CN105404085A - 一种激光光源和激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种激光光源和激光投影装置，涉及激光技术领域，用于避免灰尘对激光光源的影响，该激光光源包括：壳体、弹性密封圈以及密封于壳体内部的光源组件；壳体包括：侧壁和盖板；侧壁形成具有至少一个开口的容置空间；光源组件位于容置空间，盖板用于封闭容置空间的开口，弹性密封圈位于开口的端面与盖板之间。本发明实施例用于激光光源的制造。

Description

一种激光光源和激光投影装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种激光光源和激光投影装置。

背景技术

激光光源作为一种优良的相干光源，具有单色性好，方向性强，光通量高等优点，目前已被工业、医疗、科研、信息、军事等多个领域广泛应用。

其中，激光光源在商用投影和家用投影设备中也得到应用，对投影画面的亮度进行了很大的提升，且相比于传统投影设备的灯泡光源，寿命长，无毒环保，具有诸多的优势。但激光光源对环境非常敏感，灰尘、湿度、温度、气压等环境条件对激光光源的性能和使用寿命有着非常大的影响。激光器和波长转换装置是激光光源中的重要部件，其中，激光器一般是由多颗激光器半导体芯片排列形成的激光器阵列，芯片外部设置有准直透镜，波长转换部件目前常用的是荧光轮，其上涂覆有荧光粉，受激光的激发发出相应颜色的荧光，与激光共同形成三基色。由于光学部件的精密性较高，所以对灰尘的敏感程度也较高，现有技术中，提出一种激光器防尘结构，具体的，参照图1所示，设置隔离壳体1包裹激光器(图1中未示出)，并在隔离壳体1上设置有用于连接真空泵的接口2、用于透射激发光的透光区域3以及透气孔4；透气孔4处还设置有半透膜5。工作时真空泵抽取隔离壳体1内的空气，隔离壳体1内气压减小，外部空气经过半透膜5的过滤后从透气孔4进入隔离壳体1。此外，现有技术中还提出一种波长转换装置防尘结构，具体的，参照图2所示，该波长转换装置防尘结构包括：通过盒子6包裹波长转换装置(图2中未示出)，盒子上设置用于透射激发光的第一透光区7和用于透射受激光的第二透光区域(图2中未示出)，通过密封达到对波长转换装置的防尘的效果。但是采用上述防尘结构时，各光源器件间仍存在大量灰尘，且灰尘会附着在透光区域，所以激光光源仍具有突出的光衰，针对光衰问题，技术人员需要使用昂贵的仪器，并设计各种场景来对激光光源各个部件和光路段分别检测并分析原因，而且有些检测因为光路实时传输问题还无法有效进行，进而导致激光光源的研发周期长、成本高。所以如何在避免灰尘对激光光源影响的同时缩短激光光源的研发周期、降低激光光源的研发成本是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光光源和激光投影装置，用于在避免灰尘对激光光源影响的同时缩短激光光源的研发周期、降低激光光源的研发成本。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种激光光源，包括：壳体、弹性密封圈以及密封于所述壳体内部的光源组件；

所述壳体包括：侧壁和盖板；所述侧壁形成具有至少一个开口的容置空间；所述光源组件位于所述容置空间，所述盖板用于封闭所述容置空间的开口，所述弹性密封圈位于所述开口的端面与所述盖板之间。

第二方面，提供一种激光投影装置，包括第一方面所述的激光光源。

本发明的实施例提供的激光光源和激光投影装置包括：壳体、弹性密封圈以及密封于壳体内部的光源组件，壳体包括：侧壁和盖板，侧壁形成具有至少一个开口的容置空间，光源组件位于容置空间内，盖板能够封闭容置空间的开口，弹性密封圈设置于容置空间开口的端面和盖板之间，所以在盖板与侧壁接触时能够挤压弹性密封圈发生形变，通过弹性密封圈形成紧密接触，密封效果好，从而保证对光源组件的密封，避免灰尘对光源组件的影响，此外本发明的实施例将激光光源的光源组件密封于侧壁和盖板形成的壳体中，形成对激光光源整体的密封，所以能够降低灰尘对各个光源组件间的光路的影响，提升整体的防尘效果，且不需要进行复杂的检测手段和分析，所以本发明实施例在避免灰尘对激光光源影响的同时缩短激光光源的研发周期、降低激光光源的研发成本，提高了产品竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中激光器密封结构的示意性结构图；

