CN106384935B - 一种激光光源系统及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体激光技术领域，尤其涉及一种激光光源系统及显示装置，包括：激光器、热沉以及匀光器；所述激光器包括N个激光芯片，N为大于或等于1的整数；所述N个激光芯片设置在所述热沉上，所述热沉中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同，使得不同位置的激光芯片具有温度差异，从而改变激光芯片输出光的波长；所述N个激光芯片发射出的激光束入射于匀光器，通过匀光器将不同波长的激光束叠加，最终获得均匀分布的激光束，从而降低了激光的相干性，有效抑制了激光散斑。本发明所提出的激光光源系统结构简单、成本较低、易于实现。

Description

一种激光光源系统及显示装置

技术领域

本发明涉及半导体激光技术领域，尤其涉及一种激光光源系统及显示装置。

背景技术

激光由于具有单色性好、方向性好、亮度高且为线状谱等优点，非常适合应用于显示设备。激光显示技术被认为是继黑白显示、彩色显示和高清数字显示之后的第四代显示技术，具有可实现大色域色度显示、色饱和度高、色彩分辨率高、显示画面尺寸灵活可变、节能环保等优点。由于激光具有高的相干性，当利用激光作为显示光源时，会在屏幕上产生散斑。散斑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，已经成为制约和阻碍激光显示快速发展及市场化的主要原因之一。

为了消除激光散斑，业界提出了多种拟制散斑的方法，例如，在光路中加入一片运动的散射片，通过运动产生随机的相位分布，使得在人眼的积分时间内散斑图样叠加，从而可以起到抑制散斑的效果。

但是上述方法是在激光器外加消散斑器件，结构复杂，进而导致成本较高。

发明内容

本发明实施例提供一种激光光源系统和显示装置，用以降低激光光源系统的系统结构复杂。

本发明通过本申请中的实施例，提供如下技术方案：

一方面，本发明通过本申请中的实施例一，提供如下技术方案：

一种激光光源系统，包括：激光器、热沉以及匀光器；

所述激光器包括N个激光芯片，N为大于或等于1的整数；

所述N个激光芯片设置在所述热沉上，所述热沉中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同；

所述N个激光芯片发射出的激光束入射于匀光器。

优选的，本发明实施例中的激光光源系统还包括准直镜，所N个激光芯片发射出的光经过匀光器后入射于所述准直镜。

优选的，所述热沉的数量为一个，所述热沉分为N个区域，所述N个区域中至少有两个区域的热导率不相同；一个激光芯片设置在所述热沉的一个区域。

优选的，按照所述N个区域的排列顺序，所述N个区域的热导率呈线性递增或呈线性递减。

优选的，所述热沉的数量为N个，所述N个热沉中至少有两个热沉的热导率不相同；一个激光芯片设置在一个热沉上。

优选的，按照所述N个热沉的排列顺序，所述N个热沉的热导率呈线性递增或呈线性递减。

优选的，所述激光光源系统还包括热沉驱动电路，所述热沉根据所述热沉驱动电路输入的电流或电压的大小，为所述激光器进行制热或者制冷；所述热沉驱动电路中设置有热敏电阻，所述热敏电阻设置于所述激光芯片上。

优选的，所述热沉通过至少一个半导体制冷片固定在散热器上。

优选的，所述驱动模块用于根据所述激光器的驱动周期生成驱动信号，一个驱动周期包括高电平持续时间段和低电平持续时间段，一个驱动周期的高电平持续时间段内的驱动信号由N个脉冲构成，N为大于1的整数；其中，所述N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等，和/或，所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等；以及向所述激光器输出所述驱动信号。

进一步的，所述N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相同，包括：所述N个脉冲的峰值递减；或者所述N个脉冲的峰值递增；或者所述N个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线。

进一步的，所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等，包括：所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔递减；或者所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔递增；或者所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线。

另一方面，本申请通过本申请的实施例二，提供如下技术方案：

一种激光显示装置，包括数字光处理系统，以及如实施例一所述的激光光源系统；所述数字光处理系统，用于对所述激光光源系统发射的激光束进行数字光处理和投影。

本发明实施例提供的激光光源系统和显示装置通过将N个激光芯片设置在热沉上，由于热沉中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同，使得不同位置的激光芯片具有温度差异，从而改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，并通过匀光器将空间中不同波长的激光束叠加，最终获得光谱均匀分布的激光束，从而降低了激光的相干性，有效抑制了激光散斑。与现有技术在激光器外加消散斑器件相比，通过增加本发明实施例提供的热沉和匀光器即可实现光谱均匀分布，达到抑制散斑的效果，光光源系统结构简单，进而成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中DLP投影机的光学结构示意图；

