CN204387958U - 多段式散射轮、光源系统和投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多段式散射轮、光源系统和投影系统，包括透明基板，所述透明基板被划分为多个子区域，所述子区域设有散射涂层，其中，至少两个子区域的散射涂层不同，从而使得至少两个子区域的散射角度不同，进而得到了具有不同散光角度的多段式散射轮。由于本实用新型提供的多段式散射轮并不是由多个扇形片拼接成的，因此，解决了现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题，并且，该多段式散射轮结构简单、成本低廉、消斑效果更佳。

Description

多段式散射轮、光源系统和投影系统

技术领域

本实用新型涉及投影仪领域，更具体地说，涉及一种多段式散射轮、光源系统和投影系统。

背景技术

现有的多段式散射轮是由多个不同的扇形片拼接而成的。这种多段式散射轮的制作方法如图1所示，首先选择具有不同散光角度的多个扇形片101，然后通过胶水将这些扇形片101依次固定在马达102上，就制得了具有不同散光角度的多段式散射轮，其中，在固定扇形片101的过程中，要尽量保证每一个扇形片101之间无缝拼接。

但是，上述制作方法存在三大缺点，一是对每一个扇形片的尺寸要求非常严格，如果扇形片的大小、角度等不合格，则很难拼接成一个完美的圆形；二是拼接固定时操作存在难点，由于每两个相邻的扇形片之间都要尽可能的无缝拼接，因此，扇形片的数目越多，固定操作越难；三是由于多段式散射轮在使用时需要转动，因此，一旦拼接的结构牢固度不够，就会给投影系统的使用带来安全隐患。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种多段式散射轮、光源系统和投影系统，以解决现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多段式散射轮，包括透明基板，所述透明基板被划分为多个子区域，所述子区域设有散射涂层，其中，至少两个子区域的散射涂层不同。

优选的，至少两个子区域的散射涂层的材质、厚度、颗粒大小或者散射粒子浓度中至少有一项不同。

优选的，所述散射涂层的材质为散射粉或胶水。

优选的，所述胶水为硅胶。

优选的，所述透明基板为扩散板。

优选的，所述扩散板的凸面或平面设有散射涂层。

优选的，所述扩散板的凸面设有散射涂层，所述散射板的平面设有反射层，所述反射层反射经散射涂层的光束。

优选的，所述透明基板的一面设有散射涂层，另一面设有反射层。

优选的，所述透明基板为PC板或者亚克力板。

一种光源系统，包括如上任一项所述的多段式散射轮。

一种投影系统，包括如上所述的光源系统。

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的多段式散射轮、光源系统和投影系统，透明基板被划分为多个子区域，且所述子区域设有散射涂层。由于至少两个子区域的散射涂层不同，因此，使得至少两个子区域的散光角度不同，从而得到了具有不同散光角度的多段式散射轮。并且，该多段式散射轮结构简单、成本低廉、消斑效果更佳。由于本实用新型提供的多段式散射轮并不是由多个扇形片拼接成的，因此，解决了现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的多段式散射轮的制作方法示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的一种多段式散射轮的平面示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的另一种多段式散射轮的平面示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的一种多段式散射轮的切面示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的又一种多段式散射轮的切面示意图；

图6为本实用新型实施例一提供的多段式散射轮通过体散射消散斑的原理图；

图7为本实用新型实施例一提供的多段式散射轮通过转动消除散斑的原理图；

图8为本实用新型实施例二提供的反射型多段式散射轮的切面示意图；

图9为本实用新型实施例二提供的反射型多段式散射轮的光路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施例提供了一种多段式散射轮，如图2所示，该多段式散射轮包括透明基板，该透明基板被划分为了多个子区域，如图2中依次排列的扇形子区域1～8，这些扇形子区域设有位于透明基板表面的散射涂层，其中，至少两个扇形子区域的散射涂层不同，即至少两个子区域的散射涂层的材质、厚度、颗粒大小或者散射粒子浓度中至少有一项不同，以使得至少两个扇形子区域的散光角度不同。

例如，本实施例中，散射涂层的材质可以为散射粉，也可以为胶水，如硅胶。其中，透明基板上的所有扇形子区域的散射涂层的材质可以都相同，如图2所示，扇形子区域1～8上的散射涂层均为散射粉，通过控制散射粉的折射率、厚度或浓度等来控制不同扇形子区域的不同散光角度；或者，部分扇形子区域的散射涂层的材质相同，如图3所示，扇形子区域1上的散射涂层为胶水，扇形子区域2～8上的散射涂层为散射粉，然后通过控制胶水或散射粉的厚度和浓度等，来控制不同扇形子区域的不同散光角度。