图2为现有技术中波长转换装置密封结构的示意性结构图；

图3为本发明的实施例提供的壳体的示意性结构图；

图4为本发明的实施例提供的凹槽和凸起筋的示意性结构图；

图5为本发明的实施例提供的另一种凹槽和凸起筋的示意性结构图；

图6为本发明的实施例提供的光源组件的示意性结构图；

图7为本发明的实施例提供的侧壁形成的容置空间的示意性结构图；

图8为本发明的实施例提供的散热筋的示意性结构图；

图9为本发明的实施例提供的泄气孔的示意性结构图；

图10为本发明的实施例提供的侧壁上的螺纹孔以及盖板上的光孔的示意性结构图。

附图标记：

壳体-11；侧壁-111；盖板-112；弹性密封圈-12；开口的端面-100；凹槽-21；凸起筋-22；激光阵列-41；光束整形模组-42；波长转换模组-43；滤色输出模组-44；第一腔体-51；第二腔体52；散热筋-60；泄气孔-70；螺纹孔-81；光孔-82。

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。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本申请文件中描述的“A和/或B”表示三种选择：A，或者，B，或者，A和B。也即“和/或”即可以表示“和”的关系，也可以表示“或”的关系。

参照图3所示，本发明的实施例提供一种激光光源，该激光光源包括：壳体11、弹性密封圈12以及密封于壳体11内部的光源组件(图3中未示出)；

壳体11包括：侧壁111和盖板112；侧壁111形成具有至少一个开口的容置空间；光源组件位于容置空间，盖板112用于封闭容置空间的开口，弹性密封圈112位于开口的端面100与盖板112之间。

需要说明的是，图3中以侧壁111包括依次连接的前侧板、右侧板、后侧板、左侧板四个侧板，侧壁111形成的容置空间具有两个开口，一个为顶端开口，另一个为底端开口，盖板112包括上盖板、下盖板，且弹性密封圈12也包括两个，其中一个位于顶端开口的端面与上盖板之间，另一个位于底端开口的端面与下盖板之间为例对本发明的实施例进行说明，但本发明的实施例中的激光光源的结构并不限定于图3所示结构。例如：侧壁形成的容置空间还可以仅包括一个开口，该开口可以位于容置空间的上方，也可以位于容置空间100的下方，还可以位于容置空间的其他方向。再例如：侧壁包括的侧板数量还可以为其他数量。示例性的，侧板的数量为一个，形成的容置空间为具有上开口和下开口的圆柱体。示例性的，侧板的数量为五个，形成的容置空间为具有上开口和下开口的五棱柱体。此外，侧壁形成的容置空间可以为一个大容置空间，侧壁形成的容置空间也可以包括多个小容置空间，各个光源组件分别位于不同的小的容置空间内，若侧壁形成的容置空间包括多个小容置空间，则各光路段之间可以相互独立，减小各光路段间的相互影响。

上述激光光源的安装过程为：首先将光源器件放置于侧壁形成的容置空间中；然后将弹性密封圈放置于容置空间的开口端面上，最后用盖板封闭容置空间的开口，完成安装。

还需要说明的是，上述实施例提供的激光光源的各个光源器件均被密封于壳体内部。示例性的，光源器件可以包括激光器阵列、滤色轮、波长转换部件以及由望远镜系统、荧光轮、光学镜片等组成的光束整形部件。在此基础上，本领域技术人员可能因为对光源器件的划分方式不同而将部分器件设置与壳体外部，例如:将激光器阵列、波长转换部件以及光束整形部件设置于壳体内，而将滤色轮设置于壳体外，但这都属于本发明实施例的合理变通方案，均属于本发明实施例的保护范围。