图2为现有技术中半导体激光器的温度特性曲线示意图；

图3a为本发明实施例提供的一种激光光源系统结构框图；

图3b为本发明实施例提供的另一种激光光源系统结构框图；

图3c为本发明实施例提供的另一种激光光源系统结构框图；

图4a为本发明实施例提供的一种激光器的正视结构示意图；

图4b为本发明实施例提供的一种激光器的俯视结构示意图；

图5a为本发明实施例提供的另一种激光器的正视结构示意图；

图5b为本发明实施例提供的另一种激光器的俯视结构示意图；

图6示为本发明实施例提供的一种激光显示装置的结构框图；

图7示为本发明实施例提供的一种激光显示装置的光路示意图；

图8为现有技术中DLP投影系统的一个出光周期T，以及红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器的驱动信号波形示意图；

图9为本发明实施例提供的一种半导体激光驱动流程示意图；

图10a为本发明实施例提供的N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值线性递增的波形图；

图10b为本发明实施例提供的N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值线性递减的波形图；

图10c为本发明实施例提供的N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线的波形图；

图11a为本发明实施例提供的N个脉冲的峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增的波形图；

图11b为本发明实施例提供的的N个脉冲的峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减的波形图；

图11c为本发明实施例提供的的N个脉冲的峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线的波形图；

图12a为本发明实施例提供的N个脉冲的峰值线性递增时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增的波形图；

图12b为本发明实施例提供的N个脉冲的峰值线性递减时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减的波形图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中，对涉及的技术术语的解释如下：

1、LD(Laser Diode，半导体激光器)：利用半导体材料中的本征能级或者掺杂能级，由晶格的解理面组成谐振腔，主要通过电流注入的方式产生能级反转，最终经过光放大产生激光的器件。

2、散斑：相干光源在照射粗糙的物体时，散射后的光在空间中产生干涉，空间中有些部分发生干涉相长，有部分发生干涉相消，最终的结果是屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点。

3、相干性：激光的相干性一般分为时间相干性和空间相干性。时间相干性是指一列波与延迟时间为T的自身波之间的自相干函数的大小，它是衡量一列波在延迟某时间后的自相干能力。空间相干性是指一列波的波振面上两点之间的相干程度的大小，光源的强度决定了空间相干性的强弱。

4、激光显示：利用RGB(Red、Green、Blue，红绿蓝)三色激光作为三基色的光源，通过扫描或者照明显示芯片的方式进行显示的一种技术。

5、热沉：散热的器件，其温度不随传递到它的热能而变化。

6、匀光器：将在空间中光强度分布不均匀的光转化为在空间中光强度均匀分布的一种光学器件。

7、谱线宽度：一般将强度下降到最大值一半时所对应的波长范围称为谱线宽度。谱线宽度越窄，光源的单色性越好。

8、谱线展宽：由于自身的物理性质或受到所处环境物理状态的影响，使原子所发射或吸收的光谱线成为不是单一频率的谱线的现象。

9、PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)：利用脉冲宽度对信号进行编码或调制，从而等效的获得所需要的波形。

10、红移：物体的电磁辐射由于某种原因发生波长增加的现象，对于半导体激光器，随着温度的升高，其发射的波长产生红移。

需要说明的是，除非另有定义，本发明实施例中使用的所有的技术和科学术语与属于技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明实施例中所使用的术语是为了描述具体的实施方式为目的，不是旨在于限制本发明。

图1示例性的示出本发明实施例适用的一种激光显示系统——DLP(digitallight procession，简称数字光处理)投影系统的光学结构示意图。如图1所示，DLP投影系统光学系统包括：红光半导体激光器101、绿光半导体激光器102、蓝光半导体激光器103、扩束器104、折射镜105、合束棱镜106、DMD(Digital Micro mirror Device，简称数字微镜原件)芯片107和投影镜头108。

如图1所示，红光半导体激光器101、绿光半导体激光器102和蓝光半导体激光器103组成DLP系统的三基色激光光源，在DLP投影系统的一个出光周期内，当三个半导体激光器的输出光强基本一致时，可以将一个出光周期分为三个相等的时间段，每个半导体激光器可以在一个时间段输出光，在其他两个时间段不输出光。由于激光的高相干性，所以使用激光作为光源的DLP投影系统中通常会观察到激光散斑，激光散斑的存在会影响显示画面的图像、信息质量等。

