CN110082998A - 激光合光装置及显示设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光合光装置及显示设备。所述激光合光装置包括第一组光源、第二组光源、反射装置、聚光装置及光收集装置，所述第一组光源包括第一光源阵列，所述第二组光源包括第二光源阵列，所述反射装置包括第一反射条与第二反射条，每个第一反射条用于将至少一所述第一光源阵列发出的光进行反射，每个第二反射条用于将至少一所述第二光源阵列发出的光进行反射，每个第一反射条发出的光与每个第二反射条发出的光还被引导至所述聚光装置，所述聚光装置用于将所述第一反射条与所述第二反射条发出的光会聚至所述光收集装置，所述光收集装置用于将所述聚光装置会聚的光进行收集后在出射。

Description

激光合光装置及显示设备
技术领域
本发明涉及一种激光合光装置及显示设备。
背景技术
目前，在显示(如投影领域)以及照明领域都开始越来越广泛的应用激光源，由于具有能量密度高，光学扩展量小的优势，在高亮度光源领域，激光源已经逐渐取代灯泡和LED光源。本领域的技术人员周知，输出光束的亮度与激光功率正相关，在对亮度需求高的情况下，现有通常采用小功率的激光器阵列来实现，这就需要将各个激光器出射的光束进行合成。然而，现有的激光合光装置的体积较大，不利于后续的光路处理以及整机内部结构的布局，特别是针对新的激光器组合(如具有四维阵列排布的MCP激光阵列)，现有激光合光装置更是难于适用，不能实现小体积高亮度的输出，有必要改善。
发明内容
针对以上技术问题，有必要提供一种可改善上述问题的激光合光装置及显示设备。
一种激光合光装置，其包括第一组光源、第二组光源、反射装置、聚光装置及光收集装置，所述第一组光源包括第一光源阵列，所述第二组光源包括第二光源阵列，所述反射装置包括第一反射条与第二反射条，每个第一反射条对应至少一所述第一光源阵列且位于所述至少一所述第一光源阵列的出射光路上，每个第一反射条用于将所述至少一所述第一光源阵列发出的光进行反射，每个第二反射条对应至少一所述第二光源阵列、位于所述至少一所述第二光源阵列的出射光路上，每个第二反射条用于将所述至少一所述第二光源阵列发出的光进行反射，所述聚光装置用于将所述第一反射条与所述第二反射条发出的光会聚至所述光收集装置，所述光收集装置用于将所述聚光装置会聚的光进行收集后再出射。
一种显示设备，所述显示设备包括激光合光装置，所述激光合光装置包括第一组光源、第二组光源、反射装置、聚光装置及光收集装置，所述第一组光源包括第一光源阵列，所述第二组光源包括第二光源阵列，所述反射装置包括第一反射条与第二反射条，每个第一反射条对应至少一所述第一光源阵列且位于所述至少一所述第一光源阵列的出射光路上，每个第一反射条用于将所述至少一所述第一光源阵列发出的光进行反射，每个第二反射条对应至少一所述第二光源阵列、位于所述至少一所述第二光源阵列的出射光路上，每个第二反射条用于将所述至少一所述第二光源阵列发出的光进行反射，所述聚光装置用于将所述第一反射条与所述第二反射条发出的光会聚至所述光收集装置，所述光收集装置用于将所述聚光装置会聚的光进行收集后在出射。
与现有技术相比较，本发明激光合光装置及显示设备中，通过所述第一组光源与第二组光源产生密集排列的平行光束，并利用所述第一反射条与所述第二反射条调整该平行光束的传输方向，以及通过所述聚光装置及光收集装置最终可以得到高亮度、均匀的激光光束，其中，由于各光源阵列发出的多束光大致平行且密集排列，利用每个第一反射条及每个第二反射条将所述至少一所述第一光源阵列发出的光进行反射及所述至少一所述第二光源阵列发出的光进行反射，可在保证高亮度输出的基础上使整个激光合光装置的结构紧凑、体积较小，且也可以控制所述第一反射条与所述第二反射条的数量在较少的范围内，进而达到装置结构简化、组装方便等技术效果。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的激光合光装置的结构示意图。
图2是一种激光光源阵列的结构示意图。
图3是图1所示激光合光装置一种变更实施方式的结构示意图。
图4是本发明第二实施方式的激光合光装置的沿第一方向的结构示意图。
图5是图4所示激光合光装置的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。
图6是图4所示激光合光装置沿垂直于所述第一方向与所述第二方向的第三方向的结构示意图。
图7是本发明第三实施方式的激光合光装置的沿第一方向的结构示意图。
图8是图7所示激光合光装置的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。
图9是本发明第四实施方式的激光合光装置的沿第一方向的结构示意图。
图10是图9所示激光合光装置的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。
图11是本发明第五实施方式的激光合光装置的沿第一方向的结构示意图。
图12是图10所示激光合光装置的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。
