CN205880392U - 一种抑制激光散斑的装置及激光投影装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种抑制激光散斑的装置及激光投影装置，其中该装置包括：至少两组模块组件，所述模块组件包括半导体激光器和制冷装置，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器；每组模块组件中的所述制冷装置的输出的温度不同，相应的，每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。本实用新型提供的该抑制激光散斑的装置通过设置多组模块组件，并且每组模块组件中的半导体激光器的温度具有差异，从而使得每组模块组件中的半导体激光器输出的同颜色的激光的波长不同，出现一定的差异性，因此，该装置可实现激光波长的多样性，并且，该装置简单易行，不存在其他的副作用，从简单易行的角度有效的抑制了激光散斑效应。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光投影的技术领域，具体涉及一种抑制激光散斑的装置。本实用新型同时涉及一种激光投影装置。
背景技术
激光显示是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，不同于传统投影机上连续光谱的高压水银灯与氙灯系统，该激光显示结束能够更真实地再现自然世界中丰富艳丽的色彩。三基色线光源的激光光源通光选择激光波长具备色域空间大，色彩种类丰富，色彩饱和度高等特点，特别是在色域方面，能够显示人眼可见色彩范围的72％，而传统的光源系统仅为30％。
另外，激光光源的发光原理打破了传统光源电光转换的模式，寿命最高可长达20000小时以上，是传统高压水银灯的5-10倍以上，维护费用与总体使用成本低，同时，功耗方面也为传统光源的1/3左右，而且激光光源在生产过程中不会使用对环境有威胁的重金属材料，属于节能环保光源。大功率半导体激光器的发展更使其在高亮度、大尺寸的显示上具有了明显的优势，市场应用潜力巨大。
但是，激光存在高相干性的特点，而该特点会造成显示画面中存在严重的散斑问题，激光散斑的存在使得图像的灰度发生剧烈的变化，降低了图像的分辨率，隐藏了图像的细节信息，减弱了观察者从相干图像中提取细节的能力，这大大阻碍了激光显示技术的实用性的发展，散斑问题成为激光显示发展的瓶颈。
现有技术中消散斑的技术主要有引入偏振多样性、振动屏幕，引入专门设计的屏幕增加波长的带宽，增加随机相位片并震动相位片等方法。现有技术中采用激光激发荧光粉增加了激光光谱的线宽，但同时牺牲了激光色域大的优点，而且激光激发荧光粉的方案存在着荧光粉过热，高亮度不能够实现的问题。另外，现有技术中还采用振动屏幕的方式，但是该方式针对硬屏幕、软屏幕和大尺寸屏幕等存在困难，对于无投影屏幕的显示也不适用。还有的采用振动随机相位片的方式抑制散斑，但该方式不能从根本上消除散斑，而且随机相位片、散射片等会降低光能利用率。
实用新型内容
本实用新型提供一种抑制激光散斑的装置，以解决现有技术中存在的上述问题。
本实用新型另外提供一种激光投影装置。
本实用新型提供一种抑制激光散斑的装置，包括：至少两组模块组件，所述模块组件包括半导体激光器和制冷装置，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器；
每组模块组件中的所述制冷装置的输出的温度不同，相应的，每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
优选的，所述模块组件还包括温度控制模块，所述温度控制模块连接所述制冷装置，以控制所述制冷装置输出的温度；
所述每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差，是通过温度控制模块控制每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
优选的，每组模块组件中的半导体激光器之间的温差范围为大于等于3℃，且小于等于10℃。
优选的，每组模块组件中的半导体激光器之间的温差相同，为5℃。
优选的，每组模块组件中的半导体激光器的温度范围是大于等于0℃，且小于等于60℃。
优选的，还包括总温控装置，所述总温度控制装置连接每组模块组件中的温度控制模块，以控制每个温度控制模块所设置的温度。
优选的，所述总温控装置连接每组模块组件中的温度控制模块，是所述总温控装置通过电路连接的控制方式连接每组模块组件中的温度控制模块。
优选的，所述半导体激光器包括红绿蓝半导体激光器白光模块。
优选的，所述制冷装置采用风冷或者水冷方式制冷。
优选的，所述半导体激光器设置于所述制冷装置上；相应的，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器，是所述制冷装置通过接触所述半导体激光器，使得其输出的温度作用于所述半导体激光器。
优选的，所述模块组件采用分区的方式进行设置，同一个区中设置的模块组件中的半导体激光器的温度相同，不同分区中的模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
优选的，所述模块组件采用阵列形式分布设置。
本实用新型另外还提供一种激光投影装置，包括上述的抑制激光散斑的装置。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型提供一种抑制激光散斑的装置，该装置包括：至少两组模块组件，所述模块组件包括半导体激光器和制冷装置，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器；每组模块组件中的所述制冷装置的输出的温度不同，相应的，每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
