CN113623611B - 汽车尾部投影智能大灯光源光路结构 - Google Patents

汽车尾部投影智能大灯光源光路结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光投影技术领域，具体为汽车尾部投影智能大灯光源光路结构。本发明为了解决现有的汽车尾部的激光光源光路结构复杂、体积大、耗电量高、生产成本高的问题，故提供了一种改进的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，包括蓝光激光光源、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、荧光轮以及荧光轮驱动结构、第一发射透镜、第二发射透镜、反红绿透蓝合束镜、反蓝透红合束镜、第三汇聚透镜、第四汇聚透镜，荧光轮上的第一环状区域涂覆有透射式黄色荧光剂，第二环状区域涂覆有透射式洋红色荧光剂，第三环状区域无荧光剂涂覆。本发明优化了市面上汽车尾部投影智能大灯光源光路的结构、体积、生产成本和光源能耗。

Description

汽车尾部投影智能大灯光源光路结构
技术领域
本发明涉及激光投影技术领域，具体为汽车尾部投影智能大灯光源光路结构。
背景技术
荧光激光光源是所有涉及激光激发荧光材料过程的投影显示光源的总称。荧光激光光源有高亮度、长寿命、高效率、无污染、无散斑且成本较低等优点。目前市面上大多数投影智能大灯不管是采用DLP技术还是LCD技术，均可采用荧光激光作为光源。
智能投影大灯由于其在照明的同时还能投影显示画面，正在被运用到越来越多的场景中去，如影院、工程、教育等，尤其是车载显示照明领域，与车头投影智能大灯相比，汽车尾部投影智能大灯在工作时不仅要对后车进行行驶信息或广告的投影，在踩刹车时还需伴有红色刹车警示灯以便提醒后车，目前市面上汽车尾部的智能大灯和红色刹车警示灯的光源光路结构为相互独立，这样造成汽车尾部的光源光路结构复杂、体积大、耗电量高、生产成本高等问题。
发明内容
本发明为了解决由于现有的汽车尾部智能大灯与红色刹车警示灯的光源光路结构为相互独立，从而造成汽车尾灯的光源光路结构复杂、体积大、耗电量高、生产成本高的问题，故提供了一种改进的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构。
本发明是采用如下技术方案实现的：
汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，包括蓝光激光光源、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、荧光轮以及汽车刹车时驱动荧光轮沿荧光轮的径向移动的荧光轮驱动结构（汽车刹车时驱动荧光轮沿荧光轮的径向移动的荧光轮驱动结构是本领域技术人员通过常规技术手段可以获得的，有很多不同结构）、第一发射透镜、第二发射透镜、反红绿透蓝合束镜、反蓝透红合束镜、第三汇聚透镜、第四汇聚透镜，荧光轮上具有三个均与荧光轮同心的环状区域且分别为第一环状区域、第二环状区域、第三环状区域，第一环状区域涂覆有透射式黄色荧光剂，第二环状区域涂覆有透射式洋红色荧光剂，第三环状区域为无荧光剂涂覆的透射区域，蓝光激光光源发出的一部分光源经过第一汇聚透镜，蓝光激光光源发出的另一部分光源经过第二汇聚透镜；汽车正常行驶时，第一汇聚透镜汇聚后的光源投射于荧光轮的第三环状区域，经荧光轮的第三环状区域透射后的光源依次经过第一发射透镜、反蓝透红合束镜，经反蓝透红合束镜反射的光