CN218630503U - 激光光源及激光显示设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光光源及激光显示设备。一种激光光源包括红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器及合光棱镜。红色激光器用于发出红色光束。绿色激光器用于发出绿色光束。蓝色激光器用于发出蓝色光束。合光棱镜设有红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器的出光侧，红色激光器与合光棱镜的一端相对设置，蓝色激光器及绿色激光器设于合光棱镜的至少一侧。红色光束透射合光棱镜，合光棱镜设有反射层，绿色光束及蓝色光束入射至反射层，并经反射层反射，与透射后的红色光束合光形成三色激光。上述激光光源通过合光棱镜实现对三色激光光束的合光，结构紧凑，集成化较高。

Description

激光光源及激光显示设备

技术领域

本实用新型涉及激光投影显示，特别涉及一种激光光源及激光显示设备。

背景技术

目前，在激光电视或激光投影中，激光光源多用单个或两个三色激光芯片进行合光输出，但是为了实现更高亮度、更高色域覆盖的成像质量，需要采用三个单色激光器进行合光。传统的三色激光光束的合光光路较为复杂，需要占用较大的空间，增大了激光光源的体积。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于解决现有技术中所存在的不足，而提供一种体积较小的激光光源及激光显示设备。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种激光光源，包括：

红色激光器，用于发出红色光束；

绿色激光器，用于发出绿色光束；

蓝色激光器，用于发出蓝色光束；

合光棱镜，设有所述红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器的出光侧，所述红色激光器与所述合光棱镜的一端相对设置，所述蓝色激光器及所述绿色激光器设于所述合光棱镜的至少一侧；

所述红色光束透射所述合光棱镜，所述合光棱镜设有反射层，所述绿色光束及所述蓝色光束入射至所述反射层，并经所述反射层反射，与透射后的红色光束合光形成三色激光。

在其中一实施方式中，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器、蓝色激光器的侧面上设有偏振部，所述偏振部用于改变所述绿色光束及所述蓝色光束的偏振状态，所述合光棱镜的出射端设有扩散部，所述扩散部用于对所述三色激光进行扩散。

在其中一实施方式中，所述绿色激光器与所述蓝色激光器分别位于所述合光棱镜的两侧，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述合光棱镜朝向蓝色激光器的侧面上设有第二偏振部。

在其中一实施方式中，所述反射层包括第一反射层及第二反射层，所述绿色光束以45度入射角入射至所述第一反射层，所述蓝色光束以45度入射角入射至所述第二反射层，经反射后的所述绿色光束及所述蓝色光束与所述红色光束合光。

在其中一实施方式中，所述绿色激光器与所述蓝色激光器位于所述合光棱镜的一侧；

所述绿色激光器与所述合光棱镜的侧面相对，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述蓝色激光器的出光侧设有反射镜，所述绿色激光器的出光侧设有蓝绿二向色片，所述反射镜用于将所述蓝色光束反射至所述蓝绿二向色片，所述蓝绿二向色片透射所述绿色光束，并反射所述蓝色光束，并将所述绿色光束及蓝色光束投射至所述合光棱镜的反射层；或者；

所述蓝色激光器与所述合光棱镜的侧面相对，所述合光棱镜朝向所述蓝色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述绿色激光器的出光侧设有反射镜，所述蓝色激光器的出光侧设有蓝绿二向色片，所述反射镜用于将所述绿色光束反射至所述蓝绿二向色片，所述蓝绿二向色片透射所述蓝色光束，并反射所述绿色光束，并将所述绿色光束及蓝色光束投射至所述合光棱镜的反射层。

在其中一实施方式中，还包括透镜，所述透镜设于所述合光棱镜的出光侧，用于对所述三色激光进行会聚。

在其中一实施方式中，还包括扩散件，所述扩散件设于所述合光棱镜的出光侧，所述扩散件为运动状态。

在其中一实施方式中，还包括复眼透镜，所述复眼透镜用于将所述三色激光匀化后输出。

在其中一实施方式中，还包括光导管，所述光导管用于将所述三色激光匀化后输出。

一种激光显示设备，包括：激光光源，以及光阀组件和投影镜头；所述光阀组件位于所述激光光源的出光侧，所述光阀组件用于将射入的三色激光调制后射向所述投影镜头，所述投影镜头用于将射入的三色激光进行投射以形成投影画面。

