CN216383988U - 光学系统及车灯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光学系统及车灯，包括：入射装置，包括至少两个激光器，以及耦合机构；波长转换装置，用于吸收部分激发光形成受激光；出射装置，包括设有反射面的照明光反射机构，所述反射面的焦点与波长转换装置的激光激发点重合；其中，至少两个激光器分别位于耦合机构的不同侧。本实用新型的入射装置包括至少两个激光器，解决了传统的单个激光器的使用功率不高而导致的光通量不足的问题，同时，至少两个激光器分别位于耦合机构的不同侧，从而便于激光器散热，最大限度降低了温度变化对其产生的影响。并且，本实用新型通过耦合机构将至少两个激光器的光束耦合并聚焦至波长转换装置，实现光通量高且发散角小的超远距离照明。

Description

光学系统及车灯

技术领域

本实用新型涉及光学领域，更具体地，涉及一种光学系统及车灯。

背景技术

近年来，伴随着半导体技术的快速发展，半导体激光光源也逐渐应用到汽车大灯照明中去。由于半导体激光光源是较LED光源更接近点光源的理想光源，将其替代LED光源应用于汽车远光的光学系统，能使灯具出射光束的发散角更小射程更远。但由于半导体激光光源的光电转换效率较低，在相同功率条件下，其产生的光通量远小于LED光源发出的光通量，且由于半导体激光光源相较LED光源对温度更加敏感，对使用环境的要求更加高，因此单个半导体激光的使用功率有一定的限制，其能产生的光通量十分有限，这大大制约了其在汽车大灯照明中的应用。

实用新型内容

本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种光学系统及车灯，用于解决半导体激光光源的光电转换效率低，产生的光通量不足的问题。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种光学系统，包括：

入射装置，包括至少两个激光器，以及用于将至少两个激光器的光束耦合及聚焦至波长转换装置上同一激发点的耦合机构；

波长转换装置，用于吸收部分激发光形成受激光；

出射装置，包括设有反射面的照明光反射机构，所述反射面的焦点与波长转换装置的激光激发点重合；所述出射装置用于收集受激光和未被波长转换装置吸收的激发光形成的照明光并将其出射；

其中，至少两个激光器分别位于耦合机构的不同侧。

在其中一个实施例中，所述照明光反射机构的反射面为抛物面。

在其中一个实施例中，所述出射装置还包括出光透镜，照明光依次经由照明光反射机构和出光透镜出射。

在其中一个实施例中，所述照明光反射机构的反射面为椭球面，所述椭球面具有第一焦点和第二焦点，所述椭球面的第一焦点与波长转换装置的激光激发点重合，所述椭球面的第二焦点与所述出光透镜的焦点重合。

在其中一个实施例中，所述耦合机构包括沿光束方向依次设置的光束耦合反射单元和光学耦合透镜；至少两个激光器分别位于光束耦合反射单元的不同侧。

在其中一个实施例中，所述激光器的数量为两个，两个激光器分别位于光束耦合反射单元的两相对侧。

在其中一个实施例中，所述光束耦合反射单元为等腰直角三角棱镜，两个激光器分别位于等腰直角三角棱镜的两相对侧；或者，光束耦合反射单元为两平面镜组合，两平面镜互成角度设置，两平面镜的反射面上均设有反射层，两个激光器分别位于两反射面所在侧。

在其中一个实施例中，所述反射层为金属层或可见光高反介质膜层；和/或所述反射层的面积大于入射光束的横截面积。

在其中一个实施例中，还包括用于匀化激光在波长转换装置上的光密度的匀光装置，所述匀光装置设于所述波长转换装置和所述光束耦合反射单元之间。

本技术方案还提供一种车灯，包括散热风扇以及如上述任一项所述的光学系统，所述散热风扇位于学系统靠近入射装置所在侧。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本技术方案光学系统及车灯的入射装置包括至少两个激光器，解决了传统的单个激光器的使用功率不高而导致的光通量不足的问题，同时，至少两个激光器分别位于耦合机构的不同侧，从而便于激光器散热，最大限度降低了温度变化对其产生的影响。且，本技术方案通过耦合机构将至少两个激光器的光束耦合并聚焦至波长转换装置，波长转换装置用于吸收部分激发光形成受激光，受激光和未被波长转换装置吸收的激发光形成照明光由出射装置收光和出射，照明光反射机构的反射面的焦点与波长转换装置的激光激发点重合，光线最终以近平行光出射，实现光通量高且发散角小的超远距离照明。

