CN109634043A - 一种激光发射单元以及激光投影光源 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种激光发射单元和激光投影光源。激光发射单元包括第一热沉和位于所述第一热沉下方的接线电路板；所述第一热沉与所述接线电路板相对的面上设有多个通孔，至少有一个所述通孔中安装有用于发射激光的基色激光模组；所述接线电路板上设有用于控制每个所述基色激光模组通断的导线组；所述导线组包括多条子导线，多条所述子导线上独立地施加正电压或负电压。该激光发射单元通过独立调节导线组中每条子导线上的电压，从而控制每个基色激光模组通断(亮灭)，使得多个基色激光模组实现不同的通断组合，进而产生了不同功率的激光输出，增加了颜色的表现力。
Description
技术领域
本申请涉及一种激光发射单元以及激光投影光源，属于激光投影显示技术领域。
背景技术
激光投影显示技术是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。从色度学角度来看，激光显示的色域覆盖率可以达到人眼所能识别色彩空间的90％以上，是传统显示色域覆盖率的两倍以上，彻底突破前三代显示技术色域空间的不足，实现人类有史以来最完美色彩还原，使人们通过显示终端看到最真实、最绚丽的世界。在颜色表示上，图像中每个像素都分成红绿蓝三个基色分量，每个基色分量的强度直接或者间接决定颜色。每种颜色的激光是以单一功率输出，以24位色为例，每一色光以8位元表示，每个通道各有256(2的8次方)种阶调，三色光交互增减，红绿蓝三色光能在一个像素上最高显示24位1677万色(256*256*256＝16,777,216)。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种激光发射单元，该激光发射单元通过独立调节导线组中每条子导线上的电压，从而控制每个基色激光模组通断(亮灭)，实现了不同功率的激光输出，增加了颜色的表现力。
一种激光发射单元，包括第一热沉和位于所述第一热沉下方的接线电路板；
所述第一热沉与所述接线电路板相对的面上设有多个通孔，至少有一个所述通孔中安装有用于发射激光的基色激光模组；
所述接线电路板上设有用于控制每个所述基色激光模组通断的导线组；
所述导线组包括多条子导线，多条所述子导线上独立地施加正电压或负电压。
可选地，所述基色激光模组包括单色激光管，所述单色激光管选自红色激光管、蓝色激光管、绿色激光管中的任一种。
可选地，所述基色激光模组还包括透镜，所述透镜沿激光的传播方向设置在所述单色激光管的出光侧。
可选地，所述基色激光模组还包括光纤，所述光纤沿激光的传播方向与所述透镜耦合。
可选地，所述导线组包括第一导线组和第二导线组，所述第一导线组和所述第二导线组相互交叉设置；
所述第一导线组包括多条第一子导线；
所述第二导线组包括多条第二子导线；
每条所述第一子导线上独立地施加正电压或者负电压，每条所述第二子导线上独立地施加正电压或者负电压；
所述单色激光管的正负极分别与所述第一子导线和所述第二子导线电连接，以使通过所述第一子导线和所述第二子导线控制所述单色激光管的通断。
可选地，至少有一个所述基色激光模组还包括与对应的所述单色激光管电连接的三极管或MOS管，所述三极管或MOS管用于独立地控制该对应的所述单色激光管的通断。
可选地，所述接线电路板包括铝基板电路板、陶瓷基电路板。
可选地，所述接线电路板上设有用于探测第一热沉温度的温度探测器。
可选地，所述激光发射单元还包括用于散热的第二热沉，所述第二热沉位于所述接线电路板的下方。
可选地，所述第二热沉包括热管、散热片、制冷片中的一种。
本申请还提供了一种激光投影光源，包括上述任一项所述激光发射单元；
所述激光发射单元包括红色激光发射单元、蓝色激光发射单元、绿色激光发射单元中的至少一种；
其中，在所述红色激光发射单元中，包括红色激光管；
在所述蓝色激光发射单元中，包括蓝色激光管；
在所述绿色激光发射单元中，包括绿色激光管。
在本申请中，所述的正电压和负电压是指为基色激光模组提供压差的电压，负电压也可以是指接地电压，只要与正电压形成压差即可。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供激光发射单元，通过独立调节导线组中每条子导线上的电压，从而控制每个基色激光模组通断：当基色激光模组接通时，基色激光模组发射激光，当基色激光模组断开时，基色激光模组则不再产生激光，达到控制每一个基色激光模组亮灭的效果，使得多个基色激光模组实现不同的通断组合，进而产生了不同功率的激光输出，增加了颜色的表现力。