本发明的实施例提供的激光光源包括：壳体、弹性密封圈以及密封于壳体内部的光源组件，壳体包括：侧壁和盖板，侧壁形成具有至少一个开口的容置空间，光源组件位于容置空间内，盖板能够封闭容置空间的开口，弹性密封圈设置于容置空间开口的端面和盖板之间，所以在盖板与侧壁接触时能够挤压弹性密封圈发生形变，通过弹性密封圈形成紧密接触，密封效果好，从而保证对光源组件的密封，避免灰尘对光源组件的影响，此外本发明的实施例将激光光源的光源组件密封于侧壁和盖板形成的壳体中，形成对激光光源整体的密封，所以能够降低灰尘对各个光源组件间的光路的影响，提升整体的防尘效果，且不需要进行复杂的检测手段和分析，所以本发明实施例在避免灰尘对激光光源影响的同时缩短激光光源的研发周期、降低激光光源的研发成本，提高了产品竞争力。

进一步的，参照图4所示，开口的端面100上设置有凹槽21，盖板112上设置有能够与凹槽21配合的凸起筋22；弹性密封圈12设置于凹槽21内且凸出凹槽21。

或者,参照图5所示，盖板112上设置有凹槽21，开口的端面100上设置有能够与凹槽21配合的凸起筋22；弹性密封圈12设置于凹槽21内且凸出凹槽21。

需要说明的是，当侧壁形成的容置空间包括多个开口时，可以将凹槽21均设置在开口的端面100上，凸起筋22均设置在盖板112上，也可以将凹槽21均设置在开口的端面100上，凸起筋22均设置在盖板112上，还可以在开口的端面100既设置有凹槽21又设置有凸起筋22，对应的盖板112上也既设置有凹槽21又设置有凸起筋22，此时只需保证相对的开口端面100与盖板112上，一个设置为凹槽21，另一个设置为凸起筋22即可。

其中，弹性密封圈12设置于凹槽21内且凸出凹槽21，即弹性密封圈12的截面高度小于凹槽21的深度，此时弹性密封圈12一部位位于凹槽21内，另一部分凸出凹槽21，在壳体组装过程中，弹性密封圈12凸出凹槽21的部分可以先于凹槽21所在的面与凸起筋22接触，所以更容易形成紧密接触，保证密封效果。

还需要说明的是，本发明实施例中对弹性密封圈12的截面的形状不作限定。示例性的，弹性密封圈12截面的形状可以为：矩形、圆形、椭圆形或不规则形状。优选的，弹性密封圈12截面的形状为圆形或椭圆形，相比于弹性密封圈12截面的形状为矩形或不规则形状，弹性密封圈12截面的形状为圆形或椭圆形更有利于激光光源的安装，且能够更好的在弹性密封圈发生形变时形成气密性衔接。

优选的，上述实施例中的凹槽21的宽度大于弹性密封圈12的截面宽度。上述实施例中通过使凹槽21的宽度大于弹性密封圈12的宽度，所以凹槽21能够在凸起筋22挤压弹性密封圈12变形时，在宽度方向上为弹性密封圈12提供变形空间，以便于弹性密封圈12在受挤压时在宽度方向上发生形变。

进一步，优选的，将弹性密封圈12粘接在凹槽21内。将弹性密封圈12粘接在凹槽21内可以防止弹性密封圈遗落，且在壳体组装过程中弹性密封圈不易偏移，能够保证壳体对光源组件的密封效果。

可选的，光源组件至少包括：激光器阵列和波长转换模组；侧壁和盖板形成的壳体的形状与位于其内部的光源组件的形状相适应。

具体的，参照图6所示，图6中以光源组件包括：激光器阵列41、光束整形模组42、波长转换模组43以及滤色输出模组44为例进行说明。进一步的，激光器阵列41由至少一个激光器组成(图6中以激光器阵列由两个激光器组成为例进行说明)。光束整形模组12由多个光学镜片组成，示例性的，光束整形模组42可以包括反光镜、凸透镜、凹透镜等光学镜片。波长转换模组43包括：二向色镜、荧光轮以及蓝光中继回路构成；滤色输出模组44可以包括滤色轮。光线在光源组件间的传播过程为：首先光线由激光阵列产生射入光束整形模组，然后经过光束整形模组的整合后进入波长转换模组，在波长转换模组内激发荧光轮上的荧光材质发光，最后荧光轮发出的光线经过滤色轮滤色后成为激光光源的出射光线。图6中带箭头的线条表示光源组件工作时内部的光线，箭头代表光线的方向。此外，在激光光源的出光方向上，密封壳体上还应设置有能够让滤色输出模组滤色后的光线射出的开口，以便激光光源将光线射出。

