CN104950561A - 一种用于激光显示的半导体激光光源模组 - Google Patents

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Abstract

本发明使用三色激光作为显示光源，提出一种高亮度的三色激光光源合光模组，光路简洁、体积小巧，能够真正实现产业化。该用于激光显示的半导体激光光源模组，主要包括在高度方向上相互错开的三组单色激光器模块，每一组单色激光器模块包括若干个同方向出光的激光芯片以及相应的光学准直镜组，其中两组单色激光器模块的前方分别设置有全反射光学器件，使得这两组单色激光器模块的出光经过相应的全反射光学器件后能够在立体空间中与另一组单色激光器模块的出光处于同一高度，且三束出光的水平投影为T型；在所述同一高度以及T型的交汇位置设置有合光器件，使得这三束出光能够合光输出。

Description

一种用于激光显示的半导体激光光源模组
技术领域
本发明涉及一种用于激光显示的激光光源结构。
背景技术
目前，激光显示技术多采用蓝光激发荧光粉或激光激发荧光粉加LED方式作为投影或激光显示光源。前者由于荧光粉长时间使用会出现衰减，会随着时间推荐画面色彩变化较大，并且荧光粉有被激光灼烧的风险，导致信赖性不足。后者使用激光泵浦方式实现不同色彩，不仅效率低下，而且体积大、成本高。目前市场对于激光投影显示不太接受的主要原因也都在于此。
采用独立的三原色光进行合光形成白光，是光学领域常见的一种做法。具体在投影、显示应用领域，传统合光方式是在同一平面内将三种不同颜色的光合而为一。目前LCD灯泡式或者LED式投影机都采用类似方式。假设采用三色纯激光进行合光，或许也会考虑这种合光方式；不过，由于应用激光器(尤其是半导体激光器)需要特别考虑亮度、体积以及散热等方面的问题,此种方式受到的限制较大,亮度与体积的矛盾难于调和。或许正因如此，纯粹三色激光组合作为光源目前尚未见报道或文献公开。
发明内容
本发明使用三色激光作为显示光源，提出一种高亮度的三色激光光源合光模组，光路简洁、体积小巧，能够真正实现产业化。
本发明的方案如下：
一种用于激光显示的半导体激光光源模组，主要包括在高度方向上相互错开的三组单色激光器模块，每一组单色激光器模块包括若干个同方向出光的激光芯片以及相应的光学准直镜组，其中两组单色激光器模块的前方分别设置有全反射光学器件，使得这两组单色激光器模块的出光经过相应的全反射光学器件后能够在立体空间中与另一组单色激光器模块的出光处于同一高度，且三束出光的水平投影为T型；在所述同一高度以及T型的交汇位置设置有合光器件，使得这三束出光能够合光输出。
在以上方案的基础上，本发明再进一步作了如下优化：
上述三组单色分别为三原色(红、绿、蓝)。
上述合光器件为合光棱镜，或者采用滤光片组成。
上述全反射光学器件为直角棱镜；也可以采用反射镜替代实现直角棱镜的光学结构。
至少有一组单色激光器模块配置有与其激光芯片对应的45°平面反射镜阵列，使得该组单色激光器模块中的激光芯片发出的光经45°平面反射镜阵列反射至所述光学准直镜组。这样，能够便于实现对激光芯片(巴条)进行扭转、翻转，从而合理利用立体空间。
三组单色激光器模块可以采用相同数量的激光芯片，也可以根据需要和情况设置不同数量的激光芯片。
本发明具有以下优点：
本发明使用三色激光作为显示光源，满足了高亮度条件下的散热要求；同时，光路简洁，能够在很小体积内实现三色激光混合，从而实现三色激光显示设备小型化和批量生产，成本降低。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图(实施例一)。
图2为本发明的光路示意图(实施例一)。
图3为本发明的整体结构投影示意图(实施例一)。
图4为本发明的整体结构正视示意图(实施例一)。
图5为本发明的实施例二的整体结构投影示意图。
附图标号说明：
1-激光芯片；2-45°平面反射镜；3-光学准直镜组；4-全反射光学器件(直角棱镜)；5-合光器件。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明采用立体分布结构，主要包括在高度方向上相互错开的三组单色激光器模块，每一组单色激光器模块包括若干个同方向出光的激光芯片以及相应的光学准直镜组，其中两组单色激光器模块的前方分别设置有全反射光学器件，使得这两组单色激光器模块的出光经过相应的全反射光学器件后能够在立体空间中与另一组单色激光器模块的出光处于同一高度，且三束出光的水平投影为T型；在所述同一高度以及T型的交汇位置设置有合光器件，使得这三束出光能够合光输出。
不同颜色的光分布在不同平面内，通过直角棱镜的全反射改变光的结构走向，进入同一平面，再通过X-cube进行合束进而进入后续光路。这里，也可以采用反射镜替代实现直角棱镜的光学结构。X-cube可以是滤光片组成也可以是合光棱镜组成。
三组单色激光器模块中的激光芯片本身的出光方向可以有不同的设计，例如，可以参照本发明实施例对激光芯片巴条进行扭转、翻转，全反射光学器件作适应性地配置实现T型的合光。
传统的激光显示技术中，一般采用简单的T-O将激光芯片封装成为单管,再将多个单管组成激光器方阵，由于投影业界使用的TO封装的单管激光器较多,导致体积较大，且散热仍不理想。而基于本发明的结构，激光芯片可以直接封装在机械结构(比如金属结构块)上，使用工业高功率激光器使用的单管F-mount或靶条等的封装方式，因为激光芯片尺寸为微米级,可以在较小尺寸的同一平面内排布多颗激光芯片,达到小体积累积较多数量激光芯片的可能,从而有效减小体积,简化散热结构。
根据实际需要，每一组单色激光器模块的激光芯片(巴条)数量都可以做调整，可以更好地控制色彩，体积及功耗等要求，如图5。

Claims (7)

1.一种用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：包括在高度方向上相互错开的三组单色激光器模块，每一组单色激光器模块包括若干个同方向出光的激光芯片以及相应的光学准直镜组，其中两组单色激光器模块的前方分别设置有全反射光学器件，使得这两组单色激光器模块的出光经过相应的全反射光学器件后能够在立体空间中与另一组单色激光器模块的出光处于同一高度，且三束出光的水平投影为T型；在所述同一高度以及T型的交汇位置设置有合光器件，使得这三束出光能够合光输出。
2.根据权利要求1所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：所述三组单色分别为三原色。
3.根据权利要求1所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：所述合光器件为合光棱镜，或者采用滤光片组成。
4.根据权利要求1所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：所述全反射光学器件为直角棱镜。
5.根据权利要求4所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：所述全反射光学器件采用反射镜替代实现直角棱镜的光学结构。
6.根据权利要求1所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：至少有一组单色激光器模块配置有与其激光芯片对应的45°平面反射镜阵列，使得该组单色激光器模块中的激光芯片发出的光经45°平面反射镜阵列反射至所述光学准直镜组。
7.根据权利要求1所述的用于激光显示的半导体激光光源模组，其特征在于：三组单色激光器模块的激光芯片数量相同，或存在不同。
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