图2示例性地示出本发明实施例提供的半导体激光器的温度-电流曲线示意图。根据图2可以确定：当驱动电流低于阈值时，半导体激光器只能发射荧光，只有当驱动电流大于激光器的阈值电流时，激光器才能正常工作输出激光，因此，要使得半导体激光器输出光，就要给半导体激光器提供大于阈值电流的工作电流。而且，半导体激光器的阈值电流受温度的影响，半导体激光芯片的工作温度越高，半导体激光器的阈值电流就会越高。

现有技术中，激光散斑是相干光源照射到粗糙的物体后，光在空间中产生的干涉。而只要是两个频率相同、相位差恒定的光就称为相干光，其光源就叫相干光光源。由于激光器产生的激光是频率相同，相位相同的光，所以激光器发出的光就为相干光。

激光的相干性一般分为时间相干性和空间相干性。时间相干性主要体现为单色性，当激光光源的单色性越好时，该激光输出的光的其时间相干性就会越好；当激光光源的单色性越好时，该激光输出的光的谱线宽度就会越窄；而谱线宽度表示激光输出光的强度下载到最大值一半时所对应的波长范围，即激光输出光的谱线宽度和激光输出光的波长相关，且激光输出光的波长越长，谱线宽度越宽，相应地，激光输出光的相干性就越差。

这样，可以通过降低半导体激光器输出光的相干性，来抑制激光显示系统中的激光散斑。

实施例一

本发明实施例提供一种激光光源系统结构，图3a示例性的示出本发明实施例适用的一种激光光源系统结构框图。如图3a所示，包括：激光器301、热沉302和匀光器303。

如图3a所示，激光器301包括N个激光芯片，N为大于或等于1的整数；N个激光芯片设置在热沉302上，热沉302中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同；N个激光芯片发射出的激光束入射于匀光器303。

此处对激光器301的发光颜色不作限制，可以为红光激光器、绿光激光器和蓝光激光器中的一种或任意组合。对热沉302的数量也不作限制，可以为一个或者多个热沉。热沉302的材料可以为铜或者铝，对热沉掺杂不同导热材料可以使得其的热导率不同，通过改变热沉302的热导率使得不同位置的激光芯片具有温度差异，从而改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，且通过匀光器303将不同波长的激光束叠加，最终获得均匀分布的激光束，从而降低了激光的相干性。

其中，匀光器303为一种能够使激光的强度在空间中均匀分布的光学器件，可以通过微透镜阵列、光束整形元件及二元光学器件等实现。

为了实时控制激光芯片的温度，优选地，本发明实施例提供的激光光源系统中，还包括热沉驱动电路，热沉根据热沉驱动电路输入的电流或电压的大小为激光器301进行制热或者制冷；热沉驱动电路中设置有热敏电阻，且热敏电阻设置于所述激光芯片上。例如，当激光器301的工作温度上升，引起热敏电阻的阻值变化，从而改变热沉驱动电路的驱动电流或电压的大小，热沉根据驱动电流或电压的变化降低激光器301的工作温度。

激光器301的散热直接影响其工作效率和寿命，为了有效的对激光器301进行散热，优选地，热沉通过至少一个半导体制冷片固定在散热器上，即双层散热方式，其中散热器为两种或两种以上的材料组成的混合介质。

进一步地，本发明实施例的激光光源系统还包括准直镜304，如图3b所示，N个激光芯片发射出的激光束经匀光器303后入射于准直镜304。准直镜304用于准直光路中的激光束，并形成平行的出射激光束。由于激光器301发射的激光束具有不均匀强度分布性，例如亮点及/或各种形状的条纹，通过匀光器将不同波长的激光束叠加，获得均匀分布的激光束，再通过准直镜304的平行出射作用，进一步降低了激光束的空间相干性，抑制了激光散斑。

本发明实施例提供的激光光源系统通过将N个激光芯片设置在热沉上，由于热沉中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同，使得不同位置的激光芯片具有温度差异，从而改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，且通过匀光器将不同波长的激光束叠加，最终获得光谱均匀分布的激光束，从而降低了激光的相干性，有效抑制了激光散斑。

实施例二

下面以热沉302的数量为一个为例，对本发明实施例的激光器结构进行详细说明。

本实施例中热沉302的数量为一个，热沉302可以分为N个区域，其中N个区域中至少有两个区域的热导率不相同，一个激光芯片设置在热沉302的一个区域。通过将激光芯片封装在该热沉的不同部位上，由于不同部位之间的导热率存在差异，从而使得激光芯片间具有温度差异，产生宽带可见光输出，以降低激光相干性。

