一种固液双态消散斑装置及激光投影光源的制作方法

本发明涉及激光显示技术领域，具体的说，是一种固液双态消散斑装置及激光投影光源。

背景技术：

单色激光激发荧光粉和三色纯激光光源越来越多的应用于投影显示产品。但是激光的高相干性引起了激光投影显示中的散斑效应，散斑是指相干光源照射粗糙物体时，散射后的光由于相位差恒定，光波频率相同，振动方向一致，在空间中产生干涉，有些部分干涉相长，有的部分干涉相消，最终的结果就是在屏幕上出现明暗相间的斑点，也即散斑，这些未聚焦的斑点在人眼看来是闪烁的，长时间观看容易引起不适，更严重影响投影画面的质量，降低用户的观看体验。

现有的激光投影显示技术中的消散斑方案为：在照明光路中设置扩散片和旋转的扩散轮方式进行消散斑处理，这种消散斑方式在单色激光激发荧光粉的方案中基本可得到较好的消散斑效果。但是在三色纯激光显示中尚不能达到较佳的消散斑效果，仍需进一步优化消散斑方案，达到更佳的消散斑效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种固液双态消散斑装置，应用于激光投影光源，用于解决现有技术在激光显示中消散斑效果不佳的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种固液双态消散斑装置，包括振动器和固液双态消散斑组件，所述振动器和固液双态消散斑组件固定连接在一起，振动器按照设定频率和轨迹运动，固液双态消散斑组件跟随振动器一起振动。

所述固液双态消散斑组件包括第一固态散射部件、第二固态散射部件、液态散射部件、第一温度控制部件、第二温度控制部件、第三温度控制部件和第四温度控制部件。

所述第一固态散射部件和第二固态散射部件均为无色透光固体材质，表面可根据需要设置为漫散射面或镜面；形状包括但不限于方形、圆形、多边形等。

优选地，所述第一固态散射部件和第二固态散射部件均为一面为漫散射面，一面为镜面的方形扩散片，大小尺寸相同；二者平行正对放置，中间设置一定间隙。

所述第一温度控制部件、第二温度控制部件、第三温度控制部件和第四温度控制部件分别设置在第一固态散射部件和第二固态散射部件上下左右四侧，组成一个可透光的立方体物体，且中间围成一个密闭空间。

所述液态散射部件为液态物质或者散射微粒与液态物质组成的混合物，填充在所述密闭空间内，具有散射特性、高透光性和高流动性。

优选地，所述液态散射部件为一种以上散射微粒与高透光液体组成的混合液体。

所述振动器在二维平面或三维空间内振动，频率大于30hz，振动轨迹包括但不限于直线、圆、椭圆等。

所述第一温度控制部件、第二温度控制部件、第三温度控制部件和第四温度控制部件可分别单独控制，可以同时持续工作或者按照设定的规律分时间断工作。

进一步地，所述第一温度控制部件、第二温度控制部件、第三温度控制部件和第四温度控制部件可改变液态散射部件上下左右四侧温度，使液态扩散部件内部产生温度差，液态物质在温度差作用下产生热流动、折射率变化以及散射微粒的不断运动。

本发明还提供一种基于固液双态消散斑装置的激光投影光源，包括激光器、合光装置和固液双态消散斑装置。所述激光器发出红绿蓝三色激光束，通过合光装置合成白光，然后激光束依次透过固液双态消散斑装置的第一固态散射部件、液态散射部件和第二固态散射部件；固液双态消散斑装置在振动器驱动下高频振动，使激光束与固态散射部件和液态散射部件相对运动并被散射，增加光束相位随机性，降低激光相干性。温度控制部件对液态散射部件进行温度调节，温度动态变化会使液态散射部件产生热流动、折射率变化以及散射微粒的不断运动，进一步增加激光束相位随机性，降低激光相干性，得到较好的消散斑效果。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明提供一种固液双态消散斑装置及激光投影光源，组合使用固态散射部件与液态散射部件，分段逐步增加光束相位随机性；另外，通过振动方式和液态散射部件的温度变化产生散射特性动态变化方式，进一步增加激光束相位动态随机性。这种分段多层级散射方式，叠加多种动态随机性可增加激光束相位的随机变化，可有效降低散斑对比度，有效解决三色激光显示中的消散斑难题。