源平行入射至第三汇聚透镜，第二汇聚透镜汇聚后的光源投射于荧光轮的第一环状区域，经荧光轮的第一环状区域激发后的光源依次经过第二发射透镜、反红绿透蓝合束镜，经反红绿透蓝合束镜反射的光源平行入射至第三汇聚透镜；汽车刹车时，荧光轮驱动结构驱动荧光轮沿荧光轮的径向移动，使得第一汇聚透镜汇聚后的光源投射于荧光轮的第二环状区域、第二汇聚透镜汇聚后的光源投射于荧光轮的第一环状区域，经荧光轮的第二环状区域激发后的光源依次经过第一发射透镜、反蓝透红合束镜，经反蓝透红合束镜透射的光源平行入射至第四汇聚透镜，经反蓝透红合束镜反射的光源入射至反红绿透蓝合束镜，经反红绿透蓝合束镜透射的光源平行入射至第三汇聚透镜，经荧光轮的第一环状区域激发后的光源依次经过第二发射透镜、反红绿透蓝合束镜，经反红绿透蓝合束镜反射的光源平行入射至第三汇聚透镜。
工作原理：
当汽车正常行驶时，有两条光源光路分别为第一条光源光路和第二条光源光路；第一条光源光路：蓝色激光光源发出的一部分蓝色光源入射进入第一汇聚透镜，经第一汇聚透镜汇聚透射于荧光轮的第三环状区域，第三环状区域无荧光剂涂覆，所以经过荧光轮的第三环状区域后的光源仍为蓝色，然后蓝色光源依次经过第一发射透镜、反蓝透红合束镜，这时经过反蓝透红合束镜的蓝色光源反射至反红绿透蓝合束镜，经过反红绿透蓝合束镜的蓝色光源透射至第三汇聚透镜，此时，经过第三汇聚透镜发出的光源为蓝光；第二条光源光路：蓝色激光光源发出的另一部分蓝色光源入射至第二汇聚透镜，经第二汇聚透镜汇聚透射于荧光轮的第一环状区域，第一环状区域涂覆有透射式黄色荧光剂，所以经过荧光轮的第一环状区域后的光源受黄色荧光剂激发后产生黄色光源，黄色光源再经过第二发射透镜，平行照射于反红绿透蓝合束镜，由于黄色光源是由红光光源和绿光光源合成，所以红色光源和绿色光源经反红绿透蓝合束镜反射至第三汇聚透镜，此时，经过第三汇聚透镜发出的光源为红色光源和绿色光源，所以汽车正常行驶时，蓝色激光光源经过第一条光源光路以及第二条光源光路后从第三汇聚透镜发出的光源既有红色光源、绿色光源，又有蓝色光源，构成投影所用的三色光源，为智能大灯投影提供光源；
当汽车刹车时，也包括两条光源光路分别为第三条光源光路和第四条光源光，荧光轮驱动结构驱动荧光轮沿荧光轮的径向移动，使得第一汇聚透镜汇聚后的光源透射于荧光轮的第二环状区域、第二汇聚透镜汇聚后的光源透射于荧光轮的第一环状区域；第三条光源光路为蓝色激光光源发出的一部分蓝色光源入射进入第一汇聚透镜，经第一汇聚透镜汇聚透射于荧光轮的第二环状区域，第二环状区域涂覆有透射式洋红色荧光剂，所以经过荧光轮的第二环状区域后的光源受洋红色荧光剂激发后产生洋红色光源，洋红色光源再经过第一发射透镜，平行照射于反蓝透红合束镜，由于洋红色光源是由红色光源和蓝色光源合成，所以产生的红色光源经过反蓝透红合束镜后平行透射至第四汇聚透镜后发出，且发出的光源为红色光源，用于红色刹车警示灯，产生的蓝色光源经过反蓝透红合束镜后反射至反红绿透蓝合束镜，然后再经过反红绿透蓝合束镜后将蓝色光源透射至第三汇聚透镜，此时，第三汇聚透镜发出的光源为蓝色光源；第三光源光路为蓝色激光光源发出的另一部分蓝色光源入射进入第二汇聚透镜，经第二汇聚透镜透射于荧光轮的第一环状区域，第一环状区域涂覆有透射式黄色荧光剂，所以经过荧光轮的第一环状区域后的光源受黄色荧光剂激发后产生黄色光源，黄色光源再经过第二发射透镜，平行照射于反红绿透蓝合束镜，由于黄色光源是由红光光源和绿光光源合成，所以红色光源和绿色光源经反红绿透蓝合束镜反射至第三汇聚透镜，此时，经过第三汇聚透镜发出的光源为红色光源和绿色光源，所以刹车时，蓝色激光光源经过第三条光源光路以及第四光源光路后从第三汇聚透镜发出的光源既有红色光源、绿色光源，又有蓝色光源，构成投影所用的三色光源，为智能大灯投影提供光源，同时经过第四汇聚透镜发出的光源为用于刹车警示灯的红色光源。
