CN115808805A - 光束合成模块以及光束扫描投射系统 - Google Patents

Abstract

光束合成模块具备：准直透镜，其接收彼此平行的第一光束和第二光束，并以彼此不平行地出射；第一分光镜，其反射该准直透镜所出射的第一光束；以及第二分光镜，其反射该准直透镜所出射的第二光束，使得在与由第一分光镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

Description

光束合成模块以及光束扫描投射系统

技术领域

本发明的一个方式涉及合成不同波长的激光束的光束合成模块以及光束扫描投射系统。

背景技术

作为现有技术，已知有合成不同波长的激光束的光束合成模块(中国实用新型第206848675号及日本特开2011-197217号公报)。

中国实用新型第206848675号中记载的光束合成模块具备：分别出射红色光、绿色光及蓝色光的三个光源；使从三个光源出射的红色光、绿色光及蓝色光分别成为平行光的三个准直透镜；将通过三个准直透镜而成为平行光的红色光、绿色光及蓝色光进行合成的二向色棱镜。

日本特开2011-197217号公报中记载的光束合成模块具备：包括第一至第三分光镜的分色块、与第一分光镜相对的第一准直透镜及第一光源、与第二分光镜相对的第二准直透镜及第二光源、与第三分光镜相对的第三准直透镜及第三光源。

从第一光源通过第一准直透镜而入射的光束透射第一和第二分光镜并被第三分光镜反射，且在分光镜块的输出界面折射并出射。从第二光源通过第二准直透镜而入射的光束被第二和第三分光镜反射，并在分光镜块的输出界面折射并出射。从第三光源通过第三准直透镜而入射的光束透射第三分光镜，并在分光镜块的输出界面折射并出射。

发明内容

中国实用新型第206848675号及日本特开2011-197217号公报所记载的光束合成模块为了使来自各光源的光束成为平行光而使用单独的准直透镜。

这是为了调整各个光束的平行光以及生成平行但不重叠的光束而有优点。这些光束使用组合多个分光镜而成的反射镜之后合成。

但是，这样的中国实用新型第206848675号和日本特开2011-197217号公报所记载的光束合成模块对于来自各光源的光束需要单独的准直透镜，因此存在光束合成模块的尺寸增大的问题。

本发明的一个方式的目的在于实现尺寸减小的光束合成模块及光束扫描投射系统。

为了解决上述课题，本发明的一方式的光束合成模块，其合成与第一波长对应的第一光束和与第二波长对应的第二光束，包括：准直透镜，其接收相互平行的所述第一光束和所述第二光束，以使所述第一光束和所述第二光束彼此不平行的方式出射；第一反射镜，其反射所述准直透镜所出射的所述第一光束；以及第二反射镜，其反射所述准直透镜所出射的所述第二光束，以在与由所述第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

为了解决上述课题，本发明的一方式的光束合成模块，其合成与第一波长对应的第一光束和与第二波长对应的第二光束，其包括：第一反射镜，且使所述第二光束透射并反射所述第一光束；第二反射镜，其与所述第一反射镜平行地配置，并反射透射所述第一反射镜的第二光束；以及准直透镜，用于接收由所述第一反射镜反射的第一光束和由所述第二反射镜反射的第二光束，并以在彼此平行的方向且在空间上重叠的方式出射所述第一光束和所述第二光束。

为了解决上述课题，本发明的一方式的光束扫描投射系统，包括本发明一方式的光束合成模块。

根据本发明的一个方式，能够降低光束合成模块以及光束扫描投射系统的尺寸。

附图说明

图1是第一实施方式的光束合成模块的主视图。

图2是上述光束合成模块的侧视图。

图3是第二实施方式的光束合成模块的主视图。

图4是第三实施方式的光束合成模块的主视图。

图5是第四实施方式的光束合成模块的主视图。

图6是第五实施方式的光束合成模块的主视图。

图7是第六实施方式的光束合成模块的立体图。

图8是第七实施方式的光束合成模块的主视图。

具体实施方式

第一实施方式至第七实施方式关于对来自激光二极管的RGB光的激光束进行合成的光束合成模块的改良。在全部第一实施方式至第七实施方式中，使用用于要合成的所有光束进行准直的共用的单个准直透镜。当使用单个准直透镜时，难以进行光束的平行度和光束光轴方向的合波的光学调整。因此，尚未发现包含用于所有光束上的合波的单个准直透镜的现有技术。