附图说明

图1为本发明一种基于固液双态消散斑装置的激光投影光源示意图；

图2为本发明一种固液双态消散斑装置示意图；

图3为本发明一种固液双态消散斑装置爆炸图；

附图中标记：10-激光器；20-合光装置；30-固液双态消散斑装置；31-振动器；32-固液双态消散斑组件；321-第一散射部件；322-第二散射部件；323-第一温度控制部件；324-第二温度控制部件；325-第三温度控制部件；326-第四温度控制部件；327-液态散射部件。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供一种基于固液双态消散斑装置的激光投影光源，包括激光器10、合光装置20、固液双态消散斑装置30。所述激光器10发出红绿蓝三色激光束。所述合光装置20设置在激光器10之后，用于把红绿蓝三束激光合为一束白光。所述固液双态消散斑装置30设置在合光装置合光装置20之后，用于对激光束进行消相干处理。

如图2、图3所示，所述固液双态消散斑装置30包括驱动器31和固定在其上的固液双态消散斑组件32。所述固液双态消散斑组件32包括第一固态散射部件321、第二固态散射部件322、第一温度控制部件323、第二温度控制部件324、第三温度控制部件325、第四温度控制部件326和液态散射部件327。所述第一固态散射部件321和第二固态散射部件322均为方形，二者大小相同，平行正对放置，在中间设置一个0.01mm-10mm的间距。第一温度控制部件323、第二温度控制部件324、第三温度控制部件325、第四温度控制部件326分别设置在第一固态散射部件321和第二固态散射部件322的上、下、左、右位置，且与二者组成一个立方体物体，且内部围成一个立方体密闭空间。所述液态散射部件327为散射微粒与液态物质组成的混合物，填充在所述立方体密闭空间。

所述液态散射部件327中的散射微粒与液态物质混合均匀，可散射透过其中的激光束，还具有高透光性，高流动性。

所述第一温度控制部件323、第二温度控制部件324、第三温度控制部件325和第四温度控制部件326可分别单独控制，可以同时持续工作或者按照设定的规律分时间断工作。

本实施例的工作原理为：所述激光器10发出红绿蓝三色激光束，通过合光装置20合成白光，然后激光束依次通过固液双态消散斑装置32的第一固态散射部件321、液态散射部件327和第二固态散射部件322；固液双态消散斑装置32随驱动器31一起高频振动，使激光束与散射部件相对运动并被散射，增加了光束相位随机性，降低激光相干性。另外，第一温度控制部件323、第二温度控制部件324、第三温度控制部件325和第四温度控制部件326对液态散射部件327上下左右四侧进行温度调节，产生变化的温度差，液态物质在温度差作用下产生热流动、折射率变化以及散射微粒的不断运动。激光束透过液态散射部件时，上述参数的动态变化会进一步增加光束相位随机性，抑制激光散斑的产生。

在本实施例中，所述第一固态散射部件321的扩散半角hwhm设置为0°-10°；液态散射部件327的扩散半角hwhm设置为0°-10°；第二固态散射部件322的的扩散半角hwhm设置为0°-10°；三者的扩散半角可根据技术方案的不同，进行灵活设置。

本实施例所提供的一种基于固液双态消散斑装置的激光投影光源，通过固态、液态散射部件组合方式，分段逐步增加激光束的相位随机性；另外，通过振动频率控制和液态扩散部件的温度变化进一步增加激光束的动态相位随机性，能得到较好的消散斑效果。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。