CN209373342U - 照明系统及投影光机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种照明系统及投影光机系统，属于投影设备领域。上述照明系统包括依次间隔设置的激光光源、透镜组件、复眼透镜、高斯扩散片以及振动装置。激光光源发出的光通过透镜组件后投在复眼透镜上形成多个点光源，从复眼透镜发出的光在空间传播中混合使得干涉图像产生叠加，从而实现空间消散斑。高斯扩散片能够周期性振动，使得不同时刻光被高斯扩散片扩散到不同的位置，从而使不同时刻激光产生的干涉图像不稳定。由于人眼存在视觉残留特性，故不同时刻产生的不稳定干涉图像(即散斑)会在人眼处产生叠加效应，从而实现时间消散斑。上述照明系统及投影光机系统能够有效减少散斑，提高图像质量。

Description

照明系统及投影光机系统

技术领域

本实用新型涉及投影设备领域，具体而言，涉及一种照明系统及投影光机系统。

背景技术

投影光机系统大致可以分为照明系统和投射系统，照明系统一般采用激光光源，激光光源发出的光具有比较宽的色域，因此，它们具有比较好的光照效率和色彩表现。然而，这种投影光机系统具有由于相干照明所产生的散斑。散斑源于从漫反射表面散开的相干波的干涉相关作用；这种散斑严重影响的图像的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种照明系统，其能够有效消除或减少散斑。

本实用新型的另一目的在于提供一种投影光机系统，其采用了上述照明系统。

本实用新型是这样实现的：

一种照明系统，包括：

激光光源；

透镜组件，所述透镜组件设置在所述激光光源的光路上，用于使所述激光光源发出的光成为平行光束；

复眼透镜，所述复眼透镜设置在所述透镜组件的光路上，用于使得所述透镜组件发出的平行光束成为多个点光源；

高斯扩散片，所述高斯扩散片设置在所述复眼透镜组件的光路上，用于对所述点光源发出的光进行扩束；以及振动装置，所述高斯扩散片能够确定一个参考平面，所述振动装置用于带动所述高斯扩散片在所述参考平面内做周期性往复运动。

进一步，所述振动装置还包括安装架、框架和动力组件；所述框架与所述安装架可转动连接，并能够在所述参考平面内转动；所述高斯扩散片与所述框架连接。

进一步，所述动力组件包括电机和凸轮，所述凸轮与所述安装架可转动连接；所述电机与所述凸轮传动连接；所述安装架包括弹性件，所述弹性件能够给所述框架施加转矩，使得所述框架与所述凸轮的轮廓面抵接。

进一步，所述凸轮与通过转轴与所述安装架连接，所述电机通过齿轮组与所述转轴传动连接。

进一步，所述透镜组件包括相对间隔设置的第一准直透镜和第二准直透镜。

进一步，还包括第一扩束透镜，所述第一扩束透镜设置在所述复眼透镜和所述高斯扩散片之间。

进一步，还包括第二扩束透镜，所述第二扩束透镜设置在所述高斯扩散片的光路上。

进一步，还包括中继透镜组件，所述中继透镜组件设置在所述第二扩束透镜的光路上。

一种投影光机系统，所述投影光机系统包括所述的照明系统。

本实用新型所提供的技术方案的有益效果包括：

本实用新型通过上述设计得到的照明系统及投影光机系统，使用时，激光光源发出的光经过透镜组件被扩大为较大的光斑；放大后的光斑在复眼透镜上汇聚，汇聚作用相当于放大后的光斑在复眼透镜上形成多个点光源；多个点光源发出的光在空间传播中发生混合，混合作用使稳定的干涉图像产生叠加从而使得激光的相干性降低，从而实现空间消散斑。由于高斯扩散片能够周期性振动，使得不同时刻光被高斯扩散片扩散到不同的位置，从而使不同时刻激光产生的干涉图像不稳定。由于人眼存在视觉残留特性，故不同时刻产生的不稳定干涉图像(即散斑)会在人眼处产生叠加效应，从而使激光的相干性降低实现时间消散斑。通过空间消散斑和时间消散斑的配合作用。上述照明系统能够有效减少散斑，减弱其对图像质量的影响；上述投影光机系统采用了上述照明系统，因此，其图像质量较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的照明系统的各个光学元件布置示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的激光在复眼透镜上形成点光源以及在空间中混合的截面示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的振动装置的结构示意图。

