[發明專利]一種激光器和激光投影系統

有效

• 申請號: 202110949509.0
• 申請日: 2021-08-18
• 公開（公告）號: CN113625523B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 顏珂
• 申請（專利權）人: 青島海信激光顯示股份有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G02B5/18;H04N9/31
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 劉醒晗

本發明公開了一種激光器和激光投影系統，激光器包括多個激光芯片組件，和位于激光芯片組件出光側的衍射光學元件。衍射光學元件對激光芯片組件出射的激光光束進行整形，從而可以根據實際需要將激光器出射的激光光束進行整形勻化，從而不再需要在投影系統中設置光導管、擴散片等部件，避免由于光導管造成的能量損失，有效簡化投影系統的結構設計，有利于實現小型化設計。

技術領域

本發明涉及投影顯示技術領域，尤其涉及一種激光器和激光投影系統。

背景技術

激光投影顯示技術也稱為激光投影技術或者激光顯示技術，是以激光作為光源進行投影顯示的技術。激光投影可以最真實地再現客觀世界豐富、艷麗的色彩，提供更具震撼的表現力。其色域覆蓋率可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上，是傳統顯示色域覆蓋率的兩倍以上。

目前激光投影系統通常會在激光光源的出光側設置照明系統進行整形勻化。照明系統通常采用光導管來實現，但是將激光光源發出的光照射入狹小的光導管中，會出現很多的能量損失。為了達到一定均勻性，光導管需要做的比較長，通常在30mm以上，因此導致整個光學引擎的長度很長，無法實現更小的體積。

發明內容

本發明一些實施例中，激光器包括多個激光芯片組件，和位于激光芯片組件出光側的衍射光學元件。衍射光學元件對激光芯片組件出射的激光光束進行整形，從而可以根據實際需要將激光器出射的激光光束進行整形勻化，從而不再需要在投影系統中設置光導管、擴散片等部件，避免由于光導管造成的能量損失，有效簡化投影系統的結構設計，有利于實現小型化設計。

本發明一些實施例中，衍射光學元件包括多個衍射單元，各衍射單元呈二維矩陣分布。其中，衍射單元為多層微結構構成的階梯狀結構，一層微結構的尺寸為10nm～100μm。衍射光學元件是采用微納刻蝕工藝形成二維分布的衍射單元，每個衍射單元可以有特定的形貌、尺寸、折射率等，可以對激光波前位相分布進行精細調控。激光光束經過每個衍射單元后發生衍射，并在一定距離處產生干涉，形成特定的光強分布。

本發明一些實施例中，激光芯片組件出射的激光光斑在經過衍射光學元件之后整形為強度分布均勻且具有設定尺寸的矩形光斑，滿足投影系統中的照明需求。

本發明一些實施例中，激光器還包括管殼，激光芯片組件和位于激光芯片組件出光側的反射鏡設置于管殼內，衍射光學元件位于反射鏡的出光側。通過反射鏡反射激光芯片組件出光的形式可以通過調整反射鏡來調節出光位置，從而達到更高的精度。

本發明一些實施例中，激光芯片組件包括紅光激光芯片組件、綠光激光芯片組件和藍光激光芯片組件。相應地，衍射光學元件包括第一衍射光學元件，第二衍射光學元件和第三衍射光學元件。第一衍射光學元件位于紅光激光芯片組件的出光側，用于對紅色激光光束整形；第二衍射光學元件位于綠光激光芯片組件的出光側，用于對綠色激光光束整形；第三衍射光學元件位于藍光激光芯片組件的出光側，用于對藍色激光光束整形。由此將不同顏色的激光光束均整形為能量分布均勻的矩形光斑。

本發明一些實施例中，激光器還包括密封玻璃，與管殼形成密封結構。衍射光學元件位于密封玻璃背離激光芯片組件的一側。這樣無需改變激光器的封裝結構，在激光器封裝完成后再設置衍射光學元件即可。

本發明一些實施例中，衍射光學元件設置在密封玻璃面向激光芯片組件的一側。將衍射光學元件封裝在激光器的內部，可以起到對衍射光學元件的保護作用，由此可以延長衍射光學元件的使用壽命，使激光器的出射激光光束強度分布均勻。

本發明一些實施例中，衍射光學元件位于管殼的環形側壁背離底板的一側，衍射光學元件與管殼形成封閉空間。采用衍射光學元件代替密封玻璃，以使衍射元件和管殼形成密封結構，對激光芯片組件進行封裝，由此可以簡化結構設計。