CN113433781B - 激光合光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光合光模块包含第一、二、三激光光源组及聚光透镜。第一激光光源组包含第一、二激光光源及第一偏振分光片。第一偏振分光片反射第一激光光源的偏振光及允许第二激光光源的偏振光穿透以形成第一激光束。第二激光光源组包含第三、四激光光源及第二偏振分光片。第二偏振分光片反射第三激光光源的偏振光及允许第四激光光源的偏振光穿透以形成第二激光束。第三激光光源组包含第五激光光源与第一、二分光镜。第一、二分光镜分别反射第一及第二激光束且允许第五激光光源的激光光线穿透以形成第三激光束。聚光透镜聚光第三激光束。本发明用以有效缩小激光合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，有利于激光投影设备的微型化设计。

Description

激光合光模块
技术领域
本发明关于一种激光合光模块，尤指一种使用偏振分光片的偏振光合光设计以缩减整体体积的激光合光模块。
背景技术
一般来说，常见的激光投影设备采用合光模块的配置以产生可供后续投影成像所需的激光束，其常见设计将复数个反射镜间隔设置且相对于具有不同色光的复数个激光光源(如红蓝绿激光光源)倾斜，部分激光光源对准复数个反射镜，而其余部分激光光源则是分别与复数个反射镜交错排列，藉此，对准反射镜的激光光源所射出的光线可被反射镜所反射，而与反射镜交错排列的激光光源所射出的光线则是可分别通过反射镜(从相邻反射镜的间隙或是从反射镜的外侧通过)以与被反射镜反射的光线合光成激光束而入射至凸透镜，从而经过凸透镜的会聚以形成供激光投影设备成像所需的激光束。
然而，由上述可知，由于受到反射镜必须采用彼此之间具有间隙之间隔摆设方式以及部分激光光源必须分别对准反射镜且其余部分激光光源必须分别与反射镜交错排列的限制，故导致合光模块出现整体尺寸无法进一步缩小的问题，而不利于激光投影设备的微型化设计。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种使用偏振分光片的偏振光合光设计以缩减整体体积的激光合光模块，以解决上述问题。
基于上述目的，本发明提出一种激光合光模块，其适用于提供激光束至一激光投影设备，其特征在于，该激光合光模块包含：
第一激光光源组，其包含：
第一激光光源，其沿着第一光轴发射第一偏振光；
第二激光光源，其沿着第二光轴发射第二偏振光，该第一偏振光及该第二偏振光具有相异偏振性且该第一偏振光及该第二偏振光的波长落于第一波段，该第一光轴与该第二光轴彼此相交；以及
第一偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第一光轴与该第二光轴相交的位置，用来反射该第一偏振光以及允许该第二偏振光穿透，使得该第二偏振光与该第一偏振光合光形成第一激光束；
第二激光光源组，其包含：第三激光光源，其沿着第三光轴发射第三偏振光；
第四激光光源，其沿着第四光轴发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性且该第三偏振光及该第四偏振光的波长落于第二波段，该第三光轴与该第四光轴彼此相交；以及
第二偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第三光轴与该第四光轴相交的位置，用来反射该第三偏振光以及允许该第四偏振光穿透，使得该第四偏振光与该第三偏振光合光形成第二激光束；
第三激光光源组，其包含：
第五激光光源，其沿着第五光轴发射激光光线，该激光光线的波长落于第三波段，该第五光轴与该第二光轴以及该第四光轴彼此相交，该第一波段、该第二波段以及该第三波段彼此相异；
第一分光镜，其相对倾斜地设置于该第二光轴与该第五光轴相交的位置，
用来反射该第一激光束以及允许该激光光线穿透；以及
第二分光镜，其相对倾斜地设置于该第四光轴与该第五光轴相交的位置，用来反射该第二激光束以及允许该激光光线穿透，使得该第一激光束与该第二激光束以及该激光光线合光形成第三激光束；以及
