CN107450191A - 一种消散斑激光背光电视的光学系统 - Google Patents

一种消散斑激光背光电视的光学系统 Download PDF

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Abstract

一种消散斑激光背光电视的光学系统，属于光学系统技术领域。本发明主要解决现有消散斑装置存在的无法实现以单个激光光源取代多个传统光源的技术问题。本发明的技术方案为：一种消散斑激光背光电视的光学系统，其中：所述光学系统包括背光元件和设在背光元件一侧的消散斑元件；所述消散斑元件包括激光光源、激光功率控制器、光束调控元件、准直元件、微透镜阵列和光纤阵列，所述激光光源设在光束调控元件的入射光路上，所述准直元件、微透镜阵列和光纤阵列依次设在光束调控元件的出射光路上；所述背光元件包括导光板、扩散片、棱镜片和反射板。本发明具有结构紧凑、成本低、散斑消除效果好等优点。

Description

一种消散斑激光背光电视的光学系统
技术领域
本发明属于光学系统技术领域，特别涉及一种消散斑激光背光电视的光学系统。
背景技术
当一相干激光束打在粗糙物体表面时，在该粗糙表面反射或透射的光之间会发生光波的干涉现象。所表现出的是光强分布明暗不均匀的颗粒状的点，称之为散斑。在激光显示中，散斑的存在将会降低图像质量，因而必须被抑制。
目前，受限制于激光二极管的光功率，大流明激光显示中一般采用光纤耦合的方法，将多个准直后的红、绿、蓝激光二极管经光纤束集成到一起，实现高功率光源照明。CN106353890A公布了一种“光束调控光纤消散斑方法及装置”，该专利申请通过光束调控元件，使激光束在一定角度范围内进行动态扫描，实现了散斑角度多样性条件，从而进行散斑抑制。但是该专利无法实现以单个激光光源取代多个传统光源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种消散斑激光背光电视的光学系统，解决现有消散斑装置存在的无法实现以单个激光光源取代多个传统光源的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种消散斑激光背光电视的光学系统，其中：所述光学系统包括背光元件和设在背光元件一侧的消散斑元件；
所述消散斑元件包括激光光源、激光功率控制器、光束调控元件、准直元件、微透镜阵列和光纤阵列，所述激光功率控制器的信号输出端与激光光源的信号输入端连接，所述激光光源设在光束调控元件的入射光路上，所述准直元件、微透镜阵列和光纤阵列依次设在光束调控元件的出射光路上；
所述背光元件包括导光板、扩散片、棱镜片和反射板，所述棱镜片、扩散片、导光板和反射板从上至下依次设在液晶面板下方；所述光纤阵列的出射端与导光板的侧壁连接；
所述激光功率控制器控制激光光源发出激光，所述激光光源发出的激光通过光束调控元件进行调制，使得激光在规定角度范围内实现二维动态扫描，经过调制的激光经过准直元件准直后，由微透镜阵列聚焦到光纤阵列的入射端，激光从所述光纤阵列出射端口射出，然后经导光板的一侧进入导光板，经扩散片后再由棱镜片分光进入液晶面板；所述反射板将分光反射向前。
进一步，所述光学系统包括两组消散斑元件，所述两组消散斑元件分别设在背光元件两侧且两组消散斑元件中的光纤阵列的出射端与背光元件中的导光板的两侧壁连接。
进一步，所述光束调控元件可以采用反射型光束调控元件或透射型光束调控元件。
进一步，所述光束调控元件的扫描频率等于或高于位于液晶面板外的光强探测器的刷新频率。
进一步，所述光纤阵列的入射端口的最大入射角度不大于光纤阵列的接受角。
进一步，所述光纤阵列的出射端光强相等。
本发明用单个激光光源取代多个传统光源，将消散斑的激光光源与传统的液晶面板结合，创造出一种消散斑的激光背光电视光学系统。与现有技术相比，本发明具有结构紧凑、成本低、散斑消除效果好等优点。
附图说明
图1为本发明中包含一组消散斑元件的光学系统示意图；
图2为本发明中包含两组消散斑元件的光学系统示意图。
图中：1-激光光源，2-激光功率控制器，3-光束调控元件，4-准直元件，5-微透镜阵列，6-光纤阵列，7-导光板，8-扩散片，9-棱镜片，10-液晶面板，11-反射板。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
实施例1
如图1所示，一种消散斑激光背光电视的光学系统，其中：所述光学系统包括背光元件和设在背光元件一侧的消散斑元件；
所述消散斑元件包括激光光源1、激光功率控制器2、光束调控元件3、准直元件4、微透镜阵列5和光纤阵列6，所述激光功率控制器2的信号输出端与激光光源1的信号输入端连接，所述激光光源1设在光束调控元件3的入射光路上，所述准直元件4、微透镜阵列5和光纤阵列6依次设在光束调控元件3的出射光路上；
所述背光元件包括导光板7、扩散片8、棱镜片9和反射板11，所述棱镜片9、扩散片8、导光板7和反射板11从上至下依次设在液晶面板10下方；所述光纤阵列6的出射端与导光板7的侧壁连接；
所述激光功率控制器2控制激光光源1发出激光，所述激光光源1发出的激光通过光束调控元件3进行调制，使得激光在规定角度范围内实现二维动态扫描，经过调制的激光经过准直元件4准直为平行光束后，微透镜5将平行光束聚焦成多个焦点进入光纤阵列6的入射端，激光从所述光纤阵列6出射端口射出，然后经导光板7的一侧进入导光板7，经扩散片8后再由棱镜片9分光进入液晶面板10；在经过导光板7和扩散片8的时候会有一部分光线被反射向后传输，此时反射板11将这部分光反射向前，起到一个保护光量的作用。所述扩散片8的作用是让光均匀化，将偏离视野的光集中，从而提高光亮度。