近年来，基于“拾取与放置”这样的方法的芯片的配置技术急速发展。其在微型LED显示器等中使用。激光二极管芯片现在能够以微米单位的准确度配置来进行配线。因此，能够制造具有单个准直透镜的超紧凑型光束合成模块。

使用上述“拾取与放置”来精密配置激光二极管芯片位置对于本实施方式是有益的。利用主动对准(active alignment，有源对准)，可以一边监视从光束合成模块出射的光束，一边调整光学部件来合成光束的平行度和光束光轴方向。当然，为了进行主动对准，激光二极管芯片需要在尝试合波的精密调整之前被布线而使其发光。

〔第一实施方式〕

以下，详细说明本发明的一实施方式。图1是第一实施方式的光束合成模块I的主视图。图2是光束合成模块1的侧视图。

光束合成模块1合成与蓝色光的第一波长对应的第一光束9、与绿色光的第二波长对应的第二光束10、以及与红色光的第三波长对应的第三光束11。

光束合成模块1具备：准直透镜2，其接收相互平行的第一光束9、第二光束10和第三光束11，并使第一光束9、第二光束10和第三光束11相互非平行地出射；第一分光镜3(第一反射镜)，其对准直透镜2所出射的第一光束9进行反射；第二分光镜4(第二反射镜)，其准直透镜2所出射的第二光束10以在与被第一分光镜3反射的第一光束9平行的方向且在空间上重叠的方式进行反射；以及反射镜21(第三反射镜)，其对准直透镜2所出射的第三光束11以在与被第一分光镜3反射的第一光束9平行的方向且在空间上重叠的方式进行反射。

第一分光镜3反射第一光束9，并供第二光束10及第三光束11透射。第二分光镜4反射第二光束10并供第三光束11透射。

第一分光镜3、第二分光镜4和反射镜21配置成相互间隔着自由空间区域而分离且不平行。

光束合成模块1还具有：出射第一光束9的第一光源13；出射第二光束10的第二光源14；出射第三光束11的第三光源15；和反射器16，其使从第一光源13出射的第一光束9、从第二光源14出射的第二光束10和从第三光源15出射的第三光束11向准直透镜2的方向反射。

第一光源13、第二光源14及第三光源15是激光二极管源，并搭载在基片22上。反射器16以及基片22配置在基座20上。

来自第一光源13、第二光源14以及第三光源15的不同波长的第一光束9、第二光束10以及第三光束11被反射器16反射而入射到准直透镜2。在透射准直透镜2之后，来自第一光源13、第二光源14及第三光源15的第一光束9、第二光束10及第三光束11被准直并相互不平行。

然后，第一光束9、第二光束10和第三光束11被第一分光镜3、第二分光镜4和反射镜21反射，在反射后，第一光束9、第二光束10和第三光束11被定向为平行。此外，第一分光镜3、第二分光镜4及反射镜21被定位成反射后的第一光束9、第二光束10及第三光束11的中心在空间上一致。

在本实施方式中，第一分光镜3、第二分光镜4以及反射镜21是单独的光学元件。

如图1所示，来自第一分光镜3、第二分光镜4以及反射镜21的反射可以在它们的表面产生，也可以在背面或者在埋入这些元件内的层产生。

图中示出的第一至第三光束9至11的组合表示红、绿、蓝的激光二极管光束的例子，但可以理解为包括其它颜色的激光二极管光束在内，可以按照任意的顺序使用。

如果进一步追加分光镜元件，则同样地，能够合成超过三个不同波长的光束。

根据本实施方式，通过唯一设置所设置的准直透镜2，从而能够减小光束合成模块1的尺寸。准直透镜2配置在第一至第三光源13至15和第一分光镜3、第二分光镜4及反射镜21之间。经准直透镜2准直的第一至第三光束9至11相互不平行。为了使这些第一至第三光束9至11平行，与现有的光束合成模块不同，第一分光镜3、第二分光镜4及反射镜21必须不平行。

在本实施方式中，提供能够使用唯一的一个准直透镜2形成合成光束的第一分光镜3、第二分光镜4、以及反射镜21与第一至第三光源13至15的构成。

在本实施方式中，需要进行第一至第三光源13至15的仔细深的配置调整。因为移动或旋转准直透镜2以校正某个光束的准直或行进方向，通常不会校正其它光束的准直或行进方向。为了同时控制N个光束的输出方向和位置，通常，如果调整准直透镜2的位置和/或方向，则需要精密地控制N-1个光源的位置。在现有的光束合成模块中，通过单独的准直透镜的移动进行各光束的准直和行进方向的精密控制。

