專利名稱：消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
激光由于具有高的相干性而在激光顯示中產(chǎn)生嚴重的激光散斑效應(yīng)，這使 激光顯示的圖象質(zhì)量嚴重下降。為了消除激光散斑，人們已提出了多種方法，
例如利用不同波長的光源；利用脈沖激光的疊加；移動散射體；移動孔徑光闌 或振動屏幕等。其中采用破壞激光輸出波陣面的位相是消除激光散斑效應(yīng)的一 種重要方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡易、實用的光學(xué)結(jié)構(gòu)來消除激光散斑效應(yīng)。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)、光學(xué)波 導(dǎo)元件、漫反射光學(xué)元件；激光傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件漫反射后，通過 所述的波導(dǎo)元件收集漫反射光，漫反射光通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出。
進一步的，激光通過所述的波導(dǎo)元件傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件。 更進一步的，所述的激光是垂直輸入或傾斜輸入所述的波導(dǎo)元件端面。 進一步的，激光通過設(shè)置于所述的漫反射光學(xué)元件的通光孔傳輸至所述的 漫反射光學(xué)元件。
更進一步的，所述的通光孔設(shè)置于所述的所述的漫反射光學(xué)元件的底面或 側(cè)面。
進一步的，漫反射光經(jīng)過反射膜片反射后，再通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出；所述的反射膜片傾斜設(shè)置于激光入射光路上，其上還設(shè)置于輸入通光孔。
進一步的，所述的波導(dǎo)元件是波導(dǎo)管或多模光纖。
進一步的，所述的漫反射光學(xué)元件是套于波導(dǎo)元件的漫反射筒或陶瓷漫反 射板。或者所述的漫反射光學(xué)元件是附有微玻璃珠反射膜或微棱鏡型反射膜的
襯底基板。
本發(fā)明采用如上4支術(shù)方案，4是供了一種簡易、實用的光學(xué)結(jié)構(gòu)來消除激光 散斑效應(yīng)，則此光源用于激光顯示領(lǐng)域。


圖l(a)是本發(fā)明的第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖l(b)是本發(fā)明的第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖l(c)是本發(fā)明的第三實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖l(d)是本發(fā)明的第四實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖l(e)是本發(fā)明的第五實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的第六實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的第七實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4(a)是本發(fā)明的第八實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4(b)是本發(fā)明的第九實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合

和具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)、光學(xué)波 導(dǎo)元件、漫反射光學(xué)元件；激光傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件漫反射后，通過 所述的波導(dǎo)元件收集漫反射光，漫反射光通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出。利用漫反射光學(xué)元件或微玻璃珠、微棱鏡型等表面不平的反射膜對入射的激光 進行漫反射，并采用光學(xué)波導(dǎo)元件收集漫反射光，從而得到位相混亂、相干性 較低的激光光源，則此光源用于激光顯示可減弱或消l^"狀斑效應(yīng)。
如圖l(a)所示的是本發(fā)明的第一實施方式示意圖。其中，101為激光束， 102為中心帶孔反射膜片，其中103為激光的入射孔，Sl為激光的高反膜，104A 為多模光纖，105為漫反射板，106為準直透鏡，107為輸出激光。激光束以一 定入射角進入多模光纖，并在多模光纖內(nèi)全內(nèi)反射傳輸，到達漫反射板105表 面時發(fā)生漫反射，漫反射光大部分再次經(jīng)過多模光纖104A傳輸，返回反射膜片 102并被膜S1反射，經(jīng)準直透鏡106準直而得到輸出光束107。由于采用漫反 射板105對入射激光101進行漫反射，反射后激光光束彼此之間的位相將無序 化，再經(jīng)多模光纖104A傳輸后，其位相將更加無序，這使得輸出光107的波陣 面位相混亂，激光的相干性將大大降低，從而消除激光的散斑效應(yīng)。
