一種無激光散斑的激光顯示光源制造技術

本發明專利技術提供一種無激光散斑的激光顯示光源，主要由反光罩、半導體激光器及散射體構成，半導體激光器出射的光束照射到散射體上，在散射體的表面和/或內部對所述光束形成N≥1次激光空間相干后向空間形成360°散射，反光罩將散射后的激光匯聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面積大于激光光束的最小橫截面積的5倍，所述反光罩的有效出光口面積大于激光光束的最小橫截面積的3倍。本發明專利技術無畫面散斑的激光顯示光源通過散射體和反光罩的組合最終形成類似現有的短弧氙燈等高壓氣體燈點光源，在不改變現有光路結構的情況下同時實現畫面散斑消除、光場勻場、光束擴束的效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種無振動、無能耗的無激光散斑的激光顯示光源，屬于激光顯示

技術介紹
短弧高壓氣體燈適用于高亮度顯示設備如投影機，而冷陰極燈及LED適用于平板顯示設備。以上三類光源已被廣泛應用，技術成熟，顯示設備對光源的可見光利用效率高且成本低廉。但是，以上三種光源的色飽和度較低，對顯示畫面的色彩還原度低。而激光顯示技術，是以紅、綠、藍(RGB)三基色激光為光源的顯示技術，可以最真實地再現客觀世界豐富、艷麗的色彩，提供更具震撼的表現力。從色度學角度來看，激光顯示的色域覆蓋率可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上，是傳統顯示色域覆蓋率的兩倍以上，徹底突破前三代顯示技術色域空間的不足，實現人類有史以來最完美色彩還原，使人們通過顯示終端看到最真實、最絢麗的世界。但是，激光在物體表面發生反射或透射時，人眼會在物體表面光場中觀察到一種無規分布的、數量眾多的耀眼斑點，這種耀眼斑點稱為激光散斑(LaserSpeckles)。激光散斑嚴重影響顯示器的畫面質量及人的觀影感受，因此如何消除顯示器屏幕上的激光散斑也是近些年激光顯示領域中最重要的技術難題之一，極大的限制了激光顯示的應用。目前，為了解決激光散斑問題，人們開發出了幾種散斑消除器件，但是效果甚微。效果比較好的激光散斑消除方法為使用振動或轉動器件的方式使激光相位發生變化從而消除顯示器屏幕的散斑，如振動投影屏幕或在投影機內部光路中加入振動、轉動器件。但是這些方法對于畫面激光散斑的消除效果無法達到商品化的需求，同時還存在體積大、重量大、成本高、結構復雜、壽命短、噪聲大等問題。為了解決振動激光散斑消除器件所帶來的問題，有人提出了一些無需振動的方法，其中比較有效的就是使用帶有散射體的薄膜對激光進行散射，或將散射體摻雜在透明液體或固體中對激光進行散射以期消除激光畫面散斑。但是散射體消除激光畫面散斑這種方法中存在如下問題：1、散射會使原本發散角很小的激光束形成空間360°的散射，從而使得投影機對激光光源的利用降低，使本來明亮的顯示畫面變得昏暗。2、若要改變散射激光所導致的畫面昏暗，就必須增加激光器的數量以提升畫面亮度，這就造成了整機成本提高。
技術實現思路
有鑒于此，為了解決顯示設備使用激光作為照明光源而產生的畫面激光散斑噪聲，解決現有散斑消除器件體積大、價格昂貴、壽命短、功耗高、畫面散斑消除不完全等問題，本專利技術提供一種無振動、無能耗、激光利用率高、無畫面散斑的激光顯示光源，可有效消除激光顯示器的屏幕激光散斑。實現本專利技術的技術方案如下：一種無激光散斑的激光顯示光源，主要由反光罩、半導體激光器及散射體構成，半導體激光器出射的光束照射到散射體上，在散射體的表面和/或內部對所述光束形成N≥1次激光空間相干后向空間形成360°散射，反光罩將散射后的激光匯聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面積大于激光光束的最小橫截面積的5倍，所述反光罩的有效出光口面積大于激光光束的最小橫截面積的3倍。進一步地，本專利技術所述散射體主要由兩種以上折射率不同材料構成，兩種以上材料中至少有一種材料的形態為纖維狀，纖維狀材料之間的空隙由另一種以上材料填充；所述纖維狀材料的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；纖維狀材料的長度大于或等于照射其上的激光的波長；纖維狀材料的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，兩種以上折射率不同材料中最大折射率nmax與最小折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；同種纖維狀材料之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。進一步地，本專利技術所述散射體為在基底上設置微孔、微泡或毛細管結構形成，所述微孔、微泡或毛細管結構橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；微孔、微泡或毛細管結構的長度大于或等于照射其上的激光的波長；微孔、微泡或毛細管結構的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，基底材料折射率nmax與微孔、微泡或毛細管結構中填充物的折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；微孔、微泡或毛細管結構之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。進一步地，本專利技術所述散射體主要由纖維束或纖維團構成，所述纖維束或纖維團中每根纖維的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；所述每根纖維的長度大于或等于照射其上的激光的波長；纖維束或纖維團的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，纖維束或纖維團折射率nmax與纖維內填充物折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；相鄰纖維之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。進一步地，本專利技術所述散射體主要由一種以上透光材料及一種以上反光材料構成，兩種以上材料中至少有一種材料的形態為纖維狀或顆粒狀，纖維狀或顆粒狀材料之間的空隙由另一種以上材料填充；所述纖維狀材料的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；纖維狀或顆粒狀材料的長度大于或等于照射其上的激光的波長；纖維狀或顆粒狀材料的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；同種纖維狀或顆粒狀材料之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。進一步地，本專利技術所述散射體主要由一種以上透光材料構成，透光材料中至少有一種材料的形態為顆粒狀，透光的顆粒狀材料之間的空隙由另一種以上材料填充；所述透光的顆粒狀材料的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；透光的顆粒狀材料的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，兩種以上折射率不同材料中最大折射率nmax與最小折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；同種顆粒狀材料之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。進一步地，本專利技術所述散射體固定于反光罩內。進一步地，本專利技術所述散射體涂覆與反光罩內。進一步地，本專利技術還包括光學鏡片，半導體激光器出射的光束經過所述光學鏡片匯聚到散射體上。進一步地，本專利技術所述散射體為玻璃纖維散射體、石棉散射體或石英纖維散射體。進一步地，本專利技術還包括光學玻璃罩，所述光學玻璃罩與反光罩固連，且所述散射體位于光學玻璃罩內。進一步地，本專利技術還包括散射體支撐件，所述散射體通過散射體支撐件固定于光學玻璃罩內。進一步地，本發本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，主要由反光罩、半導體激光器及散射體構成，半導體激光器出射的光束照射到散射體上，散射體的表面和/或內部對所述光束形成N≥1次激光空間相干后向空間形成360°散射，反光罩將散射后的激光匯聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面積大于激光光束的最小橫截面積的5倍，所述反光罩的有效出光口面積大于激光光束的最小橫截面積的3倍。

