[发明专利]激光模组和发光光源

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及激光模组和发光光源。

背景技术

目前，基于波长转换的投影显示技术越来越受到人们的关注。该技术方案由于其高亮度、长寿命的优点被认为代表了投影显示技术未来发展的方向。

美国专利7547114首次公开了该技术方案的整体光学架构。在该技术方案中，一个激发光源被用来激发的一个旋转的荧光粉色轮，该荧光粉色轮上涂覆有红、绿、蓝三种颜色的荧光粉；随着该色轮的旋转，不同颜色的荧光粉依次被激发光源发射的激发光所激发，并受激发射出不同颜色受激光。该红、绿、蓝基色光序列经过一个光阀的调制后再经过投影镜头的投影可以在屏幕上得到各基色光的图像，并经过人眼的视觉暂留效应在时域混合在一起而形成彩色图像。

应用该技术方案制造的投影光源的效率取决于荧光粉的能量转换效率。为了提高荧光粉的能量转换效率，人们做了大量的实验和尝试。实验结果表明，激发光源发出的激发光在荧光粉色轮表面形成的激发光斑的功率密度越低，则荧光粉的能量转换效率越高。

常用的激发光源的结构如图1a所示。其中采用激光二极管作为发光源；由于单颗激光二极管的光功率往往不足以满足使用要求，所以需要使用一个激光二极管阵列101作为发光源，该激光二极管阵列包括多颗激光二极管101a。为了提高后续光路的光学性能，每一颗激光二极管需要一个准直透镜102a用来准直其发出的光线。准直后的激发光经过会聚透镜105后聚焦于目标面107上形成一个光斑108；由于激光二极管的光束很集中，所示该光斑108的直径可以很小。在这个光斑108内，由于集中了所有的激光二极管发射的光能量，所以能量密度很高。

为了降低激发光的能量密度，可以使用散光片109使每一颗激光二极管的发光都扩散为一个圆形光斑118，如图1b所示。使用散光片109散光后得到的圆形光斑并不是均匀的，而是一个近似于高斯分布，如图1c所示。显而易见的，多个高斯分布的光斑的叠加仍然是高斯分布，且分布宽度不变。

考虑到投影显示中的所需要的光斑形状是长方形的，圆形的高斯光斑的形状不能很好匹配，同时由于高斯光斑本身的均匀性很差，因此光斑108的能量密度仍然有很大的下降空间。因此需要一种激光模组，可以提供形状更接近于所需要的形状，同时均匀性更好的光斑。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是激光光源的光斑的能量密度过高的问题。

本发明提出一种激光模组，包括：

至少两个光源组，每个光源组至少包括一颗激光二极管；

用于分别收集至少两个光源组发出的光的至少两个会聚系统；

位于至少两个会聚系统的光路后端的目标面，至少两个会聚系统将至少两个光源组发出的光在该目标面上分别会聚为至少两个光斑；

该至少两个光斑部分交叠，并共同形成一个与一特定形状更接近的总光斑。

本发明还提出一种发光光源，包括：

激发源，包括上述的激光模组，该激发源用于发射激发光；

放置于该激发源的激光模组的目标面并覆盖该激光模组的总光斑的波长转换层，用于吸收激发光并发射受激光。

在本发明的激光模组和发光光源中，将激光二极管至少分为两个组，再将每一组所形成的光斑进行拼接，实现形状更接近于所需要的形状同时均匀性更好的光斑。

附图说明

图1a是现有技术中的激光模组的结构示意图；

图1b和1c是现有技术中激光模组所产生的光斑的形状和光分布；

图2a和2b是本发明第一实施例及其变形的结构示意图；

图3a至3d是本发明的激光模组的激发光斑形状和光分布的示意图；

图4a和4b是本发明第二实施例及其变形的结构示意图；

图5是本发明第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的思路在于，将激光二极管阵列分为至少两组，并使每一组都形成一个独立的光斑，再将这些光斑在目标面上部分交叠的组合在一起，进而形成一个与特定形状更接近的总光斑，同时组合的过程还可以兼顾光斑的均匀性。