CN107850825A - 一种激光光源和投影显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种激光光源，包括激光器（1）、荧光轮（4）以及滤色轮（7），荧光轮（4）受激光激发出荧光，激光器（1）发出的激光在到达荧光轮（4）之前透过第一扩散片（3），第一扩散片（3）固定设置，激光和荧光合光后，经滤色轮（7）输出前还透过第二扩散片（6），第二扩散片（6）受控进行转动，通过第一和第二扩散片（3,6）配合，能够有效增加激光光束的空间随机相位，形成较多独立的散斑图样，有效减弱散斑效应，提高投影图像显示质量。

Description

说明书 发明名称：一种激光光源和投影显示设备 技术领域
[0001] 本发明涉及投影显示领域， 尤其涉及一种激光光源和投影显示装置。
背景技术
[0002] 激光是一种高亮度， 方向性强， 发出单色相干光束的光源， 由于激光的诸多优 点， 近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。 但由于激光的高相干性 ， 不可避免地产生散斑效应， 这种现象不仅在使用纯激光作为光源的方案中尤 其明显， 也存在于激光和荧光， 以及激光和 LED的混合光源的方案中。 所谓散斑 是指相干光源在照射粗糙的物体吋， 散射后的光， 由于其波长相同， 相位恒定 ， 就会在空间中产生干涉， 空间中有些部分发生干涉相长,有部分发生干涉相消, 最终的结果是在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点， 也就是一些未聚焦的斑 点闪烁,长吋间观看易产生眩晕感， 这无疑会造成投影图像质量的下降， 降低用 户的观看体验。
[0003] 如何在应用一个或多个激光光源的同吋减小激光由于本身特性带来的散斑效应 成为亟待解决的技术问题。
技术问题
[0004] 本发明提供了一种激光光源及投影显示设备， 通过在激光光源光路中设置一片 固定的扩散片和一片转动的扩散片共同对激光进行消散斑， 有效减弱散斑效应 ， 解决了现有技术中由于使用激光光源带来的散斑效应而导致图像质量降低的 技术问题。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 一种激光光源， 包括激光器、 荧光轮以及滤色轮， 荧光轮受激光激发出荧光， 激光器发出的激光在到达所述荧光轮之前透过第一扩散片， 第一扩散片固定设 置， 激光和荧光合光后， 经滤色轮滤色输出之前还透过第二扩散片， 第二扩散 片受控进行转动。 [0006] 进一步地， 荧光轮、 第二扩散片和滤色轮同步转动；
[0007] 进一步地， 第一扩散片上涂覆有均匀分布的漫射体；
[0008] 进一步地， 第二扩散片包括扩散部和透明部， 扩散部上涂覆有漫射体， 透明部 为高透过率材质制成；
[0009] 进一步地， 激光器为发出蓝色激光的单色激光器， 第一扩散片用于透过蓝色激 光， 第二扩散片的扩散部用于透过蓝色激光；
[0010] 或者， 激光器为发出蓝色和红色激光的双色激光器， 第一扩散片用于透过蓝色 激光和红色激光；
[0011] 进一步地， 第二扩散片的扩散部包括蓝色激光扩散部和红色激光扩散部， 分别 用于透过蓝色激光和红色激光。
[0012] 进一步地， 红色激光扩散部包括多个子扩散部， 多个子扩散部对红色激光的发 散角度不同。
[0013] 进一步地， 多个子扩散部中位于中间区域的子扩散部对所述红色激光的发散角 度大于位于两侧区域的子扩散部对红色激光的发散角度。
[0014] 进一步地， 多个子扩散部中位于中间区域的子扩散部的面积大于位于两侧区域 的子扩散部的面积。
[0015] 进一步地， 漫射体为毛玻璃或二元器件。
[0016] 以及， 一种投影显示设备， 包括激光光源， 光机， 镜头及投影屏幕， 激光光源 为光机提供照明， 并由镜头投射至投影屏幕显示图像， 该激光光源为上述任一 技术方案的激光光源。
发明的有益效果
有益效果
