CN214540355U - 一种光源合束结构和光源模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源合束结构，包括壳体，壳体上设置有第一组半导体激光器和第二组半导体激光器，第一组滤波片用于反射第一组平行光束并将第一组平行光束合束成第一合束光，第二组滤波片用于反射第二组平行光束并将第二组平行光束合束成第二合束光，反射镜用于将第二合束光反射至偏振分光棱镜，偏振分光棱镜用于使第一合束光透射和使第二合束光反射90°后出射，反射后的第二合束光与第一合束光合束成第三合束光。本实用新型使得光源可具有两个或多个出射颜色相同的半导体激光器，使得各种单色光在合束时能够进行光能的叠加，大幅度提高最终合束光源的能量密度，提高对应图像的显示亮度。

Description

一种光源合束结构和光源模组

技术领域

本实用新型涉及光源封装结构技术领域，尤其涉及一种光源合束结构和光源模组。

背景技术

扫描投影技术的成像原理是通过光源调制出待显示图像的每个像素点对应的光，然后通过扫描器带动扫描光纤或通过微机电系统扫描镜的运动，扫描输出每个像素点对应的光，从而将待显示图像的每个像素点对应的光逐一投射到投影屏幕上形成投映画面。

需要说明的是，作为新型扫描投影技术之一的光纤扫描技术，通常是由光纤扫描器和光源组成的光纤扫描系统，其中，输入给光纤扫描器的光源通常是经过对多种颜色发光单元(如红绿蓝发光单元)合束后的。然而，现有的激光光源合束结构存在着合束光源能量密度低的缺点，这极大的影响了单个激光光源合束结构对应合束光源的亮度，从而整体影响对应图像的显示效果。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种光源合束结构和光源模组，其能够显著提高合束光源的能量密度，进而在不降低耦合效率的基础上，大幅度提高合束光源的亮度，从而提高最终图像显示的整体亮度。

要解决提高合束光源能量密度(即对应投影图像的显示亮度)，从理论上也可以通过调整提高单个激光器的功率，进而提高单色光的在合束前的能量密度。然而经过实践发现，通过提高激光器的功率这种技术手段，会同时大幅度降低各种光源在合束耦合时的耦合效率，故实现不了最终合束光源能量密度的大幅度提高，反而还增加了能耗成本。因此，申请人才申请提出本申请方案的光源合束结构。

具体的，本实用新型实施例第一方面提供了一种光源合束结构，包括壳体，壳体上设置有用于发射第一组平行光束的第一组半导体激光器和用于发射第二组平行光束的第二组半导体激光器，壳体内部设置有第一组滤波片、第二组滤波片、反射镜和偏振分光棱镜，

第一组滤波片设置于第一组半导体激光器的出光侧并用于反射第一组平行光束并将第一组平行光束合束成第一合束光，第二组滤波片设置于第二组半导体激光器的出光侧并用于反射第二组平行光束并将第二组平行光束合束成第二合束光，反射镜用于将第二合束光反射90°后入射至偏振分光棱镜，偏振分光棱镜用于使第一合束光透射和使第二合束光反射90°后出射，反射后的第二合束光与第一合束光合束成第三合束光。

上述结构使得第一组半导体激光器和/或第二组半导体激光器中可具有两个或多个出射颜色相同的半导体激光器，通过将相同颜色的单色光设置成至少具有两束，使得各种单色光在合束时能够进行光能的叠加，从而大幅度提高最终合束光源的能量密度，进而提高对应图像的显示亮度。

优选的，所述的第一组半导体激光器和第二组半导体激光器均包括有至少一个半导体激光器，且第一组半导体激光器包括的半导体激光器的数量和第二组半导体激光器包括的半导体激光器的数量之和不少于四个。从而使得第一组半导体激光器和第二组半导体激光器包括三个颜色分别为R、G和B的半导体激光器和至少一个颜色为R、G或B的半导体激光器，即至少有两个颜色相同的半导体激光器。

优选的，所述的第一组滤波片包括与第一组半导体激光器的半导体激光器一一对应设置的第一滤波片，第一组滤波片的第一滤波片均相互平行设置，第一滤波片用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

优选的，所述的第二组滤波片包括与第二组半导体激光器的半导体激光器一一对应设置的第二滤波片，第二组滤波片的第二滤波片均相互平行设置，第二滤波片用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

优选的，壳体内还设置有与第一组半导体激光器和第二组半导体激光器内的半导体激光器一一对应的准直透镜，准直透镜位于对应的半导体激光器的光路上，并用于准直该半导体激光器发出的光束。

优选的，壳体内还设置有聚焦透镜，聚焦透镜位于偏振分光棱镜的出光侧，用于将第三合束光聚焦为一点。

各种颜色的半导体激光器的数量可根据实际需要进行设置，如两个红光半导体激光器、一个绿光半导体激光器和一个蓝光半导体激光器所组成的四合一光源合束结构；或红光半导体激光器设置成两个或两个以上、绿光半导体激光器设置成一个或一个以上，蓝光半导体激光器设置成一个或一个以上，故此会形成五合一光源合束结构、六合一光源合束结构、七合一光源合束结构、八合一光源合束结构、九合一光源合束结构等不同光源个数的多合一光源合束结构。

