本实用新型涉及激光投影技术领域，尤其涉及一种激光投影显示系统。
背景技术：
激光二极管作为光源已开始在各光学领域开始应用。但由激光二极管直接发光的发散角较大，通常需要在激光二极管前增加准直镜，使发散光转换为平行光，而准直镜与激光二极管的相对位置的精度很难控制，通常使准直效果很差。由于单颗激光二极管功率不高，通常要多颗进行阵列共同使用，现有技术中，激光二极管阵列中的激光二极管准直效果一致性差，不能保证整个阵列的准直效果。另外，激光二极管阵列发热量大，普通散热器难以满足其散热要求，限制了以激光器为光源的光学产品推广到普通民用市场。
技术实现要素：
本实用新型提供一种激光投影显示系统，以克服上述技术问题。
本实用新型激光投影显示系统，包括：波长选择透过反射镜、第一透镜组件、反射镜、第二透镜组件、匀光棒、
激光光源单元、半导体制冷单元、散热循环系统、温度采集单元、温度控制单元；所述第一透镜组件中至少一个的透镜表面具有匀光的微特征结构和/或所述第二透镜组件中至少一个的透镜表面具有匀光的微特征结构；
所述温度采集单元用于采集所述激光光源单元的实时温度，并将所述实时温度发送至所述温度控制单元；
所述温度控制单元用于接收所述实时温度，并根据所述实时温度控制所述半导体制冷片和所述散热循环单元；
所述激光光源单元包括：激光二极管、模组基座、准直镜以及准直环，所述激光二极管呈阵列式排列在所述模组基座上，所述准直环设置于所述准直镜与所述激光二极管之间，并通过固定在所述模组基座上的压紧片压紧在所述准直环上，所述半导体制冷单元设置于所述模组基座背面；
所述散热循环系统包括：冷却端、散热端、液体泵、循环管路，所述冷却端设置于所述半导体制冷单元的热端，所述冷却端通过所述循环管路与所述液体泵连接，所述液体泵的另一端连接所述散热端。
进一步地，还包括：
波长选择透过反射镜位置调整单元，所述波长选择透过反射镜位置调整单元包括：
波长选择透过反射镜基座、弹性部件、调整基座、调整螺钉、调整链接架；
所述波长选择透过反射镜基座底端设置连接架，所述调整连接架设置于所述连接架和所述调整基座之间，所述连接架、所述调整链接架以及所述调整基座通过所述调整螺钉连接，所述调整链接架与所述调整基座之间设置弹性部件。
进一步地，还包括：
用于将波长选择透过反射镜固定于所述波长选择透过反射镜基座内的波长选择透过反射镜压片，所述波长选择透过反射镜压片设置于所述波长选择透过反射镜基座两侧，所述调整链接架分别设置于所述连接架两侧，所述弹性部件设置于所述连接架的两端。
进一步地，所述波长选择透过反射镜基座两侧设置与所述波长选择透过反射镜压片连接的连接耳，所述连接耳设置滑槽，所述滑槽方向与所述波长选择透过反射镜基座相垂直，所述波长选择透过反射镜压片通过所述滑槽调整与所述波长选择透过反射镜基座之间的距离。
进一步地，所述模组基座设有用于安装所述激光二极管、准直环和准直镜的安装孔，所述压紧片上设置通孔，所述通孔与所述准直镜相对应，所述通孔边缘处设置有指向所述通孔中心的压紧凸起。
进一步地，所述半导体制冷单元包括：
半导体制冷片，所述半导体制冷片冷端粘贴于所述模组基座背面。
进一步地，所述半导体制冷单元还包括：
半导体制冷棒，所述半导体制冷棒内嵌于所述模组基座背面。
本实用新型激光投影显示系统，包括半导体制冷单元和散热循环系统，并结合温度采集单元和温度控制单元改善了激光光源模组的散热性能，甚至可以实现低于室温的工作条件，通过温度控制系统，实现了整个散热系统工作状态的自动调节，延长激光二极管的使用寿命。此外，本系统的激光光源单元实现了激光二极管发光的精确准直功能。提供了激光投影显示系统的低能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型激光投影显示系统散热单元示意图；
图2为本实用新型激光投影显示系统光路示意图；
图3为本实用新型激光光源单元的立体结构示意图。
图4为图3的局部剖视图。
图5为图3的分解状态图。
