CN205067954U - 激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统，激光照明装置包括主激光光源；至少一个调控光源，各调控光源输出光束与主激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm；合束装置，用于将调控光源的光束与主激光光源的激光束共光路出射。本实用新型所述技术方案通过在激光照明装置中加入调控光源，大幅度降低散斑对比度，从而有效抑制激光显示画面中的散斑现象。

Description

激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统

技术领域

本实用新型涉及激光照明技术领域。更具体地，涉及一种激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统。

背景技术

以激光作为光源，可应用于包括激光投影显示和液晶激光背光显示等领域，具有色域广、寿命长和亮度高等优点。但由于激光的高相干性，显示画面存在激光相干散斑的缺点。激光相干散斑是由于激光在粗糙表面散射或反射的相干子波交互相干形成、在视网膜上呈现出来的一种干涉噪声。散斑在屏幕上表现为斑状噪点，会降低影像画面质量，容易造成眼花和视力疲劳，是激光照明领域(特别是显示技术)的需要解决的技术问题之一。

图1是现有技术的一种激光照明装置用于投影系统的结构示意图。如图1所示，该激光照明装置包括红、绿、蓝三基色激光光源，各激光光源输出的激光合并后共光路输出到投影装置中。

现有技术降低激光显示散斑的方法主要有：1、通过光学手段，增加激光光源的相位多样性、偏振多样性、角度多样性等来降低激光相干散斑；2、采用优化成像镜头孔径的方法降低激光相干散斑；3、采用振动屏幕的方法降低激光相干散斑；4、采用增加激光光源的线宽的方法降低激光相干散斑。

上述四种方法中，第1种方法和第2种方法简便宜行，但由于统计独立性有限的原因，造成降低散斑的效果不显著，无法满足实际应用需求；第3种方法可以有效消除激光相干散斑，但是由于屏幕要进行机械振动，适用范围受到极大的限制；第4种方法从散斑形成的物理机理方面解决散斑，是最合理、最有效的方法。但是现有的宽谱带红、绿、蓝三基色激光器在技术上很难获得，即使可以产生宽谱带三基色激光，也存在着效率低、成本高，难以实用化的问题。

因此，需要提供一种能够有效抑制激光散斑的激光光源装置、包括这种激光光源装置的激光投影系统及激光显示系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统，可有效抑制激光显示画面中的散斑现象，改善画面质量，提高画面的亮度、均匀度以及色彩饱和度，提升画面的观赏舒适度。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种激光照明装置，包括

主激光光源；

至少一个调控光源，所述各调控光源输出光束与所述主激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm；和

合束装置，用于将所述调控光源的光束与主激光光源的激光束共光路出射。

优选地，所述各调控光源输出光束的功率为主激光光源的激光束功率的十分之一至二分之一。

优选地，所述调控光源为激光光源、非相干光源、LED光源或荧光光谱光源。

优选地，

所述主激光光源包括至少一个红光激光光源、至少一个绿光激光光源和至少一个蓝光激光光源。

优选地，所述至少一个调控光源包括至少一个红光调控光源、至少一个绿光调控光源和/或至少一个蓝光调控光源，

所述至少一个红光调控光源输出光束与相应的红光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述至少一个绿光调控光源输出光束与相应的绿光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述至少一个蓝光调控光源输出光束与相应的蓝光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述合束装置将来自主激光光源的激光束和来自各调控光源的光束共光路出射。

优选地，所述各调控光源输出光束的功率为与其相应的主激光光源的激光束功率的十分之一至二分之一。

优选地，所述至少一个红光激光光源、至少一个绿光激光光源和至少一个蓝光激光光源，分别设置有至少一个相应的调控光源。

优选地，所述主激光光源进一步包括黄光激光光源。

根据本实用新型的激光照明装置，包括主激光光源作为主波长照明单元和至少一个调控光源作为次波长光源，次波长调控光源光束与主波长激光光源激光的色调相同但波长不同，可以消除激光光源装置出射光束的相干性，抑制投影系统或显示系统的散斑现象。调控光源与主激光光源的色调相同，不仅不会影响投影系统或显示系统的最终显示效果，还可以提高画面亮度和色彩饱和度。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述技术方案通过在激光照明装置中加入调控光源，大幅度降低散斑对比度，可有效抑制激光显示画面中的散斑现象，使得激光投影系统和激光显示系统的散斑效应弱化，显著地改善画面质量，提高画面的亮度、均匀度以及色彩饱和度，提升画面的观赏舒适度。本实用新型所述技术方案的制造工艺简单、成本低廉，适宜大量投入生产。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出现有技术中一种激光照明装置用于投影系统的示意图。

