[发明专利]光整形装置和激光光源

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光整形装置和利用该光整形装置来输出特定形状光斑的激光光源

背景技术

目前，激光被应用于多种场合，例如光刻、投影显示等。在这些应用领域中，往往需要激光光源出射一个均匀的特定形状的光斑。例如在美国专利US7547114中公开了一种投影显示光源，它利用激发光来激发一个荧光粉色轮来交替产生各单色光。在该光源中，激发光照射到荧光粉色轮上的光斑的形状最好是长宽比为4∶3或16∶9的长方形，因为这个形状与投影显示后端的光阀的形状相同，这时照射在荧光粉上的激发光的局部能量密度最低，因此可以实现荧光转化效率的最大化。在光刻、激光显影等领域同样有类似的需求。

同时，由于不同的投影机的光机设计不同，而且光阀的尺寸也不同，因此在这些光机中的激发光照射到荧光粉色轮上的光斑的尺寸要求也是不同的。例如，两台投影机分别使用0.55英寸和0.45英寸的光阀，则两台投影机内激光光斑的形状都是4∶3的长方形，但尺寸不同。因此如果激光光斑的尺寸可以自由的调节同时保持形状不变，则可以适应各种应用的需要。

然而，根据激光原理的理论可以知道，一般的激光光源发射出的激光光束的截面的光分布都是近似高斯分布的，光强的角分布也同样是高斯分布，这显然不能很好的满足上述的应用对于激光光斑的需求。

为了解决这个问题，人们提出多种为激光光束整形的方法。最常用的方法是如中国专利200510071783提到的，使用一片或一对复眼透镜(fly’s eye lens)对将近平行的入射激光光束分成多个子光束，再使多个子光束分别经过该一片或一对复眼透镜光路后端的成像透镜在屏幕上成相互重叠的像，每一个子光束的成像的形状都与复眼透镜对中第一片复眼透镜的单元形状相同。这个方法很好的解决了激光光束的整形问题，但是利用这个方法无法实现激光光斑尺寸的调整。也就是说，一旦该光学系统中各元件加工完成，激光光斑的尺寸就确定了；当需要其它尺寸的光斑时，必须重新加工这些元件。

中国专利200410014127公开了对激光进行整形的另一种方案，它利用将聚焦透镜表面的曲面磨平加工来实现对原有聚光光场的发散，进而实现整形。这种方法的优点在于装置简单易行，成本低廉，但是这种方法也不能实现光斑尺寸的调整。

因此，需要一种新的激光光斑整形方案来克服上述的问题。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提出一种光整形装置，解决了现有的光整形装置不能自由的调整光斑尺寸的问题。

本发明提出一种光整形装置，用于将入射光聚焦于一个特定的聚焦平面上并形成特定形状的光斑，包括聚焦部件，该聚焦部件用于将入射光会聚于聚焦平面上；还包括至少一个位于聚焦部件和聚焦平面的光路之间的第一弧面镜阵列，该第一弧面镜阵列包括多个并排排列的第一弧面镜单元，该第一弧面镜单元用于将从聚焦部件出射的入射于该第一弧面镜单元的光投射到聚焦平面上形成与该第一弧面镜单元对应的子光斑。其中子光斑的外形与其对应的第一弧面镜单元的外形为相似形。

本发明还提出一种激光光源，包括用于发射激光的激光发射源，还包括上述的光整形装置，该光整形装置用于将激光聚焦于一个特定的聚焦平面上并形成特定形状的光斑。

在本发明的光整形装置和激光光源中，利用弧面镜阵列将从聚焦部件出射的光分别在聚焦平面上形成特定形状的光斑，从而实现了光斑的整形；同时由于光斑尺寸与弧面镜阵列的位置有关，因此可以通过调整弧面镜阵列的位置来实现光斑尺寸的调控。

附图说明

图1a是本发明的第一实施例的示意图；

图1b是本发明的第一实施例的光整形装置中的第一弧面镜阵列的三维视图；

图2a是本发明的光整形装置的工作原理的示意图；

图2b是本发明的光整形装置的工作原理的三维视图；

图2c是本发明的光整形装置的另一种可能的工作原理；

图3a是本发明第二实施例的示意图；

图3b是本发明第二实施例的光整形装置中的第一弧面镜阵列的正视图；

图4是本发明第三实施例的示意图；

图5a和5b是本发明的投影显示装置的示意图。

具体实施方式