CN113448159A - 一种激光光源装置和投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光光源装置和投影系统，包括：激光器和合光组件，激光器包括出射激光波长不同的第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片，相同颜色的激光芯片排布成激光芯片群，各激光芯片排列成矩阵；合光组件，位于激光器的出光侧，用于将各激光芯片群出射的不同颜色的激光光束经过光路的转折合束到相同的位置后向设定方向出射。合光组件包括反射镜和合光镜，通过反射镜将激光光束进行光路的转折，通过合光镜将不同颜色的激光光束进行合光，最终将各激光芯片群出射的激光光束合束到相同的位置，以使不同颜色的激光光斑位置重合，缩小光斑尺寸，使不同颜色的激光混光更加充分。

Description

一种激光光源装置和投影系统

技术领域

本发明涉及投影显示技术领域，尤其涉及一种激光光源装置和投影系统。

背景技术

目前，激光投影行业的发展十分迅速，激光器作为其中的核心部件之一，起到了无可替代的作用。半导体激光器是在生产完芯片后，再对芯片进行封装而成的。

小型激光器(Multi Chip LD，简称MCL)由于其占用空间小，有利于激光光源模组小型化的发展，是激光投影系统的发展趋势。MCL激光器具有寿命长、亮度高、高功率等优点，MCL激光器可以代替多个BANK激光器，可将不同颜色出射光的芯片封装在同一个MCL激光器内部，从而可实现多种单色激光器的功能。

由于不同颜色的发光芯片数目和排布存在差异，导致激光器出射的不同颜色的光斑大小、位置并不相同。不同颜色的激光合光后光斑尺寸大，且混合不均匀，影响后续的匀化效果和显示效果。

发明内容

本发明实施例的第一方面，提供一种激光光源装置，包括：激光器和合光组件，激光器包括第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片，所述第一激光芯片、所述第二激光芯片和所述第三激光芯片出射的激光波长不同；所述第一激光芯片、所述第二激光芯片和所述第三激光芯片分别排布成至少一个激光芯片群，各所述激光芯片排列成矩阵；合光组件，位于激光器的出光侧，用于将各激光芯片群出射的不同颜色的激光光束经过光路的转折合束到相同的位置后向设定方向出射。合光组件包括反射镜和合光镜，通过反射镜将激光光束进行光路的转折，通过合光镜将不同颜色的激光光束进行合光，最终将各激光芯片群出射的激光光束合束到相同的位置，以使不同颜色的激光光斑位置重合，缩小光斑尺寸，使不同颜色的激光混光更加充分。

本发明实施例的第二方面，提供一种投影系统，包括上述任一激光光源装置，位于激光光源装置出光侧的扩散片，位于扩散片背离激光光源装置一侧的望远镜成像透镜组，位于望远镜成像透镜组的光出射路径上的匀光部件，位于匀光部件背离望远镜成像透镜组一侧的照明光路，位于照明光路的出光侧的光阀调制部件，和位于光阀调制部件的出光侧的投影镜头。激光光源装置可以将合束后的不同颜色的激光光束的光斑位置基本相同，由此可以有效缩小光斑尺寸，使得混光更加均匀。激光光斑尺寸与匀光部件的入光面尺寸更加匹配，有利于提高匀光效果。激光光源装置的出射光首先经过扩散片进行扩散，再入射到匀光部件进一步匀化，经过匀化的光束入射到光阀调制部件，最终经过投影镜头进行成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之一；

图2为本发明实施例提供的激光器的平面结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之二；

图4为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之三；

图5为本发明实施例提供的激光器的平面结构示意图之二；

图6为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之四；

图7为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。

其中，1-激光光源装置，2-扩散片，3-望远镜成像透镜组，4-匀光部件，5-照明光路，6-光阀调制部件，7-投影镜头，100-激光器，200-合光组件，10-激光芯片，11-第一激光芯片，12-第二激光芯片，13-第三激光芯片，31-第一半波片，32-第二半波片，s-激光芯片群，s1-第一激光芯片群，s2-第二激光芯片群，s3-第三激光芯片群，s4-第四激光芯片群，a1-第一反射镜，a2-第二反射镜，a3-第三反射镜，b1-第一合光镜，b2-第二合光镜，c-偏振合光镜。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

投影显示是由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。随着投影显示技术的发展，投影显示逐渐应用于商务活动、会议展览、科学教育、军事指挥、交通管理、集中监控和广告娱乐等领域，其显示画面尺寸较大、显示清晰等优点同样适应于大屏幕显示的要求。

目前常用的投影系统为数字光处理(Digital Light Processing，简称DLP)架构，由数字微镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)作为核心器件，由投影光源出射光线入射到DMD上产生图像，再将DMD产生的图像的出射光入射到投影镜头，由投影镜头进行成像，最终由投影屏幕接收。

其中，投影光源可以采用MCL激光器，MCL激光器具有高集成度，有利于激光光源的小型化发展。MCL激光器通常包括多个激光芯片，这些激光芯片可以包括不同颜色的激光芯片，由此可以采用一台MCL激光器出射多种颜色的激光，混合成白光出射。

