[发明专利]一种基于波长多样性的激光消散斑装置

说明书

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种基于波长多样性的激光消散斑装置。本发明激光消斑装置包括散射片、单面镜、方形匀光管、增透玻璃，方形匀光管的入射端面设有单面镜，方形匀光管的出射端面设有增透玻璃，激光器产生的激光光束通过散射片发散，散射片产生的散射光经过单面镜直接耦合到方形匀光管中，其中方形匀光管内设有激光增益介质和微/纳米散射体。本发明根据激光投影系统的特性设计了激光散斑抑制方案，既能得到较好的整形匀场，又能有效抑制激光散斑，并提高光能利用率，体积小、结构简单、成本低、系统的一致性和稳定性高。

技术领域

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种基于波长多样性的激光消散斑装置。

背景技术

激光以其广色域、高亮度、高色饱和度、低能耗、长寿命等优点，被认为是信息显示领域中取代传统光源(如高压汞灯或氙气灯)的理想光源。

然而，激光光源是一种高度相干光，其固有的空间和时间相干性使其经粗糙表面(如屏幕)反射或透射时，由于粗糙表面基元的高度涨落不同引起光程差，导致有限孔径的强度检测器(如观察者的眼睛)接收到的图像呈颗粒状图样斑纹，即激光散斑，这一现象严重影响了显示图像的质量。因此，减小由于激光引入的散斑噪声问题成为激光投影显示提高画质、进入市场的关键技术。

目前存在很多消散斑方法的装置，如旋转散射片、振动衍射光学元件或屏幕、电/磁振动光纤、超声波驱动液晶单元、高频驱动二维扫描复面转镜或MEMS扫描微镜等均是用于产生多帧统计独立的散斑图像，利用在人眼积分时间内对这些散斑图像进行平均来降低散斑视觉。由于这类装置所需的高频振动或旋转会导致系统不稳定、产生噪声，而且驱动电机还需要空间等缺点，使得激光投影系统结构复杂、成本高、难于微型化。

现有基于波长多样性的消散斑技术中，主要是通过控制半导体激光二极管的驱动电流或温度改变其输出波长，一般情况下，这两种情况引起的波长线宽为几个纳米，不足以影响激光束的相干性，也就是对激光散斑抑制贡献不大。此外，专利号为200820122639.7的中国专利用无机盐或有机醇水溶液(如NaCl、KCl、KNO3、或ZnSO4水溶液)作为散射介质，对入射激光实现瑞利散射，以期降低入射激光的相干性来消除散斑，不仅效果甚微，因瑞利散射还会增大光损。

随后，公开号为CN102073145 A的中国专利利用溶液或溶胶内散布有线度能引起入射激光发生米氏散射的介质粒子(如聚苯乙烯微球、TiO2粒子)做随机布朗运动，改变不同时刻出射散射光的相位和散射角分布，在人眼积分时间(50ms)内形成多个统计独立散斑图像，将这些散斑图像基于强度叠加，实现消除散斑现象的目的。但按该申请所述技术方法进行试验，在室温下，对同一入射激光束经浓度为0.0125％的液态纳米复合材料(0.05ml的2.5％PS小球与10ml去离子水混合而成)装入横截面为8.8mm×7mm、长为4.2cm的光通管所构成的消散斑装置与空光通管装置后的光功率进行测试，结果如图1a、图1b、图1c所示，结果表明：该消散斑装置光损太大，无法满足激光投影系统的实际应用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种基于波长多样性的激光消散斑装置，无需对激光投影系统做任何改变，就可通过非运动方式实现波长多样性、空间和时间平均的激光散斑减少，同时还能提高光能利用率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于波长多样性的激光消散斑装置，包括激光器和消斑装置，所述消斑装置包括散射片和方形匀光管，所述方形匀光管的入射端面设有单面镜，方形匀光管的出射端面设有增透玻璃，激光器产生的激光光束通过散射片发散，散射片产生的散射光经过单面镜直接耦合到方形匀光管中。