一种激光光束散斑装置及激光扫描投影终端的制作方法

1.本发明涉及激光光束散斑技术领域，特别涉及一种激光光束散斑装置及激光扫描投影终端。


背景技术：

2.目前投影显示领域中， 经常使用发光二极管(led)作为光源。但由于led的物理限制， 使得其衍生产品具有光效不高、对比度较低及色域不广等问题。因而业界开始提出以激光做为投影光源的相关设计，激光扫描投影装置便是其中之一。
3.激光扫描投影装置终端中，通常配有一光学引擎用于多管激光整合，整合后的光源透过扫描振镜进行画面像素扫描，最后将图像投射在屏幕上。但由于激光具有高度相干性，基于干涉原理，投影在屏幕上的影像会存在散斑问题，而对观察者造成强烈不适。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种激光光束散斑装置及激光扫描投影终端。
5.为了实现上述目的，本发明技术方案如下：一种激光光束散斑装置，包括：光源发生器，所述光源发生器用于产生一激光光束；微型偏振器，所述微型偏振器接收激光光束，所述激光光束经微型偏振器进行散斑，并通过微型偏振器形成第一光束；其中，在所述的微型偏振器上应涂布有不同快轴延迟角度的图案，且微型偏振器会藉由外部元件进行一维或二维方向的振动，所述的单一延迟角度的图案，在平行于微型偏振器振动方向的尺寸，应小于或等于2倍激光光束的半径。
6.可选的，所述单一快轴角度的图案尺寸与激光光束的半径关系式为：p0、p45、p90、p135、p180≦2r其中，r为激光光束的光束半径，p0为微型偏振器上快轴角度为0度的图案尺寸；p45为微型偏振器上快轴角度为45度的图案尺寸；p90为微型偏振器上快轴角度为90度的图案尺寸；p135为微型偏振器上快轴角度为135度的图案尺寸；p180为微型偏振器上快轴角度为180度的图案尺寸；可选的，所述微型偏振器的设置满足以下关系式：lx，ly；fx，fy ≧ 60hz其中，fx为元件沿x方向微型偏振器振动时的振动频率，fy为y方向微型偏振器振动时的振动频率，lx为微型偏振器沿x方向振动时的移动距离，ly为元件或y方向振动时的
移动距离。
7.可选的，所述微型偏振器的设置还满足以下关系式：l；f≧60hz；其中，若微型偏振器振动维度为一方向振动，则lx，ly可简化为l，fx和fy可简化为f。
8.可选的，所述微型偏振器的设置还应满足以下关系式：；其中，为光束偏振程度，即由光束中不同偏振角度下，最大光强度imax，与最小光强度imin计算得出，所述dop最大值为1，dop最小值为0。
9.一种激光扫描投影终端，包括：光源发生器，所述光源发生器用于产生一激光光束；微型偏振器，所述微型偏振器接收激光光束，所述激光光束经微型偏振器进行散斑，并通过微型偏振器形成第一光束；扫描振镜，所述扫描振镜接收第一光束，并通过扫描振镜使所述第一光束并至少形成第二光束、第三光束，所述第二光束、第三光束经扫描振镜改变行进方向，达到扫描范围边界后，投影至显示终端。
10.可选的，所述显示终端设为显示屏。
11.采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：1、本发明通过光源发生器发射出激光光束，并通过设定微型偏振器上应涂布有不同快轴延迟角度的图案，且微型偏振器会藉由外部元件进行一维或二维方向的振动；再通过设定微型偏振器的关系式，使得dop的数值变小，从而降低光束的散斑问题，即可达成高光效及体积小的目的，且，可应用于光束半径尺寸小于0.5mm的情况；2、本发明通过微型偏振器进行对光束散斑，再通过扫描振镜对光束的处理后，投影至显示屏上，即可以得到图像看起来自然和丰富，且亮度均匀、画面清晰。
附图说明
12.图1为本发明的整体原理示意图；图2为本发明的快轴角度分布示意图；图3为本发明在图2的轴角度分布下激光光束半径与微型偏振器振动方向示意图一；图4为本发明在图2、图3设置下入射微型偏振器后光束偏振情形图；图5为本发明微型偏振器一维度或二维度偏振镜片振动示意图；图6为本发明快轴角度分布、激光光束半径、微型偏振器振动方向示意图二；图7为本发明微型偏振器振动示意图。
具体实施方式
13.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
14.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
