消散斑的激光裝置、激光顯示系統(tǒng)和激光投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)顯示領(lǐng)域，涉及一種消散斑的激光裝置、激光顯示系統(tǒng)和激光投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]顯示器是信息鏈(信息的獲取、處理、傳輸、存儲(chǔ)和顯示)的終端人機(jī)界面。激光顯示采用激光作為顯示光源，以窄帶相干光源取代傳統(tǒng)顯示的寬帶非相干光源，以投影電視為例，由于激光的方向性好、亮度高，易在雙高清感知線性區(qū)實(shí)現(xiàn)大屏幕顯示。激光是線譜，單色性好，比傳統(tǒng)光源譜寬窄10倍，可實(shí)現(xiàn)大顏色數(shù)、高色飽和度、大色域顯示，通過選擇接近色度三角形頂角的三基色波長可使形成的色度三角形面積盡可能大，顯示自然界更真實(shí)、更豐富的色彩。激光相干性好，可實(shí)現(xiàn)全息三維再現(xiàn)(真3D)。因此激光顯示可使顯示三要素(高清、全色、真三維)實(shí)現(xiàn)突破性提升，是一種可能達(dá)到人眼視覺分辨極限呈現(xiàn)完美視覺效果的顯示技術(shù)。
[0003]由于激光具有良好的相干性，相同頻率、相同相位三基色激光入射到投影屏幕上時(shí)由于漫反射進(jìn)入人眼后在視網(wǎng)膜上產(chǎn)生破壞性的干擾，形成散斑噪聲干涉圖形，在大屏幕投影領(lǐng)域該散斑干涉圖形對(duì)顯示圖像的影響尤為突出。因此減小由于激光引入的散斑噪聲問題成為激光投影電視提高畫質(zhì)、進(jìn)入市場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0004]電光調(diào)制器是利用電光材料，如鈮酸鋰晶體(LiNb03)、聚合物材料的電光效應(yīng)制成的調(diào)制器。施加電壓時(shí)，電光材料的折射率將發(fā)生變化。公開號(hào)為102662294A發(fā)明名稱為“一種基于電光偏轉(zhuǎn)散斑抑制的激光顯示系統(tǒng)及顯示方法”的中國專利申請(qǐng)公開了一種利用電光偏轉(zhuǎn)器降低散斑效應(yīng)的方法，該方法首先對(duì)激光光束進(jìn)行起偏，以產(chǎn)生沿e光偏振方向的線偏光；在控制電路的交變電場(chǎng)作用下，對(duì)線偏光進(jìn)行電光偏轉(zhuǎn)，通過電光材料的折射率不斷發(fā)生變化，使得出射光束在人眼積分時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生來回掃描的平均效應(yīng)對(duì)經(jīng)起偏具有預(yù)定偏振方向的激光光束進(jìn)行調(diào)制，通過電光效應(yīng)使得出射光角度不斷發(fā)生變化來降低散斑效應(yīng)。這種方法通過改變光束的偏振特性進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相干抑制的作用，但改變光場(chǎng)偏振態(tài)必須使用起偏器。偏振器的使用增加了激光顯示系統(tǒng)光源部分的體積和成本。
[0005]為了使激光顯示適于大批量生產(chǎn)和滿足消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品體積以及合理價(jià)格的需求，需要提供一種適于小型化，能夠進(jìn)一步降低成本的激光顯示系統(tǒng)。
[0006]引起通過電光材料的光波的相位、幅度、強(qiáng)度以及偏振狀態(tài)的變化，引入到激光投影光路，可有效改變?nèi)す獾南辔缓蛷?qiáng)度，降低了散斑效應(yīng)，且采用光纖耦合電光調(diào)制器裝配簡單，穩(wěn)定性高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單且可以有效降低散斑效應(yīng)的激光光源，激光投影裝置和激光顯示裝置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種激光裝置，包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器和位于各激光器激光出射路徑上的至少一個(gè)準(zhǔn)直整形單元，該激光光源進(jìn)一步包括:
[0009]電光調(diào)制器，用于根據(jù)施加電壓對(duì)入射激光束的相位進(jìn)行調(diào)制；以及
[0010]控制電路，通過控制施加在電光調(diào)制器上的電壓，使經(jīng)調(diào)制的激光束具有隨機(jī)光場(chǎng)相位分布。