图6为本实用新型实施例所述的激光二极管的准直光路示意图。
图7为本实用新型实施例的背面立体结构示意图。
图8为本实用新型波长选择透过反射镜位置调整装置结构示意图；
图9为本实用新型波长选择透过反射镜位置调整装置组装状态光路原理简图；
图10为本实用新型波长选择透过反射镜位置调整装置整体分解状态的不同角度的三维视图；
图11为本实用新型波长选择透过反射镜位置调整装置整体分解状态的不同角度另一的三维视图；
图12为本实用新型波长选择透过反射镜位置调整装置基座分解状态的三维视图。
附图标号说明：
101-激光光源模组；102-半导体制冷片；103-冷却端；104-循环管路；105-散热端；106-风扇；107-液体泵；108-温度采集单元；
10-第一绿色激光阵列；11-第二绿色激光阵列；12-蓝色激光阵列；13-红色激光阵列；111-绿光反射镜阵列；121-蓝色波长选择反射透过镜；131-红色波长选择反射透过镜；20-第一透镜组件；30-反射镜；40-第二透镜组件；50-匀光棒；60-微特征结构；
1-激光二极管；2-模组基座；3-准直镜；4-准直环；5-压紧片；6-第一定位孔；7-螺钉孔；8-凹槽；9-半导体制冷棒；13-凸起；
801-波长选择透过反射镜基座；802-弹性部件(共4点)；803-调整基座；804-调整螺钉(共4点)；805-导向孔；806-导向柱；807-盛胶结构；810-波长选择透过反射镜；809-波长选择透过反射镜压片(共2点)；811-压片固定螺钉(共4点)；812-连接架固定螺钉(共4点)；814-连接架；808-调整链接架；813-连接耳。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型激光投影显示系统可以包括：波长选择透过反射镜、第一透镜组件、反射镜、第二透镜组件、匀光棒，激光光源单元、半导体制冷单元、散热循环系统、温度采集单元、温度控制单元；
所述温度采集单元用于采集所述激光光源单元的实时温度，并将所述实时温度发送至所述温度控制单元；
所述温度控制单元用于接收所述实时温度，并根据所述实时温度控制所述半导体制冷片和所述散热循环单元；
所述激光光源单元包括：激光二极管、模组基座、准直镜以及准直环，所述激光二极管呈阵列式排列在所述模组基座上，所述准直环设置于所述准直镜与所述激光二极管之间，并通过固定在所述模组基座上的压紧片压紧在所述准直环上，所述半导体制冷单元设置于所述模组基座背面；
所述散热循环系统包括：冷却端、散热端、液体泵、循环管路，所述冷却端设置于所述半导体制冷单元的热端，所述冷却端通过所述循环管路与所述液体泵连接，所述液体泵的另一端连接所述散热端。
进一步地，所述半导体制冷单元包括：
半导体制冷片，所述半导体制冷片冷端粘贴于所述模组基座背面。
具体而言，本实施例散热系统采用了半导体制冷的工作原理。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。其特点是无运动部件，可靠性也比较高。
如图1所示，本实施例的激光投影仪的激光二极管散热系统，包括半导体制冷片102、散热循环系统、温度采集单元108和温度控制系统。
散热循环系统包括冷却端103、散热端105、液体泵107、循环管路104和风扇106。半导体制冷片的冷面紧贴激光光源模组101背面，强制为激光光源模组制冷，半导体制冷片的热面紧贴散热循环系统的冷却端，将产生的热量传导至散热循环系统，为了增加传热效率，在半导体制冷片的冷面与激光光源模组背面之间(图1中A位置)，以及在半导体制冷片的热面与散热循环系统的冷却端之间(图1中B位置)涂布导热硅脂。
由于半导体制冷片的制冷温度范围为正温90℃到负温度130℃，因此，散热循环系统使用水冷散热循环系统。液体泵驱动循环管路中的冷却水进行循环，从冷却端带走热量，在散热端处释放热量，冷却后的冷却水重回冷却端，循环工作。为了增强散热效率，散热端可以增加散热翅片、凸起等现有散热结构。也可以在散热端增加风扇，进一步加强散热效率。还可以通过调节泵的流量和风扇的转速调节散热效率。
