CN104969116A

CN104969116A - 使用光束分离器的减斑器

Info

Publication number: CN104969116A
Application number: CN201280076836.9A
Authority: CN
Inventors: C.勒格罗斯; L.基尔彻尔
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Intel Corp
Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2015-10-07
Also published as: US10310289B2; US20150226975A1; WO2014053178A1; KR20180107317A; EP2904447A1; JP2015532455A; US20190137779A1; US10598952B2; KR20150077403A

Abstract

组件（1）包括：激光源（3）和用于减少斑纹的部件（7），该用于减少斑纹的部件（7）包括光束分离器（9），该光束分离器（9）将激光束的第一部分（11）反射并且将第二部分（13）传输；以及第一和第二反射构件（15、17），第一反射构件（15）接收激光束的第二部分（13）并且第二反射构件（17）将所述第二部分（13）导向回到光束分离器（9），其中激光束的第二部分（13）能够从第一反射构件（15）导向第二反射构件（17），其中第一反射构件（15）、第二反射构件（17）以及用于光束分离的构件（9）针对激光束的第二部分（13）限定光学路径，该光学路径的长度等于或大于激光束的相干长度。

Description

使用光束分离器的减斑器

技术领域

本发明涉及发光组件，并且特别地但不排他地涉及使用模块以向激光束的部分提供光学路径的发光组件，该光学路径的长度等于或大于激光束的相干长度，使得减少斑纹。

背景技术

斑纹是归因于光是相干的事实而利用光源例如激光光源引起的现象。平行线和同步的波前同时打到投射表面。当光打到表面时，它引起建设性和破坏性的干涉。干涉引发图像退化，其通过人眼和/或通过传感器经常可见。除了图像质量的损失以外，也可以影响观察者的视觉舒适。

减少斑纹的最常见的方式之一是组合具有不同斑纹图样的激光束。这典型地通过以下来实现：将具有斑纹图样的一个激光束的光束点（处于给定强度的高斯光束强度分布）与具有不同的不相关斑纹图样的其它激光束的光束点重叠以提供具有减少的斑纹的单个光束点。将具有不同斑纹图样的激光束组合导致斑纹图样的平均，这减少了可见的斑纹效应。

斑纹效应特别影响激光投射系统。该斑纹效应引起投射图像的像素的强度变化。每个像素内的强度的该变化导致具有不清晰边沿的视觉效应的变形的投射图像。

在投射系统中，二维（2－D）图像或视频能够被显示在显示器表面上；二维图像或视频的每个像素通过借助于例如光束组合器将调制的红色、绿色和蓝色和/或其它波长的激光光源（诸如UV（紫外）或IR（红外））组合来生成。来自调制的红色、绿色和蓝色激光器的组合光从光束组合器作为一束光来发射。从光束组合器发射的光束包括脉冲，并且每个脉冲将对应于二维图像或视频的像素。一个或多个MEMS微镜被用来将光束导向显示屏；一个或多个MEMS微镜将振荡以z字形、单向或双向光栅（逐行扫描或不逐行扫描）或李萨如（lissajou）图样来跨显示屏扫描光束，使得二维图像或视频被逐像素地显示在显示屏上。（一个或多个）MEMS微镜将连续地振荡以例如从左到右并且从顶到底来扫描光，使得投射到显示器表面上的二维图像或视频的每个像素被连续地刷新。MEMS微镜的振荡速度是使得完全的二维图像或视频在显示器表面上可见。

对于扫描光的激光投射系统例如MEMS激光投射系统而言，减少斑纹是难以实现的。这是因为斑纹发生在每个个别像素中并且因此用于减少斑纹的步骤必须被执行在（一个或多个）MEMS微镜已经振荡以将下一个像素投射在显示屏上之前。因为MEMS微镜必须非常快地振荡（使得完全的二维图像或视频在显示器表面上可见），所以执行用于减少斑纹的步骤的时间段是非常受约束的。

进一步挑战在于：因为这样的激光投射系统典型地使用红色、绿色和蓝色光源，所以斑纹减少必须对激光束来执行，该激光束由红色、绿色和蓝色光源中的每个提供。

进一步要求在于：用于斑纹减少的构件应当具有小的光损失或没有光损失。光损失将降低投射图像的亮度。

已经在激光投射系统中采取许多步骤来减少斑纹的发生。一个突出的方法是在美国专利申请US2012/0075588中公开的方法；在该特别专利申请中，原理是将激光束的两个正交偏振分离，并且使每个偏振沿着不同的长度路径直接通过；相应地两个偏振将提供两个不同的斑纹图样。两个不同的偏振能够各自进一步分离以提供各自具有不同斑纹图样的总共四个偏振。

对比率提供斑纹图样的测量。对比率由以下公式给出：

其中'σ'是标准偏差并且'I'是图像的可见光的平均强度。斑纹减少由以下公式给出：

其中'N'是相同平均强度的不同的不相关斑纹图样的数目。

因为US2012/0075588的方法提供两个不同的斑纹图样，所以由对比率的减少指示的斑纹减少为30％。这样的减少对于许多应用而言是不足的。

此外，在US2012/0075588中公开的装置使用四分之一波片，需要该四分之一波片来改变通过它们的激光束的极性；这些四分之一波片是非常昂贵的，增加装置的成本以及引发许多光学损失。

本发明的目标是减轻或消除上面提到的缺点中的至少一些。

发明内容

根据本发明，提供一种发光组件，其包括：至少一个激光源，其可操作以发射激光束，以及用于减少斑纹的部件，其中用于减少斑纹的部件被布置成接收激光束，其中用于减少斑纹的部件包括：用于光束分离的构件，其被配置成通过将激光束的第一部分反射并且将激光束的第二部分传输来将由激光器发射的激光束分离；以及至少第一和第二反射构件，其中第一反射构件被布置成接收来自用于光束分离的构件的激光束的第二部分并且第二反射构件被布置成使得它能够将激光束的第二部分导向回到用于光束分离的构件，并且其中第一反射构件和第二反射构件被布置成使得激光束的第二部分能够从第一反射构件导向第二反射构件；并且其中至少第一和第二反射构件以及用于光束分离的构件被布置成针对激光束的第二部分限定光学路径，该光学路径的长度等于或大于从至少一个激光源发射的激光束的相干长度。

