多激光器光源制造技术

光源包括多个激光二极管或其他光发射器。来自光发射器的光束被引导以提供n个平行光束阵列，所述n个平行光束阵列用光斑阵列照射目标区域。在一些实施方式中，平行光束被缩微以形成光斑阵列。这样的光源应用于照射动态可寻址聚焦元件例如相位调制器、可变形镜和动态可寻址透镜。用于各种应用的光投影器可以将本文所述的光源与动态可寻址聚焦元件组合以投影定义的光图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多激光器光源相关申请的交叉引用本申请要求于2014年8月14日提交的美国申请No.62/037543的优先权。出于美国的目的，本申请按照35U.S.C.§119要求于2014年8月14日提交的题为MULTIPLE-LASERLIGHTSOURCE的美国申请No.62/037543的权益，上述美国申请的内容出于各种目的通过引用合并到本文中。
本专利技术涉及光投影器。一些实施方式可以应用于对图像进行投影以用于观看。其他实施方式可以应用于产生结构光以用于照明或其他目的。实施方式示例性应用于：数字影院；TV和家庭影院；便携式个人投影(军事的、移动的等)；室内和室外个人以及大屏幕广告和信息传播；指示牌/广告/布告/室外广告；大型场地和现场表演；医学成像；虚拟现实；计算机游戏；办公室演示和协同工作；汽车和其他交通工具中的平视显示；智能照明例如自适应汽车头灯、剧院聚光灯、安全/建筑照明、高对比度天文投影器、室内和室外通用照明系统、街道照明、道路照明、航空照明系统；高对比度模拟显示例如飞行模拟器以及用于2D和3D打印的小尺度结构化照明；以及激光微加工。
技术介绍
存在期望产生具有指定亮度分布的光场的许多情形。光投影系统具有从建筑照明到逼真图像显示的非常广泛的应用。所投影的光图案可以是动态的(例如视频)、静态的(用于静态图像或静态应用，比如典型汽车头灯的光束通过由任意形状的光学表面形成的透镜被投射到道路上等)。光可以被投影到宽范围的屏幕以及可以是平坦的或弯曲的其他表面上。这样的表面可以是完全反射性的(如在影院、墙壁或建筑中使用的帆布)或者部分反射性的(例如车辆的挡风玻璃)。屏幕可以为低增益或高增益的、朗伯的或高度方向性的、高对比度或对比度低的。光可以被投射到固态物体上或被投射到具有一定体积的介质(例如雾)上。光投影器的市场和应用包括数字影院、室内和室外广告、医学成像(均用于图像的显示，并且由智能光源捕获)、大型场地和现场活动或表演、汽车平视显示、汽车头灯和尾灯、汽车娱乐和信息显示、家庭影院、便携式商业投影、用于消费者应用的电视和显示、军事应用、航空应用(如座舱显示、智能着陆辅助、个人乘客娱乐显示)、用于工业应用的结构光源、汽车头灯和其他应用。结构光还可以用于高精度应用，如使用于2D或3D打印的油墨或其他材料固化或者对用于激光微加工的光进行导向。可以使用各种装置在空间上对光进行调制。这些装置可以称为空间光调制器(SLM)。大多数SLM提供独立且单独可寻址像素的2D阵列。SLM的一些示例为：反射性SLM例如数字微镜装置(digitalmicro-mirrordevice，DMD)、硅基液晶(LCoS)装置；以及透射性SLM例如LCD面板、透射性LCD芯片例如高温多晶硅(HTPS)或低温多晶硅(LTPS)；以及部分反射性/部分透射性SLM例如基于微机电系统(MEMS)的系统，在该系统中，一些入射光被透射并且一些入射光被反射。大多数现成的空间光调制技术是消减性的。这些SLM技术通过吸收或去除不期望的光来操作。其他类型的装置可以使用并非主要是消减性的技术来可控地改变光的性质和/或分布。例如，光重分布器可以采用电磁波(光)的干扰，以通过控制光的相位特性来调制光的分布和/或调制光的频率，以改变光的表观色。这些示例均示出了可以如何在不通过吸收光而将来自光的能量转换成废热的情况下改变光。动态可寻址聚焦元件的示例包括：可控液晶舱的透射性2D阵列，该舱具有以下性质，可以被控制以选择性地延迟光的相位的性质以有效地产生光程长度的变化。可以可控地调制不同区域的光的相位的装置称为相位调制装置(PMD)。PMD可以是透射性或反射性的。