CN109884851A - 一种激光投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影系统包括：包括激光光源，分别发出第一颜色激光、第二颜色激光和第三颜色激光，在所述激光光源发出的激光光束入射光阀之前还经过：匀光部件，用于接收并匀化所述激光光束；光阀，用于接收经过匀光部件匀化后的激光光束并对激光光束进行调制；以及，固定相位片，设置于匀光部件的入光面侧；旋转扩散片，设置在匀光部件的出光面侧，所述旋转扩散片所在的位置与所述光阀面共轭。上述激光投影系统能够最大程度的减弱或消除投影画面的散斑效应，从而大大提高消散斑效果和投影画面显示质量。

Description

一种激光投影系统

本申请是中国专利申请号201611242852.7，申请日 2016年12月29日，发明名称：一种激光投影系统的分案申请。

技术领域

本申请涉及投影显示领域，尤其涉及一种激光投影系统。

背景技术

激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，激光光源作为一种优良的相干光源，具有单色性好，方向性强，光通量高等优点，近年来逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。

激光的高相干性也带来了激光投影显示时的散斑效应，散斑是相干光源在照射粗糙的物体时，散射后的光由于其波长相同，相位恒定，就会在空间中产生干涉，空间中有些部分发生干涉相长，有些部分发生干涉相消，最终的结果是在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点，这些未聚焦的斑点在人眼看来处于闪烁状态，长时间观看易产生眩晕不适感，更会造成投影图像质量的劣化，降低用户的观看体验。

因此，减轻激光投影显示过程中激光的散斑问题是目前亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种激光投影系统，用以减轻激光散斑，投影画面劣化的技术问题。

为实现上述技术目的，采用如下技术方案：

一种激光投影系统，包括激光光源，发出至少一种颜色的激光光束，其特征在于，在激光光束入射光阀之前还经过：匀光部件，用于接收并匀化激光光束；光阀，用于接收经过匀光部件匀化后的激光光束并对激光光束进行调制；

以及，漫散射相位片，设置于匀光部件的入光面侧；

运动漫射体，设置在匀光部件的出光面侧，运动漫射体所在的位置于光阀的物面；

优选地，漫散射相位片为反射型相位片，并沿其反射面内平动；

优选地，振动的反射型相位片的反射面设置有微结构；

优选地，漫散射相位片为固定设置的相位片，且相位片中央区域大于周边区域对激光光束的发散角度；

优选地，中央区域接收激光光束能量的50%以上；

优选地，运动漫射体具有多个扩散分区，多个扩散区对光束的发散角度不同；

优选地，运动的漫射体透射光束，其入光面和出光面均设置有扩散微结构；

优选地，匀光部件包括光棒或复眼透镜阵列；光阀为DMD数字微镜阵列芯片；

优选地，激光光源发出至少一种颜色的激光光束包括：发出第一颜色激光的激光器、发出第二颜色激光的激光器和发出第三颜色激光的激光器；或者，

至少一种光源包括：至少发出第一颜色激光的激光器，以及受激产生至少第二颜色和第三颜色荧光的光源；或者，

至少一种光源包括：至少发出第一颜色和第二颜色激光的激光器，以及受激产生至少第三颜色荧光的光源；

优选地，还包括投影镜头和投影介质，投影镜头用于接收光阀调制后的激光光束，并投射至投影介质形成投影画面；

进一步地，第一颜色为蓝色，第二颜色为绿色，第三颜色为红色。

本发明技术方案提供的激光投影系统至少具有以下有益效果：

在激光投影系统中，包括发出至少一种颜色激光光束的激光光源，以及在激光光束入射光阀之前中包括：匀光部件，光阀，以及设置于匀光部件入光面侧的漫散射相位片，设置于匀光部件出光面侧的运动漫射体，运动漫射体所在的位置与光阀面共轭。

一方面，通过在匀光部件的出光面侧且为光阀物面位置处设置运动的漫射体，首先，运动漫射体相比于静止的扩散部件可对光束进行更大程度的扩散，使光束的发散角度多样化，利于产生多个随机相位，并且运动漫射体所在的位置与光阀面共轭，则可视为光阀的物面，光阀上的光斑通过倍率放大后形成投影图像，从而运动漫射体所在的位置与投影成像面也互为共轭。因此在该位置激光光束产生的随机相位分布能最大程度的反映光阀对应的最终形成的投影图像中的随机相位分布，从而，在该位置的运动漫射体形成的随机相位，最大程度的影响了最终投影图像中、由随机相位积分而产生的散斑匀化程度。