示例性的，如图7所示，由于在一般情况下激光阵列41、光束整形模组42的体积相对较大，而波长转换模组43以及滤色输出模组44的体积相对较小，因此如图7所示，侧壁111形成的容置空间可以包括相互连通的第一腔体51和第二腔体52，且第一腔体51和第二腔体52的连接窗口需要能够不遮挡光源器件间光线的传播，将体积较大的激光阵列41和光束整形模组42放置于第一腔体51内，将体积较小的波长转换模组43和滤色输出模组44位于第二腔体52内。上述实施例提供的激光光源仅为本发明实施例的一种具体实现方式，而不能作为本发明的限制，本发明的保护范围以权利要求的保护范围为准。

由于光源组件的结构不规则，若制作一个形状规则且能体积够容纳光源组件的壳体，则激光光源的体积会很大，不利于激光光源体积缩小，使侧壁及盖板形成的壳体与位于其内部的光源组件的形状相适应，可以减小激光光源的体积。

进一步的，参照图8所示，壳体11还包括散热筋60，散热筋60设置于与激光器阵列41和/或波长转换模组43位置相对的壳体外表面上。

光源组件在工作时会产生大量的热量，且将光源组件密封于壳体内部后散热效率会下降，而在壳体外表面上设置散热筋可以增大激光光源的散热面积，提高激光光源的散热效率，进而保证激光光源的正常工作。

上述实施例提供的技术方案包括三种具体结构：

第一种：散热筋60设置于与激光阵列41位置相对的壳体11外表面上。

第二种：散热筋60设置于波长转换模组43位置相对的壳体11外表面上。

第三种：散热筋60设置于与激光阵列41以及波长转换模组43位置相对的壳体11外表面上。

光源器件在工作过程中不同光源组件产生的热量并不相同，其中，激光阵列41、波长转换模组43产生的热量相对较多，因此将散热筋60设置在激光光源散热需求较大的位置，即将散热筋设置于激光阵列和/或波长转换模组位置相对的壳体外表面上，更有利于激光光源的散热。

优选的，侧壁111和盖板112由合金材料制作。

使用合金材料制作侧壁和盖板可以使侧壁和盖板具有强度大、重量轻、散热性能好等优点。示例性的，合金材料可以为铝合金、镁合金等合金材料。镁合金在高温时可能会有物质挥发，因此，最优选的，采用铝合金材料制作侧壁和盖板。

优选的，弹性密封圈12由橡胶材料制作。

使用橡胶材料制作弹性密封圈可以使弹性密封圈具有耐高温、不透气等优点。示例性的，橡胶可以为氟橡胶。本领域技术人员在此基础上还可能想到使用泡棉胶、热熔胶等弹性材料来制作弹性密封圈，但泡棉胶、热熔胶等耐高温性能不如氟橡胶，所以优选采用氟橡胶材料制作形成弹性密封圈。

优选的，参照图9所示，壳体11上还设置有泄气孔70，泄气孔70将壳体11内部与外部连通，泄气孔70处还设置有过滤膜(图9中未示出)，过滤膜用于对进入壳体11的气流进行过滤。

由于光源组件在工作过程会产生大量的热量，壳体11内部的温度会升高，若壳体11对光源组件完全密封，则壳体11内部的气压会随着温度的升高而升高，而高压会对壳体11以及内部的光源器件产生冲击，进而造成激光光源的可靠性问题。上述实施例中通过在壳体11上设置泄气孔70，通过泄气70孔将壳体11内部与外部连通，所以泄气孔70能够平衡壳体11内外气压，进而避免了壳体11内的气压升高，进而避免了光源组件工作过程中发热带来的可靠性问题。另一方面，在壳体11上增加泄气孔后，空气中的灰尘颗粒会通过泄气孔70进入壳体11内，进而对激光光源造成影响，所以上述实施例中进一步在壳体11处设置过滤膜，以便对进入壳体的气流进行过滤。过滤膜可以为一层，也可为多层，过滤膜的材料可以为超低透过率空气过滤材料(英文全称：UltraLowPenetrationAirFilter，简称：ULPA)，和/或膨体聚四氟乙烯(英文全称：expendedpolytetrafluoroethylene，简称e-PTFE或者expandedPTFE材料。优选的，当过滤膜包括多层时，既包括ULPA材料形成的过滤膜又包括expandedPTFE材料形成的过滤膜，如此过滤膜既可以通过ULPA材料形成的过滤膜对空气中的灰尘颗粒进行过滤，又可以通过expandedPTFE材料形成的过滤膜对空气中的微小液滴进行过滤。