然而，由于不同颜色的激光芯片数目和排布存在差异，导致激光器出射的不同颜色的光斑大小、位置并不相同。不同颜色的激光合光后光斑尺寸大，且混合不均匀，影响后续的匀化效果和显示效果。

有鉴于此，本发明实施例提供一种激光光源装置，可以缩小不同颜色的激光合光后的光斑尺寸，并让混色更加均匀。

图1为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之一。

如图1所示，激光光源装置包括：激光器100和合光组件200。

其中，激光器100可以采用MCL激光器，激光器100中设置有至少两种颜色的激光芯片10，相同颜色的激光芯片排布成激光芯片群s，各激光芯片群s中的各激光芯片10排列成M行N列的矩阵；其中，M和N均为大于或等于1的整数，且M和N不同时为1。

激光芯片10出射的激光光束具有高准直度，不同颜色的激光芯片10出射的激光光束的互不重合。

合光组件200，位于激光器100的出光侧，用于将各激光芯片群s出射的不同颜色的激光光束经过光路的转折合束到相同的位置后向设定方向出射。

合光组件200包括反射镜和合光镜，通过反射镜将激光光束进行光路的转折，通过合光镜将不同颜色的激光光束进行合光，最终将各激光芯片群出射的激光光束合束到相同的位置，以使不同颜色的激光光斑位置重合，缩小光斑尺寸，使不同颜色的激光混光更加充分。

在具体实施时，激光器的出光侧还设置有匀光部件，经过合光组件合光后的激光光斑尺寸小，与匀光部件的尺寸更加匹配，有利于提高匀光部件的匀光效果，进而优化投影显示效果。

以图1所示的激光光源装置为例，激光芯片10构成2×7的芯片阵列，即M＝2，N＝7。其中可以包括三种颜色的激光芯片，由三种颜色的激光芯片构成三个激光芯片群，分别为第一激光芯片群s1、第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3。三个激光芯片群并排排列。

合光组件200可以包括第一反射镜a1、第二反射镜a2、第一合光镜b1和第二合光镜b2。

其中，第一反射镜a1位于第一激光芯片群s1、第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3的出光侧；第二反射镜a2位于第一反射镜a1的反射路径上；第一合光镜b1位于第二反射镜a2的反射路径和第一反射镜a1的反射路径的交汇处；第二合光镜b2位于第一合光镜b1的出射路径和第一反射镜a1的反射路径的交汇处。第二反射镜a2、第一合光镜b1和第二合光镜b2相互平行设置。

具体来说，第一激光芯片群s1、第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3的出射光束入射到第一反射镜a1被反射；其中，第一激光芯片群s1的出射光束被第一反射镜a1反射至第二反射镜a2；第二激光芯片群s2的出射光束被第一反射镜a1反射至第一合光镜b1；第三激光芯片群s3的出射光束被第一反射镜a1反射至第二合光镜b2。第二反射镜a2将接收的第一激光芯片群s1的出射光束向第一合光镜b1反射；第一合光镜b1透射第一激光芯片群s1的出射光束，反射第二激光芯片群s2的出射光束，由此将第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束合束，且第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束的光斑位置基本相同。第二合光镜b2透射第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的出射光束，反射第三激光芯片群s3的出射光束，由此将第一激光芯片群s1的出射光束、第二激光芯片群s2的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束合束，且第一激光芯片群s1的出射光束、第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3的出射光束的光斑位置基本相同。

当三种颜色的激光芯片分别采用红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片时，采用上述激光光源结构可以将红色激光光束、绿色激光光束和蓝色激光光束合束在相同的位置，从而使得合束后的光斑尺寸缩小，混合为均匀的白光，与匀光部件的入射光尺寸相匹配。

图2为本发明实施例提供的激光器的平面结构示意图之一。

如图2所示，本发明实施例提供的激光器可以包括三种激光芯片，分别为第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13。其中，第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13出射的激光波长不同，第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13出射的激光混合成白光。

第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片分别为红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片中的一种。例如，第一激光芯片11可以为绿光激光芯片，第二激光芯片12为红光激光芯片，第三激光芯片13为蓝光激光芯片，在此不做限定。

如图2所示，多个第一激光芯片11排布成第一激光芯片群s1，多个第二激光芯片12排布成第二激光芯片群s2，多个第三激光芯片13排布成第三激光芯片群s3。其中，第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3沿第一方向x排成一行，第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2沿第二方向y排列成一列。第一方向x可以为激光芯片阵列的行方向，第二方向y为激光芯片阵列的列方向，其中，第一方向x与第二方向y相互垂直。

在本发明实施例中，同一个激光器中可以封装多种出射不同颜色激光的激光芯片，由此只采用一台激光器即可实现多种颜色激光的出射，可以达到出射三基色光的目的。图2所示的激光芯片阵列为2×7的阵列，除此之外，也可以排列成其它形式的阵列，在此不做限定。

当采用如图2所示的两行激光芯片阵列时，第一激光芯片群s1构成的阵列尺寸等于第二激光芯片群s2和第三激光芯片群s3构成的阵列尺寸，从而使得激光芯片可以构成规则的阵列排布。