另一方面，在匀光部件入光面侧设置有漫散射相位片，能够对光束产生多个发散角度，形成光束发散角度的多样性，发散角度的多样性，带来相位或相位差的变化，既能够利于破坏干涉条件，也同时对激光光束的能量分布进行一定程度的匀化。

在激光光束的传输过程中，通过上述漫散射相位片，能够使激光光束在入射匀光部件和运动的漫射体之前就对激光光束形成发散角度的多样化，进行能量分布的匀化改变，提高了后面运动漫射体对相干性较强的部分激光光束进行打散的效率，这是因为该部分激光光束已经被进行一定的能量匀化，相当于运动漫射体在更小的光能量密度单位上光束进行扩散或者说对整体上相对匀化的光束进行扩散，从而提高了单位能量密度上光束的发散程度，增强光束发散角度的多样化，更易产生多个随机相位。

以及，匀光部件对激光光束进行匀化输出，由于其入光面侧设置了上述的振动的反射型相位片，使得入光发散角度多样化，多种发散角度经过匀化后，出射的发散角度也多样化，进一步提高了激光光束的匀化程度，也有利于运动漫射体进一步的产生多个随机相位。

综上，通过本发明技术方案中提供的光路，能够大大提高产生随机相位的个数，随机相位通过人眼积分作用，能够减弱或消除投影画面的散斑效应，从而大大提高消散斑效果和投影画面显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本申请实施例提供的一种激光投影系统的架构示意图；

图1B为本申请实施例提供的另一种激光投影系统的架构示意图；

图1C为本申请实施例提供的再一种激光投影系统的架构示意图；

图1D为本申请实施例提供的又一种激光投影系统的架构示意图；

图2A为本申请实施例提供的振动反射型相位片的运动方向示意图；

图2B为本申请实施例振动反射型相位片的结构示意图；

图2C为本申请实施例提供的运动漫射体的剖面结构示意图；

图2D为本申请实施例提供的相位片的平面分区示意图；

图3为现有技术中激光光束高斯型能量分布示意图；

图4为本申请实施例提供的一种情况的光束能量分布示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种情况的光束能量分布示意图；

图6为本申请实施例提供的再一种情况的光束能量分布示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例进行详细描述。

在激光传输的光路中，往往存在较多的光学镜片，一般可以包括有比如：凸透镜，凹凸镜，二向色镜，准直透镜等光学镜片。激光器发出的光束在光路中的各个镜片中传输，被透射或反射，进行光学处理。

在激光传输光路中，使用扩散片或旋转的散射片进行消散斑，主要是运用空间迭加的方法使散斑细化和运用时间平均的方法使散斑叠加的原理。通过将光束拆分为多个子光束，将散斑细化，并将不同时间点的散斑图样进行叠加匀化，通过在人眼中的积分作用，使散斑现象淡化、减弱。

为了更清楚的描述本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细的描述。

实施例一、

参见图1A，为本申请实施例提供的激光投影的光学架构示意图。

本发明实施例提供的一种激光投影系统的光学架构中包括：激光器101，漫散射相位片103，在本示例中，以漫散射相位片为振动的反射型相位片为例进行说明，会聚透镜102，匀光部件104，运动漫射体105，会聚透镜107，光阀106。

激光光束在图1A所示的光学架构中的传输路径如下所述：

激光器101发出的激光光束入射振动的反射型相位片103，上述过程中，激光器101发出的激光光束通常需要一些准直或会聚部件后形成较小的光斑入射至振动的反射型相位片103，在图1A中未示出。

激光光束经振动的反射型相位片103反射后经过会聚透镜102的会聚压缩，减小光斑面积后进入匀光部件104，提高匀光部件104的收光效率，从振动的反射型相位片103被反射的呈发散角度多样化的光束在匀光部件104内部经过多次反射从匀光部件104的出光口出射。

从匀光部件104的出光口出射的光束经运动漫射体105透射和扩散后，入射至聚焦透镜107，聚焦透镜107对扩散的光束进行会聚。会聚的光束最终入射至光阀DMD106。

具体地，在本光路系统中，激光器101，发出激光光束，作为激光光源。为简便，在本示例中，先以激光器组101发出一种颜色的激光光束为例说明，可以是蓝色激光，或者红色激光或者绿色激光。

