一种光学混光结构、激光照明装置及摄像设备的制作方法

1.本发明属于激光照明技术领域，尤其涉及一种光学混光结构、激光照明装置及摄像设备。


背景技术：

2.科技的不断发展使得电光源的应用越来越广泛，半导体光源作为电光源的其中一种被广泛应用。
3.常规半导体光源只能发出单色光，需要利用荧光材料对单色光进行转换，或者利用光学零件进行单色光的混合；如大功率的激光光路，即是利用光学零件进行不同的单色光混光，以便提供高亮度、大功率的白光，实现待照明目标的照明、信息的有效采集。
4.但是，现有光学零件对单色光进行混合时，产生的热量会大量堆积在光学零件上，光学零件散热难时常引起光学零件的混光效率大幅度下降，甚至造成光学膜层损坏，无法满足市场对照明光源在长时间序列内光照功率有较高稳定性的要求。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种光学混光结构，旨在解决现有光学零件散热难时常引起光学零件的混光效率大幅度下降，甚至造成光学膜层损坏的问题。
6.本发明实施例是这样实现的，一种光学混光结构，所述光学混光结构包括：混光部件，用于对入射的不同单色光进行混合，并射出混合形成的混合光；以及散热部件，设置在所述混光部件的外周面，所述散热部件用于散发所述混光部件产生的热量。
7.为了使得现有激光照明装置保持长时间的稳定照明效率，本发明实施例的另一目的在于提供一种激光照明装置，所述激光照明装置包括：光源，用于发出两个或三个不同的单色光；以及如上所述的光学混光结构，所述光学混光结构设置在所述光源的出射光光路上，用于对所述两个或三个不同的单色光进行混合。
8.为了使得在较暗环境下摄像或信息采集的补光具有高亮度，本发明实施例的另一目的在于提供一种摄像设备，所述摄像设备包括：摄像头；以及如上所述的激光照明装置，所述激光照明装置与所述摄像头并列设置，所述激光照明装置用于为所述摄像头的工作提供照明。
9.本发明实施例提供的一种光学混光结构，通过设置的混光部件，对不同单色光进行混合，取代现有荧光材料对单色光进行转换时，受荧光材料不耐激光激发的限制，可提供更高亮度的照明；同时设置的散热部件，围绕于所述混光部件的外周面，可以直接、快速的对混光部件进行散热，保持所述混光部件在较长时间内稳定的对不同单色光进行混合，可以满足市场对照明光源在长时间序列内光照功率有较高稳定性的要求。
附图说明
10.图1为本发明实施例提供的一种光学混光结构的剖视图；图2为本发明实施例提供的另一种光学混光结构的剖视图；图3为本发明实施例提供的一种光学混光结构的等轴侧图；图4为本发明实施例提供的另一种光学混光结构的等轴侧图；图5为本发明实施例提供的一种光学混光结构的左视示意图；图6为本发明实施例提供的另一种光学混光结构的左视示意图；图7为图6中a处局部放大图；图8为本发明实施例提供的一种伸缩调节件的工作示意图；图9为本发明实施例提供的一种伸缩调节件的结构示意图；图10为本发明实施例提供的一种混光部件和换热器的示意图；图11为本发明实施例提供的一种排管的示意图；图12为本发明实施例提供另一种排管的示意图；图13为本发明实施例提供的一种激光照明装置的结构示意图。
11.附图中：10-混光部件；100-混光棒；101-入光面；102-出光面；103-混光棒外侧面；104-混光腔内侧面；110-混光腔；200-散热部件；201-散热翅片；30-换热器；301-伸缩调节件；302-排管；303-接入口；304-接出口；305-铰接座；306-通孔；307-冷腔；308-隔层；309-热腔；310-插杆；311-弧形排管；312-喷嘴；3011-第一伸缩杆；3012-伸缩腔；3013-介质；3014-第二伸缩杆；40-光源；401-耦合镜。
具体实施方式
12.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。
13.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
14.如图1所示，为本发明一个实施例提供的一种光学混光结构的结构图，包括：混光部件10，用于对入射的不同单色光进行混合，并射出混合形成的混合光；以及散热部件200，设置在所述混光部件10的外周面，所述散热部件200用于散发所述混光部件10产生的热量。