图13是本发明第六实施方式的激光合光装置的沿第一方向的结构示意图。
图14是图13所示激光合光装置的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。
主要元件符号说明
激光合光装置 100、200、300、400、500、600
第一组光源 110、210、310、410、610
第二组光源 120、220、320、420、620
反射装置 150、250、350
聚光装置 160、260、360、460、660
光收集装置 170、270、370、670
第一光源阵列 111、411、511、611
第二光源阵列 121、421、521、621
第一反射条 151、251、451、551、651
第二反射条 152、252、452、552、652
激光光源阵列 101
基体 102
激光器 103
接线端 104
水冷板 181、182、283、284、685
第一连接部 155
第二连接部 156
反射曲面 161、261
第三组光源 230、330
第四组光源 240、340
第三反射条 253
第四反射条 254
第三光源阵列 231
第四光源阵列 241
透镜 362、462、562
第一反射镜 363、463
第二反射镜 364、464
合光装置 465、565
第一区域 565a
第二区域 565b
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，图1是一种本发明第一实施方式的激光合光装置100的结构示意图。所述激光合光装置100包括第一组光源110、第二组光源120、反射装置150、聚光装置160及光收集装置170。所述反射装置150用于将所述第一组光源110及第二组光源120发出的光引导至所述聚光装置160，所述聚光装置160用于将所述反射装置150发出的光会聚至所述光收集装置170，所述光收集装置170用于将所述聚光装置160会聚的光进行收集后在出射。
具体地，所述第一组光源110包括第一光源阵列111，所述第二组光源120包括第二光源阵列121，所述反射装置150包括第一反射条151与第二反射条152。每个第一反射条151对应至少一所述第一光源阵列111且位于所述至少一所述第一光源阵列111的出射光路上，每个第一反射条151用于将所述至少一所述第一光源阵列111发出的光进行反射；每个第二反射条152对应至少一所述第二光源阵列121、位于所述至少一所述第二光源阵列121的出射光路上，每个第二反射条152用于将所述至少一所述第二光源阵列121发出的光进行反射。所述聚光装置160用于将所述第一反射条151与所述第二反射条152发出的光会聚至所述光收集装置170。
可以理解，所述第一光源阵列111与所述第二光源阵列121均为激光光源阵列101，请参阅图2，图2是所述激光光源阵列的结构示意图，所述激光光源阵列101为MCP激光器阵列，其包括基体102、设置于所述基体102上多个阵列排布的激光器103及从所述基体102延伸出的接线端104。其中，所述基体102内部可以具有导电布线，用于将所述激光器103电连接接线端以电连接外部电路。所述多个激光器103可以排布为4*5的矩阵，位于同一行的多个激光器103可以串联于一体，相邻两行的激光器103之间可以具有微小间隔，可以理解，所述间隔可以依据实际情况设定。
所述第一光源阵列111的数量为多个，所述第一反射条151的数量也为多个，所述多个第一光源阵列111与所述多个第一反射条151一一对应，所述多个第一光源阵列111可以设置在一条直线上，且所述多个第一光源阵列111的出射光轴平行错开，所述多个第一反射条151从沿着垂直于所述多个第一光源阵列111的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第一光源阵列111发出的光经反射后的光束间距减小，且所述多个第一反射条151将所述第一光源阵列111发出的光进行反射而合光，所述多个第一反射条151发出的光均被引导至所述聚光装置160。
所述第二光源阵列121的数量为多个，所述第二反射条152的数量也为多个，所述多个第二光源阵列121与所述多个第二反射条152一一对应，所述多个第二光源阵列121可以设置在一条直线上，且所述多个第二光源阵列121的出射光轴平行错开，所述多个第二反射条152从沿着垂直于所述多个第二光源阵列121的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第二光源阵列121发出的光经反射后的光束间距减小，且所述多个第二反射条152将所述第二光源阵列121发出的光进行反射而合光，所述多个第二反射条152发出的光均被引导至所述聚光装置160。
进一步地，所述多个第一反射条151沿着远离所述聚光装置160的方向依次错位排布，且所述第一反射条151与对应的第一光源阵列111的距离沿着远离所述聚光装置160的方向逐渐减小。所述多个第二反射条152沿着远离所述聚光装置160的方向依次错位排布，且所述第二反射条152与对应的第二光源阵列121的距离沿着远离所述聚光装置160的方向逐渐减小。
