CN108919595A - 一种三色激光光源和激光投影电视 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三色激光光源，包括壳体，壳体内设置有第一腔室和第二腔室，第一腔室容纳有激光器组件和第一合光镜片，激光器组件包括蓝色激光器，红色激光器和绿色激光器，第一合光镜片接收激光器组件发出的激光光束并合束输出；第二腔室容纳有第二光学镜片组件，第二光学镜片组件用于对激光光束整形并最终合为一路从壳体出光口输出；第一合光镜片出射的激光光束依次入射至缩束透镜、第二光学镜片组件；壳体内壁延伸围合形成安装窗口，缩束透镜设置于安装窗口内；缩束透镜与壳体内壁延伸部将第一腔室和第二腔室分隔为互不连通的两个腔室。本发明提供的三色激光光源在实现高亮和广色域的同时，光源光路紧凑，利于体积的小型化。

Description

一种三色激光光源和激光投影电视

技术领域

本发明涉及激光电视技术领域，尤其涉及一种激光电视的三色激光光源。

背景技术

激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。

目前，激光电视主要由光学引擎、散热系统、电路控制系统组成；其核心部件为光学引擎部分。光学引擎部分由光源部分和光机部分组成，光源部分的作用是为光机提供照明，光机部分的作用是对光源提供的照明光束进行调制，最后通过镜头出射形成投影画面。

激光电视的光源部分通常包括壳体、激光器组件以及多片光学镜片组成的光路。目前激光投影电视中常用的激光光源为单色激光光源和双色激光光源，即在形成白光的三基色中，一种基色或两种基色为激光，另外的基色则由荧光组成，荧光需要由荧光转换部件，通常是荧光轮组件，这使得激光光源部分的光学部件数量多，架构复杂，体积也很难压缩，并且激光本身亮度高，色域广的优点也体现的非常有限。

需要提出一种解决方案能够兼顾激光优势还能符合激光投影产品化的需求。

发明内容

本发明提供了一种激光电视的三色激光光源，可解决现有激光光源架构复杂，体积大的问题。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种三色激光光源，包括壳体，壳体内设置有第一腔室和第二腔室，第一腔室容纳有激光器组件和第一合光镜片，激光器组件包括蓝色激光器，红色激光器和绿色激光器，第一合光镜片接收激光器组件发出的激光光束并合束输出；

第二腔室容纳有第二光学镜片组件，第二光学镜片组件用于对激光光束整形并合为一路从壳体出光口输出；

第一合光镜片出射的激光光束入射至所述缩束透镜、所述第二光学镜片组件；

壳体内壁延伸围合形成安装窗口，缩束透镜设置于安装窗口内；缩束透镜与壳体内壁延伸部将第一腔室和第二腔室分隔为互不连通的两个腔室。

本发明实施例提供的激光电视的三色激光光源，根据安装光学部件的不同，壳体内设置有第一腔室和第二腔室，其中，第一腔室容纳三色激光器组件和第一合光镜片，第二腔室容纳第二光学镜片组件，对第一腔室输出的激光光束进行整形并合为一路输出，一方面不同腔室的区分便于根据光路功能进行分别设计，另一方面，也便于结构上的设计，比如根据光路功能实现不同等级的密封。

具体地，第二光学镜片组件中的缩束透镜设置于壳体内壁延伸部围合形成的安装窗口内，缩束透镜和壳体内壁延伸部将壳体分隔为上述互不连通的两个腔室，缩束透镜接收来自第一合光镜片出射的激光光束，即激光器组件发出的光束可透过缩束透镜再依次入射第二腔室中的第二光学镜片组件，最终合为一路输出。从而，缩束透镜实现了自身的固定安装，还对不同的腔室起到了分隔作用，无需额外设置专门的分隔结构，减少了结构件的使用，并且在作为分隔部件使用时，也使得缩束透镜更加靠近激光器组件的出光位置，整体上使得光路紧凑，利于体积的小型化。