准直的非平行的第一至第三光束9至11通过在单一的准直透镜2的焦点面配置第一至第三光源13至15而形成。如果第一至第三光源13至15相对粘接有基片22的基座20平行地定向，则便于搭载和配线第一至第三光源13至15。而且，为了存在用于使扩展的第一至第三光束9至11适应准直透镜2的焦点面的空间，需要利用包含倾斜反射镜的反射器16反射来自第一至第三光源13至15的第一至第三光束9至11。

第一至第三光源13至15从准直透镜2观察的有效的第一至第三光源13至15优选沿着直线配置。如果有效的第一至第三光源13至15的上述直线通过准直透镜2的光轴，则第一及第二分光镜3、4及反射镜21可以仅在单一面(图1所示的XZ平面)内调整倾斜。反射镜21的角度γ1、第二分光镜4的角度γ2、第一分光镜3的角度γ3被慎重地调整，以使被反射的第一至第三光束9至11平行。

另外，在本实施方式中，示出了使用第一分光镜3、第二分光镜4以及反射镜21这三个反射镜的例子，但本发明不限于此。也可以使用4个以上的反射镜构成光束合成模块。后述的实施方式也是同样的。

〔第二实施方式〕

以下对本发明的另一实施方式进行说明。另外，为了便于说明，对具有与在上述实施方式中说明的部件相同的功能的部件标记相同的附图标记，不重复其说明。

图3是第二实施方式的光束合成模块1A的主视图。与第一实施方式不同的方面是：光束合成模块1A具备电介质块17，第二分光镜4埋入电介质块17中，第一分光镜3形成于电介质块17的准直透镜2侧的表面，反射镜21形成于电介质块17的与准直透镜2相反侧的表面。

考虑到入射时和出射时的光的折射，需要将电介质块17配置成使第一至第三光束9至11彼此平行且在空间上重叠。

〔第三实施方式〕

图4是第三实施方式的光束合成模块IB的主视图。对与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记，不重复其详细的说明。

与第二实施方式的不同之处在于，光束合成模块1B具备电介质块17B，第三光束11不通过反射镜21反射，而在电介质块17B的与准直透镜2相反侧的界面23进行内部全反射(TiR、TotalinternalReflection)。

〔第四实施方式〕

图5是第四实施方式的光束合成模块1C的主视图。对与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记，不重复其详细的说明。

与第一实施方式不同的点在于，各光源从多个波导出射光束。第一光源13具有多个波导。第二光源14具有其它多个波导。第三光源15具有其它另外的波导。第一光源13从多个波导出射第一光束9C。第二光源14从其它多个波导出射第二光束10C。第三光源15从其它另外的多个波导出射第三光束11C。

该配置构成为从各光源的不同的多个波导来的光束被准直后平行。在来自不同的多个波导的输出之间存在较小的角度的分离。在激光束扫描(LBS、laser-beam scanning)应用中，角度分离的光束能够在显示中投影不同的像素。这样，可以提高分辨率。或者，可以使用在角度分离的光束以相同像素稍微不同的次数(典型的数十纳秒的暂时位移)投影。这样，能够减少显示的图像中的斑点噪声，提高亮度。

也可以以同样的方式使用三个以上的波导。

〔第五实施方式〕

图6是第五实施方式的光束合成模块1D的主视图。对与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记，不重复其详细的说明。

与第一实施方式不同之处在于，第一光源13D、第二光源14D以及第三光源15D以其光输出不需要利用倾斜反射镜进行方向转换，而是直接入射到准直透镜2的方式搭载。

在本实施方式中，第一光源13D、第二光源14D以及第三光源15D由激光二极管半导体芯片构成，并设置在与准直透镜2相对配置的基座20D上。

〔第六实施方式〕

图7是第六实施方式的光束合成模块1E的立体图。对与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记，不重复其详细的说明。

准直透镜2还接受与第一及第二光束9、10平行的第三及第四光束11、12，在与第一及第二光束9、10不平行的方向上出射第三光束11，在与第一至第三光束9、10、11不平行的方向上出射所述第四光束12。

