用于单色激光束的光投射装置、照射装置、和光源设备制造方法及图纸

本公开提供一种用于单色激光束的光投射装置、照射装置和光源设备。所述光投射装置包括：分色镜，在其第一侧处接收和反射单色激光束且透射其他光束；色轮，在所述分色镜下游且包括反射区和透光区，反射区包括与单色激光束不同色的至少三个颜色区段，所述至少三个颜色区段中每个受所述单色激光束激发产生对应颜色激光束且朝向所述第一侧反射，每种对应颜色激光束不同于单色激光束，且透光区透射所述单色激光束；和至少一个反射镜，在所述色轮下游，且将经过所述透光区的所述单色激光束朝向所述分色镜的与第一侧相反的第二侧反射，且分色镜还在所述第二侧处对单色激光束再次反射以与从第一侧透射的所述对应颜色激光束混合生成所需颜色的合成色光。

Light projector, illuminator, and light source equipment for monochromatic laser beams

【技术实现步骤摘要】
用于单色激光束的光投射装置、照射装置、和光源设备
本专利技术涉及激光束投影领域，尤其涉及一种用于单色激光束的光投射装置、一种照射装置和一种光源设备。
技术介绍
在激光束投影领域，通常需要产生白光的矩阵光束。目前，常见的用于产生白光的矩阵光束例如利用大功率白光LED光源通过分束和控制各个分光束的光路的导通和断开来实现，或利用白光LED阵列通过控制阵列中每个LED器件的点亮或熄灭来实现，或利用分立的RGB激光器件构成的白色激光器件的阵列来实现。由此，这些相关技术的实施方案往往存在要么单个大功率器件的供电要求较高的问题，或者所需分立光源器件的数量和类型繁多且对单个器件的点亮或熄灭的控制繁琐的问题。为此，现有技术中亟需一种能够以低功耗的单一类型分立光源器件以简单结构而实现某种色彩的矩阵光束的方案，例如用于单色激光束以产生所需颜色混合色光的光投射装置、包括所述光投射装置的照射装置、以及包括所述照射装置的光源设备。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术的目的在于提供一种用于单色激光束的光投射装置、一种照射装置、和一种光源设备。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案通过以下方式来实现：根据本专利技术的一方面，提供一种一种用于单色激光束的光投射装置，包括：分色镜，配置成在其第一侧处接收和反射单色激光束且透射其他光束；色轮，位于所述分色镜下游且包括反射区和透光区，所述反射区包括与单色激光束不同颜色的至少三个颜色区段，所述至少三个颜色区段中每个配置成受所述单色激光束激发产生对应颜色激光束且朝向所述第一侧反射，每种对应颜色激光束不同于所述单色激光束，且所述透光区配置成透射所述单色激光束；和至少一个反射镜，位于所述色轮下游，且配置成将经过所述透光区的所述单色激光束朝向所述分色镜的与第一侧相反的第二侧反射，且其中，所述分色镜还配置成在所述第二侧处对由所述至少一个反射镜反射的所述单色激光束再次反射，以与从所述第一侧透射的所述对应颜色激光束混合来生成所需颜色的合成色光。通过这种设置，尤其基于分色镜和色轮的组合，仅需单色激光束就能够实现分色和混色效果，光路结构简单且所需光源器件较少。优选地，所述色轮的至少三个颜色区段各自的面积与所述透光区的面积之间的比例被设置成是所述至少三个颜色区段分别对应的颜色与所述单色激光束的颜色彼此混合以形成所需颜色的颜色配比。更优选地，所需颜色是白色，且所述合成色光是白光。通过这种简单设置，能够确保产生所需颜色的合成色光例如白光，原理和具体方案均相对于前述相关技术方案得以简化。在根据本专利技术的实施例中，所述光投射装置还包括：至少一个第一聚焦透镜，布置于所述分色镜与所述色轮之间，且配置成将由所述分色镜的第一侧朝所述色轮反射的所述单色激光束聚焦至所述色轮上、以及对由所述单色激光束投射到所述色轮的所述至少三个颜色区段上而激发的所述对应颜色激光束朝向所述分色镜进行准直；和/或至少一个第二聚焦透镜，布置于所述色轮与所述至少一个反射镜之间，且配置成对投射穿过所述色轮的所述透光区的所述单色激光束进行准直。通过这种设置，能够确保对于由所述分色镜第一侧朝向色轮反射的所述单色激光束进行聚焦以准确投射至色轮上的所需颜色区段上以通过例如激发荧光材料而产生对应颜色的激光束，并且将其反射和进一步准直成朝向所述分色镜的第一侧行进的平行的对应颜色激光束，从而利于后续充分的与所述单色激光束混合；和/或能够确保对于透射经过所述分色镜的所述单色激光束进行聚焦以准确投射至色轮上的所需透光区上以穿过该处，并且将该单色激光束进一步准直成朝向下游的至少一个反射镜行进的平行的经准直的单色激光束，从而利于后续在所述第二侧处充分地与透射经过所述分色镜的所述平行的经准直的对应颜色激光束混合。