本发明所产生的有益效果如下：
1）本发明的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，创新性地提出只用一个蓝光激光光源就能产生投影机投影所用的三色光源，且在刹车时额外产生警示灯所用红光，并设计出了相应光源光路结构，优化了市面上现有汽车尾部投影智能大灯光源光路的结构、体积、生产成本和光源能耗；
2）本发明还采用透射式黄色荧光剂和透射式洋红色荧光剂均设置在同一荧光轮上错位分布的结构，不仅有效优化了荧光轮的散热问题，也极大减小了光源系统的结构大小，减小了光源体积和重量；
3）本发明的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，可作为单独模块插入到不同的汽车尾部智能大灯投影系统中使用，应用范围较广，具有很强的推广性和很好的实际应用价值。
附图说明
图1为汽车正常行驶时光源光路的示意图；
图2为汽车刹车时光源光路的示意图；
图3为汽车正常行驶时荧光轮的状态示意图；
图4为汽车刹车时荧光轮的状态示意图。
图中：1—蓝光激光光源，2—第一汇聚透镜，3—第二汇聚透镜，4—荧光轮，5—第一发射透镜，6—第二发射透镜，7—反蓝透红合束镜，8—第三汇聚透镜，9—反红绿透蓝合束镜，10—第四汇聚透镜，11—通光棒，12—第一环状区域，13—第二环状区域，14—第三环状区域，15—刹车连杆，16—方形滑块，17—导轨，18—复位弹簧。
具体实施方式
如图1至图4所示，汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，包括蓝光激光光源1、第一汇聚透镜2、第二汇聚透镜3、荧光轮4以及汽车刹车时驱动荧光轮4沿荧光轮4的径向移动的荧光轮4驱动结构、第一发射透镜5、第二发射透镜6、反红绿透蓝合束镜9、反蓝透红合束镜7、第三汇聚透镜8、第四汇聚透镜10，荧光轮4上具有三个均与荧光轮4同心的环状区域且分别为第一环状区域12、第二环状区域13、第三环状区域14，第一环状区域12涂覆有透射式黄色荧光剂，第二环状区域13涂覆有透射式洋红色荧光剂，第三环状区域14为无荧光剂涂覆的透射区域，蓝光激光光源1发出的一部分光源经过第一汇聚透镜2，蓝光激光光源1发出的另一部分光源经过第二汇聚透镜3；汽车正常行驶时，第一汇聚透镜2汇聚后的光源投射于荧光轮4的第三环状区域14，经荧光轮4的第三环状区域14透射后的光源依次经过第一发射透镜5、反蓝透红合束镜7，经反蓝透红合束镜7反射的光源平行入射至第三汇聚透镜8，第二汇聚透镜3汇聚后的光源投射于荧光轮4的第一环状区域12，经荧光轮4的第一环状区域12激发后的光源依次经过第二发射透镜6、反红绿透蓝合束镜9，经反红绿透蓝合束镜9反射的光源平行入射至第三汇聚透镜8；汽车刹车时，荧光轮4驱动结构驱动荧光轮4沿荧光轮4的径向移动，使得第一汇聚透镜2汇聚后的光源投射于荧光轮4的第二环状区域13、第二汇聚透镜3汇聚后的光源投射于荧光轮4的第一环状区域12，经荧光轮4的第二环状区域13激发后的光源依次经过第一发射透镜5、反蓝透红合束镜7，经反蓝透红合束镜7透射的光源平行入射至第四汇聚透镜10，经反蓝透红合束镜7反射的光源入射至反红绿透蓝合束镜9，经反红绿透蓝合束镜9透射的光源平行入射至第三汇聚透镜8，经荧光轮4的第一环状区域12激发后的光源依次经过第二发射透镜6、反红绿透蓝合束镜9，经反红绿透蓝合束镜9反射的光源平行入射至第三汇聚透镜8。
