CN211786559U - 一种激光光源模块及激光显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光光源模块及激光显示装置，所述激光光源模块包括：主体，所述主体包括光输出面、第一预设侧面以及第二预设侧面；其中，所述第一预设侧面与所述光输出面垂直，所述第二预设面与所述光输出面平行；激光模组，所述激光模组设置在所述第一预设侧面上；用于将所述激光模组发出的光进行合束的光合器件，所述光合器件设置在所述第二预设侧面上。本实用新型中通过光合器件来对设置在主体侧面上的激光模组发出的光进行合束，保证输出光束的高功率密度与高质量，且一体化的主体，保证了激光光源模块的密封性、可制造性和高可靠性。

Description

一种激光光源模块及激光显示装置

技术领域

本实用新型涉及激光显示技术领域，尤其涉及的是一种激光光源模块及激光显示装置。

背景技术

自激光诞生以来，激光技术取得了长足发展，激光以其高亮度、方向性强、单色性好，近年来逐渐别用于显示领域以实现高亮度大色域显示。激光显示设备的核心部件即激光光源，光源提供的照明光束通过光学系统传输到空间光调制器上，被调制的光场通过镜头投射形成图像。

目前，常用于激光显示的激光器多为半导体激光器，由于受材料及工艺水平限制，单个半导体激光器的输出光功率不足以满足高亮度要求。虽然现有技术中会将多个激光二极管二次封装成阵列分别的形式，但是这样的二次封装会收到原本一次封装壳体的限制，导致各准直光束之间存在较大的间隙，导致单位面积的功率密度不是很高，需要通过复杂的光学系统消间隙，不利于光机集成。

因此，现有技术还有待改进。

实用新型内容

发明人发现，现有技术中各准直光束之间存在较大的间隙，导致单位面积的功率密度不是很高，需要通过复杂的光学系统消间隙，不利于光机集成的问题。

本实用新型旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。本实用新型提出了一种激光光源模块，其中，所述激光光源模块包括：

主体，所述主体包括光输出面、第一预设侧面以及第二预设侧面；其中，所述第一预设侧面与所述光输出面垂直，所述第二预设面与所述光输出面平行；

激光模组，所述激光模组设置在所述第一预设侧面上；

用于将所述激光模组发出的光进行合束的光合器件，所述光合器件设置在所述第二预设侧面上。

在一种实施方式中，所述第一预设侧面包括：

设置在所述光输出面上侧的上侧面；

设置在所述光输出面下侧的下侧面；

设置在所述光输出面左侧的左侧面；

设置在所述光输出面右侧的右侧面。

在一种实施方式中，所述激光模组设置有四个，且分别独立地设置在所述上侧面、所述下侧面、所述左侧面以及所述右侧面上。

在一种实施方式中，所述激光模组包括：

与所述第一预设侧面连接的热沉板；

设置在所述热沉板上的阵列激光器。

在一种实施方式中，四个所述阵列激光器中至少有一个阵列激光器所采用的激光波长不同于其余阵列激光器。

在一种实施方式中，所述光合器件包括：

设置在所述第二预设侧面上的底座；

用于将所述激光模组合束的光从所述光输出面输出的反射镜台，所述反射镜台设置在所述底座上。

在一种实施方式中，所述反射镜台包括第一反射镜台以及第二反射镜台，所述第一反射镜台与所述第二反射镜台背对背设置；

其中，所述第一反射镜台与所述第二反射镜台均设置有两个；两个所述第一反射镜台分别与设置在所述上侧面以及所述下侧面的所述激光模组对应，两个所述第二反射镜台分别与设置在所述左侧面以及所述右侧面的所述激光模组对应。

在一种实施方式中，所述第一反射镜台包括：设置在所述底座上的第一支撑件以及设置在所述第一支撑件上的第一反射镜，所述第一反射镜与所述第二预设侧面之间所形成的锐角为45度；

