激光模组、第二蓝光激光模组对应设置；

所述合光部件包括第一合光模组、第二合光模组以及第三合光模组；

所述第一合光模组内部依次设置第一分色镜、第二分色镜、第三分色镜、第一合光反射镜；

所述第二合光模组内部依次设置第四分色镜、第五分色镜、第六分色镜、第二合光反射镜；

所述第三合光模组与第一合光模组、第二合光模组对应设置；

所述第一合光模组输出的第一RGB光源以及第二合光模组输出的第二RGB光源，进入所述第三合光模组合并为第三RGB光源输出。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，其特征在于，所述匀化器设置在所述第三合光模组的下游位置，包括匀化片、匀化轮、退偏器以及匀化电机；激光束依次穿过匀化片、匀化轮和退偏器进行匀光、消散以及退偏处理。

3.根据权利要求2所述的一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，其特征在于，所述匀化片、退偏器和匀化轮采用光刻工艺或者酸洗工艺制成；匀化片和匀化轮的发散角需要相互配合，共同完成不同型号机器的匀光所需，匀化片和匀化轮上的光斑大小以大于2mm，化片固定安装在匀化器上，匀化轮与匀化电机驱动转轴相连。

4.根据权利要求1所述的一种嵌入式RGB直接耦合激光光源，其特征在于，所述冷却器包括水冷板和水冷机，所述水冷板设置于第一光源与所述第二光源的中间，所述水冷板与所述水冷机通过水管连接，形成闭环回路；水冷机通过管路与内置有水箱中，在水箱中设有压缩机制冷系统的蒸发器。