工作原理：
如图1、图3所示，当汽车正常行驶时，有两条光源光路分别为第一条光源光路和第二条光源光路；第一条光源光路：蓝色激光光源发出的一部分蓝色光源入射进入第一汇聚透镜2，经第一汇聚透镜2汇聚透射于荧光轮4的第三环状区域14，第三环状区域14无荧光剂涂覆，所以经过荧光轮4的第三环状区域14后的光源仍为蓝色，然后蓝色光源依次经过第一发射透镜5、反蓝透红合束镜7，这时经过反蓝透红合束镜7的蓝色光源反射至反红绿透蓝合束镜9，经过反红绿透蓝合束镜9的蓝色光源透射至第三汇聚透镜8，此时，经过第三汇聚透镜8发出的光源为蓝光；第二条光源光路：蓝色激光光源发出的另一部分蓝色光源入射至第二汇聚透镜3，经第二汇聚透镜3汇聚透射于荧光轮4的第一环状区域12，第一环状区域12涂覆有透射式黄色荧光剂，所以经过荧光轮4的第一环状区域12后的光源受黄色荧光剂激发后产生黄色光源，黄色光源再经过第二发射透镜6，平行照射于反红绿透蓝合束镜9，由于黄色光源是由红光光源和绿光光源合成，所以红色光源和绿色光源经反红绿透蓝合束镜9反射至第三汇聚透镜8，此时，经过第三汇聚透镜8发出的光源为红色光源和绿色光源，所以汽车正常行驶时，蓝色激光光源经过第一条光源光路以及第二条光源光路后从第三汇聚透镜8发出的光源既有红色光源、绿色光源，又有蓝色光源，构成投影所用的三色光源，为智能大灯投影提供光源；
如图2、图4所示，当汽车刹车时，也包括两条光源光路分别为第三条光源光路和第四条光源光，荧光轮4驱动结构驱动荧光轮4沿荧光轮4的径向移动，使得第一汇聚透镜2汇聚后的光源透射于荧光轮4的第二环状区域13、第二汇聚透镜3汇聚后的光源透射于荧光轮4的第一环状区域12；第三条光源光路为蓝色激光光源发出的一部分蓝色光源入射进入第一汇聚透镜2，经第一汇聚透镜2汇聚透射于荧光轮4的第二环状区域13，第二环状区域13涂覆有透射式洋红色荧光剂，所以经过荧光轮4的第二环状区域13后的光源受洋红色荧光剂激发后产生洋红色光源，洋红色光源再经过第一发射透镜5，平行照射于反蓝透红合束镜7，由于洋红色光源是由红色光源和蓝色光源合成，所以产生的红色光源经过反蓝透红合束镜7后平行透射至第四汇聚透镜10后发出，且发出的光源为红色光源，用于红色刹车警示灯，产生的蓝色光源经过反蓝透红合束镜7后反射至反红绿透蓝合束镜9，然后再经过反红绿透蓝合束镜9后将蓝色光源透射至第三汇聚透镜8，此时，第三汇聚透镜8发出的光源为蓝色光源； 第三光源光路为蓝色激光光源发出的另一部分蓝色光源入射进入第二汇聚透镜3，经第二汇聚透镜3透射于荧光轮4的第一环状区域12，第一环状区域12涂覆有透射式黄色荧光剂，所以经过荧光轮4的第一环状区域12后的光源受黄色荧光剂激发后产生黄色光源，黄色光源再经过第二发射透镜6，平行照射于反红绿透蓝合束镜9，由于黄色光源是由红光光源和绿光光源合成，所以红色光源和绿色光源经反红绿透蓝合束镜9反射至第三汇聚透镜8，此时，经过第三汇聚透镜8发出的光源为红色光源和绿色光源，所以刹车时，蓝色激光光源经过第三条光源光路以及第四光源光路后从第三汇聚透镜8发出的光源既有红色光源、绿色光源，又有蓝色光源，构成投影所用的三色光源，为智能大灯投影提供光源，同时经过第四汇聚透镜10发出的光源为用于刹车警示灯的红色光源。