當(dāng)采用多模光纖作波導(dǎo)腔，其NA值一般為0.22,激光以準直狀態(tài)進入波導(dǎo) 可保證激光從45?；?5°附近進入到達波導(dǎo)器件，這種結(jié)構(gòu)收集出射光率較低。
圖l(b)所示的是本發(fā)明的第二實施方式示意圖。其中，IOI為激光束，102 為中心帶孔反射膜片，其中103為激光的入射孔，Sl為激光的高反膜，波導(dǎo)管 104B, 105為漫反射板，106為準直透鏡，107為輸出激光。采用波導(dǎo)管104B替 代第一實施方式的多模光纖104A來傳輸入射激光并輸出漫反射光，這種結(jié)構(gòu)直 接在光學(xué)元件外層與空氣層間形成波導(dǎo)腔，接受角較大，輸出光NA值亦較大， 并可采用非球面透鏡準直輸出光。若非球面透鏡的數(shù)值孔徑為0.7,則可獲得的
能量為輸入光的1/4左右。
圖l(c)所示的是本發(fā)明的第三實施方式示意圖。其中，IOI為激光束，102 為中心帶孔反射膜片，其中103為激光的入射孔，Sl為激光的高反膜，波導(dǎo)管104B, 108為漫反射筒，106為準直透鏡，107為輸出激光。采用漫反射管108 替代第二實施方式的漫反射板105。將較長的漫反射筒108與波導(dǎo)管l(MB直接 粘結(jié)，采用這種結(jié)構(gòu)可使更多的漫反射光發(fā)生全內(nèi)反射傳輸，提高漫反射光的 輸出功率。
圖l(d)所示的是本發(fā)明的第四實施方式示意圖。其中，101為激光束，106A 為耦合透鏡，108為漫反射筒，104B為波導(dǎo)管，106A為另一耦合透鏡，107為 輸出激光。漫反射管108位于激光101的輸入端，在漫反射管108的底面上開 一小孔S3，作為入射光101的通光孔。進入漫反射管108的激光被漫反射，形 成位相混亂的光束，并通過波導(dǎo)管104B傳播。
圖l(e)所示的是本發(fā)明的第五實施方式示意圖。其中，101為激光束，106A 為耦合透鏡，108為漫反射筒，104B為波導(dǎo)管，106A為另一耦合透鏡，107為 輸出激光。漫反射管108位于激光101的輸入端，在漫反射管108的側(cè)面上開 一小孔S3，作為入射光101的通光孔。進入漫反射管108的激光被漫反射，形 成位相混亂的光束，并通過波導(dǎo)管104B傳播。該實施例結(jié)構(gòu)激光101從側(cè)面以 一定角度進入漫反射管108,其他元件與所述的第四實施方式一致。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中的漫反射板一般采用陶瓷漫反射板，其漫反射率可達98 % ， 且表面顆粒在微米量級，漫反射板可180°散射入射激光。
其中采用波導(dǎo)管元件更有實際應(yīng)用價值，可使漫反射光大部分進入波導(dǎo)元 件，輸出時透鏡數(shù)值孔徑最大可為0. 70。
本發(fā)明的實施方式，激光亦可從輸出準直透4竟側(cè)面進入波導(dǎo)，如圖2所示 的是本發(fā)明的第六實施方式示意圖。其中201為入射激光，202為返回的漫反射 光，203為準直透鏡，204為波導(dǎo)管，205為漫反射板。入射激光201從側(cè)面進 入波導(dǎo)管204,并經(jīng)過漫反射板205漫反射后，再由波導(dǎo)管204傳回準直透鏡203準直后輸出。
本發(fā)明的另 一種結(jié)構(gòu)是采用交通標示常用的微玻璃J朱反射膜或微棱鏡型反
射膜對激光進行漫反射。因其反射率可高達70%，且反射光可平行或接近平行
于原光路返回，因此照射到反射膜上的大部分入射光可返回波導(dǎo)，并可用大數(shù)
值孔徑的多模光纖或波導(dǎo)管傳輸入射光并接受反射光。即如圖3所示所示的是 本發(fā)明的第七實施方式示意圖。其中，，其中301為入射光，302為中心帶激光 入射孔反射膜片，303為光學(xué)波導(dǎo)元件，304A、 304B為準直透鏡，305為孩i玻璃 珠反射膜或微型棱鏡反射膜，306為光學(xué)襯底材料的基板，307為輸出激光。其 光路原理與本發(fā)明的第一實施方式、第二實施方式、第三實施方式均一致，只 是在由微玻璃珠反射膜或微型棱鏡反射膜305和基板306構(gòu)成的漫反射光學(xué)元 件前設(shè)置一準直透鏡304A。
由于微型玻璃珠或棱鏡反射膜一致性僅相當(dāng)于光學(xué)級，光學(xué)質(zhì)量較差。這 樣每個微型棱鏡反射回的位相都不一致，如對lcm2面積的反射膜，可排列多達 5000枚微型棱鏡，這樣返回波導(dǎo)中的激光位相將接近均勻分布，從而有效破壞 了激光相干性，而使激光的散斑效應(yīng)減弱。
該結(jié)構(gòu)中的波導(dǎo)元件可采用多模光纖或波導(dǎo)管，波導(dǎo)接受經(jīng)反射膜反射的 光而使光混合更均勻。原理上亦可制作其它種類位相隨機分布的反射鏡，但以 微棱鏡反射膜為最佳，其價格低廉，可大規(guī)模生產(chǎn)，從而更具實用性。