附图说明
图1为本申请一种实施方式中激光发射单元的结构示意图；
图2为本申请一种实施方式中第一热沉的结构示意图；
图3a为本申请一种实施方式中接线电路板的结构示意图；
图3b为图3a中与不同单色激光管对应的子导线的不同交叉处示意图；
图4为本申请一种实施方式中基色激光模组的结构示意图；
图5为本申请另一种实施方式中基色激光模组的结构示意图；
图6为本申请一种实施方式中第二热沉的结构示意图；
图7为本申请一种实施方式中激光投影光源的结构示意图。
部件和附图标记列表：
100第一热沉； 101第一通孔；
200接线电路板； 300基色激光模组；
301单色激光管； 302透镜；
303光纤； 401第一导线组；
4011第一子导线； 402第二导线组；
4021第二子导线； 500电极；
600温度探测器； 700第二热沉；
801红色激光发射单元； 802蓝色激光发射单元；
803绿色激光发射单元。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“横向”、“纵向”“竖直”、“水平”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
本申请提供的一种激光发射单元，包括第一热沉和位于第一热沉下方的接线电路板；第一热沉与接线电路板相对的面上设有多个通孔，至少有一个所述通孔中安装有用于发射激光的基色激光模组；接线电路板上设有用于控制每个基色激光模组通断的导线组；导线组包括多条子导线，多条子导线上独立地施加正电压或负电压。
具体地，激光发射单元包括如图1所示第一热沉100和位于第一热沉100下方的接线电路板200。第一热沉100与接线电路板200相对的面上设有多个通孔101，多个通孔101可以按照如图2所示的行列方式进行排列。至少有一个通孔101中安装有用于发射激光的基色激光模组300，当然，在一个具体示例中，可以在每个通孔101中均安装有用于发射激光的基色激光模组300，即在第一热沉100上设有多个基色激光模组300，其中，基色激光模组300的数量根据所需亮度(功率)而确定，例如激光投影仪所需10w激光输出，可以设置≥10个基色激光模组300，比如12个，行向设置3个、纵向设置4个，实现从1w至10w共10个功率档的激光输出。接线电路板200上设有用于控制每个基色激光模组300通断的导线组，以使多个基色激光模组300之间形成不同的通断组合；导线组包括多条子导线，多条子导线上独立地施加正电压或负电压。
在本申请中，通过独立调节导线组中每条子导线上的电压，从而实现控制每个基色激光模组通断：当基色激光模组接通时，基色激光模组发射激光，当基色激光模组断开时，基色激光模组则不再产生激光，达到独立控制每一个基色激光模组亮灭的效果，使得多个基色激光模组实现不同的通断组合，进而产生了不同功率的激光输出，增加了颜色的表现力。
可选地，基色激光模组包括单色激光管，单色激光管选自红色激光管、蓝色激光管、绿色激光管中的任一种。
具体地，基色激光模组300包括单色激光管301，单色激光管选自红色激光管、蓝色激光管、绿色激光管中的任一种。在第一热沉100上，布置有多个基色激光模组300，安装在这些基色激光模组300中的单色激光管301为同一颜色的激光管301。例如，第一热沉100上均安装红色激光管，或者均安装绿色激光管，或者均安装蓝色激光管，以实现某一颜色的激光输出。
可选地，基色激光模组还包括透镜，透镜沿激光的传播方向设置在单色激光管上方。
具体地，如图4所示，基色激光模组300还包括透镜302，每一个单色激光管301对应一个透镜302，透镜302沿激光的传播方向设置在单色激光管301的出光侧，也就是说激光从单色激光管301射出后，进入透镜302产生汇聚效果，以空间光的形式输出，实现更好的激光投影效果。
可选地，基色激光模组还包括光纤，光纤沿激光的传播方向与透镜耦合。
具体地，如图5所示，基色激光模组300还包括光纤303，光纤303沿激光的传播方向与透镜302耦合。每一条从透镜302中射出的激光进入与其对应的一条光纤303中，以光纤的形式输出。在本申请中，采用光纤可以将激光器的机械部分和出光部分分离，更有利于设计光路，节约整个光机的体积。
可选地，导线组包括第一导线组和第二导线组，第一导线组和第二导线组相互交叉设置；第一导线组包括多条第一子导线；第二导线组包括多条第二子导线；每条第一子导线上独立地施加正电压或者负电压，每条第二子导线上独立地施加正电压或者负电压，激光管的正负极分别与第一子导线和第二子导线电连接，以使通过第一子导线和第二子导线控制激光管的通断。