15.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
16.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
18.参照图1所示，本发明提供一种激光光束散斑装置，包括：光源发生器10，所述光源发生器10用于产生一激光光束20；微型偏振器12，所述微型偏振器12接收激光光束20，所述激光光束20经微型偏振器12进行散斑，并通过微型偏振器12形成第一光束21；其中，在所述的微型偏振器12上应涂布有不同快轴延迟角度的图案，且微型偏振器会藉由外部元件进行一维或二维方向的振动。所述的单一延迟角度的图案，在平行于微型偏振器振动方向的尺寸，应小于或等于2倍激光光束20的半径。单一延迟角度的图案尺寸与激光光束20的半径关系式为:p0、p45、p90、p135、p180≦2r，其中，r为激光光束20的光束半径，p0为微型偏振器上快轴角度为0度的图案尺寸；p45为微型偏振器上快轴角度为45度的图案尺寸；p90为微型偏振器上快轴角度为90度的图案尺寸；p135为微型偏振器上快轴角度为135度的图案尺寸；p180为微型偏振器上快轴角度为180度的图案尺寸，其中，快轴角度分布还可以20度、40度、60度、80度、100度、120度、140度、160度，具体的可以参照图2。
19.在本实施例中，所述微型偏振器12的设置满足以下关系式：lx，ly；fx，fy ≧ 60hz
其中，fx为元件沿x方向微型偏振器12振动时的振动频率，fy为y方向微型偏振器12振动时的振动频率，lx为微型偏振器12沿x方向振动时的移动距离，ly为元件或y方向振动时的移动距离。
20.在本实施例中，所述微型偏振器12的设置还满足以下关系式：l；f≧60hz；其中，若微型偏振器12振动维度为一方向振动，则lx，ly可简化为l，fx和fy可简化为f。
21.在本实施例中，所述微型偏振器12的设置还应满足以下关系式：；其中，为光束偏振程度，即由光束中不同偏振角度下，最大光强度imax，与最小光强度imin计算得出，所述dop最大值为1，dop最小值为0。
22.在本实施例中，参照图1，一种激光扫描投影终端，包括：光源发生器10，所述光源发生器10用于产生一激光光束20；微型偏振器12，所述微型偏振器12接收激光光束20，所述激光光束20经微型偏振器12进行散斑，并通过微型偏振器12形成第一光束21；扫描振镜11，所述扫描振镜11接收第一光束21，并通过扫描振镜11使所述第一光束21并至少形成第二光束22a、第三光束22b，所述第二光束22a、第三光束22b经扫描振镜11改变行进方向，达到扫描范围边界后，投影至显示终端13；所述显示终端13设为显示屏。
23.在本实施例中，参照图1至图4所示，当激光发生器10所产生的激光光束20直径为0.5mm、光源为550nm时，扫描振镜11放置于45度角位置（此处描振镜11也可以省略），并旋转角度范围为+/-10度，微型偏振器12快轴角度分布如图2所示，快轴单一角度图案沿振动方向的长度为0.5mm，微型偏振器12振动频率f设定为60hz，微型偏振器12最大移动距离l为2.5mm；当微型偏振器12静止时，激光光束20偏振情形如图4(a)实线所示，入射偏振器12后光束21偏振情形，如图4(a)虚线所示，dop为1，具体的，可以参照图4(a)纵轴所示，最大光强度imax最高为1，与最小光强度imin最低为0，则通过公式可以看出dop=（1-0）/(1+0)=1，即dop为1，如图4(a)实线为激光光束20，如图4(a)虚线为第一光束21当微型偏振器12运行时，激光光束20偏振情形如图4(b)实线所示，入射偏振器12后光束21偏振情形如图4(b)虚线所示，dop为0，具体的，可以参照图4(b)纵轴所示，最大光强度imax最高为0.5，与最小光强度imin最低为0.5，则通过公式可以看出dop=（0.5-0.5）/(0.5+0.5)=0，即dop为0，则激光光束20散斑，如图4(b)实线为激光光束20，如图4(b)虚线为第一光束21。
24.在本实施例中，参照图1、图4、图6、图7所示，当激光产生器10所产生的激光光束20直径为0.5mm，2r为0.5mm时，微型偏振12器快轴角度分布如图6（b）所示，快轴p0 ,p45 ,p90 ,p135 ,p180角度图案沿振动方向的长度皆为0.5mm，振动器振动频率f设定为60hz，振动器最大移动距离l为2.5mm。因人眼响应频率