光束合成模块1E还具备：第三分光镜27，其将准直透镜2所出射的第三光束11向与由第一分光镜3反射的第一光束9平行的方向且空间重叠地反射；以及第四分光镜28，其将准直透镜2所出射的第四光束12向与由第一分光镜3反射的第一光束9平行的方向且空间重叠地反射。

第一至第四分光镜3、4、27、28在共同的交叉点18交叉，在共同的交叉点18反射第一至第四光束9、10、11、12。

光束合成模块1E还具备：第一光源13，其向-X方向出射与蓝色光对应的第一光束9；第二光源14，其向X方向出射与绿色光对应的第二光束10；第三光源15，其向-X方向出射与红色光对应的第三光束11；第四光源24，其向X方向出射与红外光对应的第四光束12；反射器29，其将从第一光源13出射的第一光束9和从第三光源15出射的第三光束11向准直透镜2反射；以及反射器30，其将从第二光源14出射的第二光束10和从第四光源24出射的第四光束12向准直透镜2反射。

第一光源13及第三光源15搭载在基片25上。第二光源14及第四光源24搭载在基片26上。

在该第六实施方式中，激光二极管的第一至第四光源13、14、15、24从准直透镜2观察时不配置在直线上。

第一至第四分光镜3、4、27、28分别采用选择性地反射激光二极管的一色的构成。由此，来自第一至第四光源13、14、15、24的第一至第四光束9、10、11、12全部被第一至第四分光镜3、4、27、28的组合反射，与传播方向平行地传播。

第一分光镜3反射蓝色光，并供绿色光、红色光及红外光透射。第二分光镜4反射绿色光，并供蓝色光、红色光及红外光透射。第三分光镜27反射红色光，并供蓝色光、绿色光及红外光透射。第四分光镜28反射红外光，并供蓝色光、绿色光及红色光透射。

第一至第四分光镜3、4、27、28相互交叉。第一至第四光源13、14、15、24以穿过准直透镜2的第一至第四光束9、10、11、12收敛于单一交叉点18的方式配置。第一至第四分光镜3、4、27、28全部在该交叉点18交叉，以使被反射的第一至第四光束9、10、11、12的中心轴一致。

图7的例子示出了从第一至第四光源13、14、15、24出射的红色光、绿色光、蓝色光和红外光的光束在空间和方向两者上被合成的例子。可以理解，5个或3个以下的不同波长的光束也能够以分光镜的数量和激光二极管的光源的数量相等的这种方式合成。

进一步对本实施方式的详细情况进行叙述。

即使配置有有效的光源的直线与准直透镜2的光轴不交叉，也可以依然生成平行的反射光束。但是，一般来说，需要将第一至第四分光镜3、4、27、28中的至少一个向与其它反射镜的倾斜平面不同的平面倾斜。即，第一至第四分光镜3、4、27、28的方向全部不存在于共同的平面上。

同样，即使不沿着直线配置有效的光源，也能够通过第一至第四分光镜3、4、27、28的适当的非共同倾斜，使被反射的所有第一至第三光束平行。

第一至第四分光镜3、4、27、28的相对变位被慎重地配置，以使被反射的输出光束平行且在空间上尽可能重叠。上述第一实施方式至第五实施方式中，分光镜不交叉。一般而言，如果与准直透镜2相关的有效光源沿直线配置，则可以构成最佳的空间重叠。

即使在光源不沿直线配置的情况下，通过关于准直透镜2的有效光源与准直透镜2的光轴交叉(假设准直透镜2具有关于光轴的旋转对称性)，也能够构成空间重叠。

另外，在本实施方式中，示出了使用第一至第四分光镜3、4、27、28的四个反射镜的例子，但本发明并不限定于此。也可以使用5个以上的反射镜构成光束合成模块。

〔第七实施方式〕

图8是第七实施方式的光束合成模块1F的主视图。对与上述的构成要素相同的构成要素标注相同的参照附图标记，不重复其详细的说明。

光束合成模块1F合成与蓝色光对应的第一光束9、与绿色光对应的第二光束10以及与红色光对应的第三光束11。

光束合成模块1F具备：第一分光镜3(第一反射镜)，其供第二光束10及第三光束11透射并反射第一光束9；第二分光镜4(第二反射镜)，其与第一分光镜3平行地配置，并反射透射第一分光镜3的第二光束10；第三反射镜5，其与第一分光镜3平行地配置，反射透射第一分光镜3及第二分光镜4的第三光束11；准直透镜2，其接收由第一分光镜3反射的第一光束9、第二光束10及由第三反射镜5反射的第三光束11，并将第一光束9、第二光束10及第三光束11在相互平行的方向且空间上重叠地出射。

