CN208207394U - 激光匀场装置及具有该装置的显示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学技术领域，旨在提供一种激光匀场装置及具有该装置的显示系统，该激光匀场装置包括透镜、匀光棒和散射层。在本实用新型中，激光的入射光束经透镜汇聚到匀光棒的入射面的前方，因匀光棒的入射面上设置有散射层，汇聚后的光线在散射层处先发生散射，然后在匀光棒内经多次反射，以极大地破坏入射光束的干涉作用，使得从匀光棒的出射面射出的出射光束的强度分布均匀，故而，实现激光光束的匀化效果，对应地，散斑现象减轻。另外，通过散射层和匀光棒的合理组合，省去了常规的散射片，减少了显示系统中光路器件的数量，光路调试得到简化。

Description

激光匀场装置及具有该装置的显示系统

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，更具体地说，是涉及一种激光匀场装置及具有该装置的显示系统。

背景技术

随着科技的快速发展，激光因具有高亮、高色域、单色性强等优势，被作为激光光源广泛地应用于图像显示领域中。然而，因激光本身具有相干性，其照射到不均匀或粗糙的表面上会发生干涉现象，形成散斑，导致成像质量下降；另外，因激光光源横截面的光功率分布一般为高斯分布，即中心功率最大，越到边缘功率越小，故，光场的分布通常不均匀，这也会一定程度上影响显示系统的性能。针对激光的匀场，人们已提出多种方法。其中，最常用的一种匀场方法如下：

如图1所示，在激光光路上设置散射片10，以对光源光束20进行散射，使得光源光束20的发散角度增大，再在散射片10的后方设置匀光棒30以进行匀光，然而，因匀光棒30收光具有一定的角度要求，从散射片10出来的光源光束发散角度较大，无法全部被收入匀光棒30。为减少光损，需在散射片10与匀光棒30之间增加聚光透镜40，这样，即使得光路中器件数量增多，光路的调试较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光匀场装置，用以解决现有技术中存在的散斑现象严重，导致成像质量下降，以及克服光场分布不均匀时，光路器件数量多，光路调试较复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种激光匀场装置，该激光匀场装置包括透镜；

匀光棒，具有入射面和出射面；以及

散射层，设于所述匀光棒的入射面上；

激光的入射光束经所述透镜，汇聚到所述匀光棒的所述入射面的前方后，经所述散射层散射，随后在所述匀光棒内，经多次反射形成均匀的出射光束以从所述出射面射出。

进一步地，所述透镜沿激光的所述入射光束的光轴方向设置且垂直于所述光轴方向。

进一步地，所述匀光棒为实心光棒。

进一步地，所述散射层为所述匀光棒的端面处成型出的无规则的散射微粒层，且各微粒的大小范围为80μm～300μm。

进一步地，所述匀光棒由光学玻璃材料制成。

进一步地，所述匀光棒的形状为直棱柱或斜棱柱。

优选地，所述匀光棒的横截面形状为四边形或六边形。

进一步地，所述匀光棒设有至少1根，且各所述匀光棒“一”字排开并首尾拼接。

具体地，所述匀光棒设有1根或2根。

与现有技术相比，本实用新型提供的激光匀场装置的有益效果在于：

该激光匀场装置包括透镜、匀光棒和散射层，激光的入射光束经透镜汇聚到匀光棒的入射面的前方，因匀光棒的入射面上设置有散射层，汇聚后的光线在散射层处先发生散射，然后在匀光棒内经多次反射，以极大地破坏入射光束的干涉作用，使得从匀光棒的出射面射出的出射光束的强度均匀分布，故而，实现激光光束的匀化效果，对应地，散斑现象减轻。另外，显然，通过散射层和匀光棒的合理组合，省去了常规的散射片，减少了光路器件的数量，对应地，光路调试得到简化。

本实用新型的目的还提供了一种显示系统，用以解决现有技术中存在的显示系统的成像质量较差，光场均匀分布结构中光路器件数量多，光路调试较复杂的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：提供一种显示系统，光源为激光光源，该显示系统包括上述的激光匀场装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的显示系统的有益效果在于：该显示系统通过采用上述的激光匀场装置，不仅减少了光场均匀分布结构中光路器件的数量，对应地，光路调试得到简化，且还一定程度上减少了散斑，提高了成像质量。

附图说明

为更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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它的附图。

图1是现有技术中常见的激光匀场装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中激光匀场装置的一种结构示意图；

图3是本实用新型实施例中激光匀场装置的另一种结构示意图。

其中，附图中的标号如下：

10-散射片、20-光束、30-匀光棒、40-聚光透镜；100-透镜；

200-匀光棒、210-入射面、220-出射面；

300-散射层、400-入射光束、500-出射光束。

具体实施方式

为使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，进一步对本实用新型作详细说明。其中，本实用新型具体实施例的附图中相同或相似的标号表示相同或相似的元件，或者具有相同或类似功能的元件。应当理解地，下面所描述的具体实施例旨在用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需说明的是，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅为便于描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。总之，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的具体含义。

