CN105807533A - 一种基于非线性晶体的光源装置及激光显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于非线性晶体的光源装置及激光显示器，该装置包括第一激光光源，用于产生第一颜色激光光束；液晶盒，用于将第一颜色激光光束转化为第一偏振光束或第二偏振光束输出，或阻止第一颜色激光光束通过；第一非线性晶体，用于将第一偏正光束转化为第二颜色激光光束；第二非线性晶体，用于将第二偏正光束转化为第三颜色激光光束；第二激光光源，用于在液晶盒阻止第一颜色激光光束通过时产生第一颜色激光光束；该光源装置至少依次输出第一颜色激光光束、第二颜色激光光束及第三颜色激光光束。通过上述方式，本发明能够通过两个激光光源及两个非线性晶体输出三种颜色的激光光束，避免了使用荧光色轮的制作难度，降低成本。

Description

一种基于非线性晶体的光源装置及激光显示器

技术领域

本发明涉及领域显示领域，特别是涉及一种基于非线性晶体的光源装置及激光显示器。

背景技术

激光电视是利用半导体激光光源，产生红、绿、蓝三种波长的连续激光作为彩色激光电视的光源，通过电视信号控制三基色激光扫描图像。

其中，激光电视的光源系统一般是采用单色激光光源，然后将该单色激光光源激发并转换为其他两种颜色的激光，从而实现三色激光的连续输出。该方案需要一种具有多种光学功能的荧光色轮，通过在荧光色乱上涂布不同颜色荧光粉的比例及角度来控制三种颜色的输出。

然而这种方式往往需要精确的控制荧光粉的涂布位置、间隙和形状，使得荧光色轮的制作难度增大；并且在出现色度、色温偏差等问题时，只有通过更换荧光色轮来调整光源的输出，从而增大了成本。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于非线性晶体的光源装置及激光显示器，能够通过能够通过两个激光光源及两个非线性晶体输出三种颜色的激光光束，避免了使用荧光色轮的制作难度，降低成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于液晶盒的光源装置，该装置包括：第一激光光源，用于产生第一颜色激光光束；液晶盒，用于将第一颜色激光光束转化为第一偏振光束或第二偏振光束输出，或阻止第一颜色激光光束通过；第一非线性晶体，用于将第一偏正光束转化为第二颜色激光光束；第二非线性晶体，用于将第二偏正光束转化为第三颜色激光光束；偏振分束器，用于在接收第一偏振光或第二偏振光后将第一偏振光投射至第一非线性晶体，或将第二偏振光投射至第二非线性晶体；第二激光光源，用于在液晶盒阻止第一颜色激光光束通过时产生第四颜色激光光束；光源装置至少依次输出第二颜色激光光束、第三颜色激光光束及第四颜色激光光束。

其中，光源装置还包括电压驱动装置；电压驱动装置连接液晶盒，用于对液晶盒交替地输入不同驱动电压以使液晶盒在第一驱动电压下将第一颜色激光光束转化为第一偏振光束，或在第二驱动电压下将第一颜色激光光束转化为第二偏振光束，或在零驱动电压下阻止第一颜色激光光束通过。

其中，电压驱动装置还用于控制输入至液晶盒的不同驱动电压的时间。

其中，第一电压为正电压，第二电压为负电压。

其中，光源装置还包括偏振分束器；偏振分束器用于在接收第一偏振光或第二偏振光后将第一偏振光投射至第一非线性晶体，或将第二偏振光投射至第二非线性晶体。

其中，光源装置还包括反射镜、第一二向色镜及第二二向色镜；反射镜用于反射第三颜色激光光束，第一二向色镜用于反射第三颜色激光光束并透射第四颜色激光光束，第二二向色镜用于反射第三颜色激光光束及第四颜色激光光束并透射第二颜色激光光束。

其中，第一非线性晶体包括第一聚焦透镜组及第一准直透镜组；第二非线性晶体包括第二聚焦透镜组及第二准直透镜组。

其中，第一颜色激光光束、第二颜色激光光束及第三颜色激光光束分别为红、绿、蓝中的一种。

其中，第一颜色激光光束与第四颜色激光光束颜色相同。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种激光显示器，该激光显示器至少包括显示面板及光源装置；其中，光源装置是如上述的光源装置。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过液晶盒将第一颜色激光转化为具有不同偏振性能的光并分时输出，再通过偏振分束器分别投射至具有不同波长转换功能的非线性晶体以将该第一颜色激光转化为第二颜色及第三颜色激光，再通过增加一个第四颜色激光光源以输出第四颜色激光，则可以至少分时输入第二颜色激光、第三颜色激光及第四颜色激光；其中，使用非线性晶体来改变光的波长从而改变光的颜色，避免了使用涂覆多种荧光粉的荧光色轮时导致工艺复杂的问题，降低了成本。

