CN110244507A - 一种激光光源和投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种激光光源和投影系统，包括至少两种激光器以及位于所述激光器出射光路上的散斑抑制器件；所述至少两种激光器包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器用于发射第一种颜色的激光，所述第二激光器用于发射第二种颜色的激光；所述散斑抑制器件用于在所述第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，并透射所述第二种颜色的激光，以使所述荧光与所述第二种颜色的激光混合后出光。由于荧光的光谱为连续光谱，因此，荧光与第二种颜色的激光混合后，可以展宽第二种颜色的激光的波谱，使得混合后的光谱为连续光谱，从而降低了光源的相干性，减弱了散斑，提高了画面显示效果。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，更具体地说，涉及一种激光光源和投影系统。
背景技术
近年来，随着半导体激光器的逐步量产、成本的降低，半导体激光器已经被广泛应用到影院投影、家庭娱乐、城市景观灯等诸多领域。
半导体激光器的原理是PN结受激能级跃迁产生相干光，这些相干光是频率相同且振动方向相同的光束，其在相遇的区域就会发生干涉。对于投影机而言，相干光在投影机光路传输过程中也会发生干涉，同时反射面表面粗糙不平，也会引起光达到银幕表面的光程不一致产生干涉现象，在银幕表面产生不规则的亮暗斑点，影响最终的成像效果，这种斑点被称为散斑。
为了降低散斑，通常需要光源多波长使用，目前主要是多种波长的半导体激光器混合使用，如两种相同颜色不同波长激光器产出的光混合使用时，能够在一定程度上抑制散斑，但是，其在根本上仍是多个单一波长的激光，仍会产生干涉现象，导致散斑的抑制效果较差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种激光光源和投影系统，以减弱散斑，提高画面显示效果。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光光源，包括至少两种激光器以及位于所述激光器出射光路上的散斑抑制器件；
所述至少两种激光器包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器用于发射第一种颜色的激光，所述第二激光器用于发射第二种颜色的激光；
所述散斑抑制器件用于在所述第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，并透射所述第二种颜色的激光，以使所述荧光与所述第二种颜色的激光混合后出光。
可选地，所述第一种颜色的激光为蓝色激光，所述第二种颜色的激光为绿色激光，所述荧光为黄色荧光、红色荧光或绿色荧光三种颜色之一。
可选地，所述至少两种激光器还包括第三激光器，所述第三激光器用于发射第三种颜色的激光；
所述散斑抑制器件还用于透射所述第三种颜色的激光，以使所述荧光与所述第二种颜色的激光和所述第三种颜色的激光混合后出光。
可选地，所述第三种颜色的激光为红色激光。
可选地，所述散斑抑制器件为荧光晶体。
可选地，还包括驱动部件，所述驱动部件用于带动所述散斑抑制器件在垂直于所述激光器出射光路的方向上做往复运动或者旋转运动。
可选地，所述散斑抑制器件为荧光晶体；或者，所述散斑抑制器件由荧光晶体和扩散元件拼接而成。
可选地，所述往复运动或者所述旋转运动的频率大于60Hz。
可选地，所述散斑抑制器件朝向所述激光器的一侧具有高反膜，所述高反膜用于反射所述荧光，增透其他激光。
可选地，所述散斑抑制器件背离所述激光器的一侧具有增透膜，所述增透膜用于透射所有的光。
一种投影系统，包括如上任一项所述的激光光源。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的激光光源和投影系统，散斑抑制器件在第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，由于荧光的光谱为连续光谱，因此，荧光与第二种颜色的激光混合后，可以展宽第二种颜色的激光的波谱，使得混合后的光谱为连续光谱，从而降低了光源的相干性，减弱了散斑，提高了画面显示效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的一种激光光源的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的蓝色激光和绿色激光的光谱图；
图3为本发明实施例提供黄色荧光和绿色激光的混合光的光谱图；
图4为本发明实施例提供的另一种激光光源的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种激光光源的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的蓝色激光、绿色激光和红色激光的光谱图；