[0011]優(yōu)選地，該激光裝置包括多個(gè)半導(dǎo)體激光器和位于各激光器激光出射路徑上的多個(gè)準(zhǔn)直整形單元，該激光單元進(jìn)一步包括合束光纖，該合束光纖用于將多個(gè)經(jīng)準(zhǔn)直的激光束合束并出射至所述電光調(diào)制器。
[0012]優(yōu)選地，所述電光調(diào)制器是鈮酸鋰電光調(diào)制器或聚合物電光調(diào)制器。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種激光裝置，包括紅色半導(dǎo)體激光器、綠色半導(dǎo)體激光器和綠色半導(dǎo)體激光器，及分別位于各激光器激光束出射路徑上的準(zhǔn)直整形單元，其特征在于，該激光光源進(jìn)一步包括
[0014]合束光纖，用于將經(jīng)準(zhǔn)直的紅色激光束、綠色激光束和藍(lán)色激光束合束為合束激光束；
[0015]電光調(diào)制器，用于根據(jù)施加電壓對(duì)入射的合束激光束的相位進(jìn)行調(diào)制；以及
[0016]控制電路，通過控制施加在電光控制器上電壓，使經(jīng)調(diào)制的紅色激光束、綠色激光束和藍(lán)色激光束分別具有隨機(jī)光場(chǎng)相位分布。
[0017]優(yōu)選地，所述電光調(diào)制器是馬赫曾得電光調(diào)制器。
[0018]優(yōu)選地，所述電光調(diào)制器的調(diào)制頻率大于人眼的響應(yīng)頻率。
[0019]優(yōu)選地，所述紅色半導(dǎo)體激光器出射單束或多束紅色激光束；所述綠色半導(dǎo)體激光器出射單束或多束綠色激光束；且所述藍(lán)色半導(dǎo)體激光器出射單束或多束藍(lán)色激光束。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種激光顯不系統(tǒng)，包括紅光激光光源模塊、綠光激光光源模塊、藍(lán)光激光光源模塊及三基色準(zhǔn)直整形裝置，合束光纖，電光調(diào)制器，勻光整形系統(tǒng)，光閥、投射鏡頭，顯示屏幕。所述三基色激光光源模塊的輸出光路上均順序安置準(zhǔn)直整形裝置；經(jīng)過所述合束光纖，經(jīng)準(zhǔn)直的紅色激光束、綠色激光束和藍(lán)色激光束合束為合束激光束，通過控制施加在電光控制器上電壓，電光調(diào)制器對(duì)光束進(jìn)行相位和強(qiáng)度的隨機(jī)調(diào)制，調(diào)制后的光場(chǎng)相位分布隨機(jī)。經(jīng)隨機(jī)調(diào)制的激光光束進(jìn)入勻光整形系統(tǒng)、光閥通過成像鏡頭在屏幕上呈現(xiàn)圖像。
[0021]電光調(diào)制器與合束光纖耦合結(jié)構(gòu)簡單，容易裝配。施加外加電場(chǎng)后，光束通過電光調(diào)制器即可實(shí)現(xiàn)相位和強(qiáng)度的隨機(jī)調(diào)制，可降低由激光相干性引起的散斑效應(yīng)。對(duì)于非高流明顯示或投影系統(tǒng)，不需要再另外增加額外的消散斑器件即可實(shí)現(xiàn)散斑抑制。通過采用電光調(diào)制器對(duì)激光光場(chǎng)相位和強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)制消除散斑的影響，克服了現(xiàn)有技術(shù)中通過對(duì)偏振激光進(jìn)行調(diào)制改變激光出射角度的技術(shù)方案中，必須需要起偏器問題。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，光損耗低，成本小。
[0022]優(yōu)選的，電光調(diào)制器可采用基于共面波導(dǎo)電極的馬赫曾得(Mach — Zehnder)電光調(diào)制器。施加外加電場(chǎng)后，傳輸在波導(dǎo)兩臂中的激光光束產(chǎn)生方向相反的相位變化，因此兩臂的激光光束在傳輸過程中產(chǎn)生了相位差:A Φ = (P1-^2L) =I^ANL,其中β為傳播常數(shù)，L為調(diào)制器作用長度，k。是傳播常數(shù)，Δ N是有效折射率變化。
[0023]優(yōu)選的，電光調(diào)制器的調(diào)制頻率應(yīng)大于人眼的響應(yīng)頻率，以使觀看者不察覺圖像閃動(dòng)。
[0024]本發(fā)明的有益效果如下:
[0025]本發(fā)明所述技術(shù)方案通過在激光光源中設(shè)置電光調(diào)制器，大幅度