如图3、图4所示，具体实施时，第一环状区域12的外环直径等于第二环状区域13的内环直径，第二环状区域13的外环直径等于第三环状区域14的内环直径。第三环状区域14布置有与第三环状区域14的大小、形状相适配的散射片，散射片会使得透射经过的蓝色激光入射角度不断发生变化，从而降低激光光束的时间相干性和空间相干性，从而有效抑制了激光散斑，提升了匀场。本光源光路结构还包括通光棒11，经第三汇聚透镜8汇聚后的光源入射至通光棒11，进一步提升了匀场。经反蓝透红合束镜7透射或反射的光源均以45°角入射，经反红绿透蓝合束镜9透射或反射的光源均以45°角入射，440 ~470nm波长色光平均透过率小于1%，480~680nm波长色光平均透过率大于97%。
具体实施时，如图3、图4所示，本光源光路结构还包括电机，电机包括转轴以及电机外壳，电机转轴垂直转动连接于荧光轮4的中心，有利于荧光轮4的散热，避免光源一直照射荧光轮4的一个位置。荧光轮4驱动结构包括沿荧光轮4的径向布置的导轨17、与电机外壳固定连接的方形滑块16以及与方形滑块16固定连接且与导轨17平行布置的刹车连杆15，方形滑块16上设有与导轨17相适配的孔，导轨17穿过孔使方形滑块16能在导轨17上往复移动，从而带动荧光轮4往复移动，以便在汽车正常行驶和汽车刹车时经过第一汇聚透镜2汇聚后的光源分别投射于荧光轮4的第三环形区域、荧光轮4的第二环形区域，使得荧光轮4驱动结构具体化，使用时，驾驶人踩刹车，制动踏板带动刹车连杆15，连杆给方形滑块16一个推力，方形滑块16带动电机移动，电机带动荧光轮4移动。
具体实施时，还包括罩于方形滑块16以及导轨17外的方体状筒体，导轨17的两端分别与筒体的相对的两侧筒壁固定连接，方形滑块16的两端分别与筒体的另外两个相对的两侧筒壁固定连接，导轨17的一端部套设有复位弹簧18，正常行驶时，刹车连杆15复位，通过设置复位弹簧18，使得复位灵活。方形滑块16为中空体，电机位于方形滑块16内，电机转轴穿出电机外壳。
本具体实施方式中，导轨17为两个。

Claims (10)

1.汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，包括蓝光激光光源（1）、第一汇聚透镜（2）、第二汇聚透镜（3）、荧光轮（4）以及汽车刹车时驱动荧光轮（4）沿荧光轮（4）的径向移动的荧光轮（4）驱动结构、第一发射透镜（5）、第二发射透镜（6）、反红绿透蓝合束镜（9）、反蓝透红合束镜（7）、第三汇聚透镜（8）、第四汇聚透镜（10），荧光轮（4）上具有三个均与荧光轮（4）同心的环状区域且分别为第一环状区域（12）、第二环状区域（13）、第三环状区域（14），第一环状区域（12）涂覆有透射式黄色荧光剂，第二环状区域（13）涂覆有透射式洋红色荧光剂，第三环状区域（14）为无荧光剂涂覆的透射区域，蓝光激光光源（1）发出的一部分光源经过第一汇聚透镜（2），蓝光激光光源（1）发出的另一部分光源经过第二汇聚透镜（3）；汽车正常行驶时，第一汇聚透镜（2）汇聚后的光源投射于荧光轮（4）的第三环状区域（14），经荧光轮（4）的第三环状区域（14）透射后的光源依次经过第一发射透镜（5）、反蓝透红合束镜（7），经反蓝透红合束镜（7）反射的光源平行入射至第三汇聚透镜（8），第二汇聚透镜（3）汇聚后的光源投射于荧光轮（4）的第一环状区域（12），经荧光轮（4）的第一环状区域（12）激发后的光源依次经过第二发射透镜（6）、反红绿透蓝合束镜（9），经反红绿透蓝合束镜（9）反射的光源平行入射至第三汇聚透镜（8）；汽车刹车时，荧光轮（4）驱动结构驱动荧光轮（4）沿荧光轮（4）的径向移动，使得第一汇聚透镜（2