[发明专利]消除激光散斑的光源系统以及投影装置

说明书

技术领域

本发明涉及投影光源系统，尤其涉及一种消除激光散斑的光源系统以及包含该光源系统的投影装置。

背景技术

在投影光学系统中，由于激光的单色性好、色纯度高、按三色合成原理，在色度图上有最大的色三角形区域，因而它有其它光源所不可比拟的优势。但是，当相干性极好的激光光源照射光学粗糙表面时(屏幕)，屏幕表面可以分为很多个表面单元，各单元反射的光会存在相位差，在空间相遇会发生干涉，形成具有无规则分布的颗粒状结构的散斑图样。散斑的存在会导致图像信息内容部分缺失，而且会降低图像的分辨率，对于激光显示来说，散斑对比度需要抑制到4％以下，人眼系统才无法分辨。因此，散斑是降低图像质量和分辨率的主要因素，也是制约投影机发展的因素之一。

现有的激光消散斑的方法主要有：

一、通过使屏幕移动抑制散斑，采用将屏幕迅速前后运动或者转动，运动的量足够大就能对散斑进行抑制。如果要将散斑抑制为原先的1/10，需要屏幕在一帧图像的时间内运动35cm，或者是在一帧时间内将屏幕旋转0.4°。该种方法在能耗、噪声等方面依旧存在缺陷，而且使屏幕运动一定距离或转动一定角度，对于投影系统过于复杂，很难实现。

二、利用单光纤或纤维束照明等来降低激光相干性从而减弱散斑。光纤扰动会扰乱激光光束在光纤中的传输，降低光纤输出光束的相干性，而且旋转的光纤也会对激光光源的匀光有一定作用。该种方法在实际应用中会使结构复杂化，而且消散斑装置会过大，严重影响系统体积，而且对激光光效损失很大，并且光纤的本身价格昂贵。

三、用旋转散射片进行消散斑，常见的散射片为毛玻璃，光透过毛玻璃后会分割为多个子光束，各个子光束经过运动的散射片后的相位是随机的，不具备相关性，在眼睛的积分时间内将会观察到数个不相关的散斑图案，从而获得散斑抑制。毛玻璃的透射率比较低，目前常用衍射光学元件(DOE)代替毛玻璃。驱动散射片运动需要电机，这也会增加整个系统的复杂性和功耗，而且可 能会产生一定的噪声。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种消除激光散斑的光源系统，该光源系统结构简单，易于实现，并且能够有效消除减小或消除激光散斑。

为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种消除激光散斑的光源系统，其包括：激光光源模块，用于产生包括红色光、绿色光和蓝色光的激光光束；光束扫描机构，用于将所述激光光束反射出，所述光束扫描机构周期性地摆动，将所述激光光束扫描形成发散的面光源；第一透镜，用于将所述发散的面光源转换为平行的面光源；微透镜阵列组，用于将所述平行的面光源转换为多个发散的面光束；第二透镜，用于将所述多个发散的面光束分别转换为多个平行的面光束，所述多个平行的面光束在所述第二透镜的焦点会聚。

其中，所述光束扫描机构沿一维或二维方向周期性地摆动。

其中，所述微透镜阵列组包括相对设置的第一微透镜阵列和第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列的微透镜和第二微透镜中的微透镜一一对应，所述第一微透镜阵列和第二微透镜的间距为微透镜的焦距。

其中，所述光束扫描机构为微机电系统扫描振镜。

其中，所述光束扫描机构为机械摆镜、压电驱动的扫描镜面或音圈电机驱动的扫描镜面。

其中，所述激光光源模块包括红光激光器、绿光激光器以及蓝光激光器，所述红光激光器、绿光激光器以及蓝光激光器分别通过第一分色镜、第二分色镜和第三分色镜合束形成所述激光光束。

其中，所述红光激光器与第一分色镜之间、所述绿光激光器与第二分色镜之间以及所述蓝光激光器与第三分色镜之间分别设置有准直透镜。

其中，所述红光激光器、绿光激光器以及蓝光激光器均为半导体激光器。

本发明还提供了一种投影装置，其包括如上所述的消除激光散斑的光源系统。

其中，所述投影装置还包括成像芯片、投影镜头和投影屏幕；所述光源系 统提供光线射入到所述成像芯片后携带图像信息，所述光线再通过所述投影镜头入射到所述投影屏幕上，在所述投影屏幕上显示图像。