具体地，导线组包括第一导线组401和第二导线组402，第一导线组401和第二导线组402相互交叉设置，例如可以为图3所示的相互垂直的交叉设置。第一导线组401中包含有多条第一子导线4011，该第一子导线4011可以为图3中所示的行式排列的导线，第二导线组402中包含有多条第二子导线4021，第二子导线4021可以为图3中所示的列式排列的导线，第一子导线4011和第二子导线4021相互垂直交叉形成网格状。当然，在另一个例子中，该第一子导线4011可以为列式导线，第二子导线4021可以为行式导线。第一子导线4011和第二子导线4021可以为柔性电线，在外层包裹绝缘层，防止交叉成网格结构时发生短路。在第一子导线4011和第二子导线4021的每个交叉处附近设置有电极对，其中一个电极500位于第一子导线4011，另外一个电极500位于第二子导线4021，这两个电极500分别与单色激光管301的正负极电连接。向每条第一子导线4011上独立地施加正电压或者负电压，同时向每条第二子导线4021独立地施加正电压或者负电压。也就是说单色激光管301的正负极分别与第一子导线4011和第二子导线4021电连接，通过调控第一导线4011和第二子导线4021上的电压，从而控制单色激光管301的通断。
可选地，至少有一个所述基色激光模组还包括与对应的所述单色激光管电连接的三极管或MOS管，所述三极管或MOS管用于独立地控制该对应的所述单色激光管的通断。
在本申请中，基色激光模组还包括与对应的所述单色激光管电连接的三极管或MOS管，此处的“对应”是指基色激光模组中所包含的单色激光管。
可选地，接线电路板包括铝基板电路板、陶瓷基电路板。
具体地，接线电路板200包括铝基板电路板、陶瓷基电路板。这些材质的电路板具有良好的导热性。
可选地，接线电路板上设有用于探测第一热沉温度的温度探测器。
如图3a所示，在接线电路板200上设有用于探测第一热沉100温度的温度探测器600。
可选地，激光发射单元还包括用于散热的第二热沉，第二热沉位于接线电路板的下方。
具体地，如图1所示，激光发射单元还包括用于散热的第二热沉700，第二热沉700位于接线电路板200的下方。
可选地，第二热沉包括热管、散热片、制冷片中的一种。
具体地，第二热沉700包括热管、散热片、制冷片中的一种。例如图6所示，第一热沉700为散热片。
根据本申请的另一方面，还提供了一种激光投影光源，包括上述任一项激光发射单元；
激光发射单元包括红色激光发射单元、蓝色激光发射单元、绿色激光发射单元中的至少一种；
其中，在红色激光发射单元中，包括红色激光管；
在蓝色激光发射单元中，包括蓝色激光管；
在绿色激光发射单元中，包括绿色激光管。
具体地，激光发射单元包括红色激光发射单元801、蓝色激光发射单元802、绿色激光发射单元803中的至少一种。例如，图7中，激光投影光源包括红色激光发射单元801、蓝色激光发射单元802、绿色激光发射单元803三种激光发射单元。
当激光发射单元包括任一颜色的1个种激光发射单元时，例如，激光发射单元包含红色激光发射单元801。以24位色为例，红色激光发射单元801中包括红色激光管，假设红色激光管是按照M行N列形式分布，则红色激光管共有M×N个，则能表现的颜色为M×N×256×256×256万色。比如，红色激光管是按照3行3列形式分布，则能表现的颜色为15099万色(3×3×256×256×256＝150994944)，是传统发光形式(256×256×256)的9倍。
当激光发射单元包括任两种颜色的2个种激光发射单元时，例如包含有红色激光发射单元801、蓝色激光发射单元802。红色激光发射单元801中含有红色激光管，蓝色激光发射单元802中含有蓝色激光管。以红色激光管和蓝色激光管均是按照3行3列形式分布为例，则能表现的颜色为3×3×3×3×256×256×256色，是传统发光形式的9×9倍。
当激光发射单元包括三种颜色的3个种激光发射单元时，如图7所示，包括红色激光发射单元801、蓝色激光发射单元802、绿色激光发射单元803。其表现颜色的计算方式与上述介绍的计算方式类似，可以实现传统发光形式的9×9×9倍。
实施例1
图2为本实施例所提供的第一热沉的结构示意图，图3a为本申请一种实施方式中接线电路板的结构示意图；图3b为图3a中与不同单色激光管对应的子导线的不同交叉处示意图，下面结合图2、图3a和图3b对本实施例进行说明。
