一种激光光源及激光投影设备的制造方法与工艺

一种激光光源及激光投影设备本申请要求2015年12月31日提出的发明名称“一种激光光源及激光投影设备”的中国发明申请201511013799.9的优先权。技术领域本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种用于投影的激光光源及激光投影设备。

背景技术：
激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。激光的高相干性也带来了激光投影显示时的散斑效应，所谓散斑是指相干光源在照射粗糙的物体时，散射后的的光，由于其波长相同，相位恒定，就会在空间中产生干涉，空间中有些部分发生干涉相长,有部分发生干涉相消,最终的结果是在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点，这些未聚焦的斑点在人眼看来处于闪烁状态,长时间观看易产生眩晕不适感，更造成投影图像质量的劣化，降低用户的观看体验。从抑制散斑的原理上看，通常包括，运用空间迭加的方法使散斑细化；运用时间平均的方法使散斑叠加，利用人眼积分作用减弱；运用拓展频谱宽度降低激光光源的相干性，以及运用频率迭加的方法减弱光源的相干性。现有技术在激光传输光路中，使用旋转的散射片或扩散片进行消散斑，主要是利用了上述空间迭加和时间平均的原理，通过将光束拆分多个子光束，将散斑细化，并将不同时点的散斑图样进行叠加匀化，通过在人眼中的积分作用，使散斑现象淡化，减弱。但是现有技术中扩散片的消散斑效果与扩散片本身设置的发散角度和运动方式有关，在实际应用中，效果有限，无法有效提高投影画面的显示质量。

技术实现要素：
本发明公开了一种激光光源和激光投影设备，包括蓝色激光器和红色激光器，分别发出蓝色激光和红色激光；还包括荧光轮，所述荧光轮用于受激发出绿色荧光，通过在至少一种颜色的激光传输光路中设置第一扩散部件和第二扩散部件，两扩散部件受驱进行运动且运动轨迹不同，使得透射该两个扩散部件的激光光束相位改变呈多样性，利于提高激光光源的消散斑效果。本发明目的是通过以下技术方案实现的：一种双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器，分别发出蓝色激光和红色激光；还包括荧光轮，用于受激发出绿色荧光；在至少一种颜色的激光的传输光路中设置第一扩散部件，第二扩散部件，两扩散部件分别受驱动进行运动，且第一扩散部件和第二扩散部件的运动轨迹不同；优选地，第一扩散部件和第二扩散部件在至少一种颜色的激光的传输光路中前后相邻设置。或者优选地，第一扩散部件和第二扩散部件在至少一种颜色的激光的传输光路中间隔设置。优选地，，第一扩散部件和第二扩散部件分别受驱动进行线性往复振动。或者优选地，第一扩散部件和第二扩散部件其中之一受驱动进行旋转，另一受驱动进行摆动或平动。优选地，第一扩散部件和第二扩散部振动方向正交。优选地，至少第一扩散部件和第二扩散部件之一做非周期性运动。优选地，第一扩散部件和第二扩散部件均做周期性运动。优选地，第一扩散部件和第二扩散部件均为散射片或扩散片。本发明还提供了一种激光投影设备，包括激光光源，光机，镜头，激光光源为光机提供照明，光机对光源光束进行调制，并输出至镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面，激光光源为上述任一技术方案的激光光源。