一种激光器阵列及激光光源的制作方法

本发明涉及激光显示技术领域，尤其涉及一种激光器阵列及激光光源。

背景技术：

近年来激光被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。但是由于激光的高相干性，不可避免地产生散斑效应。所谓散斑是指相干光源在照射粗糙的物体时，散射光由于波长相同，相位恒定，从而在空间上产生干涉，空间中有的部分发生干涉相长，有的部分发生干涉相消，最终在显示端出现颗粒状的明暗相间的斑点，造成投影图像质量的下降。

目前，为减小激光由于本身特性带来的散斑效应，相关技术是在激光传输光路中使用旋转的散射片或振动的扩散片，或者是通过设置扩散部件增加激光的空间相位，以破坏相位恒定的干涉条件进行减弱散斑。还有一些方法是通过振动光纤、振动屏幕等方法来削弱散斑的影响。但是上述这些方法均只能降低激光的空间相干性，然后进行时间的平均，而激光本身具有超高的时间相干性，相关技术中只针对激光空间相干的消散斑措施有较大局限，很大程度上制约着激光显示的散斑问题的解决。

目前在针对激光时间相干的问题还没有提出有效的解决办法。

技术实现要素：

本发明提供一种激光器阵列，应用在激光光源中，将波长不同的激光光束在空间上间隔排列，避免波长相同的激光光束离得太近导致时间上的强相干，从而大幅降低了激光光源的散斑影响。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种激光器阵列，该激光器阵列至少包括一个列组，该列组包括至少一个第一激光器、至少一个第二激光器；该第一激光器发出的第一激光与该第二激光器发出的第二激光均为第一颜色，其中，上述第一颜色为蓝色、红色、绿色中的一种。即，在第一激光器的相邻位置上设置第二激光器，以实现相同的激光器之间间隔设置有不同的激光器。

可选的，上述激光器阵列中的一个列组还包括至少一个第三激光器，该第三激光器发出的第三激光也为第一颜色；该第三激光的波长比第二激光的波长大至少1nm，可进一步优选为2nm；该第三激光器与第一激光器、第二激光器间隔排列。即，在第一激光器的相邻位置上设置第二激光器或第三激光器，以此类推，以实现相同的激光器之间间隔设置有不同的激光器。

可选的，上述激光器阵列中的列组还包括至少一个第四激光器、至少一个第五激光器，该第四激光器发出的第四激光与该第五激光器发出的第五激光均为第二颜色，其中，第二颜色为蓝色、红色、绿色中的一种，而且该第二颜色与第一颜色不同。进一步的，该激光器阵列中的列组还包括至少一个第六激光器，该第六激光器发出的第六激光也为第二颜色，第六激光的波长比第五激光的波长大至少1nm，进一步优选为2nm，第六激光器与第四激光器、第五激光器间隔排列。

可选的，上述激光器阵列中的列组还包括至少一个第七激光器、至少一个第八激光器，该第七激光器发出的第七激光和该第八激光器发出的第八激光均为第三颜色，其中，第三颜色为蓝色、红色、绿色中的一种，且第三颜色与第一颜色、第二颜色不同；第七激光的波长比第八激光的波长小至少1nm，进一步优选为2nm，第七激光器与第八激光器间隔排列。进一步的，该激光器阵列中的列组还包括至少一个第九激光器，该第九激光器发出的第九激光也为第三颜色，第九激光的波长比第八激光的波长大至少1nm，进一步优选为2nm，第九激光器与第七激光器、第八激光器间隔排列。

可选的，当上述激光器阵列中的列组为多个时，相邻两个列组之间的间隔为3mm至10mm。

第二方面，本发明还提供了一种激光光源，激光光源包括激光器阵列、准直镜组、会聚镜组。该激光器阵列包括一个或多个列组，该一个或多个列组中包含有至少一个第一激光器和至少一个第二激光器，第一激光器发出的第一激光与第二激光器发出的第二激光颜色相同，可以为蓝色、红色或者绿色其中的一种。无论第一激光与第二激光为哪一种颜色，本发明设计第一激光的波长比第二激光的波长小至少1nm，同时，本发明还设计将第一激光器与第二激光器间隔排列。当然，也可以设计将第一激光的波长比第二激光的波长小2nm，由此会带来更佳的消散斑效果。但这只是本发明优选的实施方式之一，并不限定本发明的实质保护范围。