[0017] 本发明技术方案通过将激光器发出的激光在到达荧光轮之前先透过第一扩散片 ， 第一扩散片固定设置， 对激光进行初次的扩散； 并在激光和荧光合光后， 经 滤色轮滤色输出之前还设置有第二扩散片， 第二扩散片受控进行转动， 对激光 再次扩散， 能够较好的破坏激光的相干性， 有效减弱了散斑效应。 本发明技术 方案中激光器发出的激光先经过第一扩散片吋， 该固定设置的扩散片能够增多 激光光束的空间相位， 在一定程度上破坏相位恒定这一产生干涉的条件。 当激 光与荧光合光后再经过运动状态的第二扩散片吋， 由于运动的扩散片本身相比 于固定设置的扩散片本身就能够对激光光束产生一些空间上的随机相位， 可以 有效破坏激光的相干性， 而本发明技术方案中使用固定的扩散片和运动的扩散 片相配合， 能够在固定的扩散片增多空间相位的基础上， 由运动的扩散片再进 一步增加更多的随机相位， 从而对原激光光束消相干的程度就越高， 在投影图 像上能够形成较多独立的散斑图样， 而独立散斑图样的数目越多， 利用人眼的 积分作用， 明暗斑点的现象就越弱， 从而能够有效减弱激光的散斑效应。
[0018] 以及， 本发明技术方案中第一扩散片位于激光入射荧光轮轮之前， 第二扩散片 位于白光合光滤色输出之前， 均处于激光的必经光路中， 因此无论是单色激光 光源光路还是双色激光光源光路均适用， 从而该消散斑光路设计具有通用性。
[0019] 以及， 本发明技术方案使用一片固定设置的扩散片和一片运动的扩散片组成的 两片扩散片结构就能够对单色或者双色激光光源进行有效的消散斑， 结构简单 ， 光学架构复杂度低。
[0020] 以及， 本发明技术方案还提供了一种投影显示设备， 包括激光光源， 光机， 镜 头及投影屏幕， 激光光源为光机照明， 并由镜头投射至投影屏幕显示图像， 由 于激光光源使用了一片固定设置的扩散片和一片运动的扩散片相配合共同对激 光进行消散斑， 能够在固定的扩散片增多空间相位的基础上， 由运动的扩散片 再进一步增加更多的随机相位， 从而对原激光光束消相干的程度就越高， 在投 影图像上能够形成较多独立的散斑图样， 而独立散斑图样的数目越多， 利用人 眼的积分作用， 散斑效应就越弱， 从而能够有效减弱激光的散斑效应。
[0021] 本发明技术方案提供的投影显示设备中， 激光光源使用了两片扩散片就能够对 激光进行有效的消散斑， 光学器件少， 结构简单， 光学架构复杂度低， 利于光 学***设计的小型化， 同吋也为投影设备的小型化设计提供了条件。
对附图的简要说明
附图说明
[0022] 图 1为本发明实施例 1激光光源示意图；
[0023] 图 2为本发明实施例 1中荧光轮平面分布示意图；
[0024] 图 3为本发明实施例 1中光束整形装置示意图； [0025] 图 4为本发明实施例 1中第二扩散片示意图；
[0026] 图 5为本发明实施例 1中滤色轮平面分布示意图；
[0027] 图 6为本发明实施例 2中激光光源示意图；
[0028] 图 7为本发明实施例 2中第二扩散片第二示意图；
[0029] 图 8为本发明实施例 3投影显示设备结构示意图。
实施该发明的最佳实施例
本发明的最佳实施方式
[0030] 为了使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合附图对本发明作 进一步地详细描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不 是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创 造性劳动前提下所获得的所有其它实施例， 都属于本发明保护的范围。
[0031] 实施例 1
[0032] 本发明实施例提供了一种激光光源， 如图 1所示， 包括激光器 1， 荧光轮 4， 滤 色轮 7。 第一扩散片 3固定设置于激光入射荧光轮 4之前的光路中， 从而激光器 1 发出的激光在到达荧光轮 4之前透过第一扩散片， 以及在激光与激光激发荧光轮 发出的荧光进行合光形成白光并经滤色 7轮滤色输出之前还透过第二扩散片 6， 第二扩散片 6受控进行转动。
[0033] 具体地， 激光器 1为蓝色激光器， 可以为一组或多组阵列。 为形成白光， 还需 要波长转换装置产生其他波长或者颜色的光， 在本发明实施例中， 荧光轮作为 波长转换装置， 其入射表面分别涂覆有绿色荧光粉和红色荧光粉， 绿色荧光粉 和红色荧光粉能够受蓝色激光激发分别发出绿色荧光和红色荧光， 如图 2所示， 荧光轮 4包括反射部 41， 透射部 42， 透射部用于透射蓝色激光。 反射部包括绿色 荧光粉区 411， 红色荧光粉区 412。