图标：1-第一准直透镜；2-第二准直透镜；3-复眼透镜；4-第一扩束透镜；5-第二扩束透镜；6-第一中继透镜；7-第二中继透镜；8-高斯扩散片；100-振动装置；110-安装架；120-框架；122-枢接轴；130-动力组件； 132-电机；134-齿轮组；136-凸轮；140-弹性件。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1：

如图1，本实施例提供了一种照明系统，其用于投影光机系统中，能够有效减弱或消除散斑。上述照明系统包括依次间隔设置的激光光源、透镜组件、复眼透镜3和高斯扩散片8；激光光源发出的光通过透镜组件后投在复眼透镜3上形成多个点光源，从复眼透镜3发出的光在空间传播中混合使得干涉图像(即散斑)产生叠加，从而实现空间消散斑。

具体地，请继续参考图1，激光光源设置在光路的最前方，透镜组件、复眼透镜3和高斯扩散片8同轴设置，即位于同一条光路上。透镜组件包括平行间隔设置的第一准直透镜1和第二准直透镜2，从激光光源发出的光束经过第一准直透镜1和第二准直透镜2后形成平行的光束，并被扩大为较大的光斑。复眼透镜3是由一系列小透镜组合形成，从第二准直透镜2 发出的平行光线经过复眼透镜3子眼汇聚，在子眼上形成多个点光源。点光源发出的光继续沿光路朝高斯扩散片8传播，并且，点光源发出的光在空间中混合可以将干涉图像在空间中混合进而在高斯扩散片8或LCOS表面等处形成混合进而削弱激光干涉产生的散斑。其混合效果请参考图2。

请参考图2，复眼汇聚形成的点光源发出光线在空间中传播会发生交汇，其在光路截面上的效果如图2右侧图片产生效果。由于空间混合，多个点光源不能在高斯扩散片8或LCOS表面形成稳定的散斑图像，从而削弱激光干涉产生的散斑(空间消散斑)。复眼透镜3汇聚的光线经扩束透镜1 收敛，投射在高斯扩散片8上。

为了进一步改善消散斑效果，照明系统还设置了振动装置100，用于驱动高斯扩散片8在参考平面内做周期性往复运动；上述参考平面即为高斯扩散片8所述在的平面。本实施例中，振动装置100驱动高斯扩散片8 做往复直线运动。

由于周期性的往复运动使高斯扩散片8处于不同的位置，故投射在高斯扩散片8上的光线也会随着散射片运动发生不一致的扩散效果。此扩散效果不但改变了同一时刻散射片上入射光线的光程，而且使不同时刻光的投射路径产生了变化。改变同一时刻散射片上入射光线的光程，有助于消除光的相干性，从而削弱激光产生的散斑效果。由于不同时刻光的投射路径发生变化，激光不能在多个时刻产生稳定的干涉散斑图像。由于人的视觉残留特性，多个散斑图像可以在人眼中发生混合从而减弱激光产生散斑效果(时间消散斑)。

请参考图3，本实施例中，振动装置100包括安装架110、框架120和动力组件130；安装架110为框型框状结构，其与照明系统的外壳连接，并保持固定。框架120通过枢接轴122与安装架110可转动连接，枢接轴122 垂直于框架120和安装架110。动力组件130与安装架110连接，用于驱动框架120在参考平面内做小幅度的转动。高斯扩散片8与框架120连接，由于动力组件130输出频率为60-100Hz，振幅为±0.5mm的振动，因此，框架120绕枢接轴122的转动近似于直线运动。

具体的，安装架110整体为板状结构，安装架110上设置有方形孔和凹槽，方形孔用于安装框架120。框架120整体为方形板状结构，其中部设置有方形孔，用于安装高斯扩散片8。动力组件130包括电机132和凸轮 136，凸轮136通过转轴与安装架110可转动连接，转轴平行于安装架110 设置；电机132安装在凹槽中，并通过齿轮组134与转轴传动连接。

