CN110161790B - 一种dlp光机照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种DLP光机照明系统，包括：匀光棒、照明镜组；匀光棒将接收的光源光束出射至照明镜组，并入射至数字微镜设备DMD光阀表面；匀光棒的出光面的出射光以角入射方式在光阀上形成光斑，光斑面积不小于光阀的有效显示区面积；其中，光斑的形状与光阀的形状相同，光斑的形状与匀光棒出光面的形状不同。本发明技术方案使得照射到光阀表面的光斑形状不再是不规则的，而是面积上更接近光阀实际需要的光斑大小，以及形状上与光阀表面光束接收区相同，这样利于提高光阀对光束的利用率，且光斑光密度的均匀性更好，提高了DLP光机照明系统的对光源的利用率和照明质量。

Description

一种DLP光机照明系统
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种DLP光机照明系统。
背景技术
激光显示投影技术是新兴的投影显示技术，激光投影产品相对于发光二极管(Light Emitting Diode，LED)投影产品具有更高的亮度和寿命。
激光投影产品中包含照明组件，照明组件主要由匀光部件和少量透镜组成，匀光部件有复眼透镜和匀光棒两种。由于激光的能量过高，一般采用匀光棒进行匀光。
现有技术中使用的匀光棒主要是以矩形匀光棒为主，对于矩形匀光棒，其入光面和出光面都为矩形。矩形匀光棒的出射光经过DLP(Digital Light Procession，数字光处理)光机照明系统中的其它部件后，可投射至光阀，一般是要求匀光棒的出射光形成的光斑要覆盖整个光阀，如图1(a)所示，为现有技术中的匀光棒的出射光以边入射方式投射至光阀表面的示意图。其中，匀光棒的出光面为矩形ABCD，而光阀一般也是矩形结构，如图1(a)所示，A2B2C2D2为矩形光阀，从中，可以看出，矩形匀光棒出射光在光阀上形成的光斑A1B1C1D1的面积远大于光阀A2B2C2D2的面积且光斑的形状存在失真的情况，再比如，参考图1(b)，为现有技术中的匀光棒的出射光以角入射方式投射至光阀表面的示意图，矩形匀光棒出射光在光阀上形成的光斑A1B1C1D1的面积也远大于光阀A2B2C2D2的面积且光斑的形状也存在失真的情况，因而矩形匀光棒投射的光斑形状通常因为投射角度原因存在形状的失真，而要保证光阀表面完全被照射到，则需要使得投射光斑面积稍大于光阀表面面积，并且，形状上的失真也极易导致光亮度分布的不均匀性，既造成光能的浪费，也容易引起画面的不均匀性。
综上所述，现有技术中匀光棒的出射光利用率较低，且出射至光阀的光斑不够均匀。
发明内容
本发明提供一种DLP光机照明系统，用以提高匀光棒的出射光的利用率及出射至光阀的光斑的均匀性。
本发明实施例提供一种DLP光机照明系统，包括：
包括：匀光棒、照明镜组；匀光棒将接收的光源光束出射至照明镜组，并入射至数字微镜设备DMD光阀表面；匀光棒的出光面的出射光以角入射方式在光阀上形成光斑，光斑面积不小于光阀的有效显示区面积；其中，光斑的形状与光阀的形状相同，光斑的形状与匀光棒出光面的形状不同。
本发明实施例提供一种DLP光机照明系统，由于使用了上述改进后的匀光棒，使得照射到光阀表面的光斑形状不再是不规则的，而是面积上更接近光阀实际需要的光斑大小，以及形状上与光阀表面光束接收区相同，这样利于提高光阀对光束的利用率，且光斑光密度的均匀性更好，因而提高了DLP光机照明系统的对光源的利用率；以及由于使用该匀光棒提高了投射至光阀上的光斑的均匀一致性，因而提高了DLP光机照明系统的照明质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为现有技术中的匀光棒出光面形状示意图；
图1(b)为现有技术中的匀光棒出光面形状示意图；
图2为本发明实施例提供的匀光棒出光面形状示意图；
图3为现有技术中的光阀示意图；
图4为现有技术中的匀光棒出光面示意图；
图5为现有技术中的光斑示意图；
图6为本发明实施例提供的匀光棒出光面示意图；
图7为本发明实施例中的光斑示意图；
