一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，属于投影光源技术领域。

背景技术：

激光具有亮度高，单色性(相干性)与方向性好等特点，在科学研究，工程技术及工农业生产中具有十分重要和广泛的应用。

激光的相干性好，容易产生散斑和背景条纹，这是采用普通非相干光光源时所没有的。有关降低或消除散斑和背景条纹的原理和方法，文献中已有多种论述，如：采用多波长激光或脉冲激光叠加等方法降低时间相干性，采用激光器阵列，光纤束、旋转或振动散射体、振动光纤、振动屏幕、超声光栅等方法降低空间相干性。

中国专利cn103837992b公开了一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法。该方法包括对光纤输出激光器的光纤输出端面或光纤端帽输出面进行粗化处理，将位于插芯中的光纤输出端面或者将光纤端帽输出面清洗后悬浮浸入到腐蚀液中，腐蚀时间为2～20min；所得光纤输出端面由光滑平面变为粗化表面；给激光器通电，观察光斑，所得均匀化的激光束无暗心、无光环、无手电筒现象。但是光纤端面在腐蚀液中粗化处理得到的粗化表面会有一定的吸收损耗，效率不高，光功率的损耗较大。

中国专利cn103364956b公开了一种光纤输出激光均匀化消散斑的方法及装置，该方法是通过给光纤施加应力改善光纤输出激光光束的空间分布，同时由震动马达带给光纤的轻微震动匀化照射面上的干涉散斑，该发明的光纤输出激光均匀化消散斑的装置包括底座、光纤、光纤压紧器、震动源；光纤压紧器由顶紧螺丝及上、下两页片扣合组成，扣合面为起伏面，该发明用于光纤输出半导体光纤耦合输出激光器，解决了光纤输出激光的空间分布不均匀性及相干散斑问题。但通过对光纤施加应力来改变输出光束空间分布，方法简单方便，对于光斑中的圆环螺旋条纹有明显的效果，但该方法对于光场中的干涉散斑没有任何效果。

中国专利cn102169239a公开了一种激光投影系统，该激光投影系统包括光源、相位延迟元件和光束扫描元件。光源包括至少一个频率变换激光源，该激光源包括波长可调激光二极管和波长变换器件。相位延迟元件被配置成将频率变换激光束的偏振分解成两个正交的线偏分量以使一个偏振分量相对于另一个相位滞后。2d图像帧内的频率变换激光束偏振是各偏振分量相对于彼此滞后的程度的函数并随波长可调激光二极管的输出中的波长变化而变化。2d图像帧中的频率变换激光束的偏振变化足以跨2d图像帧置乱图像斑点图案。但该系统的装置不够紧凑，元器件较多，可靠性差。

激光投影技术作为一种新型投影技术，具有宽色域、高亮度、等特征，但由于激光具有高相干性，激光投影的图像会存在散斑的问题，即在投影图像上分布着明暗的干涉条纹和斑点，使得观众产生强烈的不适感，且其成本较大，性价比较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有激光投影系统存在的消除散斑困难的技术问题，提供一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置。

为了解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，包括宽波带非相干光源模组、激光模组、透镜组、空间耦合装置和匀光管，所述的激光模组与所述的宽波带非相干光源模组的出射光方向垂直设置，在所述宽波带非相干光源模组和所述激光模组的出射光方向垂直相交处放置所述空间耦合装置，所述透镜组位于所述激光模组的出射光的方向上并位于激光模组与空间耦合装置之间，所述匀光管设在所述空间耦合装置的一侧并位于空间耦合装置的出射光方向上。

进一步地，所述的宽波带非相干光源模组由红光非相干光光源、绿光非相干光光源或蓝光非相干光光源中的任意一种非相干光光源、光路整形透镜和平凸透镜构成，所述的任意一种非相干光光源设在宽波带非相干光源模组中的左边，所述光路整形透镜设在非相干光光源的正前方，所述平凸透镜设在光路整形透镜的前方。