用于减少斑纹的部件包括第一镜和第二镜，其限定第一反射构件和第二反射构件，其中第一镜和第二镜以及光束分离器片，其中第一镜、第二镜以及光束分离器片中的每个机械上彼此独立，使得第一镜、第二镜以及光束分离器片中的每个能够彼此独立来移动。

用于减少斑纹的部件可以包括模块，该模块包括具有第一、第二和第三表面的第一部分，并且其中第一和第二以及第三表面中的每个与用于光束分离的构件光通信；并且其中模块的第一表面包括第一反射构件，并且其中模块的第二表面包括第二反射构件，并且其中模块的第三表面包括用于光束分离的构件。

光束的相干长度是从相干光源（例如激光光束）到其中传播的光波不再等于（在相位或波长的方面）初始发射波的点的传播距离。在该传播距离内，所讨论的波最类似于完美的正弦波。相干长度L_c由以下给出：

其中λ是激光的波长，?λ为光源的谱宽并且n为介质的折射率。

用于光束分离的构件可以包括提供在模块的第三表面上的涂层。用于光束分离的构件可以通过提供在模块的第三表面上的涂层来限定。

第一部分的第一表面可以包括限定第一反射构件的反射涂层，并且第一部分的第二表面包括限定第二反射构件的反射涂层。

发光组件可以进一步包括第二部分，其包括第四、第五和第六表面，其中第二部分的第四表面和第二部分的第五表面被配置成与用于光束分离的构件光通信，使得由第四表面接收的激光束能够传到用于光束分离的构件，并且由用于光束分离的构件反射或从用于光束分离的构件发射的激光束能够被第二部分的第五表面接收，其中第二部分的第五表面被配置成发射它从用于光束分离的构件接收的激光束，使得由用于光束分离的构件反射的激光束的第一部分和已经被传输经过用于光束分离的构件到第一和第二反射构件并且返回经过用于光束分离的构件的激光束的第二部分的至少部分两者能够从模块发射经过第二部分的第五表面。

模块的第二部分的第四和第五表面可以各自包括抗反射涂层。

第六表面被优选地布置成邻接第一部分的第三表面。

将要理解的是，用于光束分离的构件可以替代地包括在模块的第二部分的第六表面上提供的涂层。将要理解的是，用于光束分离的构件可以替代地由在模块的第二部分的第六表面上提供的涂层和在模块的第一部分的第三表面上提供的涂层限定。

模块的第一部分优选地包括玻璃。模块的第二部分优选地包括玻璃。

模块可以包括玻璃、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、耐热玻璃、微晶玻璃、浮硼（borofloat）材料、聚合物、硼硅酸盐冕、重火石或塑料。模块的第一部分和/或第二部分可以包括玻璃、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、耐热玻璃、微晶玻璃、浮硼材料、聚合物、硼硅酸盐冕、重火石或塑料。模块优选地由使光能够传输经过的材料制成。因此，如果材料在传输方面具有尽可能小的光损失则是优选的。优选地，模块包括SF2或BK7，其在玻璃的类别下。模块的第一部分和/或第二部分可以包括SF2或BK7，其在玻璃的类别下。

优选地，第一部分和第二部分可以协作以限定单个单元。优选地，第一部分和第二部分通过连接来协作；即第一部分和第二部分被一起连接以形成单个单元。

第一和第二部分可以各自被配置成具有三角形横截面或截断的三角形横截面。优选地，第一和第二部分被配置成具有三角形横截面。三角形横截面优选地是等边三角形。三角形横截面可以是等腰三角形。从用于光束分离的构件导向第一反射构件、第二反射构件并且回到用于光束分离的构件的激光束遵循的路径应当是三角形。取决于根据法线的光束对模块的输入角度α，两个反射表面的反射角度应当被设定以满足以下等式：180=2α + β + Ω，其中β是在输入光和第一反射表面上反射光之间限定的角度并且Ω是第一反射光和在第二反射表面上反射光之间限定的角度。优选地，β = Ω，其对应于形成等腰三角形的光学路径。

模块可以被配置成使得第一和第二部分可变；用这种方法第一和第二部分中的每个可以与具有以不同角度定向的其它第一和第二部分（即具有不同大小的第一和第二部分）选择性地交换。用户能够因此选择使用具有适当定向的表面（即大小）的第一和第二部分，这提供激光输入和输出发射的所需方向。

第一部分的第一和第二表面可以被定向成使得将激光束的第二部分的至少部分从用于光束分离的构件沿着与其中激光束的第一部分由用于光束分离的构件反射的方向相同的方向发射，使得将激光束的第二部分的所述至少部分和激光束的第一部分从模块沿着相同的方向或平行地发射，该激光束的第二部分的所述至少部分已经传输经过用于光束分离的构件到第一和第二反射构件并且返回经过用于光束分离的构件。模块可以被成形或配置成使得第一和第二表面用这种方法来定向。

模块可以被配置例如被成形成使得在第一和第二表面之间存在预定角度以提供第一和第二反射构件之间的预定角度，使得在模块上入射的激光束与从模块发射的激光束之间存在预定角度。

第一、第二、第四和第五表面可以被定向成使得激光束的第一部分和激光束的第二部分的所述至少部分能够从模块的第二部分的第五表面沿着相同方向和/或平行地发射。

模块可以被配置成使得在第一和第二表面之间以及在第四与第五表面之间存在预定角度，使得在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的激光束之间存在预定角度。激光束的所述第一部分和激光束的第二部分的所述至少部分是从模块的第四表面发射的激光束。

优选地，激光束的第一部分和激光束的第二部分的所述至少部分将从模块的第五表面沿着相同的方向和/或平行地发射，所以将存在预定角度，该预定角度将存在于在模块的第四表面上入射的光束与激光束的第一部分和激光束的第二部分的所述至少部分中的每个之间。

