[发明专利]基于MEMS技术的激光光源用散斑抑制装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，具体是一种基于MEMS技术的激光光源用散斑抑制装置。

背景技术

以激光为光源照射屏幕时，由于激光的相干性及屏幕的粗糙，导致人眼看到被散斑覆盖的图像，严重影响图像显示质量，阻碍观察者从图像中提取有用信息。因此，如何消除散斑一直是以激光为光源的光学仪器领域和显示技术领域中的研发热点。而就目前的研究结果来看，为消除散斑所用的方法大致可以分为两大类：一、通过控制激光光源的时间相干性来降低散斑，其原理是通过调整激光波长(或者频率)及多波长光源产生沸腾散斑，目前通过控制激光时间相干性成功消除光斑达到实用要求的技术方案以多光源叠加为主；二、通过控制激光光束空间相干性消除散斑，是目前消除散斑的主要方法，基本原理是调整激光光束中基元光波的相位分布，从而改变散斑的空间分布，将多个散斑图像在人眼积分时间内相叠加，得到一个光能分布均匀的图像，进而实现消除散斑的目的。具体的方法有：采用旋转散射体、振动屏幕、振动具有Hadamard图形散射体、高频振动光纤等。上述这些方法，或要借助机械振动，甚至需要高频或大幅振动，或要集成多光源，实现结构复杂、易损坏、成本高，更主要的是散斑消除效果不佳。 

发明内容

本发明为了解决现有散斑消除方法存在的消除散斑效果不佳、实现结构复杂、易损坏、成本高等问题，提供了一种基于MEMS技术的激光光源用散斑抑制装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：基于MEMS技术的激光光源用散斑抑制装置，包括应用MEMS加工工艺在玻璃基底上加工获得的平面光波导分路器，以及置于平面光波导分路器输出波导侧、用以将平面光波导分路器输出光束汇聚的汇聚透镜，所述平面光波导分路器为1×N结构的平面光波导分路器，N≥2，且平面光波导分路器的各输出波导上分别集成有相位调制装置。

所述1×N结构的平面光波导分路器由若干个Y分支结构分路器芯件（即1×2结构分路器）构成，部分或全部分路器芯件的输出波导上集成有相位调制装置。

所述相位调制装置采用MEMS随机散射屏，或者由具有电光效应特性的透明材料、以及为透明材料提供交变电场的电场发生装置构成的MEMS电控式相位调制装置，可以成品方式与平面光波导分路器集成，或者在加工平面光波导分路器的同时直接进行加工获得。

应用时，由激光光源发射的激光光束入射平面光波导分路器的输入波导，经平面光波导分路器分为多束激光，分别沿平面光波导分路器的N个输出波导传输，并经输出波导上的相位调制装置进行随机相位调节后，N个输出波导以随机相位分布输出激光，经汇聚透镜汇聚；在投影至屏幕后，不同相位分布的激光分别会对应产生一个散斑图像；在人眼积分时间（50ms）内，多个散斑图像相叠加，会得到一个光能分布均匀的图像，进而实现了消除散斑现象的目的。

与现有技术相比，本发明采用1×N结构的平面光波导分路器，将一束激光分为多束激光进行传播，并用相位调制装置随机改变每束激光的相位，经汇聚透镜汇聚，得到具有随机相位分布的输出激光，从而改变投影后产生散斑的空间分布，使多个散斑图像在人眼积分时间内相叠加，得到一个光能分布均匀的图像，进而有效消除散斑。

本发明结构简单，加工工艺成熟，易实现，造价低，集成度高，散斑消除效果好，性能稳定。

附图说明

图1为本发明的一具体结构示意图；

图2为本发明的另一具体结构示意图；

图中：1-玻璃基底；2-平面光波导分路器；3-汇聚透镜；4-相位调制装置；5-屏幕；6-入射激光。

具体实施方式

如图1所示，基于MEMS技术的激光光源用散斑抑制装置，包括应用MEMS加工工艺在玻璃基底1上加工获得的平面光波导分路器2，以及置于平面光波导分路器2输出波导侧、用以将平面光波导分路器2输出光束汇聚的汇聚透镜3，所述平面光波导分路器2为1×N结构的平面光波导分路器，N≥2，且平面光波导分路器2的各输出波导上分别集成有相位调制装置4。

如图2所示，所述1×N结构的平面光波导分路器由若干个Y分支结构分路器芯件（即1×2结构分路器）构成，部分或全部分路器芯件的输出波导上集成有相位调制装置4。

所述相位调制装置4采用MEMS随机散射屏，或者由具有电光效应特性的透明材料、以及为透明材料提供交变电场的电场发生装置构成的MEMS电控式相位调制装置。