本發(fā)明屬于投影顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無散斑三基色激光光源。

背景技術(shù)：

激光顯示技術(shù)是繼黑白顯示、彩色顯示和數(shù)字顯示之后的第四代顯示技術(shù)，結(jié)合了傳統(tǒng)投影顯示設(shè)備和激光技術(shù)的特點，具有高亮度、色域廣、色彩還原度高、壽命長、節(jié)能環(huán)保等特性。近年來，激光光源在投影顯示技術(shù)領(lǐng)域的越來越受關(guān)注。

但是由于激光有高度相干性的特點，投射到屏幕上的激光相互干涉產(chǎn)生有明暗相間的斑紋，這就是激光顯示中常見的散斑現(xiàn)象，散斑會導致投影圖像畫面模糊不清，大大影響成像質(zhì)量。

因此，消除散斑效應是激光顯示技術(shù)必須克服的難點，目前減少激光散斑效應可以通過多種技術(shù)來實現(xiàn)：

一種減少散斑效應的方法為角度多樣性，將紅綠藍三基色激光模塊中相同顏色的激光器以一定間隔空間排列，他們投射到屏幕上可以看成不同角度照射形成的不相干散斑圖像

一種減少散斑效應的方法為偏振多樣性，將紅綠藍線偏振激光器耦合到多模光纖形成互相垂直的線偏振光，以減少激光散斑對比度。

一種減少散斑效應的方法為振動光纖，通過一定頻率和幅度的光纖振動使光纖內(nèi)不同模式激光調(diào)制，在積分時間內(nèi)光纖在振蕩裝置的帶動下發(fā)生成千上萬次形變，產(chǎn)生成千上萬相干的散斑疊加平均，降低激光散斑對比度。

一種減少散斑效應的方法為運動散射片，通過一定頻率往返移動或者旋轉(zhuǎn)散射片，在積分時間內(nèi)獲得動態(tài)的散斑，在屏幕上可以看成是不同散斑的疊加平均，減少散斑效應。

在實際應用中，單獨使用一種減少散斑的方法可能效果不夠理想，可以采用多種方法復合使用，整體的激光散斑對比度為各種方法激光散斑對比度的乘積，消散斑效果更加顯著。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種無散斑三基色激光光源，將多個激光模組發(fā)出的多束高功率激光通過功率合成集束，經(jīng)勻化消散斑處理，然后由矩形積分棒進行混色勻光，以得到投影顯示所需的高亮度、無散斑、高均勻性照明光。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種無散斑三基色激光光源，包括

多個激光模組，所述的激光模組包含多個三基色激光模塊，用于發(fā)出三基色激光；

傳能光纖，用于傳輸激光模塊輸出的激光；

每個激光模組的輸出光纖出口對應一個準直透鏡，用于將激光模組輸出的激光準直為平行光束；

一個匯聚透鏡，用于將準直以后的多束平行光束聚焦進入其后的矩形積分棒；

一個散射片，位于匯聚透鏡和矩形積分棒之間，用于勻化光束；

一個矩形積分棒，放置于匯聚透鏡的焦點后，通過矩形積分棒的激光束在其內(nèi)部發(fā)生多次反射，輸出均勻的矩形光斑。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其三基色激光模塊包括紅光激光器、綠光激光器和藍光激光器。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其激光器為半導體激光器或固體激光器或光纖激光器。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其激光器為單個激光器或者是多個激光器組成的激光器陣列。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其波長相同的激光器以一定間隔有規(guī)律排列。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其傳能光纖為階躍光纖。

所述的一種無散斑三基色激光光源，其多束傳能光纖捆綁在一起，每束傳能光纖的輸出端對應一個準直透鏡，多束準直光束經(jīng)一個匯聚透鏡聚焦進入矩形積分棒。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明中通過增加RGB激光模塊數(shù)量以滿足激光投影亮度要求，節(jié)省成本。多個激光器模塊可以提供更多的能量，可以提升激光光源的亮度，也可以通過降低單個激光器的功率來提升激光器的壽命。同時多個波長相同的激光器按一定的間隔排列，可以看成不同角度的光照射形成不相干散斑圖像的疊加，有效降低散斑對比度，激光器的數(shù)目越多，散斑效應降低效果越明顯。