为了使散热系统在激光投影仪中的布局更合理，结构更紧凑，优选将循环管路设置为软管，因此，可以将散热端布局在任何适合的位置。
为了精准控制激光光源模组的温度，本实用新型还包括温度控制系统，包括处理芯片和控制芯片，处理芯片用于接收来自温度传感器的电信号，并向控制芯片发出指令，控制芯片用于开启所述半导体制冷片、所述泵和所述风扇，以及调节所述半导体制冷片的制冷量、所述泵的流量和所述风扇的转速。具体地，在激光光源模组的采温点安装温度传感器，时刻采集激光光源模组的温度，采集的温度被转换为电信号发送至处理芯片，处理芯片通过预设的程序，根据温度信号将解析信号发送到控制芯片，控制芯片链接半导体制冷片、泵和风扇，可以根据处理芯片的解析信号，控制半导体制冷片的开关和制冷量，水泵流量和风扇转速。
进一步地，所述第一透镜组件中至少一个的透镜表面具有匀光的微特征结构和/或所述第二透镜组件中至少一个的透镜表面具有匀光的微特征结构。
具体而言，如图2所示，本实施例的系统中包括激光光源组件、第一透镜组件20、反射镜30、第二透镜组件40以及匀光棒50。所述激光光源组件包括依次布置的绿色激光模块、蓝色激光模块和红色激光模块，三个激光模块依次发出绿色激光、蓝色激光和红色激光形成三色激光。具体地，所述绿色激光模块包括第一绿色激光阵列10、第二绿色激光阵列11和绿光反射镜阵列111，所述第一绿色激光阵列10和第二绿色激光阵11列垂直布置，所述绿光反射镜阵列111包括透绿光基板和在基板上间隔阵列布置的绿光反射膜，所述绿光反射镜阵列111置于第一绿色激光阵列10和第二绿色激光阵列11之间并成45°布置，第一绿色激光阵列10发出的绿光可以透过透绿光基板上没有涂有反射膜部分直接形成绿色光光路，第二绿色激光阵列11产生的绿色光经过绿光反射镜阵列上的绿光反射膜反射与透过的绿光一同形成绿光光路。所述蓝色激光模块包括蓝色激光阵列12和蓝色波长选择反射透过镜121，所述蓝色波长选择反射透过镜121透绿光反蓝光，蓝色激光阵列12产生的蓝光由蓝色波长选择反射透过镜121进行反射，由绿色激光模块产生的绿光入射到蓝色波长选择反射透过镜121上并透过蓝色波长选择反射透过镜121后与反射的蓝光形成蓝绿光光路，所述红色激光模块包括红色激光阵列13和红色波长选择反射透过镜131，所述红色波长选择反射透过镜131透绿蓝光反红光，红色激光阵列13产生的红光由红色波长选择反射透过镜131进行反射，蓝绿光入射到红色波长选择反射透过镜上并透过红色波长选择反射透过镜与反射的红色形成红绿蓝三色光源。绿色激光阵列、蓝色激光阵列和红色激光阵列分别由绿色半导体激光二极管、蓝色半导体激光二极管和红色半导体激光二极管排成阵列而形成，由于现有技术中，绿色半导体激光二极管、蓝色半导体激光二极管和红色半导体激光二极管的功率不同，绿色半导体激光二极管的单颗功率为1W左右，蓝色半导体激光二极管的单颗功率为4.5W左右，红色半导体激光二极管的单颗功率为2.5W左右，因此激光光源采用两组绿色激光阵列可以减少不同光源之间的强度差异。
所述激光光源组件产生三色激光，三色激光通过第一透镜组件20汇聚后入射至反射镜30，所述反射镜30将入射的三色激光反射至第二透镜组件40，三色激光通过第二透镜组件40的汇聚入射到匀光棒50中以形成激光投影。
由于激光具有较好的单一性，因此在作为光源时易产生干涉而形成消散斑影响成像质量，因此，在所述第一透镜组件20的透镜的一个或多个表面上具有由光刻或化学腐蚀形成的阵列排列的微特征结构60；或者在所述第二透镜组件40的透镜的一个或多个表面上具有由光刻或化学腐蚀形成的阵列排列的微特征结构60；或者在第一透镜组件20的透镜的一个或多个表面和第二透镜组件40的透镜的一个或多个表面上具有由光刻或化学腐蚀形成的阵列排列的微特征结构60，即将现有技术中匀光板结构与透镜组件集成在一起，以实现对入射激光进行消除能量尖峰及不均匀光斑作用，消除了由于激光能量尖峰而易引起干涉产生光斑的问题。所述微特征结构60的可以是V型凹槽阵列、U型凸槽阵列、金字塔阵列、圆环阵列和微透镜阵列中的任意一种。由于透镜的入射面上加工有微特征结构，微特征结构对入射的三色激光进行扩散，消除了由于激光的具有良好的单色性，当使用激光作为光源时，在成像过程中将伴随着严重的散斑现象。提高了投影系统的质量，同时简化了投影系统的结构，节省生产成本。