本实施方式中，经所述第一反射条151与所述第二反射条152反射后，所述第一光源阵列111与所述第二光源阵列121发出的光的方向可以基本相同，并朝向所述聚光装置160，以便所述聚光装置160对所述第一光源阵列111与所述第二光源阵列121发出的光进行会聚。具体地，所述第一反射条151与所述第二反射条152发出的光相互平行且均垂直于所述第一光源阵列111的出射光轴与所述第二光源阵列121的出射光轴。
可以理解，在一种实施例中，所述多个第一光源阵列111的激光器可以设置在同一基体，所述多个第二光源阵列121的激光器可以设置在同一基体。在另一种实施例中，所述多个第一光源阵列111可以设置在同一块水冷板181上，使得所述多个第一光源阵列111的散热效果一致，进而所述多个第一光源阵列111的发光亮度较为一致；所述多个第二光源阵列121可以设置在同一块水冷板182上，使得所述多个第二光源阵列121的散热效果一致，进而所述多个第二光源阵列121的发光亮度较为一致，从而所述激光合光装置100的最终出光更均匀。
进一步地，如图1所示，所述多个第一光源阵列111与所述第二光源阵列121可以相对设置，即所述第一组光源110与所述第二组光源120相对设置，所述反射装置150可以位于所述第一组光源110与所述第二组光源120之间。所述第一反射条151与所述第二反射条152可以均为反射镜。所述第一反射条151与所述第二反射条152的反射表面均为平面，所述第一反射条151的反射表面可以与所述第一光源阵列111的出射光轴呈45度角，从而第一反射条152反射的所述第一光源阵列111的光与所述第一光源阵列111的出射光轴大致呈90度角；所述第二反射条152的反射表面可以与所述第二光源阵列121的出射光轴呈45度角，从而第二反射条152反射的所述第二光源阵列121的光与所述第二光源阵列121的出射光轴大致呈90度角。本实施方式中，所述第一光源阵列111与所述第二光源阵列121一一相对设置且二者的发光方向相对。
更进一步地，如图3所示，在一种变更实施方式中，所述多个第一反射条151中的至少两个第一反射条151通过第一连接部155连接于一体，所述第一连接部155的延伸方向与所述第一反射条151发出的光平行；所述多个第二反射条152中的至少两个第二反射条152通过第二连接部156连接于一体，所述第二连接部156的延伸方向与所述第二反射条152发出的光平行。可以理解，所述变更实施方式中的反射装置更便于组装及固定。
所述聚光装置160包括反射曲面161，该反射曲面161具有中心轴，所述光收集装置170位于所述中心轴上，所述反射曲面161用于将接收到的光聚集之所述光收集装置170的入射面。具体地，所述反射曲面161的焦点可以位于所述光收集装置170的入射面上，所述光收集装置170于将所述反射曲面161发出的光引导沿远离所述反射曲面161的方向出射，即整体沿着所述中心轴的方向出射，各反射条(如所述第一反射条151与所述第二反射条152)位于所述光收集装置170外围，各组光源(如所述第一组光源110与所述第二组光源120)位于所述各反射条外围，具体地，所述第一反射条151位于所述光收集装置170的一侧，所述第二反射条152位于所述光收集装置170远离所述第一反射条151的一侧，所述第一组光源110位于所述第一反射条151远离所述光收集装置170的一侧，所述第二组光源120位于所述第二反射条152远离所述光收集装置170的一侧。
可以理解，所述光收集装置170可以为匀光棒，对所述第一组光源110及第二组光源120发出的光具有高透射率，通过所述光收集装置170对光束的扩散作用，可以减小光束的扩散角，从而在所述光收集装置170的光束出口处得到一均匀的光斑，当然所述光收集装置170还可以是其他任意适用的匀光器件。
具体地，为了对多束光束进行合成，以实现高亮度激光输出，上述激光合光装置100采用如下组合结构：如图1所示，所述第一组光源110包括多个第一光源阵列111，所述第二组光源120包括多个第二光源阵列121，所述多个第一光源阵列111与所述多个第二光源阵列121对称设置在反射曲面110的中心轴的两侧，每个第一反射条151对应一个第一光源阵列111，且多个第一反射条151沿垂直于所述第一光源阵列111的出射光轴的方向看依次错开设置，每个第二反射条152对应一个第二光源阵列121，且多个第二反射条152沿垂直于所述第二光源阵列121的出射光轴的方向看依次错开设置，所述第一光源阵列151的出射光轴及所述第二光源阵列121的出射光轴均与反射曲面161的中心轴相垂直，这样可以减小所述多个第一光源阵列111及所述第二光源阵列121在合光区域宽度方向上占用的空间。但应当理解，本实施例中的第一光源阵列111的数量及所述第二光源阵列121的数量和其相对于所述反射曲面161的位置关系仅为举例，在实际应用时可灵活调整。
所述第一反射条151的数量与所述第一光源阵列111的数量可以相等，所述第二反射条152的数量与所述第二光源阵列112的数量可以相等，各反射条对应位于一光源阵列的出射光路上，将所述光源阵列发出的光沿平行于所述反射曲面161的中心轴的方向反射至反射曲面上，由此保证将所述反射装置150发出的光束会聚在一起，实现高亮度激光输出。
