光电光源和数据眼镜制造技术

在至少一个实施例中，光电光源(1)包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电光源和数据眼镜


[0001]提供了一种光电光源。还提供了包括这种光电光源的数据眼镜。

技术介绍

[0002]文献WO 2020/212221A1和WO 2010/069282A2涉及半导体激光器的布置。

技术实现思路

[0003]要实现的目的是提供一种具有改进的光束组合特性的光电光源。
[0004]该目的尤其通过如在独立专利权利要求中所限定的光电光源和数据眼镜来实现。示例性的其他改进构成从属权利要求的主题。
[0005]尤其是，光电光源包括多个半导体激光器，其激光束由共同的反射光学元件形成，例如准直或聚焦，该反射光学元件可以由靠近半导体激光器布置的金属单片块形成。此外，AR/VR引擎包括这种具有对应反射自由光束光学件的光电光源。在本文中，AR表示增强现实，并且VR表示虚拟现实。
[0006]例如，在此描述了一种可用于AR/VR数据眼镜的μ
‑
投影光引擎的方法。所描述的构造将小形状因数与高光学效率相结合。其关键部件可以通过低成本和大批量生产技术如冲压和/或压印来生产。所需光学元件的数量可被最小化。这两个方面都可能使得制造成本低。
[0007]这里描述的光电光源特别可以用于像AR/VR数据眼镜的数据眼镜。对于这种类型的产品，产品的总尺寸是关键的主题和关键性能指标KPI。在本文中，实现紧凑系统的一种方式是所谓的飞点激光束FSLB方法，也称为激光束扫描LBS。在这种情况下，通过由至少一个MEMS镜偏转的一个激光束或多个激光束来实现图像。
[0008]这种MEMS镜需要被激光束照射，例如被准直或聚焦的激光束照射。在单色眼镜结构中，这可以仅仅是一个激光束，或者它可以是具有轻微波长偏移的多个激光束，用于抑制所产生图像中的光学伪影。其背后的效果是通过顺序地重叠一个波长的稍微不同的波长光谱的发射光谱虚拟加宽。在RGB全色结构中，这是红色、绿色和蓝色激光束的重叠，例如准直或聚焦激光束。或者，多个红、绿和蓝激光束的重叠也是可行的。
[0009]在至少一个实施例中，光电光源包括：
[0010]‑
多个半导体激光器，每个半导体激光器被配置成发射激光束并且被布置在安装平台上，以及
[0011]‑
重定向光学元件，该重定向光学元件被配置成用于重定向这些激光束，
[0012]其中
[0013]‑
重定向光学元件包括用于多个半导体激光器中的每一个的单独的反射区域，这些反射区域的形状彼此不同，以及
[0014]‑
在通过重定向光学元件之后，激光束在共同平面中行进。例如，反射区域被配置为成形用于例如准直或聚焦相应的激光束。
[0015]利用这种光电光源，例如，可以解决与激光束成形和来自各个半导体激光发射器的发射的重叠有关的技术问题。这可以以有效的、精确的、紧凑的和成本有效的方式完成。
[0016]典型的边界条件例如为：
[0017]‑
激光束，例如准直激光束，具有约1mm，例如至少0.5mm和/或至多3mm的直径；
[0018]‑
目标光束形状是圆的，尤其是圆形的；
[0019]‑
目标光束轮廓是平顶型的；
[0020]‑
在各激光束之间的目标倾斜角，例如在例如MEMS镜上的准直或聚焦的激光束，为约5
°
或更小，特别是至多3
°
或至多1.5
°
；
[0021]‑
所有激光束倾斜安放在一个平面上；由此，可以通过镜/激光同步(也称为瞄准线(英语：bore
‑
sight)校正)来电子补偿光束倾斜。
[0022]可选的解决方案是使用二向色光束组合器、通过二向色镜自由传播光束组合、或者将发射点尽可能靠近地封装在一个平面中、或者通过降低至300μm至500μm典型范围的子组件，通过使用多脊激光发射器管芯(其中发射点的间距可以降到例如5μm到10μm)。
[0023]激光束成形，例如激光束的聚焦或激光束的准直，可以用单个透镜完成，例如消色差系统，而激光束倾斜偏移经过电子校正。此外，可以使用具有透镜的自由光束结构，或平面光组合器PLC元件。这种PLC元件包括基于全内反射TIR效应引导激光的单片集成波导。
[0024]在这里描述的光电光源中，提出了使用镜进行光束成形。镜面可以布置在单块中。单片镜块可以是激光壳体的元件。典型地，短波长半导体激光器需要被密封封装以确保在所有环境操作条件下的有效时间要求。在这种情况下，镜块可以形成封装的侧壁，或者可以是封装的侧壁的一个部件。为了术语一致，这样的镜或重定向光学元件也可以称为偏转镜。
[0025]镜的光学表面可以具有相对于彼此的倾斜。由此，激光束，例如反射的、聚焦的或准直的激光束，可以被引导到公共点，在那里它们被重叠到一个点。在所描述的数据眼镜中，这可以是放置成像单元(如用于激光束扫描的MEMS镜LBS)结构的位置。倾斜的激光束都被布置在一个平面中，以通过一维镜与激光器的同步实现光束倾斜的电子校正。
