CN214375786U - 一种三基色激光消散斑匀光装置及投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三基色激光消散斑匀光装置及投影系统，三基色激光消散斑匀光装置通过脉冲控制器按照预设的脉冲频率向调光玻璃发送脉冲信号，以实现调光玻璃在第一透光状态和第二透光状态之间进行高频率的切换，能够有效地降低激光光束的空间相干性，同时，还通过改变激光光束的相位，达到有效地降低激光光束的时间相干性，从而有效降低激光的散斑效应。还可以降低合束后的RGB激光光束的敏感度，来实现更好的合束效果，提高激光照明光源的匀化效果。

Description

一种三基色激光消散斑匀光装置及投影系统

技术领域

本申请涉及匀光装置技术领域，尤其涉及一种三基色激光消散斑匀光装置及投影系统。

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应用于各种场合，同时，激光光源在投影显示技术领域的发展也越来越受到外界的关注。

而在传统的微投显示领域中，目前投影光源主要是LED光源，因其成本低、体积小而得到广泛的应用；而在一些特殊的微投显示，如4K、8K等超高清显示领域，由于LED光源光谱较宽，显示色域一般在85％NTSC-100％NTSC左右，无法满足特殊微投显示的需求，而激光光源具有高亮度，色域广，色彩还原度高等优点，尤其是显示色域可以达到160％NTSC，甚至更高，刚好弥补了LED光源显示色域的不足，但由于激光光源相干性好，容易产生散斑和背景条纹，如何有效地消除及减弱激光散斑现象成为目前急需解决的问题。

目前现有的技术中有采用电磁振动装置带动光纤束产生随机振动来消除减弱激光散斑，也有采用振动投影屏幕来消除减弱激光散斑，也有采用多波长光源方案降低激光光源本身的相干性来消除减弱激光散斑，也有采用特殊的衍射光学器件来消除减弱激光散斑；但是，采用上述消激光散斑的方案仍无法满足理想的消散斑和匀光的效果。

实用新型内容

本申请提供了一种三基色激光消散斑匀光装置及投影系统，用于解决现有的消散斑和匀光效果较差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种三基色激光消散斑匀光装置，包括：蓝色激光光源模组、红色激光光源模组、绿色激光光源模组、合光模组、调光玻璃和脉冲控制器；

所述蓝色激光光源模组用于沿第一预置光路发出蓝色激光光束；

所述红色激光光源模组用于沿第二预置光路发出红色激光光束；

所述绿色激光光源模组用于沿第三预置光路发出绿色激光光束；

所述第一预置光路、所述第二预置光路和所述第三预置光路交汇于一点，所述合光模组设于所述第一预置光路、所述第二预置光路和所述第三预置光路的交汇点处，用于对所述蓝色激光光束、所述红色激光光束和所述绿色激光光束进行合束为一束混合激光光束；

所述调光玻璃设于所述合光模组的出光侧，所述脉冲控制器与所述调光玻璃电连接，所述脉冲控制器用于按照预设的脉冲频率向所述调光玻璃发送脉冲信号，以实现所述调光玻璃在第一透光状态和第二透光状态之间切换，所述第一透光状态和所述第二透光状态下的所述调光玻璃的透光率不同。

优选地，所述蓝色激光光源模组包括第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源，所述第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源分别发出的蓝色激光光束的中心波长不同；

所述红色激光光源模组包括第一红色激光光源和第二红色激光光源，所述第一红色激光光源和所述第二红色激光光源分别发出的红色激光光束的中心波长不同；

所述绿色激光光源模组包括第一绿色激光光源和第二绿色激光光源，所述第一绿色激光光源和所述第二绿色激光光源分别发出的绿色激光光束的中心波长不同。

优选地，所述第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源分别发出的蓝色激光光束的中心波长、所述第一红色激光光源和所述第二红色激光光源分别发出的红色激光光束的中心波长以及所述第一绿色激光光源和所述第二绿色激光光源分别发出的绿色激光光束的中心波长均相差10nm。

