一種高集成度的激光投影光學(xué)引擎的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高集成度的激光投影光學(xué)引擎。
【背景技術(shù)】
[0002]激光全色顯示技術(shù)是一種新興的顯示技術(shù)，相比于超高壓汞燈(Ultra HighPerformance, UHP)、金屬齒化物燈(Metal Halide Lamp, MHP)作為光源，半導(dǎo)體激光器采用直流驅(qū)動(dòng)，相比于發(fā)光二極管(Light Emiss1n D1de, LED)作為光源，激光具有高單色性、高色彩飽和度的特點(diǎn)。
[0003]目前，投影儀光學(xué)引擎按空間調(diào)制技術(shù)的不同主要分為數(shù)字光處理(DigitalLight Process, DLP)、娃基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LC0S)、液晶光閥(LiquidCrystal Light Valve, LCLV)三類，其中LCD和LCOS需要入射光為單偏振，DLP對(duì)入射偏振無需求。
[0004]目前，激光投影采用光纖耦合和空間光耦合兩種方式。光纖耦合的缺點(diǎn)是器件無法小型化，空間耦合多采用X棱鏡或雙分色鏡結(jié)構(gòu)，X棱鏡工藝復(fù)雜，成本高，雙分色鏡結(jié)構(gòu)無法進(jìn)一步小型化。特別的，針對(duì)目前商用的半導(dǎo)體激光器，相同封裝規(guī)格的紅光和藍(lán)光和綠光的單管輸出功率差別較大，單個(gè)紅光LD (RED)功率僅為700毫瓦，單個(gè)綠光(Green)激光器功率為I瓦，單個(gè)藍(lán)光LD (Blue)功率為3.5瓦，而且人眼對(duì)于RGB三色的視效函數(shù)差異也很大，RGB陣列模塊的數(shù)目比為1:1:1的系統(tǒng)是無法滿足白平衡需求的。實(shí)際使用時(shí)，必須使用數(shù)目較多的紅光LD和數(shù)目較少的藍(lán)光LD和綠光LD來獲得較好的白平衡。此外，為了獲得高亮度，必須使用大量的激光管構(gòu)成陣列，這樣會(huì)導(dǎo)致體積無法縮小，并且合束和難度的尺寸都會(huì)隨著激光器數(shù)目增加而提升。本發(fā)明可以簡單有效解決這一問題，并且實(shí)現(xiàn)勻光一體化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高集成度的激光投影光學(xué)引擎。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高集成度的激光投影光學(xué)引擎，包括有紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊、分離式排布反射鏡及分色鏡陣列、控制開關(guān)、凸透鏡、散射片、凹透鏡和勻光模塊，所述的紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊是由多個(gè)紅光半導(dǎo)體激光器密排布構(gòu)成的矩形陣列，所述的藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊是由多個(gè)藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和多個(gè)綠光半導(dǎo)體激光器組合密排布構(gòu)成的與紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊相同的矩形陣列，將紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊與藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊左右對(duì)稱放置，所述的控制開關(guān)分別與紅光半導(dǎo)體激光器、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器電連接，所述的分離式排布反射鏡及分色鏡陣列包括有多個(gè)反射鏡和多個(gè)分色鏡，將每個(gè)反射鏡與分色鏡的端部成直角固定連接構(gòu)成鏡片組合，將分離式排布反射鏡及分色鏡陣列放置在紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊和藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊之間，反射鏡與紅光半導(dǎo)體激光器是一一對(duì)應(yīng)的，分色鏡與藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器是一一對(duì)應(yīng)的，從而獲得壓縮的光束陣列，將所述的凸透鏡、散射片、凹透鏡和勻光模塊按從上到下依次分布在分離式排布反射鏡及分色鏡陣列的正下方；控制開關(guān)控制各個(gè)半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光，紅光半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光通過反射鏡反射到凸透鏡上，藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光經(jīng)過分色鏡后入射到凸透鏡上，激光通過凸透鏡后經(jīng)過散射片匯聚到凹透鏡上，再進(jìn)入勻光模塊。凸透鏡和凹透鏡構(gòu)成共焦系統(tǒng)對(duì)光束進(jìn)行整形，從而獲得光斑大小合適的用于投影的平行光束。
[0007]在所述的紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊和藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊上均安裝有TEC元件的散熱裝置，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0008]在每個(gè)紅光半導(dǎo)體激光器、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器和綠光半導(dǎo)體激光器的前面均安裝有準(zhǔn)直透鏡，用于準(zhǔn)直半導(dǎo)體激光器的出射光束。