例如，模块可以被配置成使得在第一部分中在模块的第一和第二表面之间以及在第二部分中在模块的第四和第五表面之间存在预定角度，使得光能够从模块以预定角度发射。模块可以被配置成针对模块的第四表面上入射的给定角度以预定角度来发射光；在这样的情况下与激光源相对的模块的定向被确定成使得表面能够以适当角度来定向。

例如，模块可以被成形成使得在第一和第二表面之间存在60°的角度，并且在第四和第五表面之间存在120°的角度；在这样的情况下，假设激光束在第四表面上以对于第四表面的90°的角度入射，则在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的激光束之间将存在60°的角度。在这种情况下，为了实现在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第四表面发射的光之间的60°的角度，模块能够优选地相对激光源被布置成使得从激光源发射的激光束在模块的第四表面上以90°的角度入射；然而将要理解的是，模块能够被配置成给在模块的第四表面上入射的任何特别角度提供在入射与发射的激光束之间的60°的角度。

同样地，模块可以被配置成使得在第一和第二表面之间存在45°的角度，并且在第四表面与第五表面之间存在90°的角度，使得在模块的第三表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的激光束之间存在90°的角度。在这种情况下，为了实现在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的激光束之间的90°的角度，模块应当相对激光源被布置成使得从激光源发射的激光束在模块的第四表面上以90°的角度入射；然而将要理解的是，模块能够被配置成给在模块的第四表面上入射的任何特别角度提供在入射与发射的光束之间的90°的角度。

同样地，模块可以被配置成使得在第一与第二表面之间存在65°的角度，并且在第四与第五表面之间存在130°的角度，使得在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的激光束之间存在50°的角度。在这种情况下，为了实现在模块的第四表面上入射的激光束与从模块的第五表面发射的光之间的65°的角度，模块应当相对激光源被布置成使得从激光源发射的激光束在模块的第四表面上以90°的角度入射；然而将要理解的是，模块能够被配置成给在模块的第四表面上入射的任何特别角度提供在入射与发射的光束之间的50°的角度。

优选的是，第一表面与第二表面之间的角度由以下给定：180=2α + β + Ω，其中β是输入光与在第一反射表面上反射光之间限定的角度，Ω是在第一反射光与第二反射表面上反射光之间限定的角度并且α是根据法线的光束对模块的输入角度。

在制造阶段，模块的第一部分可以被成形成使得实现第一表面与第二表面之间的所需角度。在制造阶段，模块的第二部分可以被成形成使得实现第四表面与第五表面之间的所需角度。

用于光束分离的构件可以包括介电或混合介电材料。

用于光束分离的构件可以被配置成将由激光器发射的激光束分离以提供具有第一强度的第一激光束部分和具有第二强度的第二激光束部分。用于光束分离的构件可以被配置成非偏振的光束分离器。非偏振的光束分离器可以是涂层。如先前指示的，非偏振的光束分离器优选地以涂层的形式来提供，该涂层被提供在模块的第一部分的第三表面上。非偏振的光束分离器优选地是混合介电涂层。非偏振的光束分离器可以包括金属（铝、银或甚至金）涂层和/或介电涂层（氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物）的组合。

用于光束分离的构件可以被配置成将由激光器发射的激光束分离以提供具有第一偏振的第一激光束部分和具有第二偏振的第二激光束部分，其中第一和第二偏振是正交的。用于光束分离的构件可以被配置成偏振光束分离器。偏振光束分离器可以是涂层。如先前指示的，偏振光束分离器优选地以涂层的形式来提供，该涂层被提供在模块的第一部分的第三表面上。偏振光束分离器可以包括电介质；优选地偏振光束分离器是纯的电介质。偏振光束分离器优选地包括多层的材料，诸如氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物。

用于光束分离的构件可以包括选自组中的至少一种材料，该组包括Al、Au、Ag、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、MgF₂、LaF₃和AlF₃。替代地，用于光束分离的构件可以包括具有合金的这些金属中的任何一种。

根据本发明的进一步方面，提供一种投射装置，其包括：根据上面提到的发光组件中的任何一个的一个或多个发光组件，以及一个或多个MEMS镜，其能够围绕至少一个振荡轴振荡以跨投射屏扫描从一个或多个发光组件已经发射的光来在投射屏上投射图像。

一个或多个发光组件可以各自包括至少三个激光源。

发光组件的模块可以相对至少一个激光源被布置成使得激光束从模块沿着一个方向发射，该方向确保在从至少一个激光源发射并且在模块上入射的激光束与从模块发射到MEMS镜的激光束之间存在不同于0°或180°或360°的角度。

发光组件的模块可以相对MEMS镜被布置成使得从模块发射的激光束在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，当MEMS镜经受全振荡时，该角度总是大于MEMS镜的振荡的角度的一半。优选地，发光组件的模块相对MEMS镜被布置成使得从模块发射的激光束在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，当MEMS镜经受全振荡时，该角度仅仅超过MEMS镜的振荡的总光学角度的一半。优选地，发光组件的模块相对MEMS镜被布置成使得从模块发射的激光束在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，当MEMS镜经受全振荡时，该角度在0.1°-45°之间大于MEMS镜的振荡的总光学角度的一半，并且最优选地在1°-10°之间大于MEMS镜的振荡的总光学角度的一半。光学角度优选地是MEMS镜的机械振荡角度的两倍。

在上面提到的投射装置的任何一个中，发光组件可以包括三个激光源并且发光组件的用于减少斑纹的部件可以被布置成接收来自三个激光源的激光束。

投射装置可以包括除了在一个或多个发光组件中提供的激光源以外的至少两个进一步激光源。例如发光组件可以包括提供红色激光束的激光源，并且投射装置可以包括被配置成分别提供蓝色和绿色激光束的进一步两个激光源。该特别示例中的发光组件将发射红色激光束。然而，将要理解的是，发光组件可以包括激光源，该激光源被配置成发射任何颜色激光束例如蓝色或绿色、和/或红外光和/或UV光。同样地，投射装置的两个激光源可以被配置成发射任何颜色激光束和/或红外光和/或UV光。来自每个激光源的光束可以被组合以限定像素。