图7为本发明实施例提供黄色荧光和绿色激光、红色激光的混合光的光谱图。
具体实施方式
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
本发明实施例提供了一种激光光源，如图1所示，包括至少两种激光器以及位于所述至少两种激光器出射光路上的散斑抑制器件10。当然，本发明实施例中，如图1所示，还包括位于激光器和荧光晶体10之间透镜组13，该透镜组13用于将激光器发射的激光汇聚到散斑抑制器件10上。
本发明实施例中，至少两种激光器包括第一激光器11和第二激光器12，第一激光器11用于发射第一种颜色的激光，第二激光器12用于发射第二种颜色的激光。散斑抑制器件10用于在第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，并透射第二种颜色的激光，以使荧光与第二种颜色的激光混合后出白光。
需要说明的是，未被散斑抑制器件10吸收即剩余的第一种颜色的激光也会被散斑抑制器件10透射，且透射后的第一种颜色的激光会与荧光和第二种颜色的激光混合。
可选地，第一种颜色的激光为蓝色激光，第二种颜色的激光为绿色激光，产生荧光为红色、黄色、绿色荧光中一种。可选地，散斑抑制器件10为荧光晶体，即Ce:LuAG(钇镥石榴石)晶体。其中，散斑抑制器件10对绿色和红色激光的透射率为85％以上。
具体地，第一激光器11发出的455nm的蓝色激光和第二激光器12发出的520nm的绿色激光，被透镜组13会聚后照射到散斑抑制器件10上，蓝色激光会激发散斑抑制器件10发出黄色荧光，由于黄色荧光的光谱为从490nm到600nm的连续光谱，因此，黄色荧光与绿色激光混合后，实现了绿色激光从单一波长到多波长的转化，实现了连续光谱的输出，使得散斑降低。
如图2和图3所示，图2为蓝色激光和绿色激光的光谱，图3为黄色荧光与绿色激光和蓝色激光混合后的混合光的光谱，从图3可以看出，混合光的光谱为从490nm到600nm的连续光谱，从而减弱了各个单色光之间的相干性，减弱了光源的散斑现象。
可选地，本发明实施例提供的激光光源还包括驱动部件，该驱动部件用于带动散斑抑制器件10在垂直于激光器出射光路的方向Y上做往复运动，或者做旋转运动，并且，往复运动或所述旋转运动的频率大于60Hz，以通过高速运动降低散斑抑制器件10本身的温度，使得散斑抑制器件10可以长时间稳定输出。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，可以在不影响光路的情况下，在散斑抑制器件10的上下侧边设置散热器或风扇，以通过散热器或风扇对散斑抑制器件10进行降温。
需要说明的是，散斑抑制器件10整体都为荧光晶体，或者，散斑抑制器件10由荧光晶体和扩散元件拼接而成。例如，散斑抑制器件10为圆盘状结构，整个圆盘状结构都为荧光晶体，或者，圆盘状结构由扇形的荧光晶体和扇形的扩散元件拼接而成。
并且，当散斑抑制器件10整体都为荧光晶体时，散斑抑制器件10进行往复运动，当散斑抑制器件10由荧光晶体和扩散元件拼接而成时，散斑抑制器件10进行旋转运动。并且，当散斑抑制器件10旋转运动时，当荧光晶体旋转到激光器的出射光路上时，第一种颜色的激光激发荧光晶体产生荧光，第二种颜色的激光被荧光晶体透射，当扩散元件旋转到激光器的出射光路上时，第一种颜色的激光和第二种颜色的激光被扩散元件扩散并透射。
可选地，如图4所示，散斑抑制器件10朝向激光器11和12的一侧具有高反膜14，该高反膜14用于反射荧光，透射其他激光，如对激光11和12具有透射作用。散斑抑制器件10背离激光器11和12的一侧具有增透膜15，该增透膜15用于透射荧光及激光11和12。
具体地，在散斑抑制器件10的入射面即朝向激光器11和12的一侧镀黄光高反膜，反射大于540nm以上波长的光，对455nm蓝光和520nm绿光透射，在散斑抑制器件10的出光面即背离激光器11和12的一侧镀增透所有光的膜层。
基于此，1W的蓝色激光激发荧光实现0.4W的黄色荧光输出，那么，0.4W的黄色荧光一半照射到高反膜14约为0.2W，一半照射到增透膜15约为0.2W。其中照射到高反膜14的光，540nm以上波长的光被高反膜14直接反射，从增透膜15输出，约为0.1W；540nm以下波长的绿光则透射出高反膜14。由于540nm是荧光晶体10的中心波长，因此，就会有0.1W波长大于540nm光也从增透膜15发出，增透膜15一共实现0.3W的黄光输出，即1W蓝光可实现0.3W黄光输出。1W绿色激光通过透射率为90％的散斑抑制器件10，输出0.9W绿光，其中，黄光光功率占黄绿功率的25％，散斑明显降低，提高蓝光功率使得黄光功率占比越高，散斑越低。
在本发明的另一实施例中，如图5所示，至少两种激光器还包括第三激光器16，第三激光器16用于发射第三种颜色的激光；散斑抑制器件10还用于透射第三种颜色的激光，以使荧光与第二种颜色的激光和第三种颜色的激光混合后出光。可选地，第三种颜色的激光为红色激光。进一步可选地，第三种颜色的激光为638nm的红色激光。