一些PMD可以分别地控制由大量像素构成的2D阵列中的相位。动态可寻址聚焦元件还可以影响光的偏振。一些装置可以同时改变若干个光性质。其他类型的动态可寻址聚焦元件包括：一个或更多个扫描镜，例如2D或3D微机电系统(MEMS)；和/或一个或更多个可变形透镜或镜或其他光学元件。动态可寻址聚焦元件还可以是一个或更多个光学开关或者在替选方式中包括一个或更多个光学开关。各种源可以用于照射SLM、PMD、成像芯片或包括孤光灯、发光二极管(LED)、LED加荧光体、激光器、激光器加荧光体的任何其他的光重分布装置。每个光源可以发射不同形状、强度和分布的光。将多个光源组合成单个较高功率的源的传统方法包括：将光耦合至光纤中；将刀刃镜光束组合、转发到整合棒或者其他的一些光平均装置中。然而，在一些情况下，在使用传统方法被组合时各个低功率光源的有用特性未被保留，并且较高功率单发射器不是不可用，就是具有过高的每瓦特光的成本。例如，当来自多个激光二极管的光被组合时，被影响的一些特性为：●相干性：当将来自多个分离激光二极管或激光二极管线阵的光耦合至多模光纤，或者使用刀刃镜阵列加透镜将多个激光束组合成单个光束时，相干性丢失。●偏振：由于在多模光纤的输出处的光不再被偏振，所以一些偏振恢复技术必须用于需要偏振光的应用。需要有效地组合来自多个光源的光的光源和投影器。特别需要其中来自多个光源的光可以被操纵以产生具有期望光学特性的期望光图案的有成本效益的光源和投影器。
技术实现思路
本专利技术具有多个方面。一个方面提供了一种光源，所述光源组合了来自多个低功率光发射器的光(低功率光发射器在一些非限制性实施方式中包括激光二极管或其他激光光源并且在其他实施方式中包括非激光光源，非激光光源在一些实施方式中为固态光源)。所述光源可以发射离散的经准直化的非交叠的光斑阵列形式的光。在一些实施方式中，由所述光源提供的光路使各个光斑具有期望的光学特性例如期望的偏振和/或相干性。另一方面提供了一种用于照射动态可寻址聚焦元件的方法。另一方面提供了一种包括如本文所述的光源的光投影器。在附图中示出和/或在以下描述中描述了其他方面和示例实施方式。附图说明附图示出了本专利技术的非限制性示例实施方式。图1A和图1B示出了包括具有多个镜的固定二极管阵列的光源。图2A和图2B示出了包括光纤耦合二极管阵列的光源。图3A至图3C示出了包括“圣诞树形”镜的光源。图3D至图3F示出了包括抛物面镜的光源。图4A和图4B示出了光分布调节。图5A和图5B示出了将来自若干个光源的光束的阵列组合以产生较大的光束阵列。图6示出了用于对来自具有快轴和慢轴的光发射器的光束进行准直化的示例光学布置。图7示出了利用多个镜的光程长度均等化。图8示出了DMD控制方案。图9A和图9B示出了异步的光源调制和DMD操作的可能影响。图10A和图10B示出了在光源以相对于DMD的翻转时间的高频率被调制的情况下的异步的光源调制和DMD操作。图11示出了异步的光源调制和DMD操作。图12示出了用于通过分析由DMD转储的光来生成DMD同步信号的示例设备的框图。图13示出了光发射器相对于DMD周期的示例性交错的开始。图14A和图14B示意性地示出了用于控制动态可寻址聚焦元件来显示图像的不同的可能模式。图15是示出示例投影器的框图。图16A和图16B示意性地示出了可能的彩色成像模式以及在投影器中增大或减小光功率的方式。具体实施方式贯穿以下描述，阐述了具体细节以提供对本专利技术的更透彻的理解。然而，可以在没有这些详情的情况下实践本专利技术。在其他实例中，未详细示出或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光源，包括：多个光发射器，所述多个光发射器中的每个光发射器能够操作成发射相应的光束；一个或更多个镜，所述一个或更多个镜被布置成对所述光束进行重定向以提供紧密间隔的平行光束阵列；以及动态可寻址聚焦元件，所述动态可寻址聚焦元件由所述紧密间隔的平行光束阵列来照射，所述动态可寻址聚焦元件具有基本上被光斑阵列覆盖的有效区域，所述光斑中的每个光斑与所述紧密间隔的平行光束阵列中的光束之一对应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 62/037,5431.