2、本發(fā)明中采用三基色特種光纖耦合及集束功率合成技術(shù)，實現(xiàn)高亮度小光學擴展量勻光激光輸出。

3、本發(fā)明中提供多種消散斑方法，采用復合消散斑光源技術(shù)滿足激光顯示光源的要求。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明包含三個相同RGB模組的無散斑三基色激光光源示意圖；

圖2為本發(fā)明無散斑三基色激光光源的光纖耦合激光器模塊的一種實施例示意圖；

圖3為本發(fā)明三個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖4為本發(fā)明兩個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖5為本發(fā)明四個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖6為本發(fā)明五個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖7為本發(fā)明六個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖8為本發(fā)明七個準直透鏡與匯聚透鏡的位置示意圖；

圖9為本發(fā)明三個激光模組分別為不同波長的無散斑三基色激光光源示意圖。

各附圖標記為：1—激光模組，2—激光模組，3—激光模組，4—傳能光纖，5—準直透鏡，6—匯聚透鏡，7—散射片，8—矩形積分棒，LD—激光器，L1—準直透鏡，M1—梯形反射鏡，L2—匯聚透鏡，F(xiàn)1—光纖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1所示，一種無散斑三基色激光光源，包括

激光模組1、激光模組2和激光模組3，所述的激光模組包含多個三基色激光模塊，用于發(fā)出滿足投影亮度需求的三基色激光，所述的三基色激光模塊包括紅光激光器、綠光激光器和藍光激光器，激光模塊數(shù)量根據(jù)所需激光光源亮度而定，激光器為半導體激光器或固體激光器或光纖激光器。

所述波長相同的激光器以一定間隔有規(guī)律排列，屏幕上可以看成不同角度的光照射形成不相干散斑圖像的疊加，有效降低散斑對比度。

連接在激光模組后方的傳能光纖4，用于傳輸激光模塊輸出的激光，所述的傳能光纖4為階躍光纖，多束傳能光纖4捆綁在一起，每束傳能光纖4的輸出端對應一個準直透鏡5，準直透鏡5用于將激光模組輸出的激光準直為平行光束。同時，采用階躍型折射率光纖也有助于減少激光散斑效應和光束勻化。

設(shè)置在準直透鏡5后方的一個匯聚透鏡6，用于將準直以后的多束平行光束聚焦進入其后的矩形積分棒8，多束準直光束經(jīng)一個匯聚透鏡6聚焦進入矩形積分棒8，從而實現(xiàn)多束激光功率合成。

位于匯聚透鏡6和矩形積分棒8之間的一個散射片7，用于勻化光束，光束通過散射片7以后，會發(fā)生散射，減少激光光束的相干性，提升光束勻化性。通過一定頻率往返移動或者旋轉(zhuǎn)散射片，在積分時間內(nèi)獲得動態(tài)的散斑，在屏幕上可以看成是不同散斑的疊加平均，減少散斑效應。

消散斑方法可采用振動光纖的方法，也可采用振動矩形積分棒的方法。

為了進一步減少激光散斑對比度，在光路中增加消散斑裝置對激光進行消散斑處理。消散斑裝置可以是以一定頻率和幅度振動光纖，或是以一定頻率往返移動或旋轉(zhuǎn)散射片，都可以在一定程度上減少散斑效應。

在上述技術(shù)方案中，所述紅綠藍線偏振激光器耦合到多模光纖形成互相垂直的線偏振光，降低激光散斑對比度。

放置于匯聚透鏡6的焦點后的一個矩形積分棒8，通過矩形積分棒8的激光束在其內(nèi)部發(fā)生多次反射，輸出均勻的矩形光斑。

所述的激光器為單個激光器或者是多個激光器組成的激光器陣列。

對于激光器陣列，可以采用梯形反射鏡進行光束整形以壓縮其光學擴展量，然后通過匯聚透鏡6匯聚耦合入光纖。

如圖2所示的光纖耦合激光器模塊的典型模式，激光器陣列由多個相同激光器LD組成（例如2×4或者3×4的陣列結(jié)構(gòu)），所發(fā)出的激光光束通過準直透鏡L1準直后，由梯形反射鏡M1壓縮光束口徑，然后通過匯聚透鏡L2匯聚由光纖F1輸出。

