激光光源、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源、合光光源及投影系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】激光光源、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源、合光光源及投影系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明為申請(qǐng)?zhí)枮?01310174987.4、申請(qǐng)日為2013年5月13日、發(fā)明名稱為“激光光源、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源、合光光源及投影系統(tǒng)”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及照明及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種激光光源、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源、合光光源及投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)照明光源的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。激光光源作為一種高亮度、高準(zhǔn)直的新型光源，正被逐步應(yīng)用到投影、照明等領(lǐng)域。激光光源的光學(xué)擴(kuò)展量小，可以得到高亮度的光輸出，同時(shí)也使對(duì)其勻光會(huì)更加困難。
[0004]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中利用方棒進(jìn)行勻光的一種激光光源，其中，Ila-1lc為激光二極管，12a-12c為準(zhǔn)直透鏡，13為匯聚透鏡，14為矩形方棒。其中準(zhǔn)直透鏡12a_12c為球面或非球面透鏡陣列，每個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)一個(gè)激光二極管。從激光二極管Ila-1lc發(fā)出的激光，先經(jīng)準(zhǔn)直透鏡12a-12c準(zhǔn)直為平行光束，然后經(jīng)匯聚透鏡13會(huì)聚成一個(gè)小光斑，該光斑尺寸與矩形方棒14的入光口尺寸匹配。矩形方棒14是中空或?qū)嵭牡膶?dǎo)光棒，用來(lái)對(duì)輸入光束進(jìn)行勻光。然而，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這樣的勻光效果并不好，從方棒14出口的出射光依然呈現(xiàn)分離的激光點(diǎn)而不能混為一個(gè)均勻的面分布。延長(zhǎng)方棒14的長(zhǎng)度來(lái)增加激光在方棒中的反射次數(shù)也不能顯著的改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高出射的激光光束的均勻度的激光光源。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光光源，包括:
[0007]包括激光元件陣列的激光光源陣列，用于產(chǎn)生準(zhǔn)直的一次激光光束陣列；
[0008]位于所述激光光源陣列后端依次排列的聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件，所述一次激光光束陣列依次經(jīng)過(guò)聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件后形成準(zhǔn)直的二次激光光束陣列，二次激光光束陣列中的二次激光光束的間距小于一次激光光束陣列中的一次激光光束的間距；
[0009]位于準(zhǔn)直光學(xué)元件后端的積分棒，用于接收二次激光光束陣列并使其均勻化；
[0010]所述激光元件陣列和所述積分棒之間的光路上還設(shè)有角分布控制元件，用于增大所述激光光束陣列中在光分布的短軸方向的發(fā)散角，使得入射于所述積分棒的二次激光光束陣列中每個(gè)二次激光光束在光分布的短軸方向的發(fā)散角與長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0011]優(yōu)選地，所述角分布控制元件為準(zhǔn)直透鏡陣列，其中每個(gè)準(zhǔn)直透鏡對(duì)應(yīng)于一個(gè)激光元件，用于對(duì)該激光元件發(fā)出的激光進(jìn)行準(zhǔn)直；
[0012]所述激光元件位于與其對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡的光軸上并偏離該準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)，使得該準(zhǔn)直透鏡出射的一次激光光束的光分布的短軸方向上的發(fā)散角與其長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0013]優(yōu)選地，所述角分布控制元件為至少一個(gè)柱面透鏡，位于所述準(zhǔn)直光學(xué)元件和所述積分棒之間，其中每一柱面透鏡對(duì)應(yīng)經(jīng)所述準(zhǔn)直光學(xué)元件出射的二次激光光束陣列中的至少一列二次激光光束，該至少一列二次激光光束中每一列的走向平行于該柱面透鏡的母線，且每一列二次激光光束中各二次激光光束的光分布的長(zhǎng)軸方向平行于該柱面透鏡的母線；
[0014]各二次激光光束經(jīng)與其對(duì)應(yīng)的柱面透鏡后，光分布的的短軸方向上的發(fā)散角與其長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0015]優(yōu)選地，所述角分布控制元件為散光片，位于所述準(zhǔn)直光學(xué)元件與所述積分棒之間，使得經(jīng)該散光片散射后的二次激光光束陣列的短軸方向的發(fā)散角與長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0016]優(yōu)選地，所述角分布控制元件為微透鏡陣列，位于所述準(zhǔn)直光學(xué)元件與所述積分棒之間，其中每一個(gè)微透鏡呈長(zhǎng)方形；
