CN111029906A - 一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明电子技术领域，提供了一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置。其中，激光器的矫正系统，包括激光器、透镜和调光器；所述激光器内设置至少两个激光芯片；所述透镜位于激光芯片的光路上，用于对激光芯片的光进行准直，得准直光束；所述调光器位于透镜远离激光器的一侧，用于对准直光束进行调节。本发明的光源系统及投影装置包括该激光器的矫正系统。本发明的系统和装置通过在激光器中设置多颗激光芯片，单颗透镜来实现激光器中的多颗激光芯片的出射光束的准直，并通过调光器来对激光器的准直光束进行矫正，实现了激光器体积小的同时实现高能量、制造方便等。

Description

一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置

本申请为对申请号为201410208126.8、申请日为2014年5月16日、发明名称为“一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置”进行的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，更具体的说，涉及一种激光器的矫正系统、光源系统及投影装置。

背景技术

传统的激光器中，每个激光器封装一个激光芯片，然后利用对激光芯片发出的光进行准直的小透镜进行封装，形成激光模组。该激光模组相对于传统的LED光源，光密度有了很大的提高，并且激光光束的发射角小，一定程度上满足了人们的需求。但随着技术的发展，对光源提出了更高的要求，比如医疗、投影等领域，需要更高亮度、体积更小的光源来满足新的需求，于是，LED光源出现了LED芯片阵列封装在同一个LED中，该LED芯片阵列相较于单颗芯片的激光器，亮度虽然有一定程度的提高，但是由于LED光源本身的特性，比如光学扩展量大，造成亮度的损失，LED本身亮度并不高，LED阵列芯片封装的LED的体积大等问题，仍然无法满足日益发展的技术需求，甚至该LED阵列芯片不能用于医疗领域。

于是，人们期望能够将两颗激光芯片设置于一个激光器中，但一个激光器的出射光需要两个透镜来准直成平行光，由于激光器小，这使得透镜安装极其困难；如果采用一个透镜来准直，激光器的出射光被准直后，成为发散的光，这使得激光器的能量的利用率大打折扣，同样无法满足需日益发展的技术需求。

因此，需要一种激光器的矫正系统，能够同时满足高能量、体积小、制造方便的技术发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供，旨在解决现有技术中激光器能量不高、整体体积大、制造不便等的问题。

本发明提供了一种激光器的矫正系统，包括激光器、透镜和调光器；所述激光器内设置至少两个激光芯片；所述透镜位于激光芯片的光路上，用于对激光芯片的光进行准直，得准直光束；所述调光器位于透镜远离激光器的一侧，用于对准直光束进行调节。

优选的，所述调光器包括一组反射片，所述反射片的个数与激光芯片的个数相等；所述反射片不完全平行。

优选的，所述反射片用于将所述准直光束反射成为平行光出射光或不平行出射光。

优选的，所述调光器包括一棱镜。

优选的，所述激光芯片为2个或3个时，所述激光芯片呈直线分布，，所述棱镜为三棱柱棱镜。

优选的，所述激光芯片为N+3个时，所述激光芯片分布在圆的内切N+2边形的每边的中点和N+2边形的中心；所述棱镜为N+2面体棱镜，所述N+2面体棱镜的N+1个面完全相同，其中，N为正整数。

优选的，所述激光芯片为N+2个时，所述激光芯片分布在圆的内切N+2边形的每边的中点；所述棱镜为N+3面体棱镜，所述N+3面体棱镜的N+2个面完全相同，其中，N为正整数。

优选的，所述N+3面体棱镜或N+2面体棱镜位于准直光束的聚焦点之后时，N+3面体棱镜或N+2面体棱镜的顶点远离透镜设置；所述N+3面体棱镜或N+2面体棱镜位于准直光束的聚焦点之前时N+3面体棱镜的底面远离透镜设置。

本发明还提供了一种光源系统，包括上述任一技术方案中所述的激光器的矫正系统。

本发明还提供了一种投影装置，包括上述任一技术方案中所述的激光器的矫正系统。

本发明的上述技术方案，通过在激光器中设置多颗激光芯片，单颗透镜来实现激光器中的多颗激光芯片的出射光束的准直，并通过调光器来对激光器的准直光束进行矫正，以实现激光器体积小的同时实现高能量、制造方便等。