本实施方式的激光合光装置100中，通过所述第一组光源110与第二组光源120产生密集排列的光束，并利用所述第一反射条151与所述第二反射条152调整所述光束的传输方向，以及通过所述聚光装置160及光收集装置170最终可以得到高亮度、均匀的激光光束，其中，由于各光源阵列(如第一光源阵列111与第二光源阵列121)发出的多束光大致平行且密集排列，利用每个第一反射条151及每个第二反射条152将所述至少一所述第一光源阵列111发出的光进行反射及所述至少一所述第二光源阵列121发出的光进行反射，可在保证高亮度输出的基础上使整个激光合光装置100的结构紧凑、体积较小，且也可以控制所述第一反射条151与所述第二反射条152的数量在较少的范围内，进而达到装置结构简化、组装方便等技术效果。
具体地，所述第一光源阵列111与多个第二光源阵列121发出的光经所述第一反射条151及第二反射条152调整方向后，可以沿着平行于反射曲面161的中心轴的方向照射在反射曲面161上，再一次利用所述反射曲面161调整平行光束的传输方向并对该平行光束进行压缩整形，各光束会聚在反射曲面161的焦点处，最后被所述光收集装置170接收，比如当所述光收集装置170为匀光棒时，可以得到一高亮度、均匀的激光光束。进一步地，所述激光合光装置100中，光束合光过程中的光束传输路径均位于所述第一组光源110与所述第二组光源120围合的区域内，平行光束与经过聚光装置160会聚后的会聚光束存在交叠，以使合光区域长宽两方向上的空间得到重复利用，整套装置的结构布局更加紧凑，可以容纳更多的激光光源，由此在缩小装置体积的同时实现了高亮度激光输出。
在变更实施方式中，所述多个第一反射条151中的至少两个第一反射条通过第一连接部155连接于一体，所述多个第二反射条152中的至少两个第二反射条通过第二连接部156连接于一体，可使所述多个第一反射条151与所述多个第二反射条152更便于组装及固定。
请参阅图4、图5及图6，图4是本发明第二实施方式的激光合光装置200的沿第一方向的结构示意图，图5是图4所示激光合光装置200的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图，图6是图4所示激光合光装置200沿垂直于所述第一方向与所述第二方向的第三方向的结构示意图。所述激光合光装置200与第一实施方式的激光合光装置100大致相同，也就是说，上述对所述第一实施方式的激光合光装置100的描述基本均可以适用于所述第二实施方式的激光合光装置200，二者的区别主要在于：所述第二实施方式的激光合光装置200还包括第三组光源230、第四组光源240，反射装置250还包括对应所述第三组光源230的第三反射条253及对应所述第四组光源240的第四反射条254。
具体来说，所述第二实施方式中，第一组光源210、第二组光源220、第一反射条251、第二反射条252、聚光装置260及光收集装置270与第一实施方式中的第一组光源110、第二组光源120、第一反射条151、第二反射条152、聚光装置160及光收集装置170的结构基本相同，此处就不再赘述。
所述第三组光源230包括第三光源阵列231，所述第四组光源240包括第四光源阵列241，每个第三反射条253对应至少一所述第三光源阵列231且位于所述至少一所述第三光源阵列231的出射光路上，每个第三反射条用253于将所述至少一所述第三光源阵列231发出的光进行反射，每个第四反射条254对应至少一所述第四光源阵列241、位于所述至少一所述第四光源阵列241的出射光路上，每个第四反射条254用于将所述至少一所述第四光源阵列241发出的光进行反射。所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254分别位于所述反射装置250的周围四侧，所述第一组光源210、第二组光源220、第三组光源230及第四组光源240对应所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254位于所述反射装置250的外围，所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254用于将所述第一组光源210、第二组光源220、第三组光源230及第四组光源240发出的光进行反射而合光，所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254反射的光均被引导至所述聚光装置260，所述聚光装置260用于将所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254发出的光会聚至所述光收集装置270。
可以理解，所述第三光源阵列231与所述第四光源阵列241也均为激光光源阵列，且与所述第一光源阵列211与第二光源阵列221的结构相同，如可为图2所示的激光光源阵列，此处就不再赘述。
所述第三光源阵列231的数量为多个，所述第三反射条251的数量也为多个，所述多个第三光源阵列231与所述多个第三反射条251一一对应，所述多个第三光源阵列231的出射光轴平行错开，所述多个第三反射条251从沿着垂直于所述多个第三光源阵列231的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第三光源阵列231发出的光经反射后的光束间距减小，且所述多个第三反射条253将所述第三光源阵列231发出的光进行反射而合光，所述多个第三反射条253发出的光均被引导至所述聚光装置260。