安装架110上还设置有弹性件140，所述弹性件140能够给所述框架 120施加转矩，使得所述框架120与所述凸轮136的轮廓面抵接。本实施例中，弹性件140采用了扭簧。在其它实施例中，弹性件140可以采用拉伸弹簧、压缩弹簧或橡胶套等能够给框架120施加转矩的元件。

上述振动装置100的工作原理如下：

电机132输出扭矩时，输出轴通过齿轮组134带动凸轮136转动；由于框架120的侧边始终与凸轮136的外轮廓抵接，因此，在凸轮136的作用下，框架120绕枢接轴122做小幅度摆动。框架120的摆动带动高斯扩散片8摆动，由于摆动幅度较小，其近似于直线运动。

进一步，照明系统还包括第一扩束透镜4和第二扩束透镜5，所述第一扩束透镜4设置在所述复眼透镜3和所述高斯扩散片8之间。所述第二扩束透镜5设置在所述高斯扩散片8的光路上，即，所述第二扩束透镜5 设置在高斯扩散片8的后面，从所述高斯扩散片8发出的光能够穿过第二扩束透镜5进行收敛。

另外，照明系统好包括中继透镜组件，中继统计组件包括第一中继透镜6和第二中继透镜7，第一中继透镜6设置在第二扩束透镜5后面，第二中继透镜7设置在第一中继透镜6的后面。从第二扩束透镜5发出的光依次通过第一中继透镜6和第二中继透镜7。

需要说明的是，在其它实施例中，安装架110不限制为上述结构，只要能将动力组件130和框架120进行连接即可；动力组件130也不限制为凸轮136结构，还可以采用振动电机132，例如，将框架120与安装架110 滑动连接，利用振动电机132带动框架120和高斯扩散片8在参考平面内做直线往复运动。

实施例2：

本实施例提供了一种投影光机系统，其包括投射系统和实施例1提供的照明系统，照明系统将发出的激光通过投射系统投射到屏幕上进行显示。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种照明系统，其特征在于，包括：

激光光源；

透镜组件，所述透镜组件设置在所述激光光源的光路上，用于使所述激光光源发出的光成为平行光束；

复眼透镜，所述复眼透镜设置在所述透镜组件的光路上，用于使得所述透镜组件发出的平行光束成为多个点光源；

高斯扩散片，所述高斯扩散片设置在所述复眼透镜组件的光路上，用于对所述点光源发出的光进行扩散；以及

振动装置，所述高斯扩散片能够确定一个参考平面，所述振动装置用于带动所述高斯扩散片在所述参考平面内做周期性振动。

2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：

所述振动装置还包括安装架、框架和动力组件；所述框架与所述安装架可转动连接，并能够在所述参考平面内转动；所述高斯扩散片与所述框架连接。

3.根据权利要求2所述的照明系统，其特征在于：

所述动力组件包括电机和凸轮，所述凸轮与所述安装架可转动连接；所述电机与所述凸轮传动连接；所述安装架包括弹性件，所述弹性件能够给所述框架施加转矩，使得所述框架与所述凸轮的轮廓面抵接。

4.根据权利要求3所述照明系统，其特征在于：

所述凸轮通过转轴与所述安装架连接，所述电机通过齿轮组与所述转轴传动连接。

5.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：所述振动装置的频率为60-100Hz，振幅为±0.5mm。

6.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：

所述透镜组件包括相对间隔设置的第一准直透镜和第二准直透镜。

7.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：

还包括第一扩束透镜，所述第一扩束透镜设置在所述复眼透镜和所述高斯扩散片之间。

8.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于：

还包括第二扩束透镜，所述第二扩束透镜设置在所述高斯扩散片的光路上。

9.根据权利要求8所述的照明系统，其特征在于：

还包括中继透镜组件，所述中继透镜组件设置在所述第二扩束透镜的光路上。

10.一种投影光机系统，其特征在于，所述投影光机系统包括权利要求1至9任一项所述的照明系统。