本发明实施例一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：本发明实施例技术方案提供的激光光源，通过在激光传输光路中设置消散斑装置，该消散斑装置包括依次设置的两个扩散部件，两个扩散部件分别在驱动部件的驱动下进行运动，从而相比于现有技术中使用一片旋转运动的扩散片或散射片，激光光束能够经过两次散射，匀化效果得到提升，以及，由于两个扩散部件的运动轨迹不同，从而两个扩散部件的运动轨迹叠加后所包围的轨迹面或范围大于原第一扩散部件或第二扩散部件的轨迹面或范围，以及也大于具有相同运动轨迹的两扩散部件的叠加运动轨迹面或范围，使得激光光束在依次经过两个扩散部件时，相位发生改变的空间位置范围增大，而改变后的相位之间的相关度较低的概率增大，即产生随机相位的概率增大，能够大大增加随机相位图样的数量，利用人眼的积分作用，使得散斑效应减弱，达到了较佳的消散斑的目的，能够提供高质量的激光光源照明，同时，散斑效应的减弱提高了投影画面的显示质量。本发明实施例技术方案提供的激光投影设备，应用上述的激光光源方案，能够减弱投影画面的散斑效应，提高投影画面的显示质量，增强产品的竞争力。附图说明图1为本发明实施例一中激光光源架构示意图；图2为本发明实施例一中消散斑装置结构示意图；图3为本发明实施例一中消散斑装置运动方式示意图；图4为本发明实施例一中消散斑装置拟合运动轨迹示意图；图5A为本发明实施例一中消散斑装置又一拟合运动轨迹示意图；图5B为本发明实施例一中消散斑装置再一拟合运动轨迹示意图；图6为本发明实施例二中激光光源架构示意图；图7A为本发明实施例三中消散斑装置一运动方式示意图；图7B为本发明实施例三中消散斑装置又一运动方式示意图；图8为本发明实施例三中激光光源架构示意图；图9为本发明实施例四中激光光源架构示意图；图10为本发明实施例五中激光光源架构示意图；图11为本发明实施例六中激光投影设备结构示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。实施例一本发明实施例一提供了一种激光光源，如图1所示，本实施例一公开了一种双色激光光源，激光器具体包括蓝色激光器11和红色激光器12，两者垂直排列，分别发出蓝色激光和红色激光，其中蓝色激光作为激发光源。以及，荧光轮20，荧光轮20基板上设置有绿色荧光粉，用于受激光激发发出绿色荧光，从而与蓝色激光，红色激光形成三基色。其中，红色激光和蓝色激光合光后的传输光路中设置有消散斑装置30，消散斑装置30包括第一扩散部件31和第二扩散部件32，两扩散部件前后相邻设置。如图2所示，消散斑装置30还包括第一驱动部件33，第二驱动部件34，第一扩散部件31和第二扩散部件32同时并分别受第一驱动部件33和第二驱动部件34驱动进行运动，且第一扩散部件31和第二扩散部件32的运动轨迹不同。具体地，在本实施例光源中，蓝色激光器11发出的蓝色激光和红色激光器12发出的红色激光，首先经过缩束部件进行光束整形，将激光器发出的较大光斑进行缩小后才利于在光学镜片中传输，提高光处理效果，以及，光束整形更为直接的目的是符合荧光轮受激所需要的光斑大小，比如在0.8mm直径左右。常用的聚束部件包括聚焦透镜或者望远镜系统（由一片凸透镜和一片凹透镜组成），在本实施例中采用望远镜系统。具体地，每路激光先经过一片大的凸透镜进行会聚光束，通过合光部件40合成方向相同的一路，再经过一片凹透镜。具体地，合光部件40可以为二向色镜，能够透射蓝色激光，并反射红色激光，或者为具有间隔的反射镜组单元，镂空或透明区域允许蓝色激光透射，反射镜片反射红色激光，从而两路互相垂直的光束变成一路光进行传输。在两路合光的传输中由于设置了第一扩散部件31和第二扩散部件32组成的消散斑装置30，能够根据蓝色激光器和红色激光器的点亮时段，在蓝色激光或者红色激光透射这两个扩散部件时进行消散斑。消散斑装置30的具体工作过程如下：如图2所示，消散斑装置30还包括控制部件35，控制部件35分别对第一致动部件33和第二致动部件34进行信号控制，根据信号输出对应地驱动电流，比如不同的PWM波，或者对应的软件程序控制，使得第一驱动部件33和第二驱动部件34带动对应的扩散部件做不同的运动。