實施例1

如圖1所示，是本發(fā)明無散斑三基色激光光源的一種基本實施例。包括：激光模組1、激光模組2、激光模組3、傳能光纖4、準直透鏡5、匯聚透鏡6、散射片7及矩形積分棒8。

三個激光模組1、2和3完全相同，都包括一個紅激光模塊、一個綠激光模塊和一個藍激光模塊，用于發(fā)出滿足亮度要求的三原色激光。

將激光模組1、2和3分別輸出的三束激光光纖束4捆綁在一起，呈等邊三角形排列，在三根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡5，三個準直透鏡5在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，如圖3所示。

三束激光束經(jīng)各自對應的準直透鏡準直后通過一個匯聚透鏡6匯聚進入矩形積分棒8，矩形積分棒放置在匯聚透鏡的焦點后方，保證三束準直光束經(jīng)過匯聚后能夠全部進入矩形積分棒。

為了滿足三基色激光光源高亮度的要求，通常需要大量紅綠藍激光器，為了安裝和維護的方便將激光器分為多個激光模組的形式，模組的數(shù)量不限于實施例1中所述的三個，可以是兩個、四個、五個、六個、七個或者更多，同時光纖捆綁的形狀和對應準直透鏡的數(shù)量也會相應改變。

實施例 2

與實施例1不同的是，無散斑三基色激光光源包含的激光模組數(shù)量為兩個，兩根光纖的并排捆綁，在每根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡5，兩個準直透鏡在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，兩個準直透鏡及一個匯聚透鏡的后視圖如圖4所示。

實施例 3

與實施例1不同的是，無散斑三基色激光光源包含的激光模組數(shù)量為四個，四根光纖捆綁呈正方形排列，在每根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡5，四個準直透鏡5在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，四個準直透鏡及一個匯聚透鏡的后視圖如圖5所示。

實施例 4

與實施例1不同的是，無散斑三基色激光光源包含的激光模組數(shù)量為五個，五根光纖規(guī)則排列，在每根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡，五個準直透鏡5在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，五個準直透鏡及一個匯聚透鏡的后視圖如圖6所示。

實施例 5

與實施例1不同的是，無散斑三基色激光光源包含的激光模組數(shù)量為六個，六根光纖規(guī)則排列，在每根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡，六個準直透鏡5在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，六個準直透鏡及一個匯聚透鏡的后視圖如圖7所示。

實施例 6

與實施例1不同的是，無散斑三基色激光光源包含的激光模組數(shù)量為七個，七根光纖規(guī)則排列，在每根光纖輸出端后各自對應一個準直透鏡，七個準直透鏡5在一個平面內(nèi)，匯聚透鏡6放置在準直透鏡后方，七個準直透鏡及一個匯聚透鏡的后視圖如圖8所示。

實施例 7

如圖9所示，是本發(fā)明無散斑三基色激光光源的另一種基本實施例。包括：激光模組1、激光模組2、激光模組3、傳能光纖4、準直透鏡5、匯聚透鏡6、散射片7及矩形積分棒8。

激光模組1、激光模組2和激光模組3不完全相同，激光模組1包括若干紅光激光模塊，激光模組2包含若干綠光激光模塊，激光模組3包含若干藍光激光模塊。三種顏色激光模塊的數(shù)量根據(jù)投影亮度需求和顏色配比要求來確定。

其他同實施例1。

三個激光模組通過光纖輸出三束不同顏色的激光，將三束光纖捆綁在一起，呈三角形排列，在3根光纖輸出端后各對應一個準直透鏡5三束激光經(jīng)準直后通過一個匯聚透鏡6匯聚進入矩形積分棒8，矩形積分棒之前放置一個散射片7，積分棒放置在匯聚透鏡的焦點后方，保證三束準直光束經(jīng)過匯聚后能夠全部進入矩形積分棒，激光在矩形積分棒內(nèi)部發(fā)生多次反射，在后端面輸出均勻的矩形光斑。

為了滿足三基色激光光源高亮度的要求，通常需要多組紅綠藍激光器模塊，為了安裝和維護的方便，將激光器分為三個激光模組多個激光模塊的形式，激光模塊的數(shù)量不限于實施例2所述的三個，可以根據(jù)實際亮度要求進行擴展。

應當理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。