所述第四光源阵列241的数量为多个，所述第四反射条254的数量也为多个，所述多个第四光源阵列241与所述多个第四反射条254一一对应，所述多个第四光源阵列241的出射光轴平行错开，所述多个第四反射条254从沿着垂直于所述多个第四光源阵列241的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第四光源阵列241发出的光经反射后的光束间距减小，且所述多个第四反射条254将所述第四光源阵列241发出的光进行反射而合光，所述多个第四反射条254发出的光均被引导至所述聚光装置260。
进一步地，所述多个第三反射条253沿着远离所述聚光装置260的方向依次错位排布，且所述第三反射条253与对应的第三光源阵列231的距离沿着远离所述聚光装置260的方向逐渐减小。所述多个第四反射条254沿着远离所述聚光装置260的方向依次错位排布，且所述第四反射条254与对应的第四光源阵列241的距离沿着远离所述聚光装置260的方向逐渐减小。
可以理解，在一种实施例中，所述多个第三光源阵列231的激光器可以设置在同一基体，所述多个第四光源阵列241的激光器可以设置在同一基体。在另一种实施例中，所述多个第三光源阵列231可以设置在同一块水冷板283上，使得所述多个第三光源阵列231的散热效果一致，进而所述多个第三光源阵列231的发光亮度较为一致；所述多个第四光源阵列241可以设置在同一块水冷板284上，使得所述多个第四光源阵列241的散热效果一致，进而所述多个第四光源阵列241的发光亮度较为一致，从而所述激光合光装置200的最终出光更均匀。
进一步地，如图4-6所示，所述多个第一光源阵列211与所述第二光源阵列221可以相对设置，即所述第一组光源210与所述第二组光源220相对设置，所述多个第三光源阵列231与所述第四光源阵列241可以相对设置，即所述第三组光源230与所述第四组光源240相对设置，所述反射装置250可以位于所述第一组光源210与所述第二组光源220之间且位于所述第三组光源230及所述第四组光源240之间。
跟第一反射条251与第二反射条252相同，所述第三反射条253与所述第四反射条254可以均为反射镜。所述第三反射条253与所述第四反射条254的反射表面均为平面，所述第三反射条253的反射表面可以与所述第三光源阵列231的出射光轴呈45度角，从而第三反射条253反射的所述第三光源阵列231的光与所述第三光源阵列231的出射光轴大致呈90度角；所述第四反射条254的反射表面可以与所述第四光源阵列241的出射光轴呈45度角，从而第四反射条254反射的所述第四光源阵列241的光与所述第四光源阵列241的出射光轴大致呈90度角。本实施方式中，所述第三光源阵列231与所述第四光源阵列241一一相对设置且二者的发光方向相对。
更进一步地，与图3所示的结构类似，在一种变更实施方式中，所述多个第三反射条253中的至少两个第三反射条253通过第一连接部连接于一体，所述第三连接部的延伸方向与所述第三反射条253发出的光的方向大致平行；所述多个第四反射条254中的至少两个第四反射条254通过第四连接部连接于一体，所述第四连接部的延伸方向与所述第四反射条254发出的光的方向平行。可以理解，所述变更实施方式中的反射装置250更便于组装及固定。
本实施方式中，所述聚光装置260接收所述四个反射条251、252、253、254反射的所述四组光源210、220、230、240发出的光，并将所述四个反射条251、252、253、254发出的光会聚至所述光收集装置270。所述光收集装置270位于所述四个反射条251、252、253、254之间，所述四个反射条251、252、253、254分别位于所述光收集装置270的周围四侧将所述光收集装置270包围，所述光收集装置270位于所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254的中心，所述四组光源对应位于所述四个反射条251、252、253、254的外围(如周围四侧)。应当理解，所述第一、第二、第三及第四光源阵列211、221、231、241的数量和结构可以相同，所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254的数量和结构可以相同但是位于不同的位置，并且所述第一、第二、第三及第四光源阵列211、221、231、241的数量和结构、所述第一、第二、第三及第四反射条251、252、253、254的数量和结构相对于所述反射曲面的位置关系仅为举例，在实际应用时可灵活调整。
所述第三反射条253的数量与所述第三光源阵列231的数量可以相等，所述第四反射条254的数量与所述第四光源阵列241的数量可以相等，各反射条对应位于一光源阵列的出射光路上，将所述光源阵列发出的光沿平行于所述反射曲面261的中心轴的方向反射至所述反射曲面261上，由此保证将第一光发出的光束会聚在一起，实现高亮度激光输出。