第七实施方式中，来自第一至第三光源13至15的第一至第三光束9至11在入射到准直透镜2之前，被第一及第二分光镜3、4及第三反射镜5分别反射。

在该构成中，第一和第二分光镜3、4以及第三镜5可以彼此平行。

为了通过准直透镜2使来自第一至第三光源13至15的第一至第三光束9至11平行，第一至第三光源13至15必须配置成第一至第三光束的出射位置与准直透镜2之间的光路为适当的长度。因此，如图8所示，第一至第三光源13至15必须在Z方向上相互分离。

〔总结〕

本发明的方式1的光束合成模块1、1A、1B、1C、1D、1E是合成与第一波长对应的第一光束9和与第二波长对应的第二光束10的光束合成模块1，其包括：准直透镜2，其接收相互平行的所述第一光束9和所述第二光束10，以使所述第一光束9和所述第二光束10彼此不平行的方式出射；第一反射镜(第一分光镜3)，其反射所述准直透镜2所出射的所述第一光束9；以及第二反射镜(第二分光镜4)，其反射所述准直透镜2所出射的所述第二光束10，以在与由所述第一反射镜(第一分光镜3)反射的第一光束9平行的方向上且在空间上重叠。

根据上述特征，入射到准直透镜并准直透镜所出射的第一光束被第一反射镜反射。然后，入射到准直透镜并被准直透镜所出射的第二光束以在与由第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠的方式被反射。因此，第一光束和第二光束使用共同的单个准直透镜合成。其结果，与对于来自各光源的光束需要独立的准直透镜的以往的光束合成模块相比，能够实现尺寸降低的光束合成模块。

本发明的方式2的光束合成模块1、1A、1B、1C、1D、1E，在上述方式1中优选所述第一反射镜包含反射所述第一光束9并透射所述第二光束10的第一分光镜3。

根据上述构成，第一分光镜反射第一光束并供第二光束透射。因此，准直透镜所出射的第二光束透射第一分光镜后，被第二反射镜反射为在与第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

本发明的方式3的光束合成模块1、1A、1C、1D，在上述方式2中，优选所述准直透镜2进一步接收与第三波长对应并与所述第一光束和所述第二光束平行的第三光束11，并在与所述第一光束9和所述第二光束10不平行的方向上出射所述第三光束11，所述第一分光镜3进一步供所述第三光束11透射；所述第二反射镜(第二分光镜4)包括反射所述第二光束10并供所述第三光束11透射的第二分光镜4，还具备第三反射镜(反射镜21)，其将透射所述第一分光镜3及所述第二分光镜4的所述第三光束11反射，以便与由所述第一分光镜3反射的第一光束9在空间上重叠。

根据上述构成，准直透镜所出射的第三光束透射第一分光镜及第二分光镜后，被第三反射镜反射为在空间上与第一光束平行的方向上重叠。

本发明的方式4的光束合成模块1、1C、1D在上述方式1至3中任一方式中，优选所述第一反射镜(第一分光镜3)和所述第二反射镜(第二分光镜4)设置为隔着自由空间区域相互分离。

根据上述构成，第一反射镜和第二反射镜设置为隔着自由空间区域相互分离。因此，准直透镜所出射并透射第一反射镜的第二光束通过自由空间区域入射到第二反射镜，并被第二反射镜反射为在与第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

本发明的方式5的光束合成模块1A、1B在上述方式1至3中任一方式中，优选所述第二反射镜(反射镜21、第二分光镜4)形成在电介质块17、17B的表面上，或者埋入所述电介质块17、17B的内部。

根据上述构成，准直透镜所出射并透射第一反射镜的第二光束通过电介质块的内部并入射到第二反射镜，由第二反射镜反射为在与第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

此外，也可通过将反射镜光学部件一体化来削减部件数量。

本发明的方式6的光束合成模块1B在上述方式3中，优选所述第二反射镜(第二分光镜4)埋入电介质块17B的内部，所述第三光束11在所述电介质块17B的界面23上全反射。

根据上述构成，入射到电介质块的第三光束以在与被第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠的方式在电介质块的界面被全反射。