当本实施例提供的多段式散射轮沿某一方向旋转时，入射光束经过不均匀的媒质即经过散射涂层中凹凸起伏的散射粒子后，会偏离原来的传播方向往四面八方散开传播，即发生光的散射，实现光束的扩散。其中，光束扩散角度的大小与散射粒子的折射率、颗粒大小、浓度和涂层的厚度等因素有关，即散光角度是由散射涂层的材质、折射率和厚度决定的。本实施例中，主要通过涂刮的方式在透明基板表面形成散射涂层，而在其他实施例中可以通过喷涂的方式来形成散射涂层，其中，散射涂层的厚度可以通过调节喷涂机的流量来控制。

本实施例中，透明基板为圆形基板，优选为扩散板。散射涂层的材质优选为胶水。由于扩散板具有相对的一个凹凸的表面和一个平面，因此，扇形子区域以及位于扇形子区域内的散射涂层即胶水21可以位于扩散板2的凹凸面，如图4所示；扇形子区域以及位于扇形子区域内的胶水21也可以位于扩散板2的平面，如图5所示。

如图4所示，当在扩散板的凸起面涂覆胶水时，胶水平铺在扩散板的凸起面，使得扩散板的凹凸表面变得相对平整，这样入射光束受到的表面凹凸起伏粒子的散射作用就会减弱，从而起到减小扩散板散光角度的作用。

本实施例中，可以通过选择不同折射率的胶水形成不同厚度的散射涂层，来控制散光角度减小的程度，从而得到不同的散光角度。其中，胶水的涂层越厚，其散射程度就越低，得到的散光角度也就越小；胶水的折射率越低、透过率越高，反射损失和吸收损失越小，散光效果也就越好。与涂覆散射粉的方式相比，涂覆胶水的方式效率较高。在透明基板上涂覆散射粉时，在散射粉体散射的作用下，光线不仅会发生正向散射也会发生逆向散射，造成光效率的损失，因此，涂覆散射粉通常只能达70％以上的光效率，而涂胶水可以达到90％以上的光效率。

如图5所示，当在扩散板的平面涂覆胶水时，平面的胶水可增大扩散板的散光角度。由于涂覆的胶水层并非完全平面，而是具有一定程度的凹凸结构，因此，入射光束在胶水面会发生光束的折射和散射，也就是说，光束经过胶水层后会发生一定角度的偏折，再加上其微小的凹凸结构带来的散射效应，可以实现扩大光束角度的作用。同样，在平面涂覆胶水也可通过控制胶水的折射率和厚度来获得不同的散光角度，但相对凸起面而言，平面涂胶对于角度的调节范围较小。

由于本实施例提供的多段式散射轮并不是由多个扇形片拼接成的，因此，解决了现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题。并且，本实施例提供的多段式散射轮还具有消除散斑的有益效果，其消除散斑的方法大致分为两种：一种是通过散射粉的体散射减弱光源的相干性来消除散斑；另一种是通过多角度多频次的转变，来从时间域上叠加消除散斑。

通过散射粉的体散射消散斑的原理如图6所示。体散射是指入射光束经过密集的随机介质(例如散射粒子)后，偏离原来的传播方向往四周发生多重散射的过程，其中，不同的光线经过多重散射后走过的光程不同。例如，入射光线1经过的光程最长，其不仅在众多散射粒子面发生向四面八方的散射，还在与空气的接触界面发生全内反射，也就是说，多重散射延长了光波的传播路径，造成了一定时间的延迟，如果延迟的时间与光源的相干时间相等或超过光源的相干时间，则可以消除散斑。

通过多段式散射轮的转动消除散斑的原理为：由于在不同时间屏幕上各点被施加的相位不同，因此，入射到屏幕上的光相位差有所区别，从而可以产生不同的散斑，在人眼的积分时间内，这些不同时间产生的不相关的散斑颗粒叠加后，可以降低散斑的对比度。

如图7所示，由于多段式散射轮70具有多个不同的散光角度，因此，入射光束经过转动的多段式散射轮70后，以具有不同扩散程度的光束出射，并照射在屏幕71的不同位置上。由于屏幕71上的各点具有不同的振幅和相位，因此，多段式散射轮70出射的光束在经过不同的传播路径在不同的时间到达屏幕上的不同位置后，形成的散斑会在时间和空间上进行叠加，从而可以有效地减弱散斑。

