一種用于消除激光散斑并濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于消除激光散斑同時濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)。該裝置包括：組合光源，至少包含多個紅光、綠光和藍光三種激光光源；擴散濾波部分，設置于組合光源出射光的傳播路徑上，包括擴散結構、濾波結構和固定器件，所述濾波結構包括基底以及設置于基底表面的至少三種濾波膜，組合光源中每種顏色的激光在基底表面上都設置有與之對應的濾波膜，且所述擴散結構的厚度沿擴散濾波部分的中心軸的周向改變；驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動擴散濾波部分繞所述中心軸轉動，使得各濾波膜交替設置于組合光源出射光的傳播路徑上以產(chǎn)生顏色交替的時序光。通過上述方式，本實用新型利用驅(qū)動裝置旋轉擴散濾波部分，在消除散斑的同時實現(xiàn)濾波，結構緊湊。
【專利說明】一種用于消除激光散斑并濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及激光顯示領域，特別是涉及一種用于消除激光散斑并濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前激光光源的應用越來越廣泛，已經(jīng)成為研究和開發(fā)的熱點。激光光源具有顏色鮮艷，色彩純度高，高亮度，色域廣，壽命長，體積小等特點，但由于激光線寬窄，相干長度和相干時間長，利用激光光源進行投影顯示散斑嚴重，為解決這一問題仍有不少困難。
[0003]激光散斑產(chǎn)生的根本原因是由于激光干涉現(xiàn)象使得光波能量重新分布，從而導致某些區(qū)域相干加強成為亮斑點，某些區(qū)域相干相消而為暗斑點，整體在屏幕上出現(xiàn)斑斑點點的現(xiàn)象。激光相干要求兩束激光頻率相同，相位差恒定，振動方向相同。改變頻率和振動方向相對較難，如調(diào)制激光光源的腔長使得出射光頻率改變或采用偏振分光成振動方向互相垂直的光以消散斑，該結構復雜，控制難度大，因此目前破壞相干一般從破壞相位差著手。
[0004]實際光源一般具有一定的大小和光譜寬度，激光相干性根據(jù)相干的特性可以分為時間相干性和空間相干性。同一光源在不同時刻發(fā)出的光在相干時間內(nèi)都可以產(chǎn)生干涉，光源單色性越好，光源的時間相干性越好，導致散斑效果越明顯。對于倍頻產(chǎn)生的532nm的綠激光，這種效果尤為明顯。另一方面，實際光源具有一定大小，在同一時刻的波振面一定空間范圍內(nèi)會形成相干的兩個次波源，光源越寬，相干長度越大，空間相干性越好，散斑效果越明顯。現(xiàn)有技術目前主要是通過破壞同一時刻不同空間位置處的相位差即消除激光的空間相干性來減弱散斑，如振動投影屏幕等，但該方案消散斑效果有限，尤其對于窄線寬的綠激光。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提出一種簡單結構的用于消除激光散斑并濾波的裝置及投影顯示系統(tǒng)，可以同時消除激光的時間相干性和空間相干性，同時實現(xiàn)各色光的時序輸出，結構緊湊，易于實現(xiàn)，消散斑效果好。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型主要為解決現(xiàn)有激光光源系統(tǒng)存在散斑的技術問題，提供一種結構緊湊且能有效消除激光散斑的用于消除激光散斑并濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是提供一種用于消除激光散斑并濾波的裝置，包括:
[0008]組合光源，至少包含多個紅光、綠光和藍光三種激光光源；
[0009]擴散濾波部分，設置于組合光源出射光的傳播路徑上，包括擴散結構、濾波結構和固定器件，所述固定器件用于將擴散結構和濾波結構固定在一起，所述濾波結構包括基底以及設置于基底表面的至少三種濾波膜，組合光源中每種顏色的激光在基底表面上都設置有與之對應的濾波膜，且所述擴散結構的厚度沿擴散濾波部分的中心軸的周向改變；
[0010]驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動擴散濾波部分繞所述中心軸轉動，使得各濾波膜交替設置于組合光源出射光的傳播路徑上以產(chǎn)生顏色交替的時序光。
[0011]優(yōu)選，所述組合光源進一步包括:
[0012]承載板，所述至少紅綠藍三種激光光源分別成排平行排布于承載板上；