聚光透镜，其设置于该第五光轴上，用来接收该第三激光束以进行聚光。
较佳的，该第一光轴与该第二光轴所定义的平面在该第五光轴上相对接近该聚光透镜，该第三光轴与该第四光轴所定义的平面在该第五光轴上相对远离该聚光透镜。
较佳的，该第一波段为红光波段，该第二波段为绿光波段，该第三波段为蓝光波段。
较佳的，该第二光轴以及该第四光轴垂直于该第一光轴、该第三光轴，以及该第五光轴。
较佳的，该第一偏振分光片分别相对于该第一激光光源以及该第二激光光源的倾斜角度、该第二偏振分光片分别相对于该第三激光光源以及该第四激光光源的倾斜角度、该第一分光镜分别相对于该第二激光光源以及该第五激光光源的倾斜角度，以及该第二分光镜分别相对于该第四激光光源以及该第五激光光源的倾斜角度均等于45°。
基于上述目的，本发明还提出一种激光合光模块，其适用于提供激光束至激光投影设备，其特征在于，该激光合光模块包含：
第一激光光源组，其包含：
第一激光光源，其沿着第一光轴发射第一偏振光；
第二激光光源，其沿着第二光轴发射第二偏振光，该第一偏振光及该第二偏振光具有相异偏振性且该第一偏振光及该第二偏振光的波长落于第一波段，该第一光轴与该第二光轴彼此相交；以及
第一偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第一光轴与该第二光轴相交的位置，用来反射该第一偏振光以及允许该第二偏振光穿透，使得该第二偏振光与该第一偏振光合光形成第一激光束；
第二激光光源组，其包含：
第三激光光源，其沿着第三光轴发射第三偏振光；
第四激光光源，其沿着第四光轴发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性且该第三偏振光及该第四偏振光的波长分别落于第二波段以及第三波段，该第三光轴与该第四光轴彼此相交，该第一波段、该第二波段以及该第三波段彼此相异；以及
第二偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第三光轴与该第四光轴相交的位置，用来反射该第三偏振光以及允许该第四偏振光穿透，使得该第四偏振光与该第三偏振光合光形成第二激光束；
第一反射镜以及第二反射镜，其分别倾斜地设置于第五光轴上以用来分别反射该第一激光束以及该第二激光束，使得该第一激光束与该第二激光束合光形成第三激光束，该第五光轴分别与该第二光轴以及该第四光轴相交；以及
聚光透镜，其设置于该第五光轴上，用来接收该第三激光束以进行聚光。
较佳的，该第一光轴与该第二光轴所定义的平面在该第五光轴上相对接近该聚光透镜，该第三光轴与该第四光轴所定义的平面在该第五光轴上相对远离该聚光透镜。
较佳的，该第一波段为红光波段，该第二波段为蓝光波段，该第三波段为绿光波段。
较佳的，该第二光轴以及该第四光轴垂直于该第一光轴、该第三光轴，以及该第五光轴。
较佳的，该第一偏振分光片分别相对于该第一激光光源以及该第二激光光源的倾斜角度、该第二偏振分光片分别相对于该第三激光光源以及该第四激光光源的倾斜角度，以及该第一反射镜以及该第二反射镜分别相对于该聚光透镜的倾斜角度均等于45°。
与现有技术相比，综上所述，相较于先前技术采用将部分激光光源对准反射镜且将其余部分激光光源分别与反射镜交错排列之间隔摆设配置，本发明采用上述偏振分光片的配置以达到偏振光合光功效，如此一来，由于不须受到先前技术中所提及的部分激光光源需与反射镜交错排列的限制，因此，本发明即可最大程度地缩减激光光源与相邻激光光源的间隙，以有效地缩小激光合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，从而有利于激光投影设备的微型化设计。
附图说明
图1为根据本发明一实施例所提出的激光投影设备的简示图。
图2为图1位于右上边角位置的激光合光模块的放大示意图。
图3为根据本发明另一实施例所提出的激光合光模块的部分放大示意图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
