CN112197193A - 一种高流明激光探照灯光路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高流明激光探照灯光路结构，包括激光二极管bank（1）、准直反射组件（2）、合反组件（3）、汇聚组件（4）、组合透镜（5）、出光透镜（6）；激光二极管bank（1）出射激光经过准直反射组件（2）进行纵向压缩及二次准直矫正，之后光束经过合反组件（3）进行横向压缩；之光束通过汇聚组件（4）进行汇聚，汇聚后的点光源经过组合透镜（5）及出光透镜（6）进行扩束准直后出射。从激光二极管bank出射的光束经过准直反射组件与合反组件进行横向纵向空间压缩，压缩后的光束通过汇聚组件汇聚为点光源，点光源经过组合透镜与出光透镜进行扩束准直，得到了远距离高流明的激光探照灯。

Description

一种高流明激光探照灯光路结构
技术领域
本发明属于照明技术领域，特别是涉及利用激光照明的特种照明，具体为一种高流明激光探照灯光路结构。
背景技术
当前，从初始的白炽灯以及节能灯作为照明光源，到后来LED类型光源成为主流的照明光源，但无论是白炽灯、节能灯以及LED光源，在一些需要高亮光源的特殊应用的领域中，例如投影显示、舞台灯光照明等领域，LED等就无法满足要求了。与LED同源的半导体激光二极管，具有高效、节能、环保、寿命长等优点，利用半导体激光二极管准直耦合汇聚技术，可以得到超高亮度的点光源，该点光源可用在激光探照灯等特殊的照明领域。
激光光源通过准直耦合汇聚的技术，可以制成超高亮度的点光源，利用该点光源可以设计出光束发散角非常小的激光探照灯。激光探照灯的光束发散角统称在0.7°以内，因而可以形成几公里的照射距离。
发明内容
本发明目的是设计出光束发散角非常小，能够应用于激光探照灯的激光光路结构。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种高流明激光探照灯光路结构，包括激光二极管bank、准直反射组件、合反组件、汇聚组件、组合透镜、出光透镜。
所述激光二极管bank出射激光经过准直反射组件进行纵向压缩及二次准直矫正，之后光束经过合反组件进行横向压缩；之光束通过汇聚组件进行汇聚，汇聚后的点光源经过组合透镜及出光透镜进行扩束准直后出射。
工作时，从激光二极管bank出射的激光，先经过准直反射组件将激光进行纵向空间压缩及二次准直矫正，纵向压缩层叠后的激光进入合反组件将激光进行横向空间压缩，压缩后的激光进入汇聚组件入光面汇聚形成点光源，汇聚后的点光源经过组合透镜到出光透镜进行扩束准直，得到了发散角度小、光通量大，用于远距离照射的激光探照灯光源。
本发明设计合理，具有很好的实际应用价值。
附图说明
图1表示本发明的激光探照灯光路结构示意图。
图2表示光源部分的轴侧示意图。
图3表示激光二极管bank示意图。
图4表示准直反射组件示意图。
图5表示合反组件示意图。
图6表示汇聚组件示意图。
图7表示组合透镜与出光透镜光路示意图。
图中：1-激光二极管bank，11-散热基座，101-蓝光模块，102-绿光模块，103-红光模块；2-准直反射组件，21-波浪形反射镜安装架，201-反射镜；3-合反组件，301-偏振片，302-第一反射镜，303-第二反射镜，304-PBS滤光片，305-透蓝绿反红合束镜；4-汇聚组件，401-凸透镜组，402-入射光纤；5-组合透镜，501-凸透镜，502-双透镜，503-双凹透镜；6-出光透镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
一种高流明激光探照灯光路结构，如图1所示，包括激光二极管bank 1、准直反射组件2、合反组件3、汇聚组件4、组合透镜5、出光透镜6。
激光二极管bank 1出射激光经过准直反射组件2进行纵向压缩及二次准直矫正，之后光束经过合反组件3进行横向压缩；之光束通过汇聚组件4进行汇聚，汇聚后的点光源经过组合透镜5及出光透镜6进行扩束准直后出射。
