CN113238443A - 放映机结构及激光投影成像设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于激光放映设备技术领域，提供了一种放映机结构及激光投影成像设备，该放映机结构包括激光模组、聚光件和合光件，所述激光模组设有多个，每个所述激光模组用于发射光线；所述聚光件设于所述激光模组的出光侧，用于接收且聚焦所述激光模组发射的光线；所述合光件设于所述聚光件的出光侧，用于接收经所述聚光件的光线，并对经所述聚光件的光线进行混合均匀处理。本申请提供的放映机结构，多个激光模组发射的光线通过聚光件聚光后，再通过合光件对经过聚光件聚焦的光线混合均匀，然后射出，可以使多个激光模组通过一个合束模块就能实现合束整合，减少了占用空间，使产品的体积更小。

Description

放映机结构及激光投影成像设备

技术领域

本申请涉及激光放映设备技术领域，更具体地说，是涉及一种放映机结构及激光投影成像设备。

背景技术

目前，激光放映，也称激光投影显示，它以红、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，是放映行业一项重要的技术革新。然而现有技术中，常规的激光光源设备中，一组RGB激光管会对应一个合束模块，也就是每个激光模组均需要一个合束模块，导致其块占用空间较大，进而增加了放映机的体积。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种放映机结构，旨在解决现有技术中激光光源设备中，每个激光模组均需要一个合束模块，导致其块占用空间较大的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种放映机结构，包括：

激光模组，所述激光模组设有多个，每个所述激光模组用于发射光线；

聚光件，所述聚光件设于所述激光模组的出光侧，用于接收且聚焦所述激光模组发射的光线；

合光件，所述合光件设于所述聚光件的出光侧，用于接收经所述聚光件的光线，并对经所述聚光件的光线进行混合均匀处理。

进一步地，所述放映机构还包括数字微反射镜，所述数字微反射镜的数量与所述激光模组的数量相同，设于所述合光件的出光侧，用于一一对应的接收所述激光模组经所述合光件的光线。

进一步地，所述激光模组包括三种不同颜色的激光管；

长条反射镜，所述长条反射镜设于所述激光管的出光侧，用于发射所述激光管发射出的光线，并与所述激光管一一对应设置；

可调反射镜，用于接收所述长条反射镜发射的光线，并对接收的所述长条反射镜发射的光线进行发射。

进一步地，同一种颜色的所述激光管设置有多个，且不同种颜色的所述激光管相邻设置。

进一步地，同一种颜色的多个所述激光管发射的光线波长之间具有预设差值。

进一步地，所述长条反射镜与所述可调反射镜之间设置有透镜。

进一步地，所述放映机结构还包括整形元件，所述整形元件设于所述激光模组与所述聚光件之间，用于接收所述激光模组的光线，并对所述激光模组的光线进行准直或会聚性或平行性处理。

进一步地，所述整形元件为准直镜；或

所述整形元件为凸透镜；或

所述整形元件为凹透镜；

所述聚光件为凸透镜；和/或

所述合光件为光棒。

进一步地，所述放映机构还包括：

设置于所述激光模组的水冷模块，所述水冷模块用于冷却所述激光模组；

温度控制模块，所述温度控制模块与所述水冷模块电连接，用于控制所述水冷模块工作；

波长控制模块，所述波长控制模块与所述激光模组电连接，用于控制所述激光模组发射光线的波长。

本申请还提供了一种激光投影成像设备，包括上述任一实施例中所述的放映机结构。

本申请提供的放映机结构的有益效果在于：与现有技术相比，本申请的放映机结构，多个激光模组发射的光线通过聚光件聚光后，再通过合光件对经过聚光件聚焦的光线混合均匀，然后射出，可以使多个激光模组通过一个合束模块就能实现合束整合，减少了占用空间，使产品的体积更小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请的一个实施例提供的放映机结构的一种实施方式结构示意图；

