CN216696895U - 一种散斑消除组件及光源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种散斑消除组件，包括组合件，所述组合件包括拼接设置的相位延迟区和扩散区，所述组合件周期性运动，光线交替的单独从相位延迟区或者扩散区通过，或者光线的一部分从相位延迟区通过，光线的另一部分从扩散区通过。本实用新型所述的散斑消除组件及光源系统能有效破坏激光的相位相干性，两种破坏相干性的方式相结合来有效提高消斑效果，提高光束质量，提高光照效果，提高投影效果。

Description

一种散斑消除组件及光源系统

技术领域

本实用新型涉及投影光源系统技术领域，尤其涉及一种散斑消除组件及光源系统。

背景技术

激光投影显示技术，能够最真实地再现客观世界丰富、绚丽的色彩，散斑是激光投影技术中常遇到的问题，被激光照明的物体，其表面呈现颗粒状结构，消除散斑的原理主要通过降低激光在空间和时间上的相干性，现有的激光消斑方式主要在光路的不同位置设置多组扩散片，以达到消散斑的效果。扩散片包括静态扩散片和动态扩散片，现有的动态扩散片多为旋转型的扩散轮形式，其原理为单位时间内多个独立散斑图案的叠加，在转速一定的情况下，增加单位时间内扩散片的随机相位数量，即可获得更好的消斑效果。但是，针对旋转型的扩散轮，小尺寸扩散片提供的随机相位少，消散斑效果差，而增大扩散轮的尺寸需配合尺寸较大的旋转轮，实际应用到的面积有限，无法实现扩散片面积利用的最大化，同时整个扩散轮的传动结构也比较庞大，增大了光源占用体积，无法满足小型化发展的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种散斑消除组件，解决目前技术中传统的扩散轮提供的随机相位少，散斑尺寸大，消散斑效果差的问题。

为解决以上技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种散斑消除组件，包括组合件，所述组合件包括拼接设置的相位延迟区和扩散区，所述组合件周期性运动，光线交替的单独从相位延迟区或者扩散区通过，或者光线的一部分从相位延迟区通过，光线的另一部分从扩散区通过。本实用新型所述的散斑消除组件让光线既经过相位延迟区的处理，又经过扩散区的处理，从相位延迟区通过的光线的相位发生变化以改变偏振状况，破坏光的相位相干性，同时从扩散区通过的光线会发生许多折射、反射与散射现象，也破坏了激光的相位相干性，两种破坏相干性的方式相结合来有效提高消斑效果，提高光束质量，提高光照效果，提高投影效果

进一步的，所述组合件周期性运动以使光线照射在所述组合件上形成的光斑按照第一工作路径运动，所述组合件上至少设置有两条沿第一工作路径方向的分布带，每条分布带上分别设置有相位延迟区和/或扩散区，以使光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖区域都同时包含有相位延迟区和扩散区。本实用新型所述的散斑消除组件使光线始终同时照射相位延迟区和扩散区，并且是光线的一部分仅通过相位延迟区，同时光线另一部分仅通过扩散区，两种破坏相干性的方式更加有效的进行结合，提高消斑效果。

进一步的，每条分布带分别仅由相位延迟区或者扩散区构成，并且由相位延迟区构成的分布带与由扩散区构成的分布带在垂直于第一工作路径的方向上交替分布。结构简单、易于实施，光斑在所述第一工作路径的任意位置处都是同时照射相位延迟区和扩散区，从而使得两种破坏相干性的方式有效相结合，提高消斑效果。

进一步的，由相位延迟区构成的分布带沿着第一工作路径分为若干段，每段相位延迟区的光轴方向各不相同。偏振光的偏振方向与相位延迟区的光轴方向之间的夹角不同时能获得不同偏振状态的出射光，光斑沿着所述第一工作路径移动到不同位置时能产生不同偏振状态的出射光，从而确保将光的偏振方向变得多向性，有效提高消斑效果。