请参阅图1，其为根据本发明一实施例所提出的激光投影设备1的简示图，其中为了清楚地显示本发明所提供的一激光合光模块10的光学组件配置，激光投影设备1中除了激光合光模块10的其他构成组件(如投影机外壳、导光模块、成像模块、投影模块等)仅以虚线外框一并简示，且其相关描述常见于先前技术中，故于此不再赘述。如图1所示，激光合光模块10适用于提供后续投影成像所需的激光束至激光投影设备1，激光合光模块10包含第一激光光源组12、第二激光光源组14、第三激光光源组16，以及聚光透镜18，在此实施例中，本发明可采用由四组激光合光模块10以上下左右排列的方式设置于激光投影设备1内的设计(其激光合光模块配置数量与排列方式端视本发明的实际应用需求而定，并不以图1为限)，以下仅针对图1中位于右上边角位置的激光合光模块10进行详细描述，其他激光合光模块10的相关描述可参照下面说明类推，于此不再赘述。
请参阅图1以及图2，图2为图1中位于右上边角位置的激光合光模块10的放大示意图，由图1以及图2可知，第一激光光源组12包含第一激光光源20、第二激光光源22，以及第一偏振分光片24。第一激光光源20沿着第一光轴L1发射第一偏振光P1，第二激光光源22沿着第二光轴L2发射第二偏振光P2，其中第一激光光源20以及第二激光光源22可较佳地为红光激光二极管(但不受此限，其发光二极管类型可根据激光投影设备1的实际应用而有所变化)，第一偏振光P1及第二偏振光P2具有相异偏振性而可为常见的偏振光(如P偏振光或S偏振光等)且第一偏振光P1及第二偏振光P2的波长落于第一波段(较佳地为红光波段)。第一光轴L1与第二光轴L2彼此相交，且第一偏振分光片24相对倾斜地设置于第一光轴L1与第二光轴L2相交的位置以用来反射第一偏振光P1以及允许第二偏振光P2穿透，使得第二偏振光P2与第一偏振光P1合光形成第一激光束S1。
第二激光光源组14包含第三激光光源26、第四激光光源28，以及第二偏振分光片30，第三激光光源26沿着第三光轴L3发射第三偏振光P3，第四激光光源28沿着第四光轴L4发射第四偏振光P4，其中第三激光光源26以及第四激光光源28可较佳地为绿光激光二极管(但不受此限，其发光二极管类型可根据激光投影设备1的实际应用而有所变化)，第三偏振光P3及第四偏振光P4具有相异偏振性而可为常见的偏振光(如P偏振光或S偏振光等)且第三偏振光P3及第四偏振光P4的波长落于第二波段(较佳地为绿光波段)。第三光轴L3与第四光轴L4彼此相交，且第二偏振分光片30相对倾斜地设置于第三光轴L3与第四光轴L4相交的位置以用来反射第三偏振光P3以及允许第四偏振光P4穿透，使得第三偏振光P3与第四偏振光P4合光形成第二激光束S2。
第三激光光源组16包含第五激光光源32、第一分光镜34，以及第二分光镜36，第五激光光源32沿着第五光轴L5发射激光光线，其中第五激光光源32可较佳地为蓝光激光二极管(但不受此限，其发光二极管类型可根据激光投影设备1的实际应用而有所变化)，第五激光光源32的激光光线的波长落于与上述第一波段以及第二波段相异的第三波段(较佳地为蓝光波段)，第五光轴L5与第二光轴L2以及第四光轴L4彼此相交，第一分光镜34相对倾斜地设置于第二光轴L2与第五光轴L5相交的位置以用来反射第一激光束S1以及允许第五激光光源32的激光光线穿透，且第二分光镜36相对倾斜地设置于第四光轴L4与第五光轴L5相交的位置以用来反射第二激光束S2以及允许第五激光光源32的激光光线穿透，藉此，如图2所示，第一激光束S1与第二激光束S2以及第五激光光源32的激光光线即可合光形成第三激光束S3。聚光透镜18设置于第五光轴L5上且可用来接收第三激光束S3以进行聚光，进而提供后续投影成像所需的激光束至激光投影设备1。