另外，也可通过将反射镜光学部件一体化来削减部件数量。

本发明的方式7的光束合成模块1、1A、1B、1C、1E在上述方式1至6的任一方式中，优选还具备：第一光源13，其出射所述第一光束9；第二光源14，其出射所述第二光束10；一个以上的反射器16、29、30，其将从所述第一光源13出射的第一光束9和从所述第二光源14出射的第二光束10反射到所述准直透镜2。

根据上述构成，从第一光源出射的第一光束和从第二光源出射的第二光束被反射器朝向准直透镜反射。因此，能够实现进一步减小了尺寸的光束合成模块。

本发明的方式8的光束合成模块1、1A、1B、1C、1D、1E在上述方式1至6中任一方式中，优选所述第一反射镜(第一分光镜3)和所述第二反射镜(第二分光镜4)配置为相互不平行。

根据上述构成，由于第一反射镜和第二反射镜配置为相互不平行，因此能够通过第二反射镜反射准直透镜所出射的第二光束，以在与被第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

本发明的方式9的光束合成模块1、1A、1B、1C、1D在上述方式1至8的任一方式中，优选所述准直透镜2进一步接收与所述第一光束9和所述第二光束10平行的第三光束11，所述第一光束9、所述第二光束10及所述第三光束11在同一直线上排列并入射所述准直透镜2。

根据上述构成，与准直透镜相关的有效的光源沿着直线配置，因此比较容易实现第一光束、第二光束以及第三光束的空间重叠。

本发明的方式10的光束合成模块1、1A、1B、1C、1D在上述方式9中，优选所述第一光束9、所述第二光束10及所述第三光束11排列的所述直线与所述准直透镜2的光轴交叉。

根据上述构成，第一光束、第二光束以及第三光束的空间重叠更容易被实现。

本发明的方式11的光束合成模块1E在上述方式1至3中任一方式中，优选所述第一反射镜(第一分光镜3)和所述第二反射镜(第二分光镜4)相互交叉。

根据上述构成，可以在第一反射镜与第二反射镜的交叉点上，以相互平行的方向且在空间上重叠的方式反射准直透镜所出射的第一光束和第二光束。

本发明的方式12的光束合成模块1E在上述方式11中，优选所述准直透镜2进一步接收与所述第一光束9和所述第二光束10平行的第三光束11和第四光束12，在与所述第一光束9和所述第二光束10不平行的方向上出射所述第三光束11，在与所述第一光束9至所述第三光束11不平行的方向上出射所述第四光束12，第三反射镜(第三分光镜27)，其将所述准直透镜2所出射的所述第三光束11反射，并在与由所述第一反射镜(第一分光镜3)反射的第一光束9平行的方向上且在空间上重叠；第四反射镜(第四分光镜28)，其将所述准直透镜2所出射的所述第四光束12反射，并在与由所述第一反射镜(第三分光镜3)反射的第一光束9平行的方向上且在空间上重叠，所述第一反射镜至所述第四反射镜(第一～第四分光镜3、4、27、28)在共同的交叉点交叉，在所述共同的交叉点反射所述第一光束9至所述第四光束12。

根据上述构成，能够将第一光束、第二光束、第三光束和第四光束的四个光束向相互平行的方向反射并合成。

本发明的方式13的光束合成模块1C优选为，所述第一光源13具有多个波导，所述第一光束9包含从所述多个波导角度分离而出射的多个波导光束。

根据上述构成，构成为从各光源不同的多个波导来的光束被准直后平行。在来自不同的多个波导的输出之间存在较小的角度的分离。在激光束扫描(LBS,laser-beamscanning)应用中，角度分离的光束能够在显示中投影不同的像素。这样，可以提高分辨率。或者，可以使用在角度分离的光束以相同像素稍微不同的次数(典型的数十纳秒的暂时位移)投影。这样，能够减少显示的图像中的斑点噪声，提高亮度。

本发明的方式14的光束合成模块IF是合成与第一波长对应的第一光束9和与第二波长对应的第二光束10的光束合成模块IF，其包括：第一反射镜(第一分光镜3)，且使所述第二光束10透射并反射所述第一光束9；第二反射镜(第二分光镜4)，其与所述第一反射镜(第一分光镜3)平行地配置，并反射透射所述第一反射镜(第一分光镜3)的第二光束10；以及准直透镜2，用于接收由所述第一反射镜(第一分光镜3)反射的第一光束9和由所述第二反射镜(第二分光镜4)反射的第二光束10，并以在彼此平行的方向且在空间上重叠的方式出射所述第一光束9和所述第二光束10。

