CN117666159A - 一种动态的用于消散斑的光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种动态的用于消散斑的光源系统，通过设置具有透射散射片和反射散射片的动态消散斑器件，以消除激光的相干性，进而使得偏振激光光束能够在透射散射片作用下进行消散斑处理，使得散斑效应减弱；采用反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与反射散射片配合实现光路复用，减小光路体积，利于系统收光；与此同时，将准直透镜组与1/4波片设置在反射散射片与偏振分光片间，两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变、两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直，使得整个系统具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

Description

一种动态的用于消散斑的光源系统

技术领域

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种动态的用于消散斑的光源系统。

背景技术

激光投影作为一种新发展的投影技术，以二极管激光器作为光源面光源经照明系统匀光后再投射成像。其中，激光的高相干性引起了激光投影显示中的散斑效应，进而导致屏幕上呈现明暗相间的斑点，也即散斑，影响投影画面质量，降低用户的观看体验。

现有的投影设备中，采用多个动态或静态消散斑部件、或动静态结合方式进行消散斑处理，但其消散斑效果一般，且会导致成本较高。

发明内容

本发明在于提供一种动态的用于消散斑的光源系统，通过设置具有透射散射片和反射散射片的动态消散斑器件，以消除激光的相干性，进而使得偏振激光光束能够在透射散射片作用下进行消散斑处理，使得散斑效应减弱；采用反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与反射散射片配合实现光路复用，减小光路体积，利于系统收光；与此同时，将准直透镜组与1/4波片设置在反射散射片与偏振分光片间，两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变、两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直，使得整个系统具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

一种动态的用于消散斑的光源系统，包括激光器、动态消散斑器件、反射镜、光束整形器件、偏振分光片、1/4波片、准直透镜组、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，所述上部分为透射散射片，所述下部分为反射散射片；所述激光器、所述透射散射片、所述反射镜水平向依次同轴布置；所述反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述反射散射片、所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述透射散射片用于接收所述激光器发射的激光光束；所述反射镜用于接收经所述透射散射片消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束；所述反射散射片用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束并反射，使其反向依次经过所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出。

通过设置具有透射散射片和反射散射片的动态消散斑器件，以二次消除激光的相干性，进而使得偏振激光光束能够在透射散射片作用下进行消散斑处理，使得散斑效应减弱；采用反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与反射散射片配合实现光路复用，减小光路体积，利于系统收光；与此同时，将准直透镜组与1/4波片设置在反射散射片与偏振分光片间，两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变、两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直，使得整个系统具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

进一步的，所述激光器，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

进一步的，所述透射散射片靠近所述激光器的一面镀AR膜；所述反射散射片远离所述准直透镜组的一面镀反射膜。

通过在透射散射片上设置AR膜，以减少光线反射，提高透射光的亮度和清晰度；通过在反射散射片上设置反射膜，用于将入射到反射散射片上的光线进行反射，提高光线利用率和亮度，同时增强光线的均匀性和稳定性。

进一步的，还包括驱动部件；所述驱动部件连接所述动态消散斑器件，用于驱动所述动态消散斑器件依照预设振动频率和振动方向进行周期性振动。

通过驱动部件驱动动态消散斑器件进行周期性振动，消除激光的相干性，实现动态消散斑。

进一步的，所述动态消散斑器件的振动包括：

沿竖直方向振动；

沿水平方向振动。

通过使动态消散斑器件在水平方向和竖直方向进行周期性振动，增强光束的空间分布的多样性和动态性，进而增强消散斑的效果。

进一步的，所述反射镜和所述偏振分光片均呈45°布置，且所述反射镜与所述偏振分光片相向布置。

通过反射镜和偏振分光片的作用，实现光路转折，实现系统的结构小型化。

进一步的，所述偏振分光片与所述1/4波片间的光路复用：所述1/4波片与所述准直透镜组的光路复用；所述准直透镜组与所述反射散射片的光路复用。

通过光路复用，实现系统结构的小型化，同时降低系统成本。

进一步的，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

一种动态的用于消散斑的光源系统，包括激光器、动态消散斑器件、反射镜、光束整形器件、偏振分光片、1/4波片、准直透镜组、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，所述上部分为透射散射片，所述下部分为反射散射片；所述激光器、所述透射散射片、所述反射镜水平向依次同轴布置；所述反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述反射散射片、所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述透射散射片用于接收所述激光器发射的激光光束；所述反射镜用于接收经所述透射散射片消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束；所述反射散射片用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束并反射，使其反向依次经过所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出；