图3为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之二。

在一些实施例中，如图3所示，在采用如图2所示的激光芯片阵列排布时，合光组件包括：第一反射镜a1、第二反射镜a2、第三反射镜a3、第一合光镜b1和第二合光镜b2。

其中，第一反射镜a1位于第一激光芯片群s1的出光侧；第二反射镜a2位于二激光芯片群s2的出光侧；第一合光镜b1位于第三激光芯片群s3的出光路径和第一反射镜a1的反射路径的交汇处；第三反射镜a3位于第二反射镜a2的反射路径上；第二合光镜b2位于第一合光镜b1的出射路径和第三反射镜a3的反射路径的交汇处。

具体地，第一激光芯片群s1的出射光束入射到第一反射镜a1，第一反射镜a1用于将第一激光芯片群s1的出射光束向第一合光镜b1的方向反射。第二激光芯片群s2的出射光束入射到第二反射镜a2，第二反射镜a2用于将第二激光芯片群s2的出射光束向第三反射镜a3的方向反射。第三激光芯片群s3的出射光束入射到第一合光镜b1，第一合光镜b1用于透射第一反射镜a1反射的第一激光芯片群s1的出射光束，反射第三激光芯片群s3的出射光束，从而将第一激光芯片群s1的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束合束后向第二合光镜b2的方向出射。第三反射镜a3用于将第二反射镜a2反射的第二激光芯片群s2的出射光束向第二合光镜b2反射。第二合光镜b2用于透射第三反射镜反射的第二激光芯片群s2的出射光束，反射由第一合光镜b1合束后出射的第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的出射光束，由此第二合光镜b2可以将合束后的第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的合束光束再与第二激光芯片群s2的出射光束进行合束。

利用第一反射镜a1对光线的转折，采用第一合光镜b1先对第一激光芯片群s1的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束合束，使得合束后的第一激光芯片群s1的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第二反射镜a2和第三反射镜a3对光线的转折，采用第二合光镜b2将合束后的第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的出射光束与第二激光芯片群s2再次合束，使得合束后的第一激光芯片群s1的出射光束、第二激光芯片群s2的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束的光斑位置基本相同。

当第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13分别采用红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片时，采用上述激光光源结构可以将红色激光光束、绿色激光光束和蓝色激光光束合束在相同的位置，从而使得合束后的光斑尺寸缩小，混合为均匀的白光，与匀光部件的入射光尺寸相匹配。

图4为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之三。

在一些实施例中，如图4所示，在采用如图2所示的激光芯片阵列排布时，合光组件包括：第一反射镜a1、第二反射镜a2、第三反射镜a3、第一合光镜b1和第二合光镜b2。

其中，第一反射镜a1位于第一激光芯片群s1的出光侧；第一合光镜b1位于第一反射镜a1的反射路径和第二激光芯片群s2的出光路径的交汇处；第二反射镜a2位于第三激光芯片群s3的出光侧；第三反射镜a3位于第一合光镜b1的出射路径上；第二合光镜b2位于第二反射镜a2的反射路径和第三反射镜a3的反射路径的交汇处。

具体地，第一激光芯片群s1的出射光束入射到第一反射镜a1，第一反射镜a1用于将第一激光芯片群s1的出射光束向第一合光镜b1的方向反射。第二激光芯片群s2的出射光束入射到第一合光镜b1，第一合光镜b1用于透射第一反射镜a1反射的第一激光芯片群s1的出射光束，反射第二激光芯片群s2的出射光束，从而将第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束合束后向第三反射镜a3的方向出射。第三激光芯片群s3的出射光束入射到第二反射镜a2，第二反射镜a2用于将第三激光芯片群s3的出射光束向第二合光镜b2的方向反射。第三反射镜a3用于将合束后的第一合镜b1出射的第一激光芯片群s2和第二激光芯片群s2的出射光束向第二合光镜b2反射。第二合光镜b2用于透射第三反射镜a3反射的第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的出射光束，反射由第二反射镜a2反射的第三激光芯片群s3的出射光束，由此第二合光镜b2可以将合束后的第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的合束光束再与第三激光芯片群s3的出射光束进行合束。

利用第一反射镜a1对光线的转折，采用第一合光镜b1先对第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束合束，使得合束后的第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第二反射镜a2和第三反射镜a3对光线的转折，采用第二合光镜b2将合束后的第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的出射光束与第三激光芯片群s3再次合束，使得合束后的第一激光芯片群s1的出射光束、第二激光芯片群s2的出射光束和第三激光芯片群s3的出射光束的光斑位置基本相同。

当第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13分别采用红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片时，采用上述激光光源结构可以将红色激光光束、绿色激光光束和蓝色激光光束合束在相同的位置，从而使得合束后的光斑尺寸缩小，混合为均匀的白光，与匀光部件的入射光尺寸相匹配。

由此可见，当采用如图2所示的相同结构的激光芯片阵列时，可以根据需要改变反射镜和合光镜的设置位置，从而得到不同的合光组合。在具体实施时，可以根据激光芯片的分布对反射镜和合光镜的位置进行调整，凡是先对其中两种颜色的激光光束先进行合束，再将合束后的激光光速与另外一种颜色的激光光束进行合束，从而使不同颜色的激光光束的光斑的位置基本相同的变形方案均属于本发明的保护范围。