附图说明

图1是本发明基于液晶盒的光源装置第一实施方式的结构示意图；

图2是本发明基于液晶盒的光源装置第二实施方式的结构示意图；

图3是本发明基于液晶盒的光源装置第二实施方式中电压驱动装置的电压输出波形示意图；

图4是本发明激光显示器实施方式的结构示意图。

具体实施方式

参阅图1，本发明基于液晶盒的光源装置第一实施方式的结构示意图，该光源装置包括：

第一激光光源101，用于产生第一颜色激光光束111；液晶盒103，用于将第一颜色激光光束111转化为第一偏振光束121或第二偏振光束122输出，或阻止第一颜色激光光束111通过；第一非线性晶体105，用于将第一偏正光束121转化为第二颜色激光光束112；第二非线性晶体106，用于将第二偏正光束122转化为第三颜色激光光束113；偏振分束器104，用于在接收第一偏振光121或第二偏振光122后将第一偏振光121投射至第一非线性晶体105，或将第二偏振光122投射至第二非线性晶体106；第二激光光源102，用于在液晶盒103阻止第一颜色激光光束111通过时产生第四颜色激光光束114；光源装置至少依次输出第二颜色激光光束112、第三颜色激光光束113及第四颜色激光光束114。

其中，第一激光光源101及第二激光光源102一般是半导体激光光源，也可以是其他固体激光源、气体激光源或液体激光源等。

由于液晶具有扭曲向列相型电光效应，对液晶盒103施加一定的驱动电压，会使液晶盒103中的液晶分子的长轴方向开始沿电场方向倾斜，当施加的驱动电压不同时，液晶分子的长轴倾斜方向不同，导致液晶盒103的透光率改变，将第一颜色激光光束111转化为具有不同偏振性能的光。因此，当时序地对液晶盒103施加不同的电压时，液晶盒103就能时序的将第一颜色激光光束111依次转化为第一偏振光121和第二偏振光122。

偏振分束器104可以让不同偏振性能的光反射或透射，其内部可以增设相应的反射镜以使光路沿着预想的方向传播。

非线性晶体具有非线性光学效应，包含三类，倍频、混频、高次谐波发生和光的参量振荡与放大等；受激散射现象如受激喇曼散射和受激布里渊散射；多光子吸收、光致电离、光损伤等。非线性光学晶体由于具有波长变换，增大振幅，开关，记忆等许多元件功能，而本发明正是利用了非线性晶体波长转化的功能。

区别于现有技术，本实施方式通过液晶盒将第一颜色激光转化为具有不同偏振性能的光并分时输出，再通过偏振分束器分别投射至具有不同波长转换功能的非线性晶体以将该第一颜色激光转化为第二颜色及第三颜色激光，再通过增加一个第四颜色激光光源以输出第四颜色激光，则可以至少分时输入第二颜色激光、第三颜色激光及第四颜色激光；其中，使用非线性晶体来改变光的波长从而改变光的颜色，避免了使用涂覆多种荧光粉的荧光色轮时导致工艺复杂的问题，降低了成本。

参阅图2，本发明基于液晶盒的光源装置第二实施方式的结构示意图，该光源装置包括：

第一激光光源201，用于产生第一颜色激光光束111；液晶盒203，用于将第一颜色激光光束111转化为第一偏振光束121或第二偏振光束122输出，或阻止第一颜色激光光束111通过；第一非线性晶体205，用于将第一偏正光束121转化为第二颜色激光光束112；第二非线性晶体206，用于将第二偏正光束122转化为第三颜色激光光束113；偏振分束器204，用于在接收第一偏振光121或第二偏振光122后将第一偏振光121投射至第一非线性晶体205，或将第二偏振光122投射至第二非线性晶体206；第二激光光源202，用于在液晶盒203阻止第一颜色激光光111束通过时产生第四颜色激光光束114；光源装置至少依次输出第二颜色激光光束112、第三颜色激光光束113及第四颜色激光光束114。

其中，光源装置还包括电压驱动装置207；电压驱动装置207连接液晶盒203，用于对液晶盒203交替地输入不同驱动电压以使液晶盒203在第一驱动电压下将第一颜色激光光束111转化为第一偏振光束121，或在第二驱动电压下将第一颜色激光光束111转化为第二偏振光束122，或在零驱动电压下阻止第一颜色激光光束通过。

其中，电压驱动装置207还用于控制输入至液晶盒的不同驱动电压的时间。

其中，第一电压为正电压，第二电压为负电压。

如图3所示，在t1时间段，电压驱动装置207输入+v电压，以使液晶盒203将第一颜色激光光束111转化为第一偏振光束121，在t2时间段，电压驱动装置207输入-v电压，以使液晶盒203将第一颜色激光光束111转化为第二偏振光束122，在t3时刻输入零电压，以使液晶盒203阻止第一颜色激光光束111通过。

