CN113126310A - 一种匀光装置和显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种匀光装置和显示设备，该匀光装置包括沿光路依次设置的第一消散斑组件、第二消散斑组件以及第三消散斑组件；第一消散斑组件包括第一消散斑件，用于将进入第一消散斑件的光束扩散形成第一发散光束；第二消散斑组件，包括第二消散斑件和电磁振动件，电磁振动件与第二消散斑件连接，用以控制第二消散斑件振动，第二消散斑件用于接收第一发散光束并扩散形成第二发散光束；第三消散斑组件，包括第三消散斑件和用于驱动第三消散斑件轴向旋转的驱动件，第三消散斑件用于接收所述第二发散光束并经扩散后发出。本发明的技术方案可有效降低激光的散斑效应并起到光束的匀化效果。
Description
技术领域
本发明属于显示设备技术领域，尤其涉及一种匀光装置和显示设备。
背景技术
近年来，激光显示技术因其具有高亮度、色域广、色彩还原度高、寿命长、节能环保等优点而被广泛用于各种场合，特别是在投影显示技术领域，激光光源的应用也越来越多。然而，由于激光光源的相干性好，故容易产生散斑和背景条纹等问题，因而，如何有效地减弱或消除激光散斑现象，就成为目前在激光显示设备中急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种匀光装置，其旨在解决现有的激光显示设备中的激光散斑现象。
本发明提出一种匀光装置，该匀光装置包括沿光路依次设置的：
第一消散斑组件，包括第一消散斑件，用于将进入所述第一消散斑件的光束扩散形成第一发散光束；
第二消散斑组件，包括第二消散斑件和电磁振动件，所述电磁振动件与所述第二消散斑件连接，用以控制所述第二消散斑件振动，所述第二消散斑件用于接收所述第一发散光束并扩散形成第二发散光束；以及，
第三消散斑组件，包括第三消散斑件和用于驱动所述第三消散斑件轴向旋转的驱动件，所述第三消散斑件用于接收所述第二发散光束并经扩散后发出。
可选地，所述第一消散斑组件还包括第一支架，所述第一消散斑件安装在所述第一支架上。
可选地，所述第二消散斑组件包括第二支架，所述第二消散斑件安装在所述第二支架上；
所述电磁振动件也安装在所述第二支架上，包括电磁铁以及缠绕在所述电磁铁上的电磁线圈，所述第二消散斑件位于所述电磁铁的电磁场范围内并随电磁场的变化而产生振动。
可选地，所述第三消散斑组件还包括第三支架，所述第三消散斑件呈圆盘状设置，所述驱动件为马达，所述马达的输出轴与所述第三消散斑件同轴连接。
可选地，所述第二消散斑件与所述第三消散斑件之间的光路上还设有耦合透镜，所述耦合透镜用于接收经准直后的所述第二发散光束，并将多束所述第二发散光束耦合进所述第三消散斑件。
可选地，所述第一消散斑件为扩散片、毛玻璃、相位片、波片以及退偏器中的其中一种；
所述第二消散斑件为扩散片、毛玻璃、相位片中的其中一种；
所述第三消散斑件为扩散片。
可选地，所述第一消散斑件和所述第二消散斑件均为扩散片，且所述第一消散斑件和所述第二消散斑件的扩散半角范围为1°到3.5°；
所述第三消散斑件的扩散半角范围为3°到7°。
可选地，所述匀光装置还包括设于所述第一消散斑组件的远离所述第二消散斑组件一侧光路上的缩束组件，所述缩束组件包括第一缩束透镜、第二缩束透镜以及调反反射镜；
所述第二缩束透镜平行位于所述第一消散斑件的背离所述第二消散斑件的一侧；
所述第一缩束透镜间隔位于所述第二缩束透镜的下端，且所述第一缩束透镜与所述第二缩束透镜之间呈夹角设置，所述调反反射镜位于所述第一缩束透镜和所述第二缩束透镜所围成的夹角区域内，并具有同时面向所述第一缩束透镜和所述第二缩束透镜的反射面，光线进入所述第一缩束透镜进行口径压缩后再经所述调反反射镜反射后进入所述第二缩束透镜。
可选地，所述匀光装置还包括设于所述第三消散斑组件的背离所述第二消散斑组件一侧光路上的导光光通件，所述导光光通件具有轴向与所述第三消散斑件的出光面垂直的导光通道，从所述第三消散斑件发出的光束进入所述导光通道中。
本发明还提出一种显示设备，该显示设备包括激光光源和如前所述的匀光装置，所述激光光源发射出的光束进入所述匀光装置。