图8为本发明实施例提供的匀光棒出光面示意图；
图9为本发明实施例中的光斑示意图；
图10为本发明实施例提供的DLP光机照明系统示意图。
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。
下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
实施例一
如图2所示，为本发明实施例提供的匀光棒出光面形状示意图，其中，匀光棒的出光面为不规则四边形，匀光棒的出光面的出射光在光阀上形成的光斑覆盖所述光阀，所述光斑的形状与所述光阀的形状相同，以及所述光阀的面积与所述光斑的面积的比值不小于第一比例阈值，且不大于第二比例阈值。
参照图3，为现有技术中的光阀示意图，光阀从内到外依次分为有效显示区、消光区、窗孔及环氧胶区(封装区)，本发明实施例中光阀的面积指的是有效显示区的面积，因此，在实际应用中，第一比例阈值和第二比例阈值在设置时，需要保证光斑的面积不小于有效显示区面积，且不大于消光区和有效显示区面积之和，即光斑的边缘位于消光区内。
对于第一比例阈值和第二比例阈值的具体设置，视实际需要而定，本发明不做具体限定，举例来说，第一比例阈值预设为0.9，第二比例阈值预设为1，则
Figure BDA0002081128940000041
(同时保证光斑的边缘位于消光区内)；或者第一比例阈值预设为0.95，第二比例阈值预设为1，则
Figure BDA0002081128940000042
(同时保证光斑的边缘位于消光区内)。优选地，光斑的面积等于光阀的面积。
参照图2，其中，ABCD为匀光棒的原始出光面，通过该出光面ABCD出射的光照射到光阀A2B2C2D2上形成的光斑如图1(a)所示为A1B1C1D1；而本发明实施例提供的匀光棒，其出光面为四边形A3B3C3D3，其是在原始出光面ABCD的基础上，通过对矩形匀光棒的出光面削去四个侧面得到，该出光面A3B3C3D3在光阀A2B2C2D2上形成的光斑如图2所示为A4B4C4D4，匀光棒出光面的四边形与光阀上投射光光斑互为物像关系，即不同的匀光棒出光面出射的光照射到光阀上形成的光斑将会不同，在本发明实施例中，由于保证光阀A2B2C2D2的面积与光斑A4B4C4D4的面积与比值小于第一比例阈值，且不大于第二比例阈值，即保证光阀A2B2C2D2的面积与光斑A4B4C4D4的面积近似，从而有利于提高匀光棒出光面出射光的利用率。
其中，如图2所示，出光面ABCD的四个顶点A、B、C、D分别与光阀上的光斑A4B4C4D4的四个顶点A4、B4、C4、D4一一对应。
当光斑的形状与光阀的形状相同，且光斑的面积与光阀的面积相同时，匀光棒的出光面的出射光在光阀上形成的光斑与光阀完全吻合，因而达到最理想的效果，在该情形下，使得匀光棒的出射光基本都照射到了光阀上，可显著地提高了匀光棒的出射光的利用率。
优选地，匀光棒的四边形ABCD的第一长边与第二长边的比例为0.8～1，其中，第一长边小于或等于所述第二长边。
以图2为例，四边形ABCD的第一长边为C3D3，第二长边为A3D3，其中C3D3≤A3D3，实际应用中，优选地，C3D3:A3D3在0.8～1之间。
优选地，四边形ABCD的第一短边与第二短边的比例为0.7～1，其中，第一短边小于或等于所述第二短边。
以图2为例，四边形ABCD的第一短边为A3B3，第二短边为B3C3，其中A3B3≤B3C3，实际应用中，优选地，A3B3:B3C3在0.7～1之间。
优选地，第二短边与第二长边的比例为0.4～0.8，以图2为例，其中，第二短边为B3C3与第二长边为A3D3的比例在0.4～0.8之间。
优选地，本发明实施例提供的匀光棒的出光面与匀光棒的入光面平行，例如，入光面和出光面都是垂直于匀光棒的平面。
下面结合具体的实施例，来对本发明实施例提供的匀光棒的效果进行说明。
实施例二
如图4所示，为现有技术中的匀光棒出光面示意图，其中，在出光面上选取了九个点(图中圆圈所示)，当匀光棒的出射光以角入射的方式入射至光阀时，其在光阀上形成的光斑中与匀光棒的出光面上的九个点分别对应的九个光斑点如图5所示，其中，图5为现有技术中的光斑示意图，其中，可看出，光斑点很明显得偏离了光阀结构，造成匀光棒出光面的出射光无法照射到光阀表面，因而光源利用率低。