上述激光显示设备的激光光源通过合光棱镜实现对三色激光光束的合光，形成带有三原色的合光光束。并且，上述激光光源通过合光棱镜形成的合光光束，能够使激光显示设备实现高亮度、高色域覆盖的显示。并且，上述激光光源的结构简单、紧凑，集成化较高。

附图说明

图1是一实施方式的激光显示设备的结构示意图。

图2是一实施方式的激光光源的结构示意图。

图3是另一实施方式的激光光源的结构示意图。

图4是另一实施方式的激光光源的结构示意图。

图5是另一实施方式的激光光源的结构示意图。

图6是另一实施方式的激光光源的结构示意图。

附图标记说明如下：10、激光光源；11、红色激光器；12、绿色激光器；13、蓝色激光器；14、合光棱镜；141、第一偏振部；142、第二偏振部；143、第一反射层；144、第二反射层；145、扩散部；146、反射层；15、透镜；16、扩散件；17、光导管；18、复眼透镜；191、反射镜；192、蓝绿二向色片；20、光阀组件；30、投影镜头。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在本申请的描述中，需要理解的是，在附图所示的实施例中，方向或位置关系的指示(诸如上、下、左、右、前和后等)仅是为了便于描述本申请和简化描述，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。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

随着光电技术的发展，激光显示设备的应用越来越广泛，对激光显示设备投射的投影画面的显示效果的要求也越来越高。激光显示设备可以包括激光投影设备及激光电视等。激光显示设备中的激光光源用于射出多种颜色的激光，该多种颜色的激光的对称性越高，重合度越高，混光均匀性越高，则基于该激光形成的投影画面的显示效果越好。在投影激光光源中，通常使用一个或两个三色混光激光器进行合光输出，但是为了实现更高亮度、更高色域覆盖的成像质量，激光光源会采用三个单色激光器进行合光。本申请提供的激光光源通过三个单色激光器，在不改变整机光源结构的情况下，实现输出高亮度、高色域覆盖的合光光束。

本申请实施例提供了一种激光光源及激光显示设备。该激光光源发出的合光光束的对称性较高，混光效果较好，激光显示设备可以形成显示效果较好的投影画面。

请参阅图1，具体在本实施方式中，激光显示设备包括激光光源10以及光阀组件20和投影镜头30。光阀组件20位于激光光源10的出光侧。光阀组件20用于将射入的三色激光调制后射向投影镜头30。光阀组件20可以包括多个反射片，每个反射片可以用于形成投影画面中的一个像素，光阀组件20可以根据待显示的图像，使其中需呈亮态显示的像素对应的反射片将激光反射至投影镜头30，以实现对光线的调制。

投影镜头30用于将射入的三色激光合光光束，进行投射以形成投影画面。可以理解，投影镜头30可以为长焦镜头，也可以为超短焦镜头。

请参阅图2，具体在本实施方式的，激光光源10包括红色激光器11、绿色激光器12、蓝色激光器13及合光棱镜14。红色激光器11位于合光棱镜14的一端，蓝色激光器13及绿色激光器12设于合光棱镜14的至少一侧。

三个单色激光器包括红色激光器11、绿色激光器12及蓝色激光器13。红色激光器11用于发出红色光束。绿色激光器12用于发出绿色光束。蓝色激光器13用于发出蓝色光束。在激光投影领域中，使用红、绿、蓝三基色激光器作为显示光源，能够获得全色激光投影光源，实现自然界最真实、最丰富的色彩，实现全色域的显示效果。

具体在本实施方式中，红色激光器11、绿色激光器12及蓝色激光器13可以为M*N的激光器阵列，也可以为4*N分布的激光器阵列。各个激光器可以为小型激光器MCL(Microchip laser)。小型激光器MCL也可以称为微型芯片激光器，由于其占用空间小，有利于激光光源10小型化的发展，是激光投影显示设备的发展趋势。新型小型激光器MCL自身结构特殊，激光器的激光灯的上方覆盖有保护玻璃，保护玻璃与激光器自身的支撑金属片通过形状不规则的胶水固定。

具体在本实施方式中，绿色激光器12与蓝色激光器13分别位于红色激光器11的两侧。蓝色激光器13及绿色激光器12的出光方向与红色激光器11的出光方向垂直。绿色光束、蓝色光束与红色光束均相互垂直。