图5为本发明实施例提供的激光器的平面结构示意图之二。

如图5所示，本发明实施例提供的激光器可以包括三种激光芯片，分别为第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片13。

第一激光芯片11、第二激光芯片12和第三激光芯片分别为红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片中的一种。例如，第一激光芯片11可以为红光激光芯片，第二激光芯片12为绿光激光芯片，第三激光芯片13为蓝光激光芯片，在此不做限定。

如图5所示，多个第一激光芯片11排布成两个激光芯片群，分别为第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2；多个第二激光芯片12排布成第二激光芯片群s2，多个第三激光芯片13排布成第四激光芯片群s4。其中，第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3沿第一方向x排成一行，第二激光芯片群s2和第四激光芯片群s4沿第一方向x排成一行；第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2沿第二方向y排列成一列，第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4沿第二方向y排列成一列。第一方向x可以为激光芯片阵列的行方向，第二方向y为激光芯片阵列的列方向，其中，第一方向x与第二方向y相互垂直。

在本发明实施例中，同一个激光器中可以封装多种出射不同颜色激光的激光芯片，由此只采用一台激光器即可实现多种颜色激光的出射，可以达到出射三基色光的目的。图5所示的激光芯片阵列为2×7的阵列，除此之外，也可以排列成其它形式的阵列，在此不做限定。

当采用如图5所示的两行激光芯片阵列时，第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3构成的阵列尺寸等于第二激光芯片群s2和第四激光芯片群s4构成的阵列尺寸，从而使得激光芯片可以构成规则的阵列排布。

图6为本发明实施例提供的激光光源装置的光路示意图之四。

在一些实施例中，如图6所示，在采用如图5所示的激光芯片阵列排布时，第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2出射第一线偏振光；第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4出射第二线偏振光；第一线偏振光和第二线偏振光的偏振方向相互垂直。例如，第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2出射的第一线偏振光为s光，第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4出射的第二线偏振光为p光。其中，p光指偏振方向平行于入光面的线偏振光，s光指偏振方向垂直于入光面的偏振光。

如图6所示，投影系统还包括：第一半波片31和第二半波片32；其中，第一半波片31位于第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的出光侧；第二半波片32位于第四激光芯片群s4的出光侧；第一半波片31和第二半波片32均用于将第一线偏振光转化为第二线偏振光，或者，将第二线偏振光转化为第一线偏振光。

第一激光芯片群s1出射第一线偏振光在经过第一半波片31之后转化为第二线偏振光，例如，第一激光芯片群s1出射的s光在经过第一半波片31之后转化为p光。第三激光芯片群s3出射的第二线偏振光在经过第一半波片31之后转化为第一线偏振光，例如，第三激光芯片群s3出射的p光在经过第一半波片31之后转化为s光。第四激光芯片群s4出射的第二线偏振光在经过第一半波片31之后转化为第一线偏振光，例如，第三激光芯片群s3出射的p光在经过第一半波片31之后转化为s光。

合光组件包括：第一反射镜a1、第二反射镜a2、第一合光镜b1、第二合光镜b2和偏振合光镜c。其中，第一反射镜a1位于第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的出光侧；第一合光镜b1位于第四激光芯片群s4的出光路径和第一反射镜a1的反射路径的交汇处；偏振合光镜c位于第二激光芯片群s2的出光路径和第一反射镜a1的反射路径的交汇处；第二反射镜a2位于第一合光镜b1的出射路径上；第二合光镜b2位于第二反射镜a2的反射路径和偏振合光镜c的出射路径的交汇处。

以下以第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2出射s光，第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4出射p光为例，对具体光路进行说明。

具体地，第一激光芯片群s1和第三激光芯片群s3的出射光束先入射到第一半波片31，第一激光芯片群s1出射的s光转化为p光，第三激光芯片群s3出射的p光转化为s光。而后第一激光芯片群s1被转化的p光和第三激光芯片群s3被转化的s光入射到第一反射镜a1，第一反射镜a1用于将第一激光芯片群s1出射的p光向偏振合光镜c的方向反射，将第三激光芯片群s3出射的s光向第一合光镜b1反射。第二激光芯片群s2出射的s光入射到偏振合光镜c，偏振合光镜c具为透射p光反射s光的作用，因此透射第一反射镜a1反射的第一激光芯片群s1的p光，反射第二激光芯片群s2出射的s光，从而将第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的出射光束进行合束，并将合束后的光束向第二合光镜b2的方向出射。第四激光芯片群s4出射的p光先入射到第二半波片32，转化为s光。第四激光芯片群s4被转化的p光入射到第一合光镜b1，第一合光镜b1用于透射第一反射镜a1反射的第三激光芯片群s3的p光，反射第四激光芯片群s4出射的s光，从而将第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4的出射光束进行合束，并将合束后的光束向第二反射镜a2的方向出射。第二反射镜a2用于反射第一合光镜出射的第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4的合束光束向第二合光镜b2反射。第二合光镜b2用于透射第二反射镜a2反射的第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4的合束光束，反射偏振合光镜c出射的第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的合束光束，从而将第一激光芯片群s1、第二激光芯片群s2、第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4的出射光束进行合束。