所述第二反射镜台包括：设置在所述底座上的第二支撑件以及设置在所述第二支撑件上的第二反射镜；所述第二反射镜与所述第二预设侧面之间所形成的锐角为45度。

一种激光显示装置，其中，所述激光显示装置包括前面描述的激光光源模块。

在一种实施方式中，所述激光显示装置包括沿着光轴方向依次设置的光源模块、耦合透镜组、光积分通道、匀光旋转盘、水冷结构、中继透镜组、棱镜、棱镜、空间光调制器、投影镜头以及投影屏幕。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过光合器件来对设置主体的侧面上的激光模组发出的光进行合束，保证输出光束的高功率密度与高质量，且一体化的主体，保证了激光光源模块的密封性、可制造性和高可靠性。

附图说明

图1是本实用新型提供的激光光源模块的立体结构示意图。

图2是本实用新型提供的激光光源模块的爆炸示意图。

图3是本实用新型提供的激光光源模块中的主体的示意图。

图4是本实用新型提供的激光光源模块中的光合器件的示意图。

图5是本实用新型提供的激光光源模块中的光合器件中的第一反射镜台的爆炸图。

图6是本实用新型提供的激光光源模块中的光合器件中的第二反射镜台的爆炸图。

图7本实用新型提供的激光光源模块中的光合器件中底座的示意图。

图8本实用新型提供的激光光源模块的光路原理图。

图9本实用新型提供的激光光源模块的结构示意图。

图10是本实用新型提供的激光显示装置的第一实施例的示意图。

图11是本实用新型提供的激光显示装置的第二实施例的示意图。

图12是本实用新型提供的激光显示装置的第三实施例的示意图。

附图标记：

100：主体；210、220、230以及240：激光模组；300：光合器件；101：光输出面；212、222、232以及242：热沉板；211、221、231以及241：阵列激光器；310：第一反射镜台；320：第二反射镜台；330：底座；110和120：定位销；331和332：定位孔；311：第一反射镜；312：第一支撑件；321：第二反射镜；322：第二支撑件；400：光源模块；401：耦合透镜组；402：光积分通道；403：匀光旋转盘；500：水冷结构；404：中继透镜组；405和406：棱镜；407：空间光调制器；408：投影镜头；409：投影屏幕。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

基于现有技术中存在的问题，本实施例提供一种激光光源模块，具体如图1和图2中所示，本实施例中的激光光源模块包括：一种激光光源模块，所述激光光源模块包括：主体100、激光模组(如图2中的210、220、230以及240)以及光合器件300。所述主体100包括光输出面101、第一预设侧面以及第二预设侧面；其中，所述第一预设侧面与所述光输出面101垂直，所述第二预设面与所述光输出面101平行；所述激光模组(如图2中的210、220、230以及240)设置在所述主体100的第一预设侧面上，所述光合器件设置在所述第二预设侧面上，用于将所述激光模组(如图2中的210、220、230以及240)发出的光进行合束，以使合束后的光从所述光输出面输出。

在一种实施方式中，所述主体100是为一体设置，而所述激光模组以及所述光合器件300均是设置在所述主体100的侧面上，所述光合器件300会将激光模组所发出的光进行反射，从而使得光合束，经过合束后的光从所述主体100上的光输出面101输出，从而保证输出光束的高功率密度与高质量，且一体化的主体100，保证了激光光源模块的密封性、可制造性和高可靠性。

具体地，参照图2，本实施例中的第一预设侧面包括：设置在所述光输出面101上侧的上侧面；设置在所述光输出面101下侧的下侧面；设置在所述光输出面101左侧的左侧面；设置在所述光输出面101右侧的右侧面。从图2中可以看出，所述上侧面与所述下侧面是相互平行的，且所述上侧面与所述下侧面分别与所述光输出面101、左侧面以及右侧面垂直。所述左侧面与所述右侧面是相互平行的，且所述左侧面与所述右侧面分别与所述光输出面101、上侧面以及下侧面垂直。

相应的，所述激光模组设置有四个，且分别独立地设置在所述上侧面、所述下侧面、所述左侧面以及所述右侧面上，即为图2中的激光模组210、激光模组220、激光模组230以及激光模组240，所述激光模组210、激光模组220、激光模组230以及激光模组240分别设置在所述主体100的下侧面、右侧面、上侧面以及左侧面上。

