激光光源共轴设备的制作方法

1.本公开涉及一种激光光源共轴设备。

背景技术：

2.现行的激光光源投影机大多采用独立的光学系统进行光耦合，将不同颜的激光光源合并成单一光轴。然而，这样的系统体积较庞大，不利于应用在投影机系统中。
3.若采用将多个光源整合至单一模块的投影机系统，则会有个别光的光轴无法共轴的问题。如此一来，投影机系统会产生亮度与颜不均的现象，造成显示画面中出现块。
4.有鉴于此，如何提供一种可使单一激光光源模块中的各个激光光源共轴的设备，仍是目前业界亟需研究的目标之一。

技术实现要素：

5.本公开的一技术实施方式为一种激光光源共轴设备。
6.在本公开一实施例中，激光光源共轴设备包含至少一激光光源模块、均光器以及复数个光路调整元件。激光光源模块包含排列于第一方向上的复数个激光光源，且每一激光光源配置以沿着第二方向发出激光。第一方向大致垂直于第二方向，且激光具有不同性质。激光共轴地沿着第二方向朝向均光器行进。光路调整元件位于激光光源与均光器之间，光路调整元件配置以调整激光的行进方向。
7.在本公开一实施例中，激光的性质包含波长、极性或上述的组合。
8.在本公开一实施例中，光路调整元件包含反射镜、折射镜、分光镜或棱镜的组合。
9.在本公开一实施例中，激光在均光器的入口端重叠。
10.在本公开一实施例中，激光光源模块包含复数个具有相同波长的激光光源，配置以发出具有相同波长的激光。具有相同波长的激光在均光器的入口端对称地分布。
11.在本公开一实施例中，激光光源共轴设备还包含合光元件，其中合光元件位在具有相同波长的激光光源与均光器之间。
12.在本公开一实施例中，合光元件位在具有相同波长的激光光源与光路调整元件之间。
13.在本公开一实施例中，合光元件位在光路调整元件之间。
14.在本公开一实施例中，合光元件位在光路调整元件与均光器之间。
15.在本公开一实施例中，激光光源模块的数量为复数，且每一激光光源模块的激光光源的排列方向与激光光源的激光的行进方向大致垂直。
16.在本公开一实施例中，激光光源共轴设备还包含偏振元件，位于光路调整元件之间。
17.在本公开一实施例中，每一偏振元件包含偏振分光镜与至少一偏振波片。
18.在本公开一实施例中，在本公开一实施例中，至少一偏振波片配置以使激光的偏
振角度旋转180度。
19.本公开的一技术实施方式为一种激光光源共轴设备。
20.在本公开一实施例中，激光光源共轴设备包含至少一激光光源模块、均光器、光程调整组以及轴距调整组。激光光源模块包含排列于第一方向上的复数个激光光源，且每一激光光源配置以沿着第二方向发出激光，其中第一方向大致垂直于第二方向，且激光具有不同性质。激光共轴地沿着第二方向朝向均光器行进。光程调整组包含排列于第二方向上的复数个光路调整元件，且光程调整组配置以分离来自激光光源的复数个激光。轴距调整组包含复数个光路调整元件，且轴距调整组配置以调整朝向均光器行进的激光在第一方向上的位置。
21.在本公开一实施例中，光程调整组的光路调整元件沿着第二方向排列。
22.在本公开一实施例中，轴距调整组对应光程调整组，且轴距调整组的光路调整元件分别位在光程调整组的光路调整元件与均光器之间。
23.在本公开一实施例中，光路调整元件包含反射镜、折射镜、分光镜或棱镜的组合。
24.在本公开一实施例中，激光在均光器的入口端重叠。在上述实施例中，本公开的激光光源共轴设备可整合多个激光光源至单一激光光源模块并应用于投影机系统中，以达到缩小体积的效果。本公开的激光光源共轴设备可多个激光光源同轴且对称地进入均光器。此外，具有多个激光光源模块的激光光源共轴设备可使不同极性的激光光源被调整为具有相同极性且同轴地进入均光器。如此一来，可降低投影机系统出现亮度与颜不均匀的光斑现象，避免于显示画面上出现块。
附图说明
25.图1为根据本公开一实施例的激光光源共轴设备的示意图。
26.图2为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备的示意图。
27.图3为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备的示意图。
28.图4为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备的示意图。
29.图5为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备的示意图。
30.图6a至图6c为根据本公开不同实施例的均光器的入口端的示意图。