[0013]多個反射鏡，所述多個反射鏡設置于承載板上，用于反射組合光源的出射光并調(diào)整組合光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形。
[0014]優(yōu)選，所述組合光源進一步包括:
[0015]第一承載板，所述至少紅綠藍三種激光光源中的兩種顏色的光源分別成排平行排布于第一承載板上；
[0016]多個第一反射鏡，所述多個第一反射鏡設置于第一承載板上，用于反射第一承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第一承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀；
[0017]第二承載板，組合光源所包括且未設置于第一承載板上的激光光源分別成排平行排布于第二承載板上；
[0018]多個第二反射鏡，所述多個第二反射鏡設置于第二承載板上，用于反射第二承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第二承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀。
[0019]優(yōu)選，所述組合光源是LD激光光源；
[0020]所述光源系統(tǒng)進一步包括:
[0021]控制裝置，所述控制裝置用于分別調(diào)節(jié)各激光光源的工作電壓和電流。
[0022]優(yōu)選，所述濾波結構的基底和擴散結構構成一個圓柱，所述擴散結構和濾波結構交界面在圓柱底面的投影為圓柱的底面，濾波膜設置于濾波結構的基底的底面上，其中，擴散濾波部分的中心軸穿過圓柱的底面中心。
[0023]優(yōu)選，所述濾波結構的基底和擴散結構構成一個圓錐，交界面在圓錐下底面的投影落在圓錐下底面圓周內(nèi)，其中，濾波膜分別設置于濾波結構的基底的側面上，擴散濾波部分的中心軸穿過圓錐的底面中心，且所述擴散結構的一底面為圓錐的底面。
[0024]優(yōu)選，所述濾波結構的基底為一透明圓柱，所述濾波膜設置于圓柱的一個底面上，擴散結構設置于圓柱的另一個底面上，其中，擴散濾波裝置的中心軸穿過圓柱的兩底面中心。
[0025]優(yōu)選，所述濾波結構包括第一三棱錐，所述紅、綠、藍濾波膜分別設置于第一三棱錐的不同側面上，所述擴散結構為一個三棱臺，第一三棱錐和三棱臺組成第二三棱錐，擴散濾波部分的中心軸穿過第二三棱錐兩底面中心。
[0026]為解決上述技術問題，本實用新型采用的另一個技術方案是提供一種投影顯示系統(tǒng)，包括:
[0027]上述任意一項所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，還包括光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭；
[0028]其中，光線從用于消除激光散斑并濾波的裝置出射后依次經(jīng)過光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭。
[0029]本實用新型的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術的情況，本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置和投影顯示系統(tǒng)在消除激光的時間相干性和空間相干性的同時實現(xiàn)濾波，結構緊湊，成本低，可操作性強，易于批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置的第一實施例的結構示意圖；
[0031]圖2是圖1中擴散濾波部分的第一優(yōu)選實施例的結構示意圖；
[0032]圖2A是圖2所示的擴散濾波部分的左視圖；
[0033]圖2B是圖2所示的擴散濾波部分的俯視圖；
[0034]圖3是圖1中擴散濾波部分的第二優(yōu)選實施例的結構示意圖；
[0035]圖4是圖1中擴散濾波部分的第三優(yōu)選實施例的結構示意圖；
[0036]圖5是圖1中擴散濾波部分的第四優(yōu)選實施例的結構示意圖。
[0037]圖6是本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置的第二實施例的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0038]本實用新型所采用的第一種技術方案是提供一種用于消除激光散斑并濾波的裝置，請參見圖1，圖1是本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置的一實施例的結構示意圖。如圖1所示，本實施例的用于消除激光散斑并濾波的裝置10主要包括組合光源11、擴散濾波部分12、驅(qū)動裝置(未圖示)。