[0009]在所述的反射鏡上鍍有金屬膜或介質(zhì)膜，以保證對(duì)紅光的高效反射；在分色鏡上鍍有對(duì)紅光波段高透射率、對(duì)藍(lán)綠光波段高反射率的介質(zhì)膜，以實(shí)現(xiàn)高效合光。
[0010]所述的散射片可以是旋轉(zhuǎn)或震動(dòng)的，也可以是靜止的或者使用電控液晶，從而可以消除散斑。
[0011]所述的勻光模塊包括有依次放置的兩塊陣列透鏡、一塊凸透鏡和LCD。
[0012]所述的勾光模塊包括有方形光通管，在方形光通管的左右端分別放有凸透鏡和LCD。
[0013]使用RGB三色激光器提供的三種基色光來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的利用單一激光光源照射色輪產(chǎn)生三色光的方法，徹底解決了色輪使用壽命短的問題，同時(shí)，全激光顯示具有色彩還原度更好、亮度更高的優(yōu)點(diǎn)，而且，由于商用的半導(dǎo)體激光器技術(shù)越發(fā)成熟，大大降低了使用RGB三色半導(dǎo)體激光器的成本。
[0014]使用兩個(gè)對(duì)稱的激光器陣列，紅光半導(dǎo)體激光器置于一個(gè)單獨(dú)的陣列中，在使用了更多數(shù)量半導(dǎo)體激光器的同時(shí)，能夠方便地根據(jù)實(shí)際需求安排RGB三色激光器的數(shù)目，兼顧了提高亮度和實(shí)現(xiàn)白平衡的要求，可獲得高質(zhì)量的白光光源輸出。
[0015]采用分離式排布的反射鏡及分色鏡陣列，通過特定的排列，在空間上對(duì)激光器陣列輸出的準(zhǔn)直激光束進(jìn)行了壓縮，因此盡管使用了更大規(guī)格的陣列以容納更多激光器，但整個(gè)系統(tǒng)仍可以保持小型、緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明采用了分離式的、按照特定方式排布的反射鏡和分色鏡陣列進(jìn)行合光，結(jié)構(gòu)簡單直觀，該合光方式不僅對(duì)陣列的激光束在空間上有壓縮的作用，而且成倍地提高了可利用的半導(dǎo)體激光器數(shù)目，能有效地利用空間，使用更多半導(dǎo)體激光器來提高功率，并可方便地根據(jù)實(shí)際需求安排RGB三色激光器的數(shù)目，以達(dá)到更好的白平衡效果，進(jìn)而提高投影的亮度和色彩還原真實(shí)度。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明激光投影光學(xué)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明分離式排布反射鏡及分色鏡陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明一種反射鏡及分色鏡排列方案示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明半導(dǎo)體激光器陣列結(jié)構(gòu)示意圖(圖4a為紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊結(jié)構(gòu)圖，圖4b為藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊結(jié)構(gòu)圖)。
[0021]圖5為本發(fā)明特別設(shè)計(jì)的單鼓鏡示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明使用陣列透鏡勻光方案的示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明使用方形光通管勻光方案的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1、2、3、4所示，一種高集成度的激光投影光學(xué)引擎，包括有紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊1、藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊2、分離式排布反射鏡及分色鏡陣列3、控制開關(guān)4、凸透鏡5、散射片6、凹透鏡7和勻光模塊8，所述的紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊I是由多個(gè)紅光半導(dǎo)體激光器9密排布構(gòu)成的矩形陣列，所述的藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊2是由多個(gè)藍(lán)光半導(dǎo)體激光器10和多個(gè)綠光半導(dǎo)體激光器11組合密排布構(gòu)成的與紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊I相同的矩形陣列，將紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊I與藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊2左右對(duì)稱放置，以獲得最初的準(zhǔn)直激光光源，所述的控制開關(guān)4分別與紅光半導(dǎo)體激光器9、藍(lán)光半導(dǎo)體激光器10和綠光半導(dǎo)體激光器11電連接，所述的分離式排布反射鏡及分色鏡陣列3包括有多個(gè)反射鏡12和多個(gè)分色鏡13，將每個(gè)反射鏡12與分色鏡13的端部成直角固定連接構(gòu)成鏡片組合，將多個(gè)鏡片組合成拋物面方式排列，將分離式排布反射鏡及分色鏡陣列3放置在紅光半導(dǎo)體激光器陣列模塊I和藍(lán)綠光半導(dǎo)體激光器陣列模塊2之間，反射鏡12與紅光半導(dǎo)體激光器9是一一對(duì)應(yīng)的，分色鏡13與藍(lán)光半導(dǎo)體激光器10和綠光半導(dǎo)體激光器11是一一對(duì)應(yīng)的，從而獲得壓縮的