混沌调制无散斑激光投影仪制造技术

本发明专利技术公开了一种混沌调制无散斑激光投影仪，包括若干组激光器阵列、激光器阵列驱动装置、激光输出部分和投影单元，每组激光器阵列由多个同色激光器构成；每组激光器阵列后面均沿着各自的光路布置有各自的会聚透镜和准直透镜，位于所有的准直透镜后面设置有激光输出部分和投影单元；激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置和激光器驱动电路，混沌电信号发生装置的输出端与宽带放大器的输入端连接，宽带放大器输出至偏置器，激光器驱动电路输出至偏置器，偏置器经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路驱动多组激光器阵列的每个激光器发光。本发明专利技术保证了激光器的全功率输出，不仅抑制了激光器的散斑，而且使投影仪的投影效果更好。

Chaotic modulation speckle-free laser projector

【技术实现步骤摘要】
混沌调制无散斑激光投影仪
本专利技术涉及激光光源领域，具体为一种混沌调制无散斑激光投影仪。
技术介绍
三色激光以其功率高，长寿命，色彩还原度高，越来越受到人们的重视，成为下一代投影显示的首选光源。目前激光投影仪应用的是红绿蓝激光半导体（LD）阵列，通过光纤或耦合透镜系统进入投影单元组成激光投影系统。半导体激光由于其相干性很好，投影画面会有很强的散斑现象，不能直接把它作为投影光源。现在采取的措施是利用相位片或散射片等元件扰乱其偏振态及相位，降低其相干性，这些措施只能起到降低散斑颗粒度及厚度的效果，不能从根本上消除散斑。现有的激光投影仪在抑制散斑上，大多采用添加散射器件以降低激光的空间相干特性，但该方法添加器件过多，使系统复杂，且一旦出现微小位移将影响整套光路系统的输出；也有直接加工低相干光源的激光器芯片技术，但该技术工艺复杂，不易掌握，目前还无法大规模生产，且输出功率较低，为了达到激光显示系统的亮度要求，必须使用远大于现有激光显示系统中的激光器数量的激光器。因此需要改进现有激光投影仪，使投影系统更简单，同时使散斑抑制更加高效，使投影效果更好。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有激光投影散斑抑制系统复杂，且散斑抑制效率不高的问题，提供了一种混沌调制无散斑激光投影仪。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种混沌调制无散斑激光投影仪，包括若干组激光器阵列、激光器阵列驱动装置、激光输出部分和投影单元，每组激光器阵列由多个同色激光器构成；每组激光器阵列后面均沿着各自的光路布置有各自的会聚透镜和准直透镜，位于所有的准直透镜后面设置有激光输出部分和投影单元；所述激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置和激光器驱动电路，混沌电信号发生装置的输出端与宽带放大器的输入端连接，宽带放大器的输出端与偏置器的一个输入端连接，所述激光器驱动电路的输出端与偏置器的另一个输入端连接，所述偏置器的输出端经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路与多组激光器阵列的输入端连接来驱动每个激光器；所述激光输出部分包括沿着光路依次布置的合色部件和聚光透镜组。本专利技术为一种混沌调制无散斑激光投影仪，包括若干组常规的需要驱动的激光器组成的激光发射阵列以及激光器阵列驱动装置，在其后还有常规的激光输出部分和投影单元，激光器驱动装置是对激光器发出的线偏振光进行电调制，电调制后的光束散斑得到抑制，然后经过会聚透镜会聚，经过准直透镜准直，最后经过激光输出部分和投影单元投影。在本专利技术中，激光器散斑的抑制是通过激光器驱动装置来实现的，激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置和激光器驱动电路，混沌电信号发生装置是为了输出宽带混沌电信号，将该电信号与激光器驱动电路的电压混合来驱动激光器，可以抑制激光器发出光束中的散斑，混沌电信号产生电路的输出端与宽带放大器的输入端连接，用宽带放大器将混沌电信号进行放大，宽带放大器的输出端与偏置器的一个输入端连接，放大的宽带混沌电信号输入至偏置器，由于激光器驱动电路的输出端与偏置器的另一个输入端连接，因此两处的电信号混合于偏置器内，偏置器的输出端经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路与多组激光器阵列的输入端连接来驱动每个激光器，这样使用混沌电信号调制各个激光器，调制后的每个激光器输出混沌激光，而且混沌激光自身相干性很低，所以单个激光器输出无散斑，偏置器与激光器之间采用了延迟线路，使得各激光器之间也无相干性，保证了会聚后的光束无相干性，使单组的每个激光器输出相干性低，多个激光器无相干性，多组激光器阵列之间不受此影响，本身亦无相干性；之后多组激光器阵列输出的光经过各自的会聚透镜会聚，再经过准直透镜准直，由于激光输出部分包括合色部件和聚光透镜组，因此多组激光器阵列发出的激光光束经由合色部件合为一束光，并通过聚光透镜组后输出到投影单元，聚光透镜组为整形器件。本专利技术具体操作为：混沌电信号发生装置产生混沌电信号，输入宽带放大器，将混沌电信号放大后输入偏置器，激光器驱动电路的驱动电压也输入偏置器，二者混合后驱动多组激光器阵列发光，多组激光器阵列经过会聚透镜会聚，经过准直透镜准直，最后经过合色部件后，多个颜色的激光光束合为一束，通过聚光透镜组会聚整形后输出到投影单元。现有的投影机都是采用红绿蓝三种颜色进行投影，因此若干组激光器阵列包括一组绿色激光器阵列、一组蓝色激光器阵列以及一组红色激光器阵列，每一组激光器阵列对应一组会聚透镜和准直透镜。进一步的，所述混沌电信号发生装置为混沌电路，所述混沌电路可采用蔡氏电路、忆阻器电路、Colpitts电路、改进型Colpitts电路或者基于FPGA编程实现的混沌信号输出电路。进一步的，所述混沌电信号发生装置为宽带混沌光源和高速光电探测器的组合装置，所述宽带混沌光源的输出端与高速光电探测器的输入端连接，所述高速光电探测器的输出端与宽带放大器的输入端连接。宽带混沌光源和高速光电探测器构成了宽带混沌电信号的来源，宽带混沌光源输出光至高速光电探测器，转化成为宽带混沌电信号，高速光电探测器的输出端与宽带放大器的输入端连接，对宽带混沌电信号放大，这种混沌电信号发生装置比混沌电路的带宽更宽，激光器利用率更高，散斑抑制效果更好。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的混沌调制无散斑激光投影仪，采用了在激光器前就对激光器发出的光束进行调制的方法来抑制散斑，利用混沌激光自身相干性很低，所以单个激光器输出无散斑，延迟线路使得各激光器之间无相干性，保证了汇聚后的光束无相干性；与在激光器后采用多种器件进行散斑抑制的装置相比，装置更加简单，调制的效率更高，调制幅度很小，且频率很高，不会影响显示效果，无需在激光器输出端为了形成光反馈而分出部分光，保证了激光器的全功率输出，不仅抑制了激光器的散斑，而且使投影仪的投影效果更好。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，其中带箭头的实线为光路，无箭头的实线为电路。图2为本专利技术的具体实施例二中的混沌电信号发生装置的结构示意图。图中标记如下：1-混沌电信号产生电路，2-宽带放大器，3-激光器驱动电路，4-偏置器，5-绿色激光器阵列，6-会聚透镜，7-准直透镜，8-合色部件，9-聚光透镜组，10-投影单元，11-蓝色激光器阵列，12-红色激光器阵列，101-宽带混沌光源，102-高速光电探测器。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。一种混沌调制无散斑激光投影仪，如图1所示：包括若干组激光器阵列、激光器阵列驱动装置、激光输出部分和投影单元10，每组激光器阵列由多个同色激光器构成；每组激光器阵列后面均沿着各自的光路布置有各自的会聚透镜6和准直透镜7，位于所有的准直透镜7后面设置有激光输出部分和投影单元10；所述激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置1和激光器驱动电路3，混沌电信号发生装置1的输出端与宽带放大器2的输入端连接，宽带放大器2的输出端与偏置器4的一个输入端连接，所述激光器驱动电路3的输出端与偏置器4的另一个输入端连接，所述偏置器4的输出端经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路与多组激光器阵列的输入端连接来驱动每个激光器；所述激光输出部分包括沿着光路依次布置的合色部件8和聚光透镜组9。优选方案为，若干组激光器阵列包括一组绿色激光器阵列5、一组蓝色激光器阵列11以及一组红色激光器阵列1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混沌调制无散斑激光投影仪，其特征在于：包括若干组激光器阵列、激光器阵列驱动装置、激光输出部分和投影单元（10），每组激光器阵列由多个同色激光器构成；每组激光器阵列后面均沿着各自的光路布置有各自的会聚透镜（6）和准直透镜（7），位于所有的准直透镜（7）后面设置有激光输出部分和投影单元（10）；所述激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置（1）和激光器驱动电路（3），混沌电信号发生装置（1）的输出端与宽带放大器（2）的输入端连接，宽带放大器（2）的输出端与偏置器（4）的一个输入端连接，所述激光器驱动电路（3）的输出端与偏置器（4）的另一个输入端连接，所述偏置器（4）的输出端经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路与多组激光器阵列的输入端连接来驱动每个激光器；所述激光输出部分包括沿着光路依次布置的合色部件（8）和聚光透镜组（9）。