参考图6，为本发明实施例提供的匀光棒出光面示意图，使用该匀光棒，经实验分析，其在光阀表面上形成的光斑上的九个光斑点如图7所示，其中，图7为本发明实施例中的光斑示意图，可看出，明显地，相较于图5所示的光斑结构，本发明实施例图7所示的光斑构成的区域与光阀所在区域更加吻合，因而使得匀光棒的出光利用率更高。
实施例三
再比如，当匀光棒的出射光以边入射的方式入射至光阀时，本发明实施例使用的匀光棒出光面如图8所示，使用该匀光棒，经实验分析，其在光阀表面上形成的光斑上的九个光斑点如图9所示，其中，图9为本发明实施例中的光斑示意图，可看出，明显地，相较于图5所示的光斑结构，本发明实施例图9所示的光斑构成的区域与光阀所在区域更加吻合，因而使得匀光棒的出光利用率更高。
本发明实施例提供的匀光棒的出光面为不规则四边形，匀光棒的出光面的出射光在光阀上形成的光斑覆盖所述光阀，且所述光阀的面积与所述光斑的面积的比值不小于第一比例阈值，且不大于第二比例阈值，使得照射到光阀表面的光斑形状不再是不规则的，而是面积上更接近光阀实际需要的光斑大小，以及形状上与光阀表面光束接收区相同，这样也利于提高光阀对光束的利用率，且光斑光密度的均匀性更好，因而本发明实施例在保证覆盖光阀的前提下，提高了匀光棒出射光的利用率，同时提高了投射光斑的均匀一致性。
实施例四
本发明实施例还提供一种DLP(数字光处理，Digital Light Processing)光机照明系统，如图10所示，包括：
本发明上述任一实施例提供的匀光棒、照明镜组；
所述匀光棒将接收的光源光束出射至所述照明镜组，并入射至DMD(DigitalMicromirror Device，数字微镜设备)光阀表面。
本发明实施例提供一种DLP光机照明系统，由于使用了上述改进后的匀光棒，使得照射到光阀表面的光斑形状不再是不规则的，而是面积上更接近光阀实际需要的光斑大小，以及形状上与光阀表面光束接收区相同，这样利于提高光阀对光束的利用率，且光斑光密度的均匀性更好，因而提高了DLP光机照明系统的对光源的利用率；以及由于使用该匀光棒提高了投射至光阀上的光斑的均匀一致性，因而提高了DLP光机照明系统的照明质量。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种数字光处理DLP光机照明系统，其特征在于，包括：
匀光棒、照明镜组；
所述匀光棒将接收的光源光束出射至所述照明镜组，并入射至数字微镜设备DMD光阀表面；
所述匀光棒的出光面的出射光以角入射方式在光阀上形成光斑，所述光斑面积不小于所述光阀的有效显示区面积；
其中，所述光斑的形状与所述光阀的形状相同，所述光斑的形状与所述匀光棒出光面的形状不同；所述光斑与所述光阀的有效显示区形状均为矩形；
所述匀光棒的出光面为不规则四边形。
2.根据权利要求1所述的光机照明系统，其特征在于，所述光斑的边缘位于所述光阀的消光区内。
3.如权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，所述四边形的第一长边/所述四边形的第二长边为0.8~1。
4.如权利要求3所述的光机照明系统，其特征在于，所述四边形的第一短边/所述四边形的第二短边为0.7~1。
5.如权利要求4所述的光机照明系统，其特征在于，所述第二短边与所述第二长边的比例为0.4~0.8。
6.如权利要求1所述的光机照明系统，其特征在于，所述匀光棒的出光面与所述匀光棒的入光面平行。
7.如权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，0.9≤（光阀有效显示区面积/匀光棒出射光在光阀上形成的光斑面积） ≤1。
8.如权利要求1或2所述的光机照明系统，其特征在于，所述不规则四边形通过对矩形匀光棒的出光面削去四个侧面得到。
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