CN208092416U - 激光模组、激光光源及激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光模组、激光光源及激光投影装置，该激光模组的一具体实施方式包括多个激光器、与多个激光器对应的整形准直器、合束器和整形器，该激光模组进一步包括设于合束器之后的分束器及设于分束器出光光路之一上的光传感器。该实现方式可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测。

Description

激光模组、激光光源及激光投影装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域。更具体地，涉及一种激光模组、激光光源及激光投影装置。

背景技术

MEMS微激光投影是一种将RGB三基色激光模组与微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)结合的投影显示技术方案。从光源的角度，它属于纯激光光源的投影显示，从驱动的角度，属于扫描式投影显示。MEMS微激光投影很可能是目前为止综合性能最优的投影显示技术，在发光效率、使用寿命、色彩还原度、亮度(流明)、输出分辨率、设备体积/重量，这几个关键指标上都优于LCD和DLP。其原理是应用微机电二维微型扫描振镜及RGB三基色激光，以激光扫描的方式成像，其输出分辨率取决于MEMS微镜的扫描频率。当扫描式投影显示与激光结合时，还可以实现更快的画面刷新频率(帧率)。

由于激光光源中各激光器的出厂性能存在差异或长时间使用后性能出现衰减，导致了以设定的激光驱动电流驱动激光器时激光器出射激光的实际光强与设定光强相比可能会存在误差，无法实现最佳的投影画面质量。现有技术中，解决的方案是在每个激光器的出光光路分别布设一个分束器和一个光传感器，利用与每个激光器对应布设的光传感器对激光器出射激光的实际光强进行感测，从而实现对多个激光器的监测。由于可见，该解决方案需要多个分束器和多个光传感器，激光光源的光学器件过多、光路过于复杂、工作温度较高、激光光源的体积较大、激光光源制作难度大且成本高，且由于使用多个光传感器，监测的一致性也无法保证。

因此，需要提供一种可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测的激光模组、激光光源及激光投影装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测的激光模组、激光光源及激光投影装置。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型第一方面提供了一种激光模组，包括多个激光器、与所述多个激光器对应的整形准直器、合束器和整形器，该激光模组进一步包括设于合束器之后的分束器设于分束器出光光路之一上的光传感器。

优选地，经分束器后入射所述光传感器的光束的光强远小于入射所述分束器的光束的光强。

优选地，所述分束器为平板玻璃，入射所述平板玻璃的光束的入射角度为45°±20°。

优选地，所述平板玻璃的表面之一镀有高透膜。

优选地，所述光传感器为光电二极管，所述激光模组还包括设于分束器与光电二极管之间的激光衰减器。

优选地，所述多个激光器分别出射P态偏振光，或所述多个激光器分别出射S态偏振光。

本实用新型第二方面提供了一种激光光源，包括光源外壳和收容于光源外壳的内腔中的本实用新型第一方面提供的激光模组，所述光源外壳开设有出光口。

本实用新型第三方面提供了一种激光投影装置，包括本实用新型第二方面提供的激光光源。

优选地，该激光投影装置还包括微处理器，所述微处理器根据光传感器输出的电信号，检测各激光器出射激光的光强。

优选地，该激光投影装置还包括设于所述激光光源的出光光路的MEMS微镜。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述技术方案可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出激光投影装置的装配结构图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种激光模组，包括多个激光器101、与多个激光器101对应的整形准直器、合束器102及整形器103，该激光模组进一步包括设于合束器102与整形器103之间的分束器106及设于分束器106出光光路之一上的光传感器107。

分束器106设于合束器102与整形器103之间，这种情况下，光传感器107位于分束器106第一出光光路，整形器103位于分束器106第二出光光路，整形准直器用于整形激光器101出射激光的光斑尺寸并对其进行准直，整形器103用于整形经分束器106入射到整形器103的激光的光斑尺寸。