图2是本申请的一个实施例提供的放映机结构的激光模组的一种实施方式示意图；

图3是本申请的一个实施例提供的放映机结构的激光模组的一种实施方式示意图；

图4本申请的一个实施例提供的放映机结构的另一种实施方式结构示意图；

图5是本申请的一个实施例提供的放映机结构的又一种实施方式结构示意图；

图6是本申请的一个实施例提供的放映机结构的再一种实施方式结构示意图。

上述附图所涉及的标号明细如下：

1-激光模组；2-聚光件；3-合光件；4-数字微反射镜；5-整形元件；6-温度控制模块；7-波长控制模块；

11-激光管；12-长条反射镜；13-可调反射镜；14-透镜；

111-红色激光管；112-绿色激光管；113-蓝色激光管；

31-第一光棒；32-第二光棒。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，本申请中的“光学元件”可以是指对光线进行作用的元件，例如，具有会聚作用的凸透镜，具有反射作用的平面镜，具有折射作用的三棱镜等，对于具体的光学元件的选择，本领域技术人员可以根据实际需要作出选择。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请参照图1和图4所示，本申请的一个实施例提供了放映机结构，包括激光模组1、聚光件2和合光件3，所述激光模组1设有多个，每个所述激光模组1用于发射光线，如分别发出红色、蓝色和绿色光线；所述聚光件2设于所述激光模组1的出光侧，用于接收且聚焦所述激光模组1发射的光线；所述合光件3设于所述聚光件2的出光侧，用于接收经所述聚光件2的光线，并对经所述聚光件2的光线进行混合均匀处理。

在本申请的一些实施例中，每个所述激光模组1发射的光线可以相同，也可以不同，例如，所述激光模组1均发出红色光线，或者均发出蓝色光线，或者均发出绿色光线；或者，在所述激光模组1数量为六个情况下，其中两个所述激光模组1发出红色光线，另外两个所述激光模组1发出绿色光线，所述激光模组1发出蓝色光线；或者，在所述激光模组1数量为六个情况下，其中三个所述激光模组1发出红色光线，另外两个所述激光模组1发出蓝色光线，另外一个所述激光模组1发出绿色光线。亦即，本领技术人员可以根据实际需要设置所述激光模组1的数量和每个所述激光模组1发出的光线的颜色。

在本申请的一些实施例中，聚光件2可以为一个光学元件，或者为多个光学原件组成的光学元件组。例如，聚光件2可以为一个凸透镜，或者为依次设置的凸透镜、凹透镜、凸透镜组成的光学元件组。聚光件2的具体结构可以根据实际需要进行设置，只要能够将光线进行会聚即可，在此不作限定。

在本申请的一些实施例中，合光件3可以为一个光学元件，或者为多个光学原件组成的光学元件组。例如，合光件3可以为光棒，或者合光件3可以为匀化片与光棒组成的光学元件组。合光件3的具体结构可以根据实际需要进行设置，只要能够对光线进行混合接口，在此不作限定。本申请的实施例提供的放映机结构，多个激光模组1发射的光线通过聚光件2聚光后，再通过合光件3对经过聚光件2聚焦的光线混合均匀，然后射出，例如，请参照图1和图4所示，两个激光模组1，每个激光模组1均发射出红色光线、绿色光线和蓝色光线，每个激光模组1的红色光线、绿色光线和蓝色光线分别经过聚光件2聚焦后，聚光件2可使用凸透镜进行聚焦，再发射至合光件3中，合光件3对红色光线、绿色光线和蓝色光线进行混合，合光件3可以采用光棒将红色光线、绿色光线和蓝色光线进行混合，这些光线在光棒中会经过多次全反射，进而起到将红色光线、绿色光线和蓝色光线混合均匀的作用，进而实现光束的整合，这样可以使多个激光模组1通过一个合束模块就能实现合束整合，减少了占用空间，使产品的体积更小。

在本申请的一些实施例中，可选地，请参照图1和图4所示，所述放映机构还包括数字微反射镜4，所述数字微反射镜4的数量与所述激光模组1的数量相同，设于所述合光件3的出光侧，用于一一对应的接收所述激光模组1经所述合光件3的光线。