在激光光束的传输光路中包括：匀光部件104用于接收并匀化前端激光光源发出的激光光束，具体地可以是光棒，或者为复眼透镜阵列，在本示例图1A中，以光棒为例进行说明，光棒可以是实心光棒或空心光棒，但本发明实施例对此不做具体的限制。

光阀106，在DLP投影架构中，光阀106具体为DMD数字微镜阵列芯片，光阀106的表面为无数个微小的反射镜，用于接收照明光束，并根据显示驱动信号对光束进行调制。在图1A示例中，仅示出了匀光部件105输出匀化光束并入射至光阀106表面，在实际应用中，由于光阀对所接收的照明光束的入射角度和尺寸具有严格的要求，通常在匀光部件104和光阀106之间还设置有照明镜头光路，通常为多个透镜组件或反射镜，本示例中，仅以理想透镜107作为示意。

以及，在激光光束入射匀光部件104之前，还设置有振动的反射型相位片103，具体地，反射型相位片是指具有反射面且能够对入射的光束最终进行相位改变的光学元件。具体地，本申请中采用振动反射镜实现振动的反射型相位片使光束的角度变得多样化实现相位的改变，但不限于振动反射镜，本申请实施例对采用什么部件实现振动的反射型相位片的作用不做具体的限制，只要该部件可以使光束的发散角度变得多样化即可。

在本示例中，振动反射镜103设置于匀光部件104的入光光路中。该振动反射镜以一定高频率由驱动部件驱动进行振动，振动反射镜的振动方式可以是平动（平动是指在振镜所在平面内进行运动），平动可以沿反射面所在的平面的垂直坐标系进行一个坐标轴方向的平动，也可以先沿一个坐标轴方向平动，再沿与之垂直的另一坐标轴方向继续平动，两个方向交替进行，如图2A所示。振动反射镜通过平动方式改变光斑光束的反射角度，使得不同时刻出射的光斑位置发生改变，在图1A所示的光路中，改变了激光光束入射至聚焦透镜102的位置，进而改变光斑入射匀光部件104的位置，同时也增加了激光光束的发散角度，对光斑起到一定的匀化作用，当振动反射镜的振动达到一定频率时，有助于提高散斑效果。

优选地，振动反射镜表面具有微结构，如图2B所示，微结构可以随机成型，不具有规律性。

振动反射镜以平动方式振动时不同颗粒度的微结构对光束的反射作用各不相同，从而能够形成多样化的发散角度，相当于光束入射到凹凸不平的且随时间变化的微结构，振动反射镜的平动运动使得相邻时刻反射镜同一空间位置的微结构不同，从而光束入射到不同的微结构表面，使光束出射时发散角度不同，且相位发生变化（类似可变形反射镜的原理：可变形反射镜表面的凸凹变化由程序控制随机无序的变化，从而对光束的反射也变得杂乱无序，增加了发散角度的多样性），上述过程，从能量分布变化理解，就是将高斯型的能量分布进行了匀化，具体地，因振动反射镜形成的发散角度的多样化，原来集中在0度光轴附近的光束部分能量比例降低，而多样化的发散角度所占的能量比例上升，从而使得原来高斯型的能量分布得到了一定程度的均衡。

经匀光部件104匀化出射的激光光束还经过设置于匀光部件104出光面侧的运动漫射体105，运动漫射体105具体地可以为运动的扩散片，其运动方式不做具体限定，可以是旋转运动，也可以是振动或者摆动。在本示例中，运动漫射体105为透射型漫射体。其中，运动漫射体105所在的位置与光阀106的表面像面共轭，从而也与投影成像面互为共轭像面，也即，光阀106接收到的光束光斑与运动漫射体105所在的位置处的光斑互为物像的关系，并且由于光阀106对光束进行调制后最终在投影介质上形成放大倍数的画面，那么运动漫射体105所处的位置与最终投影成像面互为共轭像面。

在本示例中，运动的漫射体105为透射型部件，优选地，可以在其入光面和出光面均设置有扩散微结构，如图2C所示，运动漫射体剖面的结构示意图，给出了两种微结构设置示意图，微结构可以为多个锯齿形凸起，或者圆形凸起，或者其他非规则图形，在此并不做具体限定，上述微结构的作用是能够对入射的激光产生散射，由于反射面为非平面，从而使反射后的激光光束扩散的角度和方向具有多样性，利于形成多个随机的空间相位，以减弱激光光束的相干性。两个面上的微结构形状可以相同，或者不同。而两个面的微结构在具体设置时，可以颗粒度不同，从而形成两个不同的散射面，在实际应用中，这两个散射面对光束的散射/扩散差异性越大越好，利于形成光束发散角度的多样性，产生多个随机相位。