分束器也可设于整形器出光光路上(图1中未示出)，整形器用于整形经合束器合束后的入射到整形器的激光的光斑尺寸。光传感器位于分束器第一出光光路，分束器第二出光光路的激光作为激光模组的出射光束。

以分束器106设于合束器102与整形器103之间为例，分束器106将合束器102合束后的激光光束分为两束激光，一束射入光传感器107，另一束射入整形器103，经整形器103对光斑尺寸进行整形后作为该激光模组所属激光光源的出射激光。该激光光源的出射激光投射至MEMS微镜113即可在投影屏投影图像。

在实现对激光模组中的多个激光器进行监测时，本实施例提供的激光模组，仅使用一个光传感器107感测光强信息，之后可利用微处理器根据光传感器107输出的电信号和分束器106的分光比例对各激光器101的驱动电流进行校正。基于此，本实施例提供的激光模组具有光学器件少、光路简单、工作温度较低、体积较小、制作难度小且成本低等，且由于仅使用一个光传感器107，监测的一致性高。综上，本实施例提供的激光模组可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测。

在本实施例的一些可选的实现方式中，经分束器106后入射光传感器107的光束的光强远小于入射分束器106的光束的光强。同样以分束器106设于合束器102与整形器103之间为例，经分束器106后入射光传感器107的光束的光强远小于入射分束器106的光束的光强即分束器106将合束器102合束后的激光光束分为两束激光，射入光传感器107的一束激光的光强远小于射入整形器103的另一束激光的光强。在具体实施时，以各激光器101出射P态偏振光为例，分束器106出光的第一光路光束的光强为分束器106出光的第一光路光束和第二光路光束的光强之和的0.8％左右。

在本实施例的一些可选的实现方式中，分束器106为平板玻璃，入射平板玻璃的光束的入射角度为45°±20°。在光束透过平板玻璃时，会有一小部分光束被反射，被反射的小部分光束的光强占总光强的0.8％左右，因此，利用平板玻璃不镀高透膜的表面的反射光射入光传感器107，透射光射入整形器103，即可实现本实施例的分束需求，且基本满足本实施例对于分束比例的需求。另外，平板玻璃的反射比例与其入射光束的入射角度相关，因此，本实施例中将入射平板玻璃的光束的入射角度为45°±20°。平板玻璃的入射角度为45°±20°可通过调整合束器102或整形器103与平板玻璃之间的位置或角度实现。需要说明的是，平板玻璃的分光性能(或者说反射性能)与激光的偏振态有关，与激光的波长无关。如果分束器106不采用平板玻璃，而是采用镀膜的光学元件等其他形式，由于驱动各激光器出射激光后，或者说激光模组开始工作后激光器101及激光模组整体的工作温度会升高，之后激光器101出射激光的中心波长会发生变化。采用镀膜的光学元件等其他形式的分束器106因为镀膜的原因，工作温度变化引起各激光器出射激光的波长变化会导致分束器106分光性能的变化，当利用微处理器根据光传感器107输出的电信号和分束器106的分光比例对各激光器101的驱动电流进行校正时，会影响校正的准确性。因此，采用平板玻璃作为分束器106，可以消除温度漂移的影响，当利用微处理器根据光传感器107输出的电信号和分束器106的分光比例对各激光器101的驱动电流进行校正时，校正的准确性高。

在本实施例的一些可选的实现方式中，平板玻璃的表面之一镀有高透膜。由于仅需一个表面进行反射，因此另一表面可以镀有高透膜，以减少作为该激光模组所属激光光源的出射激光的光强的损失，即减少用于投影的激光的光强的损失。

在本实施例的一些可选的实现方式中，光传感器107为一个光电二极管(PhotoDiode)。光电二极管感测光强信息并可输出电信号至微处理器，微处理器可对光电二极管输出的电信号进行分析获得各激光器101出射激光的光强。在光电二极管正常工作范围限定其感测光强的强度值的较小的情况下，激光模组还包括设于分束器107与光电二极管之间的激光衰减器108。在此情况下，利用微处理器对各激光器101的驱动电流进行校正时根据激光衰减器108对光强的衰减倍数做出相应计算即可。