该激光光源中的准直镜组对上述激光器阵列发出的激光进行准直，并出射至会聚镜组，该会聚镜组对入射来的激光进行会聚并出射。

可选的，激光光源还包括扩散部件，该扩散部件设置在会聚镜组的出射光路上，对上述会聚镜组出射的激光进行扩散，同时，该扩散部件受驱进行振动，进一步增加扩散效果。本发明中由激光器阵列出射的激光光束再经过运动扩散部件的时间平均，在人眼的观看时间内可以产生更多的随机散斑图样，更多散斑图样的叠加可以获得更好的消散斑的效果。

本发明通过将波长不同的激光光束在空间上相邻排列，而使波长相同的激光光束在空间上被间隔开，从而将相邻两束激光的中心光谱间距设计在1nm以上，使得虽然激光有2nm左右的谱宽，但相邻两束激光的时间相干部分大大减少，可以看作是近似独立的两束激光，彼此之间的时间相干性由此变得非常低。同时，由于将波长相同的激光光束在空间上间隔开，增大了空间间隔距离，彼此的相干性也大大降低了。综上两种消相干的设计方式，本发明大幅度降低了激光光束的散斑效应，提升了显示画质质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中具有一个列组的激光器阵列示意图一；

图2为本发明实施例中具有一个列组的激光器阵列示意图二；

图3为本发明实施例中半导体激光器所发出激光的谱宽示意图；

图4为本发明实施例中具有多个列组的激光器阵列示意图；

图5为本发明实施例中激光器阵列单色发光分布示意图一；

图6为本发明实施例中激光器阵列单色发光分布示意图二；

图7为本发明实施例中激光器阵列双色发光分布示意图一；

图8为本发明实施例中激光器阵列双色发光分布示意图二；

图9为本发明实施例中激光器阵列双色发光分布示意图三；

图10为本发明实施例中激光器阵列三色发光分布示意图；

图11为本发明实施例中激光光源架构示意图一；

图12为本发明实施例中激光光源架构示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种激光器阵列，参照图1，图1是本发明实施例中激光器阵列排列方式的示意图之一，本实施例的激光器阵列包括一个列组，该一个列组中包含有2个第一激光器和2个第二激光器，第一激光器发出的第一激光与第二激光器发出的第二激光颜色相同，可以为蓝色、红色或者绿色其中的一种。无论第一激光与第二激光为哪一种颜色，本实施例设计第一激光的波长比第二激光的波长小至少1nm，同时，本实施例还设计将第一激光器与第二激光器间隔排列（图1中的1代表第一激光器，图1中的2代表第二激光器）。需要说明的是，第一激光器和第二激光器的数量只是为了示意方便而作举例，并不构成对本发明保护范围的限制，实际实施中，一个列组中第一激光器和第二激光器的数量可以为多个，不过至少需要有部分按照本实施方式间隔排列。

由于半导体激光器所发出激光的谱宽为2nm左右（如图3所示），本实施例通过将波长不同的激光光束在空间上相邻排列，而使波长相同的激光光束在空间上被间隔开，从而将相邻两束激光（即第一激光与第二激光）的中心光谱间距设计在1nm以上，使得虽然激光有2nm左右的谱宽，但相邻两束激光的时间相干部分大大减少，可以看作是近似独立的两束激光，彼此之间的时间相干性由此变得非常低。同时，由于将波长相同的激光光束在空间上间隔开，增大了空间间隔距离，彼此的相干性也大大降低了。综上两种消相干的设计方式，本发明实施例大幅度降低了激光光束的散斑效应，提升了显示画质质量。

当然，在上述实施例中，也可以设计将第一激光的波长比第二激光的波长小2nm，由此会带来更佳的消散斑效果。但这只是本发明优选的实施方式之一，并不限定本发明的实质保护范围。

需要注意的是，本发明中提及的第一激光器与第二激光器间隔排列是指在第一激光器的相邻位置上设置第二激光器，以实现相同的激光器之间间隔设置有不同的激光器。本发明中的全部相关实施例都以本含义为准。

在本发明的一个实施方式中，参照图2，图2是本发明实施例中激光器阵列排列方式的示意图之一，可以在包含有第一激光器、第二激光器的列组中设置一个或多个第三激光器（图2中的3代表第三激光器），该第三激光器发出的第三激光也与第一激光和第二激光的颜色相同。而将第三机关的波长设计为比第二激光的波长大至少1nm，本实施例可以优选为2nm，并且将第三激光器与第一激光器、第二激光器两两排列，即第一激光器、第二激光器和第三激光各自的相邻位置上均设置不同于自己的激光器，这样就可以使得相邻的两束的激光波长彼此不同，在时间上的相干性大大减弱，从而降低激光光束的散斑效应。