以及，运动漫射体105具体地，还可以具有多个扩散分区，比如可以包括扩散区a，扩散区b，扩散区c多个分区，多个扩散分区对光束的发散角度可以完全不同，或者任一分区与其他分区不同。尤其是当运动漫射体105中依次透射多种激光光束时，可以配合运动漫射体的转动时序和多种激光光束的点亮时序，使不同颜色的激光入射不同的扩散分区，比如蓝色激光和红色激光，人眼对红色激光引起的散斑现象更为敏感，因此使红色激光入射发散角度较大的扩散分区b，蓝色激光入射发散角度相对较小的扩散分区a，从而可以平衡这两种激光在人眼中的散斑效果。对于运动漫射体105的扩散分区设置，并不局限于3个分区，还可以是2个分区，或者不分区。

其中，运动漫射体105设置在光阀106成像面的共轭位置，具体地，运动漫射体所在的位置和最终观看到的图像面的位置共轭，共轭在光学成像中，是指物方和像方具有一对一映射关系的两点：Q点和Q'点，根据光路可逆原理，如果在Q点放置光源，将在Q'点成像，反之亦然。这样互相对应的两点，称为一对共轭点，共轭点可组成共轭线，进而有共轭面，因此可将运动漫射体所在的位置称为物面位置，将最终看到的图像面称为像面位置，具体地，其可以称为光阀面（为中间成像面）的物面，光阀面经倍率放大后形成投影成像面，从而运动漫射体所在的位置，光阀面，投影成像面三者互为共轭。由于物面和像面的对应关系，使得两者之间的关联度大于物面或像面与光路中其他位置的关联度。从而，如果在物面对光束进行改变，那么对于像面来说，几乎最大程度的被影响到。

在本示例中，在物面位置处利用运动漫射体对光束进行散射扩散，首先，运动漫射体相比于静止的扩散部件可对光束进行更大程度的扩散，使光束的发散角度多样化，利于产生多个随机相位，而且运动漫射体所在的位置为光阀的物面位置，在该位置激光光束产生的随机相位分布能最大程度的反映光阀对应的最终形成的投影图像中的随机相位分布，从而，在该位置的运动漫射体形成的随机相位，最大程度的影响了最终投影图像中、由随机相位积分而产生的散斑匀化程度。通过运动漫射体对光束起到一定的发散产生多个随机相位时，对应的像面位置形成的光斑中，随机相位的个数也增多，并利用人眼积分效应，多个随机相位的叠加，细化了投影画面处的散斑图样，减弱了散斑现象。

本申请实施例中将运动漫射体105设置在光阀106DMD成像面的物面位置，该位置的相位平均效果较大程度的影响了图像的成像面，从而较大程度的减弱消散斑的效果。物面位置跟最终成像面有放大倍率的关系，放大率越小，经过旋转扩散片匀化效果平均后的散斑颗粒也更小，相位平均效果越好，最终消散斑的效果也越好。因此，期望从光棒出射的光斑的大小与成像面所需的照射光束光斑的大小的尺寸倍数较小。

在本示例中，运动漫射体105具体可以为透射型的旋转的扩散片。

在本示例中，振动反射镜103利用具有微结构的平面以及平动的振动方式对入射的激光光束进行反射，大大增加了激光光束发散角度的多样性，发散角度的多样性带来了不同的光程差，不同的光程差导致不同的相位差，利用破坏产生干涉的条件。同时，从激光光束的能量分布改变角度，能够削弱激光光束能量分布的集中度，使得能量分布从0度光轴附件的尖峰型向多个发散角度的两边匀化，降低了相干性较强的0度光轴附近的光束部分的能量占比，对激光光束的能量分布进行了一定的匀化。

此时，已经经过一定匀化程度的激光光束再入射光棒104，能够提高光束进入光棒104的匀化效果，此处的匀化效果不仅对光束光斑的色度不均匀得到一致或光束光斑的偏色现象得到一致，还可以改变激光光束的能量分布规律。