在本实施例的一些可选的实现方式中，整形准直器包括与多个激光器101对应的多个整形准直镜109。

在本实施例的一些可选的实现方式中，多个激光器101分别出射P态偏振光，或分别出射S态偏振光，这样，便于制作多个激光器101，例如便于布设多个激光器101的输入驱动信号的走线。

在本实施例的一些可选的实现方式中，多个激光器包括绿光激光器、蓝光激光器和两个红光激光器，及设于与两个红光激光器其中之一对应的整形准直器与合束器102之间的波片110。由于红光激光器对工作温度比较敏感，当工作温度在50℃到60℃时，其出光效率只有工作温度在-10℃到40℃时的65％左右。因此，采用两个红光激光器，可在保证激光光源整体红光光强的同时降低单个红光激光器的功率，从而降低单个红光激光器的工作温度和激光模组内的工作温度。另外，即使工作温度偏高，红光激光器出光效率下降，两个红光激光器也可保证激光光源整体红光光强，避免在激光光源应用于激光投影装置时由于工作温度升高、激光光源整体红光光强下降而造成投影图像画面颜色失真。在采用两个红光激光器时，由于两个红光激光器出射激光的波长相同，在与两个红光激光器其中之一对应的整形准直器与合束器102之间的波片110改变激光的偏振状态或者将两个红光激光器的出光方向布设为成90°，合束器102才能实现合束(本实施例中的合束器102实现对不同波长的激光进行合束的原理是，如图1中的合束器102中与激光器101对应的各“45°角斜面镜”均镀有光学膜，该光学膜只对某些特定波长和偏振状态的激光光束反射，而对其他激光光束透射，合束器102将不同波长的激光光束通过光学膜实现合束)。其中，波片110优选为半波片。

在本实施例的一些可选的实现方式中，多个激光器还包括红外激光器，红外激光器可在激光模组所属激光光源应用于触控式激光投影装置时，与其他器件配合实现触控、反馈、测距等功能。

在具体实施时，本实施例不对红外激光器、绿光激光器、蓝光激光器和两个红光激光器的布设方式作出限制，若为如图1所示的从左到右并排布设，可采用从左到右依次为红外激光器、红光激光器、红光激光器、绿光激光器、蓝光激光器，也可采用从左到右依次为蓝光激光器、绿光激光器、红光激光器、红光激光器、红外激光器等等。

如图1所示，本实用新型的另一个实施例提供了一种激光光源，包括光源外壳和收容于光源外壳的内腔中的上述激光模组，光源外壳开设有出光口。

本实施例提供的激光光源，除了可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测之外，还因为将激光模组封装于一个独立于MEMS微镜113等器件的光源外壳中，在应用于激光投影装置时，如果需要调整投影方向，可将激光投影装置的装置外壳开启，通过反射镜114等光学器件调整激光光源出光入射MEMS微镜113的角度即可；如果需要调整激光投影装置尺寸，在不涉及激光模组的位置时可直接对激光投影装置的装置外壳进行操作，光源外壳可以保证对激光模组的密封防尘性。

在本实施例的一些可选的实现方式中，光源外壳包括基板104和光源盖板105，基板104和光源盖板105配合形成光源外壳，激光模组固定于基板104上。其中，基板104和光源盖板105之间可采用扣合等多种形式的连接。基板104可在其顶面形成凸起的环状围挡，由该环状围挡与光源盖板105连接以形成内腔；也可利用可拆卸的环状围挡与基板104和光源盖板105一起形成内腔。另外，在应用于激光投影装置时，如果激光投影装置的装置外壳由装置基板和装置盖板组合形成，基板104可直接为装置基板，如果需要调整激光投影装置尺寸，在不涉及激光模组的位置时也可直接对激光投影装置的装置外壳进行操作。

在本实施例的一些可选的实现方式中，激光光源还包括收容于光源外壳形成的内腔中的热敏电阻111，热敏电阻111用于感测激光模组的工作温度，可与其他器件配合实现对激光模组的工作温度的监控。