[0034] 由于激光器发出的激光光斑可能存在亮度不均， 及光束面积过大的情况， 因此 需要对激光进行反射， 折射等光束整形， 在减小光束面积， 匀化光束能量之后 ， 再入射荧光轮， 以达到较佳的荧光激发效率。 在本发明实施例 1中， 光学*** 2和第一扩散片 3组成光束整形装置共同完成对蓝色激光的光束整形， 光学*** 2 如图 3所示， 包括一个反射镜 21， 一个凸透镜 22和一个凹透镜 23， 其中， 位于凹 透镜之后， 还固定设置有第一扩散片 24。 凸透镜 22和凹透镜 23组成望远镜***
[0035] 反射镜 21可以是阶梯镜或者反射镜组， 对激光起到减小光束间隔、 合束的作用 。 优选地， 激光器发出的蓝色激光在到达反射镜之前， 还经过一个准直透镜 （ 图中未示出） 进行准直， 以减小激光的发散角， 使更多的光量到达反射镜单元 ， 从而提高激光的整形效率。
[0036] 激光经反射镜单元合束后再通过望远镜***， 望远镜***的作用是将激光光束 进一步缩束， 减小光斑尺寸， 提高光束在后端光学器件中的透过率。 激光经过 望远镜***之后， 入射荧光轮 4之前还经过光束整形装置后端的关键部件- -第一 扩散片 3， 该第一扩散片对激光进行扩散， 一方面能够增多蓝色激光光束的空间 相位， 在一定程度上破坏相位恒定这一产生干涉的条件， 对消散斑具有一定作 用； 另一方面对蓝色激光光束的扩散还可以对光束能量进行匀化， 匀化后的光 束或者光斑一方面可以避免由于激光强度分布不均， 能量集中， 直接入射到荧 光轮表面吋， 光强更为集中的的激光束会对荧光轮表面产生灼烧损坏， 导致无 法正常激发荧光。 该第一扩散片 3设置于光束整形装置的后端， 是考虑到激光已 经经过缩束， 光斑面积已经较小， 利于通过光学镜片传输到下面的光学***中 ， 此吋再进行扩散， 可以提高激光光束的扩散效率， 同吋， 为了达到入射荧光 轮进行激发的条件， 也必须要进行最后一次的光斑匀化， 使能量均匀分布。
[0037] 具体地， 第一扩散片 3可以完整涂覆有均匀分布的漫射体， 可以选用比如毛玻 璃或者二元器件， 能够对光线产生漫反射， 破坏激光的方向性。
[0038] 经过光束整形的激光到达荧光轮 4， 荧光轮 4具有转轴， 能够受马达驱动进行转 动， 透射部 42和反射部 41就会交替处于激励光源入射的位置。 从而当激光入射 到荧光轮表面吋， 既能够透射出激光， 并受激光的激发发出荧光。 当荧光轮 4转 动反射部 411位置吋， 蓝色激光照射绿光荧光粉发出绿色荧光并经荧光轮 4的表 面反射出去达到合光部件 5。 当荧光轮 4转动到反射部 412位置吋， 蓝色激光照射 红光荧光粉发出红色荧光也经荧光轮 4的表面反射出去到达合光部件 5。 当荧光 轮转动到透射部 42部位吋， 透射部可以为透明玻璃， 蓝色激光就会透过透射部 4 2， 再从荧光轮 4的背面经蓝色激光回路返回至合光器件 5， 蓝色激光回路通常由 中继透镜和反射镜构成。
[0039] 优选地， 在荧光轮 4的正面 /背面还可以设置准直透镜组， 用于减小被透射激光 或被反射的荧光光线的扩散角， 增强光束的会聚程度。
[0040] 在本发明实施例中， 合光器件 5可以选取二向色镜， 能够对激光进行透射， 并 对来自荧光轮的荧光进行反射。 经二向色镜后， 透射的激光和反射的荧光可经 过聚焦透镜组 (图中未示出)会聚合光到同一光路上。
[0041 ] 激光和荧光经合光后形成白光， 此吋白光合光在经过滤色轮 7滤色输出之前还 透过第二扩散片 6。 具体地， 第二扩散片 6设置于滤色轮之前， 也可以通过马达 受控进行转动。 如图 4所示， 第二扩散片 6包括扩散部 61， 用于透过蓝色激光， 和透明部 62， 用于透射或通过绿色荧光和红色荧光。 扩散部 61上涂覆有漫射体 ， 该漫射体可以是二元器件也可以是毛玻璃， 能够对光起到较好的漫反射作用 的即可， 漫射体可以均匀涂覆。 透明部 62为高透过率材质制成， 比如透明玻璃 。 转动的扩散片能够对蓝色激光光束增加较多的空间随机相位， 从而破坏蓝色 激光的相干性， 能够有效的减弱散斑效应。
