一种无激光散斑的激光显示光源制造技术

本实用新型专利技术提供一种无激光散斑的激光显示光源，主要由反光罩、半导体激光器及散射体构成，半导体激光器出射的光束照射到散射体上，在散射体的表面和/或内部对所述光束形成N≥1次激光空间相干后向空间形成360°散射，反光罩将散射后的激光汇聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面积大于激光光束的最小横截面积的5倍，所述反光罩的有效出光口面积大于激光光束的最小横截面积的3倍。本实用新型专利技术无画面散斑的激光显示光源通过散射体和反光罩的组合最终形成类似现有的短弧氙灯等高压气体灯点光源，在不改变现有光路结构的情况下同时实现画面散斑消除、光场匀场、光束扩束的效果。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种无振动、无能耗的无激光散斑的激光显示光源，属于激光显示

技术介绍
短弧高压气体灯适用于高亮度显示设备如投影机，而冷阴极灯及LED适用于平板显示设备。以上三类光源已被广泛应用，技术成熟，显示设备对光源的可见光利用效率高且成本低廉。但是，以上三种光源的色饱和度较低，对显示画面的色彩还原度低。而激光显示技术，是以红、绿、蓝(RGB)三基色激光为光源的显示技术，可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的色彩，提供更具震撼的表现力。从色度学角度来看，激光显示的色域覆盖率可以达到人眼所能识别色彩空间的90％以上，是传统显示色域覆盖率的两倍以上，彻底突破前三代显示技术色域空间的不足，实现人类有史以来最完美色彩还原，使人们通过显示终端看到最真实、最绚丽的世界。但是，激光在物体表面发生反射或透射时，人眼会在物体表面光场中观察到一种无规分布的、数量众多的耀眼斑点，这种耀眼斑点称为激光散斑(LaserSpeckles)。激光散斑严重影响显示器的画面质量及人的观影感受，因此如何消除显示器屏幕上的激光散斑也是近些年激光显示领域中最重要的技术难题之一，极大的限制了激光显示的应用。目前，为了解决激光散斑问题，人们开发出了几种散斑消除器件，但是效果甚微。效果比较好的激光散斑消除方法为使用振动或转动器件的方式使激光相位发生变化从而消除显示器屏幕的散斑，如振动投影屏幕或在投影机内部光路中加入振动、转动器件。但是这些方法对于画面激光散斑的消除效果无法达到商品化的需求，同时还存在体积大、重量大、成本高、结构复杂、寿命短、噪声大等问题。为了解决振动激光散斑消除器件所带来的问题，有人提出了一些无需振动的方法，其中比较有效的就是使用带有散射体的薄膜对激光进行散射，或将散射体掺杂在透明液体或固体中对激光进行散射以期消除激光画面散斑。但是散射体消除激光画面散斑这种方法中存在如下问题：1、散射会使原本发散角很小的激光束形成空间360°的散射，从而使得投影机对激光光源的利用降低，使本来明亮的显示画面变得昏暗。2、若要改变散射激光所导致的画面昏暗，就必须增加激光器的数量以提升画面亮度，这就造成了整机成本提高。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决显示设备使用激光作为照明光源而产生的画面激光散斑噪声，解决现有散斑消除器件体积大、价格昂贵、寿命短、功耗高、画面散斑消除不完全等问题，本技术提供一种无振动、无能耗、激光利用率高、无画面散斑的激光显示光源，可有效消除激光显示器的屏幕激光散斑。实现本技术的技术方案如下：一种无激光散斑的激光显示光源，主要由反光罩、半导体激光器及散射体构成，半导体激光器出射的光束照射到散射体上，在散射体的表面和/或内部对所述光束形成N≥1次激光空间相干后向空间形成360°散射，反光罩将散射后的激光汇聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面积大于激光光束的最小横截面积的5倍，所述反光罩的有效出光口面积大于激光光束的最小横截面积的3倍。进一步地，本技术所述散射体主要由两种以上折射率不同材料构成，两种以上材料中至少有一种材料的形态为纤维状，纤维状材料之间的空隙由另一种以上材料填充；所述纤维状材料的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；纤维状材料的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维状材料的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，两种以上折射率不同材料中最大折射率nmax与最小折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；同种纤维状材料之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。进一步地，本技术所述散射体为在基底上设置微孔、微泡或毛细管结构形成，所述微孔、微泡或毛细管结构横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；微孔、微泡或毛细管结构的长度大于或等于照射其上的激光的波长；微孔、微泡或毛细管结构的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，基底材料折射率nmax与微孔、微泡或毛细管结构中填充物的折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；微孔、微泡或毛细管结构之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。进一步地，本技术所述散射体主要由纤维束或纤维团构成，所述纤维束或纤维团中每根纤维的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；所述每根纤维的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维束或纤维团的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，纤维束或纤维团折射率nmax与纤维内填充物折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；相邻纤维之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。进一步地，本技术所述散射体主要由一种以上透光材料及一种以上反光材料构成，两种以上材料中至少有一种材料的形态为纤维状或颗粒状，纤维状或颗粒状材料之间的空隙由另一种以上材料填充；所述纤维状材料的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；纤维状或颗粒状材料的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维状或颗粒状材料的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；同种纤维状或颗粒状材料之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。进一步地，本技术所述散射体主要由一种以上透光材料构成，透光材料中至少有一种材料的形态为颗粒状，透光的颗粒状材料之间的空隙由另一种以上材料填充；所述透光的颗粒状材料的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；透光的颗粒状材料的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，两种以上折射率不同材料中最大折射率nmax与最小折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；同种颗粒状材料之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。进一步地，本技术所述散射体固定于反光罩内。进一步地，本技术所述散射体涂覆与反光罩内。进一步地，本技术还包括光学镜片，半导体激光器出射的光束经过所述光学镜片汇聚到散射体上。进一步地，本技术所述散射体为玻璃纤维散射体、石棉散射体或石英纤维散射体。进一步地，本技术还包括光学玻璃罩，所述光学玻璃罩与反光罩固连，且所述散射体位于光学玻璃罩内。进一步地，本技术还包括散射体支撑件，所述散射体通过散射体支撑件固定于光学玻璃罩内。进一步地，本技术所述半导体激光器为红绿蓝半导体激光器，红绿蓝半导体激光器出射的光束经合束光纤后照射到光学镜片上。进一步地，本技术所述散射体为毛玻璃散射体或毛化透光陶瓷。进一步地，本技术还包括散射体支撑件，所述散射体通过散射体支撑件固定于反光罩内。进一步地，本技术所述散射体为外周形状不规则的透光颗粒，如石英砂颗粒散射体。进一步地，本技术还包括固定连接在反光罩上的光导器件，所述光导器件的口径与反光罩的口径相同。进一步地，本技术所述散射体为纸质散射体。进一步地，本技术还包括固定连接在反光罩上的液晶显示器导光板，所述液晶显示器导光板的口径与反光罩的口径相同。进一步地，本技术所述散射体为毛玻璃及透光塑料板/片，如磨砂PVC片构成的混合散射体。有益效果本技术无画面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，由反光罩、半导体激光器及散射体构成，半导体激光器出射的光束照射到散射体上，散射体的表面和/或内部对所述光束形成N≥1次激光空间相干后向空间形成360°散射，反光罩将散射后的激光汇聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面积大于激光光束的最小横截面积的5倍，所述反光罩的有效出光口面积大于激光光束的最小横截面积的3倍。