示例性的，侧壁111和盖板112可以通过粘合、焊接等方式紧固，优选的，参照图10所示，开口的端面100上设置有螺纹孔81，盖板112上设置有与螺纹孔相对的光孔82，侧壁111和盖板112通过螺钉紧固。通过在开口的端面100上设置螺纹孔81以及在盖板112上设置与螺纹孔相对的光孔82，并通过螺钉紧固侧壁111和盖板112可以使激光光源的安装和拆卸更加便捷。

本发明一实施例提供一种激光投影装置，该激光投影装置包括上述任一实施例提供的激光光源。示例性的该激光投影装置可以为激光电视、投影仪等。在此本文不限定激光投影装置的具体形式，只要包括上述实施例中的激光光源即可。

本发明的实施例提供的激光投影装置的激光光源包括：壳体、弹性密封圈以及密封于壳体内部的光源组件，壳体包括：侧壁和盖板，侧壁形成具有至少一个开口的容置空间，光源组件位于容置空间内，盖板能够封闭容置空间的开口，弹性密封圈设置于容置空间开口的端面和盖板之间，所以在盖板与侧壁接触时能够挤压弹性密封圈发生形变，通过弹性密封圈形成紧密接触，密封效果好，从而保证对光源组件的密封，避免灰尘对光源组件的影响，此外本发明的实施例将激光光源的光源组件密封于侧壁和盖板形成的壳体中，形成对激光光源整体的密封，所以能够降低灰尘对各个光源组件间的光路的影响，提升整体的防尘效果，且不需要进行复杂的检测手段和分析，所以本发明实施例在避免灰尘对激光光源影响的同时缩短激光光源的研发周期、降低激光光源的研发成本，提高了产品竞争力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种激光光源，其特征在于，包括：壳体、弹性密封圈以及密封于所述壳体内部的光源组件；

所述壳体包括：侧壁和盖板；所述侧壁形成具有至少一个开口的容置空间；所述光源组件位于所述容置空间，所述盖板用于封闭所述容置空间的开口，所述弹性密封圈位于所述开口的端面与所述盖板之间。

2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述开口的端面上设置有凹槽，所述盖板上设置有能够与所述凹槽配合的凸起筋；或者所述盖板上设置有凹槽，所述开口的端面上设置有能够与所述凹槽配合的凸起筋；

所述弹性密封圈设置于所述凹槽内且凸出所述凹槽，所述弹性密封圈的截面宽度小于所述凹槽的宽度。

3.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述凹槽的宽度大于所述弹性密封圈的截面宽度。

4.根据权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述弹性密封圈粘接在所述凹槽内。

5.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述光源组件至少包括：激光器阵列和波长转换模组；所述侧壁和盖板形成的壳体的形状与位于其内部的光源组件的形状相适应。

6.根据权利要求5所述的激光光源，其特征在于，所述壳体还包括散热筋，所述散热筋设置于与所述激光器阵列和/或所述波长转换模组的位置相对的壳体外表面上。

7.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述侧壁和所述盖板由合金材料制作。

8.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述弹性密封圈由橡胶材料制作。

9.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述壳体上还设置有泄气孔，所述泄气孔将所述壳体内部与外部连通，所述泄气孔处还设置有过滤膜，所述过滤膜用于对进入壳体的气流进行过滤。

10.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述开口的端面上设置有螺纹孔，所述盖板上设置有与所述螺纹孔相对的光孔，所述侧壁和所述盖板通过螺钉紧固。

11.一种激光投影装置，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的激光光源。