在根据本专利技术的实施例中，所述色轮的光轴布置成使得经由所述分色镜朝向色轮传播的单色激光束被投射到色轮上，且以偏离所述色轮的光轴的方式落入所述色轮的部分扇区中，从而使得由于色轮的旋转，能够使得入射到所述色轮上的单色激光束能够循序扫描所述多个颜色区段和所述透光区中的单一区，从而循序地在每周期中生成按照色轮上的各个区排列顺序(或相反顺序)出射的对应颜色激光束和所述单色激光束，而不会由于单色激光束同一时刻入射到多个区而产生同时出射的不同色的单色激光束造成过早混光和由此引发的难以控制的混光效果。在根据本专利技术的实施例中，所述色轮的反射区包括：基底(例如金属基底，诸如铝基底或钢板基底)；和位于所述基底上的、且配置成由受单色激光束激发产生所述对应颜色激光的激发层。优选地，所述激发层是涂覆于所述基底上的(例如，彩色的)荧光材料层，所述荧光材料层包括与所述至少三个颜色区段对应的至少三个不同颜色的区域，每个所述区域在所述单色激光束的照射下生成与各自相同颜色的所述对应颜色激光束。同时，所述色轮的透光区是镂空的，或由透明材质形成的能由所述单色激光束透射的区。实质上，通过这种设置，使得所述单色激光束能够在色轮的反射区的激发层上激励荧光材料层生成对应颜色色光，并且经由所述基底往回朝向分色镜反射；以及使得所述单色激光束能够在色轮的透光区中直接透射穿过。从而以简单结构实现分光具体方案。在根据本专利技术的实施例中，所述至少一个反射镜包括：在所述色轮下游顺序地布置的第一平面反射镜、第二平面反射镜和第三平面反射镜，它们布置成相互倾斜地朝向彼此，且各自的光轴彼此正交。优选地，所述第一平面反射镜平行于所述分色镜布置，且所述第一平面反射镜的光轴相对于所述分色镜的中心与所述至少一个第一聚焦透镜的光心或所述至少一个第二聚焦透镜的光心的连线成45°倾斜角。优选地，所述第三平面反射镜平行于所述分色镜布置。通过以上设置，基于多个平面反射镜实现了将透射经过色轮透光区的单色激光束反射回到所述分色镜，特别是反射到分色镜的与第一侧相反的第二侧，以待与所述对应颜色的激光束混合。在根据本专利技术的替代实施例中，所述至少一个反射镜包括多个曲面反射镜。优选地，所述多个曲面反射镜为三个曲面反射镜，所述三个曲面反射镜与所述分色镜呈对角布置且彼此光轴正交。更优选地，在此情况下，所述的光投射装置还包括：位于所述多个曲面反射镜中最下游的曲面反射镜与所述分色镜的第二侧之间的至少一个准直透镜。由此，基于多个曲面反射镜(和视情况可选的准直透镜)来等效地实现了将透射经过色轮透光区的单色激光束反射回到所述分色镜，特别是反射到分色镜的与第一侧相反的第二侧，以待与所述对应颜色的激光束混合。根据本专利技术的另一方面，提供一种照射装置，包括：根据前述的光投射装置；和单色激光源，位于所述光投射装置上游且配置用于产生所述单色激光束。优选地，所述单色激光源是呈阵列布置的多个单色激光器。更优选地，所述多个单色激光器中的每个是蓝色激光器二极管。相应地，所述分色镜配置成反射蓝色激光束；并且所述色轮的所述反射区中的所述至少三个颜色区段包括：红色区段、绿色区段、黄色区段。通过这种设置，能够以简单的方案实现以单一类型的低功耗分离单色激光器(例如蓝色激光器二极管)通过分色和混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于单色激光束的光投射装置(10)，包括：/n分色镜(100)，配置成在其第一侧处接收和反射单色激光束且透射其他光束；/n色轮(200)，位于所述分色镜(100)下游且包括反射区和透光区(T)，所述反射区包括与单色激光束不同颜色的至少三个颜色区段(R，G，Y)，所述至少三个颜色区段(R，G，Y)中每个配置成受所述单色激光束激发产生对应颜色激光束且将所述对应颜色激光束朝向所述第一侧反射，每种对应颜色激光束不同于所述单色激光束，且所述透光区(T)配置成透射所述单色激光束；和/n至少一个反射镜(300)，位于所述色轮(200)下游，且配置成将经过所述透光区(T)的所述单色激光束朝向所述分色镜(100)的与第一侧相反的第二侧反射，且/n其中，所述分色镜(100)还配置成在所述第二侧处对由所述至少一个反射镜(300)反射的所述单色激光束再次反射，以与从所述第一侧透射的所述对应颜色激光束混合来生成所需颜色的合成色光。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于单色激光束的光投射装置(10)，包括：
分色镜(100)，配置成在其第一侧处接收和反射单色激光束且透射其他光束；
色轮(200)，位于所述分色镜(100)下游且包括反射区和透光区(T)，所述反射区包括与单色激光束不同颜色的至少三个颜色区段(R，G，Y)，所述至少三个颜色区段(R，G，Y)中每个配置成受所述单色激光束激发产生对应颜色激光束且将所述对应颜色激光束朝向所述第一侧反射，每种对应颜色激光束不同于所述单色激光束，且所述透光区(T)配置成透射所述单色激光束；和
至少一个反射镜(300)，位于所述色轮(200)下游，且配置成将经过所述透光区(T)的所述单色激光束朝向所述分色镜(100)的与第一侧相反的第二侧反射，且
其中，所述分色镜(100)还配置成在所述第二侧处对由所述至少一个反射镜(300)反射的所述单色激光束再次反射，以与从所述第一侧透射的所述对应颜色激光束混合来生成所需颜色的合成色光。