附图说明

图1是本发明第一实施例中激光器的矫正系统的结构示意图。

图2是本发明第二实施例中激光器的矫正系统的结构示意图。

图3是本发明第二实施例中激光器的矫正系统的另一结构示意图。

图4是本发明第三实施例中设置三颗激光芯片的激光器的矫正系统的结构示意图。

图5是本发明第三实施例中设置四颗激光芯片的激光器的矫正系统的结构示意图。

图6是本发明激光器的矫正系统的具体结构示意图。

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。

本发明提出第一实施例，结合图1进行说明。一种激光器的矫正系统，包括激光器1、透镜2和调光器3。

(1)激光器1内设置至少两个激光芯片，如图1中的激光芯片11和激光芯片12。当激光器1中包含多个激光芯片时，激光芯片的排布无特殊限制。激光芯片设置在激光器内，进行封装。具有至少两个激光芯片的激光器相较于传统的单颗激光芯片的激光器来说，不仅降低了制造成本，而且使得激光器也节约空间，并且提高了单颗激光器的亮度。其中，激光芯片的个数无特殊限制，在后续的实施例中将给出具有多颗激光芯片的激光器的矫正系统的技术方案。

(2)透镜2，设置于激光芯片的光路上，该透镜用来对激光器中的所有的激光芯片发出的激光光束进行准直，得到多个准直光束。用一个透镜2将激光器的至少两个激光芯片进行封装，该方案使得激光器的封装更方便，并且降低了激光器的封装难度。

(3)调光器3，位于透镜2远离激光器1的一侧，用于对准直光束进行调节。

调光器3可以将准直光束调节成平行的光束也可以将准直光束调节成不平行的光束。具体调节成平行光束还是不平行光束，根据需要来对调光器3进行设置。其中，调光器3的位置可调，这样很大程度上提高了调光器3对准直光束调节的精度，使得调光器能够根据准直光束的需要随时调制矫正光束以满足不同场合对矫正光束的需要。

本实施例中的调光器3可实现激光器的光束的矫正，实现多激光芯片的激光器能够满足不同需求，从而提高了多激光芯片的应用领域，并且能够提高激光器的易用性。

基于第一实施例，结合图2和图3，本发明提出第二实施例。一种激光器的矫正系统，包括激光器1、透镜2和调光器3。其中，激光器包括多颗激光芯片11，调光器3包括一组反射片。激光芯片11的出射光经透镜2后，变成准直光束，每束准直光束对应一个反射片31，分别对每束准直光束进行矫正，得矫正光束，使其按照预定的方向传播，如图2所示，矫正光束相互平行，如图3所述，矫正光束按照预定的方向传播但不平行。为了满足矫正光束的不同需求，反射片31可调节，该技术方案，可实现激光器的矫正系统的矫正更准确，也可以根据不同需求来实现不同的矫正。当然，本发明的调光器3还可以为其他元件，例如曲面反射镜，用来将准直光束反射后成为平行光出射光或不平行出射光，本实施例中的曲面反射镜同样能够满足将准直光束反射成为平行光出射光或不平行出射光，另外，本技术方案还可以实现光束的压缩。

图3是本实施例中，激光器的矫正系统的一个应用，在反射片31的一侧也即矫正光束的传播方向上设置一聚焦透镜，当经过矫正的矫正光束，到达聚焦透镜时，能够将矫正光束聚焦到一点，以减少球差，从而更利用减小光斑，使得出射光的光斑小，光密度高。

本实施例中，采用反射片31来调节激光器的准直光束，使得光束的矫正更方便，并且矫正的精度更高，可以根据不同需求随时矫正准直光束的传播方向。

基于第一实施例，结合图4和图5，本发明提出第三实施例。一种激光器的矫正系统，包括激光器1、透镜2和调光器3。其中，激光器包括多颗激光芯片11，调光器3包括一多面体棱镜31。激光芯片11的出射光经透镜2后，变成准直光束，在准直光束的延伸方向设置一多面体棱镜31，用于将一个激光器1的多颗激光芯片经准直后的准直光束矫正成沿同一方向传播的矫正光束。优选的，该矫正光束垂直于激光芯片的发光面，该技术方案可以使得矫正光束为平行光，容易实现后续光束的进一步处理，比如：匀光处理，可以使得光束经匀光后更均匀。值得说明的是，本实施例中的多面体棱镜31的位置可调，从而可以实现矫正光束的光斑大小的调制，从而使得激光器的矫正系统更易用。

