專利名稱：激光光源準(zhǔn)直裝置、準(zhǔn)直裝置陣列及照明系統(tǒng)和投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光光源準(zhǔn)直裝置、準(zhǔn)直裝置陣列、包括該準(zhǔn)直裝置的照明系統(tǒng)及包括該照明系統(tǒng)的投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
激光光源常被用于照明系統(tǒng)的發(fā)光部件使用，例如，投影系統(tǒng)需要高亮度的照明系統(tǒng)將光線投射到成像元件上，現(xiàn)有投影系統(tǒng)的照明部分多采用高壓汞燈、LED和激光為光源，半導(dǎo)體激光器是ー種使用較為廣泛的照明光源。半導(dǎo)體激光器單體發(fā)出的光線具有一定的發(fā)散角度，且由于半導(dǎo)體激光器単體的功率較低，不足以達到投影需要的亮度，一般需
要使用激光器陣列來滿足投影所需的亮度。為了適應(yīng)投影照明的需要，要保證多束激光光束可以匯聚為一點以達到最大效率，因此就需要保證多束激光光束具有較高且較一致的準(zhǔn)直度?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用凸透鏡對光線進行準(zhǔn)直，因此便需要一種準(zhǔn)直裝置，用于準(zhǔn)確固定激光器和凸透鏡，以達到最佳的準(zhǔn)直效果。目前出現(xiàn)ー種準(zhǔn)直裝置，其兩端各有一圓孔，裝置內(nèi)部設(shè)有ー圈用于定位凸透鏡與激光器的凸緣，凸緣的上下表面分別用于安置凸透鏡和激光器，凸緣的厚度決定了凸透鏡和激光器的間距。在加工該準(zhǔn)直裝置的過程中，需要嚴(yán)格控制兩圓孔的同心度來保證激光光束和透鏡共軸，以保證最佳的準(zhǔn)直效果；并且，由于凸緣的存在，使得上下兩個圓孔必須分兩次加工，其同心度極難保證；另外，還需要精確控制凸緣的厚度來保證激光光束的準(zhǔn)直度達到預(yù)先要求，該厚度的控制也較難保證。這種準(zhǔn)直裝置的加工過程非常復(fù)雜，難以批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低。同時，也由于其加工難度較大使得兩端圓孔的同心度和凸緣的厚度不易滿足高精度要求，進而不可避免的影響了激光束的準(zhǔn)直效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光光源準(zhǔn)直裝置，g在解決現(xiàn)有準(zhǔn)直裝置加工難度大及加工精度難以保證的問題，同時使激光的準(zhǔn)直效果得到進ー步改善。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種激光光源準(zhǔn)直裝置，用于安裝激光光源和準(zhǔn)直透鏡，包括內(nèi)套筒和外套筒；所述外套筒的一端具有第一敞ロ，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第一凸緣，所述第一凸緣與第一敞ロ的中心軸重合；所述內(nèi)套筒靠近所述第一敞ロ的一端具有第二敞ロ，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第
ニ凸緣；所述第二凸緣的上表面抵接于所述第一凸緣的下表面，且第二凸緣相對第一凸緣向內(nèi)凸出，形成一臺階結(jié)構(gòu)，用于安裝所述準(zhǔn)直透鏡；所述第二敞ロ縮于所述外套筒之內(nèi)，使所述第一敞ロ端和第二敞ロ端形成另一臺階結(jié)構(gòu)，用于安裝所述激光光源。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種激光光源準(zhǔn)直裝置陣列，由多個上述的激光光源準(zhǔn)直裝置于同一平面排布而成，所述多個激光光源準(zhǔn)直裝置的外套筒為一體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的又一目的在于提供ー種照明系統(tǒng)，包括由多個光源單體組成的光源陣列，每個所述光源単體均包括上述的激光光源準(zhǔn)直裝置，在所述激光光源準(zhǔn)直裝置的內(nèi)套筒的第二敞ロ處設(shè)有激光器，在所述內(nèi)套筒的第二凸緣上設(shè)有準(zhǔn)直透鏡，所述激光器與所述準(zhǔn)直透鏡的中心軸重合。