CN104062770A - 一种减小激光散斑效应的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减小激光散斑效应的装置。本发明利用在由复数个基色激光器组成，具有单一光束输出的激光器中，对复数个基色激光器分别引入随机的调制机制，而使得不同激光器之间具有随机相位分布，从而这些光束合束后产生的光束能够有效的减小激光散斑效应。在一定程度上，使用这种装置的激光光源不需要再另外增加消散斑的器件就可直接应用于激光显示系统，大大降低了消散斑的成本和光功率损失。

Description

一种减小激光散斑效应的装置

技术领域

本发明属于激光显示领域，特别是涉及一种减小激光散斑效应的装置。

背景技术

近年来，大屏幕高亮度的投影显示技术由于市场需求的急剧增长而吸引了大量的关注。在诸多技术方案中，激光光源将凭借压倒性的技术优势而成为主导平台，给消费者提供远超现有产品的新型视觉享受和便利性。和传统灯泡光源和发光二极管（LED）光源相比，激光光源可提供更高的亮度，更丰富的色彩同时在成本、功耗和体积方面也更具优势。

但由于激光具有高相干性，因此基于激光的投影系统存在着散斑噪声这个固有问题。单色的RGB激光器发射出的具有相同频率并具有空间相干性的激光束入射到漫反射的投影屏幕上时，这些激光束由于屏幕的不同方向的反射或投射而被散射。这些散射波在碰到人眼的视网膜时就会产生静态分布的建设性和破坏性的干扰，即产生被称为散斑噪声的干涉图案。散斑噪声的存在严重影响了激光显示的成像质量，使图像的对比度和分辨率下降，已成为制约和阻碍激光显示技术进入市场的主要原因之一。

显示用激光光源通常由单个或多个红绿蓝（RGB）三基色激光器合束成白光激光光源。光源的输出功率可以通过增加激光器的数量就可以提高，特别适用于大屏幕高功率的激光显示系统的需求。同时模块化的设计使得单个激光器模块可以随意拆卸更换，提高了光源的可靠性和可维修性，降低了光源系统的成本。合束方式可采用空间耦合，光纤耦合或者两者的混合应用。空间耦合结构紧凑，成本低，但调节复杂。与空间耦合输出相比，采用光纤合束技术，将光纤耦合输出的基色激光器组合在一起形成激光光源的方式装配简单，稳定性高。

发明内容

本发明提出了一种用于RGB激光光源的减小激光散斑效应的装置。

本发明采用的技术方案是：

本发明的减小激光散斑效应的方法是通过引入随机调制的方式来随机改变组成RGB激光光源的单个激光器输出模式。

进一步的，所述的调制方式是机械调制、电光调制、声光调制或磁光调制的一种或多种组合，调制频率大于人眼的响应频率。

通过这种技术产生的不同模式的激光束在合束后能够有效的消除激光散斑效应，在一定程度上不需要再另外增加消散斑的器件，成本低、光功率损失小，在用于激光显示系统中时具有很大的优势。

附图说明

图1是本专利的第一实施例的示意图。

图2是本专利的第二实施例的示意图。

图3是本专利的第三实施例的示意图。

图4是本专利的第四实施例的示意图。

具体实施方式

现结合附图说明和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是一种用于显示用激光光源的减小激光散斑效应装置的第一实施例的结构示意图。在该实施例中，激光光源由多个RGB基色激光器101组合而成，每个基色激光器通过空间光学准直系统102和空间光学耦合系统103合成一束白光激光。减小激光散斑效应的装置104被安装在每个基色激光器的光路上，对每个基色激光器的输出光束进行随机的调制。单色的RGB激光器发射出的具有相同频率并具有空间相干性的激光束入射到漫反射的投影屏幕上时，这些激光束由于屏幕的不同方向的反射或投射而被散射。这些散射波在碰到人眼的视网膜时就会产生静态分布的建设性和破坏性的干扰，使得用户看到的图像的对比度和分辨率下降，这就是制约和阻碍激光显示技术推广应用的散斑噪声的来源。而在本发明中，由于在合束前的复数个RGB基色激光器上安装了能够引入随机调制的消散斑装置，使得合束后的激光束不再具有单一的频率、相位或者空间模式，从而大大降低了散射光之间的干涉程度，也就很大程度上消除了散斑噪声。在总功率一定的前提下，单个基色激光器的功率越小，个数越多，那么引入的随机调制而造成的差异分布就更大，消除散斑的效果就会更好。