投射装置可以进一步包括光束组合器，其被配置成将从一个或多个发光组件发射的激光束与由在投射装置中提供的至少两个进一步激光源发射的光束组合。

投射装置中的发光组件可以进一步包括光束组合器。

投射装置的发光组件可以包括三个激光源。投射装置的发光组件中的用于减少斑纹的部件可以被布置成接收来自三个激光源的激光束。三个激光源可以包括红色、绿色和蓝色激光源。

投射装置可以包括除了在一个或多个组件中提供的用于减少斑纹的（一个或多个）部件以外的用于减少斑纹的至少一个其它部件。例如，投射装置可以包括单个发光组件，该发光组件包括用于减少斑纹的第一部件，并且投射装置可以包括用于减少斑纹的第二部件。用于减少斑纹的至少一个其它部件可以具有用于减少斑纹的前面提到的部件的一些或所有特征。

在一个或多个发光组件中的用于减少斑纹的部件被配置成包括非偏振光束分离器的情况下，用于减少斑纹的至少一个其它部件可以被配置成包括非偏振光束分离器。在一个或多个发光组件中的用于减少斑纹的部件被配置成包括偏振光束分离器的情况下，用于减少斑纹的第二部件可以被配置成包括非偏振光束分离器构件。

用于减少斑纹的至少一个其它部件可以被配置成输出激光束到一个或多个MEMS镜，其能够围绕至少一个振荡轴振荡以跨投射屏扫描光。

优选地，用于减少斑纹的至少一个其它部件被布置成使得投射装置的一个或多个MEMS镜与可以被配置的用于减少斑纹的至少一个其它部件的中心轴偏移。优选地，用于减少斑纹的至少一个其它部件可以被配置成包括具有前面提到的模块的一些或所有特征的模块，并且模块被布置成使得一个或多个MEMS镜与模块的中心轴偏移。

优选地，用于减少斑纹的至少一个其它部件被配置成接收从投射装置中的发光组件输出的激光束以及从在投射装置中提供的两个进一步激光源输出的激光束。

用于减少斑纹的至少一个其它部件优选地被配置成接收组合的激光束，其中组合的激光束包括从发光组件输出的激光束以及从两个进一步激光源输出的激光束。

投射装置可以包括除了在一个或多个发光组件中提供的用于减少斑纹的（一个或多个）部件以外的用于减少斑纹的多个其他部件。例如，用于减少斑纹的第二、第三和更多个部件可以被提供在投射装置中。用于减少斑纹的多个其他部件可以被布置成在堆叠中。这将导致斑纹更大减少。优选地，堆叠中的一个部件包括偏振涂层并且堆叠中的所有其它部件包括非偏振涂层。优选地，用于减少斑纹的第二部件将包括偏振光束分离器并且用于减少斑纹的第三和上面附加的部件将优选地包括非偏振光束分离器。

在投射装置中，模块可以被布置成使得从模块的第五表面发射的激光束沿着一个方向发射，该方向确保它们总是在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，该角度总是大于MEMS镜的振荡的总光学扫描角度的一半。如果对于MEMS镜的表面的角度小于MEMS镜的振荡角度，则投射的图像将会失真。有利地，光束在MEMS镜的表面上入射的角度能够通过将模块配置成具有适当定向的至少其第一表面和第二表面来调整。模块被设计成使得它适合激光束的输入与输出角度的关系，输出角度实现以仅仅超过其总光学扫描角度的一半的角度达到MEMS镜。光束在MEMS镜的表面上入射的角度也能够通过移动模块来调整；然而减少MEMS镜上的激光束的入射角度将会要求模块从MEMS镜被移动得更远，因此对于投射装置而言要求更大封装或外壳。

模块能够被用来将它发射的激光束导向MEMS镜。可以进一步提供一种用于修改现有的投射系统或投射装置的方法，其包括以下步骤：用具有上面提到的特征中的一个或多个的模块来代替被用来使从光束组合器发射的光转向MEMS镜的反射构件。用这种方法模块能够被用来将光束与MEMS镜对准。

附图说明

本发明借助于实施例的描述将更好理解，该实施例仅作为举例来给出并且通过附图来图解，其中

图1示出根据本发明的第一方面的发光组件的侧视图；

图2示出根据本发明的第二方面的发光组件的侧视图；

图3a与b示出在图1和图2的发光组件中使用的模块的变化；

图4示出根据本发明的进一步方面的投射装置的示意表示；

图5示出根据本发明的进一步实施例的投射装置的示意表示；

图6示出根据本发明的进一步实施例的投射装置的示意表示；

图7示出根据本发明的进一步方面的发光组件的侧视图；

图8示出根据本发明的进一步方面的发光组件的侧视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一方面的发光组件1的侧视图。发光组件1包括可操作来发射激光束5的激光源3以及用于减少斑纹的部件7。用于减少斑纹的部件7被布置成接收来自激光源3的激光束5。

用于减少斑纹的部件7包括模块21，该模块21由第一部分50和第二部分51组成。第一和第二部分50、51各自被配置成具有三角形横截面（替代地第一和/或第二部分50、51可以包括截断的三角形横截面）。第一部分50包括限定模块21的第一表面23、第二表面25和第三表面26的三个表面，而第二部分51包括限定模块21的第四表面27、第五表面29和第六表面30的三个表面。将要理解的是，第二部分51是可选的特征并且本发明在模块仅包括第一部分50时仍然能够被执行。

用于减少斑纹的部件7包括用于光束分离的构件9。在该特别示例中，用于光束分离的构件9由涂层43来限定，该涂层43被提供在模块21的第一部分50的第三表面26上。替代地，用于光束分离的构件9能够是提供在第二部分51的第六表面30上的涂层。涂层43可以包括介电材料诸如Al、Au、Ag、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、MgF₂、LaF₃和/或AlF₃，使得用于光束分离的构件9被配置成偏振光束分离器。

