CN103439857A - 一种将激光转化为照明光源的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种将激光转化为照明光源的装置，包括：小型二级激光管、反射分散半圆镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保护系统、电源调控系统和外壳。所述小型二级激光管选用功率为0.3～2瓦。本发明还公开了将激光转化为照明光源的方法。

Description

一种将激光转化为照明光源的方法及装置

技术领域

本发明属于激光转化为可变彩色光源及照明光源的技术，特别涉及一种利用激光亮度极高、能量密度极大等特性，将激光转化为日常生活环境中使用的低能耗、低成本的可变彩色照明光源的方法和装置，特别是用于手机投影领域的使用。

背景技术

1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这一理论是说在组成物质的原子中，有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上，在高能级上的粒子受到某种光子的激发，会从高能级跃迁到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，而且在某种状态下，能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”，简称激光。

前苏联科学家尼古拉·巴索夫于1960年发明了半导体激光器。而1962年半导体二极管激光器问世，这是今天小型商用激光器的支柱。从1962年到现在的50年间，激光在人类生活的许多领域，包括医疗、航空航天、遥感勘测、舞台灯光效果、激光全息摄影、激光打印、激光播放机、光纤通讯、机械精密加工、激光武器等等，甚至是核聚变，都得到了广泛的应用。激光在这些领域的应用，不但解决了困扰这些领域发的关键技术问题，而且使其成本大大降低。

激光由于其定向发光、亮度极高、能量密度极大等特性，目前还没有在照明光源领域得到应用。

发明内容

一种将激光转化为照明光源的装置，包括：小型二级激光管、反射分散半圆镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保证系统、电源调控系统、外壳。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，小型二极激光管选用功率为0.3～2瓦。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，反射分散半圆镜是由任何一种反光材料均可制成，将亮度极高的点状激光反射为分散的光斑。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，内凹凸反射分散半透导光罩，是用玻璃、有机玻璃、塑料等可造成半透光和导光的材料制造，其作用一是反射分散光斑，二是将光线透出装置，形成照明光源。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，再反射分散镜可由任何一种反光材料制成，其作用是反射分散光斑。

在上述一种将激光转化为照明光源的装置中，压力控制安全保证系统，是一个电子电路系统，其作用是当装置的内凹凸反射分散半透导光罩或外壳破损时，发光区域的空气压力发生变化后，压力控制安全保证系统即切断小型二级激光管的供电，使其停止发出激光，防止激光在未经反射分散处理而直接射入人的眼睛，造成伤害。

在上述一种将激光转化为照明光源的装置中，电源调控系统是一个电子电路系统，其作用一是将供电电源调整为适宜小型二极激光管和压力控制安全保证系统工作，二是调整小型二极激光管输出的光度，从而调整照明光源的强弱。

在上述一种将激光转化为照明光源的装置中，外壳是由具有一定强度的金属或非金属材料造成，其作用是固定相关零部件和装配成一个整体装置。

一种将激光转化为照明光源的用于手机投影的装置，所述手机投影装置包括：电源控制系统，激光控制系统，磁悬浮装置控制系统，激光源模块，光学棱镜，图像源，投影面积调节系统，HDMI接口。

本发明的优点：本发明属于将激光转变为照明光源的技术，由于应用了激光能耗极低、亮度极高的特点，达到了大大减少用电发光照明所耗费的电能，是比现有的任何一种照明光源都节省大量能源的光源，将大大提升节能减排的效果。

附图说明

图1一种将激光转化为照明光源的方法和装置。

图2一种将激光转化为彩色光源的方法和装置。

图3一种激光投影机装置。

图4一种智能手机中使用的将激光转化为照明光源的方法和装置

图5一种智能手机中使用的激光转化为投影光源装置的外壳原理图。

图6一种智能手机中使用的激光转化为投影光源装置的MEMS元件图

图7一种智能手机中使用的激光转化为投影光源装置的保护元件图

图8一种智能手机中使用的激光转化为投影光源装置的图像处理图

具体实施方式

下面结合附图1对本发明实施例1作进一步说明：

一种将激光转化为照明光源的装置，包括：小型二级激光管、反射分散半圆镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保证系统、电源调控系统、外壳。