[0042] 如图所 5示， 滤色轮 7包括蓝色滤色片 71， 绿色滤色片 72和红色滤色片 73， 分别 用于对蓝色激光， 绿色荧光和红色荧光的滤色， 经滤色后， 色彩的纯度提高， 色彩表现力也更好。 扩散片 6和滤色轮 7， 荧光轮 4保持同步转动， 从而可以保证 荧光轮在某一吋刻输出的该基色的光， 从而让相应基色的光依次透过第二扩散 片相应的扩散部分或者透明部分， 以及滤色轮上对应颜色的滤色片， 实现正确 吋序的滤色输出。
[0043] 具体地的， 这三个部件的工作吋序过程可以为：当点亮蓝色激光器阵列 1， 当蓝 色激光入射到荧光轮 3反射部 311部位， 荧光轮受激发出绿色荧光， 此吋第二扩 散片 6转动至透明部 62位置， 滤色轮 7转动至绿色滤色片 72位置， 从而通过滤色 轮滤色后输出三基色光之一的绿光。 同理， 当蓝色激光入射到荧光轮反射部 312 部位的红色荧光粉吋， 荧光轮发出红色荧光， 此吋第二扩散片 6也是转动至透明 部 62位置， 滤色轮转动至红色滤色片位置， 并经过滤色轮的红色滤色片 73输出 三基色光之一的红光。 当蓝色激光经荧光轮的透射部 32并经光路转换经合光器 件输出， 此吋第二扩散片 6转动至扩散部 61部位， 滤色轮 7转动到蓝色滤色片 71 输出三基色光之一的蓝光。 如此， 通过同步转动， 从滤色轮吋序性的输出三基 色光。
[0044] 优选地， 为了使第二扩散片 6和滤色轮 7的同步性更加一致， 第二扩散片 6和滤 色轮 7可以同轴连接， 扩散部 6和蓝色滤色片 71相对， 这样仅需要一个马达就可 以同吋驱动两个部件一起转动。
[0045] 在本发明实施例中， 激光器发出的蓝色激光首先经过光束整形装置 2中的第一 扩散片 3， 通过第一扩散片 3能够增多激光的空间相位， 对光束起到一定的扩散 匀化作用。 当蓝色激光与绿色和红色荧光合光后再经过运动状态的第二扩散片 6 ， 运动的扩散片和固定的扩散片相互配合起到了更好的消散斑的技术效果。
[0046] 从原理上讲， 当激光透过一片固定的扩散片吋， 该固定设置的扩散片能够增多 激光光束的空间相位， 在一定程度上破坏相位恒定这一产生干涉的条件。 当激 光透过一片运动的扩散片吋， 该运动的扩散片对激光光束具有较好的发散作用 ， 能够在空间上产生一些随机的相位， 更加有效的破坏相位恒定这一干涉条件 ， 创建一些独立的散斑图样， 利用人眼的积分作用， 独立的散斑图样经积分后 在人脑中形成的明暗斑点现象就被减弱， 从而散斑效应减弱。 但其能够创建的 独立散斑图样的数目有限。
[0047] 在本发明实施例 1中， 固定设置的第一扩散片 3能够增多蓝色激光光束的空间相 位， 在一定程度上破坏相位恒定这一产生干涉的条件。 当蓝色激光与荧光合光 后再经过运动状态的第二扩散片 6吋， 由于运动的扩散片本身相比于固定设置的 扩散片本身就能够对激光光束产生一些空间上的随机相位， 可以有效破坏激光 的相干性， 而本发明实施例中使用固定的扩散片和运动的扩散片相配合， 能够 在固定的扩散片增多空间相位的基础上， 由运动的扩散片再进一步增加更多的 随机相位， 从而对原蓝色激光光束消相干的程度就更高， 在投影图像上能够形 成较多独立的散斑图样， 而独立散斑图样的数目越多， 利用人眼的积分作用， 明暗斑点的现象就越弱， 从而能够有效减弱激光的散斑效应。
[0048] 综上， 由一片固定设置的扩散片和一片运动的扩散片构成蓝色激光及绿色荧光 、 红色荧光构成的激光混合光源的消散斑***， 能够有效减弱激光光源的散斑 效应， 提高投影图像的显示质量。 [0049] 作为对本实施例 1中荧光轮荧光产生方案的改进， 考虑到实际应用中， 红色荧 光在激发过程中转化为无效的热能较多， 激发效率较低， 也影响整体光源亮度 。 可以用黄色荧光粉代替红色荧光粉， 荧光轮受激可以发出黄色荧光， 第二扩 散片的透明部用于透射绿色和黄色荧光， 滤色轮上需增设有红色滤色片和透明 部或黄色滤色片， 用于对部分黄色荧光过滤得到红色荧光以及对部分黄色荧光 透射或过滤得到黄色荧光， 这种配色方案一方面提高了红色荧光的激发效率， 提高光源亮度， 同吋也增加了黄色基色， 还能够扩大色域。 但本荧光轮方案的 变型不影响整个光源方案中对蓝色激光的消散斑效果。
[0050] 实施例 2
[0051] 本发明实施例 2中的激光器为发出蓝色激光和红色激光的双色激光器， 其中蓝 色激光和红色激光共用由固定设置的扩散片和运动状态的扩散片组成的消散斑 ***， 能够同吋减弱蓝色和红色激光的散斑效应， 达到激光光源的消散斑效果