基于此结构设计，由于在本匀光装置中沿光路依次设有第一消散斑组件、第二消散斑组件以及第三消散斑组件，故激光光源发出的光束首先通过第一消散斑件形成第一发散光束，然后，第一发散光束进入受控制而振动的第二消散斑件后就能扩散形成第二发散光束；然后，第二发散光束经过旋转的第三消散斑件再扩散后发出。这样，激光光源发出的多个光束经过三级发散后，其光束之间的间隔增大，从而可以有效降低激光光源的空间相干性以及达到匀光的效果；同时，通过电磁振动件控制第二消散斑件在电磁场中的振动频率、振动幅度以及振动方向，也可以进一步降低激光的散斑效应并提高光源匀化效果；此外，由于第三消散斑件高速旋转，故不同时刻通过第三消散斑件的位置也不同，最终会在屏幕上产生各自不同的散斑，并随着时间积累而产生的人眼积分效应，可使得多个散斑叠加而最后达到消散斑的目的。换言之，在本发明的技术方案中，通过多级的光束扩散作用以及振动旋转等方式，就可以在不同的时间点和空间点处出现不同的光源点，相当于有效增加了独立激光光源的个数以及有效改变激光光束的相位特性，从而降低了激光光源的空间相干性以及时间相干性，进而具有有效降低激光的散斑效应以及增强激光光源的匀化效果的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的匀光装置一角度的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的匀光装置另一角度的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的匀光装置的第三消散斑组件的一角度的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的匀光装置的第三消散斑组件的另一角度的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 第一消散斑组件 | 200 | 第二消散斑组件 |
| 300 | 第三消散斑组件 | 110 | 第一消散斑件 |
| 210 | 第二消散斑件 | 220 | 电磁振动件 |
| 310 | 第三消散斑件 | 320 | 驱动件 |
| 120 | 第一支架 | 230 | 第二支架 |
| 400 | 悬臂梁 | 500 | 耦合透镜 |
| 600 | 缩束组件 | 610 | 第一缩束透镜 |
| 620 | 第二缩束透镜 | 630 | 调反反射镜 |
| 700 | 导光光通件 | 710 | 导光通道 |
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上和下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”和“外”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。
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。
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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
本发明实施例提供一种匀光装置。
请参阅图1和图2，该匀光装置包括沿光路依次设置的第一消散斑组件100、第二消散斑组件200以及第三消散斑组件300。其中，第一消散斑组件100包括第一消散斑件110，用于将进入第一消散斑件110的光束扩散形成第一发散光束；第二消散斑组件200，包括第二消散斑件210和电磁振动件220，电磁振动件220与第二消散斑件210连接，用以控制第二消散斑件210振动，第二消散斑件210用于接收第一发散光束并扩散形成第二发散光束；第三消散斑组件 300，包括第三消散斑件310和用于驱动第三消散斑件310轴向旋转的驱动件320，第三消散斑件310用于接收第二发散光束并经扩散后发出。在此，与本匀光装置配套的光源主要为激光光源，具体可以是RGB三色激光光束。