用于光束分离的构件9被配置成通过反射激光束5的第一部分11并且传输激光束5的第二部分13来将由激光器3发射的激光束5分离。在该特别示例中，用于光束分离的构件9被配置成偏振光束分离器；即用于光束分离的构件9被配置成将由激光器3发射的激光束5分离以提供具有第一偏振的第一激光束部分11和具有第二偏振的第二激光束部分13，其中第一偏振和第二偏振彼此正交。因此，第一部分50的第三表面26上的限定用于减少斑纹的部件7的涂层43包括介电材料诸如例如Al、Au、Ag、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、MgF₂、LaF₃和/或AlF₃。

将要理解的是，用于光束分离的构件不被限制于偏振光束分离器，例如用于光束分离的构件能够是非偏振光束分离器。（当然如果用于光束分离的构件是非偏振，则光束将会被分成不同强度的光束而不是不同偏振的光束）。

用于减少斑纹的部件7包括至少第一和第二反射构件15、17。第一反射构件15被布置成接收来自用于光束分离的构件9的激光束5的第二部分13。第一和第二反射构件15、17被布置成使得激光束5的第二部分13能够从第一反射构件15导向第二反射构件17。第二反射构件17被布置成使得它能够将激光束5的第二部分13导回到用于光束分离的构件9。这意味着位于第一表面23上的第一反射构件15能够接收来自用于光束分离的构件9的光束，并且位于第二表面25上的第二反射构件17能够将它从第一反射构件15接收的激光束反射回到用于光束分离的构件9。在该特别示例中，第一反射构件15和第二反射构件17由反射涂层31、33来限定，该反射涂层31、33被分别提供在模块21的第一部分50的第一和第二表面上。第一和第二反射构件15、17以及用于光束分离的构件9被布置成限定光学路径19。第一和第二反射构件15、17以及用于光束分离的构件9被布置成使得光学路径19的长度大于从激光源3发射的激光束5的相干长度。因为第一和第二反射构件15、17以及用于光束分离的构件9被分别提供在第一、第二和第三表面23、25、26上，所以用于提供大于激光束5的相干长度的光学路径19的这些部件的布置能够通过将模块21的第一部分50配置成具有适当大小来实现，例如为了增加路径19的长度，能够提供大尺寸的第一部分50。

模块21的第一表面23、第二表面25、第四表面27和第五表面29各自与用于光束分离的构件9（其由模块的第三表面上的涂层来限定）光通信。第三表面26和第六表面30也与用于光束分离的构件9光通信。模块21的第四表面27被配置成接收由激光源3发射的激光束5并且允许接收的激光束传到用于光束分离的构件9。模块21的第五表面29被配置成从模块21将由用于光束分离的构件9反射的激光束5的第一部分11和已经传输经过用于光束分离的构件9的激光束5的第二部分13的至少部分41两者发射到第一和第二反射构件15、17并且返回经过用于光束分离的构件9。第四表面27和第五表面29中的每个包括抗反射涂层35、37。

第一和第二表面23、25被定向成使得激光束5的第一部分11和激光束5的第二部分13的所述至少部分41能够从模块21的第五表面29沿着相同的方向被平行发射。这是因为第一和第二表面23、25的定向将确定第一和第二反射构件将它们接收的光束反射的角度。将要理解的是，第四和第五表面的定向也能够被利用来影响光从模块21发射的方向；因此第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29可以被定向成使得激光束5的第一部分11和激光束5的第二部分13的所述至少部分41能够从模块21的第五表面29沿着相同的方向被平行发射。

在该特别示例中，第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29被定向成使得激光束5的第一部分11和激光束5的第二部分13的所述至少部分41与光束5形成预定角度，该光束5在模块21的第四表面27上入射。例如，在图1中示出的特别示例中，模块21被成形成使得在第一和第二表面23、25之间存在60°的角度，以及在第四和第五表面27、29之间存在120°的角度；结果，假设来自激光源3的激光束5在第四表面27上以对于第四表面27的90°的角度入射，则在第四表面27上入射的激光束5与从模块21的第五表面29发射的激光束11、41之间将存在60°的角度。在这种情况下，为了在模块21的第四表面27上入射的激光束5与从模块21的第五表面29发射的激光束11、41之间实现60°的角度δ，模块21应当相对激光源3被布置成使得从激光源3发射的激光束5在模块21的第四表面27上以90°的角度入射。然而，将要理解的是，模块21能够被配置成给模块21的第四表面27上的入射的任何特别角度提供入射和发射的激光束之间的60°的角度。优选地，模块21在制造阶段被成形使得提供表面23、25、27、29之间的所需角度。应当理解的是，在模块21的第四表面27上入射的光束5与从模块21发射的光束11、41之间的预定角度能够通过仅以适当的定向将第一和第二表面23、25定向来实现。

第一部分50和第二部分51被布置成使得模块21的第六表面30（由第二部分51的表面来提供）邻接在第一部分50的第三表面26上提供的涂层43。用这种方式第一部分50、第二部分51和用于光束分离的构件9形成单个单元。第一部分和第二部分50、51可以在它们邻接的位置中被一起固定。

模块21可以被配置成使得第一和/或第二部分50、51随着其它第一和/或第二部分50、51是可变化的，该其它第一和/或第二部分50、51具有不同大小例如在第一和第二表面23、25之间和/或第四和第五表面27、29之间的不同角度。用户能够因此例如选择使用具有适当定向的表面的第一和第二部分50、51，该适当定向的表面提供入射到模块21的激光束与从模块21发射的激光束11、41之间的所需角度。

在使用期间，激光源3被操作以发射激光束5。模块21被定向成使得激光束5在模块的第四表面27上入射。特别地，对于该示例而言，模块21被定向成使得激光束5以对于模块21的第四表面27的90°来入射。

光束5通过第四表面27到模块21中并且到用于光束分离的构件9（即在第一部分50的第三表面上提供的涂层43）上。用于光束分离的构件9将光束5分成具有第一偏振的第一激光束部分11和具有第二偏振的第二激光束部分13，其中第一和第二偏振彼此正交。