本实施例所述的一种激光投影显示用扩散板透镜一体化系统具有以下有益效果：1、在沿光路方向上，第一透镜组件的第一入射镜面上具有阵列排列的微特征结构，该微特征结构起到对入射激光进行扩散的作用，消除了由于激光单色性好而易引起干涉产生散斑的问题；2、由于直接在透镜上加工微特征结构，因此在光路中不需要单独增加扩散板结构，简化了结构设计；3、扩散结构直接在透镜上加工，相对于现有技术中心需要单独在1mm厚度左右的石英玻璃或蓝宝石玻璃上加工微特征结构形成扩散板，该结构具有更好的散热性能，减少了光学器件的热变形，保证了光源质量；4、本实用新型不在需要石英玻璃或蓝宝石作为扩散板，降低了生产成本；5、绿色激光模块具有两组绿色激光阵列，减小了现有技术中不同颜色激光二极管的功率不同引起光强度不同的问题。
如图3至图6所示，本实施例激光光源单元包括：激光二极管1、模组基座2和准直镜3，所述激光二极管1呈阵列式排列，所述准直镜3与激光二极管1之间设有准直环4，所述准直镜3通过压紧片5压紧在准直环4上，所述压紧片5固定在模组基座2上。本实施例中，多个准直镜3通过一个整体的压紧片5压紧在模组基座2上，所述压紧片5通过螺钉固定在模组基座2上，每个准直镜3与至少两个螺钉相邻，保证压紧效果。具体地，模组基座上设有用于安装激光二极管1的安装孔，激光二极管1、准直环4和准直镜3均安装于安装孔内，所述压紧片5上设有与准直镜对应的通孔，所述通孔边缘处设有指向通孔中心的压紧凸起13，准直镜3通过压紧片5和压紧凸起13压紧，同时压紧准直环4和激光二极管1。
所述模组基座2上设有用于将光源模组定位到其他结构上的第一定位孔6和用于固定温度传感器的螺钉孔7。所述模组基座2上还设有用于安装供电电路板的凹槽8。定位孔和凹槽的设置，增强通用性。
所述准直环4的内壁为阶梯状，准直环4靠近激光二极管1的部分的内径小于靠近准直镜3的部分的内径。阶梯状的设置，既保证了准直环4的强度和适合的安装尺寸，又为光源留出充分的空间。
如图7所示，所述模组基座2的背面插设有多个半导体制冷棒9，所述半导体制冷棒9的制冷端插入模组基座2的背面，所述半导体制冷棒9的放热端位于模组基座2的外部。所述半导体制冷棒的制冷端与模组基座之间设有导热材料，所述导热材料可以为导热硅脂。为了增强制冷和散热效果，所述半导体制冷棒9的放热端设有散热翅片10。半导体制冷棒9为PN结半导体制冷棒，由P型半导体和N型半导体构成。在散热翅片的外部，还可以根据需要设置散热风扇。
进一步地，所述模组基座设有用于安装所述激光二极管、准直环和准直镜的安装孔，所述压紧片上设置通孔，所述通孔与所述准直镜相对应，所述通孔边缘处设置有指向所述通孔中心的压紧凸起。
进一步地，还包括：
波长选择透过反射镜位置调整单元，所述波长选择透过反射镜位置调整单元包括：
波长选择透过反射镜基座、弹性部件、调整基座、调整螺钉、调整链接架；
所述波长选择透过反射镜基座底端设置连接架，所述调整连接架设置于所述连接架和所述调整基座之间，所述连接架、所述调整链接架以及所述调整基座通过所述调整螺钉连接，所述调整链接架与所述调整基座之间设置弹性部件。
进一步地，还包括：
长选择透过反射镜固定于所述波长选择透过反射镜基座内的波长选择透过反射镜压片，所述波长选择透过反射镜压片设置于所述波长选择透过反射镜基座两侧，所述调整链接架分别设置于所述连接架两侧，所述弹性部件设置于所述连接架的两端。