基于此结构设计，由于在本匀光装置中沿光路依次设有第一消散斑组件 100、第二消散斑组件200以及第三消散斑组件300，故激光光源发出的光束首先通过第一消散斑件110形成第一发散光束，然后，第一发散光束进入受控制而振动的第二消散斑件210后就能扩散形成第二发散光束；然后，第二发散光束经过旋转的第三消散斑件310再扩散后发出。这样，激光光源发出的多个光束经过三级发散后，其光束之间的间隔增大，从而可以有效降低激光光源的空间相干性以及达到匀光的效果；同时，通过电磁振动件220控制第二消散斑件 210在电磁场中的振动频率、振动幅度以及振动方向，也可以进一步降低激光的散斑效应并提高光源匀化效果；此外，由于第三消散斑件310高速旋转，故不同时刻通过第三消散斑件310的位置也不同，最终会在屏幕上产生各自不同的散斑，并随着时间积累而产生的人眼积分效应，可使得多个散斑叠加而最后达到消散斑的目的。换言之，在本发明的技术方案中，通过多级的光束扩散作用以及振动旋转等方式，就可以在不同的时间点和空间点处出现不同的光源点，相当于有效增加了独立激光光源的个数以及有效改变激光光束的相位特性，从而降低了激光光源的空间相干性以及时间相干性，进而具有有效降低激光的散斑效应以及增强激光光源的匀化效果的作用。
请参阅图1，在本实施例中，第一消散斑组件100还包括第一支架120，第一消散斑件110安装在第一支架120上。具体地，第一支架120上设有第一安装通槽，第一消散斑件110嵌置在第一安装通槽中，如此，进入第一消散斑件 110的激光光束就可以按照设计的扩散角度进行扩散射出。
进一步地，请参阅图1至图3，在本实施例中，第二消散斑组件200包括第二支架230，第二消散斑件210安装在第二支架230上；电磁振动件220也安装在第二支架230上，包括电磁铁以及缠绕在电磁铁上的电磁线圈，第二消散斑件210位于电磁铁的电磁场范围内并随电磁场的变化而产生振动。具体地，电磁铁和电磁线圈均通过一连接板件与第二支架230的上端连接，如此就可以通过控制电磁线圈电流的大小及方向来改变电磁线圈顶端纯铁上的电极的N/S 极性及大小，从而控制第二消散斑件210在整个电磁场中的振动频率、振动幅度以及振动方向等，进而达到降低激光光源的空间相干性及时间相干性的目的。此外，本匀光装置还包括与第二支架230连接的悬臂梁400，该悬臂梁400除了起到方便将第二消散斑组件200安装在显示设备的对应位置的固定作用之外，还承担起因磁铁吸力引起的悬臂振动的作用。
进一步地，请参阅图1以及图4和图2，在本实施例中，第三消散斑组件 300还包括第三支架，第三消散斑件310呈圆盘状设置，驱动件320为马达，马达的输出轴与第三消散斑件310同轴连接。这样，马达转动时就可以带动第三消散斑件310高速旋转，从而可实现通过控制高速旋转马达的转速来实现对激光光束更好的消散斑效果。可以理解，马达的转速越高则消散斑的效果越好，在综合考虑马达的负载能力及消散斑效果之后，高速旋转马达的频率范围可优选为设置为50-150Hz，并可进一步优选为60HZ。
进一步地，请参阅图1和图2，在本实施例中，第二消散斑件210与第三消散斑件310之间的光路上还设有耦合透镜500。该耦合透镜500主要用于接收经准直后的第二发散光束，并将多束第二发散光束耦合进第三消散斑件310，以减少光量损失。
进一步地，请参阅图1和图2，在本实施例中，匀光装置还包括设于第一消散斑组件100的远离第二消散斑组件200一侧光路上的缩束组件600，缩束组件600包括第一缩束透镜610、第二缩束透镜620以及调反反射镜630；第二缩束透镜620平行位于第一消散斑件110的背离第二消散斑件210的一侧；第一缩束透镜610间隔位于第二缩束透镜620的下端，且第一缩束透镜610与第二缩束透镜620之间呈夹角设置，调反反射镜630位于第一缩束透镜610和第二缩束透镜620所围成的夹角区域内，并具有同时面向第一缩束透镜610和第二缩束透镜620的反射面，光线进入第一缩束透镜610进行口径压缩后再经调反反射镜630反射后进入第二缩束透镜620。在此，第一缩束透镜610也安装于第一支架120上以使装置结构更加紧凑，而且通过缩束组件600，不但可以对激光光束口径进行压缩，以便于后续的激光消散斑及匀化；而且通过调反反射镜630的光线反射作用以及对应的第一缩束透镜610和第二缩束透镜620的光路位置设计，不仅可大大降低激光散斑的效果，并且还有效降低本匀光装置的空间体积，使得本匀光装置更加小型紧凑化，进而有利于相关显示设备的小型化。
进一步地，请参阅图1和图2，在本实施例中，匀光装置还包括设于第三消散斑组件300的背离第二消散斑组件200一侧光路上的导光光通件700，导光光通件700具有轴向与第三消散斑件310的出光面垂直的导光通道710，从第三消散斑件310发出的光束进入导光通道710中。在此，导光光通件700的导光通道710主要起到匀光的作用，其原理是利用光线在导光通道710内多次反射后，在导光通道710出口处光场就会变成均匀光场，从而到达匀光效果。