本發(fā)明的再一目的在于提供ー種投影設(shè)備，包括成像系統(tǒng)及為所述成像系統(tǒng)提供照明光的照明系統(tǒng)，所述照明系統(tǒng)采用上述的照明系統(tǒng)。本發(fā)明提供的激光光源準(zhǔn)直裝置用于裝配激光光源和準(zhǔn)直透鏡時，激光光源的固定端抵接于內(nèi)套筒的第二敞ロ端，準(zhǔn)直透鏡則抵接于內(nèi)套筒的第二凸緣的上表面，因此，內(nèi)套筒的高度限定了激光器與準(zhǔn)直透鏡的間距；同時，激光光源和準(zhǔn)直透鏡在水平方向的位置又分別通過共軸的第一敞口和第一凸緣限定，進而保證了激光光源和準(zhǔn)直透鏡的同心
度。這樣，本發(fā)明將激光光源和準(zhǔn)直透鏡的間距和同心度設(shè)計分別通過兩個獨立的套筒實現(xiàn)，而內(nèi)套筒和外套筒可以單獨制作且加工方便。外套筒的兩端圓孔(第一敞口和第一凸緣)的中段無阻隔，可以一次加工得到，不用轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，精度較高，進而保證激光光源與準(zhǔn)直透鏡的同心度較高；內(nèi)套筒的高度可以通過研磨得到，精度極高且易控制，進而保證激光光源與準(zhǔn)直透鏡的間距精度較高；并且，內(nèi)外套筒加工精度的可重復(fù)性較好，十分適合批量生產(chǎn)。同吋，由于其加工精度容易保證，也使得激光準(zhǔn)直的效果更佳。采用該激光光源準(zhǔn)直裝置的照明系統(tǒng)輸出的光束準(zhǔn)直性好，并且在采用多個該準(zhǔn)直裝置的照明系統(tǒng)中，可以得到準(zhǔn)直效果好且準(zhǔn)直度非常一致的輸出光束，十分適用于投影系統(tǒng)。進而，采用該照明系統(tǒng)的投影設(shè)備也具有較佳的投影效果。


圖I是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置的剖視圖；圖2是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置與激光器和準(zhǔn)直透鏡裝配后的剖視圖；圖3是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置的外套筒的立體圖；圖4是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置的外套筒的半剖視圖；圖5是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置的內(nèi)套筒的立體圖；圖6是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置的內(nèi)套筒的半剖視圖；圖7是本發(fā)明實施例照明系統(tǒng)的剖視圖；圖8是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置陣列的外套筒陣列的剖視圖；圖9是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置陣列的外套筒陣列的俯視圖；圖10是本發(fā)明實施例激光光源準(zhǔn)直裝置陣列的剖視圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實現(xiàn)進行詳細描述