附图说明

图1为本实用新型的光束耦合聚焦的示意图一。

图2为本实用新型的光束耦合聚焦的示意图二。

图3为本实用新型的光束耦合聚焦的示意图三。

图4为本实用新型的光束耦合聚焦的示意图四。

图5为本实用新型基于椭球面反射的光学系统的光线示意图。

图6为本实用新型基于椭球面的反射的光学系统的光线示意图及车灯剖视图。

图7为本实用新型基于抛物面反射的光学系统的光线示意图及车灯剖面图。

附图标记：10、入射装置；11、激光器；12、耦合机构；121、光束耦合反射单元；122、光学耦合透镜；20、波长转换装置；30、出射装置；31、照明光反射机构；311、第一焦点；312、第二焦点；313、第三焦点；32、出光透镜；40、光束匀化片；50、固定块；60、散热器。

具体实施方式

本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1-图7所示，本实施方式的一种光学系统，包括：

入射装置10，包括至少两个激光器11，以及用于将至少两个激光器11的光束耦合及聚焦至波长转换装置20上同一激发点的耦合机构12；

波长转换装置20，用于吸收部分激发光形成受激光；

出射装置30，包括设有反射面的照明光反射机构31，所述反射面的焦点与波长转换装置20的激光激发点重合；所述出射装置30用于收集受激光和未被波长转换装置20吸收的激发光形成的照明光并将其出射；

其中，至少两个激光器11分别位于耦合机构12的不同侧。

本实施方式光学系统的入射装置10包括至少两个激光器11，解决了传统的单个激光器11的使用功率不高而导致的光通量不足的问题，同时，至少两个激光器11分别位于耦合机构12的不同侧，从而便于激光器11散热，最大限度降低了温度变化对其产生的影响。并且，本实施方式通过耦合机构12将至少两个激光器11的光束耦合并聚焦至波长转换装置20，波长转换装置20用于吸收部分激发光形成受激光，受激光和未被波长转换装置20吸收的激发光形成照明光由出射装置30收集和出射，照明光反射机构31的反射面的焦点与波长转换装置20的激光激发点重合，光线最终以近平行光出射，实现光通量高且发散角小的超远距离照明。

实施例1

如图5-图6所示，本实施方式所述出射装置30还包括出光透镜32，照明光依次经由照明光反射机构31和出光透镜32出射。

本实施方式所述反射面为椭球面，所述椭球面具有第一焦点311和第二焦点312，且第一焦点311设置为与波长转换装置20的激光激发点重合，第二焦点312设置为与出光透镜32的焦点重合。根据椭球面的反射特性，由其第一焦点311发出的光线经过椭球面的反射，全部光线将通过其第二焦点312，因此当第二焦点312与出光透镜32的焦点重合，光线最终会以近平行光出射，实现发散角小、光通量大的超远距离照明。

所述照明光反射机构31的反射面上设有反射层，所述反射层为金属层或可见光高反介质膜层。

本实施方式所述耦合机构12包括沿光束方向依次设置的光束耦合反射单元121和光学耦合透镜122；至少两个激光器11分别位于光束耦合反射单元121的不同侧。至少两个激光器11发出的光束先经过光束耦合反射单元121的反射耦合后，再入射光学耦合透镜122将光束聚焦至波长转换装置20上。

本实施方式以所述激光器11的数量为两个为例，两个激光器11分别位于光束耦合反射单元121的两相对侧。

如图1-图3所示，本实施方式中所述光束耦合反射单元121为等腰直角三角棱镜，两个激光器11分别位于等腰直角三角棱镜的两相对侧。具体地，两激光器11沿等腰直角三角棱镜的对称设置，且出射平行光至反射面，经过等腰直角三角棱镜的反射后，将平行光反射至光学耦合透镜122。

更进一步地，所述光束耦合反射单元121可为单个等腰直角三角棱镜，也可为两个等腰直角三角棱镜的组合。如图1所示，当为单个等腰直角三角棱镜时，两激光器11沿等腰直角三角棱镜的中线对称设置，等腰直角三角棱镜的两直角面即为反射面，反射面上设有反射层。如图2-图3所示，当为两个等腰直角三角棱镜的组合时，两个等腰直角三角棱镜对称设置，每个等腰直角三角棱镜的斜边用于反射激光器11的光束，即每个等腰直角三角棱镜的斜边为反射面，且两激光器11沿两等腰直角三角棱镜的对称轴对称设置。特别地，当采用如图3所示的光束耦合反射单元121时，反射面上可以不设置反射层，原因在于此种情况下光线在等腰直角三角棱镜会发生全内反射现象。当采用如图2所示的光束耦合反射单元121时，则反射面上则设置反射层。