合光棱镜14呈正方形或长方形。合光棱镜14设有所述红色激光器11、绿色激光器12、蓝色激光器13的出光侧。具体在本实施方式中，红色激光器11设于合光棱镜14的一端。具体在本实施方式中，为方便说明，合光棱镜14与红色激光器11相对的一端为该合光棱镜14的前端，相对地，合光棱镜14的另一端为后端。红色光束由合光棱镜14的前端入射，由合光棱镜14的后端射出。合光棱镜14的后端为其出射端。

绿色激光器12、蓝色激光器13分别设于合光棱镜14的两侧。即，红色激光器11、绿色激光器12、蓝色激光器13分别设于合光棱镜14的三个侧面。红色激光器11与合光棱镜14的出射端相对设置。

因此，红色激光器11的红色光束能够从合光棱镜14的前端端面入射进入到合光棱镜14，合光棱镜14能够透射红色光束，最终，红色光束从合光棱镜14的出射端出射。

合光棱镜14设有反射层。绿色光束及蓝色光束入射至反射层，并经反射层反射，与透射后的红色光束合束形成三色激光。反射层用于反射相应颜色的光束，透射另外两种颜色的光束。具体在本实施方式中，绿色光束及蓝色光束从合光棱镜14的两侧分别入射至合光棱镜14内。绿色光束与蓝色光束相对入射于合光棱镜14内。

首先，合光棱镜14朝向绿色激光器12的侧面上设有第一偏振部141。第一偏振部141用于对绿色光束进行偏振，改变绿色光束的偏振状态。第一偏振部141可以为偏振片，也可以为偏振镀膜。

并且，合光棱镜14相对绿色激光器12设有第一反射层143。第一反射层143用于反射绿色光束，用于透射红色光束及蓝色光束。第一反射层143可以为反射膜层。

具体在本实施方式中，绿色光束入射于第一反射层143的入射角为45度。则绿色光束经第一反射层143反射，经反射后的绿色光束与入射前的绿色光束之间相互垂直。

合光棱镜14朝向蓝色激光器13的侧面上设有第二偏振部142。第二偏振部142用于对蓝色光束进行偏振，改变蓝色光束的偏振状态。第二偏振部142可以为偏振片，也可以为偏振镀膜。

并且，合光棱镜14相对蓝色激光器13设有第二反射层144。第二反射层144用于反射蓝色光束，用于透射红色光束及绿色光束。第一反射层143可以为反射膜层。

具体在本实施方式中，蓝色光束入射于第二反射层144的入射角为45度。则蓝色光束经第二反射层144反射，经反射后的蓝色光束与入射前的蓝色光束之间相互垂直。该蓝色光束及绿色光束的出光发方向经合光棱镜14进行翻转，并与透射的红色光束的出光方向相同。

因此，经合光棱镜14透射的红色光束、经第一反射层143反射的绿色光束、经第二反射层144反射的蓝色光束，均沿合光棱镜14的出光侧出射，该三色激光的传播方向与红色光束的光照方向相同，使得红色光束、绿色光束、蓝色光束能够进行合光。上述激光光源10通过合光棱镜14即可对三色激光进行合光，并对激光投影系统进行合光输出，上述激光光源10的结构紧凑、集成化较高。

具体在本实施方式中，合光棱镜14的后端出射端还设有扩散部145，扩散部145用于对三色激光进行扩散。扩散部145可以为扩散片。该扩散片能够对出射的三色激光进行扩散、匀光。上述激光光源10能够通过合光棱镜14实现对三色激光光束的合光，并且合光光束分布较为均匀，通过该合光光束激光显示设备能够实现高亮度、高色域覆盖的显示。并且，激光光源10的结构简单、紧凑，集成化较高。

上述激光光源10还包括透镜15。透镜15设于所述合光棱镜14的出光侧，用于对扩散后的三色激光合光光束进行会聚。透镜15可以为聚焦透镜或聚焦透镜组。三色激光合光光束经过聚焦透镜，能够较好的将合光光束进行会聚。

请参阅图3，上述激光光源10还包括扩散件16。扩散件16位于合光棱镜14的出光侧，扩散件16动状态。由于激光具有较强的干涉性，则激光在经过合光棱镜14合光射出后，通过扩散件，还能够对激光进行扩散、匀光，再进行后续照明投射。

扩散件16为扩散轮，扩散轮保持转动，以对合光光束进行匀光扩散。扩散件16以为振动的扩散片。振动状态的扩散片同样能够对三色激光的合光光束进行匀光扩散。

扩散件16还可以包括驱动扩散轮转动或扩散片振动的马达。通过控制马达的频率，即控制扩散件16的扩散匀光效果，以可以有效消除散斑。因此，扩散件16避免不同颜色的激光光束在传输时分布不均匀，能够使三色激光光束分布均匀，并能够消散斑。

