CN107092101A - 楔形镜消除激光散斑装置、激光光源及激光显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种楔形镜消除激光散斑装置、激光光源及激光显示系统，该光散斑消除装置包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒；所述光偏转器包括至少一组转动机构和楔形镜的组合；楔形镜，在转动机构的带动下绕激光光束的初始空间传播方向周期性转动，对激光光束的空间传播方向进行周期性偏转；所述周期性转动的转动周期远小于人眼积分时间；匀光棒，收集周期性偏转后的激光光束，输出成像光束。本发明能够有效消除激光散斑。
Description
技术领域
本发明涉及激光显示技术领域。更具体地，涉及一种楔形镜消除激光散斑装置、激光光源及激光显示系统。
背景技术
以激光作为光源，可应用于包括激光投影和液晶激光背光显示等领域，具有色域广、寿命长和亮度高等优点。但由于激光的高相干性，显示画面存在激光相干散斑的缺点。激光相干散斑是由于激光在粗糙表面散射或反射的相干子波交互相干形成、在视网膜上呈现出来的一种干涉噪声。散斑在屏幕上表现为斑状噪点，会降低影像画面质量，容易造成眼花和视力疲劳，是激光显示技术领域需要解决的技术问题之一。
现有技术基于角度多样性来降低散斑的装置主要有：采用转动的平面镜的装置、采用超声光栅的装置和采用动态衍射光栅的装置。但这三种装置由于独立散斑图像数目有限，造成消除激光散斑的效果不明显。除消除激光散斑的效果不明显这个普遍问题之外，采用超声光栅的装置还存在实现难度较大的问题。
因此，需要提供一种能够有效消除激光散斑，抑制激光显示画面中的散斑现象的楔形镜消除激光散斑装置、激光光源及激光显示系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种楔形镜消除激光散斑装置、激光光源及激光显示系统，以解决激光散斑的问题。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种楔形镜消除激光散斑装置，包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒；所述光偏转器包括至少一组转动机构和楔形镜的组合；
楔形镜，在转动机构的带动下绕激光光束的初始空间传播方向周期性转动，对激光光束的空间传播方向进行周期性偏转；所述周期性转动的转动周期远小于人眼积分时间，以期在人眼积分时间内尽可能多的实现散斑图样；由于在不同时刻对激光光束的偏转角度不同，所以产生的散斑图样也不同，在人眼积分时间内，叠加的散斑图样越多，消除激光散斑的效果越好；
匀光棒，收集周期性偏转后的激光光束，输出成像光束。其中对匀光棒的要求是其横截面足以收集所有的周期性偏转后的激光光束，以保证光能量的损失最小。
优选地，所述楔形镜的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面或附着有微透镜阵列的玻璃表面。
优选地，所述楔形镜的入射面与出射面的夹角值的取值范围为10°至60°之间，这样的取值范围使得对光束的偏转能达到消除激光散斑的效果且又不会使得周期性偏转后的光束的空间传播方向的角度范围过大，便于收集。
优选地，所述光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜的组合，各楔形镜的入射面与出射面的夹角值不同，这样的设置实现了角度多样性，使得消除激光散斑的效果更好。例如光偏转器包括两组转动机构和楔形镜的组合，一个楔形镜的入射面与出射面的夹角为30°，另一个楔形镜的入射面与出射面的夹角为60°。
优选地，所述光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜的组合，各楔形镜的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面中的至少两种，这样的设置使得消除激光散斑的效果更好。例如光偏转器包括两组转动机构和楔形镜的组合，一个楔形镜的出射面为毛玻璃表面，另一个楔形镜的出射面为附着有微透镜阵列的玻璃表面。
一种激光光源，包括出射激光的激光器和接收激光并出射激光光束的扩束器，还包括如上所述的楔形镜消除激光散斑装置。
一种激光显示系统，包括投射成像光束的成像镜头，还包括如上所述的激光光源。
本发明的有益效果如下：
本发明所述技术方案可消除激光散斑，大幅地降低了散斑对比度，弱化了激光显示系统的散斑现象，显著地改善激光显示画面质量，提高激光显示画面的亮度均匀度以及色彩饱和度，提升激光显示画面的观赏舒适度。且本发明所述技术方案制造工艺简单，成本低廉，适宜大量投入生产。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；
图1示出本发明公开的楔形镜消除激光散斑装置的示意图。
图2示出实施例1提供的楔形镜消除激光散斑装置的示意图。
图3示出实施例2提供的楔形镜消除激光散斑装置的示意图。
图4示出实施例3提供的楔形镜消除激光散斑装置的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明公开的楔形镜消除激光散斑装置，包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒1；光偏转器包括至少一组转动机构和楔形镜2的组合；
楔形镜2，在转动机构的带动下绕激光光束的初始空间传播方向周期性转动，对激光光束的空间传播方向进行周期性偏转；所述周期性转动的转动周期远小于人眼积分时间，以期在人眼积分时间内尽可能多的实现散斑图样；由于在不同时刻对激光光束的偏转角度不同，所以产生的散斑图样也不同，在人眼积分时间内，叠加的散斑图样越多，消除激光散斑的效果越好；