[0026]镜的光学形状可以是球面的、非球面的或者可以具有自由形式的光学件。镜可以将具有高光束发散度的半导体激光器的典型椭圆形发射重新分布和整形为准直或聚焦的圆形光束。对于在AR/VR数据眼镜中的应用，形成平顶光束轮廓可能是有益的。
[0027]由于反射元件上的低损耗和镜的高数值孔径，使用反射元件进行光束成形提供了高光学效率。与通过光束限流的其他解决方案的损耗、二向色滤光器层上的损耗、耦合损耗和菲涅耳损耗相比，这里描述的反射概念提供高得多的光学效率。除此之外，激光束成形和光束组合可以仅通过一个光学元件来实现。所描述的光学元件，即重定向光学元件，可以通过例如成本有效的金属冲压和压印工艺来制造。
[0028]根据至少一个实施例，半导体激光器被配置成发射近紫外、可见和/或近红外辐射。为此，半导体激光器可以包括半导体层序列。半导体层序列可以包括一个或多个有源区，其中有源区或每个有源区包括至少一个量子阱。量子阱可以是量子点、量子线或量子层或其组合。
[0029]根据至少一个实施例，半导体层序列基于III
‑
V化合物半导体材料。半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料如Al
n
In1‑
n
‑
m
Ga
m
N或磷化物化合物半导体材料如Al
n
In1‑
n
‑
m
Ga
m
P或砷化物化合物半导体材料如Al
n
In1‑
n
‑
m
Ga
m
As，其中在每种情况下适用0≤n≤1、0≤m≤1和
n+m≤1。半导体层序列可以包括掺杂剂和附加成分。然而，为了简单起见，仅指出了半导体层序列的晶格的基本组分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些可以部分地由少量其他物质代替和/或补充。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电光源(1)，包括
‑
多个半导体激光器(21，22，23)，每个半导体激光器被配置为发射激光束(L1，L2，L3)并且被布置在安装平台(31)上，以及
‑
重定向光学元件(4)，被配置为用于重定向所述激光束，其中，
‑
所述重定向光学元件包括用于所述多个半导体激光器中的每一个的单独的反射区域(41、42、43)，所述反射区域(41、42、43)的形状彼此不同，以及
‑
在穿过所述重定向光学元件(4)之后，所述激光束(L1，L2，L3)在共同平面中行进。2.根据前述权利要求所述的光电光源(1)，其中，所述反射区域(41，42，43)被配置为准直、聚焦或整形相应分配的激光束(L1，L2，L3)。3.根据前述权利要求中任一项所述的光电光源(1)，其中，所述重定向光学元件(4)是包括单片镜块的偏转光学元件，其中所有的所述反射区域(41，42，43)被形成在所述重定向光学元件(4)的面向所述多个半导体激光器(21，22，23)的单个光束成形侧上。4.根据前述权利要求中任一项所述的光电光源(1)，其中，所述激光束(L1，L2，L3)在撞击在所述重定向光学元件(4)上之前彼此平行地行进，其中，所述激光束(L1，L2，L3)在所述重定向光学元件(4)处被反射之后以倾斜的方式并且朝向共同的交叉点行进，其中，所述激光束(L1，L2，L3)在所述重定向光学元件(4)处的方向变化是至少60
°
并且至多120
°
。5.根据前述权利要求中任一项所述的光电光源(1)，还包括壳体(3)，其中，所述壳体(3)包括底板(30)、壳体环(33)以及盖(32)，并且其中，所述壳体(3)是气密的。6.根据前述权利要求所述的光电光源(1)，其中，所述重定向光学元件(4)是作为金属环的所述壳体环(33)的一部分。7.根据权利要求5所述的光电光源(1)，其中，所述壳体环(33)包括在远离所述多个半导体激光器(L1，L2，L3)的一侧上的外环(34)和面向所述多个半导体激光器(L1，L2，L3)的内环(35)，其中，所述外环(34)和所述内环(35)是金属环，所述内环(35)的金属比所述外环(34)的更软，并且其中，所述重定向光学元件(4)形成所述内环(35)。8.根据权利要求5所述的光电光源(1)，其中，所述盖(32)对于所述激光束(L1，L2，L3)是透射的并且具有其他的光学元件(5)，使得所述盖(32)被配置为用于以下项中的至少一项：改变所述激光束(L1，L2，L3)中的至少一个的方向和组合所述激光束(L1，L2，L3)中的至少两个。9.根据前述权利要求所述的光电光源(1)，其中，所述其他的光学元件(5)包括用于所述激光束(L1，L2，L3)中的至少一个的光栅(51)或用于所述激光束(L1，L2，L3)中的至少两个的光导(52)。10.根据权利要求8和9中任一项所述的光电光源(1)，其中，所述其他的光学元件(5)包括用于所述激光束(L1，L2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：