图2是一种用于显示用激光光源的减小激光散斑效应装置的第二实施例的结构示意图。在该实施例中，激光光源由多个RGB基色激光器201组合而成，每个基色激光器通过空间光学准直系统202和空间光学耦合系统203合成一束白光激光。减小激光散斑效应的装置204被安装在复数个基色激光器的光路上，同时对复数个基色激光器进行随机的调制。同第一实施例相比，第二实施例牺牲了消除散斑的能力但结构能够能简单，成本更低。实际应用中需要根据基色光源的相干特性，总功率以及散斑噪声需要达到的指标来合理配置减小激光散斑效应装置的个数和位置。

图3是一种用于显示用激光光源的减小激光散斑效应装置的第三实施例的结构示意图。在该实施例中，激光光源由多个光纤耦合输出RGB基色激光器301组合而成，每个基色激光器的输出光纤302通过光纤耦合系统303合成一束白光激光。减小激光散斑效应的装置304被安装在每个基色激光器的光纤上，对每个基色激光器的光纤输出进行随机的调制。同第一实施例和第二实施例中在空间耦合的基色激光器的光路上安置减小激光散斑效应装置相比，在光纤耦合输出的基色激光器上安装减小激光散斑效应装置光损更小，结构更简单而稳固，只是由于需要进行光纤耦合而整体成本较高。

图4是一种用于显示用激光光源的减小激光散斑效应装置的第四实施例的结构示意图。在该实施例中，激光光源由多个光纤耦合输出的RGB基色激光器401组合而成，每个基色激光器的输出光纤402通过光纤耦合系统403合成一束白光激光。减小激光散斑效应的装置403被安装在多个基色激光器的光纤上，同时对复数个基色激光器的光纤输出进行随机的调制。同第三实施例相比，第四实施例牺牲了消除散斑的能力但调制装置的个数减少，成本更低。实际应用中需要根据基色光源的相干特性，总功率以及散斑噪声需要达到的指标来合理配置减小激光散斑效应装置的个数和位置。

所述调制方式可以是调制方式是机械调制、电光调制、声光调制或磁光调制的一种或多种组合。

所述调制频率可以是大于人眼响应频率的任意频率。

所述调制的对象可以是输入激光束的相位、频率、振幅、空间模式或波导模式的一种或多种。相位调制可以通过电光、声光或磁光效应影响光波通过时的折射率来实现。对频率或波长的调制可以通过使光波通过一个三阶非线性光学介质来达到激光线宽的拓宽和调制实现。光路调制可以通过使激光束在一个光学系统中进行一个Z形传播时变动反射镜来实现。模式调制则可通过对波导(如光纤)施加应力，拉力或震动来实现改变波导的等效折射率来实现。

需要说明的是，以上仅已若干实施例说明了本发明的基本思想。显然，本发明可以应用与其他需要消除激光散斑效应的多激光器合束系统中。

Claims (9)

1.一种减小激光散斑效应的装置，其特征是单一输出光束由复数个功率较低的分光光束合束而成，并通过调制的方式来随机改变各分光束的相位、空间模场等输出模式。

2.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是所述光束合束由空间耦合实现。

3.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是所述光束合束由光纤耦合实现。

4.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是所述光束合束由空间耦合和光纤耦合混合实现。

5.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是所述调制方式是机械调制、电光调制、声光调制或磁光调制的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是调制频率大于人眼响应频率。

7.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是安装在不同激光器上的装置引入的调制频率、振幅可以不同且随机分布和变化。

8.根据权利要求1所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是分光束可以分为几组，每组可为2个以上光束，调制是按组进行。

9.根据权利要求5所述的减小激光散斑效应的装置，其特征是所述调制是通过震动方式实现。