一種用于激光顯示的半導體激光光源模組的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于激光顯示的激光光源結構。
【背景技術】
[0002]目前，激光顯示技術多采用藍光激發熒光粉或激光激發熒光粉加LED方式作為投影或激光顯示光源。前者由于熒光粉長時間使用會出現衰減，會隨著時間推薦畫面色彩變化較大，并且熒光粉有被激光灼燒的風險，導致信賴性不足。后者使用激光泵浦方式實現不同色彩，不僅效率低下，而且體積大、成本高。目前市場對于激光投影顯示不太接受的主要原因也都在于此。
[0003]采用獨立的三原色光進行合光形成白光，是光學領域常見的一種做法。具體在投影、顯示應用領域，傳統合光方式是在同一平面內將三種不同顏色的光合而為一。目前LCD燈泡式或者LED式投影機都采用類似方式。假設采用三色純激光進行合光，或許也會考慮這種合光方式；不過，由于應用激光器(尤其是半導體激光器)需要特別考慮亮度、體積以及散熱等方面的問題，此種方式受到的限制較大，亮度與體積的矛盾難于調和。或許正因如此，純粹三色激光組合作為光源目前尚未見報道或文獻公開。
【發明內容】
[0004]本發明使用三色激光作為顯示光源，提出一種高亮度的三色激光光源合光模組，光路簡潔、體積小巧，能夠真正實現產業化。
[0005]本發明的方案如下:
[0006]一種用于激光顯示的半導體激光光源模組，主要包括在高度方向上相互錯開的三組單色激光器模塊，每一組單色激光器模塊包括若干個同方向出光的激光芯片以及相應的光學準直鏡組，其中兩組單色激光器模塊的前方分別設置有全反射光學器件，使得這兩組單色激光器模塊的出光經過相應的全反射光學器件后能夠在立體空間中與另一組單色激光器模塊的出光處于同一高度，且三束出光的水平投影為T型；在所述同一高度以及T型的交匯位置設置有合光器件，使得這三束出光能夠合光輸出。
[0007]在以上方案的基礎上，本發明再進一步作了如下優化:
[0008]上述三組單色分別為三原色(紅、綠、藍)。
[0009]上述合光器件為合光棱鏡，或者采用濾光片組成。
[0010]上述全反射光學器件為直角棱鏡；也可以米用反射鏡替代實現直角棱鏡的光學結構。
[0011]至少有一組單色激光器模塊配置有與其激光芯片對應的45°平面反射鏡陣列，使得該組單色激光器模塊中的激光芯片發出的光經45°平面反射鏡陣列反射至所述光學準直鏡組。這樣，能夠便于實現對激光芯片(巴條)進行扭轉、翻轉，從而合理利用立體空間。
[0012]三組單色激光器模塊可以采用相同數量的激光芯片，也可以根據需要和情況設置不同數量的激光芯片。
[0013]本發明具有以下優點:
[0014]本發明使用三色激光作為顯示光源，滿足了高亮度條件下的散熱要求；同時，光路簡潔，能夠在很小體積內實現三色激光混合，從而實現三色激光顯示設備小型化和批量生產，成本降低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的整體結構示意圖(實施例一)。
[0016]圖2為本發明的光路示意圖(實施例一)。
[0017]圖3為本發明的整體結構投影示意圖(實施例一)。
[0018]圖4為本發明的整體結構正視示意圖(實施例一)。
[0019]圖5為本發明的實施例二的整體結構投影示意圖。
[0020]附圖標號說明:
[0021]1-激光芯片；2_45°平面反射鏡；3_光學準直鏡組；4_全反射光學器件(直角棱鏡)；5-合光器件。
【具體實施方式】
[0022]如圖1、2所示，本發明采用立體分布結構，主要包括在高度方向上相互錯開的三組單色激光器模塊，每一組單色激光器模塊包括若干個同方向出光的激光芯片以及相應的光學準直鏡組，其中兩組單色激光器模塊的前方分別設置有全反射光學器件，使得這兩組單色激光器模塊的出光經過相應的全反射光學器件后能夠在立體空間中與另一組單色激光器模塊的出光處于同一高度，且三束出光的水平投影為T型；在所述同一高度以及T型的交匯位置設置有合光器件，使得這三束出光能夠合光輸出。