圖I示出了本發(fā)明實施例提供的激光光源準(zhǔn)直裝置的剖視圖，圖2示出了該激光光源準(zhǔn)直裝置與激光器和準(zhǔn)直透鏡裝配后的剖視圖，圖3、4分別示出了外套筒的立體圖和半剖視圖，圖5、6分別示出了內(nèi)套筒的立體圖和半剖視圖，為了便于說明，僅示出了與本實施例相關(guān)的部分。該激光光源準(zhǔn)直裝置主要用于裝配激光光源(激光器)和準(zhǔn)直透鏡，以獲得出射光為平行光或近似平行光的光源単體。如圖1、2，該裝置包括一內(nèi)套筒I和一外套筒2,內(nèi)套筒I的高度小于外套筒2的高度，其兩端均縮于外套筒2的內(nèi)部。如圖3、4，外套筒2的一端貫通，具有第一敞ロ 21,另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第一凸緣22,該第一凸緣22與第一敞ロ 21的中心軸重合。如圖5、6，內(nèi)套筒I靠近第一敞ロ 21的一端具有第二敞ロ 11，而另ー端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第二凸緣12。其中，第一凸緣22和第二凸緣12上下抵接，并且，第二凸緣12相對第一凸緣22向內(nèi)凸出一定寬度，使第一凸緣22和第二凸緣12形成一臺階結(jié)構(gòu)。另外，由于內(nèi)套筒I和外套筒2的敞ロ端的端面具有高度差，同樣形成了一臺階結(jié)構(gòu)。進ー步參考圖1、2，該裝置的使用方法如下通過第一凸緣22和第二凸緣12構(gòu)成的臺階結(jié)構(gòu)固定準(zhǔn)直透鏡3，通過內(nèi)套筒I和外套筒2的第一敞ロ端和第二敞ロ端構(gòu)成的臺階結(jié)構(gòu)固定激光器4。具體的，激光器4通常具有ー發(fā)光體41和一基板42，將激光器4的基板42與內(nèi)套筒I的敞ロ端的端面相貼合，同時保證激光器4的中心軸與第一敞ロ 21的中心軸重合，優(yōu)選的，可以通過將基板42的側(cè)面完全抵接于外套筒2的內(nèi)側(cè)面實現(xiàn)激光器4與第一敞ロ 21共軸。對于準(zhǔn)直透鏡3，將其下表面抵接于第二凸緣12凸出于第一凸緣22的部分的上表面，同時保證準(zhǔn)直透鏡3的中心軸與外套筒2的第一凸緣22的中心軸重合。優(yōu)選的，可以通過將準(zhǔn)直透鏡3的側(cè)面完全抵接于第一凸緣22的內(nèi)側(cè)面實現(xiàn)準(zhǔn)直透鏡3與第一凸緣22共軸。按照上述方法安裝好激光器4和準(zhǔn)直透鏡3后，激光器4的基板42與內(nèi)套筒I的敞ロ端的端面相貼合，準(zhǔn)直透鏡3的下表面與內(nèi)套筒I的第二凸緣12的上表面相貼合，因此，激光器4與準(zhǔn)直透鏡3之間的距離僅由內(nèi)套筒I的高度決定。另ー方面，激光器4與外套筒2的第一敞ロ 21共軸，準(zhǔn)直透鏡3與外套筒2的第一凸緣22共軸，而第一敞ロ 21和第一凸緣22的中心軸是重合的，因此保證了激光器4與準(zhǔn)直透鏡3的中心軸重合，進而保證了激光器4與準(zhǔn)直透鏡3的同心度。綜上所述，本實施例提供的激光光源準(zhǔn)直裝置通過內(nèi)套筒I界定了激光器4與準(zhǔn)直透鏡3的間距，通過外套筒2界定了激光器4與準(zhǔn)直透鏡3的同心度，而內(nèi)套筒I和外套筒2是兩個相互獨立的構(gòu)件，可以單獨制作。在制作內(nèi)套筒I時，只需根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器4與準(zhǔn)直透鏡3的間距合理設(shè)計內(nèi)套筒I的高度，在制作外套筒2時，只需保證第一凸緣22與第一敞ロ 21共軸，另外，需保證內(nèi)、外套筒裝配好后，第二凸緣12相對第一凸緣22向內(nèi)凸出一定寬度。這樣，可以將激光器4和準(zhǔn)直透鏡3的間距及同心度設(shè)計通過兩個獨立的構(gòu)件實現(xiàn)，而單獨制作內(nèi)套筒I和外套筒2較制作傳統(tǒng)的一體結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)直裝置更加容易，不會如傳統(tǒng)準(zhǔn)直裝置那樣難以把握其兩端圓孔的同心度和中間凸緣的厚度。具體的，外套筒的兩端圓孔(第一敞口和第一凸緣)的中段無阻隔，可以一次加工得到，不用轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，精度較高，進而保證激光光源與準(zhǔn)直透鏡的同心度較高；內(nèi)套筒的高度可以通過研磨得到，精度極高且易控制，進而保證激光光源與準(zhǔn)直透鏡的間距精度較高；并且，內(nèi)外套筒加工精度的可重復(fù)性較好，十分適合批量生產(chǎn)。同吋，由于其加工精度容易保證，也使得激光準(zhǔn)直的效果更佳。