上述一种将激光转化为照明光源的方法和装置中，小型二极激光管选用功率为0.3～2瓦。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，反射分散半圆镜是由任何一种反光材料均可制成，将亮度极高的点状激光反射为分散的光斑。

上述一种将激光转化为照明光源的装置中，内凹凸反射分散半透导光罩，是用玻璃、有机玻璃、塑料等可造成半透光和导光的材料制造，其作用一是反射分散光斑，二是将光线透出装置，形成照明光源。

上述一种将激光转化为照明光源的方法和装置中，再反射分散镜可由任何一种反光材料制成，其作用是反射分散光斑。

在上述一种将激光转化为照明光源的方法和装置中，压力控制安全保证系统，是一个电子电路系统，其作用是当装置的内凹凸反射分散半透导光罩或外壳破损时，发光区域的空气压力发生变化后，压力控制安全保证系统即切断小型二级激光管的供电，使其停止发出激光，防止激光在未经反射分散处理而直接射入人的眼睛，造成伤害。

在上述一种将激光转化为照明光源的方法和装置中，电源调控系统是一个电子电路系统，其作用一是将供电电源调整为适宜小型二极激光管和压力控制安全保证系统工作，二是调整小型二极激光管输出的光度，从而调整照明光源的强弱。

在上述一种将激光转化为照明光源的方法和装置中，外壳是由具有一定强度的金属或非金属材料造成，其作用是固定相关零部件和装配成一个整体装置。

下面结合附图2对本发明实施例2作进一步说明：

具体实施方式为：

一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置，如图2所示，包括：红色小型激光管、蓝色小型激光管、绿色小型激光管、调色透镜、反射分散半球镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保证系统、电源调控系统、彩色调控系统、外壳、控制器。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，红色小型激光管、蓝色小型激光管、绿色小型激光管是三基色激光管，由三种基色按不同的比例进行混合，可以生成很多不同的彩色光。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，调色透镜是凹透镜，用光学玻璃制成，其作用一是将三种颜色的激光混合在一起，生成新的彩色光；二是将点状的激光发散为面状的光斑，形成比点状激光扩大若干倍的光柱，对激光进行第一次的分散。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，反射分散半圆镜是由任何一种反光材料圴可制成，将亮度极高的点状激光反射为分散的光斑。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，内凹凸反射分散半透导光罩，是用玻璃、有机玻璃、塑料等可造成半透光和导光的材料制造，其作用一是反射分散光斑，二是将光线透出装置，形成照明光源。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，再反射分散镜可由任何一种反光材料均可制成，其作用是反射分散光斑。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，压力控制安全保证系统，是一个电子电路系统，其作用是当装置的内凹凸反射分散半透导光罩或外壳破损时，发光区域的空气压力发生变化后，压力控制安全保证系统即切断小型二极激光管的供电，使其停止发出激光，防止激光在未经反射分散处理而直接射入人的眼睛，造成伤害。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，电源调控系统是一个电子电路系统，其作用一是将供电电源调整为适宜小型二极激光管和压力控制安全保证系统工作，二是调整小型二极激光管输出的光度，从而调整照明光源的强弱。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的装置中，外壳是由具有一定强度的金属或非金属材料造成，其作用是固定相关零部件和装配成一个整体装置。

上述一种将激光转化为可变彩色照明光源的方法和装置中，控制器是用于调节各种灯光色彩和亮度，可以将某些常用的色彩固定为常用键，也可以自由调整三基色不同的比例，选择用户喜爱的色彩；调整整体亮度。

下面结合附图3对本发明实施例3作进一步说明：

一种激光投影机，包括：电源控制系统、激光控制系统、控制信号系统、MEMS磁悬浮装置控制系统、激光源模块、光学棱镜、molis扫描/反光器、MEMS磁悬浮装置、图像影像信号、投影面积调节系统、投影镜头、投影图像。其特征是：激光源模块所发出的红蓝绿三基色光束，聚集在光学棱镜之上进行调色，然后将混合后的激光，透射到molis扫描/反光器上。molis扫描/反光器根据由图像影像信号的指令生成图像，并将照射到其之上的激光，反射形成投影图像；molis扫描/反光器的运动，由MEMS磁悬浮装置驱动。