[0052] 具体地， 如图 6所示， 用于输出蓝色激光的蓝色激光器阵列 11和输出红色激光 的红色激光器阵列 12垂直排列， 垂直排列的阵列发出的光束也互相垂直。 两种 激光器阵列在夹角处具有间隙。
[0053] 经激光器发出的激光还需要经过光束整形装置， 进一步减小其发散角， 缩束， 并形成均匀分布的激光光斑， 才能用于照明。
[0054] 为输出三基色光， 本发明实施例中的荧光轮 4与实施例 1中荧光轮结构相似， 再 次不再赘述。 相同的是也具有反射部和透射部， 不同的是， 反射部仅涂覆有一 种荧光粉_绿色荧光粉， 能够受激发出绿色荧光， 在本发明实施例中， 激励光 为蓝色激光。
[0055] 实施例 1中已经提到， 由于激光器发出的激光并不是理想状态， 存在亮度和能 量分布不均以及光束面积大的问题， 在本实施例 2中， 红色激光和蓝色激光同样 需要先经过光束整形进行方向转换， 缩束， 匀化等处理。
[0056] 具体地， 光束整形装置 2包括一个反射镜单元 21， 一个凸透镜 22和一个凹透镜 2 3， 以及位于凹透镜之后的固定设置的第一扩散片 3。 凸透镜 32和凹透镜 33组成 望远镜***。 光束整形装置依次对蓝色激光和红色激光进行反射， 缩束， 匀化 的整形处理。
[0057] 其中， 反射镜单元 21位于蓝色和红色激光器阵列前， 且与这两个激光阵列均呈 45°夹角放置。 反射镜单元 21可以由一组具有间隔的反射镜组成， 反射镜镜片部 分能够反射一种光源， 反射镜间隔能够允许透射另一种光源。 从而仅使用一个 反射镜单元， 就可以实现对蓝色和红色激光光源当中对一种光源的反射， 及对 另一种光源的透射， 既能够将这两个激光阵列输出的光束减小光束间隔并输出 方向一致的合成光束， 又能够达到结构紧凑的目的。
[0058] 优选地， 蓝色激光和红色激光在达到反射镜单元 21之前， 还各自经过一个准直 透镜 （图中未示出） 进行准直， 以减小激光的发散角， 使更多的光量到达或透 过反射镜单元， 从而提高激光的整形效率。
[0059] 经反射镜单元 21合束后的蓝色激光和红色激光依次通过凸透镜 41和凹透镜 42组 成的望远镜***,此处望远镜组的作用是将激光光束进一步缩束， 减小光斑尺寸 或者说光束的面积， 提高光束在后端光学器件中的透过率。
[0060] 经过望远镜***之后， 蓝色激光和红色激光还会经过经过光束整形装置 2后端 的关键部件- -第一扩散片 3。 无论对于红色激光还是蓝色激光， 该第一扩散片都 对激光光束进行扩散， 一方面能够增多激光光束的空间相位， 在一定程度上破 坏相位恒定这一产生干涉的条件， 对消散斑具有一定作用； 另一方面对激光光 束的扩散还可以对光束能量进行匀化， 这一点对于蓝色激光来说尤为重要， 由 于蓝色激光作为荧光轮的激励光， 如果光束未进行匀化， 可能造成由于激光光 斑强度分布不均， 能量集中， 直接入射到荧光轮表面吋， 光强更为集中的的激 光束会对荧光轮表面产生灼烧损坏， 导致无法正常激发荧光。
[0061] 具体地， 第一扩散片 3可以完整涂覆有均匀分布的漫射体， 可以选用比如毛玻 璃或者二元器件， 能够对光线产生漫反射， 破坏激光的方向性。
[0062] 经过光束整形的蓝色激光到达荧光轮 4， 与实施例 1中的荧光轮结构及工作过程 类似， 当荧光轮 4转动到透射部 42部位吋， 蓝色激光透过透射部 42， 再从荧光轮 4的背面经蓝色激光回路返回至合光器件 5。 当荧光轮 4转动反射部 41位置吋， 蓝 色激光照射绿光荧光粉发出绿色荧光并经荧光轮 4的表面反射出去达到合光部件 5。 [0063] 优选地， 在荧光轮 4的正面 /背面还可以设置准直透镜组， 用于减小被透射激光 或被反射的荧光光线的扩散角， 增强光束的会聚程度。
[0064] 而经过光束整形的红色激光则透过第一扩散片后直接入射到合光器件 5， 在本 实施例 2中， 合光器件 5可选用一片 X合光镜。
[0065] 其中， X合光镜由交叉设置成 "X"型的两片镜片组成， 分别具有反 A透 B， 或反 B透 A的过滤效果。 例如， 反红透绿镜片， 或者反绿透红、 透蓝镜片， 通过在 X 合光镜片上进行合理的镀层， 并且在光路设计上让光线尽量避幵镜片中心透过 率不高的区域， 就可以实现光的高反射率和高透过率。