【技術特征摘要】
1.一種無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，主要由反光罩、半導體
激光器及散射體構成，半導體激光器出射的光束照射到散射體上，散射體的表
面和/或內部對所述光束形成N≥1次激光空間相干后向空間形成360°散射，反
光罩將散射后的激光匯聚成激光光束；其中，所述反光罩的有效反光面積大于
激光光束的最小橫截面積的5倍，所述反光罩的有效出光口面積大于激光光束
的最小橫截面積的3倍。
2.根據權利要求1所述無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，所述散
射體主要由兩種以上折射率不同材料構成，兩種以上材料中至少有一種材料的
形態為纖維狀，纖維狀材料之間的空隙由另一種以上材料填充；所述纖維狀材
料的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的
波長而小于1mm；纖維狀材料的長度大于或等于照射其上的激光的波長；纖維
狀材料的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，兩種
以上折射率不同材料中最大折射率nmax與最小折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；
同種纖維狀材料之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。
3.根據權利要求1所述無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，所述散
射體為在基底上設置微孔、微泡或毛細管結構形成，所述微孔、微泡或毛細管
結構橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的
波長而小于1mm；微孔、微泡或毛細管結構的長度大于或等于照射其上的激光
的波長；微孔、微泡或毛細管結構的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上
的激光的波長；其中，基底材料折射率nmax與微孔、微泡或毛細管結構中填充物
的折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；微孔、微泡或毛細管結構之間的間距大于
或等于照射其上的激光的波長。
4.根據權利要求1所述無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，所述散
射體主要由纖維束或纖維團構成，所述纖維束或纖維團中每根纖維的橫截面的
直徑、某一邊長或最長對角線長度大于或等于照射其上的激光的波長而小于
1mm；所述每根纖維的長度大于或等于照射其上的激光的波長；纖維束或纖維
團的累積高度或累積寬度大于或等于照射其上的激光的波長；其中，纖維束或
纖維團折射率nmax與纖維內填充物折射率nmin之差為：nmax-nmin≥0.01；相鄰纖維
之間的間距大于或等于照射其上的激光的波長。
5.根據權利要求1所述無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，所述散
射體主要由一種以上透光材料及一種以上反光材料構成，兩種以上材料中至少
有一種材料的形態為纖維狀或顆粒狀，纖維狀或顆粒狀材料之間的空隙由另一
種以上材料填充；所述纖維狀材料的橫截面的直徑、某一邊長或最長對角線長
度大于或等于照射其上的激光的波長而小于1mm；纖維狀或顆粒狀材料的長度
大于或等于照射其上的激光的波長；纖維狀或顆粒狀材料的累積高度或累積寬
度大于或等于照射其上的激光的波長；同種纖維狀或顆粒狀材料之間的間距大
于或等于照射其上的激光的波長。
6.根據權利要求1所述無激光散斑的激光顯示光源，其特征在于，所述散
射體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許江珂，許江臨，
申請(專利權)人：許江珂，
類型：發明
國別省市：北京;11