需要注意的是，本发明中提及的第三激光器与第一激光器、第二激光器间隔排列是指在第一激光器的相邻位置上设置第二激光器或第三激光器，以此类推，以实现相同的激光器之间间隔设置有不同的激光器。本发明中的全部相关实施例都以本含义为准。

在本发明的一个实施方式中，参照图4，图4为本发明实施例中具有多个列组的激光器阵列示意图，激光器阵列可以包含多个列组，并且将相邻两个列组之间的间距设计为3mm以上，该间距可以很大程度上避免列组之间产生激光光束的相干。又考虑到激光器阵列的体积限制，优选将相邻两个列组之间的间距设计为10mm以下。每一个列组上都可以选择将第一激光器和第二激光器间隔排列，也可以选择将第一激光器、第二激光器和第三激光器间隔排列。当然，只要有部分上述激光器进行了间隔排列，而另有一部分波长相同的激光器相邻排列了，也是可以一定程度上实现本发明的技术效果的。

在上述实施例中，参照图5和图6，图5和图6均为本发明实施例中激光器阵列单色发光分布示意图，无论激光器阵列中包含有一个列组还是多个列组，第一颜色均可以为蓝色、红色或绿色中的其中一种。如图5所示，第一颜色为蓝色，b1代表发出蓝色第一激光的第一激光器，b2代表发出蓝色第二激光器的第二激光器，蓝色第一激光的波长比蓝色第二激光的波长小至少1nm，本实施例可优选为2nm。而且，在每一个列组中，b1和b2都可以间隔排列，所发出的蓝色第一激光和蓝色第二激光也是间隔排列，即每两束蓝色第一激光之间都间隔设置有蓝色第二激光，每两束蓝色第二激光之间都间隔设置有蓝色第一激光。当然，在本实施例中，有部分b1相邻排列或者有部分b2相邻排列也是可以的。

还如图6所示，第一颜色也可以为红色，r1代表发出红色第一激光的第一激光器，r2代表发出红色第二激光的第二激光器，红色第一激光的波长比红色第二激光的波长小至少1nm，本实施例可优选为2nm。而且，在每一个列组中，r1和r2都可以间隔排列，所发出的红色第一激光和红色第二激光也是间隔排列，即每两束红色第一激光之间都间隔设置有红色第二激光，每两束红色第二激光之间都间隔设置有红色第一激光。当然，在本实施例中，有部分r1相邻排列或者有部分r2相邻排列也是可以的。同理，上述实施例中的第一颜色也可以为绿色，在此不再赘述了。

在本发明的一个实施方式中，激光器阵列中的列组可以包括至少一个第一激光器、至少一个第二激光器、至少一个第四激光器、至少一个第五激光器，上述激光器可以被设置在同一个列组中，也可以被设置在不同的列组中。第一激光器发出的第一激光和第二激光器发出的第二激光均为第一颜色，第四激光器发出的第四激光与第五激光器发出的第五激光均为第二颜色，第一颜色和第二颜色分别为蓝色、红色、绿色其中之一且彼此不同。本实施例中，第一颜色设置为蓝色，第二颜色设置为红色，参照图7、图8、图9所示，图7、图8、图9均为本发明实施例中激光器阵列双色发光的分布示意图，b3代表发出蓝色第一激光的第一激光器，b4代表发出蓝色第二激光的第二激光器，r3代表发出红色第四激光的第四激光器，r4代表发出红色第五激光的第五激光器。其中，蓝色第一激光的波长比蓝色第二激光的波长小至少1nm，优选为2nm；红色第四激光的波长比红色第五激光的波长小至少1nm，优选为2nm。如图7、图8、图9所示，可以在一部分列组中设置b3和b4间隔排列，在其他列组中设置r3和r4间隔排列；也可以在同一个列组中设置b3、b4、r3、r4相互间隔排列，只要保证波长相同的激光器不相邻即可，也即，在同一个列组中，b3不仅可以与b4相邻，也可以与r3或r4相邻，其他激光器也是同理。

在上述实施例中，激光器阵列的列组中还可以设置至少一个第六激光器，该第六激光器发出的第六激光为红色，第六激光的波长比第五激光的波长大至少1nm，优选为2nm，第六激光器与第四激光器即r3、第五激光器即r4间隔排列，也即，在同一个列组中，该第六激光器可以与b3、b4、r3、或r4相邻，只要该第六激光器的相邻位置上不设置第六激光器即可。