其中，具有第一偏振态的激光光束经所述偏振分光片反射后沿第一方向依次经过所述1/4波片、所述准直透镜组，并经所述反射散射片反射后沿第二方向依次经过所述准直透镜组、所述1/4波片，再经所述偏振分光片透射具有第二偏振态的激光光束；

其中，第一方向与第二方向反向；

其中，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

本发明的有益效果为：

本发明通过设置具有透射散射片和反射散射片的动态消散斑器件，以二次消除激光的相干性，进而使得偏振激光光束能够在透射散射片作用下进行消散斑处理，使得散斑效应减弱；采用反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与反射散射片配合实现光路复用，减小光路体积，利于系统收光；与此同时，将准直透镜组与1/4波片设置在反射散射片与偏振分光片间，两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变、两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直，使得整个系统具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动态消散斑器件的主视示意图；

图3为动态消散斑器件的侧视示意图。

附图标记：

1、激光器；

2、动态消散斑器件；21、透射散射片；22、反射散射片；23、AR膜；24、反射膜；

3、反射镜；

4、光束整形器件；

5、偏振分光片；

6、1/4波片；

7、准直透镜组；

8、匀光器件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“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，并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“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1所示的是一种动态的用于消散斑的光源系统，包括激光器1、动态消散斑器件2、反射镜3、光束整形器件4、偏振分光片5、1/4波片6、准直透镜组7、匀光器件8、驱动部件，通过设置具有透射散射片21和反射散射片22的动态消散斑器件2，在驱动部件作用下以二次消除激光的相干性，进而使得偏振激光光束能够在透射散射片21作用下进行消散斑处理，使得散斑效应减弱；采用反射镜3反射、以及在偏振分光片5作用下转折光路，并与反射散射片22配合实现光路复用，减小光路体积，利于系统收光；与此同时，将准直透镜组7与1/4波片6设置在反射散射片22与偏振分光片5间，两次经过1/4波片6实现激光光束偏振态的改变、两次经过准直透镜组7实现激光光束的重复汇聚和准直，使得整个系统具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

具体来说，激光器1，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

具体来说，如图2和图3所示，动态消散斑器件2，其包括：

上部分，其为透射散射片21；透射散射片21靠近激光器1的一面镀AR膜23，以减少光线反射，提高透射光的亮度和清晰度；

下部分，其为反射散射片22；反射散射片22远离准直透镜组7的一面镀反射膜24，用于将入射到反射散射片22上的光线进行反射，提高光线利用率和亮度，同时增强光线的均匀性和稳定性。

具体来说，驱动部件（图中未示出），其连接动态消散斑器件2，用于驱动动态消散斑器件2依照预设振动频率和振动方向进行周期性振动，通过驱动部件驱动动态消散斑器件2进行周期性振动，消除激光的相干性，实现动态消散斑。

在本实施例中，动态消散斑器件2的振动包括：

沿竖直方向，即y轴振动；

沿水平方向，即x轴振动。

通过使动态消散斑器件2在水平方向和竖直方向进行周期性振动，增强光束的空间分布的多样性和动态性，进而增强消散斑的效果。

在本实施例中，驱动部件驱动动态消散斑器件2进行竖直向和水平向的交替周期性运动，且每个方向上振动频率＞60Hz，振幅＞0.2mm。

具体来说，光束整形器件4能够将入射的激光光束整形为矩形角度分布。

具体来说，准直透镜组7包括两个收集透镜，用于对入射光束进行汇聚准直。

在本实施例中，反射镜3和偏振分光片5均呈45°布置，且反射镜3与偏振分光片5相向布置，通过反射镜3和偏振分光片5的作用，实现光路转折，实现系统的结构小型化。

在本实施例中，偏振分光片5与1/4波片6间的光路复用：1/4波片6与准直透镜组7的光路复用；准直透镜组7与反射散射片22的光路复用；通过光路复用，实现系统结构的小型化，同时降低系统成本。