具体工作为，从激光二极管bank 1出射的若干条条准直激光光束作为入射激光光束，经过准直反射组件2进行空间层叠与90°换向，准直反射组件2中每个反射镜201可以对单个激光二极管LD进行整合调整，将各个激光光束调整平行进入合反组件3，合反组件3由反射镜及合束镜组合等构成，合反组件具有将宽距的光束压缩为平行短距光束，其作用为将准直激光光束界面尺寸压缩至适合进入汇聚组件4的尺寸，汇聚组件4具有将压缩后的平行光束汇聚为点光源，其作用为将激光光束汇聚为探照灯适用的点光源，点光源所形成的光束进入组合透镜5，组合透镜5具有匀光与改变发散角，其作用为将点光源还原为均匀的具有固定发散角的光束，最终光束经过出光透镜6出射，作为高流明激光光束。
本实施例中，如图3所示，激光二极管bank 1包括散热基座11，散热基座11上布置有蓝光模块101、绿光模块102及红光模块103，红光模块103为三个4×4红光激光二极管阵列、并依次分布于散热基座11一侧，绿光模块102为两个2×4绿光激光二极管阵列，蓝光模块101为一个2×4蓝光激光二极管阵列，绿光模块102和蓝光模块101依次分布于散热基座11另一侧；则：蓝光模块101、绿光模块102及红光模块103共同构成一个6×12激光二极管阵列，该模块组合可调整配出各色出光，模块组合出光最高为12000lm。
本实施例中，如图2、4所示，准直反射组件2位于激光二极管bank 1正上方，准直反射组件2包括波浪形反射镜安装架21，波浪形反射镜安装架21上位于每一个激光二极管上方对应45°倾斜方向安装一个反射镜201。准直反射组件2中反射镜201与激光二极管bank 1成45°倾斜设置，对激光二极管bank 1光束进行纵向空间压缩，压缩比为5:1，反射光路进行二次准直矫正，减少激光光能量损失，提高光能量的利用效率。
本实施例中，如图5所示，合反组件3包括偏振片301、第一反射镜302、第二反射镜303、PBS滤光片304及透蓝绿反红合束镜305；其中，偏振片301与入射红光方向垂直，PBS滤光片304与入射红光方向呈45°左右，透蓝绿反红合束镜305与入射的蓝绿光方向呈45°左右，PBS滤光片304和透蓝绿反红合束镜305近乎位于同一平面内，第一反射镜302和第二反射镜303分别与PBS滤光片304和透蓝绿反红合束镜305平行布置。这样，红光模块103中部分列（例如旁边两列）出射的红光经各自的反射镜201反射后入射至偏振片301，之后依次经过第一反射镜302、PBS滤光片304、第二反射镜303和透蓝绿反红合束镜305反射后出射；红光模块103中另部分列（例如中间两列）出射的红光经各自的反射镜201反射后入射至PBS滤光片304，之后依次经过第二反射镜303和透蓝绿反红合束镜305反射后出射；首先激光发出的光为线偏振光。线偏振光波形互相垂直，可以分别称为P偏振光与S偏振光。而偏振片的作用为将P偏振光转变为S偏振光。PBS滤光片的作用为透过P偏振光与反射S偏振光。所以两束红光，其中一束红光通过偏振片后，改变了波形的偏振方向，然后通过PBS滤光片的特质，就可以是使得偏振片301和PBS滤光片304配合，使得经过偏振片301的红光能够再次经过PBS滤光片反射。蓝光模块101和绿光模块102出射的蓝光和绿光各自的反射镜201反射后入射至透蓝绿反红合束镜305后出射。设置合反组件3，其将RGB光束进行横向的空间压缩，其压缩比为3:1，将光束整体尺寸压缩至可进入汇聚组件4的尺寸。激光为RGB光源合成白光。
本实施例中，如图6所示，汇聚组件4包括凸透镜组401和入射光纤402；凸透镜组401一般为两个凸透镜构成，相距12mm，入射光纤402的光纤入口位于后面凸透镜的焦点处（距离30mm），合反组件3的出射光束经过凸透镜组401汇聚进入入射光纤402后出射。汇聚组件4作用为将激光光束汇聚为探照灯适用的点光源。
在本实例中，为获得发散角小于1°的远距离照明光束，该混合点光源需要进一步扩束准直，如图7所示，组合透镜5为三个透镜组合，包括凸透镜501（φ48mm）、双透镜502（φ54mm）及双凹透镜503（φ54mm），双透镜502和双凹透镜503胶合为整体，凸透镜501的焦距为24mm；凸透镜501与双透镜502和双凹透镜503的整体相距为27mm，如此设置使得他们之间的焦点重合或接近，光束经过透镜组件5扩束准直可形成发散角小于1°的远距离照明光束。