为了使激光芯片间产生较大的温度差异，优选地，按照热沉的N个区域的排列顺序，N个区域的热导率呈线性递增或呈线性递减。

图4a示例性示出本发明实施例提供的一种激光器的正视结构示意图，包括激光器301、热沉3021、制冷片306、散热器307和热敏电阻308。

激光器达到稳定的工作状态时遵循的热传导方程：

其中，T为激光器的温度，k为材料热导率，Q为热功率密度。

根据热传递方程，激光温度受热导率的影响。在本实施例中，通过一个热沉3021来控制激光器301的温度。如图4a所示，激光器301包括4个激光芯片，热沉3021分为4个区域，4个激光芯片分别设置在热沉的4个区域内，4个区域中至少有两个区域的热导率不相同。

为了获得较大差异的热导率，按照热沉的4个区域的排列顺序，设置4个激光芯片所在区域的热导率呈线性递增或递减。例如：热沉3021从左到右的区域导热材料的热导率依次增大，即可获得具有梯度导热特性的热沉，这样不同区域的激光芯片的散热能力具有较大差异，将获得较大温度差异的激光芯片，从而在空间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，从而降低了激光光源的空间相干性。

具体的，热沉3021的材料可以为铜或者铝，通过对热沉3021的各个区域掺杂不同导热材料可以使得各个区域的热导率不同。例如，可通过掺杂锰、碳等元素并控制掺杂量来调整热导率。

如图4b所示，为出本发明实施例提供的一种激光器的俯视图示意图，热沉3021通过多个半导体制冷片306固定在散热器307上，具体的，热沉3021、半导体制冷片306和散热器307之间的粘合材料可以采用硅脂或者硅胶。此外，4个激光芯片上分别设置有4个热敏电阻308，4个热敏电阻308分别连接于4个激光芯片和热沉的4个区域之间，并将检测到的各个激光芯片的温度转化为反馈信号值，传递给热沉3021。

通过上述本发明实施例的两种不同的激光器结构，实现了至少有两个激光芯片所在位置的热沉的热导率不相同的效果，因而不同位置的激光芯片具有温度差异，从而在空间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，从而降低了激光光源的空间相干性。同时，通过匀光模块中的匀光器将不同波长的激光束叠加，获得均匀分布的激光束，进一步降低了激光束的空间相干性，抑制了激光散斑。

实施例三

下面以热沉302的数量为N个为例，对本发明实施例的激光器结构进行详细说明。

本发明实施例中热沉302的数量为N个，该N个热沉中至少有两个热沉的热导率不相同，一个激光芯片设置在一个热沉上。通过将N个激光芯片封装在N个热沉上，由于N个热沉的导热率具有差异性，从而使得激光芯片间具有温度差异，产生宽带可见光输出，以降低激光相干性。

为了使激光芯片间产生较大的温度差异，优选地，按照N个热沉的排列顺序，N个热沉的热导率呈线性递增或呈线性递减。

图5a示例性示出本发明实施例提供的另一种激光器的正视结构示意图，包括激光器301、热沉3022、制冷片306、散热器307和热敏电阻308。

在本实施例中，通过多个热沉3022来控制激光器301的温度。如图5a所示，激光器301包括4个激光芯片，热沉3022热沉包括4个热沉，4个激光芯片分别设置在4个热沉上，4个热沉中至少有两个热沉的热导率不相同。

为了获得较大差异的热导率，按照4个热沉的排列顺序，设置4个热沉的热导率呈线性递增或递减。例如：4个热沉从左到右的导热材料的热导率依次增大，即可获得具有梯度导热特性的热沉，这样各个激光芯片的散热能力具有较大差异，将获得较大温度差异的激光芯片，从而在空间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，从而降低了激光光源的空间相干性。

具体的，热沉的材料可以为铜或者铝，通过对热沉掺杂不同导热材料可以使其热导率产生不同。

如图5b所示，为出本发明实施例提供的另一种激光器的俯视图示意图，热沉3022通过多个半导体制冷片306固定在散热器307上，具体的，热沉3022、半导体制冷片306和散热器307之间的粘合材料可以采用硅脂或者硅胶。此外，4个激光芯片上分别设置有4个热敏电阻308，4个热敏电阻308分别连接于4个激光芯片和4个热沉之间，并将检测到的各个激光芯片的温度转化为反馈信号值，传递给热沉3022。