在本实施例中，在合光件3的出光侧设置与激光模组1数量相同的数字微放射镜(DMD)，数字微反射镜4(DMD)是一种由多个高速数字式光反射开光组成的阵列，由许多小型铝制反射镜面构成的，镜片的多少由显示分辨率决定，一个小镜片对应一个像素。例如，激光模组1有两组，其中一个为a激光模组1，另一个为b激光模组1，对应的设置a数字微反射镜4和b数字微反射镜4，这样使经过合光件3后的a激光模组1的光线射入至a数字反射镜4，b激光模组1的光线射入b数字微反射镜4，然后数字微反射镜4将其反射放映机的光学处理系统，再进行成像、投影，使用两个数字微反射镜4(DMD)，目的是用于分别生成左眼和右眼视图，进而用于3D图像放映。

在本申请的一些实施例中，可选地，请参照图2和图3所示，所述激光模组1包括三种不同颜色的激光管11；

长条反射镜12，所述长条反射镜12设于所述激光管11的出光侧，用于发射所述激光管11发射出的光线，并与所述激光管11一一对应设置；

可调反射镜13，用于接收所述长条反射镜12发射的光线，并对接收的所述长条反射镜12发射的光线进行发射。

在本实施例中，每一个激光模组1包括红色激光管111、绿色激光管112和蓝色激光管113，从红色激光管111、绿色激光管112和蓝色激光管113发设的光线分别对应地经过长条反射镜12反射至可调反射镜13，然后可调反射镜将上述这些光束引导反射至聚光件2，也就是反射传导至凸透镜，实现光线的合束传递，而现有技术中一般为多组透镜原件组合分光镜构成，其占用空间相对本申请上述长条反射镜12和可调反射镜的结构较大。

在本申请的上述实施例中，可选地，请参照图3所示，所述长条反射镜12与所述可调反射镜13之间设置有透镜14，其中，透镜14可以是凸透镜、凹透镜或其组合等，也可以是其他形状的凸透镜，使经过长条反射镜12反射后的光线再次经过透镜14后，传递到可调反射镜13中。

在本申请的上述实施例中，可选地，请参照图2和图3所示，同一种颜色的所述激光管11设置有多个，且不同种颜色的所述激光管11相邻设置。

在本实施例中，需要说明的是，一个激光模组1中，可以有多组红色激光管111、绿色激光管112和蓝色激光管113，其激光管11的排序可为红色激光管111、绿色激光管112、蓝色激光管113、红色激光管111、绿色激光管112、蓝色激光管113等，按此规律重复排列。

在本申请的上述实施例中，可选地，同一种颜色的多个所述激光管11发射的光线波长之间具有预设差值。

在本实施例中，如激光模组1为两组，其中一个为a激光模组1，另一个为b激光模组1，其中，a激光模组1的红色激光管111与b激光模组1的红色激光管111之间的波长存在一定差异，其二者之间波长差值可以设置为预设差值，如20nm，a激光模组1的绿色激光管112与b激光模组1的绿色激光管112之间的波长也具有20nm的差异，a激光模组1的蓝色激光管113与b激光模组1的蓝色激光管113之间的波长也具有20nm的差异，波长的不同导致透镜对两个激光模组1的折射角度产生差异，进而导致光路产生偏差，也就是由于波长存在差异，则光学原件对激光的反射或折射也会产生差异，这些差异导致光学路径的差异，因此，使经过合光件3后的a激光模组1的光线射入至a数字反射镜4，b激光模组1的光线射入b数字微反射镜4。

在本申请的一些实施例中，可选地，请参照图4所示，所述放映机结构还包括整形元件5，所述整形元件5设于所述激光模组1与所述聚光件2之间，用于接收所述激光模组1的光线，并对所述激光模组1的光线进行准直或会聚性或平行性处理。

在本实施例中，可选地，所述整形元件5为准直镜；或所述整形元件5为凸透镜；或所述整形元件5为凹透镜。在该技术方案中增加了整形元件5，整形元件5用于调整对两个或更多激光模组1发射出的激光束进行优化，整形元件5可以对激光模组1的光线进行准直或会聚性或平行性处理，例如，通过准直镜对激光束进行准直处理，通过凸透镜增加激光束的会聚性，通过凹透镜增加激光束的平行性等，然后再射入到聚光件2中进行聚光。整形元件5也可以是和上述准直镜、凸透镜或凹透镜等其它光学元件组成的光学元件组，在此就不一一赘述。