[0039]在本實施例中，組合光源11至少包含多個紅光、綠光和藍光三種激光光源。組合光源11出射的彩色激光入射到聚焦透鏡13上，經(jīng)過聚焦透鏡13聚焦之后再入射到擴散濾波部分12。擴散濾波部分12設置于組合光源11出射光的傳播路徑上。
[0040]其中，擴散濾波部分12包括擴散結構、濾波結構和固定器件，固定器件用于將擴散結構和濾波結構固定在一起，濾波結構包括基底以及設置于基底表面上的至少三種濾波膜，組合光源11中每種顏色的激光在基底表面上都設置有與之對應的濾波膜，且擴散結構的厚度沿擴散濾波部分12的中心軸的周向改變。
[0041]在本實施例中，驅(qū)動裝置用于驅(qū)動擴散濾波部分12繞中心軸轉動，使得各濾波膜交替設置于組合光源11出射光的傳播路徑上以產(chǎn)生顏色交替的時序光。由于擴散結構在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉動時，擴散結構不同厚度的部分交替設置于入射光的傳播路徑，入射到擴散濾波部分12上的激光經(jīng)過擴散和濾光之后變成光斑強度均勻的顏色交替的時序光。
[0042]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，用于消除激光散斑并濾波的裝置10進一步包括承載板和多個反射鏡。其中，組合光源11包括的至少紅綠藍三種激光光源分別成排平行排布于承載板上，組合光源11出射激光經(jīng)過多個反射鏡反射及對光斑形狀的調(diào)整后形成鄰邊長之比為16:9的矩形形狀光斑，如此可便于調(diào)節(jié)使得在最終打到顯示屏幕上時圖像長寬比也是16:9。當然在本實用新型的其他實施例中，調(diào)整后的光斑形狀鄰邊長之比不限于16:9，本實用新型對此不做限制。
[0043]在本實用新型的實施例優(yōu)選實施例中，組合光源11包括的激光光源為LD激光光源，所述光源系統(tǒng)進一步包括控制裝置(未圖示)。控制裝置用于分別調(diào)節(jié)組合光源中各激光光源器的輸出波長。通過控制裝置對激光光源出射光波長的微調(diào)節(jié)可進一步減弱散斑噪聲的影響。
[0044]請參見圖2，圖2是圖1所示的用于消除激光散斑并濾波的裝置中擴散濾波部分第一優(yōu)選實施例的結構示意圖。
[0045]如圖2所示，擴散濾波部分121包括擴散結構1211和濾波結構(未標示)。其中，濾波結構的基底用1212標示。其中，擴散結構1211和濾波結構的基底1212構成一個圓柱，擴散結構1211和濾波結構1212的交界面在圓柱底面的投影為圓柱的底面，濾波膜設置于濾波結構的基底的底面上或者濾波膜設置于濾波結構的基底1212面向擴散結構1211的表面上，其中，擴散濾波部分121的中心軸穿過圓柱的底面中心。
[0046]請參見圖2A，圖2A是圖2所示的擴散濾波部分的左視圖。請參見圖2B，圖2B是圖2所示的擴散濾波部分的俯視圖。
[0047]在圖2所示的擴散濾波部分121的實施例中，優(yōu)選擴散濾波部分包括紅綠藍三種濾波膜，具體可參見圖2B。如圖2B所示，紅光濾波膜、綠光濾波膜和藍光濾波膜在圓柱底面上呈三個扇環(huán)形狀，該三個扇環(huán)具有一個共同的中心軸，該中心軸為擴散濾波部分121的中心軸。在圖2B中，紅綠藍三種濾波膜所對應的扇環(huán)展開之后對應的中心角的大小可根據(jù)具體情況而定，本實用新型對此不做限制。
[0048]請參見圖3，圖3是圖1所示的用于消除激光散斑并濾波的裝置中擴散濾波部分的第二優(yōu)選實施例的結構示意圖。如圖3所示，擴散濾波部分122包括擴散結構1221和濾波結構(未標示)，其中，濾波結構的基底用1222標示。擴散結構1221和濾波結構的基底1222構成一個圓錐，擴散結構1221和濾波結構1222的交界面在圓錐下底面的投影落在圓錐下底面圓周內(nèi)。
[0049]在圖3中，濾波膜分別設置于濾波結構的基底1222的側面上。擴散濾波部分122的中心軸穿過圓錐的底面中心，且擴散結構1221的一底面為圓錐的底面。其中，濾波結構1222的俯視圖優(yōu)選為圖2B所示。
[0050]請參見圖4，圖4是圖1所示的用于消除激光散斑并濾波的裝置中擴散濾波部分的第三優(yōu)選實施例的結構示意圖。如圖4所示，擴散濾波部分123包括擴散結構1231和濾波結構，其中濾波結構的基底用1232標示。其中，濾波結構的基底1232是透明圓柱，濾波膜設置于圓柱1232的一個底面上，擴散結構1231鍍設于圓柱1232的另一個底面上。其中，擴散濾波部分123的中心軸穿過圓柱的兩底面中心。擴散結構1231可以為底面凹凸不平的結構也可以是板狀，但板狀擴散結構1231的厚度沿擴散濾波部分123的中心軸的周向是變化的。