15.在本发明实施例中，通过设置散热部件200，围绕于所述混光部件10的外周面，可以直接、快速的对混光部件10进行散热，保持所述混光部件10在较长时间内稳定的对不同单色光进行混合，并射出较高亮度的混合光；通过设置的混光部件10，对不同单色光进行混合，取代现有荧光材料对单色光进行转换时，受荧光材料不耐激光激发的限制，可提供更高亮度的照明，配合摄像头，以便于日常环境下的摄像和信息采集，更便于光线较暗环境下的摄像和信息采集。
16.在本发明的一个实例中，所述混合光可以是白光，也可以是其他颜色光；当混合光是白光时，不同单色光为三基色光，即红、绿、蓝三种颜色的光；所述的其他颜色光可以是青色光，也可以是黄色光或品红色光，青色光由绿、蓝色光经过混光部件10混合后得到，黄色光由绿、红色光经过混光部件10混合后得到，品红色光由红、蓝色光经过混光部件10混合后
得到。以上仅是一些示例，本实施例中所述的不同单色光形成混合光包括但不限于上述实施例场景，还可以是其他通过直接或简单推理得到的混合方式，具体不作限制。所述散热部件200用于散发所述混光部件10产生的热量，在一些场景中，所述散热部件200可以是导出后在进行热量的散发；也可以是直接进行热量的散发；或者是热量的导出和散发同时进行，例如：在所述散热部件200靠近所述混光部件10的部分设置有紧密区，所述紧密区紧贴所述混光部件10外周面，在所述紧密区外侧设置间隔排列的翅片进行散热；使得所述混光部件10对不同单色光的混合可以稳定的较长时间的进行。
17.在本发明的一个实例中，所述散热部件为散热器200，所述散热器200具有散热翅片201，所述散热翅片201接近混光腔的部分设置为紧密区作为散热部，通过所述散热部可以将所述混光腔的热量进行均匀的散热和导向所述散热翅片201，再通过所述散热翅片201进行散热，可以保证所述混光部件10对不同单色光的混合可以稳定的较长时间的进行。
18.为了提高所述散热部件200的热量导出和散发效率，基于减少热量导出路径的方向出发，如图1、图3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述混光部件10包括混光腔110，所述混光腔110设置有入光面101和出光面102，所述入光面101和所述出光面102设置有透光层，所述透光层用于使不同单色光射入所述混光腔110并在所述混光腔110混合后射出，所述入光面101和所述出光面102之间的混光腔内表面设置有反光层，所述反光层用于反射所述不同单色光以形成混合光。
19.本实施例中，所述散热部件200和所述混光部件10一体加工成型，减少了热量导出路径，便于加快导热效率；所述反光层可以是高反射率光学薄膜，如金膜、铜膜或铝膜；不限于此。所述透光层可以是抗反射光学膜，对入射光和出射光具备高透射率，减少入射光的光能损失。
20.在本发明的一个实例中，所述的混光部件10的外周面，可以根据需要进行灵活的设置，比如：所述混光腔呈圆柱形空腔的，则所述混光部件10的外周面为适应空腔的圆周面；而所述混光腔呈方形、矩形或棱形空腔的，则所述混光部件10的外周面为适应空腔的四周面；不限于此。
21.如图1、图3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述混光腔110和所述散热部件200由导热金属一体加工制成，并进行混光腔110的光学镀膜；即在混光腔内侧面104进行光学镀膜。
22.本实施例中，所述导热金属可以为银、铜或铝，或者是由铁、银、铜、铝的部分或全部制成的合金；一体加工制成的光学混光结构，在混合不同单色光的过程中，没有间接导热和散热，保证了极高的散热效率。
23.如图2、图4、图5所示，作为本发明的另一种优选实施例，所述混光腔110和所述散热部件200由不同材料分别加工制成；所述不同材料为：混光腔110采用的耐高温光学玻璃、所述散热部件200采用的铜或铝合金，在加工所述混光腔110时，还对所述混光腔110的六个侧面高光洁度的抛光，之后再进行光学镀膜处理，提高所述混光腔110对光的透射或反射性能，进而提高地不同单色光混合时的光能利用率。
24.如图2所示，本发明的一个实施例中，所述混光部件10为混光棒100，所述混光棒100呈方形，所述散热部件200设置有与所述混光棒100配合的安装腔，所述安装腔与所述混光棒100相贴合的内表面设置有反光层，所述反光层用于反射所述不同单色光以形成混合