第一激光束部分11由用于光束分离的构件9来反射到模块21的第五表面29。第一激光束部分11随后从模块21发射经过第五表面29。

传输经过用于光束分离的构件9的第二激光束部分13（即发射的光束41）将从模块21发射经过第五表面29。发射的光束41将沿着与第一激光束部分11相同的方向发射经过第五表面29。因为第二激光束部分13将已经沿着光学路径19通过，并且因为光学路径19具有大于激光束5的相干长度的长度，发射的光束41将相对于第一激光束部分11而被延迟。结果，当它们从模块21的第五表面29发射时，将存在发射的光束41和第一激光束部分11的相位之间的差别；这将导致斑纹的减少。特别地，不同于现有技术中使用的装置，不需要四分之一波片来实现斑纹的减少，因为这里不需要偏振改变以将激光束分离并且沿着相同方向将它们重组。仅使用简单的反射将光束一起重校准，该光束使用偏振光束分离器来初始分离。

图2示出根据本发明的第二方面的发光组件100的侧视图。在图2中示出的发光组件100具有许多与在图1中示出的发光组件1相同的特征并且同样的特征被给予相同的标号。

发光组件100中包括用于光束分离的构件109，其被配置成非偏振光束分离器；即用于光束分离的构件109被配置成将由激光器5发射的激光束5分离以提供具有第一强度的第一激光束部分111和具有第二强度的第二激光束部分113。如在图1中示出的组件的情况那样，第一激光束部分111被用于光束分离的构件109反射并且第二激光束部分113传输经过用于光束分离的构件109以沿着光学路径19通过。当第二激光束部分113通过回到用于光束分离的构件109时，它将再次被分离有具有第一强度的传输经过用于光束分离的构件109的第二激光束部分113的部分141以及具有另一个强度的沿着光学路径19传回的第二激光束部分113的另一个部分151。当激光束部分151进入光学环路19时，它将再次被分离有具有一个强度的传输经过用于光束分离的构件109的激光束部分151的部分161以及具有另一个强度的沿着光学路径19传回的激光束部分151的另一个部分171。光束的连续循环将出现有传输经过用于光束分离的构件的光束的部分以及再一次传回到光学环路19中的光束的另一个部分。从用于光束分离的构件109发射的所有的光束141、161将各自从模块21的第四表面29沿着相同的方向和/或平行地发射。将存在从模块21的第四表面29输出的无穷数目的光束141、161、111，这是由于光学环路19中的光束的无穷循环。从模块21的第四表面29输出的光束141、161、111将被一起校准。这主要归因于用于光束分离的构件109，其被配置成非偏振光束分离器。

如在图1中示出的组件的情况那样，用于光束分离的构件109由涂层143来限定，该涂层143被提供在模块21的第一部分50的第三表面26上。涂层143可以包括混合介电材料，使得用于光束分离的构件109被配置成非偏振光束分离器。非偏振光束分离器可以包括金属（铝、银或甚至金）涂层和/或介电涂层（氟化镁、氟化钙和各种金属氧化物）的组合。

在图2中示出的发光组件100以如图1的组件1相同的方式操作，并且提供相同的优点；除了用于光束分离的构件109将激光束分成不同强度的激光束而不是具有不同偏振的激光束。发光组件100提供附加的优点，其在于非偏振光束分离器比偏振光束分离器更便宜，因此发光组件100与在图1中示出的发光组件1相比更便宜来制造。图1的组件示出用比激光束的相干长度更长的光学路径差来再校准的两个输出光束，从而在两个偏振部件是等量的情况下实现至多30％的斑纹减少。通过控制两个偏振之间的比率，两个输出光束之间的光强度能够被控制。通过这样做，将存在更少的斑纹减少但更多对于减少的斑纹量的控制。在图2中示出的组件100示出各自具有比激光源的相干长度更长的附加光学路径差的无穷激光束的理论输出。所以在与图2的组件相比存在作为输出的更多不相关的斑纹时斑纹减少将更重要。此外，根据用于光束分离的构件109，即给定的光强分离的比率，输出光束之间的强度能够被控制并且因此减少的斑纹量也能够被减少（高至43％）。

在先前描述的实施例的每个中，第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29被布置成使得在模块21的第四表面27上入射的激光束5与从模块21的第五表面29发射的激光束11、41、111、141、171之间存在60°的角度。然而，将要理解的是，第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29可以以任何角度来定向以实现入射到模块21的激光束与从模块21发射的激光束之间的任何所需角度。图3a和3b示出具有第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29的模块80、90，该第一、第二、第四和第五表面23、25、27、29以不同角度来定向以实现入射光束5与发射的光束11、41之间的不同角度α、β。模块80、90可以包括在图1和2中分别示出的发光组件1、100中使用的模块21的一些或所有特征。

图3a示出模块80，其被配置成使得在第一和第二表面23、25之间存在65°的角度‘w’，并且在第四与第五表面27、29之间存在130°的角度‘t’，使得在第四表面27上入射的激光束5与从模块21的第五表面29发射的激光束41、11之间存在50°的角度‘α’。

图3b示出模块可以被配置成使得在第一和第二表面23、25之间存在45°的角度‘x’，并且在第四和第五表面27、29之间存在90°的角度，使得在模块90的第四表面27上入射的激光束5与从模块90的第五表面29发射的激光束11、41之间存在90°的角度。也值得注意的是，模块90的第一部分50被配置成具有截断的三角形横截面。

图4示出根据本发明的进一步方面的投射装置200的示意表示。投射装置200包括如在图1中示出的发光组件1。将要理解的是，投射装置200可以附加地或替代地包括如在图2中示出的发光组件100。投射装置200进一步包括MEMS镜201，其能够围绕两个正交振荡轴203、205振荡以扫描它接收的光403。

投射装置200具有两个进一步激光源211、213，其被配置成分别提供绿色和蓝色的激光束217、219。该特别示例中的发光组件1包括激光源3，其被配置成发射红色激光束5。然而，将要理解的是，发光组件1可以包括激光源，其被配置成发射任何颜色的激光束例如蓝色或绿色。同样地，投射装置的两个激光源可以被配置成发射任何颜色的激光束和/或红外激光束和/或UV激光束。