在其他实施方式中，光束耦合反射单元121为两平面镜组合，两平面镜互成角度设置，两平面镜的反射面上均设有反射层，两个激光器11分别位于两反射面所在侧。具体地，两平面镜所呈角度为90度，如图4所示。

本实施方式中，所述反射层为金属层或可见光高反介质膜层；同时，所述反射层的面积大于入射光束的横截面积，以保证所有激光被反射耦合。

另外，光学耦合透镜122的透光面积大于光束耦合反射单元121的投影面积，以便反射来的光束均可被光学耦合透镜122耦合后入射至波长转换装置20。

为了匀化激光在波长转换装置20上的光密度，避免波长转换装置20因激光光密度高度集中而失效，本实施方式还包括用于匀化激光在波长转换装置20上的光密度的匀光装置，所述匀光装置设于所述波长转换装置20和所述光束耦合反射单元121之间。具体地，所述匀光装置为光束匀化片40，光束匀化片40设于光学耦合透镜122之前，也可以设于其之后，本实施方式中的光束匀化片40设于所述光学耦合透镜122与所述光束耦合反射单元121之间。

本实施方式照射光反射机构上设有通光孔，且通光孔的尺寸大于入射激光光束的投影面积，以保证所有的激光可通过。

另外，为了使出射装置30更好地接收波长转换装置20形成的照明光，本实施方式的波长转换装置20的激光激发点所在的面与激光光轴呈30度～60度夹角设置。波长转换装置20可设置于固定块50上，固定块50包括一与激光光轴呈30度～60度夹角的斜面，波长转换装置20设于所述斜面上。

本实施方式还包括散热器60，至少所述激光器11安装于散热器60上，便于激光器11的散热，降低温度变化对激光器11的影响。当然，入射装置10中的其他零部件，以及波长转换装置20、出射装置30等均可安装于散热器60上。

本实施方式所述激光器11为大功率蓝光激光器11。

本实施方式还提供一种车灯，包括散热风扇以及如上述光学系统，所述散热风扇位于光学系统靠近入射装置所在侧。

实施例2

如图7所示，本实施例与实施例1的结构和原理相似，区别在于，本实施例的照明光反射机构31的反射面为抛物面，所述抛物面的焦点为第三焦点313，第三焦点313与波长转换装置20的激光激发点重合。当波长转换装置20的激光激发点与抛物面的焦点重合时，从激光激发点出射的光线经抛物面反射后，光线将以近平行光出射，此时，本实施方式可以选择不使用出光透镜32也能实现超远距离的远光照明。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

入射装置，包括至少两个激光器，以及用于将至少两个激光器的光束耦合及聚焦至波长转换装置上同一激发点的耦合机构；

波长转换装置，用于吸收部分激发光形成受激光；

出射装置，包括设有反射面的照明光反射机构，所述反射面的焦点与波长转换装置的激光激发点重合；所述出射装置用于收集受激光和未被波长转换装置吸收的激发光形成的照明光并将其出射；

其中，至少两个激光器分别位于耦合机构的不同侧。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述照明光反射机构的反射面为抛物面。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述出射装置还包括出光透镜，照明光依次经由照明光反射机构和出光透镜出射。

4.根据权利要求3所述的光学系统，其特征在于，所述照明光反射机构的反射面为椭球面，所述椭球面具有第一焦点和第二焦点，所述椭球面的第一焦点与波长转换装置的激光激发点重合，所述椭球面的第二焦点与所述出光透镜的焦点重合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的光学系统，其特征在于，所述耦合机构包括沿光束方向依次设置的光束耦合反射单元和光学耦合透镜；至少两个激光器分别位于光束耦合反射单元的不同侧。

6.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，所述激光器的数量为两个，两个激光器分别位于光束耦合反射单元的两相对侧。

7.根据权利要求6所述的光学系统，其特征在于，所述光束耦合反射单元为等腰直角三角棱镜，两个激光器分别位于等腰直角三角棱镜的两相对侧；或者，光束耦合反射单元为两平面镜组合，两平面镜互成角度设置，两平面镜的反射面上均设有反射层，两个激光器分别位于两反射面所在侧。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其特征在于，所述反射层为金属层或可见光高反介质膜层；和/或所述反射层的面积大于入射光束的横截面积。

9.根据权利要求5所述的光学系统，其特征在于，还包括用于匀化激光在波长转换装置上的光密度的匀光装置，所述匀光装置设于所述波长转换装置和所述光束耦合反射单元之间。

10.一种车灯，其特征在于，包括散热风扇以及如权利要求1-9任一项所述的光学系统，所述散热风扇位于光学系统靠近入射装置所在侧。

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