一種抑制激光散斑的裝置和方法、及激光顯示投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及激光投影顯示領(lǐng)域，具體涉及一種抑制激光散斑的裝置和方法，另外 還涉及激光顯示投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 激光投影顯示技術(shù)具有高亮度、大色域的優(yōu)點(diǎn)，其作為新一代顯示技術(shù)受到了科 學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注。但是，激光具有強(qiáng)相干性的特點(diǎn)，激光的強(qiáng)相干性會(huì)引起的散斑 效應(yīng)，而散斑效應(yīng)將會(huì)嚴(yán)重影響顯示圖像的質(zhì)量，并且散斑效應(yīng)很難被有效消除，因此散斑 效應(yīng)的引入已經(jīng)成為了制約激光投影顯示技術(shù)發(fā)展的最主要問(wèn)題。
[0003] 針對(duì)這一技術(shù)問(wèn)題，目前業(yè)內(nèi)主要抑制散斑的方法是增加激光帶寬或是激光波長(zhǎng) 多樣性，目前市場(chǎng)上出現(xiàn)采用激光與其他非相干光（如LED)形成的混合光源，但這樣需要 犧牲光源的亮度或飽和度，從而影響顯示畫(huà)面質(zhì)量；而線寬大的激光器的成本高，且傳輸?shù)?功率和效率低，因此無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。
[0004] 另外，目前市場(chǎng)上還出現(xiàn)了采用振動(dòng)屏幕使散斑場(chǎng)"沸騰"的方法來(lái)抑制散斑，這 種方法雖然簡(jiǎn)單易行，但是散斑抑制的效果嚴(yán)重依賴于投影系統(tǒng)以外的器件，例如屏幕，而 對(duì)于材質(zhì)偏硬或尺寸過(guò)大的屏幕的振動(dòng)不易實(shí)現(xiàn)，因此該方法對(duì)于無(wú)固定屏幕的投影顯示 設(shè)備不適用，該抑制方法存在著抑制效果差和實(shí)用性問(wèn)題。
[0005] 上述提到的抑制方法均具有很大的局限性，尤其是針對(duì)高亮度、高增益顯示等應(yīng) 用場(chǎng)合，由于激光熱量和孔徑的增加等條件的限制，使得現(xiàn)有的抑制方法所能達(dá)到的效果 有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種抑制激光散斑的裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明還提供一種抑制激光散斑的方法。
[0008] 本發(fā)明還提供一種應(yīng)用抑制激光散斑的裝置的激光顯示投影系統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明提供一種抑制激光散斑的裝置，包括：多個(gè)非相干的激光器、光纖耦合器和 包含多個(gè)子光纖的集束光纖，每個(gè)激光器用于輸出一路光束，多個(gè)激光器輸出的多路光束 分別經(jīng)由所述光纖耦合器耦合至所述集束光纖的子光纖中，且在每一子光纖中傳輸?shù)囊宦?光束稱為子光束，所述集束光纖的輸出端輸出的同頻率的相鄰子光束在空間上具有預(yù)設(shè)距 離；設(shè)置的所述預(yù)設(shè)距離使多個(gè)同頻率的子光束產(chǎn)生的散斑圖樣是相互獨(dú)立的。
[0010] 可選的，所述激光器為單色激光器，所述每個(gè)激光器用于輸出一路光束具體是，所 述激光器用于輸出紅光、綠光或藍(lán)光的一路激光光束。
[0011] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)距離與所述相同頻率的子光束的角間隔成正比。
[0012] 優(yōu)選的，所述角間隔是觀察者的瞳孔張角的預(yù)設(shè)放大倍率的倍數(shù)；所述瞳孔張角 是瞳孔直徑與觀察距離的比值。
[0013] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)距離的最小值的計(jì)算公式為：L = kna/s，其中L是預(yù)設(shè)距離，η 是預(yù)設(shè)放大倍率，a是瞳孔直徑，s是觀察距離，k是距離單位常數(shù)。
[0014] 可選的，所述集束光纖中同頻率的子光纖之間間隔的光纖根數(shù)的計(jì)算公式是：N =L/b-1，其中b是光纖直徑。
[0015] 優(yōu)選的，所述集束光纖中同頻率的子光纖之間間隔的光纖根數(shù)的最小值為一根光 纖。
[0016] 優(yōu)選的，所述同頻率的子光束的個(gè)數(shù)的T，所述激光的散斑對(duì)比度為1/V7。
[0017] 本發(fā)明還提供一種激光顯示投影系統(tǒng)，包括耦合透鏡、投影芯片、投影鏡頭和上述 的抑制激光散斑的裝置，所述抑制激光散斑的裝置中的所述集束光纖的輸出端與所述耦合 透鏡、投影芯片及投影鏡頭依次設(shè)置在一個(gè)光路中，經(jīng)過(guò)投影鏡頭放大的光束投影至屏幕 上。
[0018] 可選的，還包括準(zhǔn)直透鏡，所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)置于所述集束光纖的輸出端與所述耦 合透鏡之間，并位于上述的光路中。