本实用新型提供的该抑制激光散斑的装置通过设置多组模块组件，并且每组模块组件中的半导体激光器的温度具有差异，从而使得每组模块组件中的半导体激光器输出的同颜色的激光的波长不同，出现一定的差异性，因此，该装置可实现激光波长的多样性，并且，该装置简单易行，不存在其他的副作用，从简单易行的角度有效的抑制了激光散斑效应。
附图说明
图1是本申请第一实施例提供的抑制激光散斑装置的结构示意图。
图2是本申请第一实施例提供的在不同温度下，红光半导体激光器输出的波长情况的示意图。
具体实施方式
本申请第一实施例提供一种抑制激光散斑的装置，该装置是可以使多个半导体激光器输出的同颜色的激光的波长不同，形成波长的差异性和多样性，从而使得半导体激光器的线宽增加，相应的激光的散斑效应也会明显降低。
以下通过具体的实施例对该装置进行介绍和说明。
图1是本申请第一实施例提供的抑制激光散斑装置的结构示意图。请参照图1，该抑制激光散斑的装置包括至少两组模块组件，所述模块组件包括半导体激光器和制冷装置。
相应的，该装置可以包括若干组由半导体激光器和制冷装置构成的模块组件，每个模块组件可以看作是一个分区，该装置由上述若干个分区构成。在每一个分区中，包含有半导体激光器和制冷装置，并且该制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器。
由于所述半导体激光器在所述制冷装置的作用下可以进行散热，温度也可以根据制冷装置调控为一个预设温度，每组模块组件中均具有独立的制冷装置，因此，每组模块组件中的半导体激光器的温度可以根据制冷装置输出的温度的不同而具有差异性，也就是，每组模块组件中的半导体激光器是具有温差的，半导体激光器所处的温度不同，其输出的激光的波长也是具有波动性的，因此，通过调整半导体激光器的温度，进而改变其输出的激光的波长。
需要说明的是，即使每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差，但该温差不会影响激光的颜色，例如，针对可以输出红光的半导体激光器，当多个该半导体激光器的温度不同时，其还可以输出红光，只不过输出的红光的波长不同，多个半导体激光器在此情况下，输入的波长是属于红光的波长范围，因此，其输入的仍然为红光，针对可输出绿光和蓝光的半导体激光器的原理于红光激光器的原理相类似，在此不再一一举例说明。
总之，通过改变半导体激光器的温度，可以改变其输出的激光的波长，进而，不同温度的半导体激光器可输出的激光的波长不同，实现激光波长的多样性，降低光束的相干性。激光显示的散斑效应是由于激光光束的高相干性引起的，因此，采用该装置通过降低激光光束的相干性，从而降低激光显示时的散斑对比度。
另外，该装置的实现方式简单可行，只要控制多个半导体激光器之间的温度和温差即可，实现简单，操作性极强，并且通过该装置为激光显示技术提供极大的便利。
上述是通过原理性知识对该装置的介绍和说明，以下通过更具体的实现方式对本实施例进行说明和介绍。
针对优选的实现方案来讲，所述制冷装置可以自动调控输出的温度给所述半导体激光器，但该温度的调控可能不太精准，为了保证该装置的精确性，可以在每个模块组件中增加温度控制装置，用以控制制冷装置输出的温度，也就可以控制所述半导体激光器的温度，该调控一般可采用电路实现，因此，该温度调控方式具有精准的优势。
具体的，所述模块组件还包括温度控制模块，所述温度控制模块连接所述制冷装置，以控制所述制冷装置输出的温度。
所述每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差，是通过温度控制模块控制每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
以下通过结合模块组件中半导体激光器、制冷装置和温度控制装置对该抑制激光散斑的装置进行详细的说明。
首先，对所述半导体激光器进行说明。
所述半导体激光器是用于输出激光的，该激光器可以是单色激光器，也可是由红、绿、蓝构成的白光激光器，在实际的激光显示的应用领域，更多的是采用红绿蓝激光器，因此，所述半导体激光器包括红绿蓝半导体激光器白光模块。
但是不管采用何种半导体激光器均适用于该装置，因为该装置针对任何波长的激光均具有相应的作用，所以，该装置中的半导体激光器的种类并不受任何限制。
其次，所述温度控制装置是用于控制所述制冷装置的输出温度的，也可以理解为该温度控制装置可以控制半导体激光器的温度。在不同模块组件中的半导体激光器的温度是不同的，因此，不同模块组件中的半导体激光器所具有的温度是有温度差异的。
针对不同模块组件中的半导体激光器之间的温差的问题，由于温差较大可能影响激光显示的真实性效果，温差较小对降低激光的散斑效应的效果并不明显，所以，针对温差的范围是根据实际应用情况设置的，一般情况下，不同模块组件中的半导体激光器之间的温差范围是大于等于3℃，且小于等于10℃。
针对该温差的情况进行说明，不同模块组件之间的温差可以设定为相同的，也可以设定为不同，例如，第一个模块组件与第二个模块组件中的半导体激光器的温差为5℃，第二个模块组件与第三个模块组件中的半导体激光器之间的温差为8℃，第三个模块组件与第四个模块组件中的半导体激光器之间的温差为10℃，所以四个模块组件中的半导体激光器之间的温差可以具有差异性，但该差异性一般设置的不太明显。
另外，为了使半导体激光器输出的激光线宽的均匀性，可以将不同模块组件之间的温差设置为相同的温度，优选的，该温差可以设置为5℃。