根据上述特征，由第一反射镜反射的第一光束和透射第一反射镜且由第二反射镜反射的第二光束入射到准直透镜，并以在相互平行的方向且在空间上重叠的方式从准直透镜出射。

因此，第一光束和第二光束使用共同的单个准直透镜合成。其结果，与对于来自各光源的光束需要独立的准直透镜的以往的光束合成模块相比，能够实现尺寸降低的光束合成模块。

本发明的方式15的光束扫描投射系统具备本发明的方式1至14中的任一项所述的光束合成模块。

本发明不限于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，对于适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。而且，通过组合各实施方式分别公开的技术手段，能够形成新的技术特征。

Claims (15)

1.一种光束合成模块，其合成与第一波长对应的第一光束和与第二波长对应的第二光束，其特征在于，包括：

准直透镜，其接收相互平行的所述第一光束和所述第二光束，以使所述第一光束和所述第二光束彼此不平行的方式出射；

第一反射镜，其反射所述准直透镜所出射的所述第一光束；以及

第二反射镜，其反射所述准直透镜所出射的所述第二光束，以在与由所述第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠。

2.根据权利要求1所述的光束合成模块，其特征在于，所述第一反射镜包含反射所述第一光束并供所述第二光束透射的第一分光镜。

3.根据权利要求2所述的光束合成模块，其特征在于，

所述准直透镜进一步接收与第三波长对应并与所述第一光束和所述第二光束平行的第三光束，并在与所述第一光束和所述第二光束不平行的方向上出射所述第三光束，

所述第一分光镜进一步供所述第三光束透射；

所述第二反射镜包括反射所述第二光束并供所述第三光束透射的第二分光镜，

还具备第三反射镜，其将透射所述第一分光镜及所述第二分光镜的所述第三光束反射，以便与由所述第一分光镜反射的第一光束在空间上重叠。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第一反射镜和所述第二反射镜设置为隔着自由空间区域相互分离。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第二反射镜形成在电介质块的表面上，或者埋入所述电介质块的内部。

6.根据权利要求3所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第二反射镜埋入电介质块的内部，

所述第三光束在所述电介质块的界面上全反射。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，还具备：

第一光源，其出射所述第一光束；

第二光源，其出射所述第二光束；

一个以上的反射器，其将从所述第一光源出射的第一光束和从所述第二光源出射的第二光束反射到所述准直透镜。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第一反射镜和所述第二反射镜配置为相互不平行。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，

所述准直透镜进一步接收与所述第一光束和所述第二光束平行的第三光束，

所述第一光束、所述第二光束及所述第三光束在同一直线上排列并入射所述准直透镜。

10.根据权利要求9所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第一光束、所述第二光束及所述第三光束排列的所述直线与所述准直透镜的光轴交叉。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第一反射镜和所述第二反射镜相互交叉。

12.根据权利要求11所述的光束合成模块，其特征在于，

所述准直透镜进一步接收与所述第一光束和所述第二光束平行的第三光束和第四光束，在与所述第一光束和所述第二光束不平行的方向上出射所述第三光束，在与所述第一光束至所述第三光束不平行的方向上出射所述第四光束，

第三反射镜，其将所述准直透镜所出射的所述第三光束反射，并在与由所述第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠；

第四反射镜，其将所述准直透镜所出射的所述第四光束反射，并在与由所述第一反射镜反射的第一光束平行的方向上且在空间上重叠，

所述第一反射镜至所述第四反射镜在共同的交叉点交叉，在所述共同的交叉点反射所述第一光束至所述第四光束。

13.根据权利要求7所述的光束合成模块，其特征在于，

所述第一光源具有多个波导，

所述第一光束包含从所述多个波导角度分离而出射的多个波导光束。

14.一种光束合成模块，其合成与第一波长对应的第一光束和与第二波长对应的第二光束，其特征在于，其包括：

第一反射镜，且使所述第二光束透射并反射所述第一光束；

第二反射镜，其与所述第一反射镜平行地配置，并反射透射所述第一反射镜的第二光束；以及

准直透镜，用于接收由所述第一反射镜反射的第一光束和由所述第二反射镜反射的第二光束，并以在彼此平行的方向且在空间上重叠的方式出射所述第一光束和所述第二光束。

15.一种光束扫描投射系统，其特征在于，其包括权利要求1至14中任一项所述的光束合成模块。

Images