上述激光光源10还包括光导管17。光导管17用于将所述三色激光匀化后输出。经过聚焦透镜会聚之后，再经过扩散件16进行匀光扩散后，进入光导管17内。光导管17入光面的面积小于出射端的面积，具有较大光束角的激光光束，进入光导管17内的反射后，出射光线的光束角较小，实现对激光光束的匀光和准直。光导管17对三色激光进一步的匀光后，输出至激光显示设备的照明系统中。

请参阅图4，在其他实施方式中，上述激光光源10还包括复眼透镜18。复眼透镜18用于将三色激光匀化后输出。进过合光棱镜14扩散、合光的三色激光，可以直接通过扩散件16，通过扩散件16对该三色激光的合光光束进行扩散匀光后，进入复眼透镜18中。利用复眼透镜18代替光导管17进行匀光，之后再进行激光显示设备的照明系统中。

请参阅图5，在其他实施方式中，合光棱镜14还可以呈三角形。红色激光器11位于合光棱镜14的前端。绿色激光器12与蓝色激光器13位于合光棱镜14的同一侧。具体地，红色激光器11与合光棱镜14的斜边侧相对设置。绿色激光器12与合光棱镜14的一侧面相对，蓝色激光器13设于绿色激光器12的一侧。因此，蓝色激光器13的出光侧设有反射镜191。绿色激光器12的出光侧设有蓝绿二向色片192。

合光棱镜14朝向绿色激光器12的一侧面设有第一偏振部141。第一偏振部141用于改变蓝色光束、绿色光束的偏振状态。合光棱镜14的出射端设有扩散件145。蓝绿二向色片192设于合光棱镜14的第一偏振部141与绿色激光器12之间。

蓝色激光器13发出的蓝色光束经反射镜191反射，并投向蓝绿二向色片192。反射镜191用于将蓝色光束反射至蓝绿二向色片192，蓝绿二向色片192用于透射绿色光束，并反射蓝色光束，并将绿色光束及蓝色光束投射至合光棱镜14的第一偏振部141。第一偏振部141改变绿色光束及蓝色光束的偏振状态，并将绿色光束及蓝色光束投射至反射层146。具体地，合光棱镜14的反射层146为红蓝绿二向色膜。该红蓝绿二向色膜用于透射红色光束，反射蓝色光束及绿色光束。因此，红色光束、绿色光束及蓝色光束形成的合光光束均投向扩散部145上，并经扩散部145扩散匀光后射出合光棱镜14。

可以理解，请参阅图6，在其他实施方式中，绿色激光器12与蓝色激光器13同样位于红色激光器11的一侧，且位于合光棱镜14的同一侧。不同的是，蓝色激光器13与合光棱镜14的一侧面相对，绿色激光器12设于蓝色激光器13的一侧。合光棱镜14朝向蓝色激光器13的一侧面设有第一偏振部141。第一偏振部141用于改变蓝色光束、绿色光束的偏振状态。因此，绿色激光器12的出光侧设有反射镜191。蓝色激光器13的出光侧设有蓝绿二向色片192，蓝绿二向色片192设于合光棱镜14的第一偏振部141与蓝色激光器13之间。

首先，绿色激光器12发出的绿色光束经反射镜191反射，并投向蓝绿二向色片192。反射镜191用于将绿色光束反射至蓝绿二向色片192，蓝绿二向色片192用于透射蓝色光束，并反射绿色光束，并将绿色光束及蓝色光束投射至第一偏振部141。第一偏振部141改变绿色光束及蓝色光束的偏振状态，并将绿色光束及蓝色光束投射至反射层146。具体地，合光棱镜14的反射层146为红蓝绿二向色膜。该红蓝绿二向色膜用于透射红色光束，反射蓝色光束及绿色光束。因此红色光束、绿色光束及蓝色光束形成的合光光束均投向扩散部145上，并经扩散部145扩散匀光后射出合光棱镜14。

反射层146可以为反射膜层。具体在本实施方式中，蓝色光束、绿色光束入射于反射层146的入射角为45度。则蓝色光束及绿色光束经反射层146反射，经反射后的蓝色光束、绿色光束与入射前的蓝色光束及绿色光束之间相互垂直。该蓝色光束及绿色光束的出光发方向经合光棱镜14进行翻转，并与红色光束的出光方向相同。