通过本发明实施例的激光器结构，实现了至少有两个激光芯片所在位置的热沉的热导率不相同的效果，因而不同位置的激光芯片具有温度差异，从而在空间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，从而降低了激光光源的空间相干性。

实施例四

基于相同的构思，本发明实施例提供的激光显示装置。如图6所示，包括激光光源系统601和数字光处理系统602。其中，激光光源系统601用于发射激光束；数字光处理系统602用于对激光束进行数字光处理和投影，具体为：激光光束通过色轮后折射在DMD芯片上，DMD芯片在接收到控制板的控制信号后将光线发射到投影屏幕上。

图7示例性示出本发明实施例提供的一种激光显示装置的光路示意图，如图7所示，驱动模块305连接于激光器301，驱动模块305提供驱动信号以驱动激光器301产生激光束，激光器301设置在热沉302上，且至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同，在后续的激光光路中首先将激光束入射于匀光器303，获得均匀分布的激光束，再通过准直镜304将激光束平行出射，数字光处理系统602用于对准直后的激光束进行数字处理，最终投影在显示器603上。

进一步地，通过设置至少有两个激光芯片所在位置的热沉的热导率不相同，因而不同位置的激光芯片具有温度差异，从而在空间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束；同时，通过匀光器将不同波长的激光束叠加，获得均匀分布的激光束，降低激光束的空间相干性，抑制了激光散斑。

进一步地，可根据激光器301的驱动周期生成驱动信号，一个驱动周期包括高电平持续时间段和低电平持续时间段，通过改变高电平持续时间段内的脉冲峰值和/或者改变高电平持续时间段内的脉冲间隔，可以控制激光芯片的工作温度，从而在时间上改变激光芯片输出光的波长，获得具有较宽光谱的出射激光束，从而降低了激光光源的时间相干性，即抑制了激光散斑。

本发明实施例提供的激光显示装置，可以同时降低激光的时间相干性和空间相干性，有效抑制了激光散斑。

实施例五

本发明实施例提供的的激光光源系统中，还可以进一步包括驱动模块305，如图3c所示，驱动模块305用于产生驱动信号以驱动激光器301产生激光束。下面对驱动模块305发送驱动信号的过程进行详细说明。

图8示例性地示出了DLP投影系统的一个出光周期T，以及红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器的驱动信号波形示意图。其中，在一个出光周期T内，红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器的输出光时间长度均相等。在实际应用中，在一个出光周期T内，红光半导体激光器、绿光半导体激光和蓝光半导体激光器的输出光时间长度也可以不相等，本发明实施例对此不作限制。

在一个出光周期T内，红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器分别包括发光阶段和不发光阶段，当作用在激光器上的驱动信号为高电平时，该激光器发光，反之，激光器不发光。相应地，红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器的驱动信号波形如图8所示。红光半导体激光器的驱动信号中，一个高电平和相邻的一个低电平形成一个驱动周期，同理，绿光半导体激光器的驱动信号中，一个高电平和相邻的一个低电平形成一个驱动周期，蓝光半导体激光器的驱动信号中，一个高电平和相邻的一个低电平形成一个驱动周期。即，一个半导体激光器的驱动周期内，包括高电平持续时间段和低电平持续时间段。

在激光器的一个出光周期内，高电平阶段发光，低电平阶段不发光，这是因为在高电平阶段为激光器输入的驱动信号的电流值大于激光器需要发光的阈值电流值，在低电平阶段为激光器输入的驱动信号的电流值小于激光器需要发光的阈值电流值。针对同一激光器，由于激光器的电阻相同，所以在高电平阶段为激光器输入电压值越高，其电流值也会越高。

半导体激光器一般是通过电流注入进行泵浦，不同的驱动电流的注入会导致半导体激光芯片工作时产生不同的热量，从而导致半导体激光芯片具有不同的温度。半导体激光器在不同的温度下可以输出不同波长的光，且温度越高，输出光的波长会越长。同时，半导体激光器的光谱也会随着驱动电流的增大而变宽。

基于以上分析，并考虑到DLP投影系统的一个出光期的时间长度为几个毫秒，半导体激光器的响应时间可以达到纳秒量级，因此在本发明实施例中，将半导体激光器的高电平持续时间段内的驱动信号改变为多个脉冲，通过对半导体激光器的高电平持续时间段内的多个脉冲的脉冲峰值、或者多个脉冲所形成的脉冲间隔、或者同时多个脉冲的脉冲峰值和多个脉冲形成的脉冲间隔进行控制，可以将半导体激光器的输出光的波长变长，进而可以降低半导体激光器输出光的相干性。