第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2中包含的激光芯片的种类相同，因此本发明实施例利用第一半波片31对第一激光芯片群s1的出射光的偏振方向进行改变，使得第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2的偏振方向相互垂直，利用第一反射镜a1对光线的转折，采用偏振合光镜对颜色相同偏振方向相互垂直的两个光束进行合束，使得合束后的第一激光芯片群s1的出射光束和第二激光芯片群s2的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第一反射镜a1对光线的转折，采用第一合光镜b1对颜色不同的第三激光芯片群s3的出射光束和第四激光芯片群s4的出射光束进行合束，使得合束后的第三激光芯片群s3的出射光束和第四激光芯片群s4的出射光束的光斑位置基本相同。合束后的两个光束的出射方向相互平行，再利用第二反射镜a2将其中一个合束光束向第二合光镜b2的方向反射，从而采用第二合光镜b2将两个合束后的光束再次合束，从而将第一激光芯片群s1、第二激光芯片群s2、第三激光芯片群s3和第四激光芯片群s4的出射光束进行合束，合束后的第一激光芯片群s1的出射光束、第二激光芯片群s2的出射光束、第三激光芯片群s3的出射光束和第四激光芯片群s4的出射光束的光斑位置基本相同。

在本发明实施例中，合光镜可以采用二向色镜，由于第一激光芯片群s1和第二激光芯片群s2出射相同颜色的激光，因此无法采用二向色镜对这两束激光进行合束，因此本发明实施例增加了半波片，将相同颜色的激光的转化为偏振方向相互垂直的两束激光，再采用偏振合光镜对两束激光进行合束。而对于颜色不同的激光光束则可以采用二向色镜进行合束，这是因为偏振合光镜的透射率相较于二向色镜较低，偏振合光镜会损失一部分的光。而在激光器中绿色激光的输出亮度最高，因此只要不损失绿色激光的亮度激光器的输出亮度就不会受到过多影响。

有鉴于此，在本发明实施例中，第一激光芯片11可以采用对亮度影响较小的红光激光芯片或蓝光激光芯片。例如，在第一激光芯片11采用红光激光芯片时，第二激光芯片12可以采用蓝光激光芯片，第三激光芯片13可以采用绿光激光芯片；或者，第二激光芯片12可以采用绿光激光芯片，第三激光芯片13可以采用蓝光激光芯片。在第一激光芯片11采用蓝光激光芯片时，第二激光芯片12可以采用红光激光芯片，第三激光芯片13可以采用绿光激光芯片；或者，第二激光芯片12可以采用绿光激光芯片，第三激光芯片13可以采用红光激光芯片，在此不做限定。

另一方面，本发明实施例还提供一种投影系统，图7为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。

如图7所示，本发明实施例提供的投影系统包括上述任一激光光源装置1，位于激光光源装置1出光侧的扩散片2，位于扩散片2背离激光光源装置1一侧的望远镜成像透镜组3，位于望远镜成像透镜组3的光出射路径上的匀光部件4，位于匀光部件4背离望远镜成像透镜组3一侧的照明光路5，位于照明光路5的出光侧的光阀调制部件6，和位于光阀调制部件6的出光侧的投影镜头7。

采用本发明实施例提供的上述激光光源装置可以将合束后的不同颜色的激光光束的光斑位置基本相同，由此可以有效缩小光斑尺寸，使得混光更加均匀。

在本发明实施例中，如图7所示，匀光部件4可以采用复眼透镜组，复眼透镜组包相对设置的第一复眼透镜和第二复眼透镜，第一复眼透镜和第二复眼透镜的表面均包括呈阵列排布的微小透镜单元。激光光源装置1出射的激光光束经过第一复眼透镜后聚焦到第二复眼透镜的各微小透镜单元的中心，第二复眼透镜将第一复眼透镜的成像光线重叠成像于照明面上。由此有效提高照明光束的均匀性和照明亮度。采用本发明实施例提供的激光光源装置出射的激光光斑尺寸有效缩小，混光更加均匀，出射光斑与复眼透镜组的入光面尺寸更加匹配，激光光斑可以有效入射到复眼透镜组，有利于提高复眼透镜组的匀光效果。

激光光源装置1的出射光首先经过扩散片2进行扩散和望远镜成像系统3，再入射到匀光部件4进一步匀化。经过匀化的光束入射到光阀调制部件6，具体地，光阀调制部件6可为DMD，是整个投影系统的核心器件。以下以单片DMD应用为例进行说明。DMD为反射式光阀器件，通过照明光路后，光束符合DMD所要求的照明尺寸和入射角度。DMD表面包括成千上万个微小反射镜，每个小反射镜可单独受驱动进行偏转，通过控制DMD的偏转角度使反射光入射到投影镜头7，经过投影镜头7的成像之后用于投影成像。