图2示出实施例1提供的激光照明装置的示意图。

图3示出实施例2提供的激光照明装置的示意图。

图4示出实施例3提供的激光照明装置的示意图。

图5示出实施例4提供的激光投影系统的示意图。

图6示出实施例5提供的激光显示系统的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种激光照明装置、激光投影系统及激光显示系统，

根据本实用新型的激光照明装置，包括激光光源作为主照明光源和至少一个调控光源，调控光源与激光光源的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，调控光源与激光光源共光路出射或经过光学系统后共光路出射。

该主照明激光光源可以是全固态激光光源、半导体激光光源或其他三基色可见光激光等。

该主照明激光光源可为至少一个单色激光光源，或可包括至少一组三基色激光光源以作为投影或显示系统的光源，该主照明激光光源还可包括用于补光的黄光激光光源。

当该主照明激光光源为单色激光光源时，激光光源与调控光源的数量关系可为一一对应，也可为多个激光光源对应一个调控光源、一个激光光源对应多个调控光源等。总之，在激光照明装置中的激光光源与调控光源均至少一个的基础上，激光光源与调控光源的数量比可为任意合适的比例。

当该主照明激光光源包括至少一组三基色激光光源时，三基色激光光源与调控光源的数量关系可为红、绿、蓝光激光光源分别至少对应一个调控光源，也可为三基色激光光源只对应至少一个红光调控光源、三基色激光光源只对应至少一个红光调控光源和一个绿光调控光源等，即调控光源可为红、绿、蓝光调控光源，也可为其中的一色光或者两色光调控光源，总之，在激光照明装置中的激光光源与调控光源均至少一个的基础上，激光光源与调控光源的数量比可为任意比例。

主照明光源的功率为照明装置的主要照明部分，调控光源的功率为次要照明部分。调控光源的功率不能太高，如果调控光源的功率太高，例如超过激光光源功率的二分之一后，随着调控光源的功率的逐渐增强，激光显示画面的散斑对比度下降会逐渐不明显，抑制散斑效果不佳。调控光源的功率不能太低，如果调控光源的功率太低，例如低于激光光源功率的约十分之一后，激光显示画面的散斑对比度下降会逐渐不明显，抑制散斑效果不佳。所以本实用新型中，调控光源的功率为主照明激光光源的功率的十分之一至二分之一。

调控光源为激光光源或非线性光源，非线性光源例如是LED光源或荧光光谱光源。

根据本实用新型，上述激光照明装置可用作激光投影系统的光源，并可用作激光显示系统的光源。

下面以具体实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图2所示，本实施例提供的激光照明装置，包括单色激光光源和单色调控光源，调控光源与激光光源的波长差大于等于5nm且小于等于30nm。调控光源与激光光源的输出光束经过光学系统后共光路出射。在本实施例中，激光光源可以是红光光源、蓝光光源或绿光光源。例如，红光光源可以是635nm的半导体激光器，例如蓝光光源可以是445nm的半导体激光器，例如绿光光源可以是532nm的全固态激光器。红光光源、蓝光光源或绿光光源可采用的对应的调控光源例如分别为650nm、515nm、460～470nm的半导体激光器或波长为与激光光源对应波长差为5～30nm的LED。该实施例中，主照明激光光源和调控光源的功率比为5:1。

实施例2

如图3所示，本实施例提供的激光照明装置，包括一组三基色激光光源和分别与三基色激光光源对应的调控光源，三基色激光光源为红、绿、蓝三基色激光光源，对应的三色调控光源分别为红、绿、蓝光调控光源。调控光源的输出光束与激光光源的激光束经过光学系统后共光路出射。在本实施例中，三基色光源中的红、蓝光激光光源分别为波长为635nm、445nm的半导体激光器，绿光光源为532nm的全固态激光器。红、绿、蓝三色调控光源分别为650nm、515nm、460～470nm的半导体激光器或波长为与三基色激光光源对应波长差为5～30nm的LED，其中激光光源和对应的调控光源的功率比为6:1。