图9示例性示出本发明实施例提供的一种半导体激光器驱动流程示意图。该流程可以在半导体激光器驱动电路中实现。参见图9，本发明实施例提供的一种半导体激光器驱动流程，包括以下步骤：

步骤901，根据半导体激光器的驱动周期生成驱动信号，一个驱动周期包括高电平持续时间段和低电平持续时间段，一个驱动周期的高电平持续时间段内的驱动信号由N个脉冲构成，N为大于1的整数；其中，所述N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等，和/或，所述N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等。

步骤902，向所述半导体激光器输出所述驱动信号。

在实际应用中，可以通过PWM对半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间内的N个脉冲的进行调整，来等效产生不同宽度的波形。本发明实施例中，一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲宽度可以全部相同，也可以部分相同。本发明实施例中，对一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲宽度不做具体限定。

在DLP投影系统中，半导体激光器有三个：红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器。本发明实施例中，针对DLP投影系统，三个半导体激光器的驱动信号均可按照上述方式生成，或者三个半导体激光器中的任意两个半导体激光器的驱动信号可按照上述方式生成，也可以任意一个激光器的驱动信号按照上述方式生成，相应地，上述流程中的“半导体激光器”可以是红光半导体激光器、绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器之一或任意组合。

优选地，本发明实施例中，半导体激光器可以是红光半导体激光器。这是因为，半导体激光器的阈值电流受温度的影响，而红光半导体激光器的温度特性最明显，更容易通过控制温度的变化来改变波长范围。因此，降低红光半导体激光器输出光的相干性比降低绿光半导体激光器和蓝光半导体激光器输出光的相干性容易实现。

在本发明实施例中，根据激光器的驱动周期生成驱动信号，一个驱动周期包括高电平持续时间段和低电平持续时间段，通过改变高电平持续时间段内的脉冲峰值或者改变高电平持续时间段内的脉冲间隔或者同时改变高电平持续时间段内的脉冲峰值和脉冲间隔，通过这种调节脉冲峰值和/或脉冲间隔的方式，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，从而展宽了半导体激光器的谱宽，最终扩大了不同激光束之间的频率差异，降低了半导体激光器输出光的相干性，减小了激光散斑出现的概率。

实施例六

实施例六的实现基本与实施例五相同，具体地，步骤901中脉冲可按照设定规则生成。

实施例六中，只要保证一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等，通常就可以改变半导体激光芯片的工作温度。为了有效的控制半导体激光芯片的工作温度，增加半导体激光输出光波长，在本发明实施例提供的优选方案中，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲峰值的变化规则可以包括以下规则a1至规则a3中的任意一个规则。

规则a1，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值递增。

进一步地，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值可以是线性递增的，也可以是非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递增部分进行递增。

规则a2，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值递减。

进一步地，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值可以是线性递减的，也可以是非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递减部分进行递减。

规则a3，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线。

进一步地，本发明实施例中，对半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值的变化规则不做具体的限定。

在本发明实施例中，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等时，N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔的变化规则可以包括以下规则b1至规则b3中的任意一个规则：

规则b1，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔递增。

进一步地，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔可以是线性递增的，也可以是非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递增部分进行递增。

规则b2，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔递减。

进一步地，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔可以是线性递减的，也可以是非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递减部分进行递减。

规则b3，半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线。

进一步地，本发明实施例中，对半导体激光器的一个驱动周期的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔的变化规则不做具体的限定。

下面分三种情况对本发明实施例进行详细说明。

第一种情况，在步骤901中所生成的N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔可以均相等。

具体地，该N个脉冲的峰值符合上述a1规则且所有脉冲间隔相等，即，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递增，且这N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔相等。图10a示例性示出了本发明实施例中提供N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值线性递增的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲峰值线性递增，且N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔相等，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应地，半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长；在现有技术中，半导体激光器的波长会随着温度的升高发生红移，从而改变半导体激光输出的谱线的宽度和谱线的分布。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等，且N个脉冲峰值线性递增时，可以改变半导体激光器的输出光的波长，并且在半导体激光器的高电平持续时间段内，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等，且半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递增部分进行递增时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

具体地，该N个脉冲的峰值符合上述a2规则且所有脉冲间隔相等，即，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递减，且这N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔是相等的。图10b示例性示出了本发明实施例中提供的N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值线性递减的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲峰值线性递减，且N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔相等，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应地，半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等，且N个脉冲的峰值线性递减时，可以改变半导体激光器的输出光的波长，并且在半导体激光器的高电平持续时间段内，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等，且半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递减部分进行递减时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