而通过上述光路中振动反射镜103和旋转扩散片105的配合设置，使得激光光束在入射匀光部件和运动的漫射体之前就对激光光束进行能量分布的匀化改变，提高了后面运动漫射体对相干性较强的部分激光光束进行打散的效率，这是因为该部分激光光束已经被进行一定的能量匀化，相当于运动漫射体即旋转扩散片105在更小的光能量密度单位上光束进行扩散或者说对整体上相对匀化的光束进行扩散，从而提高了单位能量密度上光束的发散程度，增强光束发散角度的多样化，更易产生多个随机相位。

基于图1A所示的光路架构，激光器组发出的激光光束在进入匀光部件之前，先经过振动的反射型相位片，能够通过高频的振动，迅速改变入射光束的反射角度，形成光束发散角度的多样性，发散角度的多样性，带来相位或相位差的变化，既能够利于破坏干涉条件，也同时对激光光束的能量分布进行一定程度的匀化，进一步地，经过匀光部件的匀化后，再通过设置于光阀物面位置的旋转扩散片，能够在最大程度上影响投影画面上形成的独立散斑图像的个数，由于上述光路的设置，能够产生多个随机相位，从而经过人眼的积分作用后，投影画面中散斑效应得到大大减弱。

下面将结合附图，对图1A所示的激光光束在光路传输过程中的能量分布改变详细说明如下。

参见图3至图6，为激光光束经过不同光学部件后的能量的分布示意图。图3至图5中，X轴代表光束的发散角度，Y轴代表光束的能量比例。

如图3所示，示例性的示出了激光光束入射到图1A所示的振动反射镜103之前的高斯能量的分布示意图，从图3可以看出，经过振动反射镜103之前激光光束的高斯能量主要聚集在0度光轴。

如图4所示，示例性的示出了激光光束经过图1A所示的振动反射镜103之后的能量分布示意图，从图4可以看出，相比于图3，其0度光轴及附近的高斯能量被削弱。激光光束的能量分布从尖峰型相对集中的分布趋向于较为平缓的平顶型能量分布特点，且由于发散角度的增多，在边缘部分出现了多个小的尖峰，这是由于空间相干性较强的激光光束部分被打散分散到各种不同发散角度的位置，使得图示中边缘部分的能量占比提高。

如图5所示，示例性的示出了激光光束经过图1A所示的光棒104之后的能量分布示意图，从图5可以看出，由于振动反射镜103的扩散作用增多了激光光束的发散角度，经过光棒104之后，光束在光棒104内部经过多次反射，使得光束以多个发散角度被匀化，从而激光光束的出射角度变得多样化，相比于未在入光面侧设置扩散片的情况，提高了光束匀化的效果。因此图5所示的激光光束的能量分布示意图相比图4所示的能量分布示意图，能量分布更为均匀。

如图6所示，示例性的示出了激光光束经过图1A所示的透射型旋转扩散片105后光束的高斯能量的分布示意图，从图6可以看出，激光光束经过旋转扩散片后，增多了偏离0度光轴的角度的多样性，使得光束的能量在多个发散角度之间进行重新分配，从而最终得到如图6所示的能量分布示意图，与图3至图5所示的能量分布示意图相比，图6所示的激光光束的高斯能量的尖峰消失，趋向于平顶型分布，甚至近似矩形分布，即能量分布在多个发散角度和0度光轴之间相对均衡分布，这种分布方式使得相干性较强的0度光轴的光束能量比例大大减弱，直接导致散斑效应的减弱。

图1A所示的激光光源中，光源可以全部使用激光器，当然光源也可以是激光器和荧光光源，或者可以是激光器和发光二极管LED。具体实施时，光源可以包括：发出第一颜色激光的激光器、发出第二颜色激光的激光器和发出第三颜色激光的激光器，也可以是至少发出第一颜色激光的激光器，以及受激产生至少第二颜色和第三颜色荧光的光源，也可以是至少发出第一颜色和第二颜色激光的激光器，以及受激产生至少第三颜色荧光的光源，其中，该第一颜色可以为蓝色，第二颜色可以为绿色，第三颜色可以为红色，本发明实施例对此不做具体的限制。

在一些实施例中，本申请中采用旋转扩散片实现运动漫射体的可以改变相位的作用，但不限于旋转扩散片，本申请实施例对采用什么部件以什么运动方式实现改变相位的作用不做具体的限制，只要可以使光束的相位发生改变即可。