上述通过将缩束透镜将光源壳体分为两个腔室，不同的腔室内设置不同功能的光学部件，提供了一种光学部件少，光路简洁，且体积小的光源架构。

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为本发明实施例激光电视的三色激光光源的剖视图；

图2为本发明实施例激光电视的三色激光光源中第二部分和分隔结构的爆炸图；

图3为图1的局部放大图；

图4为本发明实施例激光电视的三色激光光源中第一凸透镜与固定压片的组装示意图；

图5为图2中安装窗口的放大图；

图6为本发明实施例激光电视的三色激光光源中第一部分的爆炸图；

图7为本发明实施例激光电视的三色激光光源的整体示意图；

图8为本发明实施例激光电视的三色激光光源中第一部分和第二部分的爆炸图；

图9为一种三色激光光源的架构示意图。

图10为一种激光投影电视的结构示意图。

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段分实施例，而不是全段的实施例。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1和图2为本发明实施例激光电视的三色激光光源的一个具体实施例，本实施例中的激光电视的三色激光光源，包括内部设有空腔1的壳体2，空腔1的内壁向内延伸凸出形成内壁延伸部32，第一腔室11容纳有激光器组件4和第一合光镜片（因光束遮挡未示出），激光器组件4包括蓝色激光器，红色激光器和绿色激光器，第一合光镜片接收激光器组件发出的激光光束并合束输出。

第二腔室12容纳有第二光学镜片组件5，第二光学镜片组件5用于对激光光束整形并合为一路从壳体出光口输出。第一合光镜片出射的激光光束依次入射至缩束透镜31、第二光学镜片组件5。

壳体内壁延伸围合形成安装窗口，缩束透镜31设置于安装窗口内，缩束透镜31与壳体内壁延伸部32形成分隔结构3，将第一腔室和第二腔室分隔为互不连通的两个腔室。

在本示例中，图1所示的第一腔室11具有两个子腔室，可以容纳多组激光器组件4，本领域技术人员能够理解，根据光源结构，第一腔室11也可以为一个。

在一具体实施中，缩束透镜31为第一凸透镜，其中第一凸透镜为望远镜系统的组成部分，望远镜系统通常由一片第一凸透镜和一片凹透镜组成，用于较大面积的激光光束进行缩束，形成较小面积的激光光束。第一凸透镜通常面型较大，通常设置于靠近激光器出光处，可以接收大面积的激光光束，也便于作为大的窗口进行光束的透过，减小光损。以及，第二光学镜片组件5还可以包括第一凹透镜与上述的第一凸透镜配合使用。

以及，第二光学镜片组件还可以包括如合光镜，匀光部件，或者消散斑部件等，用于对激光光束进行整形合光，或者消散斑，满足照明系统需求。

本发明实施例提供的激光电视的三色激光光源，由于根据安装光学部件的不同，壳体内设置有第一腔室11和第二腔室12，其中，第一腔室11容纳三色激光器组件4和第一合光镜片，第二腔室12容纳第二光学镜片组件5，对第一腔室11输出的激光光束进行整形并合为一路输出，一方面不同腔室的区分便于根据光路功能进行分别设计，另一方面，也便于结构上的设计，比如根据光路功能实现不同等级的密封。

具体地，第二光学镜片组件5中的缩束透镜设置于壳体内壁延伸部32围合形成的安装窗口内，缩束透镜31和壳体内壁延伸部32将壳体分隔为上述互不连通的两个腔室，缩束透镜31接收来自第一合光镜片出射的激光光束，即激光器组件4发出的光束可透过缩束透镜31再依次入射第二腔室12中的其他第二光学镜片组件，最终合为一路输出。从而，缩束透镜31实现了自身的固定安装，还对不同的腔室起到了分隔作用，无需额外设置专门的分隔结构，减少了结构件的使用，并且在作为分隔部件使用时，也使得缩束透镜更加靠近激光器组件的出光位置，整体上使得光路紧凑，利于体积的小型化。