【技术特征摘要】
1.一种混沌调制无散斑激光投影仪，其特征在于：包括若干组激光器阵列、激光器阵列驱动装置、激光输出部分和投影单元（10），每组激光器阵列由多个同色激光器构成；每组激光器阵列后面均沿着各自的光路布置有各自的会聚透镜（6）和准直透镜（7），位于所有的准直透镜（7）后面设置有激光输出部分和投影单元（10）；所述激光器阵列驱动装置包括混沌电信号发生装置（1）和激光器驱动电路（3），混沌电信号发生装置（1）的输出端与宽带放大器（2）的输入端连接，宽带放大器（2）的输出端与偏置器（4）的一个输入端连接，所述激光器驱动电路（3）的输出端与偏置器（4）的另一个输入端连接，所述偏置器（4）的输出端经过大于0.3ns或大于6cm延迟的线路与多组激光器阵列的输入端连接来驱动每个激光器；所述激光输出部分包括沿着光路依次布置的合色部件（8）和聚光透镜组（9）。2.根据权利要求1所述的混沌调制无散斑激光投影仪，其特征在于：若干组激光器阵列包括一组绿色激光器阵列（5）、一组蓝色激光器阵列（11）以及一组红色激光器阵列（12）。3.根据权利要求1所述的混沌调制无散斑激光投影仪，其特征在于：所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彤，贺培鑫，韩红，贾志伟，韩国华，郭园园，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14