光；所述安装腔与所述混光棒100之间的缝隙设置有导热件，所述导热件用于传递混光棒100产生的热量，；所述混光棒100的制作材料为耐热的透光材料，例如：耐高温的玻璃，或耐高温的聚氨酯，该耐高温是指耐500摄氏度的温度。
25.在一些实施例场景中，所述导热件还用于固定所述混光棒100；例如当导热件采用导热硅脂时，所述导热硅脂填充于所述安装腔与所述混光棒100之间的缝隙，使得所述混光棒100无法相对于所述安装腔移动，起到固定的作用；所述导热件也可采用树脂，不限于此。
26.本实施例中，所述混光棒100的混光棒外侧面103设置有反光层，具体的，所述反光层可以是在混光棒外侧面103镀有的高反射光膜，且所述高反射光膜具备耐高温的性能，至少是耐500摄氏度的温度；在一些场景中，为了保证所述散热部件200的散热性能，所述高反射光膜设置为不具备隔热能力，或具备导热性能，便于所述散热部件200的散热。
27.在本发明的一个实例中，采用棱镜替代所述混光棒100，将所述棱镜设置在所述散热部件200的中部，且所述散热部件200的安装腔与所述棱镜的形状和大小相适配；使得棱镜混光产生的热量可以直接的传递到所述散热部件200，并被所述散热部件200快速地散发，以保证棱镜混光处于稳定持续的状态。
28.如图1、图6所示，本发明的一个实施例中，所述光学混光结构还包括冷却通路；所述冷却通路至少包括换热器30和制冷部件，所述换热器30设置在所述散热部件200的周围，用于与所述散热部件200进行热交换。
29.所述换热器30通过连接管路接通所述制冷部件，所述制冷部件用于通过所述连接管路与所述换热器30进行热交换。
30.本发明实施例中，所述换热器30的开闭可以根据所述散热部件200的散热情况进行灵活的调节，在所述散热部件200不足以保证所述混光部件的高效、稳定混光时，通过开启所述换热器30，可以加快所述散热部件200的散热效率，保证混光部件的工作稳定、高效。
31.在本发明的一个实例中，所述的用于与所述散热部件200进行热交换：一方面是用于吸收所述散热部件200散发的热量，另一方面是用于向所述散热部件200散发冷气；两方面可以同时或独立使用。所述制冷部件包括压缩机、节流阀和冷凝器，所压缩机、所述冷凝器、所述节流阀和所述换热器30通过连接管路依次接通，所述压缩机用于产生压缩空气，所述节流阀控制连接管路内压缩空气的压力和流量，所述冷凝器用于将连接管路内气体或蒸气转变成液体，即将连接管路中的热量传到附近的空气中；所述冷凝器的工作过程是放热的过程，所述换热器30的工作过程是吸热的过程，即对所述散热部件产生的热量进行吸收，也可在换热器30中将连接管路中的冷气散发至所述散热部件。此外，在一些实例中，所述制冷部件也可以采用常见的制冷系统，不局限于此。
32.如图6、图7所示，作为本发明的一种优选实施例，所述换热器30包括四个排管302，四个所述排管302分别设置在所述散热部件200四角设有的空隙，所述排管302设置有相互隔断的冷腔307和热腔309，所述冷腔307通过连接管路与所述制冷部件的出气接口接通，用于向所述散热部件200散发冷气，所述热腔309通过连接管路与所述制冷部件的进气接口，用于吸收所述散热部件200散发的热量。
33.具体地，所述制冷部件的出气接口是指上述节流阀的出气口，所述制冷部件的进气接口是指上述压缩机的进气口；所述节流阀的出气口输出冷气并进入所述冷腔，再通过所述冷腔向所述散热部件散发冷气，制冷所述散热部件；所述热腔吸收所述散热部件散发
的热量，并且所述热腔内空气受所述压缩机抽压影响，通过压缩机的进气口实现回收，也将所述散热部件200周围的热量带走，降低所述散热部件200的温度，进而使得所述散热部件200可以稳定、持续的对所述混光部件10进行散热。
34.在本实施例中，所述排管302的径向截面呈等腰直角三角形，在所述排管302的内腔通过设置隔层308形成所述冷腔307和所述热腔309，所述排管302的两端设置有接入口303、接出口304，分别对应所述冷腔307和所述热腔309，并与上述节流阀的出气口、压缩机的进气口对应接通，实现冷气的输送、热量的吸收及回收。
35.如图8所示，在一个实施例中，所述冷腔朝向所述散热部件200的表面为第一散热面，所述热腔朝向所述散热部件200的表面为第二散热面，所述第一散热面与所述第二散热面相互垂直，所述第一散热面和第二散热面上开设有两个或两个以上的贯通所述排管的通孔。