具体地，所述第二实施方式中，所述各反射条251、252、253、254将所述各组光源210、220、230、240发出密集排列的光束的传输方向，从而减小光束之间的间距并进行合光，所述合光后的光束沿着基本平行于所述聚光装置260的反射曲面261的中心轴的方向反射至反射曲面261上，由此保证将第一光发出的光束会聚在一起，实现高亮度激光输出。
请参阅图7及图8，图7是本发明第三实施方式的激光合光装置300的沿第一方向的结构示意图，图8是图7所示激光合光装置300的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。所述激光合光装置300与第二实施方式的激光合光装置200大致相同，也就是说，上述对所述第二实施方式的激光合光装置200的描述基本均可以适用于所述第三实施方式的激光合光装置300，二者的区别主要在于：所述第三实施方式的激光合光装置300的聚光装置360的结构及光收集装置370的位置与第二实施方式中有所不同。
具体地，所述第三实施方式中，所述聚光装置360包括透镜362、第一反射镜363与第二反射镜364，所述第一反射镜363用于将所述各反射条发出的光反射至所述透镜362，所述透镜362用于将所述第一反射镜363发出的光会聚并透射至所述第二反射镜364，所述第二反射镜364用于将所述透镜362会聚的光进行反射从而会聚至所述光收集装置370。所述第一反射镜363的反射面与所述第二反射镜364的反射面垂直，且所述光收集装置370位于邻近所述第二反射镜364的一组光源(如第一组光源)远离反射装置350的一侧，且所述光收集装置370的光轴与所述各反射条发出的光基本平行。其中，所述透镜362可以为长焦透镜，具体焦距可以依据实际需要选择。
所述第三实施方式中，通过不同结构的聚光装置360，同样可以使得所述反射装置350合光的光束汇集至所述光收集装置370，在基本不增加体积的基础上，实现结构紧凑、组装方便、高亮度且均匀的激光合光装置300。
可以理解，在第三实施方式的一种变更实施方式中，依据实际需要，也可以仅设置两组光源及两种反射条(如第一组光源310、第二组光源320、第一反射条及第二反射条)，省略第三组光源330及第四组光源340、第三及第四反射条。
请参阅图9及图10，图9是本发明第四实施方式的激光合光装置400的沿第一方向的结构示意图，图10是图9所示激光合光装置400的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。所述第四实施方式的激光合光装置400与第三实施方式的激光合光装置300大致相同，二者的区别主要在于：所述第四实施方式的激光合光装置400的光源的组数、各组光源的结构与位置、各反射条的位置、聚光装置460的结构均与第三实施方式中有所不同。
具体地，所述四实施方式的激光合光装置400包括第一组光源410与第二组光源420，所述第一组光源410和所述第二组光源420的结构可以与第一实施方式中的第一组光源110及第二组光源120相同，此处就不再赘述。本实施方式中，所述第一组光源410与所述第二组光源420并列设置，且所述第一组光源410与所述第二组光源420的出光光轴可以平行。多个第一反射条451位于所述所述第一组光源410的一侧，多个第二反射条452位于所述第二组光源410的一侧，所述多个第一反射条451反射的光与所述第二反射条452的光基本平行且均朝向所述聚光装置460。
所述聚光装置460还包括透镜462、第一反射镜463、第二反射镜464及合光装置465，所述第一反射镜463用于将所述第一反射条451发出的光反射至所述合光装置465，所述合光装置465接收所述第一反射镜463发出的光及所述第二反射条452发出的光并将合光后的光引导至所述透镜462，所述透镜462用于将所述合光装置465发出的光会聚并透射至所述第二反射镜464，所述第二反射镜464用于将所述透镜462会聚的光进行反射从而会聚至所述光收集装置470。
本实施方式中，第一光源阵列411发出的光具有第一偏振态，第二光源阵列421发出的光具有第二偏振态，所述合光装置465为偏振合光装置，其透射具有所述第一偏振态的光且反射具有所述第二偏振态的光，从而所述第一光源阵列411的光与所述第二光源阵列421的光合光并将合光后的光束提供至所述透镜462进行会聚。与所述第三实施方式中相同，所述透镜462可以为长焦透镜，具体焦距可以依据实际需要选择。
请参阅图11及图12，图11是本发明第五实施方式的激光合光装置500的沿第一方向的结构示意图，图12是图10所示激光合光装置500的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。所述第五实施方式的激光合光装置500与第四实施方式的激光合光装置400大致相同，二者的区别主要在于：所述第五实施方式的聚光装置560的合光装置565的结构有所不同。