[0066] 在本发明实施例中， X合光镜 5由一片反蓝透红、 透绿镜片和一片反红透蓝、 透 绿镜片组成， 其中反红透蓝透绿镜片 51， 能够将红色激光进行反射， 并将蓝色 激光进行透射， 透射后的蓝色激光又被另一片反蓝透红透绿镜片 52反射至荧光 轮， 最终经过一系列光路转换又回到 X合光镜 5， 并被 X合光镜 5中的反蓝透红透 绿镜片 52反射出去。 而受激的绿色荧光则被荧光轮反射至 X合光镜 5， 并经过 X合 光镜 5的反红透蓝透绿镜片 51和反蓝透红透绿镜片 52均透射出去， 红色激光则先 由反红透蓝、 透绿镜片 51反射到达反蓝透红、 透绿镜片 52透射出去。 三种色彩 的光在 X合光镜中的传播路径如图 5合光光路部分所示。 最终， 红色激光， 蓝色 激光和绿色荧光均经一个 X合光镜 5合光形成混合白光并沿同一方向出射。
[0067] 在本发明实施例中， 在滤色轮 7之前， 合光器件 5之后设置第二扩散片 6， 第二 扩散片可以通过马达受控进行转动， 如图 7所示， 第二扩散片 6包括透明部 62， 用于透射或通过绿色荧光， 为高透过率材质制成， 比如透明玻璃。 以及扩散部 6 1 , 其中扩散部 61又包括蓝色激光扩散部 611和红色激光扩散部 612， 分别用于透 过蓝色激光和红色激光。 为了实现漫反射， 蓝色激光扩散部 611和红色激光扩散 部 612分别涂覆有漫射体， 该漫射体可以是二元器件也可以是毛玻璃， 能够对光 起到较好的漫反射作用的即可， 漫射体可以均匀涂覆。 其中， 这两个扩散部上 的漫射体的涂覆面积不同， 这与后端滤色轮 7上蓝色滤色片和红色滤色片上的各 自的扇形面积相对应， 与白平衡中各种基色的配比比例有关。 在本实施例 2中， 三者圆心角占比分别为 15%， 25% , 60%, 具体是蓝色激光扩散部 611占圆心角 5 4度， 红色激光扩散部 612占圆心角 90度， 透明部占圆心角 216度。 [0068] 同吋， 虽然蓝色激光和红色激光的相干特性较为接近， 但是由于人眼对红色激 光和蓝色激光形成的散斑的敏感程度不同， 实际情况是人眼对红色激光形成的 散斑敏感程度较高， 因此对于红色激光的消散斑要更为注重。 对于红色激光扩 散部 612， 可以包括多个子扩散部， 多个子扩散部对红色激光的发散角度设置为 不同， 可以是多个子扩散部中位于中间区域的子扩散部对红色激光的发散角度 大于位于两侧区域的子扩散部对红色激光的发散角度， 且所占的面积也大于两 侧区域的子扩散部的面积， 这样设置的原因是考虑到激光的能量分布为高斯型 ， 中间较为集中， 因此越位于中间位置的扩散部分的发散角需要更大， 以及面 积比例越大才能有效的对能量较为集中的激光光束进行发散， 消相干。
[0069] 例如图 7例所示， 红色激光扩散部分为 3个红色激光子扩散部， 612a， 612b , 61 2c , 其中 612b扇形圆心角为 45度， 612a为 20度， 612c为 25度， 以及 612b处漫反射 体的发散角可以设置为 5度〜 5.5度， 612a处处漫反射体的发散角可以设置为 2度 ~2 .5度， 612c处漫反射体的发散角可以设置为 2.5度〜 3度， 如此设置， 红色激光扩 散部各子扩散部渐进式的排列可以针对激光高斯型光束的特点有效的进行消相 干。
[0070] 上述第二扩散片中红色扩散部、 蓝色扩散部和透明部的角度分配仅为举例， R 、 G、 B色彩的配比与***所要求的白平衡有关， 在此并不限定于上述数值范围 。 白平衡是描述显示器件中红、 绿、 蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指 标， 白平衡会受到物色温， 环境光等因素影响， 不同的白平衡会呈现不同的图 像色调。 以及， 在上述实施例中， 如果***散斑现象严重， 则需要减小透明部 所占的角度， 而增大扩散部所占的角度， 使用大角度的扩散片以期减弱散斑现 象。
[0071] 蓝色激光， 红色激光和绿色荧光分别经过第二扩散片的扩散和透射入射至滤色 轮 7， 类似实施例 1中， 滤色轮 7上分别设置有对应的蓝色滤色片， 红色滤色片和 绿色滤色片实现吋序性的滤色输出。
[0072] 类似实施例 1中， 第二扩散片 6和滤色轮 7， 荧光轮 4保持同步转动， 从而可以保 证荧光轮在某一吋刻输出的该基色的光， 从而让相应基色的光依次透过第二扩 散片相应的扩散部分或者透明部分， 以及滤色轮上对应颜色的滤色片， 实现正 确吋序的滤色输出。