实施例3

如图4所示，本实施例提供的激光照明装置包括一组三基色激光光源和一个调控光源，三基色激光光源为红、绿、蓝三基色激光光源，一个调控光源为绿光调控光源。绿光调控光源与三基色激光光源合束后共光路出射。在本实施例中，三基色激光光源中的红、绿、蓝三基色激光光源分别为波长为635nm、445nm的半导体激光器，绿光光源为532nm的全固态激光器。绿光调控光源为515nm的半导体激光器或波长与三基色激光光源中的绿光激光波长相差5～30nm的LED，其中激光光源和调控光源的功率比为3:1。

实施例4

如图5所示，本实施例提供的利用激光照明装置作为光源的激光投影系统，该激光投影系统包括激光照明装置、投影装置和屏幕。

其中激光照明装置包括主照明激光光源和调控光源，其中，主照明激光光源包括红、绿、蓝三基色激光光源，调控光源包括与三个基色激光光源一一对应的红、绿、蓝光调控光源，调控光源与三基色激光光源合束后共光路出射。在本实施例中，主照明激光光源中的红光、蓝光光源分别为635nm和445nm的半导体激光器，绿光光源为532nm的全固态激光器。与之对应的，红、绿、蓝光调控光源为650nm、515nm、460～470nm的半导体激光器或波长为与三基色激光光源对应波长差为5～30nm的LED，其中激光光源和调控光源的功率比为4:1。

本实施例中，投影装置例如为超短焦距的投影系统，投射比为0.22:1。

本实施例中屏幕为16:9抗环境光100英寸的投影屏幕，屏幕增益为1.1。

实施例5

如图6所示，本实施例提供的利用激光照明装置作为光源的激光显示系统，该激光显示系统包括激光照明装置、投影装置和屏幕。

其中激光照明装置包括激光光源和调控光源，其中，激光光源包括红、绿、蓝三基色激光光源，调控光源包括与三个基色激光光源一一对应的红、绿、蓝光调控光源，调控光源与三基色激光光源输出的光束经过光学系统后共光路出射。在本实施例中，激光光源中的红光、蓝光激光光源分别为635nm和445nm的半导体激光器，绿光激光光源为532nm的全固态激光器，红、绿、蓝光调控光源分别为610～620nm的红光LED光源、550nm的绿光LED光源、460～470nm的蓝光LED光源和或其他低相干性光源。

本实施例中，投影装置为超短焦距的投影系统，投射比为0.22:1。

本实施例中，屏幕为16:9抗环境光100英寸的投影屏幕，屏幕增益为1.1。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种激光照明装置，其特征在于，包括

主激光光源；

至少一个调控光源，所述各调控光源输出光束与所述主激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm；和

合束装置，用于将所述调控光源的光束与主激光光源的激光束共光路出射。

2.根据权利要求1所述的激光照明装置，其特征在于，所述各调控光源输出光束的功率为主激光光源的激光束功率的十分之一至二分之一。

3.根据权利要1或2所述的激光照明装置，其特征在于，所述调控光源为激光光源、非相干光源、LED光源或荧光光谱光源。

4.根据权利要求1或2所述的激光照明装置，其特征在于，

所述主激光光源包括至少一个红光激光光源、至少一个绿光激光光源和至少一个蓝光激光光源。

5.根据权利要4所述的激光照明装置，其特征在于，所述至少一个调控光源包括至少一个红光调控光源、至少一个绿光调控光源和/或至少一个蓝光调控光源，

所述至少一个红光调控光源输出光束与相应的红光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述至少一个绿光调控光源输出光束与相应的绿光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述至少一个蓝光调控光源输出光束与相应的蓝光激光光源输出激光束的波长差大于等于5nm且小于等于30nm，

所述合束装置将来自主激光光源的激光束和来自各调控光源的光束共光路出射。

6.如权利要求5所述的激光照明装置，其特征在于，所述各调控光源输出光束的功率为与其相应的主激光光源的激光束功率的十分之一至二分之一。

7.根据权利要求5所述的激光照明装置，其特征在于，所述至少一个红光激光光源、至少一个绿光激光光源和至少一个蓝光激光光源，分别设置有至少一个相应的调控光源。

8.根据权利要求4所述的激光照明装置，其特征在于，所述主激光光源进一步包括黄光激光光源。

9.一种激光投影系统，其特征在于，该激光投影系统包括如权利要求1所述的激光照明装置。

10.一种激光显示系统，其特征在于，该激光显示系统包括如权利要求1所述的激光照明装置作为背光源。