在本实施例中，激光发射单元包括第一热沉100和位于第一热沉100下方的接线电路板200以及第二热沉700。
如图2所示，第一热沉100中沿横向和纵向开设有9个第一通孔101(横向3个、纵向3个)，在第一通孔101中安装有单色激光管301和透镜302。
如图3a所示，接线电路板200中的第一导线组401包括3条第一子导线4011，分别为行1、行2、行3；第二导线组402包括3条第二子导线4021，分别为列1、列2、列3。在第一子导线4011和第二子导线4021的每一个交叉处附近均设有两个电极500(组成电极对)，其中一个电极位于第一子导线4011上，另外一个电极位于第二子导线4021上。电极对的位置与单色激光管301的位置相对应，以使单色激光管301的正负极与电极对电连接。
下面具体介绍第一导线组401和第二导线组402对单色激光管301调控方式。请参考图3b。
1)当输出1w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、0、0)，列1、列2、列3施加电压为(0、1、1)，此时位置1处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w)。
2)当输出2w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、0)，列1、列2、列3施加电压为(0、1、1)，此时位置1、位置4处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w＝2w)。
3)当输出3w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、1、1)，此时位置1、位置4、位置7处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w+1w＝3w)。
4)当输出4w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、0)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、1)，此时位置1、位置2、位置4、位置5处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w+1w+1w＝4w)。
5)当输出5w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、0、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、0)，单独控制位置9的单色激光管301(例如加一个三极管或者MOS管)断开，此时位置1、位置2、位置3、位置7、位置8处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w+1w+1w+1w＝5w)。
6)当输出6w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、1)，此时位置1、位置2、位置4、位置5、位置7、位置8处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w+1w+1w+1w+1w＝6w)。
7)当输出7w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、1)，单独控制位置9的单色激光管301导通，此时位置1、位置2、位置4、位置5、位置7、位置8、位置9处的单色激光管301导通，发出单色激光(1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w＝7w)。
8)当输出8w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、0)，此时位置1、位置2、位置3、位置4、位置5、位置6、位置7、位置8处的单色激光管301导通，单独控制位置9处的单色激光管301，使其处于断开状态，发出单色激光(1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w＝8w)。
9)当输出9w激光时：行1、行2、行3施加电压为(1、1、1)，列1、列2、列3施加电压为(0、0、0)，单独控制位置9处的单色激光管301，使其处于导通状态，此时位置1、位置2、位置3、位置4、位置5、位置6、位置7、位置8、位置9处的单色激光管301均导通，发出单色激光(1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w+1w＝9w)。