进一步地，所述的宽波带非相干光源模组由红光非相干光光源、绿光非相干光光源和蓝光非相干光光源中的任意两种非相干光光源、合色镜、两个光路整形透镜和平凸透镜构成，所述任意两种非相干光光源设在宽波带非相干光源模组中的两边，所述的光路整形透镜设在红光非相干光光源、绿光非相干光光源和蓝光非相干光光源中的任意两种非相干光源的正前方，所述合色镜设在光路整形透镜的出射光路上，所述平凸透镜设在合色镜的出射光路上。

进一步地，所述的宽波带非相干光源模组包括红光非相干光光源、绿光非相干光光源、蓝光非相干光光源、合色镜、三个光路整形透镜和平凸透镜，所述红光非相干光光源、绿光非相干光光源和蓝光非相干光光源设在宽波带非相干光源模组中的上边、左边和下边并在空间上呈“匚”字形设置，所述的光路整形透镜位于所述的红光非相干光光源、绿光非相干光光源和蓝光非相干光光源的正前方，所述的合色镜设在光路整形透镜在空间上呈“匚”字形的中间，所述平凸透镜设在合色镜的出射光路上，红光和蓝光经光路整形透镜聚焦再通过合色镜反射进入平凸透镜，绿光经光路整形透镜聚焦后透过合色镜进入平凸透镜。

进一步地，所述空间耦合装置为单侧镀可见光全波段高反膜的反射镜，且反射镜的倾斜角度可调。

进一步地，所述的空间耦合装置还可为聚光透镜、镀膜反射镜、棱镜、合色镜或多段镀膜反射色轮组成。

进一步地，所述的平凸透镜为双面镀可见光全波段增透膜凸透镜。

进一步地，所述的合色镜为“x”形正交镜片组。

进一步地，所述宽波带非相干光源模组中的非相干光光源为单色光源时，激光模组为红绿蓝三色激光或为非相干光光源的互补色的两色激光；所述宽波带非相干光源模组中的非相干光光源为红色绿色两色光源时，激光模组为红绿蓝三色激光或蓝色激光；所述宽波带非相干光源模组中的非相干光光源为红色蓝色两色光源时，激光模组为红绿蓝三色激光或绿色激光。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设置的空间耦合装置为反射镜，反射镜会带来非相干光的中心光场强度减弱，改善了光场的匀化效果；通过空间耦合装置的光束与激光耦合后入射进匀光管，在匀光管中多次反射，实现均匀、高功率、消散斑投影光源；通过增加非相干光光源，拓宽出射光的波带，以此达到激光光源减弱散斑的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为使用本实用新型的装置，激光消散斑前后光谱对比图。

图3为本实用新型实施例2的结构示意图。

图4为本实用新型实施例3的结构示意图。

图5为本实用新型实施例4的结构示意图。

图中，1-宽波带非相干光源模组，2-激光模组，3-透镜组，4-空间耦合装置，5-匀光管，11-红光非相干光光源，12-绿光非相干光光源，13-蓝光非相干光光源，14-合色镜，15-光路整形透镜，16-平凸透镜。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例中的一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，其包括宽波带非相干光源模组1、激光模组2、透镜组3、空间耦合装置4和匀光管5，所述的激光模组2与所述的宽波带非相干光源模组1的出射光方向垂直设置，在所述宽波带非相干光源模组1和所述激光模组2的出射光方向垂直相交处设置有所述空间耦合装置4，所述透镜组3设在所述激光模组2的出射光的方向上并位于激光模组2与空间耦合装置4之间，所述匀光管5设在所述空间耦合装置4的一侧并位于空间耦合装置4的出射光方向上。

所述的宽波带非相干光源模组1包括红光非相干光光源11、绿光非相干光光源12、蓝光非相干光光源13、合色镜14、三个光路整形透镜15和平凸透镜16，所述的红光非相干光光源11、绿光非相干光光源12和蓝光非相干光光源13设在宽波带非相干光源模组1中的上边、左边和下边并在空间上呈“匚”字形设置，所述的光路整形透镜15位于所述的红光非相干光光源11、绿光非相干光光源12和蓝光非相干光光源13的正前方，所述的合色镜14设在光路整形透镜15在空间上呈“匚”字形的中间，所述平凸透镜16设在合色镜14的出射光路上，红光和蓝光经光路整形透镜15聚焦再通过合色镜14反射进入平凸透镜16，绿光经光路整形透镜15聚焦后透过合色镜14进入平凸透镜16。