作为一个优选的实施例，所述的第一组半导体激光器包括第一红光半导体激光器、第一绿光半导体激光器、第一蓝光半导体激光器，所述的第二组半导体激光器包括第二红光半导体激光器、第二绿光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器。

进一步优选的，所述的壳体上设置有用于发射红外光束的红外光半导体激光器，壳体内设置有用于对红外光半导体激光器进行准直的准直透镜和第三滤波片，第三滤波片设置于偏振分光棱镜的出光侧，第三滤波片用于使第三合束光透射和使所述红外光束反射90°后出射，反射后的红外光束与第三合束光合束成第四合束光。

进一步地，可选的，所述的第一组半导体激光器和第二组半导体激光器内的半导体激光器均通过焊接与壳体固定连接。

可选的，所述的壳体包括具有上开口容腔的基体和封盖所述上开口的盖体。

本实用新型第二方面提供一种光源模组，其包括如上述的光源合束结构和光纤，所述的光纤位于聚焦透镜的出光侧，用于传输被聚焦透镜聚焦为一点的激光。当光源合束结构的合束光进入聚焦透镜输出给光纤后，光纤即可传输给其它扫描装置，如光纤扫描器，从而实现最终的投影显示。

本实用新型实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本实用新型实施例提供的光源合束结构和光源模组通过将相同颜色的单色光设置成至少具有两束，使得各种单色光在光源合束结构中进行合束时能够进行光能的叠加，从而大幅度提高最终合束光源的能量密度，进而提高对应图像的显示亮度；通过灵活组合各色光源的数量，使其能够根据显示要求对不同颜色的光源进行灵活配置和调整，从而满足不同图像对于不同单色光亮度的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的壳体内的组件安装结构示意图；

图3为本实用新型的光路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型一方面提供一种光源合束结构，包括壳体1，壳体1上设置有用于发射第一组平行光束的第一组半导体激光器2和用于发射第二组平行光束的第二组半导体激光器3，壳体1内部设置有第一组滤波片4、第二组滤波片5、反射镜6和偏振分光棱镜7，

第一组滤波片4设置于第一组半导体激光器2的出光侧并用于反射第一组平行光束并将第一组平行光束合束成第一合束光，第二组滤波片5设置于第二组半导体激光器3的出光侧并用于反射第二组平行光束并将第二组平行光束合束成第二合束光，反射镜6用于将第二合束光反射90°后入射至偏振分光棱镜7，偏振分光棱镜7用于使第一合束光透射和使第二合束光反射90°后出射，反射后的第二合束光与第一合束光合束成第三合束光。

上述结构使得第一组半导体激光器2和/或第二组半导体激光器3中可具有两个或多个出射颜色相同的半导体激光器，通过将相同颜色的单色光设置成至少具有两束，使得各种单色光在合束时能够进行光能的叠加，从而大幅度提高最终合束光源的能量密度，进而提高对应图像的显示亮度。

优选的，所述的第一组半导体激光器2和第二组半导体激光器3均包括有至少一个半导体激光器，且第一组半导体激光器2包括的半导体激光器的数量和第二组半导体激光器3包括的半导体激光器的数量之和不少于四个。从而使得第一组半导体激光器2和第二组半导体激光器3至少包括三个颜色分别为R、G和B的半导体激光器和至少一个颜色为R、G或B的半导体激光器，即至少有两个颜色相同的半导体激光器。

优选的，所述的第一组滤波片4包括与第一组半导体激光器2的半导体激光器一一对应设置的第一滤波片41，第一组滤波片4的第一滤波片41均相互平行设置，第一滤波片41用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

优选的，所述的第二组滤波片5包括与第二组半导体激光器3的半导体激光器一一对应设置的第二滤波片51，第二组滤波片5的第二滤波片51均相互平行设置，第二滤波片51用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

优选的，壳体1内还设置有与第一组半导体激光器2和第二组半导体激光器3内的半导体激光器一一对应的准直透镜8281，准直透镜8281位于对应的半导体激光器的光路上，并用于准直该半导体激光器发出的光束。

优选的，壳体1内还设置有聚焦透镜9，聚焦透镜9位于偏振分光棱镜7的出光侧，用于将第三合束光聚焦为一点。

各种颜色的半导体激光器的数量可根据实际需要进行设置，如两个红光半导体激光器、一个绿光半导体激光器和一个蓝光半导体激光器所组成的四合一光源合束结构；或红光半导体激光器设置成两个或两个以上、绿光半导体激光器设置成一个或一个以上，蓝光半导体激光器设置成一个或一个以上，故此会形成五合一光源合束结构、六合一光源合束结构、七合一光源合束结构、八合一光源合束结构、九合一光源合束结构等不同光源个数的多合一光源合束结构。

