一种激光消散斑光路及双色激光光源、三色激光光源制造技术

本发明专利技术公开了一种激光消散斑光路，通过在激光输出光路中设置锥形镜和扩散片，将高斯型激光光束进行匀化整形，大幅减弱了位于0度光轴附近造成激光相干性较强的光束部分，并结合扩散片的扩散作用，形成激光光束发散角度的多样性，进一步降低激光的空间相干性，解决了激光光源应用时的散斑问题。本发明专利技术应用于激光显示技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光显示
，尤其涉及一种激光消散斑光路及双色、三色激光光源。
技术介绍
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
激光的高相干性带来了激光投影显示时的散斑效应，所谓散斑是指相干光源在照射粗糙的物体时，散射后的的光，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，这些未聚焦的斑点在人眼看来处于闪烁状态,长时间观看易产生眩晕不适感，更造成投影图像质量的劣化，降低用户的观看体验。在实际应用的激光光源中，激光光源种类越多，散斑效应也越严重。对于红蓝激光器组成的双色激光光源，人眼对于红色激光散斑效应的敏感程度高于对于蓝色激光的，因此红色激光光源的消散斑光路设计就显得尤为重要。现有技术中存在多种消散斑技术。一种技术是采用振动的显示屏，通过屏的振动来减弱散斑斑点在人眼内的积分作用，但是对于大尺寸屏幕控制来说并不实用，并且目前投影也朝向无屏化方向发展；一种技术是利用多模光纤，使相邻光纤之间的长度大于光源的相干长度，从而降低相干性，但是光纤的体积大，光在光纤中的传播路径长，光能损耗也较大，不适用当前小型化和高亮要求的激光光源设计。以及，现有技术中还通过在激光光路中设置运动的散射片或者扩散片进行消散斑，但是效果有限。
技术实现思路
本专利技术提供了一种激光消散斑光路和双色激光光源、三色激光光源，能够提高激光的消散斑效果，解决激光光源应用时的散斑效应问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术首先提供了一种激光消散斑光路，包括激光器，发出激光，以及还至少设置有锥形镜，及置于锥形镜后的扩散片，激光依次通过锥形镜和扩散片，其中，锥形镜用于对所述激光光束进行能量分布匀化，扩散片用于对进行能量分布匀化后的激光光束进行扩散。进一步地，该锥形镜为圆锥透镜。进一步地，该扩散片做旋转或者平动运动。进一步地，该消散斑光路还包括缩束部件，用于将激光光束进行缩束后入射锥形镜。进一步地，该消散斑光路还包括准直部件，用于将扩散后发散的光束进行准直形成平行光束。进一步地，该缩束部件包括由一片凸透镜和一片凹透镜组成的望远镜系统。进一步地，该准直部件包括凸透镜或者凸透镜镜组。本专利技术还提供了一种双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器，分别发出蓝色激光和红色激光；荧光轮，设置于蓝色激光出射光路中，包括荧光区和透射区，该荧光区设置有绿色荧光粉，用于受蓝色激光激发产生绿色荧光，透射区用于透射所述蓝色激光，其中，荧光轮根据时序依次输出蓝色激光和绿色荧光，蓝色激光和绿色荧光经准直透镜组后到达合光部件；以及，红色激光经消散斑光路后到达合光部件，该消散斑光路中至少设置有锥形镜，及置于锥形镜后的扩散片，其中，锥形镜用于将红色激光光束进行能量分布匀化，扩散片用于对所述进行能量分布匀化后的红色激光光束进行扩散；蓝色激光、绿色荧光和红色激光经合光后输出至导光部件。进一步地，锥形镜为圆锥透镜。进一步地，扩散片做旋转或者平动运动。进一步地，合光部件为二向色镜。进一步地，消散斑光路还包括缩束部件，用于将红色激光光束进行缩束后入射锥形镜。进一步地，消散斑光路还包括准直部件，用于将扩散后发散的红色激光光束进行准直形成平行光束。进一步地，蓝色激光、绿色荧光和红色激光经合光后输出至导光部件之前还经过会聚部件，用于缩小所述合光后光束的扩散角。以及，本专利技术技术方案还提供了一种三色激光光源，包括三色激光器，发出红、绿、蓝三种激光，上述三种激光经过合光后经过上述方案的激光消散斑光路进行消散斑。本专利技术技术方案，至少具有如下有益技术效果或者优点：本专利技术技术方案提供的激光消散斑光路，通过在激光光路中设置锥形镜，利用其光学特性，能够将高斯型分布的激光光束打散形成类贝塞尔型光束，对激光光束的进行匀化整形，从集中在0度光轴及附近发散角度的能量分布方式变为具有多个发散角度且各个发散角度的能量相对匀化的分布方式，大幅减弱了位于0度光轴附近造成激光相干性较强的光束部分，以及通过设置在锥形镜后的扩散片，能够对进行能量分布匀化后的激光光束进行进一步扩散，从而可以将类贝塞尔型光束的各种发散角度的光束进一步扩散，增强发散程度和发散角度的随机分布，共同达到使激光光束发散角度多样性的目的，而发散角度的多样性能够造成光线传输的光程差差异，不同的光程差导致不同的相位变化，从而相位相同或者相差恒定的概率就大大降低，破坏了发生干涉的条件之一，因此减轻了激光的相干程度和激光光源应用时的散斑效应，达到了消散斑的目的。本专利技术技术方案通过使用锥形镜和扩散片的组合来进行消散斑，能够从根本上改变激光高斯型能量分布的特点，从而有效消除高斯型分布光束本身具有的相干性，且光路中所使用的光学部件数量少，光学架构简单，便于推广应用。本专利技术技术方案还提供了一种双色激光光源，包括蓝色激光和红色激光，通过对红色激光采用上述的消散斑光路进行消散斑，使红色激光能够经过锥形镜和扩散片的共同作用达到使激光光束角度多样性的目的，从而破坏相位或相位差恒定的干涉条件，减轻红色激光光束的相干程度，由于人眼对红色激光的散斑效应更为敏感，降低了红色激光的相干程度也就减轻了双色激光光源应用时的散斑效应，达到对双色激光光源消散斑的目的。以及，本专利技术技术方案中，蓝色激光入射荧光轮后激发出绿色荧光，绿色荧光和蓝色激光由一个荧光轮部件根据时序依次输出，再与经消散斑后的红色激光、蓝色激光和绿色荧光通过一个合光部件进行合光，消散斑光路及合路和合光部件少，光学架构简洁，并能够提供低散斑、高亮度的激光照明光源。本专利技术技术方案提供的三色激光激光，该三色激光光源经合光后形成一路光束，并经过锥形镜和扩散片组成的激光消散斑光路，基于上述锥形镜和扩散片组合消散斑的作用过程，本专利技术技术方案提供的三色激光光源能够有效消散斑，提供低散斑、高亮度的激光照明光源。附图说明图1为现有技术锥形镜光路传播示意图；图2为类贝塞尔光束光斑分布示意图；图3A为现有技术高斯型光束分布示意图；图3B为高斯型光束光斑分布示意图；图4为本专利技术实施例1提供的激光消散斑光路示意图图5为本专利技术实施例1中通过锥形镜后激光光束能量分布示意图；图6为本专利技术实施例1中通过扩散片后激光光束能量分布示意图；图7为本专利技术实施例2提供的激光消散斑光路示意图；图8为本专利技术实施例2中激光光束能量分布示意图；图9为本专利技术实施例3提供的双色激光光源结构示意图；图10为本专利技术实施例4提供的双色激光光源结构示意图；图11为本专利技术实施例5提供的三色激光光源结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。在介绍本专利技术具体实施例之前，首先介绍一下锥形镜的光学特性，锥形镜具有一个锥面和一个平面，其中光线从平面一侧入射，可用于产生可随着距离增加直径、但又保持一致环形厚度的非衍射环形光束。如图1所示，当平行光束入射至锥形镜平面一侧时，经锥面折射具有聚焦收敛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光消散斑光路，包括激光器，发出激光，其特征在于，所述消散斑光路中至少设置有锥形镜，及置于锥形镜后的扩散片，所述激光依次通过所述锥形镜和扩散片，其中，所述锥形镜用于对所述激光光束进行匀化整形，所述扩散片用于对所述进行匀化整形后的激光光束进行扩散。