以下结合附图2和图3对本实用新型提供的一种激光匀场装置的实现进行详细地描述。

需说明的是，该激光匀场装置，主要应用在激光显示系统中，当然还可以用于激光照明等系统中。可以理解地，该激光匀场装置主要用以将强度集中的激光入射光束400转换成强度均匀的出射光束500。

如图2和图3所示，该激光匀场装置，包括透镜100、匀光棒200和散射层300。其中，匀光棒200具有入射面210和出射面220，通常，入射面210和出射面220沿激光的光轴方向相互平行。

再如图2和图3所示，散射层300设于匀光棒200的入射面210上，这样，将散射层300和匀光棒200组合在一起，形成一个零部件，即可省去原有的散射片，显然，利于减少系统中光路器件的数量，简化光路调试。

再如图2和图3所示，可明显看出，激光的入射光束400经透镜100的汇聚，汇聚到匀光棒200的入射面210的前方后，先经散射层300散射，随后在匀光棒200内，经多次反射形成均匀的出射光束500以从出射面220射出。也即，激光的入射光束400依次经透镜100汇聚、散射层300散射和匀光棒200反射后最终形成强度均匀分布的出射光束500。

可以理解地，当入射光束400入射到散射层300发生散射时，光束的角度将由原来较集中变为多样化，从而，最终从匀光棒200出射的出射光束500的角度也呈多样化，由此，极大地破坏原有入射光束400的干涉作用，使得激光光束的能量分布趋向于均匀，激光光束中相干性较强的光束部分的能量比例得到降低，故，一定程度上，可以减小激光散斑，且还实现了激光光束的匀化效果。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，如图2和图3所示，为便于简化该激光匀场装置的结构，及确保具有较佳的匀化效果，通常，透镜100沿激光的入射光束400的光轴方向设置且垂直于光轴方向。需说明的是，具体在本实施例中，这里所述的“入射光束400的光轴方向”为横向方向。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，匀光棒200为实心光棒。这样，光束在匀光棒200内的多次反射均为全反射，由此，即使不同角度的光经全反射后混合，光束的总体损耗也较小，显然，光能利用率高，最终的匀化效果好。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，散射层300为匀光棒200的端面处成型出的无规则的散射微粒层。可以理解地，经汇聚后的入射光束400，经散射微粒层散射后，其扩散范围增大，形成多种不同角度的光束，显然，利于提高光束的均匀性。具体在本实施例中，优选地，散射微粒层中各微粒的大小范围为80μm～300μm。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，匀光棒200由光学玻璃材料制成。需说明的是，在本实施例中，匀光棒200为常用的光学玻璃材料制成，其中，优选由石英玻璃制成，当然，实际上，还可采用其它合适的材料制成。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，匀光棒200的形状为直棱柱或斜棱柱。优选地，匀光棒200的横截面形状为四边形或六边形。当然，实际上，匀光棒200的横截面形状可以其它合适的形状。

进一步地，作为本实用新型提供的激光匀场装置的一种具体实施方式，匀光棒200设有至少1根，且各匀光棒200“一”字排开并首尾拼接。这样，通过多根匀光棒200的更多次匀化，显然，匀化效果更好。

具体地，在本实施例中，如图2所示，匀光棒200设有1根；或者，如图3所示，匀光棒200设有2根，当然，实际上，匀光棒200可以由两根以上更多的匀光棒200进行拼接。

本实用新型还提供一种显示系统，光源为激光光源，该显示系统包括上述的激光匀场装置。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.激光匀场装置，其特征在于，所述激光匀场装置包括透镜；

匀光棒，具有入射面和出射面；以及

散射层，设于所述匀光棒的入射面上；

激光的入射光束经所述透镜，汇聚到所述匀光棒的所述入射面的前方后，经所述散射层散射，随后在所述匀光棒内，经多次反射形成均匀的出射光束以从所述出射面射出。

2.根据权利要求1所述的激光匀场装置，其特征在于，所述透镜沿激光的所述入射光束的光轴方向设置且垂直于所述光轴方向。

3.根据权利要求2所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒为实心光棒。

4.根据权利要求3所述的激光匀场装置，其特征在于，所述散射层为所述匀光棒的端面处成型出的无规则的散射微粒层，且各微粒的大小范围为80μm～300μm。

5.根据权利要求3所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒由光学玻璃材料制成。

6.根据权利要求3所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒的形状为直棱柱或斜棱柱。

7.根据权利要求6所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒的横截面形状为四边形或六边形。

8.根据权利要求1至7任一项所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒设有至少1根，且各所述匀光棒“一”字排开并首尾拼接。

9.根据权利要求8所述的激光匀场装置，其特征在于，所述匀光棒设有1根或2根。

10.显示系统，光源为激光光源，其特征在于，所述显示系统包括根据权利要求1至9任一项所述的激光匀场装置。