[0019] 優(yōu)選的，如上述權(quán)利要求6所述的計(jì)算公式中，所述k是距離單位常數(shù)，具體的，k 是所述準(zhǔn)直透鏡的焦距；
[0020] η是預(yù)設(shè)放大倍率，具體的，η是所述投影鏡頭的放大倍率；
[0021] s是觀察距離，具體的，s是觀察者距離所述屏幕的距離。
[0022] 本發(fā)明還提供一種抑制激光散斑的方法，包括：
[0023] 采用多個(gè)非相干的激光器的方法設(shè)置激光光源；
[0024] 采用照明角度多樣性的方法設(shè)置集束光纖輸出端的子光纖的間隔排布；
[0025] 所述激光光源在所述集束光纖中傳輸。
[0026] 優(yōu)選的，所述激光器是單色激光器，用于輸出紅光、綠光或藍(lán)光的一路激光光束。
[0027] 可選的，所述采用照明角度多樣性的方法具體是，通過(guò)調(diào)整集束光纖輸出端的子 光纖的間隔排布，改變激光光束的照明方向，使散斑圖樣發(fā)生變化。
[0028] 優(yōu)選的，所述散斑圖樣的強(qiáng)度通過(guò)疊加方式分布。
[0029] 優(yōu)選的，所述子光纖的間隔排布使所述子光纖中的光束產(chǎn)生的散斑圖樣之間為獨(dú) 立的。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0031] 本發(fā)明提供一種抑制激光散斑的裝置，包括：多個(gè)非相干的激光器、光纖耦合器 和包含多個(gè)子光纖的集束光纖，每個(gè)激光器用于輸出一路光束，多個(gè)激光器輸出的多路光 束分別經(jīng)由所述光纖耦合器耦合至所述集束光纖的子光纖中，且在每一子光纖中傳輸?shù)囊?路光束稱為子光束，所述集束光纖的輸出端輸出的同頻率的相鄰子光束在空間上具有預(yù)設(shè) 距離；設(shè)置的所述預(yù)設(shè)距離使多個(gè)同頻率的子光束產(chǎn)生的散斑圖樣是相互獨(dú)立的。該裝置 通過(guò)設(shè)置非相干激光器降低光束的相干性，從而降低散斑對(duì)比度，另一方面，通過(guò)按照散斑 角度多樣化條件預(yù)設(shè)距離排布輸出端子光束，在空間上降低散斑對(duì)比度。
[0032] 本發(fā)明還提供一種抑制激光散斑的方法，包括：采用多個(gè)非相干的激光器的方法 設(shè)置激光光源；采用照明角度多樣性的方法設(shè)置集束光纖輸出端的子光纖的間隔排布；所 述激光光源在所述集束光纖中傳輸。該方法采用設(shè)置非相干激光器的方法以及照明角度多 樣性的方法結(jié)合，兩種方法均可抑制散斑，通過(guò)結(jié)合兩種抑制散斑的方法共同降低散斑對(duì) 比度。另外，采用預(yù)設(shè)集束光纖輸出端子光纖距離的方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)， 不影響光學(xué)傳輸效率，不受總輸出光功率的限制，并可附加在其他散斑抑制方法上。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制激光散斑的裝置中集束光纖的輸出端的結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0035] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制激光散斑的裝置及照明系統(tǒng)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的抑制激光散斑的裝置及照明系統(tǒng)的另一種結(jié)構(gòu)示意 圖。
[0037] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抑制激光散斑的方法的流程圖。
[0038] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光顯示投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 其中，101、多個(gè)非相干的激光器，102、光纖耦合器，103、集束光纖，301、子光束， 601、抑制激光散斑的裝置，602、耦合透鏡，603、投影芯片，604、投影鏡頭，605、屏幕，606、準(zhǔn) 直透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。
[0041] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種抑制激光散斑的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 本發(fā)明提供一種抑制激光散斑的裝置，該裝置包括多個(gè)非相干的激光器101、光纖 耦合器102和包含多個(gè)子光纖的集束光纖103。
[0043] 所述激光器為單色激光器，該單色激光器可輸出一路光束，在本實(shí)施例中，應(yīng)用的 該多個(gè)單色激光器中，某些激光器可輸出一路紅色激光光束，某些激光器可輸出一路綠色 激光光束，還有某些激光器可輸出一路藍(lán)色激光光束。
[0044] 所述激光器輸出的光束經(jīng)由所述光纖耦合器102耦合至所述集束光纖103的子光 纖中。在所述子光纖中傳輸?shù)墓馐Q為是子光束301，