CN106502036A - 一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统，其包括：作为发射光源的多光点封装二极管；设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直结构，该准直结构包括由若干设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述透镜I光束出射路径上，能够配合微透镜I对多光点分装二极管出射的光束进行准直的透镜组II；所述微透镜I的数量依据所述多光点封装二极管的发光点数量而定，微透镜的大小及位置由发光点的距离及方光点的光束角度决定，即每个微透镜只对应一个发光点光束。本发明通过在现有的准直透镜组之前追加微透镜阵列来实现对多光点封装二极管光束的准直，实现了不改变现有准直系统的条件下，实现较好的准直效果。

Description

一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统

技术领域

本发明属于激光准直技术领域，具体的说是涉及一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统。

背景技术

半导体激光器以其小巧稳定、便于利用，现在已经越来越多的应用到商业领域，但是因为这些特点也限制半导体激光器的功率，一般来说，半导体激光器的功率只能达到瓦级，如1-2瓦等，为了克服这个限制并且最大限度地提高半导体激光器的发光功率，现在有些半导体二极管生产商采用一定的工艺技术将两个或者多个半导体二极管的发光点，封装到一个半导体二极管中，两个发光点间的距离一般在几百微米左右，这种方法虽然可以提高半导体激光二极管的发光功率，但是现有的准直透镜系统的准直效果无法达到与单发光点准直相同的效果，而增加透镜数量则会带来空间布局以及结构体积上的困扰。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的适用于多发光点封装半导体激光准直装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统，其特征在于，包括：

作为发射光源的多光点封装二极管；

设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直结构，该准直结构包括由若干设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述透镜I光束出射路径上，。能够配合微透镜I对多光点分装二极管出射的光束进行准直的透镜组II

进一步的，作为本发明的优选方案

所述微透镜I的数量依据所述多光点封装二极管的发光点数量而定即使得所述微透镜阵列中各微透镜I与所述多光点封装二极管的各发光点一一对应。

进一步的，作为本发明的优选方案

微透镜的大小及位置由发光点的距离及方光点的光束角度决定，即每个微透镜只对应一个发光点光束，则所述微透镜I的中心位于与其对应的发光点的光轴上，且所述微透镜I与该发光点的距离d＝(a/2)/tan(∠A)，其中，a为该发光点与邻近发光点间的距离，∠A为该发光点对应的半发光角度，这样可以保证每个微透镜能且只能对应一个发光点的光束。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过设置两级透镜组组合，特别是加设呈阵列排布的微透镜阵列I来实现不改变现有准直系统的条件下，保证多光点封装二极管光学结构的准直效果。

附图说明

图1a为现有准直装置的结构示意图；

图1b为现有准直装置(具有一个准直透镜)的结构示意图；

图2为本发明所述准直装置结构示意图；

图3为本发明所述阵列透镜结构示意图；

图4为本发明所述实施例1对应的阵列透镜与透镜II空间排布示意图；

图5为本发明所述实施例2对应的阵列透镜与透镜II空间排布示意图；

图6为本发明所述准直装置设计原理示意图。

图中：1、多光点封装二极管，11、发光点，2、微透镜阵列，21、微透镜I，3、透镜组II。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

由于半导体激光器的特点,使得它自发光点发出的激光光束在的发散角通常都很大，半发散角可以达到30度以上，半，因此在几乎所有的要求较高的设备中,其输出光束都必须通过特殊的光学系统进行准直，如图1a。由于半导体激光器最大的特点就是体积小，所以准直系统的口径要做到尽量的小，所以一般半导体激光器的准直都采用一片或者是两片的透镜组进行准直，如果透镜的数量再多可能就会导致体积变大，大很多应用中就体现不出半导体激光器的特点了，对于多发光点发出的激光光束来说，单凭一个或者是两个透镜在不增大体积的前提下已经无达到法光束准直要求，如图1b，需要在激光光束输出路径上持续添加多个透镜来提高整个光学结构的光束准直能力,但是这样又会造成整个光学结构整体布局空间上的矛盾，因此有必要设计结构合理出的准直结构。

基于上述原理，如图2、图3，本发明提供一种新型的适用于激光投影机使用的多发光点封装半导体激光准直装置，其包括：

作为发射光源的多光点封装二极管1，所述多光点封装二极管1至少具有两个发光点11；

设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直结构，该准直结构包括

由若干设置于所述多光点封装二极管1光束出射路径上并呈阵列排布的透镜I21所构成的微透镜阵列2以及设置于各所述透镜I光束出射路径上，能够配合透镜I射出的光束进行准直，以输出达到要求的平行光的透镜II3。