投射装置200进一步包括光束组合器223，其被配置成将从发光组件1发射的红色激光束211与由两个进一步激光源211、213发射的绿色和蓝色激光束217、219组合以提供组合的光束220。光束211、217、219被组合以限定要被投射的图像的像素。该特别示例中的光束组合器223包括绿色二向色片和蓝色二向色片225、227。

从光束组合器223输出的组合的光束220经由中间镜230导向MEMS镜201。MEMS镜201被操作用于围绕它的两个正交振荡轴203、205振荡以跨显示屏209扫描组合的光束220以将限定图像221的像素投射。

图5示出根据本发明的进一步实施例的投射装置400的示意表示。投射装置400具有许多与在图4中示出的投射装置200相同的特征并且同样的特征被给予相同的标号。

投射装置400包括形式为第二模块401的用于减少斑纹的第二部件401。第二模块401可以具有较早讨论的模块21、80、90的一些或所有特征。优选地，第二模块中的用于光束分离的构件9、109与在发光组件1的模块21中提供的构件不同。在该特别示例中，因为发光组件1包括模块21，其包括偏振光束分离器，第二模块401被配置成包括非偏振光束分离器。将要理解的是，如果发光组件是根据在图2中示出的那个的发光组件100（即具有非偏振光束分离器），则第二模块401将会优选地被配置成包括非偏振光束分离器。

第二模块401被布置成接收从光束组合器233输出的组合的激光束220并且将激光束403输出到MEMS镜201，其能够围绕它两个正交振荡轴203、205振荡以跨投射屏209扫描激光束使得将图像221投射。

第二模块401被布置成使得它与MEMS镜201偏移使得确保第二模块401不阻隔由MEMS镜201反射到显示屏209的光束。优选地，第二模块401被布置成使得MEMS镜201与模块401的中心轴偏移。

第二模块401被进一步布置成使得从第二模块401的第五表面29发射的激光束403沿着一个方向发射，该方向确保在第二模块401的第三表面27上入射的组合的激光束220与从第二模块401的第五表面29发射的激光束403之间存在不同于0°或90°或180°的角度。

附加地，发光组件的模块401相对MEMS镜201被布置成使得从模块401发射的激光束在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，当MEMS镜经受全振荡时，该角度总是大于MEMS镜的振荡角度的一半。

图6示出根据本发明的进一步实施例的投射装置300的示意表示。投射装置300包括发光组件301，其与在图1中示出的发光组件类似，除了三个激光源305、307、309被提供在发光组件301中以外。三个激光源305、307、309被配置成分别提供红色、绿色和蓝色激光束311、313、315。发光组件301进一步包括光束组合器333、其被配置成将红色、绿色和蓝色激光束311、313、315组合以提供组合的激光束323；组合的激光束323传到模块21。

从模块21发射的激光束被导向MEMS镜201，其能够围绕两个正交振荡轴203、205振荡以跨投射屏209扫描已经从发光组件301发射的光。

在该特别的示例中，模块21被布置成使得从模块的第五表面29发射的激光束沿着一个方向发射，该方向确保它们总是在MEMS镜201的表面上以对于MEMS镜201的表面的角度β入射，该角度β总是大于MEMS镜201的振荡角度的一半，因为MEMS镜201经受振荡。如果对于MEMS镜201的表面的角度β小于MEMS镜201的振荡角度‘g’，则投射的图像将会失真。有利地，光束在MEMS镜201的表面上入射的角度能够通过将模块21配置成使至少其第一和第二表面23、25（并且可选地其第三表面26和第四表面30）具有适当定向来调整。光束在MEMS镜201的表面上入射的角度能够通过将模块21移动来调整，然而为了减少入射角度将会要求模块21被移动离MEMS镜201更远，因而对于投射装置300要求更大的封装或外壳。

以在模块21的第三表面27上入射的组合的激光束323与从模块21的第四表面29发射的光束之间不同于90°的角度将模块21定位。这将减少投射图像中的失真。

图7示出根据本发明的进一步实施例的发光组件700。发光组件具有在图1中示出的发光组件1的许多相同特征并且同样的特征被给予相同的标号。

不同于在图1中示出的发光组件1，发光组件700包括模块721，该模块721仅仅由第一部分50组成。第一部分50的表面限定第一、第二和第三表面23、25、26；第一部分50。光束5在模块21上入射并且光束41、11从模块721发射经过第三表面26。

用于光束分离的构件9被配置成在第一部分50的第三表面26上提供的涂层43。涂层43可以包括电介质Al、Au、Ag、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Ta₂O₅、MgF₂、LaF₃和/或AlF₃（共同的介电材料），使得用于光束分离的构件9被配置成偏振光束分离器。替代地，涂层43可以被配置成非偏振光束分离器。

如在图1中示出的发光组件1的情况那样，在发光组件700中，在模块721上入射的激光束5与从模块721发射的激光束41、11之间的角度由第一和第二反射构件31、33的定向来支配，第一和第二反射构件31、33的定向由第一和第二表面23、25的定向来支配，因为第一和第二反射构件31、33由第一和第二表面23、25上的涂层限定。

发光组件700以在图1中示出的发光组件1类似的方式操作。

图8提供根据本发明的发光组件880的侧视图。发光组件880包括可操作来发射激光束5的激光源3，以及用于减少斑纹的部件881。用于减少斑纹的部件881被布置成接收激光束5。

在该特别实施例中，用于减少斑纹的部件881由三个分立元件即第一和第二镜883、884（其分别限定第一和第二反射构件）以及光束分离器片885（其限定用于光束分离的构件）来限定。光束分离器片885可以被配置成偏振光束分离器或非偏振光束分离器。而且，光束分离器片885能够由在光学部件上提供的涂层来限定。将要理解的是，光束分离器片885可以是单色的或可以是多色的。也将要理解的是，光束分离器片885能够被配置成具有任何合适形状，例如它能够被配置成具有三角形横截面；优选地光束分离器片885将被配置成平面结构。优选地，如果光束分离器片885被配置成单色的，则它将是平面结构；如果光束分离器片885被配置成多色的，则它将具有三角形横截面。配置成多色的光束分离器片885能够独立于在光束分离器片885上入射的光的波长而输出校准的光束。第一镜883、第二镜884和光束分离器片885中的每个机械上彼此独立，使得它们能够各自被彼此独立地移动和定位。