[0051]請參見圖5，圖5是圖1所示的用于消除激光散斑并濾波的裝置中擴散濾波部分的第四優(yōu)選實施例的結構示意圖。如圖5所示，擴散濾波部分124包括擴散結構1241和濾波結構，其中，濾波結構的基底用1242標示。其中，濾波結構的基底1242是第一三棱錐，濾波膜設置第一三棱錐的三個側面上，擴散結構1241是一個三棱臺，且第一三棱錐和三棱臺組成第二三棱錐，擴散濾波部分124的中心軸穿過第二三棱錐的底面中心。入射光首先入射到濾波結構的表面，經(jīng)由濾波膜濾波之后再入射到擴散結構1241上。
[0052]當然圖3中，擴散結構1221和濾波結構的基底1222構成一個圓臺。在圖5中，濾波結構的基底1242是也可以是一個三棱臺。根據(jù)本實用新型的思路稍作改變就可實現(xiàn)本實用新型的目的擴散濾波裝置依然在本實用新型的保護范圍之內(nèi)，對此不作限制。
[0053]請參見圖6，圖6是本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置的第二實施例的結構示意圖。如圖6所示，本實施例的用于消除激光散斑并濾波的裝置20主要包括組合光源(未標示，包括第一光源組21和第二光源組22)、擴散濾波部分23、驅(qū)動裝置(未圖示)。組合光源進一步包括:
[0054]第一承載板，至少紅綠藍三種激光光源中的兩種顏色的第一組光源21分別成排平行排布于第一承載板上；
[0055]多個第一反射鏡，設置于第一承載板上，用于反射第一承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第一承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀；
[0056]第二承載板，組合光源所包括且未設置于第一承載板上的第二組激光光源22分別成排平行排布于第二承載板上；
[0057]多個第二反射鏡，所述多個第二反射鏡設置于第二承載板上，用于反射第二承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第二承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀。
[0058]在本實施例中，優(yōu)選，組合光源包括紅綠藍三種激光光源，第一組合光源21為紅綠藍三種激光光源中的任意兩種顏色激光光源的組合，因此本實施例中，擴散濾波部分23出了對組合光源的出射光進行擴散及濾波，還對設置于第一承載板和第二承載板上的激光光源的出射光進行光路合并，使得有效的時序光經(jīng)擴散濾波部分23出射后朝向同一方向傳播。
[0059]在本實施例中，聚焦透鏡不限于圖中所示的24、25和26，可以根據(jù)需要增加或減少聚焦透鏡的數(shù)目，本實用新型對此不作限制。
[0060]進一步地，由于擴散濾波部分23對組合光源所包括的第一組激光光源21和第二組激光光源22的出射光進行光路合并使得本實施例中的擴散濾波部分23與本實用新型的用于消除激光散斑并濾波的裝置的第一實施例10中擴散濾波部分12的結構有所不同，主要不同之處在于，濾波膜采用二向色濾波膜，對第一組激光光源21出射光透射的必然對第二組激光光源22的出射光反射,相應地,二向色濾波膜對對第一組激光光源21反射必然對第二組激光光源22的出射光反射從而實現(xiàn)對兩路光的光路進行合并。
[0061]本實用新型的第二種技術方案是提供一種用于消除激光散斑并濾波的投影顯示系統(tǒng)。本技術方案的投影顯示系統(tǒng)包括上述任意一項所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，還包括光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭，其中，光線從用于消除激光散斑并濾波的裝置出射后依次經(jīng)過光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭。
[0062]在本實用新型的兩種技術方案中擴散濾波部分本身對激光具有消散斑的作用，更為重要的是:(1)由于該擴散結構沿擴散濾波部分的中心軸的周向厚度改變，導致出射光相位不同，從而使得通過該擴散結構的光束在同一時刻不同位置的相干性較弱，也即空間相干性減弱；(2)驅(qū)動裝置帶動該擴散結構旋轉時，同一位置不同時刻光線通過擴散結構后的光程也不一樣，導致出射光相位不同，因此時間相干性也得到減弱。
[0063]通過上述方式，本實用新型提供的用于消除激光散斑并濾波的裝置及投影顯示系統(tǒng)在消除激光散斑的同時實現(xiàn)濾波，結構緊湊，消散斑效果好，成本低，可操作性強，易于批量生產(chǎn)。更進一步的采用可調(diào)諧的LD激光光源可實現(xiàn)激光輸出波長的調(diào)節(jié)，如此可進一步肖1J弱激光散斑噪聲。