上述通过将缩束透镜31将光源壳体分为两个腔室，不同的腔室内设置不同功能的光学部件，提供了一种光学部件少，光路简洁，且体积小的光源架构。

而在具体应用中，进一步地，缩束透镜31和壳体内壁延伸部32密封连接，并将壳体2分为第一腔室11和第二腔室12，且互不连通，从而第一腔室11和第二腔室12可各自独立的进行密封，例如，对安装第二光学镜片组件5（对环境的洁净度要求较高）的第二腔室12采用气密等级密封，而对安装激光器组件4的第一腔室11采用密封等级较低的防尘等级密封，从而相比现有技术中整体采用气密等级密封的方式降低了密封成本。

进一步的，参照图3，本实施例中壳体内壁延伸部32与壳体2一体成型，当然，壳体内壁延伸部32也可与壳体2密封连接，相比密封连接，本实施例使得壳体内壁延伸部32与壳体2的加工更方便。

具体的，壳体内壁延伸部32围合形成安装窗口322，缩束透镜31为第一凸透镜，第一凸透镜设置于安装窗口322内，保证安装窗口322与第一凸透镜密封连接，从而将空腔1分为互不连通的第一腔室11和第二腔室12。

参照图3，安装窗口322设有围绕第一凸透镜外周的点胶槽321，点胶槽321内配合设置有密封胶（图中未示出），密封胶与第一凸透镜的外周粘接，这样可使第一凸透镜与安装窗口322的密封连接更稳定。

壳体内壁延伸部32上设有限位结构33，限位结构33用于将第一凸透镜限位于安装窗口322内，同样保证了第一凸透镜与安装窗口322密封连接的稳定性。

具体的，参照图2至图5，限位结构33为设于安装窗口322的环形台阶面，凸透镜一侧表面的边缘位置与环形台阶面抵接，凸透镜的另一侧设有带中心孔的固定部331和设于固定部331上的多个挡片332，固定部331围绕凸透镜设置且固定于支撑部32上，多个挡片332围绕凸透镜设置，且均与凸透镜的边缘位置抵接，以将凸透镜抵靠于环形台阶面上。本实施例多个挡片332通过固定部331连为一个整体，相比多个挡片332各自分离，本实施例可提升多个挡片332的结构整体性，同时方便与支撑部32进行组装。

挡片332为弹片结构，多个挡片332结构与固定部331一体成型，均为金属材质。

挡片332压接于第一凸透镜的边缘位置，当固定压片固定于壳体内壁延伸部32上时，挡片332与第一凸透镜边缘位置为弹性接触，在一具体实施中，挡片332发生0.2mm左右的形变量，形变量的大小与挡片332的材质，所需的固定压力的大小相关。

挡片332与第一凸透镜点接触、线接触、面接触均可，由于面接触时挡片332与第一凸透镜的接触面需要刚好配合，因此对接触面的精度要求较高，加工难度较大；为了降低加工难度，本实施例优选挡片332与第一凸透镜点接触或线接触。

安装第一凸透镜时，首先将第一凸透镜放置于壳体内壁延伸部32上的安装窗口322内，然后沿点胶槽321注入液体胶，之后放入烤箱进行烘干，最后再通过固定压片33进行限位，至此，第一凸透镜安装完毕。

因设计需要，参照图6，在壳体2上设有多个用于安装光学元件的安装口21，每个安装口21处均设有密封结构22，以实现第一腔室11的防尘等级密封、第二腔室12的气密等级密封。

为了保证第二腔室12的气密性，参照图7，本实施例中壳体2上设有将壳体内外连通的过滤器6，为气密级别的过滤阀，在保证第二腔室12内部温度上升时可以进行气体交换，实现气压平衡，保证镜片的可靠性，同时还能够在气体交换时阻挡外界极小颗粒的粉尘进入腔室内部，保证第二腔室12的气密性。

参照图8，分隔结构3将壳体2分为第一部分2A和第二部分2B，分隔结构3与第一部分2A围成第一腔室11，分隔结构3与第二部分2B围成第二腔室12，第一部分2A与第二部分2B可拆卸的密封连接，由此可简化壳体2的结构，从而简化了壳体2的加工工艺，进而降低了三色激光光源的成本。