实施例二、

与实施例一不同的是，在本示例中，漫散射相位片为固定设置的相位片，且扩散片上设置分区，不同的分区对于激光光束的发散角度不同。

具体地，参见图1B，为本申请实施例提供的激光投影的光学架构示意图。该光学架构中包含：激光器组101、聚焦透镜102、固定相位片103、匀光部件104、运动漫射体105，光阀106。

具体地，激光器组101发出至少一种颜色的激光光束，为简便，在本示例中，先以激光器组101发出一种颜色的激光光束为例说明，可以是蓝色激光，或者红色激光或者绿色激光。

激光器组发出的激光光束光斑通常尺寸较大，为了提高后面光学部件的光学利用率，通常需要对光束进行缩束会聚，在图1B所示中，聚焦透镜102为一理想透镜，仅为示例性的说明对光束进行会聚处理，而在实际产品应用中，可以为多组透镜组成的缩束整形系统。

在本示例中，匀光部件104，光阀106，以及运动漫射体105的设置可以参见实施例一，在此不再赘述。

激光光束在入射匀光部件104之间，还经过固定相位片103，在本示例中，固定相位片103为透射型相位片，设置于匀光部件104的入光面侧，相位片可以具体是扩散片。

在图1B示例中，激光光束在上述的光学架构中的传输路径如下所述：

激光器组101发出的激光光束经过聚焦透镜102会聚后，以会聚状态入射固定相位片103，并经固定相位片103的扩散透射后进入光棒104，从固定相位片103透射和扩散的光束在光棒104内部经过多次反射从光棒104的出光口出射。

从光棒104的出光口出射的光束经运动漫射体105透射和扩散后，入射至聚焦透镜107，聚焦透镜107对扩散的光束进行会聚。会聚的光束最终入射至光阀DMD106。

在本示例中，固定相位片103如图2D所示，具有不同的扩散分区，具体包括中央区域和周边区域两大分区。其中，中央区域对激光光束的发散角度大于周边区域对激光光束的发散角度。在具体实施中，可以在中央区域设置有扩散微结构，而在周边区域不设置扩散微结构。或者，中央区域设置的扩散微结构的颗粒度小于周边区域设置的扩散微结构的颗粒度，从而中央区域的扩散微结构的颗粒度更为密度，对激光光束的发散程度更强，比如，中央区域对激光光束的发散角度为周边区域对激光光束的发散角度的1.5倍以上。

固定相位片103可以是圆盘形也可以是方形，因此其中央区域和周边区域的形状可以根据相位片的具体形状进行划分。

而在划分时，中央区域接收激光光束光斑能量的50%以上，这样设置的目的是，根据激光光束的高斯型分布特点，其0度光轴附近的能量较为集中，且占比很大，中央区域作为对激光光束能量较为集中的光束部分的处理区域，需要根据光束分布情况，将其面积设置为能够接收激光光束光斑能量的50%以上。

与实施例一类似，在本示例中，在物面位置处利用运动漫射体对光束进行散射扩散，首先，运动漫射体相比于静止的扩散部件可对光束进行更大程度的扩散，使光束的发散角度多样化，利于产生多个随机相位，而且运动漫射体所在的位置为光阀的物面位置，在该位置激光光束产生的随机相位分布能最大程度的反映光阀对应的最终形成的投影图像中的随机相位分布，从而，在该位置的运动漫射体形成的随机相位，最大程度的影响了最终投影图像中、由随机相位积分而产生的散斑匀化程度。通过运动漫射体对光束起到一定的发散产生多个随机相位时，对应的像面位置形成的光斑中，随机相位的个数也增多，并利用人眼积分效应，多个随机相位的叠加，细化了投影画面处的散斑图样，减弱了散斑现象。

同时，在本示例中在光棒104前设置有固定相位片103，以扩散片为例进行说明。

由于固定扩散片103具有中央区域和周边区域的划分，且中央区域相比周边区域对激光光束的发散程度更甚，从而可以针对性对激光光束能量较为集中的部分进行更大程度的发散，使该部分光束散射到边缘，而边缘相对能量比例较小的光被散射的幅度较小，或不被散射，使激光光束能量分布从尖峰型分布趋向于平顶型较为缓和的分布规律，能够在一定程度上匀化激光光束的能量分布。

此时，已经经过一定匀化程度的激光光束再入射光棒104，能够提高光束进入光棒104的匀化效果，此处的匀化效果不仅对光束光斑的色度不均匀得到一致或光束光斑的偏色现象得到一致，还可以改变激光光束的能量分布规律。