31.图7a至图7c为根据本公开不同实施例的激光进入均光器的角度示意图。
32.附图标记说明：
33.100,100a,100b,100c,100d：激光光源共轴设备
34.110,110a,110b：激光光源模块
35.112,114,116,118：激光光源
36.120：均光器
37.122：入口端
38.130：光路调整元件
39.1321,1322,132a,132b,132c：反射镜
40.1341,1342,1343,1344,1341a,1342a,1341b,1342b,1341c,1342c：分光镜136：合光元件
41.200：偏振元件
42.210：偏振波片
43.220：偏振分光镜
44.140：光源系统
45.r,r1,r2,r3,r3’,r3”：红光
46.g,g’,g”：绿光
47.b,b’,b”：蓝光
48.c：青光
49.m：洋红光
50.w,w’：白光
51.d1：第一方向
52.d2：第二方向
具体实施方式
53.以下将以附图公开本发明的复数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些现有惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式示出的。且为了清楚起见，附图中的层和区域的厚度可能被夸大，并且在附图的描述中相同的元件符号表示相同的元件。
54.图1为根据本公开一实施例的激光光源共轴设备100的示意图。激光光源共轴设备100包含激光光源模块110、均光器120以及光路调整元件130。激光光源模块110包含排列于第一方向d1上的多个激光光源。举例来说，在本实施例中，激光光源模块110包含绿激光光源112、蓝激光光源114、以及红激光光源116、118，但本公开并不以此为限。每个激光光源配置以沿着第二方向d2发出激光。
55.举例来说，在本实施例中，绿激光光源112配置以沿着第二方向d2发出绿光g、蓝激光光源114配置以沿着第二方向d2发出蓝光b、红激光光源116、118配置以沿着第二方向d2分别发出红光r1、r2。上述的激光(绿光g、蓝光b、红光r1、r2)具有不同性质。举例来说，上述的激光彼此具有不同的波长、极性或两者的组合。在本实施例中，第一方向d1垂直于第二方向d2。光路调整元件130位于激光光源模块110与均光器120之间。光路调整元件130配置以调整激光的行进方向，使激光(绿光g、蓝光b、红光r1、r2)共轴地沿着第二方向d2朝向均光器120行进。
56.在本实施例中，光路调整元件130包含反射镜及分光镜。举例来说，如图1所示，两面分光镜1341、1342及一面反射镜1321按序摆放在激光光源模块110前方且沿着第二方向d2排列。绿光g分别穿透两面分光镜1341、1342后被反射镜1321反射朝向第一方向d1行进。蓝光b穿过分光镜1341后被另一面分光镜1342反射朝向第一方向d1行进。红光r1、r2被分光镜1341反射朝向第一方向d1行进。换句话说，靠近激光光源模块110的分光镜1341可使蓝光b及绿光g穿透，位在中间的分光镜1342则可以让绿光g穿透。
57.被反射的红光r1、r2接着再被另一面反射镜1322反射而沿着第二方向d2朝向均光器120行进。被反射的蓝光b接着被另一面分光镜1343反射而沿着第二方向d2朝向均光器120行进，且红光r1、r2可穿透此面分光镜1343。被反射的绿光g接着也被另一面分光镜1344
反射而沿着第二方向d2朝向均光器120行进，且红光r1、r2及蓝光b皆可穿透此面分光镜1344。穿透分光镜1344后的蓝光b与绿光g同轴地合光后形成青光c，且青光c对准均光器120，也就是说蓝光b与绿光g的光路上除了在第二方向d2同轴以外也还重叠。被反射镜1322反射后的红光r1、r2分别相对于青光c对称地分布。换句话说，反射后的红光r1、r2对称于青光c的光轴方向(即第二方向d2)。通过均光器120后的红光r1、r2及青光c会形成均匀的白光w并朝向光源系统140行进。光源系统140连接至投影机系统的投影模块以投影画面至显示屏幕上。