优选地，所述合光模组包括两个正交布置的分光片。

优选地，所述脉冲控制器外接有电源，所述脉冲控制器用于根据预设的脉冲频率限定所述调光玻璃的通电与断电的切换频率。

优选地，所述调光玻璃的出光侧设有第一复眼透镜，用于对经所述调光玻璃出射的所述混合激光光束进行匀光处理。

优选地，还包括功率调节器，所述功率调节器连接于所述脉冲控制器与所述调光玻璃之间，用于限定输入至所述调光玻璃内的脉冲信号的脉冲功率。

优选地，所述合光模组与所述调光玻璃之间的光路上设有第二复眼透镜，用于对经所述合光模组出射的所述混合激光光束进行匀光处理。

第二方面，本实用新型还提供了一种投影系统，包括如上述的三基色激光消散斑匀光装置、耦合透镜模组、RTIR棱镜、DMD芯片和投影镜头；

所述耦合透镜模组设于所述三基色激光消散斑匀光装置的出光侧，用于对经所述三基色激光消散斑匀光装置出射的混合激光光束进行汇聚处理；

所述RTIR棱镜设于所述耦合透镜模组的出光侧，用于对经所述RTIR棱镜出射的所述混合激光光束进行透射或反射，以使得所述混合激光光束射入所述DMD芯片；

所述DMD芯片用于将所述混合激光光束再经过所述RTIR棱镜入射所述投影镜头。

优选地，所述耦合透镜模组包括有准直透镜和耦合透镜，所述准直透镜和所述耦合透镜依次设于所述三基色激光消散斑匀光装置的出光侧的光路上。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种三基色激光消散斑匀光装置，通过脉冲控制器按照预设的脉冲频率向调光玻璃发送脉冲信号，以实现调光玻璃在第一透光状态和第二透光状态之间进行高频率的切换，同时，第一透光状态和第二透光状态下的调光玻璃的透光率不同，能够有效地降低激光光束的空间相干性，同时，还通过改变激光光束的相位，达到有效地降低激光光束的时间相干性，从而有效降低激光的散斑效应。还可以降低合束后的RGB激光光束的敏感度，来实现更好的合束效果，提高激光照明光源的匀化效果。

本申请还提供了一种投影系统，利用上述的三基色激光消散斑匀光装置，其有益效果与上述三基色激光消散斑匀光装置一致。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种三基色激光消散斑匀光装置的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的一种三基色激光消散斑匀光装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种投影系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种三基色激光消散斑匀光装置，包括：蓝色激光光源模组100、红色激光光源模组200、绿色激光光源模组300、合光模组400、调光玻璃500和脉冲控制器501；

蓝色激光光源模组100用于沿第一预置光路发出蓝色激光光束；

红色激光光源模组200用于沿第二预置光路发出红色激光光束；

绿色激光光源模组300用于沿第三预置光路发出绿色激光光束；

第一预置光路、第二预置光路和第三预置光路交汇于一点，合光模组400设于第一预置光路、第二预置光路和第三预置光路的交汇点处，用于对蓝色激光光束、红色激光光束和绿色激光光束进行合束为一束混合激光光束；

调光玻璃500设于合光模组400的出光侧，脉冲控制器501与调光玻璃500电连接，脉冲控制器501用于按照预设的脉冲频率向调光玻璃500发送脉冲信号，以实现调光玻璃500在第一透光状态和第二透光状态之间切换，第一透光状态和第二透光状态下的调光玻璃500的透光率不同。

可以理解的是，调光玻璃500是可电控调光玻璃500，在电场作用下，可以调节调光玻璃500的透光率，在一般示例中，调光玻璃500包括两层玻璃以及设于两层玻璃之间的液晶夹层。脉冲控制器501发出的脉冲信号在一个周期内包括高电平信号和低电平信号，高电平信号为通电状态，低电平信号为0，即为断电信号，通过脉冲控制器501的脉冲信号从而控制调光玻璃500在通电和断电之间切换，当断电时，则调光玻璃500为第一透光状态，当通电时，则调光玻璃500为第二透光状态。

由于调光玻璃500的透光率是通过改变液晶夹层的结构而获得的，在实际应用中，调光玻璃500在无脉冲信号的情况下，也即第一透光状态下的调光玻璃500的透光率为97％～100％，当接入脉冲信号后，在电场的作用下，调光玻璃500的透光率会下降，从而输出较低的功率，使调光玻璃500的透光率相对全透状态要低，也即第一透光状态下的调光玻璃500的透光率一般为89％～92％，因此，在调光玻璃500通电时，可以起到雾化作用，从而消除散斑。

需要说明的是，本实施例根据实际需求设置脉冲频率，在本实施例中，脉冲频率设为100Hz，使得调光玻璃500在第一透光状态和第二透光状态能够高频率切换，由于在调光玻璃500启动过程中，调光玻璃500的透光率会下降，调光玻璃500出射到下一个光学元件(如DMD芯片)光斑大小变大，入射角度变大，从而改变散斑的位置，而在调光玻璃500关闭过程中，调光玻璃500的透光率会提高，调光玻璃500出射到下一个光学元件(如DMD芯片)光斑大小变小，入射角度变小，从而改变散斑的位置，因此，通过在两种透光状态的切换下，能够有效地降低激光光束的空间相干性，同时，还通过改变激光光束的相位，达到有效地降低激光光束的时间相干性，从而有效降低激光的散斑效应。