[0064]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 組合光源，至少包含多個紅光、綠光和藍光三種激光光源； 擴散濾波部分，設置于組合光源出射光的傳播路徑上，包括擴散結構、濾波結構和固定器件，所述固定器件用于將擴散結構和濾波結構固定在一起，所述濾波結構包括基底以及設置于基底表面的至少三種濾波膜，組合光源中每種顏色的激光在基底表面上都設置有與之對應的濾波膜，且所述擴散結構的厚度沿擴散濾波部分的中心軸的周向改變； 驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動擴散濾波部分繞所述中心軸轉動，使得各濾波膜交替設置于組合光源出射光的傳播路徑上以產(chǎn)生顏色交替的時序光。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述組合光源進一步包括: 承載板，所述至少紅綠藍三種激光光源分別成排平行排布于承載板上； 多個反射鏡，所述多個反射鏡設置于承載板上，用于反射組合光源的出射光并調(diào)整組合光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述組合光源進一步包括: 第一承載板，所述至少紅綠藍三種激光光源中的兩種顏色的光源分別成排平行排布于第一承載板上； 多個第一反射鏡，所述多個第一反射鏡設置于第一承載板上，用于反射第一承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第一承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀； 第二承載板，組合光源所包括且未設置于第一承載板上的激光光源分別成排平行排布于第二承載板上； 多個第二反射鏡，所述多個第二反射鏡設置于第二承載板上，用于反射第二承載板上設置的激光光源的出射光以及調(diào)整第二承載板上的激光光源出射光的光斑形狀呈鄰邊長之比為16:9的矩形形狀。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述組合光源是LD激光光源； 所述光源系統(tǒng)進一步包括: 控制裝置，所述控制裝置用于分別調(diào)節(jié)各激光光源的工作電壓和電流。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述濾波結構的基底和擴散結構構成一個圓柱，所述擴散結構和濾波結構交界面在圓柱底面的投影為圓柱的底面，濾波膜設置于濾波結構的基底的底面上，其中，擴散濾波部分的中心軸穿過圓柱的底面中心。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述濾波結構的基底和擴散結構構成一個圓錐，交界面在圓錐下底面的投影落在圓錐下底面圓周內(nèi)，其中，濾波膜分別設置于濾波結構的基底的側面上，擴散濾波部分的中心軸穿過圓錐的底面中心，且所述擴散結構的一底面為圓錐的底面。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述濾波結構的基底為一透明圓柱，所述濾波膜設置于圓柱的一個底面上，擴散結構設置于圓柱的另一個底面上，其中，擴散濾波裝置的中心軸穿過圓柱的兩底面中心。
8.根據(jù)權利要求1所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，其特征在于，所述濾波結構包括第一三棱錐，所述紅、綠、藍濾波膜分別設置于第一三棱錐的不同側面上，所述擴散結構為一個三棱臺，第一三棱錐和三棱臺組成第二三棱錐，擴散濾波部分的中心軸穿過第二三棱錐兩底面中心。
9.一種用于消除激光散斑并濾波的投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述投影顯示系統(tǒng)包括權利要求1-8任意一項所述的用于消除激光散斑并濾波的裝置，還包括光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭； 其中，光線從用于消除激光散斑并濾波的裝置出射后依次經(jīng)過光棒、中繼光學裝置、DMD和投影鏡頭。
【文檔編號】G02B27/48GK204009242SQ201420182409
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】劉美鴻, 母林, 彭水海 申請人:深圳市億思達顯示科技有限公司