在一种实施中，第一凸透镜靠近设置于激光器组件4的出光面处，即第一凸透镜和激光器组件4之间不设置其他光学组件，也不设置密封部件，比如密封玻璃，在另一实施中，第一凸透镜设置于多组激光器组件4的合光输出出光面处，此时合光输出的光束直接入射第一凸透镜，也不需要设置其他光学组件，从而激光器组件4和第一凸透镜可以设置的比较靠近，提高第一凸透镜的收光效率，便于实现光源架构的紧凑小型化。

在一具体实施中，激光器组件4包括蓝色激光器，红色激光器，绿色激光器；第一腔室11具有两个并列排列的子腔室，每个子腔室容纳有一组激光器组件，每组激光器组件至少发出互相垂直的两束激光光束，并经第一合光镜片合束输出。对应地，第一合光镜片为两片，分别设置于每一个子腔室中；相应地，缩束透镜即第一凸透镜为两片，分别用于接收每一片第一合光镜片输出的激光光束，以及，壳体内壁延伸围合形成有两个安装窗口，用于安装第一凸透镜。为了将两路并行出射的激光光束合为一路，第二腔室12内的第二光学镜片组件还包括第二合光镜片，第二合光镜片用于将经两片第一凸透镜输出的两路光束合为一路，并从壳体的出光口输出。参照图1、图9：

激光器组件4包括红色激光器模组41（包含多个激光器）、绿色激光器模组42、蓝色激光器模组43、第一合光镜44（二向色镜或间隔设置的反射镜组）以及第二合光镜45（X合光镜）；第一部分2A包括左半部分和右半部分（这两部分一体成型），左半部分的顶面和侧面分别设有绿色激光器模组42，底面设有蓝色激光器模组43，左半部分的内部设有第二合光镜45，右半部分的侧面和底面分别设有红色激光器模组41，内部设有第一合光镜44，各个激光器模组均通过螺钉固定于第一部分2A的相应位置，左半部分和右半部分上对应各个激光器模组的位置均设有安装口21，以使各个激光器模组发出的光束可射入第一腔室11，各个激光器模组与相应安装口21均通过密封圈（采用氟橡胶或其他密封材料皆可）防尘密封，左半部分和右半部分上还设有用于安装第一合光镜44和第二合光镜45的安装口21，该安装口21也通过密封结构防尘密封。

如图9所示，第二光学镜片组件5包括与缩束透镜31配合形成望远镜镜组的凹透镜51、反射镜52、第三合光镜53（二向色镜）等，缩束透镜31具体为第一凸透镜，第一凸透镜本身对光束具有会聚缩束的作用，与凹透镜51配合形成望远镜系统，能够对激光光束进行均匀缩束。

如图9所示，从第一合光镜44和第二合光镜45出射的光束均需要经过望远镜镜组进行缩束。因此，在具体实施中，望远镜组可根据光束的出射数目来设定，在本示例中，望远镜镜组为两组，即第一凸透镜，凹透镜均为两个。

第二部分2B上设有用于安装反射镜52、第三合光镜53的安装口，该安装口通过密封盖22a实现气密密封，第二部分2B上对应反射镜52的位置设有可调螺钉7，可调螺钉7外侧采用密封圈和压盖22b实现气密密封；第一部分2A和第二部分2B通过螺钉连接，并通过密封圈密封，从第一合光镜44和第二合光镜45出射的光束可射向相应的第一凸透镜（两个），如图1所示。

其中，第一腔室11内的蓝色激光器模组43、红色激光器模组41、绿色激光器模组42发出的激光分别通过第一合光镜44，第二合光镜45合光后形成两束光出射，如图1和图9所示，两路光束是平行出射，对应地，第二腔室12设置有两个分隔结构3，即图示的两片第一凸透镜及对应的壳体内壁延伸部32，第一凸透镜作为望远镜系统的一片镜片，接收两束激光后进行缩束整形。