具体而言，如图8至图12所示，波长选择透过反射镜基座与调整基座之间设置弹性部件，本实施例弹性部件为弹簧，该弹簧支撑该波长选择透过反射镜基座。对通过调整螺钉实现波长选择透过反射镜的位置调整，该调整为悬浮式调整。本实施例的导向孔和导向柱使波长选择透过反射镜基座与调整基座安装时起到导向作用，从而使波长选择透过反射镜基座具备一定的调整余量的同时，又能够保持调整方向。本实施例的波长选择透过反射镜压片设置于波长选择透过反射镜基座两侧，不仅实现了对波长选择透过反射镜的稳固作用。还保证了波长选择透过反射镜不受到遮挡，实现了透射光的通过。本实施例的条形结构调整链接架设置于连接架的两侧，加固的波长选择透过反射镜的稳定性。对应两个条形结构的调整链接架，设置四个弹性部件，该四个弹性部件设置于每个调整链接架的两端，实现了对波长选择透过反射镜基座的支撑。
本实施例波长选择透过反射镜基座两侧设置连接耳，波长选择透过反射镜压片通过该连接耳与波长选择透过反射镜基座连接。该连接耳设置滑槽，通过压片固定螺钉固定该波长选择透过反射镜压片，该螺钉在滑槽内调整该波长选择透过反射镜压片与波长选择透过反射镜基座之间的距离，在不拆卸该波长选择透过反射镜压片的情况下，方便了波长选择透过反射镜片的安装。
通过胶将导向柱与导向孔粘连，调整螺钉与安装孔粘连。该胶设置于导向柱与导向孔连接处的盛胶结构。
所述波长选择透过反射镜基座、所述连接架以及所述调整基座为矩形。
进一步地，还包括：
所述波长选择透过反射镜基座两侧设置与所述波长选择透过反射镜压片连接的连接耳，所述连接耳设置滑槽，所述滑槽方向与所述波长选择透过反射镜基座相垂直，所述波长选择透过反射镜压片通过所述滑槽调整与所述波长选择透过反射镜基座之间的距离。
进一步地，所述温度控制单元具体用于：
判断所述实时温度是否超出阈值温度，若是，则调节所述半导体制冷片的制冷量、所述液体泵的流量以及所述风扇的转速；
判断调节后的实时温度是否超出阈值温度，若是，则降低所述激光光源单元功率；
判断减低功率后的实时温度是否超出阈值温度，若是，则停止电源模块工作。
具体而言，温度控制系统的一具体工作模式包括以下步骤：
1、激光光源模组发光开始工作，产生热量。
2、通过温度传感器，处理芯片得到温度信号，刚启动时，由于温度不太高，此时向控制芯片发出指令，可以仅启动水泵和风扇。
3、激光光源模组功率继续升高，处理芯片通过温度传感器检测到激光光源模组温度升高达到激光光源模组工作温度上限T时，此时，处理芯片可以控制芯片发出指令，启动半导体制冷片进行强制制冷，并根据已有数据模型增加水泵流量和风扇转速。
4、经多次输出与反馈调节，最终使温度稳定至正常工作状态。
温度控制系统还包括超温处理模块，当温度传感器检测到的温度超过激光光源模组的工作温度上限T时，触发超温处理模块，超温处理模块通过提示音、提示符号等方式发出超温报警提示，同时，如果激光投影仪的显示亮度太高，强制降低激光投影仪的显示亮度，降低激光光源模组的功率，如果降低亮度仍然无法满足要求，可以强制切断激光投影仪的电源，避免损坏激光投影仪。
通过温度控制系统，可以达到对激光光源模组温度的精准控制，使激光二极管保持最佳工作状态，投影图像更清晰，并延长使用寿命。
当激光投影仪为彩色投影时，通常包括红、绿、蓝三色激光光源模组，不同的激光光源模组以及不同的结构状态下，工作温度上限T是不同的，工作温度上限T根据具体情况具体设置。由于红光激光光源模组对温度要求高，因此半导体制冷片通常设置在红光激光光源模组的散热系统中，但并不是仅局限于红光二极管可以使用半导体制冷片。
本实用新型激光投影显示系统，包括半导体制冷单元和散热循环系统，并结合温度采集单元和温度控制单元改善了激光光源模组的散热性能，甚至可以实现低于室温的工作条件，通过温度控制系统，实现了整个散热系统工作状态的自动调节，延长激光二极管的使用寿命。此外，本系统的激光光源单元实现了激光二极管发光的精确准直功能。提供了激光投影显示系统的低能耗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。