因此，本實施例提供的準(zhǔn)直裝置更便于加工，且加工精度高，良品率高，適合批量生產(chǎn)，同時由于其加工精度容易保證，也使得激光準(zhǔn)直的效果更佳。在本實施例中，可以使第二凸緣12與第一凸緣22的中心軸重合，一方面便于加エ；另一方面，由于激光器4與第一凸緣22共軸,將第一、第二凸緣共軸設(shè)置后,使得激光器4、第一、第二凸緣三者共軸，進而使激光的準(zhǔn)直效果更好。在本實施例中，外套筒2和內(nèi)套筒I的形狀相同，且優(yōu)選為圓柱形套筒，進而，第一凸緣22和第二凸緣12優(yōu)選為圓環(huán)形凸緣。這種圓柱形套筒和圓環(huán)形凸緣較適用于使用比較廣泛的圓形的激光器和準(zhǔn)直透鏡。當(dāng)然，內(nèi)、外套筒和第一、第二凸緣的形狀主要根據(jù)預(yù)裝配的激光器和準(zhǔn)直透鏡的形狀設(shè)計。進ー步參考圖1、5，為了便于內(nèi)套筒I和外套筒2的裝配，可以將內(nèi)套筒I的第二凸緣12的上表面與內(nèi)套筒I的外側(cè)面的轉(zhuǎn)折處設(shè)計為傾斜的轉(zhuǎn)折面13。由于內(nèi)套筒I的
外徑和外套筒2的內(nèi)徑相差很小，在裝配時需要嚴(yán)格對位才能順利裝配，本實施例中由于該轉(zhuǎn)折面13具有一斜坡，使得內(nèi)、外套筒裝配時不必十分嚴(yán)格對位，也可使內(nèi)套筒I沿該斜坡順勢套入外套筒2，方便安裝。在本實施例中，由于激光器4的基板42是與內(nèi)套筒I的敞ロ端緊密抵接的，因此，內(nèi)套筒I的敞ロ端的結(jié)構(gòu)優(yōu)選與激光器4的基板42的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，以保證激光器4與內(nèi)套筒I的敞ロ端緊密配合。本發(fā)明提供的激光光源準(zhǔn)直裝置既便于加工，又容易保證其加工精度，適合批量生產(chǎn)。這種準(zhǔn)直裝置特別適用于投影設(shè)備的照明系統(tǒng)。如圖7，該照明系統(tǒng)通常包括由多個光源単體701于同一平面組成的光源陣列，該光源単體701包括上述的激光光源準(zhǔn)直裝置。在每個激光光源準(zhǔn)直裝置的內(nèi)套筒的第二敞ロ處均設(shè)有ー激光器，在內(nèi)套筒的第二凸緣上則設(shè)有準(zhǔn)直透鏡，激光器與準(zhǔn)直透鏡的中心軸重合。該激光器可以采用ニ極管激光器。進ー步的，激光器和準(zhǔn)直透鏡可以按照上述的裝配方式裝配在激光光源準(zhǔn)直裝置上，此處不再贅述。另外，可以理解的是，該照明系統(tǒng)中采用了多個激光光源準(zhǔn)直裝置，這多個激光光源準(zhǔn)直裝置可以是相互獨立的単體，還可以是連接為一體的，如圖8，9。即在制作時，統(tǒng)ー加エ包括多個外套筒的外套筒陣列801，然后批量制作與外套筒數(shù)目相同的內(nèi)套筒，再將內(nèi)套筒和外套筒裝配到一起，形成完整的激光光源準(zhǔn)直裝置陣列1001，如圖10。因此，這種一體結(jié)構(gòu)的激光光源準(zhǔn)直裝置陣列也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。進ー步的，包括成像系統(tǒng)及上述的照明系統(tǒng)的投影設(shè)備也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種激光光源準(zhǔn)直裝置，用于安裝激光光源和準(zhǔn)直透鏡，其特征在于，包括內(nèi)套筒和外套筒； 所述外套筒的一端具有第一敞口，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第一凸緣，所述第一凸緣與第一敞口的中心軸重合； 所述內(nèi)套筒靠近所述第一敞口的一端具有第二敞口，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第二凸緣； 所述第二凸緣的上表面抵接于所述第一凸緣的下表面，且第二凸緣相對第一凸緣向內(nèi)凸出，形成一臺階結(jié)構(gòu)，用于安裝所述準(zhǔn)直透鏡； 所述第二敞口縮于所述外套筒之內(nèi)，使所述第一敞口端和第二敞口端形成另一臺階結(jié)構(gòu)，用于安裝所述激光光源。