所述激光源模块由激光控制系统控制，为激光投影机提供适用光源。激光源模块所发出的红蓝绿三基色光束，聚集在光学棱镜之上进行调色，然后将混合后的激光，透射到molis扫描/反光器上。

所述MEMS磁悬浮装置，与molis扫描/反光器连结在一起，由MEMS磁悬浮装置控制系统控制其运动。

所述投影面积调节系统控制投影镜头进行自动对焦，经molis扫描/反光器处理生成的投影图像/影像光束，通过投影镜头的放大处理，投射到投影图像之上，形成观看图像/影像。

所述控制信号系统对激光控制系统、MEMS磁悬浮装置控制系统、图像影像信号、投影面积调节系统分别发出驱动信号指令，协调它们之间的动作。

所述电源控制系统为对激光控制系统MEMS磁悬浮装置控制系统、图像影像信号、投影面积调节系统提供驱动电力。

上述一种激光数码投影机，由于关键部件的微型化，使整机的微型化成为了可能，因此可以将本装置放置于智能手机之中。

结合附图4-8对上述实施例作进一步说明：

如图4所示，红、蓝、绿三色激光源首先通过同时发射，传感器控制发光管的亮度及电流大小。光束通过棱镜集中合成为R、G、B彩色像素的形成，再通过第一片凹凸透镜放大300倍，通过第二片透镜，通过凹凸面放大三倍，起到滤光的作用，光透过第三片透镜再放大10倍，做进一步聚光，到达MEMS晶体，如图6所示，在MOLIS器上形成1024*768的像素。其中凹凸透镜是用特殊的玻璃制成，其厚度只有0.3MM，单面凹凸有棱角，利用棱角的折色光把光束放大N倍。镜片的单面凹凸工艺是用激光雕刻而成。

如图5所示的外壳原理图中，外壳的内空是1.5*2.3MM，长度可以根据期望投影的图像面积的大小而定，其材料是：外边是合金材料，里面布有线圈，线圈的信号由前端驱动产生磁场驱动MEMS、MOLIS器，对色彩进行分解产生彩色图像。

如图6所示的MEMS元件图，长2.3MM，宽1.5MM，厚度是28纳米的一片多晶硅(晶片)，外框用磁材料制成，晶片上通过光绘技术刻度处理，横向刻有1024条线，纵向刻有768条线，也可以做成衡向1980，纵向1080。MEMS的材料也可以用石墨稀制成，它的体积还可以更小，寿命更长，成本更低的优点。

如图7所示的保护部分，是一个电子电路系统，其作用是当装置的内凹凸反射分散半透导光罩或外壳破损时，发光区域的空气压力发生变化后，压力控制安全保证系统即切断小型二极激光管的供电，使其停止发出激光，防止激光在未经反射分散处理而直接射入人的眼睛，造成伤害。

如图8所示的成像处理原理图，通过1片基于ARM7内核的CPU，该CPU有四个FPGA组成，可单独控制后端。其中一个FPGA处理高速接口接手机端；另一个FPGA控制3601光模块控制器；另一个FPGA控制动态电源管理器，该电源管理器可用8964模块。还有一个FPGA部分对IO口控制了MEMS线圈、MEMS和光传感器。3601芯片光驱动和主芯片CPU、光传感器、动态电源相连接，通过光传感器探测到光的强弱度，把光信息传输到主CPU，主CPU通过对电源管理，发出指令，让电源管理对末端进行控制，从而实现控制电流，实现控制光的强弱度。MEMS模块，CPU对MEMS发出模拟光指令，MEMS通过外壳线圈驱动MEMS，通过内部磁悬浮摆动把图像输出。

以上的实施方式、方法、和装置仅仅是用来说明而并非限制本发明的技术实施方案。例如，二极激光管的大小，电源是采用市电、太阳能光伏发电还是采用电池，内凹凸反射分散半透导光窧内凹凸形状的多种变化，内凹凸反射分散半透导光窧是平面形式还是抛物面形式，以及压力控制安全保证系统的工作压力是采用正压还是负压，反射分散半圆镜设置的多少等等，从本质上都不能够改变本发明权利要求的实质和范围。