进一步地，所述激光模组(如图2中的210、220、230以及240)包括：与所述主体100上的第一预设侧面连接的热沉板(图2中的212、222、232以及242)以及设置在所述热沉板上的阵列激光器(图2中的211、221、231以及241)，即如图2中所示，位于所述主体100上侧面上的激光模组230，位于所述主体100下侧面上的激光模组210，位于所述主体100左侧面上的激光模组240以及位于所述主体100右侧面上的激光模组220，所述阵列激光器与所述热沉板之间采用螺丝紧固连接。在一种实施方式中，本实施例中的所述阵列激光器采用密集封装的阵列激光器，所述密集封装的阵列激光器是通过销钉定位，并通过螺丝紧固在所述热沉板上的。具体地，本实施例中可以在所述阵列激光器上设置定位孔，然后在所述热沉板上对应地设置与所述定位孔匹配的定位销钉，通过所述定位销钉与所述定位孔的连接来实现所述阵列激光器的定位。

进一步地，参照图4，本实施例中的光合器件300包括：设置在所述第二预设侧面上的底座330；用于将所述激光模组合束的光从所述光输出面101输出的反射镜台，所述反射镜台设置在所述底座330上。在实施方式中，所述反射镜台包括第一反射镜台以及第二反射镜台，所述第一反射镜台310和所述第二反射镜台320背对背设置。在本实施例中所述底座330(如图7)是与所述主体100之间采用销孔定位的。具体如图3所示，本实施例中的所述第二预设侧面为所述主体100上与所述光输出面101平行的侧面，在该侧面上，主体100上设置有定位销110和定位销120，所述光合器件300的底座330上对应设置有定位孔331和定位孔332(如图4所示)，当所述定位销110与所述定位孔331连接，且所述定位销120与所述定位孔332连接，以实现所述光合器件300的精确定位，所述第一反射镜台310和第二反射镜台320均通过螺丝固定在所述底座330上，形成所述光合器件300。

在一种实施方式中，本实施例中的所述第一反射镜台310与所述第二反射镜台320均设置有两个；两个所述第一反射镜台310分别与设置在所述上侧面以及所述下侧面的所述激光模组(如图2中的230和210)对应，两个所述第二反射镜台320分别与设置在所述左侧面以及所述右侧面的所述激光模组(如图2中的240和220)对应。具体地，当所述激光模组装配后，设置在所述上侧面以及所述下侧面的所述激光模组(如图2中的230和210)发出的光束分别经过两个所述第一反射镜台310的反射，并从所述光输出面101输出；设置在所述左侧面以及所述右侧面的所述激光模组(如图2中的240和220)发出的光束分别经过两个所述第二反射镜台320的反射，并从所述光输出面101输出，从而使得激光模组(如图2中的210、220、230以及240)发出的光拼接合束成一大束光线。此外，各个反射镜台反射的光进行拼接时无重叠区域。

进一步地，如图5和图6所示，本实施例中的所述第一反射镜台310包括：设置在所述底座330上的第一支撑件312以及设置在所述第一支撑件312上的第一反射镜311；所述第一反射镜311与所述第一支撑件312的底面呈45°夹角。由于所述第一反射镜台310设置有两个，因此所述第一反射镜311也具有两个，并且，本实施例中的两个所述第一反射镜311是分别面向所述上侧面的所述激光模组230以及所述下侧面的所述激光模组210。所述第二反射镜321台包括：设置在所述底座330上的第二支撑件322以及设置在所述第二支撑件322上的第二反射镜321；所述第二反射镜321与所述第二支撑件322的底面呈45°夹角。由于所述第二反射镜台320设置有两个，因此所述第二反射镜321也具有两个，并且，本实施例中的两个所述第二反射镜321是分别面向所述左侧面的所述激光模组240以及所述右侧面的所述激光模组220。优选地，本实施例中的第一反射镜311与第二反射镜321分别是通过胶水粘贴或者夹片紧固在所述第一支撑件312与所述第二支撑件322上的。在本实施例中，激光模组(如图2中的210、220、230以及240)发出的准直光束通过各反射镜(包括第一反射镜312和第二反射镜321)反射光束方向偏转90度，并沿光轴方向垂直与主体100的光输出面输出，从而实现合光且保证了各子光束的快慢轴方向相同，即各椭圆形子光斑的长轴和短轴方向相同，如图8中所示的光路原理图所示，图8中的虚线箭头表示为光路。