58.概括而言，光路调整元件130大致上可分成两个组合，其中一组作为光程调整组(分光镜1341、分光镜1342、反射镜1321)，而另一组则作为轴距调整组(分光镜反射镜1322、分光镜1343、分光镜1344)。其中光程调整组用以将激光光源模块110上的各光从光程中给分别分离出来，而后轴距调整组对应上述各光，在第一方向d1上进行布设以调整各光束入射至均光器120的位置(亦即映在第一方向d1上的排列位置)，使各光束得以同轴。在此原则之下，光路调整元件130也可以包含折射镜、棱镜及上述的组合，只要可达到将激光光源模块110上的不同光分离出来并使不同光同轴且对称地朝向均光器120行进即可。根据上述可知，通过光路调整元件130可使蓝光b及绿光g在均光器120的入口端122重叠，并且使红光r1、r2在均光器120的入口端122相对于蓝光b及绿光g对称地分布。
59.在本实施例中，两个红激光光源116、118可增加激光光源模块110的红光强度。红激光光源116、118发出的红光r1、r2具有大致相等的波长，因此红光r1、r2可由同一个分光镜1341反射。在其他实施例中，红激光光源116、118也可以具有不同波长，且可通过不同分光镜。换句话说，光路调整元件130的数量及配置可根据实际需求而调整。
60.本公开的激光光源模块110将多个激光光源整合，可具有缩小体积的效果。然而，整合为单一激光光源模块110的多个光源无法同轴。不同轴的激光于投影机的投影系统出光后会出现亮度及颜不均的光斑。因此，通过本公开的激光光源共轴设备100可使具有多个激光光源的激光光源模块110应用于投影机系统中，使多个激光同轴且对称地进入均光器120，以降低投影机系统出现亮度与颜不均匀的光斑现象，避免于显示画面上出现块。
61.图2为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备100a的示意图。激光光源共轴设备100a与激光光源共轴设备100大致相同，其差异在于激光光源共轴设备100a还包含合光元件136，例如棱镜、透镜、凹面镜、反射镜等或为之组合，用以汇聚光性质(例如波长或极性)相近或相同的光线。在此实施例中，合光元件136位在分光镜1341与反射镜1322之间，红光r1、r2被反射镜1322反射前先汇聚成一道红光r3。由于红光激光光源116、118数量大于其他光的激光模块，会使得红光r3的光斑尺寸较大。通过合光元件136将两道红光r1、r2合光，即可调整红光r3的光斑尺寸以缩小不同光的光斑尺寸差异。红光r3穿过分光镜1343后跟蓝光b合光形成洋红光m，且洋红光m穿过分光镜1344后再与绿光g合光形成白光w。白光w进入均光器120后形成均匀的白光w’并进入光源系统140。激光光源共轴设备100a也具有与激光光源共轴设备100同样的技术技术效果，于此不再赘述。
62.图3为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备100b的示意图。激光光源共轴设备100b与激光光源共轴设备100a大致相同，其差异在于激光光源共轴设备100b的合光元件136位在反射镜1322与分光镜1343之间，使得被反射镜1322反射后的红光r1、r2汇聚成一
道红光r3。激光光源共轴设备100b也具有与激光光源共轴设备100a同样的技术效果，于此不再赘述。
63.图4为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备100c的示意图。激光光源共轴设备100c与激光光源共轴设备100a大致相同，其差异在于激光光源共轴设备100c的合光元件136位在具有相同波长的红激光光源116、118与分光镜1341之间，使得自红激光光源116、118发出的红光r1、r2被分光镜1341反射前先汇聚成一道红光r3。激光光源共轴设备100c也具有与激光光源共轴设备100a同样的技术效果，于此不再赘述。
64.图5为根据本公开另一实施例的激光光源共轴设备100d的示意图。激光光源共轴设备100d包含两个激光光源模块110a、110b。每一激光光源模块110a、110b皆具有绿激光光源112、蓝激光光源114、以及红激光光源116、118。激光光源模块110a发出的绿光g、蓝光b以及红光r1、r2通过分光镜1341a、1342a以及反射镜132a分光及反射后朝向第一方向d1行进。激光光源模块110b发出的绿光g、蓝光b以及红光r1、r2通过分光镜1341b、1342b以及反射镜132b分光及反射后朝向第二方向d2行进。激光光源模块110a、110b的红光r1、r2可通过前述的合光元件(图未示)形成红光r3。
65.在本实施例中，激光光源共轴设备100d还具有位于光路调整元件130之间的偏振元件200。偏振元件200包含偏振波片210与偏振分光镜220。在本实施例中，偏振波片210是配置以使激光的偏振角度旋转180度的二分之一波片，但本公开并不以此为限。在其他实施例中，偏振波片210也可以是两个四分之一波片的组合，个别配置以使激光的偏振角度旋转90度。