因此，在其他实施方式中，通过对合光棱镜14的对应的更改设计，可以灵活改变激光器的排布，同样能够到达将绿色光束及蓝色光束的光照方向翻转，并与红色光束的光照方向相同的目的。在激光光源10的主要结构不发生变化的情况下，同样能够实现，三束三色激光光束的合光，形成带有三原色的合光光束。因此，上述激光光源10同样能够通过合光棱镜14实现对三色激光光束的合光，结构紧凑，集成化较高。

从合光棱镜14的出射端出射的三色激光光束通过扩散部145，扩散部145用于对三色激光进行扩散匀光，使三色激光光束均匀，并能够消散斑。匀光后的合光光束再经过聚焦透镜15，使三色激光光束进行会聚。会聚光束投射至光导管17内，光导管17用于将合光光束匀化后输出。经过聚焦透镜会聚之后，再经过光导管17，实现对合光光束的匀光和准直。光导管17对合光光束进行进一步的匀光后，输出至激光显示设备的照明系统中。

以上各实施例只是结构的举例性说明，各实施例中的结构之间并非固定搭配的组合结构，在无结构冲突的情况下，多个实施例中的各结构可任意组合使用。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种激光光源，其特征在于，包括：

红色激光器，用于发出红色光束；

绿色激光器，用于发出绿色光束；

蓝色激光器，用于发出蓝色光束；

合光棱镜，设有所述红色激光器、绿色激光器、蓝色激光器的出光侧，所述红色激光器与所述合光棱镜的一端相对设置，所述蓝色激光器及所述绿色激光器设于所述合光棱镜的至少一侧；

所述红色光束透射所述合光棱镜，所述合光棱镜设有反射层，所述绿色光束及所述蓝色光束入射至所述反射层，并经所述反射层反射，与透射后的红色光束合光形成三色激光。

2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器、蓝色激光器的侧面上设有偏振部，所述偏振部用于改变所述绿色光束及所述蓝色光束的偏振状态，所述合光棱镜的出射端设有扩散部，所述扩散部用于对所述三色激光进行扩散。

3.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述绿色激光器与所述蓝色激光器分别位于所述合光棱镜的两侧，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述合光棱镜朝向蓝色激光器的侧面上设有第二偏振部。

4.根据权利要求3所述的激光光源，其特征在于，所述反射层包括第一反射层及第二反射层，所述绿色光束以45度入射角入射至所述第一反射层，所述蓝色光束以45度入射角入射至所述第二反射层，经反射后的所述绿色光束及所述蓝色光束与所述红色光束合光。

5.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述绿色激光器与所述蓝色激光器位于所述合光棱镜的一侧；

所述绿色激光器与所述合光棱镜的侧面相对，所述合光棱镜朝向所述绿色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述蓝色激光器的出光侧设有反射镜，所述绿色激光器的出光侧设有蓝绿二向色片，所述反射镜用于将所述蓝色光束反射至所述蓝绿二向色片，所述蓝绿二向色片透射所述绿色光束，并反射所述蓝色光束，并将所述绿色光束及蓝色光束投射至所述合光棱镜的反射层；或者；

所述蓝色激光器与所述合光棱镜的侧面相对，所述合光棱镜朝向所述蓝色激光器的侧面上设有第一偏振部，所述绿色激光器的出光侧设有反射镜，所述蓝色激光器的出光侧设有蓝绿二向色片，所述反射镜用于将所述绿色光束反射至所述蓝绿二向色片，所述蓝绿二向色片透射所述蓝色光束，并反射所述绿色光束，并将所述绿色光束及蓝色光束投射至所述合光棱镜的反射层。

6.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括透镜，所述透镜设于所述合光棱镜的出光侧，用于对所述三色激光进行会聚。

7.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括扩散件，所述扩散件设于所述合光棱镜的出光侧，所述扩散件为运动状态。

8.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括复眼透镜，所述复眼透镜用于将所述三色激光匀化后输出。

9.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括光导管，所述光导管用于将所述三色激光匀化后输出。

10.一种激光显示设备，其特征在于，包括：权利要求1至9任一所述的激光光源，以及光阀组件和投影镜头；所述光阀组件位于所述激光光源的出光侧，所述光阀组件用于将射入的三色激光调制后射向所述投影镜头，所述投影镜头用于将射入的三色激光进行投射以形成投影画面。

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