具体地，第一激光器11发出的455nm的蓝色激光、第二激光器12发出的520nm的绿色激光和第三激光器16发出的638nm的红色激光，被透镜组13会聚后照射到散斑抑制器件10上，蓝色激光会激发散斑抑制器件10发出黄色荧光，由于黄色荧光的光谱为从490nm到600nm的连续光谱，因此，黄色荧光与绿色激光和红色激光混合后，实现了红色激光从单一波长到多波长的转化，实现了连续光谱的输出，使得散斑降低。
如图6和图7所示，图6为蓝色激光、绿色激光和红色激光的光谱，图7为黄色荧光与绿色激光、蓝色激光和红色激光混合后的混合光的光谱，从图7可以看出，混合光的光谱为从455nm到638nm的连续光谱，从而减弱了各个单色光之间的相干性，减弱了光源的散斑现象。
同样，如图5所示，散斑抑制器件10朝向激光器11、12和16的一侧具有高反膜14，该高反膜14用于反射荧光，透射12和16激光。散斑抑制器件10背离激光器11、12和16的一侧具有增透膜15，该增透膜15用于增透所有颜色的光。
具体地，散斑抑制器件10的入射面的高反膜14反射波长在540nm–590nm之间的光。1W的蓝光激发散斑抑制器件10实现0.4W的黄光输出，那么0.4W的黄光一半照射到高反膜14约为0.2W，一半照射到增透膜15约为0.2W。其中照射到高反膜14上的540nm–590nm之间的光被高反膜14直接反射，从增透膜15输出功率约为0.1W；540nm波长以下和590nm波长以上的光通过高反膜14透射出去，功率约为0.1W。大约有0.1W波长540nm–590nm之间的光从增透膜15发出，增透膜15一共实现0.3W的黄光输出，即1W蓝光可实现0.3W黄光输出。1W绿色和1W红光激光通过透射率为90％的荧光晶体，输出0.9W绿光和0.9W红光。其中，黄光光功率占红绿黄整体功率的13.6％，散斑明显降低。并且提高蓝光功率使得荧光功率占比越高，散斑越低。
本发明实施例提供的激光光源，荧光晶体在第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，由于的荧光的光谱为连续光谱，因此，荧光与第二种颜色的激光混合后，可以展宽第二种颜色的激光的波谱，使得混合后的光谱为连续光谱，从而降低了光源的相干性，减弱了散斑，提高了画面显示效果。
本发明实施例还提供了一种投影系统，包括如上任一实施例提供的激光光源，由于激光光源的相干性较弱，散斑较弱，因此，投影系统显示画面的显示效果较好。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种激光光源，其特征在于，包括至少两种激光器以及位于所述激光器出射光路上的散斑抑制器件；
所述至少两种激光器包括第一激光器和第二激光器，所述第一激光器用于发射第一种颜色的激光，所述第二激光器用于发射第二种颜色的激光；
所述散斑抑制器件用于在所述第一种颜色的激光的激发下，产生荧光，并透射所述第二种颜色的激光，以使所述荧光与所述第二种颜色的激光混合后出光。
2.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述第一种颜色的激光为蓝色激光，所述第二种颜色的激光为绿色激光，所述荧光为黄色荧光、红色荧光或绿色荧光三种颜色之一。
3.根据权利要求1或2所述的激光光源，其特征在于，所述至少两种激光器还包括第三激光器，所述第三激光器用于发射第三种颜色的激光；
所述散斑抑制器件还用于透射所述第三种颜色的激光，以使所述荧光与所述第二种颜色的激光和所述第三种颜色的激光混合后出光。
4.根据权利要求3所述的激光光源，其特征在于，所述第三种颜色的激光为红色激光。
5.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述散斑抑制器件为荧光晶体。
6.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括驱动部件，所述驱动部件用于带动所述散斑抑制器件在垂直于所述激光器出射光路的方向上做往复运动或者旋转运动。
7.根据权利要求6所述的激光光源，其特征在于，所述散斑抑制器件为荧光晶体；或者，所述散斑抑制器件由荧光晶体和扩散元件拼接而成。
8.根据权利要求6所述的激光光源，其特征在于，所述往复运动或者所述旋转运动的频率大于60Hz。
9.根据权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述散斑抑制器件朝向所述激光器的一侧具有高反膜，所述高反膜用于反射所述荧光，增透其他激光。
10.根据权利要求8所述的激光光源，其特征在于，所述散斑抑制器件背离所述激光器的一侧具有增透膜，所述增透膜用于透射所有的光。
11.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的激光光源。
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Legal Events
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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