在本实施例中，激光器1、透射散射片21、反射镜3水平向依次同轴布置；反射镜3、光束整形器件4、偏振分光片5垂直向依次同轴布置；反射散射片22、准直透镜组7、1/4波片6、偏振分光片5、匀光器件8水平向依次同轴布置；利用具有透射散射片21和反射散射片22的动态消散斑器件2进行二次消除激光光束的相干性，同时利用反射镜3和偏振分光片5使得能够实现光路转折，利于系统结构小型化。

在本实施例中，激光器1用于发射具有第一偏振态的激光光束；透射散射片21用于接收激光器1发射的激光光束；反射镜3用于接收经透射散射片21消散斑处理的激光光束；光束整形器件4用于接收经反射镜3反射的激光光束；偏振分光片5接收并反射具有第一偏振态的激光光束；1/4波片6用于接收经偏振分光片5反射的激光光束；准直透镜组7用于接收经1/4波片6改变偏振态的激光光束；反射散射片22用于接收经准直透镜组7准直的激光光束并反射，使其反向依次经过准直透镜组7、1/4波片6、偏振分光片5射出具有第二偏振态的激光光束；匀光器件8接收经偏振分光片5透射的具有第二偏振态的激光光束并射出；

其中，具有第一偏振态的激光光束经偏振分光片5反射后沿第一方向依次经过1/4波片6、准直透镜组7，并经反射散射片22反射后沿第二方向依次经过准直透镜组7、1/4波片6，再经偏振分光片5透射具有第二偏振态的激光光束；

其中，第一方向与第二方向在水平向上反向；

其中，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

本实施例的工作原理为：

当激光器1发射S偏振光时，该光束通过动态消散斑器件2的透射散射片21，在驱动部件作用下实现动态散射，再经过反射镜3反射进入光束整形器件4实现激光光束整形，再在偏振分光片5作用下反射S偏振光、并依次经过1/4波片6和准直透镜组7进行光束汇聚至动态消散斑器件2的反射散射片22上，在汇聚面实现动态散射消除激光相干性后反射该光束、并依次经过准直透镜组7准直和1/4波片6，将光束转换为P偏振光，再在偏振分光片5作用下透射P偏振光后进入匀光器件8进行匀光；

当激光器1发射P偏振光时，该光束通过动态消散斑器件2的透射散射片21，在驱动部件作用下实现动态散射，再经过反射镜3反射进入光束整形器件4实现激光光束整形，再在偏振分光片5作用下反射P偏振光、并依次经过1/4波片6和准直透镜组7进行光束汇聚至动态消散斑器件2的反射散射片22上，在汇聚面实现动态散射消除激光相干性后反射该光束、并依次经过准直透镜组7准直和1/4波片6，将光束转换为S偏振光，再在偏振分光片5作用下透射S偏振光后进入匀光器件8进行匀光。

需要说明的是，偏振分光片5的选择需依据激光器1发射的激光光束的偏振态进行调整。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，包括激光器、动态消散斑器件、反射镜、光束整形器件、偏振分光片、1/4波片、准直透镜组、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，所述上部分为透射散射片，所述下部分为反射散射片；所述激光器、所述透射散射片、所述反射镜水平向依次同轴布置；所述反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述反射散射片、所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述透射散射片用于接收所述激光器发射的激光光束；所述反射镜用于接收经所述透射散射片消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束；所述反射散射片用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束并反射，使其反向依次经过所述准直透镜组、所述1/4波片、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出。

2.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，所述激光器，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

3.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，所述动态消散斑器件中，所述透射散射片靠近所述激光器的一面镀AR膜；所述反射散射片远离所述准直透镜组的一面镀反射膜。

4.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，还包括驱动部件；所述驱动部件连接所述动态消散斑器件，用于驱动所述动态消散斑器件依照预设振动频率和振动方向进行周期性振动。

5.根据权利要求4所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，所述动态消散斑器件的振动包括：

沿竖直方向振动；

沿水平方向振动。

6.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，所述反射镜和所述偏振分光片均呈45°布置，且所述反射镜与所述偏振分光片相向布置。

7.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，所述偏振分光片与所述1/4波片间的光路复用：所述1/4波片与所述准直透镜组的光路复用；所述准直透镜组与所述反射散射片的光路复用。

8.根据权利要求1所述的一种动态的用于消散斑的光源系统，其特征在于，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。