如图1所示，本实用新型的另一个实施例提供了一种包括上述激光光源的激光投影装置，该激光投影装置可简便易行且一致性高的实现对多个激光器的监测。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该激光投影装置还包括微处理器，微处理器根据光传感器107输出的电信号，检测各激光器101出射激光的光强，进一步，可根据光传感器107输出的电信号和分束器106的分光比例对各激光器101的驱动电流进行校正。

在本实施例的一些可选的实现方式中，该激光投影装置还包括设于激光光源的出光光路的MEMS微镜113。

在本实施例的一些可选的实现方式中，本实施例提供的激光投影装置还包括装置盖板112和装置基板，装置盖板112与装置基板配合形成装置外壳，激光光源和MEMS微镜113收容于装置外壳的内腔，MEMS微镜113设于激光光源的出光光路，装置外壳开设有出光口，MEMS微镜113的出射光自形成在装置外壳开设的出光口射出。装置盖板112和装置基板之间的可选连接方式与前述光源盖板105和基板104之间的可选连接方式相似，在此不再赘述。此种结构的激光投影装置将激光模组封装于一个独立于MEMS微镜113等器件的光源外壳中，如果需要调整激光投影装置尺寸，在不涉及激光模组的位置时可直接对激光投影装置的装置外壳进行操作，光源外壳可以保证对激光模组的密封防尘性。

本实施例提供的激光投影装置，将激光模组封装于一个独立于MEMS微镜113等器件的光源外壳中，如果需要调整激光投影装置尺寸，在不涉及激光模组的位置时可直接对激光投影装置的装置外壳进行操作，光源外壳可以保证对激光模组的密封防尘性。

在本实施例的一些可选的实现方式中，装置基板和形成光源外壳的基板104可为一块基板，即，装置基板即为基板104，基板104和光源盖板105配合形成光源外壳，基板104和装置盖板112配合形成装置外壳。

在本实施例的一些可选的实现方式中，本实施例提供的激光投影装置还包括收容于装置外壳的内腔中且设于激光光源与MEMS微镜113之间的反射镜114。如果需要调整投影方向，可将装置盖板112开启，通过调整反射镜114的位置或反射方向，调整激光光源出光入射MEMS微镜113的角度即可。

在本实施例的一些可选的实现方式中，装置外壳开设的出光口设有全透镜115。全透镜115也可称为视窗玻璃，其可保证装置外壳的密封性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种激光模组，包括多个激光器、与所述多个激光器对应的整形准直器、合束器和整形器，其特征在于，该激光模组进一步包括设于合束器之后的分束器及设于分束器出光光路之一上的光传感器。

2.根据权利要求1所述的激光模组，其特征在于，经分束器后入射所述光传感器的光束的光强远小于入射所述分束器的光束的光强。

3.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述分束器为平板玻璃，入射所述平板玻璃的光束的入射角度为45°±20°。

4.根据权利要求3所述的激光模组，其特征在于，所述平板玻璃的表面之一镀有高透膜。

5.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述光传感器为光电二极管，所述激光模组还包括设于分束器与光电二极管之间的激光衰减器。

6.根据权利要求2所述的激光模组，其特征在于，所述多个激光器分别出射P态偏振光，或所述多个激光器分别出射S态偏振光。

7.一种激光光源，其特征在于，包括光源外壳和收容于光源外壳的内腔中的如权利要求1-6中任一项所述的激光模组，所述光源外壳开设有出光口。

8.一种激光投影装置，其特征在于，包括如权利要求7所述的激光光源。

9.根据权利要求8所述的激光投影装置，其特征在于，该激光投影装置还包括微处理器，所述微处理器根据光传感器输出的电信号，检测各激光器出射激光的光强。

10.根据权利要求9所述的激光投影装置，其特征在于，该激光投影装置还包括设于所述激光光源的出光光路的MEMS微镜。