由于RGB三基色激光光源通过分光片进行空间合束时，RGB激光光束合束的敏感度高，RGB三基色激光光源的微量偏移容易导致合束后的RGB激光光束出现偏移现象，从而导致均匀性较差。而调光玻璃500通过二种透光状态在电场高频率下切换下进行工作，由于RGB合束后的激光光束增大，从而可以降低合束后的RGB激光光束的敏感度，来实现更好的合束效果，提高激光照明光源的匀化效果。

同时，本实施例提供了一种固定式全静态的消散斑的装置，不会产生高频率的振动与高频率的噪音，相对于现有的色轮消散斑器件，其稳定性更好，体积更便于小型化设计。

具体地，通过设置脉冲控制器501的脉冲频率可以控制调光玻璃500的相因速度，在具体实施例中，调光玻璃500由断电至通电的滞留时间为0.001秒，调光玻璃500由通电至断电的滞留时间为0.01秒。

进一步地，蓝色激光光源模组100包括第一蓝色激光光源101和第二蓝色激光光源102，第一蓝色激光光源101和第二蓝色激光光源102分别发出的蓝色激光光束的中心波长不同；

红色激光光源模组200包括第一红色激光光源201和第二红色激光光源202，第一红色激光光源201和第二红色激光光源202分别发出的红色激光光束的中心波长不同；

绿色激光光源模组300包括第一绿色激光光源301和第二绿色激光光源302，第一绿色激光光源301和第二绿色激光光源302分别发出的绿色激光光束的中心波长不同。

具体地，第一蓝色激光光源101和第二蓝色激光光源102分别发出的蓝色激光光束的中心波长、第一红色激光光源201和第二红色激光光源202分别发出的红色激光光束的中心波长以及第一绿色激光光源301和第二绿色激光光源302分别发出的绿色激光光束的中心波长均相差10nm。

可以理解的是，激光散斑主要是由于波长的相干性引起的，而通过两种不同波长的激光可以降低波长之间的相干性，提高消散斑的效果，同时，结合调光玻璃500的消散斑作用，从而使得消散斑效果更佳。

进一步地，合光模组400包括两个正交布置的分光片。

进一步地，脉冲控制器501外接有电源503，脉冲控制器501用于根据预设的脉冲频率限定调光玻璃500的通电与断电的切换频率。

进一步地，调光玻璃500的出光侧设有第一复眼透镜601，用于对经调光玻璃500出射的混合激光光束进行匀光处理。

进一步地，本实施例还包括功率调节器502，功率调节器502连接于脉冲控制器501与调光玻璃500之间，用于限定输入至调光玻璃500内的脉冲信号的脉冲功率。

通过功率调节器502可以调节调光玻璃500的脉冲信号的电脉冲功率，从而可以调节调光玻璃500的雾化度，提升RGB三基色激光的合束均匀性。

同时，通过功率调节器502对调光玻璃500的雾化度进行调节，而功率可以取决于调光玻璃500的参数，可以实现投影亮度与均匀性的调节，投影光机在不同的使用场景中，如当投影环境亮度较高时，投影光机的均匀性对整个观影的效果影响不大，但对亮度的需求较高，则可以降低调光玻璃500所输入的脉冲功率，减轻调光玻璃500的雾化程度，以提高投影亮度；在环境亮度很低时，投影光机的均匀性对整个观影的效果影响较大，但是亮度需求较低时，则可以提高调光玻璃500所输入的脉冲功率，增加调光玻璃500的雾化程度，来提高观影效果。

在另一实施例中，如图2所示，合光模组400与调光玻璃500之间的光路上设有第二复眼透镜600，用于对经合光模组400出射的混合激光光束进行匀光处理。

其中，调光玻璃500设在第二复眼透镜600之后，可以提高匀光效果。

为了方便理解，请参阅图3，本实用新型还提供了一种投影系统，包括如上述实施例中的三基色激光消散斑匀光装置10、耦合透镜模组、RTIR棱镜30、DMD芯片40和投影镜头50；