在实际应用中，如图2所示，第一光轴L1与第二光轴L2所定义的平面在第五光轴L5上可较佳地相对接近聚光透镜18，第三光轴L3与第四光轴L4所定义的平面在第五光轴L5上可较佳地相对远离聚光透镜18，第二光轴L2以及第四光轴L4可较佳地垂直于第一光轴L1、第三光轴L3，以及第五光轴L5，且第一偏振分光片24分别相对于第一激光光源20以及第二激光光源22的倾斜角度、第二偏振分光片30分别相对于第三激光光源26以及第四激光光源28的倾斜角度、第一分光镜34分别相对于第二激光光源22以及第五激光光源32的倾斜角度，以及第二分光镜36分别相对于第四激光光源28以及第五激光光源32的倾斜角度可较佳地等于45°，但本发明不以上述设计为限。
透过上述设计，相较于先前技术采用将部分激光光源对准反射镜且将其余部分激光光源分别与反射镜交错排列的间隔摆设配置，本发明采用上述偏振分光片的配置以达到偏振光合光功效，如此一来，由于不须受到先前技术中所提及的部分激光光源需与反射镜交错排列的限制，因此，本发明即可最大程度地缩减激光光源与相邻激光光源的间隙，以有效地缩小激光合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，从而有利于激光投影设备的微型化设计。
值得一提的是，激光光源的配置可不限于上述实施例，举例来说，请参阅图3，其为根据本发明另一实施例所提出的激光合光模块100的部分放大示意图，在此实施例中与上述实施例所提到的组件具有相同编号者，代表其具有相同或相似的结构及功能，其相关描述于此不再赘述。如图3所示，激光合光模块100适用于提供激光束至激光投影设备且包含第一激光光源组12、第二激光光源组102、第一反射镜104、第二反射镜106，以及聚光镜18。第二激光光源组102包含第三激光光源108、第四激光光源110，以及第二偏振分光片30，第三激光光源108沿着第三光轴L3发射第三偏振光P3，第四激光光源110沿着第四光轴L4发射第四偏振光P4，其中第三激光光源108可较佳地为绿光激光二极管且第四激光光源110可较佳地为蓝光激光二极管(但不受此限，其发光二极管类型可根据激光合光模块100的实际应用而有所变化)，第三偏振光P3及第四偏振光P4具有相异偏振性而可为常见的偏振光(如P偏振光或S偏振光等)且第三偏振光P3(较佳地落于绿光波段)及第四偏振光P4的波长(较佳地落于蓝光波段)具有不同波段。第一反射镜104以及第二反射镜106分别倾斜地设置于第五光轴L5上，且第一反射镜104以及第二反射镜106分别相对于聚光透镜18的倾斜角度可较佳地等于45°(但不以此为限)，藉此，第一反射镜104以及第二反射镜106可用来分别反射第一激光束S1以及第二激光束S2，使得第一激光束S1与第二激光束S2合光形成第三激光束S3，以透过聚光透镜18的聚光而提供后续投影成像所需的激光束至激光投影设备。透过上述省略第三激光光源组的设计，本发明可更进一步地缩减激光合光模块的整体体积以及简化其内部光学组件的配置，从而有利于激光投影设备的微型化设计。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (8)

1.一种激光合光模块，其适用于提供激光束至一激光投影设备，其特征在于，该激光合光模块包含：
第一激光光源组，其包含：
第一激光光源，其沿着第一光轴发射第一偏振光；
第二激光光源，其沿着第二光轴发射第二偏振光，该第一偏振光及该第二偏振光具有相异偏振性且该第一偏振光及该第二偏振光的波长落于第一波段，该第一光轴与该第二光轴彼此相交；以及
第一偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第一光轴与该第二光轴相交的位置，用来反射该第一偏振光以及允许该第二偏振光穿透，使得该第二偏振光与该第一偏振光合光形成第一激光束；
第二激光光源组，其包含：第三激光光源，其沿着第三光轴发射第三偏振光；
第四激光光源，其沿着第四光轴发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性且该第三偏振光及该第四偏振光的波长落于第二波段，该第三光轴与该第四光轴彼此相交；以及