[0017]入射于該微透鏡陣列的二次激光光束陣列在光分布的短軸方向平行于每個(gè)微透鏡的長(zhǎng)邊方向；且經(jīng)該微透鏡陣列出射的二次激光光束陣列在光分布的短軸方向上的發(fā)散角與在長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0018]優(yōu)選地，所述激光光源陣列包括激光元件陣列和準(zhǔn)直透鏡陣列，其中每個(gè)準(zhǔn)直透鏡對(duì)應(yīng)于一個(gè)激光元件，用于對(duì)該激光元件發(fā)出的激光進(jìn)行準(zhǔn)直，且各激光元件位于與其對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直透鏡的光軸上并偏離該準(zhǔn)直透鏡的焦點(diǎn)；
[0019]所述角分布控制元件位于所述準(zhǔn)直光學(xué)元件和所述積分棒之間，用于增大入射的二次激光光束的光分布的短軸方向上的發(fā)散角，或者用于減小入射的二次激光光束的光分布的長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角，使得入射于所述積分棒的二次激光光束陣列中每個(gè)二次激光光束在光分布的短軸方向的發(fā)散角與長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7。
[0020]優(yōu)選地，所述積分棒為實(shí)心的，且所述角分布控制元件和所述積分棒一體成型。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種激光光源，包括:
[0022]激光光源陣列，用于產(chǎn)生準(zhǔn)直的一次激光光束陣列；
[0023]位于所述激光光源陣列后端依次排列的聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件，所述一次激光光束陣列依次經(jīng)過(guò)聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件后形成準(zhǔn)直的二次激光光束陣列，二次激光光束陣列中的二次激光光束的間距小于一次激光光束陣列中的一次激光光束的間距；
[0024]位于準(zhǔn)直光學(xué)元件后端的積分棒，用于接收二次激光光束陣列并使其均勻化，其中該積分棒的入光口的面積大于其出光口的面積；
[0025]該積分棒的入光口包括相互垂直的第一邊和第二邊，出光口包括相互垂直的第一邊和第二邊，其中入光口和出光口的第一邊平行，且入光口與出光口的第一邊長(zhǎng)度的比值小于入光口與出光口的第二邊長(zhǎng)度的比值；
[0026]所述二次激光光束陣列在入射于所述積分棒時(shí)，各二次激光光束的光分布的長(zhǎng)軸方向平行于該積分棒的入光口的第一邊。
[0027]優(yōu)選地，所述積分棒的入光口的第一邊等于出光口的第一邊。
[0028]優(yōu)選地，所述積分棒的入光口呈正方形。
[0029]優(yōu)選地，所述激光元件陣列和所述積分棒之間的光路上還設(shè)有角分布控制元件，用于對(duì)所述激光光束陣列進(jìn)行整形，以增大入射于所述積分棒的二次激光光束陣列中每個(gè)二次激光光束在光分布的短軸方向的發(fā)散角與長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源，包括:
[0031]上述激光光源；
[0032]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，用于接收所述激光光源發(fā)出的光并發(fā)射受激光。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種合光光源，包括:
[0034]上述激光光源；
[0035]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源包括激發(fā)光源和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置用于吸收來(lái)自該激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光并發(fā)射受激光；
[0036]合光裝置，所述激光光源發(fā)射的光和所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換光源發(fā)射的受激光從不同方向入射于合光裝置并經(jīng)合光裝置合為一束光出射。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種投影系統(tǒng)，包括:
[0038]上述合光光源；
[0039]空間光調(diào)制裝置，用于接收來(lái)自所述合光光源的光束并對(duì)其進(jìn)行調(diào)制。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括如下有益效果:
[0041]在本發(fā)明中，經(jīng)過(guò)聚焦光學(xué)元件和準(zhǔn)直光學(xué)元件的作用后一次激光光束陣列的截面被壓縮而形成二次激光光束陣列，二次激光光束的發(fā)散角大于一次激光光束的發(fā)散角；這樣二次激光光束經(jīng)過(guò)其后端的積分棒后可以實(shí)現(xiàn)更加均勻的面分布；同時(shí)，激光光源陣列和積分棒之間的光路上設(shè)有角分布控制元件，用于增大所述激光光束陣列中在光分布的短軸方向的發(fā)散角，使得入射于積分棒的二次激光光束陣列中每個(gè)二次激光光束的短軸方向的發(fā)散角與長(zhǎng)軸方向上的發(fā)散角的比值大于或等于0.7;以提高二次激光光束陣列中在短軸方向上的光束在積分棒內(nèi)的反射次數(shù)，使得短軸方向和長(zhǎng)軸方向上的光束在積分棒內(nèi)反射的次數(shù)接近，進(jìn)一步提高二次激光光束經(jīng)過(guò)積分棒后的均勻度。
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中利用方棒進(jìn)行勻光的一種激光光源；
[0043]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中矩形方棒工作原理的示意圖；
[0044]圖3A是本發(fā)明的激光光源的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖
[0045]圖3B是激光元件的發(fā)光示意圖；
[0046]圖3C是激光元件所發(fā)光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡后的發(fā)光示意圖；
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