[0073] 本实施例中激光进行消散斑的工作吋序过程为:根据激光器点亮吋序， 当点亮 蓝色激光器吋， 蓝色激光经过光束整形， 透过第一扩散片 3， 实现初步的消相干 和匀化， 经过 X合光镜 5反射至荧光轮 4， 当荧光轮 4转到透射部 42位置吋， 并从 荧光轮透射部 42透射， 随后经中继回路光路转换到达 X合光镜 5再次反射输出， 此吋， 第二扩散片 6转动至蓝色激光扩散部位置 611， 滤色轮转动到蓝色滤光片 位置， 从而蓝色激光经过蓝色激光扩散部的扩散匀化， 入射至蓝色滤色片， 形 成蓝光。 当荧光轮 4转到反射部 41吋， 蓝色激光照射到反射部 41表面圆周部分的 绿色荧光粉， 发出的绿色荧光被荧光轮反射并经 X合光镜 5透射输出， 此吋， 第 二扩散片 6转动到透明部 62位置， 滤色轮 7转动至绿色滤光片位置， 从而绿色荧 光透过第二扩散片 6的透明部 62， 并经过绿色滤光片， 形成绿光。
[0074] 同理， 当红色激光器点亮， 红色激光经光束整形装置并经透过第一扩散片 3， 实现初步的消相干， 到达并被 X合光镜反射， 此吋， 第二扩散片 6转到红色激光 扩散部 61位置， 红色激光将随着红色激光扩散部 61的转动依次通过 612a， 612b , 612c , 经过再次扩散， 消相干， 滤色轮 7转到红色滤色片位置， 从而红色激光透 过红色激光扩散部的扩散， 入射至红色滤色片， 形成红光。
[0075] 优选地， 为了使第二扩散片 6和滤色轮 7的同步性更加一致， 第二扩散片 6和滤 色轮 7可以同轴连接， 扩散部 6和蓝色滤色片相对， 这样仅需要一个马达就可以 同吋驱动两个部件一起转动。
[0076] 在本实施例 2提供双色激光光源技术方案中， 蓝色和红色激光器发出的蓝色激 光和红色激光首先经过固定设置的第一扩散片 3， 能够增多蓝色激光或红色激光 光束的空间相位， 在一定程度上破坏相位恒定这一产生干涉的条件。 当蓝色激 光、 红色激光与荧光合光后再经过运动状态的第二扩散片 6吋， 由于运动的扩散 片本身相比于固定设置的扩散片本身就能够对激光光束产生一些空间上的随机 相位， 可以有效破坏激光的相干性， 而本发明实施例中使用固定的扩散片和运 动的扩散片相配合， 能够在固定的扩散片增多空间相位的基础上， 由运动的扩 散片再进一步增加更多的随机相位， 从而对蓝色激光光束和红色激光消相干的 程度就更高， 在投影图像上能够形成较多独立的散斑图样， 而独立散斑图样的 数目越多， 利用人眼的积分作用， 明暗斑点的现象就越弱， 从而能够有效减弱 激光的散斑效应， 提高激光投影图像的显示质量。
[0077] 并且， 本实施例 2还针对人眼对红色激光散斑更为敏感的特点， 将第二扩散片 6 中红色激光扩散部分为多个子扩散部， 且位于中间区域的子扩散部在面积和对 红色激光的发散角度方面均大于两侧区域的子扩散部， 从而能够增强对红色激 光的消散斑效果。
[0078] 不仅如此， 本发明实施例中， 对于蓝色激光和红色激光进行消散斑共用了一套 消散斑***， 该消散斑***由光束整形装置中的固定设置的第一扩散片和运动 的第二扩散片构成， 相比于现有技术中使用激光光源吋， 需要针对每路激光分 别设计消散斑光路， 本发明实施例的消散斑方案光学部件的利用率高， 消散斑 效率高。
[0079] 同吋， 该消散斑光路并不局限于一路光源或者多路光源， 或者一种色彩的激光 还是两种色彩的激光， 具有通用性。
[0080] 实施例 3
[0081] 本发明实施例提供了一种投影显示设备， 如图 8示意图所示， 该投影显示设备 包括激光光源 1， 以及还包括光机 2， 镜头 3以及投影屏幕 4。
[0082] 该激光光源采用上述实施例 1或 2中的激光光源， 光源混合形成白光并吋序性地 输出三基色光， 基色光通过光棒 （图中未示出） 进入光机 2部分， 除了光棒结构 ， 光机 2部分还包括光路转换器件和 DMD芯片 （图中均未示出） 。 DMD芯片可 看做由极多个微小的反射镜组成， 这些微反射镜能够在电流驱动下在一定角度 范围内进行翻转， 以调节进入镜头的光量， 从而使图像上呈现不同的色彩。 经 过 DMD的调制， 三基色光再经过多次的折射、 会聚到达镜头 3。