耦合透镜模组设于三基色激光消散斑匀光装置10的出光侧，用于对经三基色激光消散斑匀光装置10出射的混合激光光束进行汇聚处理；

RTIR棱镜30设于耦合透镜模组的出光侧，用于对经RTIR棱镜30出射的混合激光光束进行透射或反射，以使得混合激光光束射入DMD芯片40；

DMD芯片40用于将混合激光光束再经过RTIR棱镜30入射投影镜头50。

进一步地，耦合透镜模组包括有准直透镜21和耦合透镜22，准直透镜21和耦合透镜22依次设于三基色激光消散斑匀光装置10的出光侧的光路上。

可以理解的是，本实施例利用上述实施例中的三基色激光消散斑匀光装置，能够有效地降低激光光束的空间相干性，同时，还通过改变激光光束的相位，达到有效地降低激光光束的时间相干性，从而有效降低激光的散斑效应，还可以降低合束后的RGB激光光束的敏感度，来实现更好的合束效果，提高激光照明光源的匀化效果。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，包括：蓝色激光光源模组、红色激光光源模组、绿色激光光源模组、合光模组、调光玻璃和脉冲控制器；

所述蓝色激光光源模组用于沿第一预置光路发出蓝色激光光束；

所述红色激光光源模组用于沿第二预置光路发出红色激光光束；

所述绿色激光光源模组用于沿第三预置光路发出绿色激光光束；

所述第一预置光路、所述第二预置光路和所述第三预置光路交汇于一点，所述合光模组设于所述第一预置光路、所述第二预置光路和所述第三预置光路的交汇点处，用于对所述蓝色激光光束、所述红色激光光束和所述绿色激光光束进行合束为一束混合激光光束；

所述调光玻璃设于所述合光模组的出光侧，所述脉冲控制器与所述调光玻璃电连接，所述脉冲控制器用于按照预设的脉冲频率向所述调光玻璃发送脉冲信号，以实现所述调光玻璃在第一透光状态和第二透光状态之间切换，所述第一透光状态和所述第二透光状态下的所述调光玻璃的透光率不同。

2.根据权利要求1所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述蓝色激光光源模组包括第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源，所述第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源分别发出的蓝色激光光束的中心波长不同；

所述红色激光光源模组包括第一红色激光光源和第二红色激光光源，所述第一红色激光光源和所述第二红色激光光源分别发出的红色激光光束的中心波长不同；

所述绿色激光光源模组包括第一绿色激光光源和第二绿色激光光源，所述第一绿色激光光源和所述第二绿色激光光源分别发出的绿色激光光束的中心波长不同。

3.根据权利要求2所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述第一蓝色激光光源和第二蓝色激光光源分别发出的蓝色激光光束的中心波长、所述第一红色激光光源和所述第二红色激光光源分别发出的红色激光光束的中心波长以及所述第一绿色激光光源和所述第二绿色激光光源分别发出的绿色激光光束的中心波长均相差10nm。

4.根据权利要求1所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述合光模组包括两个正交布置的分光片。

5.根据权利要求1所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述脉冲控制器外接有电源，所述脉冲控制器用于根据预设的脉冲频率限定所述调光玻璃的通电与断电的切换频率。

6.根据权利要求1所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述调光玻璃的出光侧设有第一复眼透镜，用于对经所述调光玻璃出射的所述混合激光光束进行匀光处理。

7.根据权利要求5所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，还包括功率调节器，所述功率调节器连接于所述脉冲控制器与所述调光玻璃之间，用于限定输入至所述调光玻璃内的脉冲信号的脉冲功率。

8.根据权利要求7所述的三基色激光消散斑匀光装置，其特征在于，所述合光模组与所述调光玻璃之间的光路上设有第二复眼透镜，用于对经所述合光模组出射的所述混合激光光束进行匀光处理。

9.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1～8中任一项所述的三基色激光消散斑匀光装置、耦合透镜模组、RTIR棱镜、DMD芯片和投影镜头；

所述耦合透镜模组设于所述三基色激光消散斑匀光装置的出光侧，用于对经所述三基色激光消散斑匀光装置出射的混合激光光束进行汇聚处理；

所述RTIR棱镜设于所述耦合透镜模组的出光侧，用于对经所述RTIR棱镜出射的所述混合激光光束进行透射或反射，以使得所述混合激光光束射入所述DMD芯片；

所述DMD芯片用于将所述混合激光光束再经过所述RTIR棱镜入射所述投影镜头。

10.根据权利要求9所述的投影系统，其特征在于，所述耦合透镜模组包括有准直透镜和耦合透镜，所述准直透镜和所述耦合透镜依次设于所述三基色激光消散斑匀光装置的出光侧的光路上。

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