在本申请中，电压表示方法中，“1”表示施加正向电压，“0”表示施加负向电压或接地。位置1表示的交叉处附近的位置，位置2～位置9也是同样的意思。
由此可知，本申请所提供的激光发射单元能够将9w的激光输出分成1w至9w，共9档，每个激光管可以实现动态点亮，可以表现出更加丰富的颜色。
实施例2
本申请中，还可以在第一热沉100中安装4行、3列单色激光管301，实现1w～12w的激光输出。下面具体介绍另外一种第一导线组401和第二导线组402对单色激光管301调控方式。
本申请中的激光发射单元中的单色激光管以表1所示的位置形式分布。具体地，第一导线组401包括4条第一子导线4011，分别为行D、行E、行F、行G，第二导线组402包括3条第二子导线4021，分别为列A、列B、列C，在第一子导线4011和第二子导线4021交叉处设有单色激光管301。
表1
| 列A | 列B | 列C | |
| 行D | 位置1 | 位置2 | 位置3 |
| 行E | 位置4 | 位置5 | 位置6 |
| 行F | 位置7 | 位置8 | 位置9 |
| 行G | 位置10 | 位置11 | 位置12 |
对各行各列的电压施加方式以及单色激光管导通(灯亮)位置如表2所示：
表2
在亮灯数为4的方案的基础上，加上单独控制的12位置的灯，亮灯数为5；在亮灯数为6的方案的基础上，加上单独控制的12位置的灯，亮灯数为7；在亮灯数为9的方案的基础上，加上单独控制的12位置的灯，亮灯数为10；
在亮灯数为12的方案的基础上，减去单独控制的12位置的灯，亮灯数为11。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种激光发射单元，其特征在于，包括第一热沉和位于所述第一热沉下方的接线电路板；
所述第一热沉与所述接线电路板相对的面上设有多个通孔，至少有一个所述通孔中安装有用于发射激光的基色激光模组；
所述接线电路板上设有用于控制每个所述基色激光模组通断的导线组；
所述导线组包括多条子导线，多条所述子导线上独立地施加正电压或负电压。
2.根据权利要求1所述的激光发射单元，其特征在于，所述基色激光模组包括单色激光管，所述单色激光管选自红色激光管、蓝色激光管、绿色激光管中的任一种。
3.根据权利要求2所述的激光发射单元，其特征在于，所述基色激光模组还包括透镜，所述透镜沿激光的传播方向设置在所述单色激光管的出光侧。
4.根据权利要求3所述的激光发射单元，其特征在于，所述基色激光模组还包括光纤，所述光纤沿激光的传播方向与所述透镜耦合。
5.根据权利要求2所述的激光发射单元，其特征在于，所述导线组包括第一导线组和第二导线组，所述第一导线组和所述第二导线组相互交叉设置；
所述第一导线组包括多条第一子导线；
所述第二导线组包括多条第二子导线；
每条所述第一子导线上独立地施加正电压或者负电压，每条所述第二子导线上独立地施加正电压或者负电压；
所述单色激光管的正负极分别与所述第一子导线和所述第二子导线电连接，以使通过所述第一子导线和所述第二子导线控制所述单色激光管的通断。
6.根据权利要求5所述的激光发射单元，其特征在于，至少有一个所述基色激光模组还包括与对应的所述单色激光管电连接的三极管或MOS管，所述三极管或MOS管用于独立地控制该对应的所述单色激光管的通断。
7.根据权利要求1所述的激光发射单元，其特征在于，所述接线电路板包括铝基板电路板、陶瓷基电路板；
优选地，所述接线电路板上设有用于探测第一热沉温度的温度探测器。
8.根据权利要求2所述的激光发射单元，其特征在于，所述激光发射单元还包括用于散热的第二热沉，所述第二热沉位于所述接线电路板的下方。
9.根据权利要求8所述的激光发射单元，其特征在于，所述第二热沉包括热管、散热片、制冷片中的一种。
10.一种激光投影光源，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述激光发射单元；
所述激光发射单元包括红色激光发射单元、蓝色激光发射单元、绿色激光发射单元中的至少一种；
其中，在所述红色激光发射单元中，包括红色激光管；
在所述蓝色激光发射单元中，包括蓝色激光管；
在所述绿色激光发射单元中，包括绿色激光管。
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