在本申请的一些实施例中，可选地，请参照图1和图4所示，所述聚光件2为凸透镜。可以简化产品结构，同时可以保证聚焦光线效果，另外，其采购成本低廉，制作方便简单，需要说明的是，聚光件2可以根据实际需要进行设计选择，如球面凸透镜、非球面凸透镜、单面凸透镜、平凸透镜等，在此就不一一赘述。

在本申请的一些实施例中，可选地，请参照图1和图4所示，所述合光件3为光棒，光棒也称为匀光棒，匀光棒内侧可以对光束进行全反射，光束入射至匀光棒中后，会经过多次全反射，进而起到将光束混合均匀的作用，同时，光棒结构简单，便于安装制作。

在本申请的一个具体的实施例中，请参照图1和图4所示，激光模组1为两个，其中一个为a激光模组1，另一个为b激光模组1，每个激光模组1发射出的同色光束的波长具有一定差异，聚光件2采用凸透镜，合光件3采用光棒，在光棒的出光侧设置两个数字微反射镜，如a数字微反射镜4和b数字微反射镜4，a激光模组1和b激光模组1发射出的光线经过凸透镜聚焦后，再传递到光棒内进行多次全反射，进行混合均匀，然后a激光模组1的光线从光棒射出至a数字微反射镜4，b激光模组1的光线从光棒射出至b数字微反射镜4，进而多个激光模组1通过一个合束模块就能实现合束整合，光学部件少，结构简单，减少了占用空间。

本申请的一个实施例提供了放映机结构，如图5所示，包括激光模组1、聚光件2和合光件3，所述激光模组1设有三个，每个所述激光模组1发光线，如分别发出红色、蓝色和绿色光线；所述聚光件2设于所述激光模组1的出光侧，用于接收且聚焦所述激光模组1发射的光线；所述合光件3设于所述聚光件2的出光侧，用于接收经所述聚光件2的光线，并对经所述聚光件2的光线进行混合均匀处理。

在本申请的一些的实施例中，激光模组1还包括设置于所述激光模组1的水冷模块，一方面，该水冷模块用于冷却激光模组1，或者冷却激光模组1中的激光管；另一方面，水冷模块也可以用于维持温度的稳定，使得激光模组1的工作环境温度在一个较小的范围的波动，从而稳定激光模组1输出的光线波长。

具体的，水冷模块可以设置于激光模组1内。例如，将激光模组1内的激光管设置在水冷板上，水冷板与循环水冷机相接，循环水冷机通过冷却水对水冷板进行冷却，而水冷板用于转移激光管工作时产生的热量。

具体的，水冷模块可以贴于激光模组1外侧。通过对激光模组1外壳的冷却，实现对激光模组1内部的冷却。例如，可以在激光模组1外侧贴设半导体散热片。

具体的，激光模组1的内侧和外侧均可设置水冷模块。

需要说明的是，水冷模块可以是水冷机，或者风扇，或者半导体散热片，或者其它冷却结构，或者多种冷却结构的组合，对于水冷模块的具体结构可以根据需要进行选择，在此不作限定。

在本申请的上述的实施例中，激光模组1还包括温度控制模块6，温度控制模块6与水冷模块电连接，温度控制模块6与水冷模块可以相互之间发送信号，可以通过温度控制模块6对水冷模块的控制实现对激光模组1的工作环境温度的稳定维持。

需要说明的是，温度控制模块6可以是单片机，或者反馈电路，或者中央处理器等，温度控制模块6的具体结构可以根据需要进行选择，在此不作限定。

在本申请的一些的实施例中，激光模组1还包波长控制模块7，波长控制模块7与激光模组1电连接，或者与激光模组1和温度控制模块6均电连接。用于控制激光模组1发射光线的波长。

一方面，波长控制模块7可以通过控制激光模组1的工作电压或工作电流来控制激光模组1发射光线的波长。

另一方面，波长控制模块7也可以通过控制激光模组1的工作环境温度来控制激光模组1发射光线的波长，即通过温度控制模块6控制激光模组1的工作环境温度，进而实现对激光模组1发射光线的波长控制。因为，激光模组1发射光线的波长会随温度的变化而变化。