Claims (10)

1.一种将激光转化为照明光源的装置，包括：小型二级激光管、反射分散半圆镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保护系统、电源调控系统和外壳，其特征在于：所述小型二级激光管选用功率为0.3～2瓦。 

2.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在于：所述反射分散半圆镜是由反光材料制成，将亮度极高的点状激光反射为分散的光斑。 

3.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在于：所述内凹凸反射分散半透导光罩，是用半透光的玻璃或塑料导光材料制造，其作用是反射分散光斑，并将光线透出装置，形成照明光源。 

4.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在于：所述再反射分散镜由反光材料制成，其作用是反射分散光斑。 

5.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在于：所述压力控制安全保护系统，是电子电路系统，当所述装置的内凹凸反射分散半透导光罩或外壳破损时，发光区域的空气压力发生变化后，压力控制安全保护系统切断小型二级激光管的供电，使其停止发出激光，防止激光在未经反射分散处理而直接射入人的眼睛，造成伤害。 

6.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在 于：所述电源调控系统是一个电子电路系统，其作用一是将供电电源调整为适宜小型二级激光管和压力控制安全保护系统工作，二是调整小型二级激光管输出的光度，从而调整照明光源的强弱。 

7.如权利要求1所述的将激光转化为照明光源的装置，其特征在于：外壳是由具有一定强度的金属或非金属材料造成，其作用是固定相关零部件和装配成一个整体装置。 

8.一种将激光转化为照明光源的方法，其特征是：使用权利要求1-8之任一种装置，将红、绿、蓝三基色小型二级激光管作为基础光源，通过分散反射的方法，将聚焦成点状的亮度极高的三基色激光，按不同的比例混合成多种彩色激光，然后分散为面状的亮度适宜人类使用的照明光源。 

9.一种包括如权利要求1-8之任一种激光转化为照明光源装置的手机投影装置，所述手机投影装置还包括：手机电源控制系统，激光控制系统，磁悬浮装置控制系统，激光源模块，光学棱镜，投影面积调节系统，HDMI接口。 

10.一种将激光转化为照明光源的装置，具体包括：红色小型激光管、蓝色小型激光管、绿色小型激光管、混色透镜、反射分散半球镜、内凹凸反射分散半透导光罩、再反射分散镜、压力控制安全保证系统、电源调控系统、彩色调控系统、外壳、控制器，其特征是：外壳将所有零部件固定在相应的位置，有序的安装在一起而形成一个整体装置，再反射分散镜安装在发光区 域的顶部，红蓝绿小型激光管穿过再反射分散镜安装在发光区域的顶部中央，混色透镜安装在红蓝绿小型激光管的下部，内凹凸反射分散半透导光罩安装在发光区域的底部，在内凹凸反射分散半透导光罩的中央位置安装反射分散半球镜，压力控制安全保证系统安装在发光区域顶部，电源调控系统和彩色调控系统安装在装置的顶部，与发光区域隔离安装。红蓝绿小型激光管由彩色调控系统来调节红蓝绿三基色不同比例输出的光通量，红蓝绿激光同时聚焦于混色透镜，混合成不同的彩色光。由于透镜对激光光线起到发散作用，从透镜透出的光线，已经由点状变为扩大了若干倍的面状光斑，然后照射到反射分散半球镜上，点状激光通过不同的角度分散反射出去，再通过再反射分散镜分散反射到内凹凸反射分散半透导光罩上，由其内凹凸结构再反射回再反射分散镜，由此通过多次的反射分散，将点状激光转变为分布均匀的面状光斑，通过内凹凸反射分散半透导光罩的透射，对周围环境发出彩色光，由于本装置是用于人类生活的环境，为了防止内凹凸反射分散半透导光罩或外壳的破损而使亮度极高的激光对人体特别是眼睛造成损伤，压力控制安全保证系统在发生上述情况时，切断红蓝绿小型激光管的电源，使其停止工作。 

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