为60hz，因此量测dop时，侦测器积分时间设定为1/60秒(16.66ms)。
25.当微型偏振器12静止时，光束仅通过偏振延迟器快轴角度0度部分，使第一光束21发生偏振延迟，激光光束20偏振情形，如图4(a)实线所示，入射偏振器12后第一光束21偏振情形，如图4(a)虚线所示，dop为1，其中，如图4(a)实线为激光光束20，如图4(a)虚线为第一光束21；当微型偏振器12运行时，如图4所示，随时间变化，激光光束20入射至偏振延迟器的位置会改变，也使第一光束21随时间变化发生不同角度的偏振延迟，在侦测器积分时间设定为1/60秒的情形下，激光光束20偏振情形如图4(b)实线所示，入射微型偏振器12后第一光束21偏振情形，如图4(b)虚线所示，dop为0；其中，如图4(b)实线为激光光束20，如图4(b)虚线为第一光束21在本实施例中，参照图5所示微型偏振器1212为两个方向（两个方向即二椎度）振动时，则设偏振镜片12a、偏振镜片12b，偏振镜片12a沿x方向进行振动，12b沿y方向或12c方向进行振动，若微型偏振器1212搭配一个方向（一个方向即一维度）的偏振镜片，即可简化为12b或12c其中一方向振动。
26.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种激光光束散斑装置，其特征在于，包括：光源发生器，所述光源发生器用于产生一激光光束；微型偏振器，所述微型偏振器接收激光光束，所述激光光束经微型偏振器进行散斑，并通过微型偏振器形成第一光束；其中，在所述的微型偏振器上应涂布有不同快轴延迟角度的图案，且微型偏振器会藉由外部元件进行一维或二维方向的振动，所述的单一延迟角度的图案，在平行于微型偏振器振动方向的尺寸，应小于或等于2倍激光光束的半径。2.根据权利要求1所述的一种激光光束散斑装置，其特征在于，所述单一快轴角度的图案尺寸与激光光束的半径关系式为：p0、p45、p90、p135、p180≦2r其中，r为激光光束的光束半径，p0为微型偏振器上快轴角度为0度的图案尺寸；p45为微型偏振器上快轴角度为45度的图案尺寸；p90为微型偏振器上快轴角度为90度的图案尺寸；p135为微型偏振器上快轴角度为135度的图案尺寸；p180为微型偏振器上快轴角度为180度的图案尺寸。3.根据权利要求2所述的一种激光光束散斑装置，其特征在于，所述微型偏振器的设置满足以下关系式：lx，ly；fx，fy ≧ 60hz其中，fx为元件沿x方向微型偏振器振动时的振动频率，fy为y方向微型偏振器振动时的振动频率，lx为微型偏振器沿x方向振动时的移动距离，ly为元件或y方向振动时的移动距离。4.根据权利要求3所述的一种激光光束散斑装置，其特征在于，所述微型偏振器的设置还满足以下关系式：l；f≧60hz；其中，若微型偏振器振动维度为一方向振动，则lx，ly可简化为l，fx和fy可简化为f。5.根据权利要求3所述的一种激光光束散斑装置，其特征在于，所述微型偏振器的设置还应满足以下关系式：；其中，为光束偏振程度，即由光束中不同偏振角度下，最大光强度imax，与最小光强度imin计算得出，所述dop最大值为1，dop最小值为0。6.一种激光扫描投影终端，其特征在于，包括：光源发生器，所述光源发生器用于产生一激光光束；微型偏振器，所述微型偏振器接收激光光束，所述激光光束经微型偏振器进行散斑，并通过微型偏振器形成第一光束；
扫描振镜，所述扫描振镜接收第一光束，并通过扫描振镜使所述第一光束并至少形成第二光束、第三光束，所述第二光束、第三光束经扫描振镜改变行进方向，达到扫描范围边界后，投影至显示终端。7.根据权利要求6所述的一种激光扫描投影终端，其特征在于，所述显示终端设为显示屏。

技术总结
本发明公开一种激光光束散斑装置，包括：光源发生器，所述光源发生器用于产生一激光光束；微型偏振器，所述微型偏振器接收激光光束，所述激光光束经微型偏振器进行散斑，并通过微型偏振器形成第一光束21；其中，在所述的微型偏振器上应涂布有不同快轴延迟角度的图案，且微型偏振器会藉由外部元件进行一维或二维方向的振动。所述的单一延迟角度的图案，在平行于微型偏振器振动方向的尺寸，应小于或等于2倍激光光束的半径。倍激光光束的半径。倍激光光束的半径。


技术研发人员：黄品睿 卢睿 王应君
受保护的技术使用者：深圳市锐思华创技术有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/25