圖4所示為本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)。圖4(a)所示的是本發(fā)明的第八實施方式 示意圖。其中，401為激光束，402A、 402B為透鏡，403A、 "3B為波導(dǎo)管，404 為漫反射管，405為輸出漫反射光，Sl為對入射光高反的膜，S2為入射光通光 孑L。采用折射率匹配的膠將波導(dǎo)管403A、波導(dǎo)管403B用漫反射管404粘結(jié)在一 起。激光401以一定入射角進入波導(dǎo)管403A后發(fā)生全內(nèi)反射并傳輸，當(dāng)光照射到漫反射管404時發(fā)生漫反射，漫反射光中滿足全內(nèi)反射的部分光將繼續(xù)在波 導(dǎo)管403B腔內(nèi)傳播， 一部分光直接從波導(dǎo)管403B端輸出，而返回到波導(dǎo)管403A 端的光將被膜層Sl反射，并最終從波導(dǎo)管403B端輸出。輸出光中各個光束之 間的方向和位相將發(fā)生變化而呈無序狀態(tài)，從而降低輸出光的相干性，用此光 源可有效地消除散斑效應(yīng)。
圖4(b)所示的是本發(fā)明的第九實施方式示意圖。其中，401為激光束，402 為透鏡，406A、 406B為多模光纖，405A、 405B為多模光纖頭，404為漫反射管， 405為輸出漫反射光，Sl為對入射光高反的膜，S2為入射光通光孔。與第八實 施方式類似，不同點在于，采用折射率匹配的膠將兩段多模光纖405A、 405B用 漫反射管404連接在一起。
盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式 上和細節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于包括光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)、光學(xué)波導(dǎo)元件、漫反射光學(xué)元件；激光傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件漫反射后，通過所述的波導(dǎo)元件收集漫反射光，漫反射光通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于激光通過 所述的波導(dǎo)元件傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件。
3. 如權(quán)利要求2所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的激 光是垂直輸入或傾斜輸入所述的波導(dǎo)元件端面。
4. 如權(quán)利要求1所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于激光通過 設(shè)置于所述的漫反射光學(xué)元件的通光孔傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件。
5. 如權(quán)利要求4所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的通 光孔設(shè)置于所述的所述的漫反射光學(xué)元件的底面或側(cè)面。
6. 如權(quán)利要求l所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其特征在于漫反射光 經(jīng)過反射膜片反射后，再通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出；所述的反射 膜片傾斜設(shè)置于激光入射光路上，其上還設(shè)置于輸入通光孔。
7. 如權(quán)利要求l， 2， 3任一權(quán)利要求所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，其 特征在于所述的波導(dǎo)元件是波導(dǎo)管或多模光纖。
8. 如權(quán)利要求l， 2, 4, 5任一權(quán)利要求所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的漫反射光學(xué)元件是套于波導(dǎo)元件的漫反射筒或陶瓷漫反 射板。
9. 如權(quán)利要求l， 2, 4， 5任一權(quán)利要求所述的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)， 其特征在于所述的漫反射光學(xué)元件是附有微玻璃珠反射膜或微棱鏡型反射膜的襯底基4反。
全文摘要
本發(fā)明涉及激光領(lǐng)域，尤其涉及消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的消除激光散斑效應(yīng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，包括光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)、光學(xué)波導(dǎo)元件、漫反射光學(xué)元件；激光傳輸至所述的漫反射光學(xué)元件漫反射后，通過所述的波導(dǎo)元件收集漫反射光，漫反射光通過所述的光學(xué)準直聚焦系統(tǒng)后輸出。利用漫反射光學(xué)元件或微玻璃珠、微棱鏡型等表面不平的反射膜對入射的激光進行漫反射，并采用光學(xué)波導(dǎo)元件收集漫反射光，從而得到位相混亂、相干性較低的激光光源，則此光源用于激光顯示可減弱或消除散斑效應(yīng)。
文檔編號G02B27/09GK101539667SQ20091011097
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者凌吉武, 礪 吳, 陳燕平, 馬英俊 申請人:福州高意通訊有限公司