控制部件35可以为CUP控制器，同时为两驱动部件输出控制信号。由于第一扩散部件31和第二扩散部件32前后依次设置，从而蓝色或红色激光光束能够依次通过两个扩散部件，经过两次扩散，提高光束的匀化程度。由于光束先经过第一扩散部件31扩散后，发散程度增加，优选地，第二扩散部件32的面型稍大于第一扩散部件31，以便能够全部接收从第一扩散部件31出射的呈一定发散程度的激光光束。以及，第一扩散部件31和第二扩散部件32同时并分别受第一驱动部件11和所述第二驱动部件21的驱动进行运动，从而激光光束依次通过两个运动状态的扩散部件，运动的扩散部件相比于静止设置的扩散部件除了在改变空间相位外，还能够使激光光束产生多个随机相位图样，有利于提高激光的消散斑效果；并且在本发明实施例中，第一扩散部件31和第二扩散部件32的运动轨迹不同，两个扩散部件的运动轨迹叠加后所包围的轨迹面或范围大于原第一扩散部件或第二扩散部件的轨迹面或范围，以及也大于具有相同运动轨迹的两扩散部件的叠加运动轨迹面或范围，由于两个扩散部件对于激光光束相位的改变均是随机的，这使得激光光束在依次经过两个扩散部件时，在较大面积的轨迹面或者范围内，相位发生改变的空间位置范围增大，改变后的相位之间的相关度较小的概率增大，即产生随机相位的概率增大，能够大大增加随机相位图样的数量，利用人眼的积分作用，使得散斑效应减弱，达到了较好的消散斑的目的。具体地，第一扩散部件31和第二扩散部件32可以均为散射片或扩散片，其中，散射片或扩散片的入光面设置散射微结构，或者，散射片或扩散片的入光面和出光面均设置散射微结构，能够提高激光光束透过该部件后的散射程度。以及，第一扩散部件31和第二扩散部件32可以为圆形，也可以为长方形，或者椭圆形，只要利于全部接收到前端入射的激光光束即可，在此并不对形状做具体限定。第一致动部件33和第二致动部件34可以为电磁线圈或者压电陶瓷，并通过一个夹持结构（图中未示出），比如支撑框框架，与上述第一扩散部件31和第二扩散部件32连接，并受控于控制部件35，随着驱动电流的改变，对扩散部件进行不同运动轨迹的驱动。需要说明的是，运动轨迹由运动方向、运动形式和运动幅度来表示。上述的运动轨迹不同是指运动方向、运动形式和运动幅度三个因素中任一不同，或者任两者不同，或者三者均不同的情况。后面将分别介绍第一扩散片31和第二扩散片多种不同运动轨迹组合方式。以及，在具体实施时，第一扩散部件31和第二扩散部件32，为了使扩散部件的光透过率较高，对应激光的入射方向，第一扩散部件31和第二扩散部件32均在垂直于激光的入射方向的平面上进行运动。以及，本领域技术人员能够理解，基于上述设置，当第一扩散部件和第二扩散部件相邻设置，且透过两个扩散部件的激光光束的传输方向一致，则第一扩散部件和第二扩散部件的运动平面相互平行。当第一扩散部件和第二扩散部件间隔设置，应用于具体的消散斑光路中时，由于激光光路方向的改变，虽然第一扩散部件和第二扩散部件的运动平面与激光光路传输方向保持垂直关系，但两个平面可能平行，也可能呈一角度，这与激光光路发生转折的角度有关，而两扩散部件叠加消散斑的效果并不会有较大差异。在本发明实施例中，为简要说明，以第一扩散部件和第二扩散部件相邻设置，运动平面相互平行为例进行介绍。如图3所示，对应激光的入射方向，第一扩散部件31和第二扩散部件32以激光入射方向的光轴为Z轴，建立坐标系，第一扩散部件31和第二扩散部件32分别沿垂直于Z轴的且相互平行的两个平面a，b进行运动。这种设置方式能够使扩散部件以最大有效面积对蓝色或红色激光光束进行透射，提高了对激光光束的光扩散效率。在平面a，b上，第一扩散部件31和第二扩散部件32分别受驱动进行线性往复振动。