66.在本实施例中，激光光源模块110a、110b发出的不同光具有不同极性。举例来说，激光光源模块110a、110b发出的绿光g为s偏振光，且蓝光b为p偏振光。激光光源模块110a发出的绿光g的极性经过偏振波片210旋转后形成绿光g’，且绿光g’为p偏振光。偏振分光镜220配置以使p偏振光穿透，并反射s偏振光。因此来自激光光源模块110a的绿光g’在行经至偏振分光镜220后可穿透并朝向分光镜1342c，而来自激光光源模块110b的绿光g在行经至偏振分光镜220后会被反射并朝向分光镜1342c。极性为p偏振光的绿光g’与极性为s偏振光的绿光g合光后形成极性为p偏振光加s偏振光的绿光g”。
67.相反地，激光光源模块110b发出的蓝光b的极性经过偏振波片210旋转后形成蓝光b’，且蓝光b’为s偏振光。因此来自激光光源模块110b的蓝光b’在行经至偏振分光镜220后会被反射并朝向分光镜1341c，而来自激光光源模块110a的蓝光b在行经至偏振分光镜220后会穿透并朝向分光镜1341c。极性为p偏振光的蓝光b与极性为s偏振光的蓝光b’合光后形成极性为p偏振光加s偏振光的蓝光b”。换句话说，极性不同的蓝光b与绿光g在经过偏振元件200后会被调整为具有相同极性(皆为p偏振光加s偏振光)且同轴的白光w。具有相同极性的白光w经过均光器120后形成均匀的白光w并行进至光源系统140。
68.本实施例中，光路调整元件130大致上可分成两组合，其中一组作为光程调整组(分光镜1341a、分光镜1341b、分光镜1342a、分光镜1342b、反射镜132a及反射镜132b)，用以分离激光光源模块110a及激光光源模块110b的各光线。另一组则作为轴距调整组(分光镜1341c、分光镜1342c及反射镜132c)，则用以在第一方向d1方向上调整各光的轴距位置。另外，激光光源模块110a、110b发出的红光r3若是s偏振光，则可采用对应绿光g的偏振元件200的配置。激光光源模块110a、110b发出的红光r3若是p偏振光，则可采用对应蓝光b
的偏振元件200的配置。在图5的实施例中，以极性为s偏振光的红光r3作为示例，但本公开并不以此为限。
69.图6a至图6c为根据本公开不同实施例的均光器120的入口端122的示意图。应理解到，为了方便说明，图中示出了均匀且具有明显轮廓的光斑，然而实际的光斑应具有中心亮度最高且亮度向外发散的光强度分布。如图6a所示，进入均光器120的入口端122的多个激光共轴且重叠而形成白光w。如图6b的实施例所示，红光r1、r2相对于蓝光b(或是与绿光g合光后的青光c)对称分布。或者，合光后的红光的光斑具有较大面积，则蓝光b(或是与绿光g合光后的青光c)与红光的光斑共轴。因此，进入入口端122的蓝光b(或是与绿光g合光后的青光c)的光斑会被红光的光斑围绕。如图6c的实施例所示，红光r、蓝光b与绿光g皆具有不同面积的光斑，举例来说，蓝光b的光斑面积最小，红光r的光斑面积最大。通过图1的激光光源共轴设备100，可使红光r、蓝光b与绿光g的光斑皆同轴。由此可知，通过本公开的激光光源共轴设备，可使多个激光同轴且对称地进入均光器120的入口端122，以降低投影机系统出现亮度与颜不均匀的光斑现象，避免于显示画面上出现块。
70.图7a至图7c为根据本公开不同实施例的激光进入均光器120的角度示意图。由于激光光源模块的不同光具有不同的出光角度，因此可于光路中增加对应的元件，以调整激光进入均光器120的入射角。图7a示出红光r、蓝光b及绿光g皆共轴的实施方式。图7b示出红光r、蓝光b及绿光g共轴但具有不同角度的实施方式。图7c示出红光r、蓝光b及绿光g共轴合光形成白光w。举例来说，调整入射光角度的元件也可与合光元件结合，或设置在光路调整元件之间。
71.综上所述，本公开的激光光源共轴设备可整合多个激光光源至单一激光光源模块并应用于投影机系统中，以达到缩小体积的效果。本公开的激光光源共轴设备可多个激光光源同轴且对称地进入均光器。此外，具有多个激光光源模块的激光光源共轴设备可使不同极性的激光光源被调整为具有相同极性且同轴地进入均光器。如此一来，可降低投影机系统出现亮度与颜不均匀的光斑现象，避免于显示画面上出现块。
72.虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

