RGB全激光光源模组的制作方法

本实用新型涉及灯具
技术领域：
，尤其涉及一种RGB全激光光源模组及一种RGB全激光光源模组的光路调整方法。
背景技术：
：光源是车灯系统及投影显示设备的重要组成部分，光源的性能决定了车灯系统及投影显示设备的性能。近年来，在使用液晶面板或数字微镜芯片(DigitalMicromirrorDevice，DMD)作为显示控制元件的车灯系统及投影显示设备(投影机)中，使用了以发光二极管(LightEmittingDiode，LED)或激光等作为光源的技术。虽然与采取传统光源的技术相比，采用三色LED作为光源具有一系列优势，但LED光源仍存在亮度低等问题。为了解决LED亮度低的问题，很多实用新型提出了不同的改进方法，例如公开号：CN103250096的专利申请提出了采用半导体激光器激发荧光材料提高光源亮度的方案。这种方案虽然可以提高光源亮度，但是由于荧光材料的宽光谱特性，因此其构成的光源模块的色彩特性仍然不足，而且存在结构复杂、光路较长的缺点。从光源光谱纯度、色域范围和车灯系统及大屏幕投影设备的亮度等方面，以全激光作为光源的车灯系统及投影显示设备，比采用LED等作为光源的车灯系统及投影显示设备更具有明显的优势。但在目前的以全激光作为光源的车灯系统及投影显示设备中，存在一些亟需解决的问题，如：R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)三色激光混合成白光的色彩均匀性和照度均匀性不佳，激光光路结构长，光能利用率低，制作成本高等。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是提供一种RGB全激光光源模组和一种RGB全激光光源模组的光路调整方法，能够提供具有良好的色彩均匀性、照度均匀性、高光通量和合适的光学扩展量的输出光束，以克服现有技术的上述缺陷。为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种RGB全激光光源模组，包括：光源部件、耦合部件、传输部件、散光部件和准直部件，光源部件发射激光光束，激光光束包括绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束；耦合部件设于激光光束的光轴上，并将绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束耦合形成第一耦合光束；传输部件的入射端面设于第一耦合光束的汇聚点上，传输部件将第一耦合光束传输至散光部件；散光部件将第一耦合光束散射形成第二耦合光束；准直部件设于第二耦合光束的光轴上，并将第二耦合光束准直。优选地，耦合部件包括汇聚透镜和双反汇聚反光镜，双反汇聚反光镜包括间隔且平行设置的第一反光镜和第二反光镜。优选地，汇聚透镜设于绿色激光光束的光轴上；双反汇聚反光镜设于红色激光光束和蓝色激光光束的光轴上。优选地，第一耦合光束在传输部件的入射端面上成像形成光斑，光斑的直径小于传输部件入射端面的通光口径。优选地，在光源部件与耦合部件之间设有调整部件，调整部件设于激光光束的光轴上，并将激光光束准直。一种RGB全激光光源模组的光路调整方法，包括如下步骤：步骤一、由光源部件发射出绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束；步骤二、由耦合部件将绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束耦合形成第一耦合光束；步骤三、由传输部件将第一耦合光束传输至散光部件；步骤四、由散光部件将第一耦合光束散射形成第二耦合光束；步骤五、由准直部件将第二耦合光束准直。优选地，在步骤一之后、步骤二之前，由调整部件将红色激光光束和蓝色激光光束准直。优选地，红色激光光束和蓝色激光光束的准直角度小于±1°优选地，在步骤四中，第二耦合光束的发散角在±20°以内。优选地，在步骤五中，第二耦合光束的准直角度小于±1.5°。与现有技术相比，本实用新型具有显著的进步：通过耦合部件可以将光源部件发射出的绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束以一定角度耦合、汇聚到传输部件的入射端面上，使三种颜色的激光光束初步均匀混合形成第一耦合光束，然后由传输部件传输至散光部件，通过散光部件使第一耦合光束发散形成具有一定空间角度范围和照度分布的第二耦合光束，再通过准直部件准直后输出，从而能够获得具有良好的色彩均匀性、照度均匀性、高光通量和合适的光学扩展量的输出光束，并具有结构紧凑、光能利用率高的优点。附图说明图1是本实用新型实施例的RGB全激光光源模组的机构示意图。