为使得两路平行的光束合为一路，第二光学镜片组件5中还包括图9反射镜52，将其中一路光束转折90度后，与另一路光束通过第三合光镜53，比如二向色镜，进行合光，最终形成一路光束。合光后的激光光束为了进入匀光部件匀光，还可以根据需要进行再次会聚，以保证尽可能多的光被收集入匀光部件，比如光棒中，最终出射为光机提供高质量的照明。

上述实施例提供的三色激光光源示例，第一腔室内包括蓝色、红色、绿色激光器，以及对应的合光镜片，第二腔室内包括凹透镜，反射镜，二向色镜等光学镜片，而第一凸透镜作为两个腔室的分隔结构，通过对第一凸透镜的密封固定，既实现了第一凸透镜本身结构的安装，还实现了第二腔室和第一腔室的隔离，在结构上还利于实现不同等级的密封。

实施例二、

本发明实施例提供了一种激光投影电视，如图10所示，包括激光光源10，光机20，镜头30，激光光源10为光机20提供照明，光机20对光源光束进行调制，并输出至镜头30进行成像，最终投射至投影介质40比如屏幕或者墙体上显示画面。具体地，镜头30为超短焦镜头，该激光投影电视为超短焦投影设备。其中，本实施例中的激光光源可以为上述实施例一的激光光源，其相同内容部件不再赘述，本发明实施例激光投影设备使用了三色激光光源，能够充分利用激光光源本身亮度高，色域广的优点，同时三色激光光源的光路紧凑，简洁，体积小，利于激光投影电视整体的小型化，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种三色激光光源，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室容纳有激光器组件和第一合光镜片，所述激光器组件包括蓝色激光器，红色激光器和绿色激光器，所述第一合光镜片接收所述激光器组件发出的激光光束并合束输出；

所述第二腔室容纳有第二光学镜片组件，所述第二光学镜片组件用于对激光光束整形并合为一路从壳体出光口输出；

所述第一合光镜片出射的激光光束依次入射至所述缩束透镜、所述第二光学镜片组件；

所述壳体内壁延伸围合形成安装窗口，所述缩束透镜设置于所述安装窗口内；所述缩束透镜与壳体内壁延伸部将所述第一腔室和第二腔室分隔为互不连通的两个腔室。

2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述缩束透镜包括第一凸透镜。

3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述安装窗口与所述缩束透镜密封连接。

4.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述安装窗口设有围绕所述缩束透镜外周的点胶槽，所述点胶槽内配合设置有密封胶，所述密封胶与所述缩束透镜的外周粘接。

5.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述壳体内壁延伸部上设有限位结构，所述限位结构用于将所述第一凸透镜限位于所述安装窗口内。

6.根据权利要求5所述的光源，其特征在于，所述限位结构为环形台阶面，所述环形台阶面与所述缩束透镜第一面的边缘位置抵接。

7.根据权利要求5所述的光源，其特征在于，还包括固件压片，所述固定压片包括带有中心孔的固定部和设于所述固定部上的多个挡片，所述固定部围绕所述缩束透镜设置且固定于所述壳体内壁延伸部上，多个所述挡片围绕所述缩束透镜设置，且均与所述缩束透镜第二面的边缘位置抵接。

8.根据权利要求7所述的光源，其特征在于，所述挡片与所述第一凸透镜点接触或线接触。

9.根据权利要求1~8中任一项所述的光源，其特征在于，所述壳体上设有将壳体内外连通的过滤器。

10.根据权利要求1~8中任一项所述的光源，其特征在于，所述激光器组件为两组，所述第一腔室具有两个并列排列的子腔室，每个子腔室容纳有一组激光器组件，每组激光器组件至少发出互相垂直的两束激光光束。

11.根据权利要求10所述的光源，其特征在于，所述第一合光镜片为两片，分别设置于每一个子腔室中；相应地，所述缩束透镜为两片，分别用于接收每一片所述第一合光镜片输出的激光光束，以及，所述壳体内壁延伸围合形成有两个安装窗口，用于安装所述缩束透镜。

12.一种激光投影电视，包括激光光源，光机，镜头，所述激光光源为所述光机提供照明，所述光机对光源光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面，其特征在于，所述激光光源为权1~11任一所述的激光光源。