需要说明的是，波长控制模块7可以是单片机，或者反馈电路，或者中央处理器等，波长控制模块7的具体结构可以根据需要进行选择，在此不作限定。

在本申请的一个具体的实施例中，第一个激光模组1发出第一种颜色的激光束，第二个激光模组1发出第二种颜色的激光束，第三个激光模组1发出第三种颜色的激光束。三种不同颜色的激光束经过聚光件2、合束件3后被投射至三片不同的DMD，将三片不同的DMD反射后，被聚焦于一个相同的投影镜头。

在本申请的一个具体的实施例中，如图6所示，合光件3包括多个第一光棒31和一个第二光棒32，每个激光模组1的光束经过聚光件2后会分别进入与其对应的每个第一光棒31，经第一光棒31混合后，再会聚于第二光棒32。因为激光模组1内的激光束由多个激光管发出，所以每个激光模组1的光束经第一光棒31进行混合后，再进入第二光棒32进行混合，有利于激光束的均匀混合。

在本申请的一些实施例中，所述放映机结构还包括匀化片，匀化片设置于光棒的入光侧，用于增强光棒的匀光效果。本申请的实施例还提供了一种激光投影成像设备，包括上述任一实施例中所述的放映机结构。

在本实施例中，该激光投影成像设备具有上述任一实施例提供的放映机结构，因此具有该放映机结构的全部有益效果，在此就不一一赘述。

综上所述，与现有技术相比，本申请的放映机结构，多个激光模组发射的光线通过聚光件聚光后，再通过合光件对经过聚光件聚焦的光线混合均匀，然后射出，可以使多个激光模组通过一个合束模块就能实现合束整合，减少了占用空间，使产品的体积更小。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放映机结构，其特征在于，包括：

激光模组，所述激光模组设有多个，每个所述激光模组用于发射光线；

聚光件，所述聚光件设于所述激光模组的出光侧，用于接收且聚焦所述激光模组发射的光线；

合光件，所述合光件设于所述聚光件的出光侧，用于接收经所述聚光件的光线，并对经所述聚光件的光线进行混合均匀处理。

2.如权利要求1所述的放映机结构，其特征在于，所述放映机构还包括数字微反射镜，所述数字微反射镜的数量与所述激光模组的数量相同，设于所述合光件的出光侧，用于一一对应的接收所述激光模组经所述合光件的光线。

3.如权利要求1所述的放映机结构，其特征在于，所述激光模组包括三种不同颜色的激光管；

长条反射镜，所述长条反射镜设于所述激光管的出光侧，用于发射所述激光管发射出的光线，并与所述激光管一一对应设置；

可调反射镜，用于接收所述长条反射镜发射的光线，并对接收的所述长条反射镜发射的光线进行发射。

4.如权利要求3所述的放映机结构，其特征在于，同一种颜色的所述激光管设置有多个，且不同种颜色的所述激光管相邻设置。

5.如权利要求4所述的放映机结构，其特征在于，同一种颜色的多个所述激光管发射的光线波长之间具有预设差值。

6.如权利要求3所述的放映机结构，其特征在于，所述长条反射镜与所述可调反射镜之间设置有透镜。

7.如权利要求1至6中任一项所述的放映机结构，其特征在于，所述放映机结构还包括整形元件，所述整形元件设于所述激光模组与所述聚光件之间，用于接收所述激光模组的光线，并对所述激光模组的光线进行准直或会聚性或平行性处理。

8.如权利要求7所述的放映机结构，其特征在于，所述整形元件为准直镜；或

所述整形元件为凸透镜；或

所述整形元件为凹透镜；

所述聚光件为凸透镜；和/或

所述合光件为光棒。

9.如权利要求1所述的放映机结构，其特征在于，所述放映机构还包括：

设置于所述激光模组的水冷模块，所述水冷模块用于冷却所述激光模组；

温度控制模块，所述温度控制模块与所述水冷模块电连接，用于控制所述水冷模块工作；

波长控制模块，所述波长控制模块与所述激光模组电连接，用于控制所述激光模组发射光线的波长。

10.一种激光投影成像设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的放映机结构。

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