专利名称：激光投影显示光源设备的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及投影显示设备，尤其涉及一种新颖的激光投影显示光源 设备。
背景技术：
传统投影显示设备普遍采用的是金属卤素灯泡、UHE灯泡、UHP灯泡等光源。 其共同缺点是电光转换效率低、寿命短、成本偏高，通常在运行几千小时后，亮度 就会严重衰减；由于技术的限制，采用灯泡为光源还导致目前的投影系统体积偏大。 同时，由于灯泡发光机理的限制，使其成像的色域范围较小，无法实现更为逼真的 色彩还原。
除此之外，目前还有采用发光二极管LED光源的投影显示系统，如2006年9 月5日授予Shindoh的美国专利7101049，标题为"投影仪光学以及采用LED光源 的投影仪"。相比传统灯泡光源，采用LED作为投影仪光源，其优势在于效率高、 寿命大大延长，体积小，响应速度快，没有紫外或红外辐射。但是，目前LED还没 有达到大尺寸背投电视与投影仪所期望的高亮度，因此LED光源主要定位于外形尺 寸小和无需高亮度输出的应用领域。
除此之外，激光作为光源也己在投影显示设备得到了应用。由于激光具有单 色性好、方向性好和亮度高等优点，非常适合用于显示。其一，激光发射光谱更纯， 色彩分辨率高，色饱和度高，能够显示非常鲜艳而且清晰的颜色；其二，激光强度 高，可实现高亮度、大屏幕显示。可以说激光显示是当今保真度最高的显示技术， 通过选择合适的三基色波长，可以得到更广的色域，实现更加真实的色彩还原，可 显示色彩最丰富、最鲜艳、清晰度最高的彩色图像。
而激光光源，尤其是半导体激光器LD，具有体积小，电光效率高，批量成本 低等优点；相比灯泡以及LED等非相干光源，激光由于光谱更纯，提高了光能利用 率，易于实现高亮度输出；相比传统的气体激光器、固体激光器等结构，半导体激 光器LD体积要小得多，并且发展迅速，目前在红光和蓝光波段均已有功率和波长满足投影显示要求的LD产品。绿光在三色激光器中最为重要，是人眼视觉最为敏
感的色彩，目前采用半导体激光器LD泵浦固体激光器结构DPSS激光器(Diode Pumped Solid State Laser)的绿光激光器已经可以很小的体积实现较大的功率输 出，是理想的绿光激光光源，例如2006年2月21日授予You等人的美国专利 7003006，标题为"绿光二极管激光器"，介绍了一种结构紧凑的DPSS绿光激光器。 从激光器的发光特点来看，半导体激光器LD与DPSS激光器的激光束质量差 异巨大。半导体激光器的光斑发散角要比DPSS激光器大得多，要将两种不同激光 通过光学系统得到大小相同的光束有一定难度；同时，DPSS激光器比半导体激光 器体积大，准直光路更长，需要通过合理设计布局，才能激光光源模块整体结构更 为紧凑、体积更小，从而有利于控制激光投影系统的整体体积。
实用新型内容
针对现有技术的上述问题，提出了本实用新型。
本实用新型提供了一种结构简单、易于实现的激光投影显示光源设备，它包 括绿光激光器，所述绿光激光器是半导体激光器泵浦固体激光器；以及绿光扩束 准直装置，设置于所述绿光激光器的光^f出路径上。
根据本实用新型的一个方面，在上述激光投影显示光源设备中，所述绿光扩 束准直装置包括沿光输出路径依次设置的至少一个扩束透镜和一个准直透镜。
根据一个优选实施例，上述扩束透镜是一小球透镜，且所述准直透镜是一凸 透镜。
根据另一优选实施例，上述扩束透镜是一凹透镜，且所述准直透镜是一凸透镜。
此外，上述激光投影显示光源设备还可以包括红光半导体激光器；至少一 个红光准直透镜，设置于所述红光半导体激光器的光输出路径上；蓝光半导体激光 器；至少一个蓝光准直透镜，设置于所述蓝光半导体激光器的光输出路径上；以及
一组光学合束镜片，分别设置于所述各激光器的光输出路径上以使所述各激光器输 出的光束最终合束。其中，该一组光学合束镜片的表面可以镀有不同的促进反射或 透射的光学薄膜。
本实用新型的优点在于针对不同激光器及其光学系统的特点，合理设计结构 以及反射镜的镀膜，有效控制光源整体体积。应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说 明性的，并且旨在为如权利要求所述的本实用新型提供进一步的解释。
包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的 一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型 原理的作用。附图中图1是根据本实用新型的激光投影显示光源设备的一个实施例的结构示意图。图2是根据一个实施例的绿光扩束准直装置的示意图。图3是根据另一个实施例的绿光扩束准直装置的示意图。