进一步的，每条分布带分别都由相位延迟区与扩散区组合而成，每条分布带上的相位延迟区和扩散区沿着第一工作路径方向交替分布，并且相邻分布带上的相位延迟区与扩散区错位排布。同样能确保光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖区域都同时包含有相位延迟区和扩散区，并且能使得相位延迟区和扩散区在光斑覆盖区域中的具体分布状况发生改变，使得两种破坏相干性的方式更加充分的混合，提高消斑效果。

进一步的，所述组合件进行旋转运动，相位延迟区的光轴有方向性，相位延迟区的光轴与偏振光的偏振方向的夹角不同则会导致出射的光的偏振状况不同，采用组合件进行旋转运动的方式能简单有效的改变相位延迟区的光轴与偏振光的偏振方向之间的夹角，从而使得从相位延迟区出射的光的偏振状态变得多样性，从而有效破坏激光的相位相干性，所述分布带呈同心圆环分布，结构简单，易于实施，第一工作路径为与分布带同心的圆形路径，实现周期性的改变光的偏振状态。

进一步的，所述相位延迟区包括半波片、四分之一波片以及四分之三波片其中的一种，光线通过不同类型的波片后会变成各种不同的偏振状态，提高光线偏振方向的多样性，有效破坏了激光的相位相干性。

进一步的，还包括进行周期性运动的相位延迟片，所述相位延迟片与组合件分别设置在光路的不同位置。相位延迟片与组合件协同作用，相位延迟片可设置在每种色光激光器的出光处，分别对每种色光的偏振状态进行改变，而组合件则设置在合光输出的路径中，组合件对合光进一步进行偏振状态改变以及扩散。

进一步的，所述相位延迟区和相位延迟片分别为半波片、四分之一波片以及四分之三波片其中的一种，光线通过不同类型的波片后会变成各种不同的偏振状态，提高光线偏振方向的多样性，有效破坏光线的相位相干性。

所述相位延迟片包括有若干个以分别设置在不同色光的光路上，利用相位延迟片先分别对每种色光分别进行偏振状态的改变，将色光的偏振方向变得多向性，有效破坏光线的相位相干性。

一种光源系统，包括上述的散斑消除组件。

与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型所述的散斑消除组件及光源系统能有效破坏激光的相位相干性，两种破坏相干性的方式相结合来有效提高消斑效果，提高光束质量，提高光照效果，提高投影效果。

附图说明

图1为散斑消除组件实施例一的组合件的结构示意图；

图2为散斑消除组件实施例一的另一种组合件的结构示意图；

图3为实施例一的光源系统的结构示意图；

图4为实施例二中的相位延迟片的结构示意图；

图5为实施例二的光源系统的结构示意图；

图6为实施例三的组合件的结构示意图；

图7为实施例四的组合件的结构示意图；

图8为实施例四的另一种组合件的结构示意图

图9为实施例五的组合件的结构示意图。

图中：

组合件1、相位延迟区11、扩散区12、相位延迟片2、光源3、二向色镜4。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，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。

本实用新型实施例公开的一种散斑消除组件，破坏了激光的相位相干性，有效减小散斑，提高消散斑效果。

实施例一

如图1和图2所示，一种散斑消除组件，主要包括包含有相位延迟区11和扩散区12的组合件1，所述组合件1周期性运动以使光线照射在所述组合件1上形成的光斑按照第一工作路径运动，光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖区域都是局部为相位延迟区11并且还有局部为扩散区12，换言之，光线同时照射相位延迟区11和扩散区12，光线的一部分从相位延迟区11通过，光线的另一部分从扩散区12通过，具体而言，所述组合件1上至少设置有两条沿第一工作路径方向的分布带，每条分布带上分别设置有相位延迟区11和/或扩散区12，从而使得光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖区域都同时包含有相位延迟区11和扩散区12，相位延迟区11和扩散区12在光线的传播方向上不是前后位置关系，不是光线先通过相位延迟区11后再通过扩散区12或者先通过扩散区12再通过相位延迟区11，而是光线的一部分照射在相位延迟区11上，光线的另一部分照射在扩散区12上，从而一部分的光线通过相位延迟区11发生相位改变以改变偏振状态，破坏了单一线偏振光的相位相干性，另一部分的光线通过扩散区12时会发生许多折射、反射与散射现象，同样的破坏了单一线偏振光的相位相干性，分别通过相位延迟区11和扩散区12的光线部分合光输出，有效提高光束质量，达到消除散斑的目的。