进一步的，作为本发明的优选方案

所述微透镜I的数量依据所述多光点封装二极管的发光点数量而定即使得所述微透镜阵列中各微透镜I与所述多光点封装二极管的各发光点一一对应，设置微透镜阵列能够减少准直结构中透镜II的数量，进而简化投影机的光学结构。

进一步的，作为本发明的优选方案

每个发光点需要对应一个微透镜阵列中的一个微透镜，即所述透镜I的中心位于与其对应的发光点的光轴上，且所述微透镜I与该发光点的距离d＝(a/2)/tan(∠A)，其中，a为该发光点与邻近发光点间的距离，∠A为该发光点对应的半发光角度，如图6。由上述公式可知，某一所述微透镜I的位置即该微透镜I距离其所对应的多光点封装二极管的发光点距离d与两个发光点间距离以及发光点的发光角度∠A有关。H＝a/2。大小

基于上述技术方案，给出具体的实施例进行详细说明：

实施例1、如图4，本例所述多发光点封装半导体激光准直装置具有作为发射光源的多光点封装二极管1，所述多光点封装二极管1具有两个发光点；以及设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直光学系统，该准直光学系统包括由2个设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述微透镜I光束信号出射路径上，能够配合微透镜I对射出的光束进行准直，以输出平行光的透镜II。进一步的，其中任意微透镜I的中心位于均与其对应的发光点的光轴上，且所述微透镜I与发光点的距离d＝0.260mm，其中，该发光点与邻近发光点间的距离a为0.3mm，该发光点对应的半发光角度∠A为30°；

实施例2、如图5，本例所述多发光点封装半导体激光准直装置具有作为发射光源的多光点封装二极管1，所述多光点封装二极管1具有4个发光点；以及设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直光学系统，该准直光学系统包括由4个设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述透镜I光束出射路径上，能够配合微透镜I对射出的光束进行准直，以输出平行光的透镜II。进一步的，其中任意微透镜I的中心位于均与其对应的发光点的光轴上，且所述透镜I与发光点的距离d＝0.179mm，其中，该发光点与邻近发光点间的距离a为0.3mm，该发光点对应的半发光角度∠A为40°；

实施例3、本例所述激光投影机，其在光学结构中设置所述多发光点封装半导体激光准直装置，所述多发光点封装半导体激光准直装置包括作为发射光源的多光点封装二极管1，所述多光点封装二极管1具有4个发光点；以及设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上的准直结构，该准直结构包括由4个设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述微透镜I光束出射路径上，能够配合透镜I对射出的光束进行准直，以输出平行光的透镜II。进一步的，其中任意一个微透镜I的中心位于均与其对应的发光点的光轴上，且所述透镜I与发光点的距离d＝0.179mm，其中，该发光点与邻近发光点间的距离a为0.3mm，该发光点对应的半发光角度∠A为40°。

综上所述，本发明所述的多发光点封装半导体激光准直装置在简化准直透镜占用空间的同时保证了原有的准直效果，同时兼具结构相对简单,设计容易且精度较高有很好的实用价值等优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有多发光点封装半导体激光准直结构的投影系统，其特征在于，包括：

作为发射光源的多光点封装二极管；

设置于所述多光点封装二极管光束信号出射路径上的准直结构，该准直结构包括由若干设置于所述多光点封装二极管光束出射路径上并呈阵列排布的微透镜I所构成的微透镜阵列以及设置于各所述微透镜阵列I光束出射路径上，能够对自微透镜阵列I射出的光束进行准直的透镜组II。

2.根据权利要求1所述的多发光点封装半导体激光准直装置，其特征在于：

所述微透镜I的数量依据所述多光点封装二极管的发光点数量而定即使得所述微透镜阵列中各透镜I与所述多光点封装二极管的各发光点一一对应。

3.根据权利要求2所述的多发光点封装半导体激光准直装置，其特征在于：

微透镜的大小及位置由发光点的距离及方光点的光束角度决定，即每个微透镜只对应一个发光点光束，则所述微透镜I的中心位于与其对应的发光点的光轴上，且所述微透镜I与该发光点的距离d＝(a/2)/tan(∠A)，其中，a为该发光点与邻近发光点间的距离，∠A为该发光点对应的半发光角度，这样可以保证每个微透镜能且只能对应一个发光点的光束。