而通过上述固定扩散片103和旋转扩散片105的设置，使得激光光束在入射匀光部件和运动的漫射体之前就对激光光束进行能量分布的匀化改变，提高了后面运动漫射体对相干性较强的部分激光光束进行打散的效率，这是因为该部分激光光束已经被进行一定的能量匀化，相当于运动漫射体在更小的光能量密度单位上光束进行扩散或者说对整体上相对匀化的光束进行扩散，从而提高了单位能量密度上光束的发散程度，增强光束发散角度的多样化，更易产生多个随机相位。

对于本实施例提供的光路架构中，激光光束在经过固定扩散片，匀光部件，运动漫射体时发生的能量分布变化同样可以参见实施例一中图3~图6的说明，两个实施例原理相同，在此不再赘述。

基于图1B所示的光路架构，激光器组发出的激光光束在进入匀光部件之前，先经过一片固定扩散片，固定的扩散片中央区域对激光光束的发散角度大于周边区域对激光光束的发散角度，可以针对性且高效的对激光光束的能量分布进行改善，减弱空间相干性较强的0度光轴附近、且占能量比例较大的光束的能量占比，进一步地，经过匀光部件的匀化后，再通过设置于光阀物面位置的旋转扩散片，能够在最大程度上影响投影画面上形成的独立散斑图像的个数，当经过上述方案固定扩散片和旋转的扩散片的作用叠加配合下，能够产生多个随机相位，从而经过人眼的积分作用后，投影画面中散斑效应得到大大减弱。

实施例三、

在本实施例中，漫散射相位片具体可以为两种，即在实施例一和实施例二结合的基础变型得到图1C所示的方案。具体地，在图1A基础上，漫散射相位片可以是振动反射镜103，以及位于振动反射镜103和光棒104入光口之间还设置有第一相位片108。在本示例中，第一相位片108具体地的可以是透射型的相位片，并固定设置。第一相位片108的设置可以参见实施例二中图1B的描述。

在图1C所示的激光投影系统中，具体包括：激光器101a，激光器101b，激光器101c，分别发出激光光束，第一合光镜片102a，第二合光镜片102b，上述的激光器发出的激光光束通过这两个合光镜片进行合光，形成一束光输出。在实际应用中，激光器101a，101b，101c可以具体是蓝色激光器101a，红色激光器101b，绿色激光器101c，第一合光镜片102a可具体是二向色片102a，第二合光镜片102b可具体是第二二向色片102b。

蓝色激光、绿色激光、红色激光经合光成为一束光束后，入射至振动反射镜103的反射面，并经反射后入射至会聚透镜102，经过会聚透镜102会聚后，以会聚状态入射至透射型固定扩散片108，经过透射型固定扩散片108扩散后进入匀光部件104，在匀光部件104内部经过多次反射后从透射型旋转扩散片105出射，从透射型旋转扩散片105出射的光束，经过会聚透镜107的会聚作用入射到光阀DMD106上。光阀DMD106前端的照明系统（未在图中示出）将光束引导至光阀DMD106表面，DMD由成千上万的小反射镜组成，这些小反射镜将光束反射入投影镜头109成像（在本示例中，仅以理想透镜109表示投影镜头），并投射至投影介质110，形成投影图像。

在本示例中，经振动反射镜103反射后的光束呈现了角度多样性，并入射至透射型固定扩散片108的光束进行进一步匀化，由于固定扩散片108中央区域对激光光束的发散角度大于周边区域对激光光束的发散角度，能够进一步削弱激光光束中相干性较强的0度光轴附近的光束能量比例，从而辅助性的提高光束的匀化效果，同时配合匀光部件出光面的旋转扩散片进一步地对光束进行较好的扩散作用，提高产生随机独立相位的个数或概率，从而形成多个不同的独立散斑图像，经过人眼积分后，散斑效应减弱。

图1B所示的振动反射镜103设置在透射型固定扩散片108的入射光束的传输路径上，当然振动反射镜103也可以设置在透射型固定扩散片108的出射光束的传输路径上，同样可以达到匀化的效果，本发明实施例对此不做具体的限制。

若振动反射镜103设置在透射型固定扩散片108的出射光束的传输路径上，匀光部件104优选为复眼透镜阵列，以便接收较大发散角度的入射光束。复眼透镜阵列是两列复眼透镜阵列平行排列，第一列复眼透镜阵列中的各个小单元透镜的焦点与第二列的复眼透镜阵列中对应的小单元透镜的中心重合，两列复眼透镜的光轴互相平行，在第二列复眼透镜后放置聚光镜，聚光镜的焦平面放照明屏就形成了照明系统，可以接收大发散角度的入射光束。