36.本实施例中，所述散热部件为规则结构，例如方形结构，在方形结构四角留有空隙；所述第一散热面与所述第二散热面对应所述空隙的两面，可以均匀的对所述散热部件进行制冷，进而提高了混光部件混光精度。
37.在本发明的一种示例中，一个所述散热部件的第一散热面与相邻的逆时针方向的所述散热部件的第二散热面构成通路，即一个所述散热部件的冷腔通过第一散热面向所述散热部件散发冷气，制冷所述散热部件；对应的，相邻的逆时针方向的所述散热部件的热腔通过第二散热面吸收所述散热部件散发的热量以及冷气制冷所述散热部件后形成的热量；所述的通路可以节约所述制冷部件的工作量，提高制冷部件中冷媒的循环效率，节能环保。
38.在本发明的一种示例中，如图11、图12所示，所述排管可以是弧形的，也可以是单腔的，还可以是圆管的，在此不作具体限制。
39.本实施例中，弧形的排管（弧形排管311）还可以在朝向所述散热部件的一侧设置放射状的喷嘴312，使得弧形的排管排出的冷气更好的流向所述散热部件300的表面；提高制冷效果。
40.如图6-图9所示，本发明的一个实施例中，所述光学混光结构还包括伸缩调节件301；任一所述排管的第一散热面连接所述伸缩调节件的一端，且所述伸缩调节件沿着其连接的所述排管的第一散热面向相邻所述排管的方向延伸，以使所述伸缩调节件的另一端连接相邻所述排管的第二散热面，所述伸缩调节件的伸缩带动所述第一散热面或所述第二散热面靠近或远离与之相对应的所述散热部件。
41.本实施例中，所述伸缩调节件301包括第一伸缩杆3011、伸缩腔3012、第二伸缩杆3014，所述第一伸缩杆3011、第二伸缩杆3014可活动的设置在所述伸缩腔3012内；所述第一伸缩杆3011、第二伸缩杆3014之间设置有收缩弹簧，用于带动所述第一伸缩杆3011、第二伸缩杆3014相向移动；所述伸缩腔3012内、位于所述第一伸缩杆3011与第二伸缩杆3014之间的空间设置有介质3013，所述介质可以是温变流体，能够根据自身温度的变化膨胀或收缩，来推动第一伸缩杆3011与第二伸缩杆3014伸张；例如氮气、汽油、水银等，在不限于此。
42.由于所述排管设置与所述散热部件四角的空隙（空隙k示出在图8中），使得连接所述排管的伸缩调节件301位于所述散热部件的附近，因此，在所述散热部件产生热量时，所述伸缩腔3012跟随吸收热量，使得所述伸缩腔3012内的介质的温度升高，所述温度升到制
定值时，介质膨胀产生的推力足以推动所述第一伸缩杆3011与第二伸缩杆3014相背运动，进而带动各自连接的排管的第一散热面或所述第二散热面靠近或远离与之相对应的所述散热部件，提高排管对散热部件的制冷效率；具体地，如图8所示，为一种伸缩调节件的调节示例：所述第一伸缩杆3011的伸缩端与一所述排管302的第二散热面b2通过铰接座305铰接，在第一伸缩杆3011伸张时，通过铰接座305施加一个推力f1推动第二散热面b2向着第一伸缩杆3011附近的散热部件部分靠近；使对应的第一散热面b1更加靠近该附近的散热部件部分，进而使得对该第一伸缩杆3011附近的散热部件部分的制冷效率得到增加；同时，所述第二伸缩杆3014的伸缩端与另一所述排管302的第一散热面b1通过铰接座305铰接，当所述第二伸缩杆3014伸张时，同样通过连接的铰接座305施加另一个推力f2推动第一散热面b1向着所述第二伸缩杆3014附近的散热部件部分靠近；使对应的第二散热面b2更加靠近该第二伸缩杆3014附近的散热部件部分，进而使得对该附近的散热部件部分的制冷效率得到增加。
43.同理，在散热部件的其他部分的温度升高到超过已经被调节的散热部件部分温度时，其他散热部件部分对应的所述伸缩调节件，按照上述伸缩调节件的工作过程进行调节，同时也使得被调节的排管复位，最终被调节的散热部件各部分散热均匀，各所述排管也恢复初始状态。
44.本实施例的所述伸缩调节件，特别适应于所述散热部件散热不均的情况，能够根据伸缩调节件自身受的热量的变化，自适应的进行伸缩；无需设置温度检测结构或驱动结构，易于推广，且成本较低。
45.在本发明的一个实例中，所述伸缩调节件可以通过安装架安装在所述散热部件的侧面，也可以通过安装架安装在外部支撑结构上，具体不作限制，仅需保证安装架不影响所述第一伸缩杆3011、所述第二伸缩杆3014的伸缩即可。