具体地，所述合光装置565包括第一区域565a与第二区域565b，所述第一区域565a接收第一反射镜563发出的光(即所述第一反射镜563反射的第一反射条551的光)并将所述第一反射镜563的发出的光透射，所述第二区域565b接收第二反射条552发出的光并将所述第二反射条552发出的光反射，从而所述合光装置565将所述第一反射条551及第二反射条552发出的光合光并将合光光束提供至透镜562。其中，所述第一区域565a可以为AR(抗反射)膜片，所述第二区域565b可以为反射镜，所述第一区域565a与所述第二区域可以拼接在一起。
所述第五实施方式中，由于所述合光装置565采用区域分光(如AR膜片与反射镜拼接在一起的结构)，因此第一光源阵列511与第二光源阵列521发出的光可以没有关于偏振态的限制，后续使用所述激光合光装置100的光也无需转换偏振态。
请参阅图13及图14，图13是本发明第六实施方式的激光合光装置600的沿第一方向的结构示意图，图14是图13所示激光合光装置600的沿垂直于所述第一方向的第二方向的结构示意图。所述激光合光装置600与第一实施方式的激光合光装置100大致相同，也就是说，上述对所述第一实施方式的激光合光装置100的描述基本均可以适用于所述第六实施方式的激光合光装置600，二者的区别主要在于：第一组光源610的结构与位置、第二组光源620的结构与位置、第一反射条651的位置、及第二反射条652的位置稍有不同。
具体地，所述第一组光源610的第一光源阵列611与所述第二组光源620的第二光源阵列621设置于同一块水冷板685的同一侧上，所述第一光源阵列611与所述第二光源阵列621的出光光轴可以相互平行，出光方向可以相同。所述第一反射条651与所述第二反射条652均位于所述水冷板685的所述第一组光源610及所述第二组光源611所在的一侧。所述第一组光源610与所述第二组光源611的结构可以相同，所述第一反射条651与第二反射条652的结构可以相同，本实施方式中，从图13所示的方向看，所述第一反射条651与第二反射条652的位置重叠。光收集装置670位于所述第一反射条651与所述第二反射条652之间，且从图13所示的方向看，所述第一反射条651与第二反射条652的位置与所述光收集装置670可以稍有重叠。
聚光装置660的结构、所述光收集装置670的结构与所述第一实施方式中的聚光装置160的结构、所述光收集装置170的结构可以相同，此处就不再赘述。
所述第六实施方式中，所述激光合光装置600利用所述聚光装置600、且所述第一组光源610及第二组光源620上方的空间设置所述第一反射条651、第二反射条652、所述光收集装置670将在保证高亮度输出的基础上使整个激光合光装置600的结构紧凑、体积较小。
本发明还提供一种显示设备，所述显示设备可以应用于投影机、LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)显示等，所述显示设备可以包括激光合光装置、空间光调制器及投影镜头，所述激光合光装置采用上述实施方式中的括激光合光装置100、200、300、400、500、600及其变更实施方式的括激光合光装置。所述空间光调制器用于依据所述激光合光装置发出的光及输入图像数据调制图像而输出图像光，所述投影镜头用于依据所述图像光进行投影而显示投影图像。采用上述实施方式中的括激光合光装置100、200、300、400、500、600及其变更实施方式的包括激光合光装置的显示设备，具有亮度较高、结构紧凑、体积较小等技术效果。
另外，可以理解，本发明上述实施方式中的激光合光装置100、200、300、400、500、600及其变更实施方式的光源装置还可以用于舞台灯系统、车载照明系统及手术照明系统等，并不限于上述的显示设备。

Claims (14)

1.一种激光合光装置，其特征在于：所述激光合光装置包括第一组光源、第二组光源、反射装置、聚光装置及光收集装置，所述第一组光源包括第一光源阵列，所述第二组光源包括第二光源阵列，所述反射装置包括第一反射条与第二反射条，每个第一反射条对应至少一所述第一光源阵列且位于所述至少一所述第一光源阵列的出射光路上，每个第一反射条用于将所述至少一所述第一光源阵列发出的光进行反射，每个第二反射条对应至少一所述第二光源阵列、位于所述至少一所述第二光源阵列的出射光路上，每个第二反射条用于将所述至少一所述第二光源阵列发出的光进行反射，所述聚光装置用于将所述第一反射条与所述第二反射条发出的光会聚至所述光收集装置，所述光收集装置用于将所述聚光装置会聚的光进行收集后再出射。
2.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述第一光源阵列与所述第一反射条的数量均为多个，所述多个第一光源阵列与所述多个第一反射条一一对应，所述多个第一光源阵列的出射光轴平行错开，所述多个第一反射条从沿着垂直于所述多个第一光源阵列的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第一光源阵列发出的光经反射后的光束间距减小；所述第二光源阵列与所述第二反射条的数量均为多个，所述多个第二光源阵列与所述多个第二反射条一一对应，所述多个第二光源阵列的出射光轴平行错开，所述多个第二反射条从沿着垂直于所述多个第二光源阵列的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第二光源阵列发出的光经反射后的光束间距减小。