具体地，该N个脉冲的峰值符合上述a3规则且所有脉冲间隔相等，即，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线，且这N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔是相等的。图10c示例性示出了本发明实施例中提供的N个脉冲的脉冲间隔相等时，N个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线，且N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔相等脉冲间隔相同，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应的地，半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等，且N个脉冲的峰值线的变化曲线符合高斯曲线，可以改变半导体激光器的输出光的波长，并且在半导体激光器的高电平持续时间段内，改变了激光半导体输出光的波长，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，使激光器在时间维度上获得均匀变化的温度，从而获得均匀分布的激光谱线，扩大不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性，即抑制了激光散斑。

进一步地，本发明实施例中，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的脉冲间隔相等时，只要可以降低半导体激光器输出光的相干性，对半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值的变化规则不做具体的限定。

第二种情况，在步骤901中所生产的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔不相等时，N个脉冲峰值可以相等。

具体地，该N个脉冲所形成的脉冲间隔符合上述b1规则且所有脉冲峰值相等，即，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的脉冲间隔线性递增，且这N个脉冲的峰值相等。图11a示例性示出了本发明实施例题提供的N个脉冲峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔是线性递增，且N个脉冲的峰值相等，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应的半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增，且N个脉冲的峰值相等时，可以改变半导体激光器的输出光的波长，并且在半导体激光器的高电平持续时间段内，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的一个驱动周期内的高电平持续时间段内的N个脉冲峰值相等，且半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递增部分进行递增时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

具体地，该N个脉冲所形成的脉冲间隔符合上述b2规则且所有脉冲峰值相等，即，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的脉冲间隔线性递减，且这N个脉冲的峰值相等。图11b示例性示出了本发明实施例题提供的N个脉冲的峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔是线性递减，且N个脉冲的峰值相等，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应的半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长；在现有技术中，半导体激光器的波长会随着温度的升高发生红移，从而改变半导体激光输出的谱线的宽度和谱线的分布。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减，且N个脉冲的峰值相等时，可以改变半导体激光器的输出光的波长，并且在半导体激光器的高电平持续时间段内，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的一个驱动周期内的高电平持续时间段内的N个脉冲峰值相等，且半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递减部分进行递减时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

具体地，该N个脉冲所形成的脉冲间隔符合上述b3规则且所有脉冲峰值相等，即当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲形成的脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线，且这N个脉冲的峰值相等。图11c示例性示出了本发明实施例题提供的N个脉冲的峰值相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线时的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线，且N个脉冲的峰值相等，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，相应的半导体激光芯片的工作温度就具有差异；由于半导体激光器在不同的工作温度下，可以输出不同波长的光，而且工作温度越高，输出的光的波长会越长。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线，且N个脉冲的峰值相等时，可以改变半导体激光器的输出光的波长，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，使激光器在时间维度上获得均匀变化的温度，从而获得均匀分布的激光谱线，扩大不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性，即抑制了激光散斑。

第三种情况，在步骤901中所形成的N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中也可以至少有两个脉冲间隔不相等。

具体地，该N个脉冲的峰值符合上述a1规则且N个脉冲所形成的脉冲间隔线符合上述b1规则，即半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递增，且这N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增。图12a示例性示出了本发明实施例中提供N个脉冲的峰值线性递增时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递增的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值是线性递增，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔也是线性递增的，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，但是由于半导体激光器在高电平持续时间段内每个脉冲间隔是线性递增的，所以，会导致半导体激光芯片在高电平持续时间段内产生的热量是趋于相等的。由于激光光谱和温度是严格正相关的，当温度均匀分布式，半导体激光器输出的光谱也会均匀分布。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递增，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔也线性递增，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值按照高斯曲线的递增部分进行递增，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔非线性递增，比如可以按照高斯曲线的递增部分进行递增时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

具体地，该N个脉冲的峰值符合上述a2规则且N个脉冲所形成的脉冲间隔线符合上述b2规则，即半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递减，且这N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减。图12b示例性示出了本发明实施例中提供N个脉冲的峰值线性递减时，N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔线性递减的波形图。