46.在本发明的一些实例中，所述伸缩调节件也可采用电动伸缩杆进行替代，并配套电源，如蓄电池、锂电池等，为电动伸缩杆供电。
47.如图6所示，在一个实施例中，四个所述排管302通过支撑杆进行设置，任一所述排管的第一散热面连接所述支撑杆的一端，且所述支撑杆沿着其连接的所述排管的第一散热面向相邻所述排管的方向延伸，以使所述支撑杆的另一端连接相邻所述排管的第二散热面。
48.本实施例中，设置支撑杆替代上述的伸缩调节件可以降低一定的成本，也适用于某些温差影响大的环境。
49.在一些实施例中，所述支撑杆和伸缩调节件可以组合设置，具体不限制于此。
50.本实施例通过将支撑杆和伸缩调节件组合，既可以控制较低的成本，又可以取得上述伸缩调节件带来的效果，即能够根据伸缩调节件自身受的热量的变化，自适应的进行伸缩，改善所述散热部件散热不均的情况；无需设置温度检测结构或驱动结构，易于推广，且成本较低。
51.如图10所示，在本发明的一种实例中，所述四个所述排管302通过插杆310进行设置。
52.本实施例中，所述插杆310一端与排管的铰接座305连接，另一端插接在所述散热
部件的散热翅片201的间隙；采用插杆310的设置方式，可以对每一个所述排管进行安装、拆卸及更换，但是不具备带动所述排管移动的作用。为了使所述排管具备上述伸缩调节件的功能。
53.在一个实施例中，所述插杆310采用中空的锥形管，在锥形管中密封设置有介质，锥形管也设置有活塞杆，且所述活塞杆与所述排管的铰接座305连接，通过所述介质随锥形管的温度变化而热胀冷缩，进而带动活塞杆、排管移动，到达上述伸缩调节件对排管进行调节，以控制排管冷却对应所述散热部件部分的作用。
54.如图13所示，为了使得现有激光照明装置保持长时间的稳定照明效率，本发明实施例还提供的一种激光照明装置，包括：光源，用于发出两个或三个不同的单色光；以及如上所述的光学混光结构，所述光学混光结构设置在所述光源的出射光光路上，用于对所述两个或三个不同的单色光进行混合。
55.本实施例中，所述光学混光结构设置有的散热部件200，围绕于其包括的所述混光部件10的外周面，可以直接、快速的对混光部件10进行散热，保持所述混光部件10在较长时间内稳定的对不同单色光进行混合，并射出较高亮度的混合光；实现高亮度照明。
56.在本发明的一个实例中，所述光源40为激光光源，所述混光部件10设置在所述激光光源的出射光光路上，出射光可以是三个不同的单色光，即红、绿、蓝三基色光，所述两个不同的单色光即红、绿、蓝色光的其中之二，也可以是其他色光；在一些场景中，所述混光部件10与所述激光光源之间设置有耦合镜401，通过所述耦合镜401对所述激光光源的出射光进行耦合，并射向所述混光部件10的入光面；在一些场景中，所述混光部件10的出光光路上设有准直镜、扩束镜等，通过所述准直镜、扩束镜对所述混光部件10的出光进行准直、扩束调节，利于后续的照明。
57.为了使得在较暗环境下摄像或信息采集的补光具有高亮度，本发明实施例还提供一种摄像设备，所述摄像设备包括：摄像头；以及如上所述的激光照明装置，所述激光照明装置与所述摄像头并列设置，所述激光照明装置用于为所述摄像头的工作提供照明。
58.本实施例中，所述激光照明装置能够提供高亮度、高准直度、色彩均匀的光，配合所述摄像头，便于日常环境下的摄像和信息采集，更便于光线较暗环境下的摄像和信息采集。
59.在本发明的一个实例中，所述摄像头可以为常规的摄像头，可以进行日常摄像、摄影及音视频录制；也可用于水下的摄像、摄影及音视频录制；在实际应用中，所述摄像头的选择可以根据需求灵活配置，不限于此。
60.本发明上述实施例中提供了一种光学混光结构，并基于该光学混光结构提供了一种激光照明装置及摄像设备，通过设置的混光部件10，对不同单色光进行混合，取代现有荧光材料对单色光进行转换时，受荧光材料不耐激光激发的限制，可提供更高亮度的照明；还可配合摄像头，进行日常环境下的摄像和信息采集，便于采集更好的信息；也更便于光线较暗环境下的摄像和信息采集，如水下摄像等。设置的散热部件200，围绕于所述混光部件10的外周面，可以直接、快速的对混光部件10进行散热，保持所述混光部件10在较长时间内稳
定的对不同单色光进行混合，并射出较高亮度的混合光；实现高亮度照明。
61.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。