本实施例中，环绕主体100四个侧面的激光模组布置实现避免了密集封装的阵列激光器(如图2所示的211、221、231、241)的壳体之间的干涉，同时有利于热沉的快速散热，最大化缩小了光源模块的体积，有利于产品的集成。合光器件300通过对第一反射镜台310和第二反射镜台320的合理布置，实现了一次反射即完成了多光束合束、快慢轴的对准的功能，减小了多次反射带来的光能损耗，以及合成光束的间隙的最小化，保证输出光束的高功率密度和较高的光束质量。一体化的主体100，保证了激光光源模块的密封性、可制造性和高可靠性

进一步地，本实施例中的四个所述阵列激光器中至少有一个阵列激光器所采用的激光波长不同于其余阵列激光器，如可将四个所述激光光源模组中的任意三个可以分别采用不同波长的激光器；或者，采用由2个或者3个不同的激光波长组成的混合阵列激光器，从而形成一种三基色激光光源模块，具体如图9所示。

基于上述实施例，本实用新型还提供一种激光显示装置，所述激光显示装置包括上述实施例中的激光光源模块。具体如图10所示，本实施例中的激光显示装置包括：光源模块400、耦合透镜组401、光积分通道402、匀光旋转盘403、水冷结构500、中继透镜组404、棱镜405、棱镜406、空间光调制器407、投影镜头408，以及投影屏幕409，各组件如图10示沿光轴系列布置。

具体地，所述光源模块400的光输出面与耦合透镜组401的光输入面对接，光积分通道402的前端面位于耦合透镜组401的焦点附近；匀光旋转盘403置于光积分通道402前端面前方1～3mm的位置，匀光旋转盘403以旋转轴a2为中心，旋转盘面覆盖整个光积分通道402的前端面。所述耦合透镜组401是用于将三基色激光光源模块400输出的三基色阵列化激光共轴准直光束导向匀光旋转盘403进而耦合进入光积分通道402的透镜组，由单个或多个透镜构成。所述光积分通道402是用于将透过耦合透镜组401的聚焦光斑转化为后续成像系统中的空间光调制器所续的矩形光斑，利用光线在积分通道内的多次反射起到匀化光斑的作用。光积分通道402为方形棒状结构，截面长宽比与空间光调制器长宽比相同。光积分通道402可以是实心的也可以是空心的，优选地，选用空心的矩形棒状结构作为本实用新型的光积分通道402。所述匀光旋转盘403是能够以旋转轴a2为中心进行旋转的圆盘状透明薄板结构，靠近耦合透镜组401的表面具有特殊设计的随机相位结构，光束扩散半角@HWHM控制在3°到7°之间。扩散角太大会降低光束耦合进入光积分通道402的耦合效率，扩散角太小匀光效果不理想。圆盘状透明薄板结构使被照射区域移动，避免极高功率密度的激光不会持续照射匀光旋转盘403的同一区域而损坏匀光旋转盘403，同时起到抑制激光散斑的目的。所述光积分通道402与匀光旋转盘403共同构成了该匀光装置的匀光功能元件组。所述中继透镜组404是将经光积分通道402整形匀化后的光束再次整形为适用于对空间光调制器407进行照明的光束的透镜组，由单个或多个透镜构成。所述棱镜405和棱镜406共同构成内部全反射棱镜(TIR棱镜)，使经过中继透镜组404整形过后的光束以既定的角度入射到空间光调制器407上，经过空间光调制器407调制后的反射，再次经由TIR棱镜进入投影镜头708，最终投影到投影屏幕409上形成图像。所述空间光调制器407是反射式空间光调制器件，本实用新型优选具有二维微反射镜阵列的DMD芯片。