一种光源，包括：多个光发射器，所述多个光发射器中的每个光发射器能够操作成发射相应的光束；一个或更多个镜，所述一个或更多个镜被布置成对所述光束进行重定向以提供紧密间隔的平行光束阵列；以及动态可寻址聚焦元件，所述动态可寻址聚焦元件由所述紧密间隔的平行光束阵列来照射，所述动态可寻址聚焦元件具有基本上被光斑阵列覆盖的有效区域，所述光斑中的每个光斑与所述紧密间隔的平行光束阵列中的光束之一对应。2.根据权利要求1所述的光源，其中，所述紧密间隔的平行光束阵列是具有以下长度和宽度的二维阵列，所述长度和宽度均比所述光斑中任一光斑的长度和宽度大。3.根据权利要求1或2所述的光源，其中，所述镜包括第一组平行刀刃镜和第二组平行刀刃镜，所述第二组平行刀刃镜相对于所述第一组刀刃镜中的刀刃镜被横向地定向。4.根据权利要求1或2所述的光源，其中，所述镜包括具有圆形对称表面的至少一个镜，并且所述多个光发射器被布置成将所述相应光束定向成径向地朝向所述至少一个镜的所述圆形对称表面，所述镜操作成将所述光束重定向成在与所述至少一个镜的对称轴平行的方向上行进。5.根据权利要求4所述的光源，其中，所述至少一个镜的所述圆形对称表面是锥形表面。6.根据权利要求4所述的光源，其中，所述至少一个镜的所述圆形对称表面是抛物形表面。7.根据权利要求4至6中任一项所述的光源，其中，所述光源被布置成至少第一组和第二组，其中，所述第一组的光源被布置在沿所述对称轴的第一距离处，所述第二组的光源被布置在沿所述对称轴的与所述第一距离不同的第二距离处。8.根据权利要求1至8中任一项所述的光源，包括在所述镜与所述动态可寻址聚焦元件之间的缩微光学器件。9.根据权利要求8所述的光源，其中，所述缩微光学器件被配置成将由所述紧密间隔的平行光束阵列覆盖的横截面面积减小至少4倍。10.根据权利要求8或9所述的光源，其中，所述缩微光学器件包括第一透镜和第二透镜。11.根据权利要求1至10中任一项所述的光源，其中，所述光发射器发射偏振光，并且所述光发射器和所述镜被布置成使得所述光斑的偏振方向基本上相同。12.根据权利要求1至11中任一项所述的光源，其中，沿着从所述光发射器中的每个光发射器至所述动态可寻址聚焦元件的有效区域的光束的光程长度基本上相等。13.根据权利要求1至12中任一项所述的光源，其中，所述动态可寻址聚焦元件包括相位调制器。14.根据权利要求1至12中任一项所述的光源，其中，所述动态可寻址聚焦元件包括可变形镜。15.根据权利要求1至12中任一项所述的光源，其中，所述动态可寻址聚焦元件包括微机械扫描镜阵列。16.根据权利要求1至15中任一项所述的光源，包括控制系统，所述控制系统被连接成驱动所述动态可寻址聚焦元件以在图像位置处生成期望光图案。17.根据权利要求16所述的光源，其中，所述控制系统被配置成驱动与所述光束中的未对准光束的光斑对应的区域以补偿所述光束的未对准。18.根据权利要求16或17所述的光源，其中，所述控制系统被配置成驱动所述有效区域中的与多个所述光斑中的每个光斑对应的部分来模拟透镜，其中所述透镜具有基于所述期望光图案确定的焦距。19.根据权利要求16至18中任一项所述的光源，其中，所述控制系统被配置成驱动所述有效区域中的与多个所述光斑中的每个光斑对应的部分来模拟棱镜，其中所述棱镜具有基于所述期望光图案确定的倾斜度和倾斜方向。20.根据权利要求16至19中任一项所述的光源，其中，所述控制系统被配置成选择性地驱动所述有效区域中的与所述光斑中的一个或更多个光斑对应的部分以将与所述光斑对应的光束重定向至光转储区。21.根据权利要求16至19中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼斯·米诺，格温·丹贝格，巴维恩·库马兰，安德斯·巴莱斯塔特，埃里克·扬·科扎克，吉尔·罗森菲尔德，埃兰·伊莱泽，
申请(专利权)人：MTT创新公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA