CN105098598B - 一种激光光斑矫正系统及投影显示装置 - Google Patents

一种激光光斑矫正系统及投影显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明光源技术领域，提供了一种激光光斑矫正系统，其包括至少两个激光器，所述每个激光器的出射光束方向均设置一调光元件；所述调光元件用于调节每个激光器的出射光束的方向，形成矫正光束。本发明的该技术方案能够矫正激光器的出射光束，实现多个激光器同时使用时，光束的发散角度可调、激光光斑可调等，从而降低工业中对激光器制造的难度，提高激光器的应用范围。

Description

一种激光光斑矫正系统及投影显示装置
技术领域
本发明涉及光源技术领域，更具体的说，涉及一种激光光斑矫正系统及投影显示装置。
背景技术
传统的LED光源由于其能量低、发散角大等问题，人们为了追求更好的光源品质，出现了激光光源。由于激光光源的各项技术的成熟，近些年，激光光源在市场上的占据的份额逐年增加，激光光源被大量使用到照明、医疗等领域。
在激光器的制造进入工业化时，由于在大规模工业制造中或多或少的存在误差，当一个光源模组中的激光芯片和准直透镜的中心轴线不重合时，激光芯片发出的光经过准直透镜后的出射光束与激光芯片所在的平面不垂直，也即由于激光器自身误差导致出射光束的方向的偏差预定的光束的传播方向，当有多个激光器同时被使用时，多个激光器的出射光束分别交叉，方向不一致，出射光束的发散角度扩大，这不仅使得激光光斑扩大，也使得出射光束的光密度降低，在某些特殊的场合这些方向凌乱的出射光束无法满足高精度、高亮度、高能量等需求的设备的需要，例如高精度要求的投影领域、高亮度医疗领域对激光光源品质的要求；并且由于对激光器的出射光束的特殊要求，也增加了工业上的加工难度，同时也使得很多场合中多个激光器无法同时使用。
因此，需要一种激光光斑矫正系统，矫正激光光源的偏移，提高激光光源的品质，降低激光器在制造中的难度，并且满足不同场合对激光器的传播方向的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光光斑矫正系统及投影显示装置，旨在解决现有技术中由于激光器自身误差导致出射光束的方向的偏差预定的光束的传播方向，使得多个激光器同时使用时出射光束无法控制、激光光斑也不可控等问题造成的激光器阵列无法被使用。
本发明的一种激光光斑矫正系统，包括激光器阵列，所述激光器阵列包括至少两个激光器；每个所述激光器的出射光束方向均设置一调光元件；每个所述调光元件用于调节对应激光器的出射光束的方向，形成矫正光束。
优选的，所述调光元件为第一凸透镜或反射镜，所述第一凸透镜或反射镜与所述激光器一一对应。
优选的，每个所述激光器包括一激光芯片和一准直透镜，所述准直透镜设置在激光芯片的发光面一侧。
优选的，当调光元件为第一凸透镜时，所述至少一第一凸透镜的光轴与和其对应的激光器中的激光芯片的发光面的中心轴线不重合。
优选的，所述第一凸透镜或反射镜的位置可调。
上述任一技术方案中，所述的激光光斑矫正系统，还包括一聚光元件，所述聚光元件设置于调光元件远离激光器一侧，用于将来自所述调光元件的矫正光束汇聚。
优选的，所述聚光元件包括凹面反射镜或第二凸透镜。
本发明还提供了一种投影显示装置，包括上述任一方案所述的激光光斑矫正系统。
本发明的上述技术方案，通过在激光器前设置调光元件对由于激光器自身误差导致出射光束的方向的偏差预定的光束的传播方向的激光器的出射光束进行矫正，实现多个激光器同时使用时，光束的发散角度可调、激光光斑大小可调等，并且降低工业中对激光器制造的难度，提高激光器的应用范围。
附图说明
图1是本发明第一实施例中激光光斑矫正系统的结构示意图。
图2是本发明第二实施例中激光光斑矫正系统的结构示意图。
图3是本发明中调光元件对激光光斑矫正前后的示意图。
具体实施方式
为了使得说明更清楚，更容易理解以下结合附图，对本发明的方案进行详细说明。
结合图1，本发明提出第一实施例。一种激光光斑矫正系统，包括：激光器阵列和调光元件2，其中，激光器阵列包括至少两个激光器1和调光元件2。
(1)激光器1用于产生激光，形成出射光束。
其中，激光器1的个数根据需要进行设置，可以设置任意多个。每个激光器1均包含一个激光芯片11和一个准直透镜12，激光芯片11发射激光，该激光经过准直透镜12准直后，形成出射光束。
(2)调光元件2位于激光器的出射光束方向，其中，每个激光器的出射光束方向上均设置一调光元件2。通过移动调光元件2来调整出射光束的方向，形成矫正光束。调光元件2可以自动调整出射光束的方向也可以通过手动调整出射光束的方向。
其中，调光元件2可以为任意可以用来调节激光器的出射光束的方向的元件，例如：反射镜、凸透镜、凹透镜，当调光元件2为反射镜时，部分激光器的出射光束在经过反射镜调节后，不改变出射光束的横截面积；当调节元件2为凹透镜时，激光器的出射光束在经过凹透镜调节后，出射光束的横截面积变大；当调光元件2为凸透镜时，激光器的出射光束在经过凸透镜调节后，出射光束的横截面积改变。本实施例中，优选的，调光元件2为凸透镜，该技术方案可以使得矫正光束沿预定路径传播，更便于后续的收光。并且该调光元件2也可以使得矫正光束变的更均匀，比如光束的光斑在凸透镜的慢轴方向上比较宽，快轴方向上比较窄，当经过该凸透镜后，光束的光斑在快轴方向上变宽，从而提高矫正光束的均匀性。当然，根据不同需要也可以采用反射镜和凹透镜。
其中，本实施例中至少一个凸透镜的光轴与和其对应的激光器1中的激光芯片11的发光面的中心轴线不重合。本技术方案能够使得任一出射光束按照任一方向传播，可以有效解决由于激光芯片11与准直透镜12在安装时存在误差而导致出射光束不能按照预定方向传播而使得该激光器无法正常使用的问题。
本实施例的上述技术方案解决了现有技术中由于工业的误差导致多个激光器的出射光束不能按照预定的方向传播导致光的利用率低，不同激光器的出射光束相互交叉，方向不一致使得出射光束发散角度大、激光光斑大的问题。本实施例的上述技术方案采用调光元件对多个激光器的出射光束进行矫正，使得每个激光器的出射光束均能按照预定的方向传播，从而使得该激光器的光的利用率增加，减少后续对出射光束的处理的难度。同时，也降低了工业上的加工难度，增加了激光器的应用范围。
基于第一实施例，本发明提出第二实施例，以下结合图2进行说明。一种激光光斑矫正系统，包括激光器阵列、调光元件2和聚光元件3。其中，激光器阵列包括至少两个激光器1。激光元件3位于调光元件2远离激光器1一侧，用于将来自所述调光元件的矫正光束汇聚。
其中，聚光元件3可以为任意对矫正光束汇聚的元件，例如：凹面反射镜、凸透镜等。其中，该凹面反射镜能够将入射到其上的光束汇聚于一点，如图2B所示，该凹面反射镜具有一焦点，当光束按照某个方向入射时，该光束可以被汇聚于一点，其中，通过调节调光元件2的位置、方向等来调节矫正光束到达凹面反射镜的位置，使得矫正光束入射到凹面反射镜上时，凹面反射镜将矫正光束汇聚。该凸透镜能够将入射到其上的光束汇聚于一点，如图2A所示，通过调节调光元件2的位置、方向等来调节矫正光束到达凸透镜的位置，使得矫正光束入射到凸透镜上时，凸透镜将矫正光束汇聚。本实施例的该技术方案，调光元件2与凸透镜共同实现多个激光器的球差矫正，从而可获得更小的激光光斑，该激光光斑的光密度更高，提高后续使用时激光的能效。
本发明中的第一实施例或第二实施例中的调光元件2还实现了将如图3A中的椭球形的激光光斑矫正成如图3B中的近似圆形的光斑，从而减小出射光束的发散角，便于后续匀光时能够实现光分布更均匀。其中，图3A中的激光光斑为来自激光器中的出射光束的光斑，图3B中的激光光斑为来自经过调光元件2调节之后的矫正光束的光斑。为了更清楚的说明，此处举例调光元件2为凸透镜，当出射光束到达凸透镜之后，出射光束的椭圆光斑的长轴沿着凸透镜的慢轴传播，椭圆光斑的短轴沿着凸透镜的快轴进行传播，由于快轴传播光束的速度快于慢轴传播光束的速度，又由于透镜具有一定的汇聚作用，从而将快轴上传播的光束的光斑的宽度变宽，且角度变小，从而形成如图3B中的近似圆形的光斑。
本发明还包括一种投影显示装置，包括上述任一实施例中所述的激光光斑矫正系统，在此不对该结构进行详述，该投影显示装置的结构除了光源部分采用激光光斑矫正系统外，其他结构均为本领域人员知晓的结构。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者直接、间接运用在其他相关的技术领域，均视为包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种激光光斑矫正系统，其特征在于，包括激光器阵列，所述激光器阵列包括至少两个激光器；
每个所述激光器的出射光束方向均设置一调光元件，所述调光元件为第一凸透镜，至少一个所述第一凸透镜的光轴与其对应的所述激光器的发光面的中心轴线不重合，以使经所述调光元件出射的任一光束可按照预定方向传播；
且所述出射光束到达所述第一凸透镜之后，所述出射光束的椭圆光斑的长轴沿着所述第一凸透镜的慢轴传播，所述椭圆光斑的短轴沿着所述第一凸透镜的快轴进行传播；
所述调光元件远离所述激光器的一侧设置有聚光元件；每个所述调光元件用于调节对应激光器的出射光束的方向，形成矫正光束，所述聚光元件将来自所述调光元件的矫正光束汇聚。
2.根据权利要求1所述的激光光斑矫正系统，其特征在于，所述调光元件为第一凸透镜，所述第一凸透镜与所述激光器一一对应。
3.根据权利要求2所述的激光光斑矫正系统，其特征在于，每个所述激光器包括一激光芯片和一准直透镜，所述准直透镜设置在激光芯片的发光面一侧。
4.根据权利要求2所述的激光光斑矫正系统，其特征在于，所述第一凸透镜的位置可调。
5.根据权利要求1所述的激光光斑矫正系统，其特征在于，所述聚光元件包括凹面反射镜或第二凸透镜。
6.一种投影显示装置，其特征在于，包括权利要求1至5中任一项所述的激光光斑矫正系统。
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