匀光棒1，收集周期性偏转后的激光光束，输出成像光束。其中对匀光棒的要求是其横截面足以收集所有的周期性偏转后的激光光束，以保证光能量的损失最小。
其中，
楔形镜2的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面或附着有微透镜阵列的玻璃表面。
楔形镜2的入射面与出射面的夹角值的取值范围为10°至60°之间，这样的取值范围使得对光束的偏转能达到消除激光散斑的效果且又不会使得周期性偏转后的光束的空间传播方向的角度范围过大，便于收集。
光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜2的组合：
各楔形镜2的入射面与出射面的夹角值不同，这样的设置使得消除激光散斑的效果更好。例如光偏转器包括两组转动机构和楔形镜2的组合，一个楔形镜2的入射面与出射面的夹角为30°，另一个楔形镜2的入射面与出射面的夹角为60°。
各楔形镜2的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面中的至少两种，这样的设置使得消除激光散斑的效果更好。例如光偏转器包括两组转动机构和楔形镜2的组合，一个楔形镜2的出射面为毛玻璃表面，另一个楔形镜2的出射面为附着有微透镜阵列的玻璃表面。
下面结合具体实施例和附图对本发明公开的楔形镜消除激光散斑装置做进一步的说明。
实施例1
如图2所示，本实施例提供的楔形镜消除激光散斑装置包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒1，光偏转器包括一组转动机构和楔形镜2的组合，楔形镜2的出射面为毛玻璃表面，楔形镜2的入射面与出射面的夹角值为60°。
实施例2
如图3所示，本实施例提供的楔形镜消除激光散斑装置包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒1，光偏转器包括两组转动机构和楔形镜2的组合，沿光路方向(即图3中由左至右的方向)的两个楔形镜2的出射面分别为毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面，沿光路方向的两个楔形镜2的入射面与出射面的夹角值分别为30°和60°。
实施例3
如图4所示，本实施例提供的楔形镜消除激光散斑装置包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒1，光偏转器包括三组转动机构和楔形镜2的组合，沿光路方向(即图3中由左至右的方向)的三个楔形镜2的出射面分别为未经任何处理的玻璃表面、毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面，沿光路方向的三个楔形镜2的入射面与出射面的夹角值分别为50°、30°和60°。
除上述楔形镜消除激光散斑装置外，本发明还公开了一种激光光源，包括出射激光的激光器和接收激光并出射激光光束的扩束器，还包括上述的楔形镜消除激光散斑装置，周期性转动的楔形镜对扩束器出射的激光光束进行周期性偏转，在不同时刻形成不同偏转角度的激光光束。进一步，本发明还公开了一种激光显示系统，包括投射成像光束的成像镜头，还包括如上所述的激光光源，由于该激光显示系统采用了上述包括楔形镜消除激光散斑装置的激光光源，该激光显示系统弱化了散斑现象，显著地改善激光显示画面质量，提高激光显示画面的亮度均匀度以及色彩饱和度，提升激光显示画面的观赏舒适度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的光偏转器和匀光棒；所述光偏转器包括至少一组转动机构和楔形镜的组合；
楔形镜，在转动机构的带动下绕激光光束的初始空间传播方向周期性转动，对激光光束的空间传播方向进行周期性偏转；所述周期性转动的转动周期远小于人眼积分时间；
匀光棒，收集周期性偏转后的激光光束，输出成像光束。
2.根据权利要求1所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，所述楔形镜的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面或附着有微透镜阵列的玻璃表面。
3.根据权利要求1或2所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，所述楔形镜的入射面与出射面的夹角值的取值范围为10°至60°之间。
4.根据权利要求1或2所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜的组合，各楔形镜的入射面与出射面的夹角值不同。
5.根据权利要求3所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜的组合，各楔形镜的入射面与出射面的夹角值不同。
6.根据权利要求1或2所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，所述光偏转器包括至少两组转动机构和楔形镜的组合，各楔形镜的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面中的至少两种。
7.根据权利要求4所述的楔形镜消除激光散斑装置，其特征在于，各楔形镜的出射面为玻璃表面、毛玻璃表面和附着有微透镜阵列的玻璃表面中的至少两种。
8.一种激光光源，包括出射激光的激光器和接收激光并出射激光光束的扩束器，其特征在于，还包括如权利要求1所述的楔形镜消除激光散斑装置。
9.一种激光显示系统，包括投射成像光束的成像镜头，其特征在于，还包括如权利要求8所述的激光光源。
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