在此需特别说明的是，在本发明的技术方案中，第一消散斑件110为扩散片、毛玻璃、相位片、波片以及退偏器中的其中一种；而第二消散斑件210为扩散片、毛玻璃、相位片中的其中一种；第三消散斑件310为扩散片。具体在本实施例中，三个消散斑件均为结构简单但扩散效果好的扩散片。且进一步地，在本实施例中，第一消散斑件110和第二消散斑件210的扩散半角范围优选为 1°到3.5°，可以理解，当扩散半角太小时，其匀化和消散斑的效果不足，而扩散半角太大时，则不利于后端的耦合，会造成耦合效率的降低；同理，第三消散斑件310的扩散半角范围优选为3°到7°，此时，若扩散半角太大，则会导致光束的光学扩展量太大，从而不利于光束耦合进导光光通件700且还增加了出射光束的入射角度，进而导致进入DMD芯片的有效光束利用率降低。
本发明还提出一种显示设备，该显示设备包括激光光源以及匀光装置，该匀光装置的具体结构参照上述实施例，由于本显示设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种匀光装置，其特征在于，包括沿光路依次设置的：
第一消散斑组件，包括第一消散斑件，用于将进入所述第一消散斑件的光束扩散形成第一发散光束；
第二消散斑组件，包括第二消散斑件和电磁振动件，所述电磁振动件与所述第二消散斑件连接，用以控制所述第二消散斑件振动，所述第二消散斑件用于接收所述第一发散光束并扩散形成第二发散光束；以及，
第三消散斑组件，包括第三消散斑件和用于驱动所述第三消散斑件轴向旋转的驱动件，所述第三消散斑件用于接收所述第二发散光束并经扩散后发出。
2.如权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述第一消散斑组件还包括第一支架，所述第一消散斑件安装在所述第一支架上。
3.如权利要求2所述的匀光装置，其特征在于，所述第二消散斑组件包括第二支架，所述第二消散斑件安装在所述第二支架上；
所述电磁振动件也安装在所述第二支架上，包括电磁铁以及缠绕在所述电磁铁上的电磁线圈，所述第二消散斑件位于所述电磁铁的电磁场范围内并随电磁场的变化而产生振动。
4.如权利要求3所述的匀光装置，其特征在于，所述第三消散斑组件还包括第三支架，所述第三消散斑件呈圆盘状设置，所述驱动件为马达，所述马达的输出轴与所述第三消散斑件同轴连接。
5.如权利要求4所述的匀光装置，其特征在于，所述第二消散斑件与所述第三消散斑件之间的光路上还设有耦合透镜，所述耦合透镜用于接收经准直后的所述第二发散光束，并将多束所述第二发散光束耦合进所述第三消散斑件。
6.如权利要求1所述的匀光装置，其特征在于，所述第一消散斑件为扩散片、毛玻璃、相位片、波片以及退偏器中的其中一种；
所述第二消散斑件为扩散片、毛玻璃、相位片中的其中一种；
所述第三消散斑件为扩散片。
7.如权利要求6所述的匀光装置，其特征在于，所述第一消散斑件和所述第二消散斑件均为扩散片，且所述第一消散斑件和所述第二消散斑件的扩散半角范围为1°到3.5°；
所述第三消散斑件的扩散半角范围为3°到7°。
8.如权利要求1至7任一项所述的匀光装置，其特征在于，所述匀光装置还包括设于所述第一消散斑组件的远离所述第二消散斑组件一侧光路上的缩束组件，所述缩束组件包括第一缩束透镜、第二缩束透镜以及调反反射镜；
所述第二缩束透镜平行位于所述第一消散斑件的背离所述第二消散斑件的一侧；
所述第一缩束透镜间隔位于所述第二缩束透镜的下端，且所述第一缩束透镜与所述第二缩束透镜之间呈夹角设置，所述调反反射镜位于所述第一缩束透镜和所述第二缩束透镜所围成的夹角区域内，并具有同时面向所述第一缩束透镜和所述第二缩束透镜的反射面，光线进入所述第一缩束透镜进行口径压缩后再经所述调反反射镜反射后进入所述第二缩束透镜。
9.如权利要求1至7任一项所述的匀光装置，其特征在于，所述匀光装置还包括设于所述第三消散斑组件的背离所述第二消散斑组件一侧光路上的导光光通件，所述导光光通件具有轴向与所述第三消散斑件的出光面垂直的导光通道，从所述第三消散斑件发出的光束进入所述导光通道中。
10.一种显示设备，其特征在于，包括激光光源和如权利要求1至9任意一项所述的匀光装置，所述激光光源发射出的光束进入所述匀光装置。
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