或者，基于图1C光学架构的变形，如图1D所示，可以在匀光部件104与旋转扩散片105之间设置有第二相位片111，具体地，第二相位片可以为透射型扩散片，能够对从光棒104出射的光束进行再次扩散改变相位的分布，起到进一步的匀化的作用，从该透射型扩散片111透射扩散的光束再经过透射型旋转扩散片105，能够提高旋转的扩散片对光束产生随机相位的概率，从而利于减弱散斑效应。

其中上述方案中，第一相位片108，第二相位片111可以如上述均固定设置，也可以第一相位片108固定设置，其目的是可以保证经过该相位片的光束发散角度不至于过大而超过光棒104的收光范围，以及，第二相位片111运动设置，其运动方式可以是旋转，摆动或振动，在此不做具体限定。

以及，在上述图1B、图1C和图1D示出的光学架构中，固定扩散片为透射型的固定扩散片，当然固定扩散片也可以是反射型的固定扩散片，只是为反射型固定扩散片时需要调整扩散片的放置位置，以使从反射型固定扩散片反射的光束进入匀光部件，本发明实施例对固定扩散片的材质不做具体的限制。

综上，本发明技术方案提供的多个激光投影系统的实施例中，通过在激光光源发出的光束到达光阀之间的光路中，在匀光部件入光面侧设置有漫散射相位片，形成激光光束发散角度的多样性，且在匀光部件出光面侧设置运动的漫射体，通过叠加作用能够增加激光光束的随机相位个数，提高激光光束能量分布的匀化程度，且由于运动的漫射体设置于投影成像的共轭像面位置处，能够最大程度上反映投影画面的独立散斑图样情况，即运动漫射体产生的随机相位分布直接影响了投影画面独立散斑图像的积分效果，从而当运动的漫射体产生的随机相位个数增多时，也能够最大程度上减轻投影画面的散斑效应，提高了该激光投影系统的消散斑效果。

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部件。

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部件的制造品，该指令部件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 (10)

1.一种激光投影系统，其特征在于，包括激光光源，分别发出第一颜色激光、第二颜色激光和第三颜色激光，在所述激光光源发出的激光光束入射光阀之前还经过：匀光部件，用于接收并匀化所述激光光束；光阀，用于接收经过匀光部件匀化后的激光光束并对所述激光光束进行调制；

以及，固定相位片，设置于所述匀光部件的入光面侧；

旋转扩散片，设置在所述匀光部件的出光面侧，所述旋转扩散片所在的位置与所述光阀面共轭。

2.如权利要求1所述的激光投影系统，其特征在于，所述旋转扩散片所在的位置，光阀面，所述激光投影系统的投影成像面互为共轭。

3.如权利要求2所述的激光投影系统，其特征在于，所述激光光束经过第一聚焦透镜会聚后入射所述固定相位片，经所述固定相位片扩散透射后进入匀光部件。

4.如权利要求3所述的激光投影系统，其特征在于，所述匀光部件出光面出射的光束经旋转扩散片扩散后，经第二聚焦透镜会聚，最终入射至所述光阀。

5.如权利要求3所述的激光投影系统，其特征在于，所述固定相位片中央区域大于周边区域对激光光束的发散角度，且所述中央区域接收所述激光光束能量的50%以上。

6.如权利要求1或4所述的激光投影系统，其特征在于，所述旋转扩散片具有多个扩散分区，不同颜色的激光入射不同的扩散分区，所述多个扩散区对光束的发散角度不同。

7.如权利要求1或4所述的激光投影系统，其特征在于，所述旋转扩散片的入光面和出光面均设置有扩散微结构。

8.如权利要求1中所述的激光投影系统，其特征在于，所述匀光部件包括光棒或复眼透镜阵列；所述光阀为DMD数字微镜阵列芯片。

9.如权利要求8所述的激光投影系统，其特征在于，还包括投影镜头和投影介质，所述投影镜头用于接收所述光阀调制后的激光光束，并投射至投影介质形成投影画面。

10.如权利要求1所述的激光投影系统，其特征在于，所述第一颜色为蓝色，所述第二颜色为绿色，所述第三颜色为红色。