进一步地，本实施例还提供所述激光显示装置的其他实施例，如图11所示，光源模块(500、600、700)采用上述实施例所述的结构。光源模块500为红光光源模块，光源模块600为绿光光源模块，光源模块700为蓝光光源模块。三色光源通过合色元件410合色，该合色元件可以是X形布置的二向色片也可以是X形合色棱镜。或者，如图12所示，在本实施例中，三基色的合色采用两个二向色片411/412完成，411为红光透过绿光蓝光反射的二向色片，412为绿光反射蓝光透射的二向色片。上述实施例都可以形成所述激光显示装置。

综上所述，本实用新型提供一种激光光源模块及激光显示装置，所述激光光源模块包括：主体，所述主体包括光输出面、第一预设侧面以及第二预设侧面；其中，所述第一预设侧面与所述光输出面垂直，所述第二预设面与所述光输出面平行；激光模组，所述激光模组设置在所述第一预设侧面上；用于将所述激光模组发出的光进行合束的光合器件，所述光合器件设置在所述第二预设侧面上。本实用新型中通过光合器件来对设置在主体侧面上的激光模组发出的光进行合束，保证输出光束的高功率密度与高质量，且一体化的主体，保证了激光光源模块的密封性、可制造性和高可靠性。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光光源模块，其特征在于，所述激光光源模块包括：

主体，所述主体包括光输出面、第一预设侧面以及第二预设侧面；其中，所述第一预设侧面与所述光输出面垂直，所述第二预设面与所述光输出面平行；

激光模组，所述激光模组设置在所述第一预设侧面上；

用于将所述激光模组发出的光进行合束的光合器件，所述光合器件设置在所述第二预设侧面上。

2.根据权利要求1所述的激光光源模块，其特征在于，所述第一预设侧面包括：

设置在所述光输出面上侧的上侧面；

设置在所述光输出面下侧的下侧面；

设置在所述光输出面左侧的左侧面；

设置在所述光输出面右侧的右侧面。

3.根据权利要求2所述的激光光源模块，其特征在于，所述激光模组设置有四个，且分别独立地设置在所述上侧面、所述下侧面、所述左侧面以及所述右侧面上。

4.根据权利要求3所述的激光光源模块，其特征在于，所述激光模组包括：

与所述第一预设侧面连接的热沉板；

设置在所述热沉板上的阵列激光器。

5.根据权利要求4所述的激光光源模块，其特征在于，四个所述阵列激光器中至少有一个阵列激光器所采用的激光波长不同于其余阵列激光器。

6.根据权利要求2～5任一项所述的激光光源模块，其特征在于，所述光合器件包括：

设置在所述第二预设侧面上的底座；

用于将所述激光模组合束的光从所述光输出面输出的反射镜台，所述反射镜台设置在所述底座上。

7.根据权利要求6所述的激光光源模块，其特征在于，所述反射镜台包括第一反射镜台以及第二反射镜台，所述第一反射镜台与所述第二反射镜台背对背设置；

其中，所述第一反射镜台与所述第二反射镜台均设置有两个；两个所述第一反射镜台分别与设置在所述上侧面以及所述下侧面的所述激光模组对应，两个所述第二反射镜台分别与设置在所述左侧面以及所述右侧面的所述激光模组对应。

8.根据权利要求7所述的激光光源模块，其特征在于，所述第一反射镜台包括：设置在所述底座上的第一支撑件以及设置在所述第一支撑件上的第一反射镜，所述第一反射镜与所述第二预设侧面之间所形成的锐角为45度；

所述第二反射镜台包括：设置在所述底座上的第二支撑件以及设置在所述第二支撑件上的第二反射镜；所述第二反射镜与所述第二预设侧面之间所形成的锐角为45度。

9.一种激光显示装置，其特征在于，所述激光显示装置包括权利要求1～8任一项所述的激光光源模块。

10.根据权利要求9所述的激光显示装置，其特征在于，所述激光显示装置包括沿着光轴方向依次设置的光源模块、耦合透镜组、光积分通道、匀光旋转盘、水冷结构、中继透镜组、棱镜、空间光调制器、投影镜头以及投影屏幕。

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