如图7所示，双凹透镜503与出光透镜6相距为95mm。汇聚组件4的出射光束依次经过凸透镜501、双透镜502和双凹透镜503后进行扩束准直形成发散角小于1°的远距离照明光束，最后经过出光透镜6出射。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：包括激光二极管bank（1）、准直反射组件（2）、合反组件（3）、汇聚组件（4）、组合透镜（5）、出光透镜（6）；
所述激光二极管bank（1）出射激光经过准直反射组件（2）进行纵向压缩及二次准直矫正，之后光束经过合反组件（3）进行横向压缩；之光束通过汇聚组件（4）进行汇聚，汇聚后的点光源经过组合透镜（5）及出光透镜（6）进行扩束准直后出射。
2.根据权利要求1所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述激光二极管bank（1）包括散热基座（11），所述散热基座（11）上布置有蓝光模块（101）、绿光模块（102）及红光模块（103），所述红光模块（103）为三个4×4红光激光二极管阵列、并依次分布于散热基座（11）一侧，所述绿光模块（102）为两个2×4绿光激光二极管阵列，所述蓝光模块（101）为一个2×4蓝光激光二极管阵列，所述绿光模块（102）和蓝光模块（101）依次分布于散热基座（11）另一侧；则：蓝光模块（101）、绿光模块（102）及红光模块（103）共同构成一个6×12激光二极管阵列。
3.根据权利要求2所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述准直反射组件（2）位于激光二极管bank（1）正上方，所述准直反射组件（2）包括波浪形反射镜安装架（21），所述波浪形反射镜安装架（21）上位于每一个激光二极管上方对应45°倾斜方向安装一个反射镜（201）。
4.根据权利要求3所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述合反组件（3）包括偏振片（301）、第一反射镜（302）、第二反射镜（303）、PBS滤光片（304）及透蓝绿反红合束镜（305）；所述红光模块（103）中部分列出射的红光经各自的反射镜（201）反射后入射至偏振片（301），之后依次经过第一反射镜（302）、PBS滤光片（304）、第二反射镜（303）和透蓝绿反红合束镜（305）反射后出射；所述红光模块（103）中另部分列出射的红光经各自的反射镜（201）反射后入射至PBS滤光片（304），之后依次经过第二反射镜（303）和透蓝绿反红合束镜（305）反射后出射；所述蓝光模块（101）和绿光模块（102）出射的蓝光和绿光各自的反射镜（201）反射后入射至透蓝绿反红合束镜（305）后出射。
5.根据权利要求4所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述汇聚组件（4）包括凸透镜组（401）和入射光纤（402）；所述合反组件（3）的出射光束经过凸透镜组（401）汇聚进入入射光纤（402）后出射。
6.根据权利要求5所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述组合透镜（5）为三个透镜组合，包括凸透镜（501）、双透镜（502）及双凹透镜（503），所述双透镜（502）和双凹透镜（503）胶合为整体；
所述汇聚组件（4）的出射光束依次经过凸透镜（501）、双透镜（502）和双凹透镜（503）后进行扩束准直形成发散角小于1°的远距离照明光束，最后经过出光透镜（6）出射。
7.根据权利要求3所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述准直反射组件（2）对激光二极管bank（1）中出射的光束进行纵向空间压缩，压缩比为5:1。
8.根据权利要求4所述的一种高流明激光探照灯光路结构，其特征在于：所述合反组件（3）将RGB光束进行横向空间压缩，压缩比为3:1，将光束整体尺寸压缩至进入汇聚组件（4）的尺寸。
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