所述空间耦合装置4为单侧镀可见光全波段高反膜的反射镜，且反射镜的倾斜角度可调。

所述的平凸透镜16为双面镀可见光全波段增透膜凸透镜。

所述的合色镜14为“x”形正交镜片组。

所述的激光模组2为红绿蓝三色半导体激光器或固态激光器。

所述的透镜组3由若干平凸透镜和双面凸透镜组成。

本实用新型的工作原理是：本实施例中的一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，宽波带非相干光源模组1分别从红光非相干光光源11、绿光非相干光光源12和蓝光非相干光光源13发出红、绿、蓝三色光，三色光分别通过各自对准的光路整形透镜15进行聚焦，之后红光和蓝光经过合色镜14进行反射，绿光通过合色镜，从而三色光耦合成白光通过平凸镜16进行汇聚出射到空间耦合装置4。激光模组2发出的红绿蓝三色激光经过透镜组3聚焦准直后出射到空间耦合装置4，经平凸镜16进行汇聚的白光和经透镜组3聚焦准直的激光通过空间耦合装置4耦合成白光进入匀光管。

实施例2

如图3所示，本实施例中的一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，其包括宽波带非相干光源模组1、激光模组2、透镜组3、空间耦合装置4和匀光管5。所述的宽波带非相干光源模组1由红光非相干光光源11、绿光非相干光光源12、合色镜14、两个光路整形透镜15和平凸透镜16构成，所述红光非相干光光源11和绿光非相干光光源12设在宽波带非相干光源模组1的上边和左边，所述的光路整形透镜15设在红光非相干光光源11和绿光非相干光光源12的正前方，所述合色镜14设在光路整形透镜15的出射光路上，所述平凸透镜16设在合色镜14的出射光路上。

所述空间耦合装置4为棱镜。

其余结构与实施例1中的相同。

实施例3

如图4所示，本实施例中的一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，其包括宽波带非相干光源模组1、激光模组2、透镜组3、空间耦合装置4和匀光管5。所述的宽波带非相干光源模组1由红光非相干光光源11、光路整形透镜15和平凸透镜16构成，所述红光非相干光光源11设在宽波带非相干光源模组1中的左边，所述光路整形透镜15设在红光非相干光光源11的正前方，所述平凸透镜16设在光路整形透镜15的前方。

所述空间耦合装置4为棱镜。

其余结构与实施例1中的相同。

实施例4

如图5所示，本实施例中的一种基于波带拓宽的激光投影消散斑光路装置，其包括宽波带非相干光源模组1、激光模组2、透镜组3、空间耦合装置4和匀光管5。所述的宽波带非相干光源模组1由红光非相干光光源11、蓝光非相干光光源13、合色镜14、两个光路整形透镜15和平凸透镜16构成。所述红光非相干光光源11和蓝光非相干光光源13设在宽波带非相干光源模组1中的上边和下边，所述的光路整形透镜15设在红光非相干光光源11和蓝光非相干光光源13的正前方，所述合色镜14设在两个光路整形透镜15的出射光路上，所述平凸透镜16设在合色镜14的出射光路上。

所述激光模组2为单色半导体激光器或固态激光器，激光颜色为宽波带非相干光源模组1中非相干光光源的互补色，例如，当非相干光光源为红色蓝色两色光源时，激光模组2为绿色激光光源。

其余结构与实施例2中的相同。

上述实施例中的空间耦合装置4还可用聚光透镜、镀膜反射镜、合色镜或多段镀膜反射色轮替换。

上述实施例中的所述宽波带非相干光源模组1中的非相干光光源为单色光源时，激光模组2为红绿蓝三色激光或为非相干光光源的互补色的两色激光；所述宽波带非相干光源模组1中的非相干光光源为红色绿色两色光源时，激光模组2为红绿蓝三色激光或蓝色激光；所述宽波带非相干光源模组1中的非相干光光源为红色蓝色两色光源时，激光模组2为红绿蓝三色激光或绿色激光。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。