【技术特征摘要】
1.一种无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，由反光罩、半导体激光器及散射体构成，半导体激光器出射的光束照射到散射体上，散射体的表面和/或内部对所述光束形成N≥1次激光空间相干后向空间形成360°散射，反光罩将散射后的激光汇聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面积大于激光光束的最小横截面积的5倍，所述反光罩的有效出光口面积大于激光光束的最小横截面积的3倍。2.根据权利要求1所述无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，所述散射体由两种以上折射率不同材料构成，两种以上材料中至少有一种材料的形态为纤维状，纤维状材料之间的空隙由另一种以上材料填充；所述纤维状材料的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；纤维状材料的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维状材料的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，两种以上折射率不同材料中最大折射率nmax与最小折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；同种纤维状材料之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。3.根据权利要求1所述无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，所述散射体为在基底上设置微孔、微泡或毛细管结构形成，所述微孔、微泡或毛细管结构横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；微孔、微泡或毛细管结构的长度大于或等于照射其上的激光的波长；微孔、微泡或毛细管结构的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，基底材料折射率nmax与微孔、微泡或毛细管结构中填充物的折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；微孔、微泡或毛细管结构之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。4.根据权利要求1所述无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，所述散射体由纤维束或纤维团构成，所述纤维束或纤维团中每根纤维的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；所述每根纤维的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维束或纤维团的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；其中，纤维束或纤维团折射率nmax与纤维内填充物折射率nmin之差为：nmax-nmin≥0.01；相邻纤维之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。5.根据权利要求1所述无激光散斑的激光显示光源，其特征在于，所述散射体由一种以上透光材料及一种以上反光材料构成，两种以上材料中至少有一种材料的形态为纤维状或颗粒状，纤维状或颗粒状材料之间的空隙由另一种以上材料填充；所述纤维状材料的横截面的直径、某一边长或最长对角线长度大于或等于照射其上的激光的波长而小于1mm；纤维状或颗粒状材料的长度大于或等于照射其上的激光的波长；纤维状或颗粒状材料的累积高度或累积宽度大于或等于照射其上的激光的波长；同种纤维状或颗粒状材料之间的间距大于或等于照射其上的激光的波长。6.根据权利要求1所述无激光散斑的激光显示光...

【专利技术属性】
技术研发人员：许江珂，许江临，
申请(专利权)人：许江珂，
类型：新型
国别省市：北京;11