[0023]不同顏色的光分布在不同平面內，通過直角棱鏡的全反射改變光的結構走向，進入同一平面，再通過X-cube進行合束進而進入后續光路。這里，也可以采用反射鏡替代實現直角棱鏡的光學結構。X-cube可以是濾光片組成也可以是合光棱鏡組成。
[0024]三組單色激光器模塊中的激光芯片本身的出光方向可以有不同的設計，例如，可以參照本發明實施例對激光芯片巴條進行扭轉、翻轉，全反射光學器件作適應性地配置實現T型的合光。
[0025]傳統的激光顯示技術中，一般采用簡單的T-O將激光芯片封裝成為單管，再將多個單管組成激光器方陣，由于投影業界使用的TO封裝的單管激光器較多，導致體積較大，且散熱仍不理想。而基于本發明的結構，激光芯片可以直接封裝在機械結構(比如金屬結構塊)上，使用工業高功率激光器使用的單管F-mount或靶條等的封裝方式，因為激光芯片尺寸為微米級，可以在較小尺寸的同一平面內排布多顆激光芯片，達到小體積累積較多數量激光芯片的可能，從而有效減小體積，簡化散熱結構。
[0026]根據實際需要，每一組單色激光器模塊的激光芯片(巴條)數量都可以做調整，可以更好地控制色彩，體積及功耗等要求，如圖5。
【主權項】
1.一種用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:包括在高度方向上相互錯開的三組單色激光器模塊，每一組單色激光器模塊包括若干個同方向出光的激光芯片以及相應的光學準直鏡組，其中兩組單色激光器模塊的前方分別設置有全反射光學器件，使得這兩組單色激光器模塊的出光經過相應的全反射光學器件后能夠在立體空間中與另一組單色激光器模塊的出光處于同一高度，且三束出光的水平投影為T型；在所述同一高度以及T型的交匯位置設置有合光器件，使得這三束出光能夠合光輸出。2.根據權利要求1所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:所述三組單色分別為三原色。3.根據權利要求1所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:所述合光器件為合光棱鏡，或者采用濾光片組成。4.根據權利要求1所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:所述全反射光學器件為直角棱鏡。5.根據權利要求4所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:所述全反射光學器件采用反射鏡替代實現直角棱鏡的光學結構。6.根據權利要求1所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:至少有一組單色激光器模塊配置有與其激光芯片對應的45°平面反射鏡陣列，使得該組單色激光器模塊中的激光芯片發出的光經45°平面反射鏡陣列反射至所述光學準直鏡組。7.根據權利要求1所述的用于激光顯示的半導體激光光源模組，其特征在于:三組單色激光器模塊的激光芯片數量相同，或存在不同。
【專利摘要】本發明使用三色激光作為顯示光源，提出一種高亮度的三色激光光源合光模組，光路簡潔、體積小巧，能夠真正實現產業化。該用于激光顯示的半導體激光光源模組，主要包括在高度方向上相互錯開的三組單色激光器模塊，每一組單色激光器模塊包括若干個同方向出光的激光芯片以及相應的光學準直鏡組，其中兩組單色激光器模塊的前方分別設置有全反射光學器件，使得這兩組單色激光器模塊的出光經過相應的全反射光學器件后能夠在立體空間中與另一組單色激光器模塊的出光處于同一高度，且三束出光的水平投影為T型；在所述同一高度以及T型的交匯位置設置有合光器件，使得這三束出光能夠合光輸出。
【IPC分類】G03B21/20, G02B27/10
【公開號】CN104950561
【申請號】CN201510363946
【發明人】張保峰, 湯波
【申請人】西安域視光電科技有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月26日