[0083] 本实施例 3中的投影设备为超短焦投影设备， 适合家庭或者便携式使用， 因此 镜头 3为超短焦投影镜头， 超短焦投影镜头的特点是可以在低投射比下仍投射出 高质量的图像。 光线经过 DMD调制后到达镜头 3， 由镜头内一组光学镜片， 包括 多片凸透镜， 凹透镜， 非球面透镜等， 光线经过多次折射反射最终投射到投影 屏幕 4上形成投影图像。
[0084] 本发明提供的投影显示设备， 由于激光光源部分使用了一片固定设置的扩散片 和一片运动的扩散片相配合共同对激光进行消散斑， 能够在固定的扩散片增多 空间相位的基础上， 由运动的扩散片再进一步增加更多的随机相位， 从而对原 激光光束消相干的程度就越高， 在投影图像上能够形成较多独立的散斑图样， 而独立散斑图样的数目越多， 利用人眼的积分作用， 散斑效应就越弱， 从而能 够有效减弱激光的散斑效应。
[0085] 本发明技术方案提供的投影显示设备中， 激光光源使用了两片扩散片就能够对 激光进行有效的消散斑， 光学器件少， 结构简单， 光学架构复杂度低， 利于光 学***设计的小型化， 同吋也为投影设备的小型化设计提供了条件。
[0086] 尽管已描述了本发明的优选实施例， 但本领域内的技术人员一旦得知了基本创 造性概念， 则可对这些实施例做出另外的变更和修改。 所以， 所附权利要求意 欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0087] 显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的 精神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等 同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

  1. 权利要求书
    一种激光光源， 包括激光器、 荧光轮以及滤色轮， 所述荧光轮受激光 激发出荧光， 其特征在于，
    所述激光器发出的激光在到达所述荧光轮之前透过第一扩散片， 所述 第一扩散片固定设置，
    所述激光和所述荧光合光后， 经所述滤色轮滤色输出之前还透过第二 扩散片， 所述第二扩散片受控进行转动。
    根据权利要求 1所述的激光光源， 其特征在于， 所述荧光轮、 第二扩 散片和滤色轮同步转动。
    根据权利要求 1或 2所述的激光光源， 其特征在于， 所述第一扩散片上 涂覆有均匀分布的漫射体。
    根据权利要求 1或 3所述的激光光源， 其特征在于， 所述第二扩散片包 括扩散部和透明部， 所述扩散部上涂覆有漫射体， 所述透明部为高透 过率材质制成。
    根据权利要求 4所述的激光光源， 其特征在于， 所述激光器为发出蓝 色激光的单色激光器， 所述第一扩散片用于透过所述蓝色激光， 所述 第二扩散片的扩散部用于透过所述蓝色激光。
    根据权利要求 4所述的激光光源， 其特征在于， 所述激光器为发出蓝 色和红色激光的双色激光器， 所述第一扩散片用于透过所述蓝色激光 和红色激光。
    根据权利要求 6所述的激光光源， 其特征在于， 所述第二扩散片的扩 散部包括蓝色激光扩散部和红色激光扩散部， 分别用于透过所述蓝色 激光和所述红色激光。
    根据权利要求 7所述的激光光源， 其特征在于， 所述红色激光扩散部 包括多个子扩散部， 所述多个子扩散部对所述红色激光的发散角度不 同。
    根据权利要求 8所述的激光光源， 其特征在于， 所述多个子扩散部中 域的子扩散部对所述红色激光的发散角度。
  2. [权利要求 10] 根据权利要求 8或 9所述的激光光源， 其特征在于， 所述多个子扩散部 中位于中间区域的子扩散部的面积大于位于两侧区域的子扩散部的面 积。
  3. [权利要求 11] 根据权利要求 4所述的激光光源， 其特征在于， 所述漫射体为毛玻璃 或二元器件。
  4. [权利要求 12] —种投影显示设备， 包括激光光源、 光机、 镜头及投影屏幕， 所述激 光光源为所述光机提供照明， 并由所述镜头投射至所述投影屏幕显示 图像， 其特征在于， 所述激光光源为权利要求 1- 11中任一所述的激光 光源。
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