例如，采用多个红绿蓝半导体激光器，第一个半导体激光器的温度控制为20℃，第二半导体激光器的温度控制为25℃，第三半导体激光器的温度控制为30℃，经过精确控温后，另外，温度控制可以根据实际应用情况选择风冷或者水冷，这样多个分区的每种颜色波长出现了差异化。
图2是本申请第一实施例提供的在不同温度下，红光半导体激光器输出的波长情况的示意图。请参照图2，图2是测试的红光半导体激光器不同温度下的波长，经过检测可知，在20℃、25℃、30℃时波长分别为637.8nm，638.8nm和639.8nm，三个分区的模块组件同时工作的话，半导体激光器的线宽从原来的2nm扩展到4nm，并且，采用上述方式设置的半导体激光器作为激光显示的光源的话，其散斑效应会明显降低。
另外，需要说明的是，蓝光和绿光半导体激光器的情况与红光半导体激光器的情况相类似，在此不再一一赘述。
从上述实例也可以看出，控制不同半导体激光器的不同温度，可以明显的影响不同的半导体激光器输出的激光的波长，使得每种颜色的激光波长出现差异化，进而增加半导体激光器的线宽，使得激光散斑效应明显降低。
普通的激光投影机中的多个红绿蓝激光模块的温度一般控制在同一温度，所以，该半导体激光器输出的每种颜色的激光的波长都是相同的，即使有个体差异，但是对波长的影响较小，可以忽略不计，而本申请是特意将不同半导体激光器的温度控制在不同的温度范围内，其波长的变化波动可以影响半导体激光器的线宽，进而降低散斑效应。
除了设置上述不同模块组件中的半导体激光器的温差，同时需要注意设置每个模块组件中的半导体激光器的温度范围，一般情况下，所述半导体激光器的适用范围为0℃-60℃，但考虑到半导体激光器的实用化和寿命的问题，优选的半导体激光器的适用范围设置为15℃-35℃。
例如，在上述的事例介绍过，第一个半导体激光器的温度控制为20℃，第二半导体激光器的温度控制为25℃，第三半导体激光器的温度控制为30℃，也就是一般情况下，半导体激光器的温度设置在15℃-35℃。
上述已经介绍过半导体激光器与温度控制装置，而在模块组件中不可获取的是制冷装置，该制冷装置是为半导体激光器散热降温用的，所述制冷装置的输入端输出的温度作用于所述半导体激光器。上述也提及过，所述制冷装置的制冷温度可以由所述温度控制装置进行控制和设置。
需要说明的是，所述制冷装置与所述半导体激光器的关系可以是接触式，也可以是非接触式。
常用的方式一般是接触式的热量传到散发，即将所述半导体激光器设置于所述制冷装置上；相应的，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器，是所述制冷装置通过接触所述半导体激光器，使得其输出的温度作用于所述半导体激光器。
所述制冷装置采用风冷或者水冷方式制冷。
具体的，温度控制方式主要是上述两种，一种是风冷，风冷利用的是TEC致冷器和外部风扇；另一种是水冷，利用在半导体激光器下面的热沉中打通水流动的管道，靠水冷机设置的水温来制冷。
所述TEC致冷器的制冷原理如下：半导体致冷器(Thermo Electric Cooler)是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。TEC包括一些P型和N型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC的加热与致冷原理。
不管采用何种方式给半导体激光器降温散热，只要控制半导体激光器在预设的温度，以及不同的半导体激光器之间的温差在可控范围内，均属于本申请的保护范围。
针对非接触式是指半导体激光器与制冷装置之间不接触，而通过对流方式或其他方式使得制冷装置输出的温度传递至所述半导体激光器，为所述半导体激光器降温，并控制相应的温度或温度范围内。
一般情况下，采用上述将半导体激光器放置于制冷装置上的接触式的制冷方式，而非接触式的方式在一些一定场合可能会应用到。
另外，可以对模块组件进行分区设置，所述模块组件采用分区的方式进行设置，同一个区中设置的模块组件中的半导体激光器的温度相同，不同分区中的模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
例如，设置多组红、绿、蓝半导体激光器白光模块及多个温度控制装置。所述多个白光模块以阵列形式排布，选取若干个白光模块作为第一分区，其由第一温度控制装置进行控温散热，选取若干个白光模块作为第二分区，其由第二温度控制装置进行控温散热，第一分区和第二分区下的第一温度控制装置和第二温度控制装置的具有明显温度差异，使红、绿、蓝半导体激光器的输出波长具有明显差异，可以一直到第N分区，使每个分区的温度控制不同，每个分区红绿蓝半导体激光器的输出波长不同。
同时，根据实际应用或特定情况下，也可能存在每个分区中仅具有一个模块组件的情况。
针对多个不同的半导体激光器之间的温差控制，除了上述采用独立的温度控制模块进行控制外，还可以采用总温控装置对各个模块组件对上述温差进行控制。
具体的，所述抑制激光散斑的装置还包括总温控装置，所述总温度控制装置连接每组模块组件中的温度控制模块，以控制每个温度控制模块所设置的温度。
需要说明的是，所述总温控装置可以通过电路连接的控制方式连接每组模块组件中的温度控制模块。即通过电路控制所有模块组件中的温度，以及不同模块组件之间的温差。
当模块组件设置有分区时，同一区的模块组件可以由一个温度控制装置控制温度，而所述总温控装置可以控制每个分区的温度控制装置的温度，以及不同分区的温度控制装置之间的温差。