图2是本实用新型实施例的RGB全激光光源模组中双反汇聚反光镜的工作原理图。图3是本实用新型实施例的RGB全激光光源模组中散光片的工作原理图。图中：1、光源部件11、绿色激光器12、蓝色激光器13、红色激光器2、耦合部件21、汇聚透镜22、第一反光镜220、第一反光镜的反射面23、第二反光镜230、第二反光镜的反射面3、传输部件4、散光部件40、散光片的入射面5、准直部件具体实施方式下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种RGB全激光光源模组。本实施例的RGB全激光光源模组包括：光源部件1、耦合部件2、传输部件3、散光部件4和准直部件5。其中，光源部件1发射激光光束，激光光束包括绿色激光光束、蓝色激光光束和红色激光光束。耦合部件2设于激光光束的光轴上，并将绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束耦合形成第一耦合光束。传输部件3的入射端面设于第一耦合光束的汇聚点上，传输部件3将第一耦合光束传输至散光部件4。散光部件4将第一耦合光束散射形成第二耦合光束。准直部件5设于第二耦合光束的光轴上，并将第二耦合光束准直。本实施例的RGB全激光光源模组，通过耦合部件2可以将光源部件1发射出的绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束以一定角度耦合、汇聚到传输部件3的入射端面上，使三种颜色的激光光束初步均匀混合形成第一耦合光束，然后由传输部件3传输至散光部件4，通过散光部件4使第一耦合光束发散形成具有一定空间角度范围和照度分布的第二耦合光束，再通过准直部件5准直后输出，从而能够获得具有良好的色彩均匀性、照度均匀性和光学扩展量的输出光束，并具有结构紧凑、光能利用率高的优点。进一步，在本实施例中，光源部件1包括绿色激光器11、蓝色激光器12和红色激光器13，分别用于发射出绿色激光光束、蓝色激光光束和红色激光光束。绿色激光器11、蓝色激光器12和红色激光器13各自的数量均不局限，可以是一个；也可以是多个呈阵列分布，根据最终输出光束的光通量要求的变化，可以增加或者减少激光器阵列中的激光器的数量，从而增加或减少相应激光光束的总光通量。绿色激光器11、蓝色激光器12和红色激光器13可以采用固体激光器，也可以采用半导体激光器或其它类型的激光器。进一步，在本实施例中，耦合部件2包括汇聚透镜21和双反汇聚反光镜，双反汇聚反光镜包括间隔且平行设置的第一反光镜22和第二反光镜23。优选地，汇聚透镜21设于绿色激光光束的光轴上，用于将绿色激光光束耦合并入射到传输部件3的入射端面上。本实施例中的汇聚透镜21采用平凸透镜。双反汇聚反光镜的第一反光镜22和第二反光镜23设于红色激光光束和蓝色激光光束的光轴上，用于将红色激光光束和蓝色激光光束耦合并入射到传输部件3的入射端面上，其工作原理图如图2所示。通过汇聚透镜21和双反汇聚反光镜，实现了绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束以一定角度耦合、汇聚到传输部件3的入射端面上形成第一耦合光束，第一耦合光束在传输部件3的入射端面上成像形成光斑，该光斑的直径小于传输部件3入射端面的通光口径，且第一耦合光束的汇聚角度满足传输部件3的要求，本实施例中第一耦合光束的汇聚角度小于30°。优选地，在光源部件1与耦合部件2之间设有调整部件6，调整部件6设于激光光束的光轴上，并将激光光束准直。在本实施例中，调整部件6设于红色激光光束和蓝色激光光束的光轴上，红色激光光束和蓝色激光光束经调整部件6准直后再入射至双反汇聚反光镜上进行耦合。优选地，红色激光光束和蓝色激光光束的准直角度小于±1°。本实施例的调整部件6采用弯月形凸透镜。进一步，在本实施例中，传输部件3采用多模光纤，用于将第一耦合光束传输至散光部件4的入射面。散光部件4采用散光片，如图3所示，散光片的入射面40具有微结构，可以将入射的第一耦合光束以固定的发散角和强度分布射出，形成第二耦合光束。优选地，第二耦合光束的发散角在±20°以内。准直部件5采用准直透镜，用于对第二耦合光束进行准直。优选地，第二耦合光束的准直角度小于±1.5°。具体地，在本实施例中，光源部件1包括一个绿色激光器11、四个阵列分布的蓝色激光器12和八个阵列分布的红色激光器13。绿色激光器11为532nm的固体激光器，其发射出的绿色激光光束虽然具有较小发散角度(约1°)及较小的光束截面(约1.5mm)，经过一段光程后到达传输部件3的入射端面时光束截面能达到4mm左右，而使用的传输部件3为多模光纤，其只有1.5mm，不能有效地耦合进光纤，所以需要通过汇聚透镜21将绿色激光光束耦合进传输部件3。