光束分离器片885被配置成通过将激光束的第一部分13反射并且将激光束的第二部分11传输而将由激光器3发射的激光束5分离。

第一镜883被布置成接收来自光束分离器片885的激光束的第二部分13并且第二镜884被布置成使得它能够将激光束的第二部分13导向回到光束分离器片885。第一和第二镜883、884被布置成使得激光束的第二部分13能够从第一镜883导向第二镜884。第一和第二镜883、884以及光束分离器片885被布置成针对激光束的第二部分13限定光学路径19，该光学路径的长度等于或大于从至少一个激光源3发射的激光束5的相干长度。

光学组件880以与在图1中示出的光学组件1类似的方式操作。

在没有脱离如在所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下，对本发明的描述的实施例的各种修改和变型对于本领域技术人员将是显而易见的。虽然本发明已经关于特定的优选实施例来描述，但是，应当理解的是，所要求保护的本发明不应当被过度地限制于这样的特定实施例。

Claims

1. 一种发光组件，其包括：

至少一个激光源，其可操作以发射激光束，以及

用于减少斑纹的部件，其中用于减少斑纹的部件被布置成接收激光束，其中用于减少斑纹的部件包括：用于光束分离的构件，其被配置成通过将激光束的第一部分反射并且将激光束的第二部分传输来将由激光器发射的激光束分离；以及至少第一和第二反射构件，其中第一反射构件被布置成接收来自用于光束分离的构件的激光束的第二部分并且第二反射构件被布置成使得它能够将激光束的第二部分导向回到用于光束分离的构件，并且其中第一和第二反射构件被布置成使得激光束的第二部分能够从第一反射构件导向第二反射构件；并且其中至少第一和第二反射构件以及用于光束分离的构件被布置成针对激光束的第二部分限定光学路径，所述光学路径的长度等于或大于从至少一个激光源发射的激光束的相干长度。

2. 根据权利要求1所述的发光组件，其中用于减少斑纹的部件包括第一和第二镜，其限定第一和第二反射构件，其中第一和第二镜以及光束分离器片，其中第一镜、第二镜和光束分离器片中的每个机械上彼此独立，使得第一镜、第二镜和光束分离器片中的每个能够被彼此独立地移动。

3. 根据权利要求1所述的发光组件，其中用于减少斑纹的部件包括模块，其包括具有第一、第二和第三表面的至少第一部分，并且其中第一和第二和第三表面中的每个与用于光束分离的构件光通信；并且其中所述模块的第一表面包括第一反射构件，并且其中所述模块的第二表面包括第二反射构件，并且其中所述模块的第三表面包括用于光束分离的构件。

4. 根据权利要求1所述的发光组件，其中用于光束分离的构件包括在所述模块的第三表面上提供的涂层。

5. 根据权利要求3或4所述的发光组件，其中第一部分的第一表面包括限定第一反射构件的反射涂层并且第一部分的第二表面包括限定第二反射构件的反射涂层。

6. 根据权利要求3至5中的任何一项所述的发光组件，其中所述发光组件进一步包括第二部分，其包括第四、第五和第六表面，其中第二部分的第四表面和第二部分的第五表面被配置成与用于光束分离的构件光通信，使得由第四表面接收的激光束能够传到用于光束分离的构件，并且由用于光束分离的构件反射的或从用于光束分离的构件发射的激光束能够被第二部分的第五表面接收，其中第二部分的第五表面被配置成将它从用于光束分离的构件接收的激光束发射，使得由用于光束分离的构件反射的激光束的第一部分以及已经被传输经过用于光束分离的构件到第一和第二反射构件并且返回经过用于光束分离的构件的激光束的第二部分的至少部分两者能够从所述模块发射经过第二部分的第五表面。

7. 根据权利要求6所述的发光组件，其中第六表面被布置成邻接第一部分的第三表面。

8. 根据权利要求6或7所述的发光组件，其中第一和第二部分各自被配置成具有三角形横截面或截断的三角形横截面。

9. 根据权利要求3至8中的任何一项所述的发光组件，其中第一部分的第一和第二表面被定向成使得将激光束的第二部分的至少部分从用于光束分离的构件沿着与其中激光束的第一部分由用于光束分离的构件反射的方向相同的方向发射，使得将激光束的第二部分的所述至少部分和激光束的第一部分从所述模块沿着相同的方向或平行地发射，所述激光束的第二部分的所述至少部分已经传输经过用于光束分离的构件到第一和第二反射构件并且返回经过用于光束分离的构件。

10. 根据权利要求3至9中的任何一项所述的发光组件，其中所述模块被配置成使得在第一和第二表面之间存在预定角度以提供第一和第二反射构件之间的预定角度，使得在所述模块上入射的激光束与从所述模块发射的激光束之间存在预定角度。

11. 根据前述权利要求中的任何一项所述的发光组件，其中用于光束分离的构件被配置成将由激光器发射的激光束分离以提供具有第一强度的第一激光束部分和具有第二强度的第二激光束部分。

12. 根据前述权利要求中的任何一项所述的发光组件，其中用于光束分离的构件被配置成将由激光器发射的激光束分离以提供具有第一偏振的第一激光束部分和具有第二偏振的第二激光束部分，其中第一偏振和第二偏振是正交的。

13. 一种投射装置，其包括：

根据权利要求1至10中的任何一项的一个或多个发光组件，以及

一个或多个MEMS镜，其能够围绕至少一个振荡轴振荡以跨投射屏扫描从一个或多个发光组件已经发射的光来在投射屏上投射图像。

14. 根据权利要求13所述的投射装置，其中一个或多个发光组件各自包括至少三个激光源。

15. 根据权利要求13或14所述的投射装置，其中发光组件的所述模块相对MEMS镜被布置成使得从所述模块发射的激光束在MEMS镜的表面上以对于MEMS镜的表面的角度入射，当MEMS镜经受全振荡时，所述角度总是大于MEMS镜的振荡的总光学角度的一半。