[发明专利]用于消除激光投影散斑的光学结构、光学系统及光学方法

说明书

技术领域

本发明涉及微型激光投影显示技术，尤其涉及一种用于消除激光投影散斑的光学结构、光学系统及光学方法。

背景技术

微型激光投影显示技术是主要是以红、绿、蓝三基色的激光光束的激光光束为光源，使在显示终端透射出的画面(即图像)尽可能真实地还原客观世界的色彩。激光光束可以使显示终端的图像亮度更高、色域更广，但是其存在的散斑现象不但影响图像的分辨率，而且使图像的外观被散斑场的颗粒状结构所调制，严重影响了图像的质量，因此必须加以抑制。

对于微型激光投影显示技术而言，激光光束的单色性和线偏振性都是有益的特性，也就是说，是在消除激光光束散斑的过程中应当尽量保留的特性。因此增加空间上的差异性成为微型激光投影显示技术中消除散斑的主要途径。目前通过增加空间上的差异性来消除散斑的方案主要是通过在光路中安排一块振动或者旋转的散射体或者衍射光学元件来实现的，但是由于这种方案消除散斑的原理是：散射体或者衍射光学元件使激光光束的出射角扩展，随着出射角的增大，散斑的亮度、对比度等反映光束能量的参数的值将随之发生相当程度的减小，传感器接收到的散斑现象才会因此减弱。

也就是说，目前消除散斑的方案在消除散斑的同时，会伴随着激光光束的能量效率的降低。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何在保证激光光束的能量效率的前提下，有效地消除微型激光投影显示技术中存在的散斑现象。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于消除激光投影散斑的光学结构。该光学结构包括激光光源、混光棒、数字微镜器件和DMD阵列，所述激光光源发射的激光光束在所述混光棒内进行多次全反射，多次全反射形成的出射光入射加载有数字全息源信息的所述数字微镜器件，从所述数字微镜器件出射的激光光束经DMD阵列反射至显示终端。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学结构，在一种可能的实现方式中，所述光学结构还包括第一耦合透镜，所述第一耦合透镜设置于所述激光光源和所述混光棒之间，所述激光光源发射的激光光束经所述第一耦合透镜汇聚光束后入射所述混光棒。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学结构，在一种可能的实现方式中，所述光学结构还包括第二耦合透镜，所述第二耦合透镜设置于所述混光棒和所述数字微镜器件之间，所述多次全反射形成的出射光经所述第二耦合透镜进行多次汇聚光束后，将所述混光棒的出射光汇聚为与所述混光棒的轴线平行的光束。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学结构，在一种可能的实现方式中，所述光学结构还包括第三耦合透镜，所述第三耦合透镜设置于所述数字微镜器件和所述DMD阵列之间，与所述混光棒的轴线平行的光束经所述第三耦合透镜进行扩束之后，经所述DMD阵列反射入射所述显示终端。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学结构，在一种可能的实现方式中，所述混光棒还配置有旋转机构，该旋转机构能够使所述混光棒以可旋转的方式处于所述光学结构中。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学结构，在一种可能的实现方式中，所述光学结构，所述激光光源为He-Ne激光器。

为了解决上述技术问题，根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于消除激光投影散斑的光学系统。该光学系统包括三组所述光学结构，其中，第一组所述光学结构的激光光源能够发射红光，第二组所述光学结构的激光光源能够发射绿光，第三组所述光学结构的激光光源能够发射蓝光，并且，三组所述光学结构的混光棒的轴线相互平行。

对于上述用于消除激光投影散斑的光学系统，在一种可能的实现方式中，所述红光的波长为632.8nm，所述绿光的波长为532nm，所述蓝光的波长为473nm。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第三个实施例，提供了一种用于消除激光投影散斑的光学方法。该光学方法包括该方法包括以下步骤：

S10、使红、绿、蓝三色激光器组发射的三组平行的第一激光光束分别通过第一耦合透镜组汇聚光束后形成三组第二激光光束；

S20、三组所述第二激光光束分别入射三组混光棒组，并在相应的混光棒组内多次全反射后，出射为三组第三激光光束；

S30、三组所述第三激光光束分别通过第二耦合透镜组进行多次汇聚光束处理之后，整形成与所述混光棒的轴线平行的三组第四激光光束；