本实例中的汇聚透镜21采用平凸透镜，平凸透镜的光学参数如表1所示：表1平凸透镜的光学参数r(mm)d(mm)n∞2.81.51619.6--表1中，r为平凸透镜的折射半径，d表示平凸透镜序列每个表面与其后面折射面沿光轴位置的距离，n为平凸透镜的折射率。蓝色激光器12为450nm波长的半导体激光器，红色激光器13为638nm波长的半导体激光器。由于不同激光器的发光情况如光强分布形式可能存在差异，因此每个蓝色激光器12和红色激光器13均对应设置了一个调整部件6，通过调整部件6可以将不同类型光源发出的不同光强分布的光线调整为统一的光强分布。本实施例中，调整部件6采用弯月形凸透镜，弯月形凸透镜的光学参数如表2所示：表2弯月形凸透镜的光学参数r(mm)d(mm)n38.854.001.7248594.70--表2中，r为弯月形凸透镜的折射半径，d表示弯月形凸透镜序列每个表面与其后面折射面沿光轴位置的距离，n为弯月形凸透镜的折射率。红色激光光束和蓝色激光光束经上述弯月形凸透镜调整准直后入射至双反汇聚反光镜。双反汇聚反光镜的光学参数如表3所示：表3双反汇聚反光镜的光学参数反射面ckβ1β2β3d(mm)D(mm)2200.013380.0269-0.0560.015-0.00326-34902300.040154-0.244----25其中，第一反光镜的反射面220为高次非球面，非球面矢高Z定义为：表3及上式中，c为顶点曲率，c＝1/R；k为圆锥系数；r为非球面表面中点的径向坐标，r2＝x2+y2；βi为非球面系；d为两个反射面的顶点的间距，D为通光口径。绿色激光光束、蓝色激光光束和红色激光光束耦合形成的第一耦合光束汇聚集中到传输部件3(多模光纤)入射端面1mm以内的小区域内，保证进入多模光纤的第一耦合光束符合要求的发散角，绿色激光光束、蓝色激光光束和红色激光光束的汇聚角度95％的能量集中在±15°以内，这样的第一耦合光束参数，符合多模光纤的空间角要求。第一耦合光束经过传输部件3的传输达到了匀光混色的初步效果，经散光部件4后形成的第二耦合光束的发散角度为±20°，第二耦合光束的均匀度和色度均匀度均能达到95％。第二耦合光束经准直部件5的准直整形后，光斑直径45mm，准直角度为±1.5°。准直部件5采用准直透镜，准直透镜的光学参数如表4所示：表4准直透镜的光学参数r(mm)d(mm)D(mm)n148.510.18501.51675.66-50-表4中，r为准直透镜的折射半径，d表示准直透镜序列每个表面与其后面折射面沿光轴位置的距离，D为通光孔径，n为准直透镜的折射率。本实施例的上述RGB全激光光源模组适用于高亮度高清晰度投影机，也适用于汽车车灯系统。本实施例还提供了一种RGB全激光光源模组的光路调整方法。本实施例的RGB全激光光源模组的光路调整方法可以通过本实施例的上述RGB全激光光源模组来实现，具体地，本实施例的RGB全激光光源模组的光路调整方法包括如下步骤：步骤一、由光源部件1发射出绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束。步骤二、由耦合部件2将绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束耦合形成第一耦合光束。优选地，在步骤一之后、步骤二之前，由调整部件6将红色激光光束和蓝色激光光束准直，红色激光光束和蓝色激光光束的准直角度小于±1°。步骤三、由传输部件3将第一耦合光束传输至散光部件3。第一耦合光束在传输部件3的入射端面上成像形成光斑，该光斑的直径小于传输部件3入射端面的通光口径，且第一耦合光束的汇聚角度满足传输部件3的要求。本实施例中第一耦合光束的汇聚角度小于30°。步骤四、由散光部件4将第一耦合光束散射形成第二耦合光束。优选地，第二耦合光束的发散角在±20°以内。步骤五、由准直部件5将第二耦合光束准直。优选地，第二耦合光束的准直角度小于±1.5°。综上所述，本实施例的RGB全激光光源模组及RGB全激光光源模组的光路调整方法，通过耦合部件2可以将光源部件1发射出的绿色激光光束、红色激光光束和蓝色激光光束以一定角度耦合、汇聚到传输部件3的入射端面上，使三种颜色的激光光束初步均匀混合形成第一耦合光束，然后由传输部件3传输至散光部件4，通过散光部件4使第一耦合光束发散形成具有一定空间角度范围和照度分布的第二耦合光束，再通过准直部件5准直后输出，从而能够获得具有良好的色彩均匀性、照度均匀性和光学扩展量的输出光束，并具有结构紧凑、光能利用率高的优点。本实施例的上述RGB全激光光源模组及RGB全激光光源模组的光路调整方法适用于高亮度高清晰度投影机，也适用于汽车车灯系统。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。当前第1页1 2 3