3.如权利要求2所述的激光合光装置，其特征在于：所述多个第一反射条中的至少两个第一反射条通过第一连接部连接于一体，所述第一连接部的延伸方向与所述第一反射条发出的光平行；所述多个第二反射条中的至少两个第二反射条通过第二连接部连接于一体，所述第二连接部的延伸方向与所述第二反射条发出的光平行。
4.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述激光合光装置还包括第三组光源与第四组光源，所述第三组光源包括第三光源阵列，所述第四组光源包括第四光源阵列，所述反射装置还包括第三反射条与第四反射条，每个第三反射条用于将所述至少一所述第三光源阵列发出的光进行反射，每个第四反射条用于将所述至少一所述第四光源阵列发出的光进行反射，所述第一、第二、第三及第四反射条分别位于所述反射装置的周围四侧，所述第一组光源、第二组光源、第三组光源及第四组光源对应所述第一、第二、第三及第四反射条位于所述反射装置的外围，所述第一、第二、第三及第四反射条用于将所述第一组光源、第二组光源、第三组光源及第四组光源发出的光进行反射而合光，所述聚光装置用于将所述第一、第二、第三及第四反射条发出的光会聚至所述光收集装置。
5.如权利要求4所述的激光合光装置，其特征在于：所述第三光源阵列及所述第三反射条的数量均为多个，所述多个第三光源阵列与所述多个第三反射条一一对应，所述多个第三光源阵列的出射光轴平行错开，所述多个第三反射条从沿着垂直于所述多个第三光源阵列的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第三光源阵列发出的光经反射后的光束间距减小；所述第四光源阵列及所述第四反射条的数量均为多个，所述多个第四光源阵列与所述多个第四反射条一一对应，所述多个第四光源阵列的出射光轴平行错开，所述多个第四反射条从沿着垂直于所述多个第四光源阵列的出射光轴的方向看错位排布使得所述多个第四光源阵列发出的光经反射后的光束间距减小。
6.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述聚光装置包括反射曲面，该反射曲面具有中心轴，所述光收集装置位于所述中心轴上，所述反射曲面用于将接收到的光聚集之所述光收集装置的入射面，所述光收集装置将光引导沿远离所述反射曲面的方向出射。
7.如权利要求6所述的激光合光装置，其特征在于：各反射条位于所述光收集装置外围将所述光收集装置包围，所述光收集装置位于各反射条的中心，各组光源位于所述各反射条外围。
8.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述聚光装置包括透镜、第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜用于将所述各反射条发出的光反射至所述透镜，所述透镜用于将所述第一反射镜发出的光会聚并透射至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于将所述透镜会聚的光进行反射从而会聚至所述光收集装置。
9.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述聚光装置还包括透镜、第一反射镜、第二反射镜及合光装置，所述第一反射镜用于将所述第一反射条发出的光反射至所述合光装置，所述合光装置接收所述第一反射镜发出的光及所述第二反射条发出的光并将合光后的光引导至所述透镜，所述透镜用于将所述合光装置发出的光会聚并透射至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于将所述透镜会聚的光进行反射从而会聚至所述光收集装置。
10.如权利要求9所述的激光合光装置，其特征在于：所述第一光源阵列发出的光具有第一偏振态，所述第二光源阵列发出的光具有第二偏振态，所述合光装置为偏振合光装置，所述合光装置透射具有所述第一偏振态的光且反射具有所述第二偏振态的光。
11.如权利要求9所述的激光合光装置，其特征在于：所述合光装置包括第一区域与第二区域，所述第一区域接收所述第一反射镜反射的第一反射条的发出的光并将所述第一反射镜的发出的光透射，所述第二区域接收所述第二反射条发出的光并将所述第二反射条发出的光反射。
12.如权利要求8或9所述的激光合光装置，其特征在于：所述第一反射镜的反射面与所述第二反射镜的反射面垂直，且所述光收集装置位于邻近所述第二反射镜的一组光源远离所述反射装置的一侧，且所述光收集装置的光轴与所述各反射条发出的光均平行。
13.如权利要求1所述的激光合光装置，其特征在于：所述第一组光源的第一光源阵列与所述第二组光源的第二光源阵列设置于同一块水冷板的同一侧上，所述第一反射条与所述第二反射条均位于所述水冷板的所述第一组光源及所述第二组光源所在的一侧，所述光收集装置位于所述第一反射条与所述第二反射条之间。
14.一种显示设备，所述显示设备包括光源，其特征在于：所述光源采用如权利要求1-13项任意一项所述的激光合光装置。
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