根据第一发明构思，激光光源装置包括：激光器和合光组件，激光器包括至少两种颜色的激光芯片，相同颜色的激光芯片排布成激光芯片群，各激光芯片呈阵列排布；合光组件，位于激光器的出光侧，用于将各激光芯片群出射的不同颜色的激光光束经过光路的转折合束到相同的位置后向设定方向出射。合光组件包括反射镜和合光镜，通过反射镜将激光光束进行光路的转折，通过合光镜将不同颜色的激光光束进行合光，最终将各激光芯片群出射的激光光束合束到相同的位置，以使不同颜色的激光光斑位置重合，缩小光斑尺寸，使不同颜色的激光混光更加充分。

根据第二发明构思，激光芯片包括：第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片，第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片出射的激光波长不同，第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片出射的激光混合成白光。

根据第三发明构思，第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片分别为红光激光芯片、绿光激光芯片和蓝光激光芯片中的一种。

根据第四发明构思，多个第一激光芯片排布成第一激光芯片群，多个第二激光芯片排布成第二激光芯片群，多个第三激光芯片排布成第三激光芯片群；其中，第二激光芯片群和第三激光芯片群沿第一方向排成一行，第一激光芯片群和第二激光芯片群沿第二方向排列成一列；第一方向与第二方向相互垂直；第一激光芯片群构成的阵列尺寸等于第二激光芯片群和第三激光芯片群构成的阵列尺寸，从而使得激光芯片可以构成规则的阵列排布。

根据第五发明构思，合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第一合光镜和第二合光镜；第一反射镜，用于反射第一激光芯片群的出射光束；第二反射镜，用于反射第二激光芯片群的出射光束；第一合光镜，用于透射第一反射镜出射的第一激光芯片群的出射光束，反射第三激光芯片群的出射光束；第三反射镜，用于反射第二反射镜出射的第二激光芯片群的出射光束；第二合光镜，用于透射第三反射镜出射的第二激光芯片群的出射光束，反射第一合光镜出射的第一激光芯片群和第三激光芯片群的出射光束，形成白光出射。利用第一反射镜对光线的转折，采用第一合光镜先对第一激光芯片群的出射光束和第三激光芯片群的出射光束合束，使得合束后的第一激光芯片群的出射光束和第三激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第二反射镜和第三反射镜对光线的转折，采用第二合光镜将合束后的第一激光芯片群和第三激光芯片群的出射光束与第二激光芯片群再次合束，使得合束后的第一激光芯片群的出射光束、第二激光芯片群的出射光束和第三激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。

根据第六发明构思，合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第一合光镜和第二合光镜；第一反射镜，用于反射第一激光芯片群的出射光束向；第一合光镜，用于反射第二激光芯片群的出射光束，透射第一反射镜出射的第一激光芯片群的出射光束；第二反射镜，用于反射第三激光芯片群的出射光束；第三反射镜，用于反射第一合光镜出射的第一激光芯片群和第二激光芯片群的出射光束；第二合光镜，用于透射第三反射镜出射的第一激光芯片群和第二激光芯片群的出射光束，反射第二反射镜出射的第三激光芯片群的出射光束，形成白光出射。利用第一反射镜对光线的转折，采用第一合光镜先对第一激光芯片群的出射光束和第二激光芯片群的出射光束合束，使得合束后的第一激光芯片群的出射光束和第二激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第二反射镜和第三反射镜对光线的转折，采用第二合光镜将合束后的第一激光芯片群和第二激光芯片群的出射光束与第三激光芯片群再次合束，使得合束后的第一激光芯片群的出射光束、第二激光芯片群的出射光束和第三激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。

根据第七发明构思，多个第一激光芯片排布成两个激光芯片群，分别为第一激光芯片群和第二激光芯片群；多个第二激光芯片排布成第三激光芯片群，多个第三激光芯片排布成第四激光芯片群；其中，第一激光芯片群和第三激光芯片群沿第一方向排成一行，第二激光芯片群和第四激光芯片群沿第一方向排成一行；第一激光芯片群和第二激光芯片群沿第二方向排列成一列，第三激光芯片群和第四激光芯片群沿第二方向排列成一列；第一方向与第二方向相互垂直。