其中，两线性往复振动的振动方向不同，如图3所示，第一扩散部件31沿运动轨迹1做线性往复振动，第二扩散部件32沿运动轨迹2做线性往复振动，运动轨迹1和运动轨迹2的延长线呈夹角ϴ，夹角ϴ可以为锐角或直角。当夹角ϴ为直角时，即两个扩散部件的运动方向正交，具体可以是，第一扩散部件31沿水平X轴方向进行往复振动，第二扩散部件32沿竖直Y轴方向进行往复振动，从而两者的运动轨迹延长线相互垂直。当然，也可以是第一扩散部件31沿竖直Y轴方向，第二扩散部件沿水平X轴方向进行线性往复振动，这两种情况下效果类似，并不限定具体的实施情况。上述两个方向的两个扩散部件的线性往复振动可以为匀速运动，也可以是非匀速运动。上述两个方向的两个扩散部件的线性往复振动的振幅可以相同，也可以不同，振幅范围优选地大于等于0.1mm。以及，上述两个方向的两个扩散部件的线性往复振动可以均是周期性的，或者也可以其中一个线性往复振动是周期性的，另一个是非周期性，或者，这两个部件的线性往复振动均是非周期性的。非周期性随机的运动方式能够增加光束相位改变的随机性，减少因为周期性运动造成的稳定的光斑图样。下面结合附图3和图4详细说明第一扩散部件31和第二扩散部件32的运动过程。以第一扩散部件31和第二扩散部件32沿正交的两个方向进行线性往复振动，且两个线性振动的振幅大小相同，以及均为匀速运动为例，则在第一扩散部件31和第二扩散部件32均进行运动的过程中，将第一扩散部件31和第二扩散部件32各自的运动轨迹投影在一个平面上，该投射平面垂直于激光入射光轴方向，拟合后的运动轨迹也投影于同一平面内，从而沿激光光束入射方向的Z轴，两部件各自的运动轨迹拟合形成的运动轨迹如图4所示。其中原点O为第一扩散部件31和第二扩散部件32线性往复振动的中点，假设两线性振动的振幅大小均为R，R取大于0.1mm范围值，随着R值的增加，有利于消散斑但是会对增大光斑面积。a1，a2，a3，b1，b2，b3，c1，c2，c3分别代表第一扩散部件31和第二扩散部件32在各自运动轨迹中及拟合运动轨迹中的不同空间位置的投射点。以及，线性振动的频率并不做具体限定，根据产品需要以及硬件驱动能力，本发明实施例优选地取线性振动的频率为60~240HZ。本领域技术人员能够理解，振动频率也同样可以取50HZ或者其他数值。根据图示，第一扩散部件31在a1至a3范围沿运动轨迹1运动，a1或a3至中心原点O的距离为R，第二扩散部件32在b1至b3范围沿运动轨迹2运动，b1或b3至中心原点O的距离为R。从而，当第一扩散部件31运动至a1点，且第二扩散运动部件20位于中心原点O位置时，即左侧最大振幅位置处，则拟合运动轨迹点为a2位置处，即沿X轴水平向左二分之一振幅位置处。当第一扩散部件31运动至a2点，且第二扩散运动部件20运动至b2位置时，则拟合运动轨迹点为c2位置处。同理，当第一扩散部件31运动至中心原点O位置处，且第二扩散运动部件20运动至b1位置时，即沿Y轴方向向上最大振幅位置处，则拟合运动轨迹点为b2位置处。当第一扩散部件31运动至a1或a3点，且第二扩散运动部件20运动至b1位置时，则拟合运动轨迹点为c3或c1位置处。从而，第一扩散部件31和第二扩散部件32的运动轨迹进行拟合后形成如图4所示的圆形，即运动轨迹可表示为：X²+Y²=c²，其中，X代表运动轨迹1中的点，Y代表运动轨迹2中的点，C=R，这个运动轨迹所包围的面积或范围代表了第一扩散部件31和第二扩散部件32能够对光束进行相位改变的空间位置范围大小，由于两扩散部件对于光束相位的改变是随机的，当相位能够发生改变的空间位置范围越大，能够产生不相关的随机相位的概率就增大，，从而最终产生的独立随机相位图样的数量将大大增加，利用人眼的积分作用，散斑效应会大大减弱。以及，当第一扩散部件31和第二扩散部件32...