2.如權(quán)利要求I所述的激光光源準(zhǔn)直裝置，其特征在于，所述第二凸緣與所述第一凸緣的中心軸重合。
3.如權(quán)利要求I所述的激光光源準(zhǔn)直裝置，其特征在于，所述第二凸緣的上表面與所述內(nèi)套筒的外側(cè)面之間具有一傾斜的轉(zhuǎn)折面。
4.如權(quán)利要求I、2或3所述的激光光源準(zhǔn)直裝置，其特征在于，所述外套筒和內(nèi)套筒均為圓柱形套筒，所述第一凸緣和第二凸緣均為圓環(huán)形凸緣。
5.一種激光光源準(zhǔn)直裝置陣列，其特征在于，由多個權(quán)利要求I至4任一項所述的激光光 源準(zhǔn)直裝置于同一平面排布而成，所述多個激光光源準(zhǔn)直裝置的外套筒為一體結(jié)構(gòu)。
6.一種照明系統(tǒng)，包括由多個光源單體組成的光源陣列，其特征在于，每個所述光源單體均包括權(quán)利要求I至4任一項所述的激光光源準(zhǔn)直裝置，在所述激光光源準(zhǔn)直裝置的內(nèi)套筒的第二敞口處設(shè)有激光器，在所述內(nèi)套筒的第二凸緣上設(shè)有準(zhǔn)直透鏡，所述激光器與所述準(zhǔn)直透鏡的中心軸重合。
7.如權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，多個所述激光光源準(zhǔn)直裝置的外套筒為一體結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求6所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器包括一發(fā)光體和用于承載所述發(fā)光體的基板，所述基板的上表面抵接于所述內(nèi)套筒的下端面，所述基板的外側(cè)面抵于所述外套筒的內(nèi)側(cè)面。
9.如權(quán)利要求6、7或8所述的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述準(zhǔn)直透鏡的下表面抵接于所述第二凸緣的上表面，所述準(zhǔn)直透鏡的外側(cè)面抵于所述第一凸緣的內(nèi)側(cè)面。
10.一種投影設(shè)備，包括成像系統(tǒng)及為所述成像系統(tǒng)提供照明光的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述照明系統(tǒng)采用權(quán)利要求6、任一項所述的照明系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明適用于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種激光光源準(zhǔn)直裝置、準(zhǔn)直裝置陣列及照明系統(tǒng)和投影設(shè)備。該裝置包括內(nèi)套筒和外套筒，內(nèi)套筒的兩端均位于外套筒的內(nèi)部；外套筒的一端具有第一敞口，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第一凸緣，第一凸緣與第一敞口的中心軸重合；內(nèi)套筒靠近第一敞口的一端具有第二敞口，另一端設(shè)有一向內(nèi)延伸的第二凸緣；第二凸緣的上表面抵接于第一凸緣的下表面，且第二凸緣相對第一凸緣向內(nèi)凸出，形成一臺階結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將激光器和準(zhǔn)直透鏡的間距和同心度設(shè)計分別通過兩個獨立的套筒實現(xiàn)，而內(nèi)、外套筒可以單獨制作，方便加工，因此，該準(zhǔn)直裝置更便于加工且加工精度高，適合批量生產(chǎn)，同時也使得激光準(zhǔn)直的效果更佳。
文檔編號H01S5/022GK102854632SQ20121029223
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者唐文天 申請人:蕪湖雅圖數(shù)字視頻技術(shù)有限公司