由于半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递减，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔也线性递减，可以确定半导体激光芯片在高电平持续时间段内每个脉冲间隔所产生的热量将会不同，由于半导体激光器在高电平持续时间段内每个脉冲间隔是线性递减的，所以，会导致半导体激光芯片在高电平持续时间段内产生的热量是趋于相等。由于激光光谱和温度是严格正相关的，当温度均匀分布式，半导体激光器输出的光谱也会均匀分布。

可以确定，半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值线性递减，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔也线性递增，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，展宽半导体激光器的谱宽，扩大了不同激光束之间的频率差异，从而降低了半导体激光器输出光的相干性。

进一步地，当半导体激光器的高电平持续时间段内的N个脉冲的峰值按照高斯曲线的递减部分进行递减，且N个脉冲形成的N-1个脉冲间隔非线性递增，比如按照高斯曲线的递减部分进行递减时，同样的可以降低半导体激光器输出光的相干性。

本发明实施例中，将半导体激光器的高电平持续时间段内生成的由N个脉冲构成的驱动信号，输出给半导体激光器。由于高电平持续时间段内的N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相等；或者高电平持续时间段内的N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等；或者高电平持续时间段内的N个脉冲中至少有两个脉冲的峰值以及N个脉冲所形成的N-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔均不相等。

通过改变高电平持续时间段内的脉冲峰值或者改变高电平持续时间段内的脉冲间隔或者同时改变高电平持续时间段内的脉冲峰值和脉冲间隔，可以控制半导体激光芯片的工作温度，从而改变半导体激光器输出光的波长。在激光显示系统中，由于改变了激光半导体输出光的波长，拓宽了半导体激光器输出光的波长范围，从而展宽了半导体激光器的谱宽，最终扩大了不同激光束之间的频率差异，降低了半导体激光器输出光的相干性，减小了激光散斑出现的概率。与现有技术中在激光器系统中增加消散斑器件相比，本发明实施例具有系统结构简单，并且降低系统成本的特点。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种激光光源系统，其特征在于，包括：驱动模块、激光器、热沉以及匀光器；

所述激光器包括N个激光芯片，N为大于或等于1的整数；

所述N个激光芯片设置在所述热沉上，所述热沉中至少有两个激光芯片所在位置的热导率不相同；

所述N个激光芯片发射出的激光束入射于匀光器；

其中，所述热沉的数量为一个，所述热沉分为N个区域，所述N个区域中至少有两个区域的热导率不相同，并且按照所述N个区域的排列顺序，所述N个区域的热导率呈线性递增或呈线性递减，一个激光芯片设置在所述热沉的一个区域；或者，

所述热沉的数量为N个，所述N个热沉中至少有两个热沉的热导率不相同，并且按照所述N个热沉的排列顺序，所述N个热沉的热导率呈线性递增或呈线性递减，一个激光芯片设置在一个热沉上；

所述驱动模块，用于根据所述激光器的驱动周期生成驱动信号，并向所述激光器输出所述驱动信号，一个驱动周期包括高电平持续时间段和低电平持续时间段，一个驱动周期的高电平持续时间段内的驱动信号由M个脉冲构成，M为大于1的整数；其中，所述M个脉冲所形成的M-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等；

其中，所述M个脉冲所形成的M-1个脉冲间隔中至少有两个脉冲间隔不相等，包括：

所述M个脉冲所形成的M-1个脉冲间隔递减；或者

所述M个脉冲所形成的M-1个脉冲间隔递增；或者

所述M个脉冲所形成的M-1个脉冲间隔的变化曲线符合高斯曲线。

2.如权利要求1所述的激光光源系统，其特征在于，还包括准直镜，所N个激光芯片发射出的光经过匀光器后入射于所述准直镜。

3.如权利要求1所述的激光光源系统，其特征在于，还包括热沉驱动电路，所述热沉根据所述热沉驱动电路输入的电流或电压的大小，为所述激光器进行制热或者制冷；

所述热沉驱动电路中设置有热敏电阻，所述热敏电阻设置于所述激光芯片上。

4.如权利要求1所述的激光光源系统，其特征在于，所述热沉通过至少一个半导体制冷片固定在散热器上。

5.如权利要求1所述的激光光源系统，其特征在于，所述M个脉冲中至少有两个脉冲的峰值不相同；

其中，所述M个脉冲的峰值递减；或者

所述M个脉冲的峰值递增；或者

所述M个脉冲的峰值的变化曲线符合高斯曲线。

6.一种激光显示装置，其特征在于，包括数字光处理系统，以及如权利要求1～5中任一项所述的激光光源系统；

所述数字光处理系统，用于对所述激光光源系统发射的激光束进行数字光处理和投影。