2.根据权利要求1所述的光投射装置，其中，所述色轮(200)的至少三个颜色区段(R，G，Y)各自的面积与所述透光区(T)的面积之间的比例被设置成是所述至少三个颜色区段(R，G，Y)分别对应的颜色与所述单色激光束的颜色彼此混合以形成所需颜色的颜色配比。


3.根据权利要求2所述的光投射装置，其中，所需颜色是白色，且所述合成色光是白光。


4.根据权利要求1至3中任一项的光投射装置，还包括以下至少一种：
至少一个第一聚焦透镜(400)，布置于所述分色镜(100)与所述色轮(200)之间，且配置成将由所述分色镜(100)的第一侧朝所述色轮(200)反射的所述单色激光束聚焦至所述色轮(200)上、以及对由所述单色激光束投射到所述色轮(200)的所述至少三个颜色区段(R，G，Y)上而激发的所述对应颜色激光束朝向所述分色镜(100)进行准直；和
至少一个第二聚焦透镜(500)，布置于所述色轮(200)与所述至少一个反射镜(300)之间，且配置成对投射穿过所述色轮(200)的所述透光区(T)的所述单色激光束进行准直。


5.根据权利要求4所述的光投射装置，其中，所述色轮(200)的光轴布置成使得经由所述分色镜(100)朝向色轮(200)传播的单色激光束被投射到色轮(200)上，且以偏离所述色轮(200)的光轴的方式落入所述色轮的部分扇区中。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的光投射装置，其中，所述色轮(200)的反射区包括：
基底；和
位于所述基底上的、且配置成由受单色激光束激发产生所述对应颜色激光的激发层。


7.根据权利要求6所述的光投射装置，其中，所述激发层是涂覆于所述基底上的荧光材料层，所述荧光材料层包括与所述至少三个颜色区段(R，G，Y)对应的至少三个不同的区域，每个所述区域在所述单色激光束的照射下生成所述对应颜色激光束。


8.根据权利要求1至5中任一项所述的光投射装置，其中，所述色轮(200)的透光区(T)是镂空的，或由透明材质形成的能由所述单色激光束透射的区。


9.根据权利要求1所述的光投射装置，其中，所述至少一个反射镜(300)包括：在所述色轮(200)下游顺序地布置的第一平面反射镜(310)、第二平面反射镜(320)和第三平面反射镜(330)。


10.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪泽斌，
申请(专利权)人：市光法雷奥佛山汽车照明系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44