所述光束调控元件3采用反射型光束调控元件
所述光束调控元件3的扫描频率等于或高于位于液晶面板10外的光强探测器(如人眼)的刷新频率。
为了使光纤的耦合效率最大，所述光纤阵列6的入射端口的最大入射角度不大于光纤阵列6的接受角。若微透镜阵列5的透镜单元口径为D,焦距为f,光纤的接受角为θ,它们之间应满足关系arctan(D/2f)≦θ。
所述光纤阵列6的出射端光强相等。由于光束调控元件3的动态扫描作用，进入光纤阵列6中每根光纤的光具有时间规律性，因此，用激光功率控制器2动态控制激光光源1的输出功率，可以使光纤阵列6中每根光纤的输出光功率相同。
实施例2
如图2所示，一种消散斑激光背光电视的光学系统，其中：所述光学系统包括背光元件和分别设在背光元件两侧的两组消散斑元件；
所述消散斑元件包括激光光源1、激光功率控制器2、光束调控元件3、准直元件4、微透镜阵列5和光纤阵列6，所述激光功率控制器2的信号输出端与激光光源1的信号输入端连接，所述激光光源1设在光束调控元件3的入射光路上，所述准直元件4、微透镜阵列5和光纤阵列6依次设在光束调控元件3的出射光路上；
所述背光元件包括导光板7、扩散片8、棱镜片9和反射板11，所述棱镜片9、扩散片8、导光板7和反射板11从上至下依次设在液晶面板10下方；所述两组消散斑元件中的光纤阵列6的出射端与背光元件中的导光板7的两侧壁连接；
所述激光功率控制器2控制激光光源1发出激光，所述激光光源1发出的激光通过光束调控元件3进行调制，使得激光在规定角度范围内实现二维动态扫描，经过调制的激光经过准直元件4准直为平行光束后，微透镜5将平行光束聚焦成多个焦点进入光纤阵列6的入射端，激光从所述光纤阵列6出射端口射出，然后经导光板7的两侧分别进入导光板7，经扩散片8后再由棱镜片9分光进入液晶面板10；在经过导光板7和扩散片8的时候会有一部分光线被反射向后传输，此时反射板11将这部分光反射向前，起到一个保护光量的作用。所述扩散片8的作用是让光均匀化，将偏离视野的光集中，从而提高光亮度。
所述光束调控元件3采用透射型光束调控元件。
所述光束调控元件3的扫描频率等于或高于位于液晶面板10外的光强探测器(如人眼)的刷新频率。
为了使光纤的耦合效率最大，所述光纤阵列6的入射端口的最大入射角度不大于光纤阵列6的接受角。若微透镜阵列5的透镜单元口径为D,焦距为f,光纤的接受角为θ,它们之间应满足关系arctan(D/2f)≦θ。
所述光纤阵列6的出射端光强相等。由于光束调控元件3的动态扫描作用，进入光纤阵列6中每根光纤的光具有时间规律性，因此，用激光功率控制器2动态控制激光光源1的输出功率，可以使光纤阵列6中每根光纤的输出光功率相同。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神和范围，应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作岀若干改进和等效范围内的变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光学系统包括背光元件和设在背光元件一侧的消散斑元件；
所述消散斑元件包括激光光源(1)、激光功率控制器(2)、光束调控元件(3)、准直元件(4)、微透镜阵列(5)和光纤阵列(6)，所述激光功率控制器(2)的信号输出端与激光光源(1)的信号输入端连接，所述激光光源(1)设在光束调控元件(3)的入射光路上，所述准直元件(4)、微透镜阵列(5)和光纤阵列(6)依次设在光束调控元件(3)的出射光路上；
所述背光元件包括导光板(7)、扩散片(8)、棱镜片(9)和反射板(11)，所述棱镜片(9)、扩散片(8)、导光板(7)和反射板(11)从上至下依次设在液晶面板(10)下方；所述光纤阵列(6)的出射端与导光板(7)的侧壁连接；
所述激光功率控制器(2)控制激光光源(1)发出激光，所述激光光源(1)发出的激光通过光束调控元件(3)进行调制，使得激光在规定角度范围内实现二维动态扫描，经过调制的激光经过准直元件(4)准直后，由微透镜阵列(5)聚焦到光纤阵列(6)的入射端，激光从所述光纤阵列(6)出射端口射出，然后经导光板(7)的一侧进入导光板(7)，经扩散片(8)后再由棱镜片(9)分光进入液晶面板(10)；所述反射板(11)将分光反射向前。
2.根据权利要求1所述的消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光学系统包括两组消散斑元件，所述两组消散斑元件分别设在背光元件两侧且两组消散斑元件中的光纤阵列(6)的出射端与背光元件中的导光板(7)的两侧壁连接。
3.根据权利要求1所述的消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光束调控元件(3)可以采用反射型光束调控元件或透射型光束调控元件。
4.根据权利要求1所述的消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光束调控元件(3)的扫描频率等于或高于位于液晶面板(10)外的光强探测器的刷新频率。
5.根据权利要求1所述的消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光纤阵列(6)的入射端口的最大入射角度不大于光纤阵列(6)的接受角。
6.根据权利要求1所述的消散斑激光背光电视的光学系统，其特征在于：所述光纤阵列(6)的出射端光强相等。
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