另外，光源装置还包括反射镜223、第一二向色镜221及第二二向色镜222；反射镜223用于反射第三颜色激光光束113，第一二向色镜221用于反射第三颜色激光光束113并透射第四颜色激光光束114，第二二向色镜222用于反射第三颜色激光光束113及第四颜色激光光束114并透射第二颜色激光光束112。

其中，第一非线性晶体205包括第一聚焦透镜组2051及第一准直透镜组2052；第二非线性晶体206包括第二聚焦透镜组2061及第二准直透镜组2062。

另外，第一颜色激光光束111、第二颜色激光光束112及第三颜色激光光束113分别为红、绿、蓝中的一种；第一颜色激光光束111与第四颜色激光光束114颜色相同。

具体的，激光光源201为一蓝光半导体激光器，其发出的蓝光光束111经过液晶盒203时，被转化为p光121或s光122。偏振分束器204将液晶盒203输出的p光121透射，s光122反射，从而将p光121和s光122分光到不同的光路中。p光121经过聚光透镜组2051后打在第一非线性晶体205上，并激发出红光112。s光122经过聚光透镜组2061后打在第二非线性晶体206上，激发出绿光113。半导体激光器202为一脉冲式的蓝光激光器。二向色镜221透射蓝光114，反射绿光113，二向色镜222，透射红光112，反射绿光113和蓝光114，则可以顺序的输出红光112、绿光113、蓝光114三色激光。

需要说明的是，本实施方式中，激光光源发出的光束还可以是红光或绿光。

区别于现有技术，本实施方式通过液晶盒将第一颜色激光转化为具有不同偏振性能的光并分时输出，再通过偏振分束器分别投射至具有不同波长转换功能的非线性晶体以将该第一颜色激光转化为第二颜色及第三颜色激光，再通过增加一个第四颜色激光光源以输出第四颜色激光，则可以至少分时输入第二颜色激光、第三颜色激光及第四颜色激光；其中，使用非线性晶体来改变光的波长从而改变光的颜色，避免了使用涂覆多种荧光粉的荧光色轮时导致工艺复杂的问题，降低了成本。

参阅图4，本发明激光显示器实施方式的结构示意图，该激光显示器包括显示面板401及光源装置402；

其中，该光源装置是如上述的实施方式中的光源装置，其实施方式类似，这里不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施方式，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等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于非线性晶体的光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：

第一激光光源，用于产生第一颜色激光光束；

液晶盒，用于将所述第一颜色激光光束转化为第一偏振光束或第二偏振光束输出，或阻止所述第一颜色激光光束通过；

第一非线性晶体，用于将所述第一偏正光束转化为第二颜色激光光束；

第二非线性晶体，用于将所述第二偏正光束转化为第三颜色激光光束；

偏振分束器，用于在接收所述第一偏振光或第二偏振光后将所述第一偏振光投射至所述第一非线性晶体，或将所述第二偏振光投射至所述第二非线性晶体；

第二激光光源，用于在所述液晶盒阻止所述第一颜色激光光束通过时产生所述第四颜色激光光束；

所述光源装置至少依次输出所述第二颜色激光光束、第三颜色激光光束及第四颜色激光光束。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还包括电压驱动装置；

所述电压驱动装置连接所述液晶盒，用于对所述液晶盒交替地输入不同驱动电压以使所述液晶盒在第一驱动电压下将所述第一颜色激光光束转化为第一偏振光束，或在第二驱动电压下将所述第一颜色激光光束转化为第二偏振光束，或在零驱动电压下阻止所述第一颜色激光光束通过。

3.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述电压驱动装置还用于控制输入至所述液晶盒的不同驱动电压的时间。

4.根据权利要求2所述的光源装置，其特征在于，所述第一电压为正电压，所述第二电压为负电压。

5.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还包括反射镜、第一二向色镜及第二二向色镜；

所述反射镜用于反射所述第三颜色激光光束，所述第一二向色镜用于反射所述第三颜色激光光束并透射所述第四颜色激光光束，所述第二二向色镜用于反射所述第三颜色激光光束及所述第四颜色激光光束并透射所述第二颜色激光光束。

6.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述第一非线性晶体还包括第一聚焦透镜组及第一准直透镜组；

所述第二非线性晶体还包括第二聚焦透镜组及第二准直透镜组。

7.根据权利要求1至6任一项所述的光源装置，其特征在于，所述第二颜色激光光束、第三颜色激光光束及第四颜色激光光束分别为红、绿、蓝中的一种。

8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，所述第一颜色激光光束与第四颜色激光光束颜色相同。

9.一种激光显示器，其特征在于，所述激光显示器至少包括显示面板及光源装置；

其中所述光源装置是如权利要求1至8中任一项所述的光源装置。