【技术特征摘要】
1.一种激光消散斑光路，包括激光器，发出激光，其特征在于，所述消散斑光路中至少设置有锥形镜，及置于锥形镜后的扩散片，所述激光依次通过所述锥形镜和扩散片，其中，所述锥形镜用于对所述激光光束进行匀化整形，所述扩散片用于对所述进行匀化整形后的激光光束进行扩散。2.根据权利要求1所述的消散斑光路，其特征在于，所述锥形镜为圆锥透镜。3.根据权利要求1或2所述的消散斑光路，其特征在于，所述扩散片做旋转或者平动运动。4.根据权利要求1所述的消散斑光路，其特征在于，所述消散斑光路还包括缩束部件，用于将所述激光光束进行缩束后入射所述锥形镜。5.根据权利要求1所述的消散斑光路，其特征在于，所述消散斑光路还包括准直部件，用于将扩散后发散的光束进行准直形成平行光束。6.根据权利要求4所述的消散斑光路，其特征在于，所述缩束部件包括由一片凸透镜和一片凹透镜组成的望远镜系统。7.根据权利要求5所述的消散斑光路，其特征在于，所述准直部件包括凸透镜或者凸透镜镜组。8.一种双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器，分别发出蓝色激光和红色激光；荧光轮，设置于蓝色激光出射光路中，包括荧光区和透射区，所述荧光区设置有绿色荧光粉，用于受所述蓝色激光激发产生绿色荧光，所述透射区用于透射所述蓝色激光，其特征在于，所述荧光轮根据时序依次输出蓝色激光和绿色...

【专利技术属性】
技术研发人员：田有良，刘显荣，李巍，
申请(专利权)人：海信集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37