根据第八发明构思，第一激光芯片群和第二激光芯片群出射第一线偏振光；第三激光芯片群和第四激光芯片群出射第二线偏振光；第一线偏振光和第二线偏振光的偏振方向相互垂直；激光光源装置还包括：第一半波片和第二半波片；其中，第一半波片位于第一激光芯片群和第三激光芯片群的出光侧；第二半波片位于第四激光芯片群的出光侧；第一半波片和第二半波片均用于将第一线偏振光转化为第二线偏振光，或者，将第二线偏振光转化为第一线偏振光；合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第一合光镜、第二合光镜和偏振合光镜；第一反射镜，用于反射第一激光芯片群和第三激光芯片群的出射光束；第一合光镜，用于透射第一反射镜出射的第三激光芯片群的出射光束，反射第四激光芯片群的出射光束；偏振合光镜，用于透射第一反射镜出射的第一激光芯片群的出射光束，反射第二激光芯片群的出射光束；第二反射镜，用于反射第一合光镜出射的第三激光芯片群和第四激光芯片群的出射光束；第二合光镜，用于透射第二反射镜出射的第三激光芯片群和第四激光芯片群的出射光束，反射偏振合光镜出射的第一激光芯片群和第二激光芯片群的出射光束，形成白光出射。第一激光芯片群和第二激光芯片群中包含的激光芯片的种类相同，利用第一半波片对第一激光芯片群的出射光的偏振方向进行改变，使得第一激光芯片群和第二激光芯片群的偏振方向相互垂直，利用第一反射镜对光线的转折，采用偏振合光镜对颜色相同偏振方向相互垂直的两个光束进行合束，使得合束后的第一激光芯片群的出射光束和第二激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。再利用第一反射镜对光线的转折，采用第一合光镜对颜色不同的第三激光芯片群的出射光束和第四激光芯片群的出射光束进行合束，使得合束后的第三激光芯片群的出射光束和第四激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。合束后的两个光束的出射方向相互平行，再利用第二反射镜将其中一个合束光束向第二合光镜的方向反射，从而采用第二合光镜将两个合束后的光束再次合束，从而将第一激光芯片群、第二激光芯片群、第三激光芯片群和第四激光芯片群的出射光束进行合束，合束后的第一激光芯片群的出射光束、第二激光芯片群的出射光束、第三激光芯片群的出射光束和第四激光芯片群的出射光束的光斑位置基本相同。

根据第九发明构思，合光镜采用二向色镜。

根据第十发明构思，第一激光芯片可以采用对亮度影响较小的红光激光芯片或蓝光激光芯片。在第一激光芯片采用红光激光芯片时，第二激光芯片可以采用蓝光激光芯片，第三激光芯片可以采用绿光激光芯片；或者，第二激光芯片可以采用绿光激光芯片，第三激光芯片可以采用蓝光激光芯片。在第一激光芯片采用蓝光激光芯片时，第二激光芯片可以采用红光激光芯片，第三激光芯片可以采用绿光激光芯片；或者，第二激光芯片可以采用绿光激光芯片，第三激光芯片可以采用红光激光芯片。

根据第十一发明构思，投影系统包括上述任一激光光源装置，位于激光光源装置出光侧的扩散片，位于扩散片背离激光光源装置一侧的望远镜成像透镜组，位于望远镜成像透镜组的光出射路径上的匀光部件，位于匀光部件背离望远镜成像透镜组一侧的照明光路，位于照明光路的出光侧的光阀调制部件，和位于光阀调制部件的出光侧的投影镜头。

根据第十二发明构思，匀光部件采用复眼透镜组，激光光源装置出射的激光光斑尺寸有效缩小，混光更加均匀，出射光斑与复眼透镜组的入光面尺寸更加匹配，激光光斑可以有效入射到复眼透镜组，有利于提高复眼透镜组的匀光效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光光源装置，其特征在于，包括：

激光器，所述激光器包括第一激光芯片、第二激光芯片和第三激光芯片，所述第一激光芯片、所述第二激光芯片和所述第三激光芯片出射的激光波长不同；所述第一激光芯片、所述第二激光芯片和所述第三激光芯片分别排布成至少一个激光芯片群，各所述激光芯片排列成M行N列的矩阵；其中，M和N均为大于或等于1的整数，M和N不同时为1；

合光组件，位于激光器的出光侧，用于将各所述激光芯片群出射的不同颜色的激光光束经过光路的转折合束到相同的位置后向设定方向出射。

2.如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于，多个所述第一激光芯片排布成第一激光芯片群，多个所述第二激光芯片排布成第二激光芯片群，多个所述第三激光芯片排布成第三激光芯片群；

其中，所述第二激光芯片群和所述第三激光芯片群沿第一方向排成一行，所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群沿第二方向排列成一列；所述第一方向与所述第二方向相互垂直；

所述第一激光芯片群构成的阵列尺寸等于所述第二激光芯片群和所述第三激光芯片群构成的阵列尺寸。

3.如权利要求2所述的激光光源装置，其特征在于，所述合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第一合光镜和第二合光镜；其中，所述第一反射镜位于所述第一激光芯片群的出光侧；所述第二反射镜位于所述二激光芯片群的出光侧；所述第一合光镜位于所述第三激光芯片群的出光路径和所述第一反射镜的反射路径的交汇处；所述第三反射镜位于所述第二反射镜的反射路径上；所述第二合光镜位于所述第一合光镜的出射路径和所述第三反射镜的反射路径的交汇处；

所述第一反射镜，用于反射所述第一激光芯片群的出射光束；

所述第二反射镜，用于反射所述第二激光芯片群的出射光束；

所述第一合光镜，用于透射所述第一反射镜出射的所述第一激光芯片群的出射光束，反射所述第三激光芯片群的出射光束；

所述第三反射镜，用于反射所述第二反射镜出射的所述第二激光芯片群的出射光束；

所述第二合光镜，用于透射所述第三反射镜出射的所述第二激光芯片群的出射光束，反射所述第一合光镜出射的所述第一激光芯片群和所述第三激光芯片群的出射光束，形成白光出射。