第二偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第三光轴与该第四光轴相交的位置，用来反射该第三偏振光以及允许该第四偏振光穿透，使得该第四偏振光与该第三偏振光合光形成第二激光束；
第三激光光源组，其包含：
第五激光光源，其沿着第五光轴发射激光光线，该激光光线的波长落于第三波段，该第五光轴与该第二光轴以及该第四光轴彼此相交，该第一波段、该第二波段以及该第三波段彼此相异；
第一分光镜，其相对倾斜地设置于该第二光轴与该第五光轴相交的位置，用来反射该第一激光束以及允许该激光光线穿透；以及
第二分光镜，其相对倾斜地设置于该第四光轴与该第五光轴相交的位置，用来反射该第二激光束以及允许该激光光线穿透，使得该第一激光束与该第二激光束以及该激光光线合光形成第三激光束；以及
聚光透镜，其设置于该第五光轴上，用来接收该第三激光束以进行聚光；其中，该第一光轴与该第二光轴所定义的平面在该第五光轴上相对接近该聚光透镜，该第三光轴与该第四光轴所定义的平面在该第五光轴上相对远离该聚光透镜。
2.如权利要求1所述的激光合光模块，其特征在于，该第一波段为红光波段，该第二波段为绿光波段，该第三波段为蓝光波段。
3.如权利要求1所述的激光合光模块，其特征在于，该第二光轴以及该第四光轴垂直于该第一光轴、该第三光轴，以及该第五光轴。
4.如权利要求1所述的激光合光模块，其特征在于，该第一偏振分光片分别相对于该第一激光光源以及该第二激光光源的倾斜角度、该第二偏振分光片分别相对于该第三激光光源以及该第四激光光源的倾斜角度、该第一分光镜分别相对于该第二激光光源以及该第五激光光源的倾斜角度，以及该第二分光镜分别相对于该第四激光光源以及该第五激光光源的倾斜角度均等于45°。
5.一种激光合光模块，其适用于提供激光束至激光投影设备，其特征在于，该激光合光模块包含：
第一激光光源组，其包含：
第一激光光源，其沿着第一光轴发射第一偏振光；
第二激光光源，其沿着第二光轴发射第二偏振光，该第一偏振光及该第二偏振光具有相异偏振性且该第一偏振光及该第二偏振光的波长落于第一波段，该第一光轴与该第二光轴彼此相交；以及
第一偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第一光轴与该第二光轴相交的位置，用来反射该第一偏振光以及允许该第二偏振光穿透，使得该第二偏振光与该第一偏振光合光形成第一激光束；
第二激光光源组，其包含：
第三激光光源，其沿着第三光轴发射第三偏振光；
第四激光光源，其沿着第四光轴发射第四偏振光，该第三偏振光及该第四偏振光具有相异偏振性且该第三偏振光及该第四偏振光的波长分别落于第二波段以及第三波段，该第三光轴与该第四光轴彼此相交，该第一波段、该第二波段以及该第三波段彼此相异；以及
第二偏振分光片，其相对倾斜地设置于该第三光轴与该第四光轴相交的位置，用来反射该第三偏振光以及允许该第四偏振光穿透，使得该第四偏振光与该第三偏振光合光形成第二激光束；
第一反射镜以及第二反射镜，其分别倾斜地设置于第五光轴上以用来分别反射该第一激光束以及该第二激光束，使得该第一激光束与该第二激光束合光形成第三激光束，该第五光轴分别与该第二光轴以及该第四光轴相交；以及
聚光透镜，其设置于该第五光轴上，用来接收该第三激光束以进行聚光；其中，该第一光轴与该第二光轴所定义的平面在该第五光轴上相对接近该聚光透镜，该第三光轴与该第四光轴所定义的平面在该第五光轴上相对远离该聚光透镜。
6.如权利要求5所述的激光合光模块，其特征在于，该第一波段为红光波段，该第二波段为蓝光波段，该第三波段为绿光波段。
7.如权利要求5所述的激光合光模块，其特征在于，该第二光轴以及该第四光轴垂直于该第一光轴、该第三光轴，以及该第五光轴。
8.如权利要求5所述的激光合光模块，其特征在于，该第一偏振分光片分别相对于该第一激光光源以及该第二激光光源的倾斜角度、该第二偏振分光片分别相对于该第三激光光源以及该第四激光光源的倾斜角度，以及该第一反射镜以及该第二反射镜分别相对于该聚光透镜的倾斜角度均等于45°。
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