另外，在上述第一实施例的基础上，利用上述抑制激光散斑的装置，可以制作出激光投影装置，本申请第二实施例提供一种激光投影装置，该装置包括上述抑制激光散斑的装置，由于上述已经对该抑制激光散斑的装置做了详细的介绍和说明，此实施例可参考上述第一实施例对该抑制激光散斑的装置的说明，在此不再一一赘述。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种抑制激光散斑的装置，其特征在于，包括：至少两组模块组件，所述模块组件包括半导体激光器和制冷装置，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器；
每组模块组件中的所述制冷装置的输出的温度不同，相应的，每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
2.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述模块组件还包括温度控制模块，所述温度控制模块连接所述制冷装置，以控制所述制冷装置输出的温度；
所述每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差，是通过温度控制模块控制每组模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
3.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，每组模块组件中的半导体激光器之间的温差范围为大于等于3℃，且小于等于10℃。
4.根据权利要求3所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，每组模块组件中的半导体激光器之间的温差相同，为5℃。
5.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，每组模块组件中的半导体激光器的温度范围是大于等于0℃，且小于等于60℃。
6.根据权利要求2所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，还包括总温控装置，所述总温度控制装置连接每组模块组件中的温度控制模块，以控制每个温度控制模块所设置的温度。
7.根据权利要求6所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述总温控装置连接每组模块组件中的温度控制模块，是所述总温控装置通过电路连接的控制方式连接每组模块组件中的温度控制模块。
8.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述半导体激光器包括红绿蓝半导体激光器白光模块。
9.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述制冷装置采用风冷或者水冷方式制冷。
10.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述半导体激光器设置于所述制冷装置上；相应的，所述制冷装置的输出端输出的温度作用于所述半导体激光器，是所述制冷装置通过接触所述半导体激光器，使得其输出的温度作用于所述半导体激光器。
11.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述模块组件采用分区的方式进行设置，同一个区中设置的模块组件中的半导体激光器的温度相同，不同分区中的模块组件中的半导体激光器之间具有温差。
12.根据权利要求1所述的抑制激光散斑的装置，其特征在于，所述模块组件采用阵列形式分布设置。
13.一种激光投影装置，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的抑制激光散斑的装置。
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Cited By (5)
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| CN106019620A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 中国科学院光电研究院 | 一种抑制激光散斑的装置及激光投影装置 |
| CN109560455A (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-02 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 一种激光器阵列 |
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| CN110928129A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-03-27 | 四川长虹电器股份有限公司 | 半导体激光光源及激光投影仪 |
| US10642138B2 (en) | 2017-09-26 | 2020-05-05 | Qingdao Hisense Laser Display Co., Ltd. | Laser array, laser light source and laser projection device |
-
2016
- 2016-07-01 CN CN201620690045.0U patent/CN205880392U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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