本实施例提供的多段式散射轮，包括透明基板和位于透明基板子区域的散射涂层，由于至少两个子区域的散射涂层不同，即至少两个子区域的散光角度不同，因此，可以得到具有不同散光角度的多段式散射轮，该多段式散射轮结构简单、成本低廉、消斑效果更佳；由于实施例提供的多段式散射轮并不是由多个扇形片拼接成的，因此，解决了现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题。

实施例二

本实施例提供的本实施例提供的多段式散射轮与实施例一提供的多段式散射轮的结构大体相同，其不同之处在于，本实施例提供的多段式散射轮中，如图8所示，透明基板20的一面具有散射涂层21，该散射涂层21的材质为散射粉，另一面具有反射层22，即本实施例提供的多段式散射轮为反射型多段式散射轮，其中，透明基板20的材质优选为PC(Polycarbonate，聚碳酸酯)板或者亚克力板。

如图9所示，入射光线90经过反射型多段式散射轮时，会在散射粒子层发生无数次散射，并在散射粒子层21和反射膜22处发生两次反射，这样经过无数次的散射和多次反射改变了光线的高斯分布特性，使得出射光线91成为一束光强均匀分布的平顶光束，其中，平顶光束是指在各个区域光强均匀分布的光束，它有利于画面的均匀化，也是减弱散斑对比度的一种方式。

但是，由于反射型多段式散射轮中的散射粒子具有体散射的作用，入射光线会发生多重散射，而每一束散射或反射的光线又经过了不同的路径，因此，最终得到的出射光束并不是朗伯平顶光束，而是如图9所示的非朗伯平顶光束。相对于朗伯平顶光束而言，非朗伯平顶光束的角向区域较小，因此，本实用新型提供的反射型多段式散射轮的光束利用率较高。

本实施例中，散射涂层的材质可以为散射粉，也可以为胶水。同样，本实施例中的透明基板上的所有扇形子区域的散射涂层的材质都相同，如图2所示，扇形子区域1～8上的散射涂层均为散射粉，通过控制散射粉的折射率、厚度或浓度等，来控制不同扇形子区域的不同散光角度，但是，本实用新型并不仅限于此，在其他实施例中，部分扇形子区域的散射涂层的材质相同，另一部分扇形子区域的散射涂层的材质与该部分扇形子区域的散射涂层的材质不同，如图3所示，扇形子区域1上的散射涂层为胶水，扇形子区域2～8上的散射涂层为散射粉，然后通过控制胶水或散射粉的厚度和浓度等，来控制不同扇形子区域的不同散光角度。

本实施例提供的反射型多段式散射轮，不仅结构简单、成本低廉、解决了现有的多段式散射轮对扇形片的尺寸要求严格、拼接操作难和牢固度较差的问题，而且消斑效果更佳、光效更高。

实施例三

本实施例提供了一种光源系统，该光源系统包括上述任一实施例提供的多段式散射轮，从而使得本实施例提供的光源系统的结构更简单、成本更低廉、消斑效果更佳。

实施例四

本实施例提供了一种投影系统，该投影系统包括上述实施例提供的光源系统，而该光源系统又包括上述任一实施例提供的多段式散射轮，从而使得本实施例提供的投影系统的结构更简单、成本更低廉、消斑效果更佳。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种多段式散射轮，其特征在于，包括透明基板，所述透明基板被划分为多个子区域，所述子区域设有散射涂层，其中，至少两个子区域的散射涂层不同。

2.根据权利要求1所述的多段式散射轮，其特征在于，至少两个子区域的散射涂层的材质、厚度、颗粒大小或者散射粒子浓度中至少有一项不同。

3.根据权利要求2所述的多段式散射轮，其特征在于，所述散射涂层的材质为散射粉或胶水。

4.根据权利要求3所述的多段式散射轮，其特征在于，所述胶水为硅胶。

5.根据权利要求3所述的多段式散射轮，其特征在于，所述透明基板为扩散板。

6.根据权利要求5所述的多段式散射轮，其特征在于，所述扩散板的凸面或平面设有散射涂层。

7.根据权利要求6所述的多段式散射轮，其特征在于，所述扩散板的凸面设有散射涂层，所述散射板的平面设有反射层，所述反射层反射经散射涂层的光束。

8.根据权利要求3所述的多段式散射轮，其特征在于，所述透明基板的一面设有散射涂层，另一面设有反射层。

9.根据权利要求8所述的多段式散射轮，其特征在于，所述透明基板为PC板或者亚克力板。

10.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的多段式散射轮。

11.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求10所述的光源系统。