具体实施方式
现在将详细参考附图描述本实用新型的实施例。图l示出了本实用新型的激光投影显示光源设备的一个实施例。该激光投 影显示光源设备的实施例包括并排设置的红光半导体激光器100R、蓝光半导体激光器100B、绿光激光器100G。在所述红光半导体激光器100R和蓝光半导体激光 器100B的光输出路径上先分别设置一红光准直透镜101R和一蓝光准直透镜101B， 用于对射出的激光束进行准直。可以理解，上述准直透镜的数量并不限于图1所示 的一个，且通过一组透镜来完成准直也是本领域己知的。此外，在该实施例中，沿 绿光激光器100G的光输出路径依次设置一绿光扩束准直装置(以下将结合图2和 3更详细地描述)，该绿光扩束准直装置用于对绿光激光器100G射出的激光束进 行扩束和准直，以使其光束大小与上述半导体激光器发出的光束的大小相一致，从 而实现良好的合束效果。此外，本实用新型的另一个特点在于由于对绿光激光器100G的绿光进行扩束和准直所需的光路长度大于用于对上述红光和蓝光进行准直所需的光路长度，因 此采用折叠型的绿光准直扩束光路，以使整个设备结构更紧凑。如图1所示，该激光投影显示光源设备还包括一组镀有薄膜的光学合束镜片103a、 103b、 103c、 103d。其中，光学合束镜片103设置于绿光的光输出路径上，以使该光路偏转90 度。同样，在红光的光路上也设置一反射镜片103b，以使该光路偏转90度。此外， 在蓝光的光路上依次设置两个透射/反^"镜片103a和103d，以使上述红光、绿光、 蓝光的光束合束成一个光束。特别是，如本领域已知的，通过基本光学元件实现光5束的反射和合束有诸多实现方式，而决不仅限于图l所示的实施例。例如，可将图1所示的实施例中的红光半导体激光器100R和蓝光半导体激光器100B的位置互换，而不影响本实用新型的实现。如上所述，由于绿光激光器100G优选采用半导体激光器泵浦固体激光器，即DPSS结构的激光器，因此其需要一绿光扩束准直装置进行扩束和准直。 一般，该 绿光扩束准直装置至少由沿光输出路径设置的至少一个扩束透镜和一个准直透镜 构成。图2示出了一个优选实施例，其中扩束透镜102是一小球透镜，而准直透镜 101G是一凸透镜。图3示出了另一优选实施例，其中扩束透镜102是一凹透镜， 而准直透镜101G是一凸透镜。这两个优选实施例的光路详见图2和图3。本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修 改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落 在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。
权利要求1.一种激光投影显示光源设备，其特征在于，包括绿光激光器，所述绿光激光器是半导体激光器泵浦固体激光器；以及绿光扩束准直装置，设置于所述绿光激光器的光输出路径上。
2. 如权利要求1所述的激光投影显示光源设备，其特征在于，所述绿光扩束 准直装置包括沿光输出路径依次设置的至少一个扩束透镜和一个准直透镜。
3. 如权利要求2所述的激光投影显示光源设备，其特征在于，所述扩束透镜 是一小球透镜，且所述准直透镜是一凸透镜。
4. 如权利要求2所述的激光投影显示光源设备，其特征在于，所述扩束透镜是一凹透镜，且所述准直透镜是一凸透镜。
5. 如权利要求1所述的激光投影显示光源设备，其特征在于，还包括红光半导体激光器；至少一个红光准直透镜，设置于所述红光半导体激光器的光输出路径上； 蓝光半导体激光器；至少一个蓝光准直透镜，设置于所述蓝光半导体激光器的光输出路径上；以及一组光学合束镜片，分别设置于所述各激光器的光输出路径上以使所述各激 光器输出的光束最终合束。
6. 如权利要求5所述的激光投影显示光源设备，其特征在于，所述一组光学 合束镜片的表面镀有不同的促进反射或透射的光学薄膜。
专利摘要本实用新型提供了一种结构简单、易于实现的激光投影显示光源设备，它包括绿光激光器，所述绿光激光器是半导体激光器泵浦固体激光器；以及绿光扩束准直装置，设置于所述绿光激光器的光输出路径上。本实用新型的优点在于针对不同激光器及其光学系统的特点，合理设计结构，实现更好的光学合束效果。
文档编号H04N9/31GK201163332SQ20082005551
公开日2008年12月10日 申请日期2008年2月18日 优先权日2008年2月18日
发明者强 付, 张哨峰, 李大汕, 杨金涛, 胡企铨, 陈高庭, 黄春乐 申请人:上海高意激光技术有限公司