针对单个激光器中设置的激光芯片的个数不同，本实施例给出具体的方案。方案一、激光器内设置两个激光芯片，如图1所示，激光芯片发出的两束出射光到达透镜2后，经透镜准直后，分别对应成为平行光束，由于两束光束均不处于透镜芯片的中心位置，经准直后的两束准直光束成聚焦的方式，在两束准直光束的聚焦点之前设置一棱镜3，该棱镜3对这两束准直光束进行矫正，成为矫正光束出射，该矫正光束为平行光束。另外该棱镜3为三棱柱棱镜，其中两个侧面完全相同，另一个柱面无特殊限制，也即该三棱柱棱镜的顶面或底面为等腰三角形。本方案中，棱镜3可放置于两束矫正光束的焦点前，也可以放在矫正光束的焦点后。当棱镜3放置于两束矫正光束的焦点前时，两束矫正光束分别从三棱柱棱镜的两个完全相同的侧面入射，从另一个侧面出射，该另一个侧面与激光芯片的发光面垂直。该技术方案，可以在一定程度上缩小激光器的矫正系统的体积，使得激光器矫正系统更小巧。当棱镜3放置于两束矫正光束的焦点后时，两束矫正光束均从三棱柱棱镜的另一个侧面入射，从两个完全相同侧面出射，该另一个侧面与激光芯片的发光面垂直。该技术方案，可以使得棱镜3安装更方便，且可以调节矫正光束的光斑的大小。另外，当该激光芯片为3个时，该3个激光芯片直线分布在该激光器中时，棱镜3也为三棱柱棱镜，具体方案不再详述，本领域人员根据上述描述应该知道该方案如何实现。

方案二、激光器内设置至少三颗激光芯片，所述三颗激光芯片分布在圆的内接多边形的中点，如图4和图5所示，激光发出的多束出射光到达透镜2后，经透镜准直后，分别对应形成多束平行光束，平行光束多面体棱镜后，成为相互平行的矫正光束111出射。其中，当激光器内设置的激光芯片的个数为N+2时(N为正整数，N＝1、2、3……)，该N+2个激光芯片分布在圆的内接N+2边形的中点时，该调光器为N+3面体棱镜31，激光芯片发出的N+2束出射光经透镜2后，变成N+2束准直的准直光束，准直光束经N+3面体棱镜进行调节，成为一束平行的光束。其中，N+3面体棱镜31可以设置在准直光束的聚焦点前，也可以设置在准直光束110的聚焦点后，当N+3面体棱镜设置在准直光束110的聚焦点前时，N+3面体棱镜31的顶点面向激光器的发光面，当N+3面体棱镜31设置在准直光束的聚焦点后时，N+3面体棱镜的顶点原理激光器的发光面，在此不在详述，该方案与方案一相似。其中，N+3面体棱镜31的N+2个为三角形面共一顶点，且完全相同，底面为N+2边形。本实施例的技术方案，可以实现多颗激光芯片封装于一个激光器中，且激光器出射的光可以完全利用，相比现有技术，激光器的能量大幅提高，且结构简单，安装简单，能够被广泛应用于各个照明领域。值得注意的是，该N+3颗芯片也可分布在圆的内接N+2边形的中点和圆心上，该调光器为N+3面体棱镜。

其中，上述实施例中，棱镜3的夹角一定，也即当棱镜3的折射率和激光器所在的环境折射率一定时，棱镜3的形状固定。以下给出激光器中设置两个激光芯片时的棱镜3的夹角的公式，如图6所示，棱镜3的夹角β：sin(β-A)＝(N₁/N₂)*sinβ，其中，A＝(N₁/N₂)*sin(arctan(d/f))，N₁为棱镜3的折射率，N₂为激光器所在的环境折射率，2d为两颗相邻的激光芯片11之间的距离，f为两束准直光束聚焦点到两颗激光芯片11的距离。该实施例中，由于棱镜的夹角可确定，所以在激光器的矫正系统固定后，激光器在同一种介质中，可以无需再调制，直接使用；当激光器所在的介质的种类改变时，只需要更好棱镜即可。

本发明的上述实施例中的激光器的矫正系统能够应用在光源系统和投影装置中，也即光源系统和投影装置均可包含上述任一方案中的激光器的矫正系统，在此不详述光源系统和投影装置的具体结构。

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 (4)

1.一种激光器的矫正系统，其特征在于，包括激光器、透镜和调光器；

所述激光器内设置至少两个激光芯片；

所述透镜位于激光芯片的光路上，用于对激光芯片的光进行准直，得准直光束；

所述调光器位于透镜远离激光器的一侧，用于对准直光束进行调节；

所述调光器包括在所述准直光束的延伸方向设置的一多面体棱镜，用于将所述准直光束矫正成沿同一方向传播的矫正光束；

所述激光芯片为N+2个时，所述激光芯片分布在圆的内切N+2边形的每边的中点；

所述棱镜为N+3面体棱镜，所述N+3面体棱镜的N+2个面完全相同，其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的激光器的矫正系统，其特征在于，所述N+3面体棱镜位于准直光束的聚焦点之后时，N+3面体棱镜的顶点远离透镜设置；所述N+3面体棱镜位于准直光束的聚焦点之前时N+3面体棱镜的底面远离透镜设置。

3.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1或2任一项所述的激光器的矫正系统。

4.一种投影装置，其特征在于，包括权利要求1或2中任一项所述的激光器的矫正系统。

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