作为一个优选的实施例，所述的第一组半导体激光器2包括第一红光半导体激光器21、第一绿光半导体激光器22、第一蓝光半导体激光器23，所述的第二组半导体激光器3包括第二红光半导体激光器31、第二绿光半导体激光器32、第二蓝光半导体激光器33。

进一步优选的，所述的壳体1上设置有用于发射红外光束的红外光半导体激光器10，壳体1内设置有用于对红外光半导体激光器10进行准直的准直透镜8281和第三滤波片101，第三滤波片101设置于偏振分光棱镜7的出光侧，第三滤波片101用于使第三合束光透射和使所述红外光束反射90°后出射，反射后的红外光束与第三合束光合束成第四合束光。

进一步地，可选的，所述的第一组半导体激光器2和第二组半导体激光器3内的半导体激光器均通过焊接与壳体1固定连接。

可选的，所述的壳体1包括具有上开口容腔的基体11和封盖所述上开口的盖体12。

本实用新型第二方面提供一种光源模组，其包括如上述的光源合束结构和光纤20，所述的光纤20位于聚焦透镜9的出光侧，用于传输被聚焦透镜9聚焦为一点的激光。当光源合束结构的合束光进入聚焦透镜9输出给光纤20后，光纤20即可传输给其它扫描装置，如光纤20扫描器，从而实现最终的投影显示。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本实用新型实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本实用新型实施例提供的光源合束结构和光源模组通过将相同颜色的单色光设置成至少具有两束，使得各种单色光在光源合束结构中进行合束时能够进行光能的叠加，从而大幅度提高最终合束光源的能量密度，进而提高对应图像的显示亮度；通过灵活组合各色光源的数量，使其能够根据显示要求对不同颜色的光源进行灵活配置和调整，从而满足不同图像对于不同单色光亮度的要求。

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种光源合束结构，其特征在于，包括壳体，壳体上设置有用于发射第一组平行光束的第一组半导体激光器和用于发射第二组平行光束的第二组半导体激光器，壳体内部设置有第一组滤波片、第二组滤波片、反射镜和偏振分光棱镜，

第一组滤波片用于反射第一组平行光束并将第一组平行光束合束成第一合束光，第二组滤波片用于反射第二组平行光束并将第二组平行光束合束成第二合束光，反射镜用于将第二合束光反射90°后入射至偏振分光棱镜，偏振分光棱镜用于使第一合束光透射和使第二合束光反射90°后出射，反射后的第二合束光与第一合束光合束成第三合束光。

2.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，所述的第一组半导体激光器和第二组半导体激光器均包括有至少一个半导体激光器，且第一组半导体激光器包括的半导体激光器的数量和第二组半导体激光器包括的半导体激光器的数量之和不少于四个。

3.如权利要求2所述的一种光源合束结构，其特征在于，第一组半导体激光器和第二组半导体激光器包括三个颜色分别为R、G和B的半导体激光器和至少一个颜色为R、G或B的半导体激光器。

4.如权利要求2或3所述的一种光源合束结构，其特征在于，所述的第一组半导体激光器包括第一红光半导体激光器、第一绿光半导体激光器、第一蓝光半导体激光器，所述的第二组半导体激光器包括第二红光半导体激光器、第二绿光半导体激光器、第二蓝光半导体激光器。

5.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，所述的第一组滤波片包括与第一组半导体激光器的半导体激光器一一对应设置的第一滤波片，第一组滤波片的第一滤波片均相互平行设置，第一滤波片用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

6.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，所述的第二组滤波片包括与第二组半导体激光器的半导体激光器一一对应设置的第二滤波片，第二组滤波片的第二滤波片均相互平行设置，第二滤波片用于将与其对应的半导体激光器出射的光束反射90°后出射，并透射其他半导体激光器出射的光束。

7.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，壳体内还设置有与第一组半导体激光器和第二组半导体激光器内的半导体激光器一一对应的准直透镜，准直透镜位于对应的半导体激光器的光路上，并用于准直该半导体激光器发出的光束。

8.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，壳体内还设置有聚焦透镜，聚焦透镜位于偏振分光棱镜的出光侧，用于将第三合束光聚焦为一点。

9.如权利要求1所述的一种光源合束结构，其特征在于，所述的壳体上设置有用于发射红外光束的红外光半导体激光器，壳体内设置有用于对红外光半导体激光器进行准直的准直透镜和第三滤波片，第三滤波片用于使第三合束光透射和使所述红外光束反射90°后出射，反射后的红外光束与第三合束光合束成第四合束光。

10.一种光源模组，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的光源合束结构和光纤，光源合束结构的壳体内设置有聚焦透镜，聚焦透镜位于偏振分光棱镜的出光侧，用于将第三合束光聚焦为一点，所述的光纤位于聚焦透镜的出光侧，用于传输被聚焦透镜聚焦为一点的激光。

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