）汇聚后的光源投射于荧光轮（4）的第二环状区域（13）、第二汇聚透镜（3）汇聚后的光源投射于荧光轮（4）的第一环状区域（12），经荧光轮（4）的第二环状区域（13）激发后的光源依次经过第一发射透镜（5）、反蓝透红合束镜（7），经反蓝透红合束镜（7）透射的光源平行入射至第四汇聚透镜（10），经反蓝透红合束镜（7）反射的光源入射至反红绿透蓝合束镜（9），经反红绿透蓝合束镜（9）透射的光源平行入射至第三汇聚透镜（8），经荧光轮（4）的第一环状区域（12）激发后的光源依次经过第二发射透镜（6）、反红绿透蓝合束镜（9），经反红绿透蓝合束镜（9）反射的光源平行入射至第三汇聚透镜（8）。
2.根据权利要求1所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，第一环状区域（12）的外环直径等于第二环状区域（13）的内环直径，第二环状区域（13）的外环直径等于第三环状区域（14）的内环直径。
3.根据权利要求2所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，第三环状区域（14）布置有与第三环状区域（14）的大小、形状相适配的散射片。
4.根据权利要求3所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，还包括通光棒（11），经第三汇聚透镜（8）汇聚后的光源入射至通光棒（11）。
5.根据权利要求4所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，经反蓝透红合束镜（7）透射或反射的光源均以45°角入射，经反红绿透蓝合束镜（9）透射或反射的光源均以45°角入射。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，还包括电机，电机包括转轴以及电机外壳，电机转轴垂直转动连接于荧光轮（4）的中心。
7.根据权利要求6所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，荧光轮（4）驱动结构包括沿荧光轮（4）的径向布置的导轨（17）、与电机外壳固定连接的方形滑块（16）以及与方形滑块（16）固定连接且与导轨（17）平行布置的刹车连杆（15），方形滑块（16）上设有与导轨（17）相适配的孔，导轨（17）穿过孔使方形滑块（16）能在导轨（17）上往复移动，从而带动荧光轮（4）往复移动，以便在汽车正常行驶和汽车刹车时经过第一汇聚透镜（2）汇聚后的光源分别投射于荧光轮（4）的第三环形区域、荧光轮（4）的第二环形区域。
8.根据权利要求7所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，还包括罩于方形滑块（16）以及导轨（17）外的方体状筒体，导轨（17）的两端分别与筒体的相对的两侧筒壁固定连接，方形滑块（16）的两端分别与筒体的另外两个相对的两侧筒壁固定连接，导轨（17）的一端部套设有复位弹簧（18）。
9.根据权利要求8所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，方形滑块（16）为中空体，电机位于方形滑块（16）内，电机转轴穿出电机外壳。
10.根据权利要求9所述的汽车尾部投影智能大灯光源光路结构，其特征在于，导轨（17）为两个。
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