技术特征：

1.一种激光光源共轴设备，包含：至少一激光光源模块，包含排列于一第一方向上的复数个激光光源，且每一该些激光光源配置以沿着一第二方向发出一激光，其中该第一方向大致垂直于该第二方向，且该些激光具有不同性质；一均光器，其中该些激光共轴地沿着该第二方向朝向该均光器行进；以及复数个光路调整元件，位于该些激光光源与该均光器之间，该些光路调整元件配置以调整该些激光的行进方向。2.如权利要求1所述的激光光源共轴设备，其中该些激光的性质包含波长、极性或上述的组合。3.如权利要求1所述的激光光源共轴设备，其中该光路调整元件包含反射镜、折射镜、分光镜或棱镜的组合。4.如权利要求1所述的激光光源共轴设备，其中该些激光在该均光器的一入口端重叠。5.如权利要求1所述的激光光源共轴设备，其中该激光光源模块包含复数个具有相同波长的激光光源，配置以发出具有相同波长的激光。6.如权利要求5所述的激光光源共轴设备，其中该些具有相同波长的激光在该均光器的一入口端对称地分布。7.如权利要求5所述的激光光源共轴设备，还包含一合光元件，其中该合光元件位在该些具有相同波长的激光光源与该均光器之间。8.如权利要求7所述的激光光源共轴设备，其中该合光元件位在该些具有相同波长的激光光源与该些光路调整元件之间。9.如权利要求7所述的激光光源共轴设备，其中该合光元件位在该些光路调整元件之间。10.如权利要求7所述的激光光源共轴设备，其中该合光元件位在该些光路调整元件与该均光器之间。11.如权利要求1所述的激光光源共轴设备，其中该激光光源模块的数量为复数，且每一该些激光光源模块的复数个激光光源的排列方向与该些激光光源的复数个激光的行进方向大致垂直。12.如权利要求11所述的激光光源共轴设备，还包含：复数个偏振元件，位于该些光路调整元件之间。13.如权利要求12所述的激光光源共轴设备，其中每一该些偏振元件包含一偏振分光镜与至少一偏振波片。14.如权利要求13所述的激光光源共轴设备，其中该至少一偏振波片配置以使该激光光的偏振角度旋转180度。15.如权利要求11所述的激光光源共轴设备，其中朝向该均光器的该些激光具有相同的极性。16.一种激光光源共轴设备，包含：至少一激光光源模块，包含排列于一第一方向上的复数个激光光源，且每一该些激光光源配置以沿着一第二方向发出一激光，其中该第一方向大致垂直于该第二方向，且该些激光具有不同性质；
一均光器，其中该些激光共轴地沿着该第二方向朝向该均光器行进；一光程调整组，包含排列于该第二方向上的复数个光路调整元件，且该光程调整组配置以分离来自该些激光光源的复数个激光；以及一轴距调整组，包含复数个光路调整元件，且该轴距调整组配置以调整朝向该均光器行进的该些激光在该第一方向上的位置。17.如权利要求16所述的激光光源共轴设备，其中该光程调整组的该些光路调整元件沿着该第二方向排列。18.如权利要求16所述的激光光源共轴设备，其中该轴距调整组对应该光程调整组，且该轴距调整组的该些光路调整元件分别位在该光程调整组的该些光路调整元件与该均光器之间。19.如权利要求16所述的激光光源共轴设备，其中该些光路调整元件包含反射镜、折射镜、分光镜或棱镜的组合。20.如权利要求16所述的激光光源共轴设备，其中该些激光在该均光器的一入口端重叠。

技术总结

激光光源共轴设备包含至少一激光光源模块、均光器以及复数个光路调整元件。激光光源模块包含排列于第一方向上的复数个激光光源，且每一激光光源配置以沿着第二方向发出激光。第一方向大致垂直于第二方向，且激光具有不同性质。激光共轴地沿着第二方向朝向均光器行进。光路调整元件位于激光光源与均光器之间，光路调整元件配置以调整激光的行进方向。光路调整元件配置以调整激光的行进方向。光路调整元件配置以调整激光的行进方向。