[发明专利]激光光源、波长转换光源、合光光源和投影显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及光源领域，尤其涉及一种激光光源及使用该激光光源的波长转换光源、合光光源和投影显示装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，固态照明光源的优势越来越明显。激光光源作为一种高亮度、高准直的新型光源，正被逐步应用到投影、照明等领域。激光光源的光学扩展量小，可以得到高亮度的光输出，同时也使对其匀光会更加困难。

图1是现有技术中利用方棒进行匀光的一种激光光源，其中，11a-11c为激光二极管，12a-12c为准直透镜，13为会聚透镜，14为矩形方棒。其中准直透镜12a-12c为球面或非球面透镜阵列，每个透镜对应一个激光二极管。从激光二极管11a-11c发出的激光，先经准直透镜12a-12c准直为平行光束，然后经会聚透镜13会聚成一个小光斑，该光斑尺寸与矩形方棒14的入光口尺寸匹配。矩形方棒14是中空或实心的导光棒，用来对输入光束进行匀光。然而，经过实验发现这样的匀光效果并不好，从方棒14出口的出射光依然呈现分离的激光点而不能混为一个均匀的面分布。延长方棒14的长度来增加激光在方棒中的反射次数也不能显著的改善。

发明内容

本发明提出了一种激光光源，能够实现均匀的面分布。

本发明提出一种激光光源，包括激光光源阵列，用于产生准直的一次激光光束阵列；包括位于激光光源阵列后端依次排列的聚焦光学元件和准直光学元件，一次激光光束阵列依次经过聚焦光学元件和准直光学元件后形成准直的二次激光光束阵列，二次激光光束阵列中的二次激光光束的间距小于一次激光光束阵列中的一次激光光束的间距；还包括位于准直光学元件后端的积分棒，用于接收二次激光光束阵列并使其均匀化。

优选的，聚焦光学元件为凸透镜，准直光学元件为凸透镜或凹透镜，聚焦光学元件和准直光学元件的焦点重合。

优选的，积分棒的光入口紧贴准直光学元件。

优选的，激光光源还包括位于准直光学元件与积分棒之间的角分布控制元件，用于将入射的二次激光光束会聚或发散以形成预定角分布。

优选的，积分棒的光入口紧贴角分布控制元件。

优选的，角分布控制元件距离准直光学元件适当的距离，使得二次激光光束阵列入射到角分布控制元件上时相邻的二次激光光束形成的光斑存在交叠。

优选的，角分布控制元件是复眼透镜，该复眼透镜包括微透镜阵列，每个微透镜能将入射的二次激光光束会聚或发散以形成预定角分布。

优选的，复眼透镜的每个微透镜为正方形、长方形或正六边形。

优选的，激光光源阵列由激光元件阵列和准直透镜阵列组成，其中每个准直透镜对应于一个激光元件，用于对该激光元件发出的激光进行准直。

优选的，激光元件的发光位置沿激光传播的方向偏离与其对应的准直透镜的焦点。

本发明还提出一种波长转换光源，包括上述的激光光源，还包括波长转换装置，用于接收激光光源发出的光并发射受激光。

本发明还提出一种合光光源，包括上述的激光光源；还包括波长转换光源，该波长转换光源包括激发光源和波长转换装置，波长转换装置吸收激发光源发出的激发光并发射受激光；还包括合光装置，激光光源发射的光和波长转换光源发射的受激光从不同方向入射于合光装置并经合光装置合为一束出射。

本发明还提出一种投影显示装置，包括上述的激光光源。

在本发明中经过聚焦光学元件和准直光学元件的作用后一次激光光束阵列的截面被压缩而形成二次激光光束阵列，二次激光光束的发散角大于一次激光光束的发散角；这样二次激光光束经过其后端的积分棒后可以实现均匀的面分布。

附图说明

图1为现有技术中的激光光源；

图2为现有技术中矩形方棒工作原理的示意图；

图3为实施例一的激光光源的结构示意图；

图4为激光光源的结构的另一个例子；

图5为实施例二的激光光源的结构示意图；

图6为复眼透镜的工作原理的示意图；

图7为复眼透镜的微透镜阵列的一个举例。

具体实施方式

针对图1所示的激光光源不能产生均匀面分布的问题，发明人做了针对性的研究。发明人发现，一般的光束之所以在方棒14中能够实现均匀化，其关键在于该光束的角分布是连续的，这样经过方棒内多次反射后其面分布才可能是连续的，而且能够实现反射次数越多面分布的均匀性越好。