4.如权利要求3所述的激光光源装置，其特征在于，所述合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第一合光镜和第二合光镜；其中，所述第一反射镜位于所述第一激光芯片群的出光侧；所述第一合光镜位于所述第一反射镜的反射路径和所述第二激光芯片群的出光路径的交汇处；所述第二反射镜位于所述第三激光芯片群的出光侧；所述第三反射镜位于所述第一合光镜的出射路径上；所述第二合光镜位于所述第二反射镜的反射路径和所述第三反射镜的反射路径的交汇处；

所述第一反射镜，用于反射所述第一激光芯片群的出射光束向；

所述第一合光镜，用于反射所述第二激光芯片群的出射光束，透射所述第一反射镜出射的所述第一激光芯片群的出射光束；

所述第二反射镜，用于反射所述第三激光芯片群的出射光束；

所述第三反射镜，用于反射所述第一合光镜出射的所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群的出射光束；

所述第二合光镜，用于透射所述第三反射镜出射的所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群的出射光束，反射所述第二反射镜出射的所述第三激光芯片群的出射光束，形成白光出射。

5.如权利要求3或4所述的激光光源装置，其特征在于，所述第一激光芯片、所述第二激光芯片和所述第三激光芯片分别为绿光激光芯片、蓝光激光芯片和红光激光芯片中的一种。

6.如权利要求1所述的激光光源装置，其特征在于，多个所述第一激光芯片排布成两个激光芯片群，分别为第一激光芯片群和第二激光芯片群；多个所述第二激光芯片排布成第三激光芯片群，多个所述第三激光芯片排布成第四激光芯片群；

其中，所述第一激光芯片群和所述第三激光芯片群沿第一方向排成一行，所述第二激光芯片群和所述第四激光芯片群沿第一方向排成一行；所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群沿第二方向排列成一列，所述第三激光芯片群和所述第四激光芯片群沿第二方向排列成一列；所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

7.如权利要求6所述的激光光源装置，其特征在于，所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群出射第一线偏振光；所述第三激光芯片群和所述第四激光芯片群出射第二线偏振光；所述第一线偏振光和所述第二线偏振光的偏振方向相互垂直；

所述激光光源装置还包括：第一半波片和第二半波片；其中，所述第一半波片位于所述第一激光芯片群和所述第三激光芯片群的出光侧；所述第二半波片位于所述第四激光芯片群的出光侧；所述第一半波片和所述第二半波片均用于将所述第一线偏振光转化为所述第二线偏振光，或者，将所述第二线偏振光转化为所述第一线偏振光；

所述合光组件包括：第一反射镜、第二反射镜、第一合光镜、第二合光镜和偏振合光镜；其中，所述第一反射镜位于所述第一激光芯片群和所述第三激光芯片群的出光侧；所述第一合光镜位于所述第四激光芯片群的出光路径和所述第一反射镜的反射路径的交汇处；所述偏振合光镜位于所述第二激光芯片群的出光路径和所述第一反射镜的反射路径的交汇处；所述第二反射镜位于所述第一合光镜的出射路径上；所述第二合光镜位于所述第二反射镜的反射路径和所述偏振合光镜的出射路径的交汇处；

所述第一反射镜，用于反射所述第一激光芯片群和所述第三激光芯片群的出射光束；

所述第一合光镜，用于透射所述第一反射镜出射的所述第三激光芯片群的出射光束，反射所述第四激光芯片群的出射光束；

所述偏振合光镜，用于透射所述第一反射镜出射的所述第一激光芯片群的出射光束，反射所述第二激光芯片群的出射光束；

所述第二反射镜，用于反射所述第一合光镜出射的所述第三激光芯片群和所述第四激光芯片群的出射光束；

所述第二合光镜，用于透射所述第二反射镜出射的所述第三激光芯片群和所述第四激光芯片群的出射光束，反射所述偏振合光镜出射的所述第一激光芯片群和所述第二激光芯片群的出射光束，形成白光出射。

8.如权利要求7所述的激光光源装置，其特征在于，所述第一激光芯片为红光激光芯片，所述第二激光芯片为蓝光激光芯片，所述第三激光芯片为绿光激光芯片；

或者，所述第一激光芯片为红光激光芯片，所述第二激光芯片为绿光激光芯片，所述第三激光芯片为蓝光激光芯片；

或者，所述第一激光芯片为蓝光激光芯片，所述第二激光芯片为红光激光芯片，所述第三激光芯片为绿光激光芯片；

或者，所述第一激光芯片为蓝光激光芯片，所述第二激光芯片为绿光激光芯片，所述第三激光芯片为红光激光芯片。

9.一种投影系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的激光光源装置；

扩散片，位于所述激光光源装置的出光侧；

望远镜成像透镜组，位于所述扩散片背离所述激光光源装置的一侧；

匀光部件，位于所述望远镜成像透镜组的光出射路径上；

照明光路，位于所述匀光部件背离所述望远镜成像透镜组的一侧；

光阀调制部件，位于所述照明光路的出光侧；和

投影镜头，位于所述光阀调制部件的出光侧。

10.如权利要求9所述的投影系统，其特征在于，所述匀光部件为复眼透镜组。

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