在本发明的一个实施方式中，激光器阵列中的列组可以包括至少一个第一激光器、至少一个第二激光器、至少一个第四激光器、至少一个第五激光器、至少一个第七激光器、至少一个第八激光器，上述激光器可以被设置在同一个列组中，也可以被设置在不同的列组中。第一激光器发出的第一激光和第二激光器发出的第二激光均为第一颜色，第四激光器发出的第四激光与第五激光器发出的第五激光均为第二颜色，第七激光器发出的第七激光和第八激光器发出的第八激光军色第三颜色，第一颜色、第二颜色和第三颜色分别为蓝色、红色、绿色其中之一且彼此不同。本实施例中，第一颜色设置为蓝色，第二颜色设置为红色，第三颜色设置为绿色。参照图10，图10为本发明实施例中激光器阵列三色发光分布示意图，b3代表发出蓝色第一激光的第一激光器，b4代表发出蓝色第二激光的第二激光器，r3代表发出红色第四激光的第四激光器，r4代表发出红色第五激光的第五激光器，g3代表发出绿色第七激光的第七激光器，g4代表发出绿色第八激光的第八激光器。其中，蓝色第一激光的波长比蓝色第二激光的波长小至少1nm，优选为2nm；红色第四激光的波长比红色第五激光的波长小至少1nm，优选为2nm；绿色第七激光的波长比绿色第八激光的波长小至少1nm，优选为2nm。如图10所示，可以在一部分列组中设置g3和g4间隔排列，在其他列组中设置b3、b4、r3、r4相互间隔排列。发明并不局限于此，也可以在同一个列组中设置b3、b4、r3、r4、g3、g4相互间隔排列，只要保证波长相同的激光器不相邻即可，也即，在同一个列组中，g3不仅可以与g4相邻，也可以与b3、b4、r3或r4相邻。

在上述实施例中，激光器阵列的列组中还可以设置至少一个第九激光器，该第九激光器发出的第九激光为绿色，第九激光的波长比第八激光的波长大至少1nm，优选为2nm，第九激光器与第七激光器即g3、第八激光器即g4间隔排列。而且，在同一个列组中，该第九激光器还可以与b3、b4、r3、r4相邻，只要该第九激光器的相邻位置上不设置第九激光器即可。

本发明实施例还提供了一种激光光源，参照图11，图11为本发明实施例的激光光源结构示意图一，激光光源包括激光器阵列、准直镜组、会聚镜组。

本实施例的激光器阵列包括一个或多个列组，该一个或多个列组中包含有至少一个第一激光器和至少一个第二激光器，第一激光器发出的第一激光与第二激光器发出的第二激光颜色相同，可以为蓝色、红色或者绿色其中的一种。无论第一激光与第二激光为哪一种颜色，本实施例设计第一激光的波长比第二激光的波长小至少1nm，同时，本实施例还设计将第一激光器与第二激光器间隔排列。当然，也可以设计将第一激光的波长比第二激光的波长小2nm，由此会带来更佳的消散斑效果。但这只是本发明优选的实施方式之一，并不限定本发明的实质保护范围。

该激光光源中的准直镜组对上述激光器阵列发出的激光进行准直，并出射至会聚镜组，该会聚镜组对入射来的激光进行会聚并出射。

本实施例通过将波长不同的激光光束在空间上相邻排列，而使波长相同的激光光束在空间上被间隔开，从而将相邻两束激光（即第一激光与第二激光）的中心光谱间距设计在1nm以上，使得虽然激光有2nm左右的谱宽，但相邻两束激光的时间相干部分大大减少，可以看作是近似独立的两束激光，彼此之间的时间相干性由此变得非常低。同时，由于将波长相同的激光光束在空间上间隔开，增大了空间间隔距离，彼此的相干性也大大降低了。综上两种消相干的设计方式，本发明实施例大幅度降低了激光光束的散斑效应，提升了显示画质质量。

在本发明的一个实施方式中，参照图12，图12为本发明实施例的激光光源结构示意图二，激光光源还包括扩散部件，该扩散部件设置在会聚镜组的出射光路上，对上述会聚镜组出射的激光进行扩散，同时，该扩散部件受驱进行振动，进一步增加扩散效果。本实施例中由激光器阵列出射的激光光束再经过运动扩散部件的时间平均，在人眼的观看时间内可以产生更多的随机散斑图样，更多散斑图样的叠加可以获得更好的消散斑的效果。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。