在本实施例中，所述组合件1进行旋转运动，从而所述第一工作路径为圆形路径，光线照射在所述组合件上形成的光斑沿着转动周向的路径进行运动，从而所述的分布带呈同心圆环分布，如图1所示，每条分布带分别仅由相位延迟区11或者扩散区12构成，并且所述分布带只设置有两个，具体而言，有一个圆环形的相位延迟区11和一个圆环形的扩散区12，所述相位延迟区11与扩散区12呈同心圆环分布，可以是相位延迟区11为内圆环而扩散区12为外圆环，也可以是扩散区12为内圆环而相位延迟区11为外圆环，第一工作路径则可以是相位延迟区11与扩散区12分界处的圆形路径，组合件1进行旋转运动时，光线能始终同时照射相位延迟区11与扩散区12，确保一部分光线通过相位延迟区11，另一部分光线通过扩散区12；

如图2所示，所述分布带设置有两条以上，每条分布带分别仅由相位延迟区11 或者扩散区12构成，并且由相位延迟区11构成的分布带与由扩散区12构成的分布带在垂直于第一工作路径的方向上交替分布，从而构成一个多层的同心圆环结构，其包括多个呈圆环状但直径不同的相位延迟区11，还包括多个呈圆环状但直径不同的扩散区12，相位延迟区11与扩散区12在径向上交替拼接设置，光线照射在所述组合件1上形成的光斑同时覆盖若干条分布带，也就是光线照射在组合件上形成的光斑区域同时覆盖了多层圆环状的相位延迟区11和多层圆环状的扩散区12，使得光斑覆盖区域被分成更多的分区以分别进行偏振状态改变或者扩散，能进一步的加强两种破坏相干性方式的结合，提高消斑效果，不同直径的圆环状相位延迟区11 的光轴方向可相同也可不同，当不同直径的圆环状相位延迟区11的光轴方向不同时，在任意时间点上从组合件1出射的光线都包含了具有不同偏振状态的光线部分，能进一步的提高光的偏振方向的多向性，更有效的破坏了激光的相位相干性。

所述相位延迟区11具体可以是半波片、四分之一波片以及四分之三波片其中的一种，当波片11为半波片时，线偏振光通过半波片时可发生偏振方向的改变，具体的，当线偏振光的偏振方向与半波片的光轴(光在各向异性介质中传播时，其传播速度和折射率值随振动方向不同而改变，其折射率值不止一个，除特殊方向以外都要发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同、折射率不等的两种偏振光，寻常光的传播速度与传播方向无关，是一个常量；非常光的传播速度则是与传播方向有关的变量，一条光遵守普通的折射定律，称作寻常光，另一条光不遵守普通的折射定律，称作非常光，寻常光的传播速度与传播方向无关，是一个常量，非常光的传播速度则是与传播方向有关的变量，各向异性介质的一个特殊方向，非常光沿这个方向传播的速度等于寻常光的速度，这个方向称光轴，波片通常采用各向异性介质材料沿平行于光轴方向切割制成平行平面板)夹角为θ时，从半波片出射的光线的偏振方向相对于原光线的偏振方向会旋转2θ，从而实现对光线偏振状态的概念，当本实施例所述的组合件1进行旋转时，相位延迟区11的光轴方向持续变化，从而入射偏振光的偏振方向与相位延迟区11的光轴之间的夹角在持续变化，进而使得从相位延迟区11出射的光线的偏振状态持续变化，实现光线偏振状态的多样性，进而破坏了光线的相位相干性，有效提高消斑效果；当相位延迟区11为四分之一波片以及四分之三波片时，线偏振光通过此种相位延迟区11后会变成椭圆偏振光或者是圆偏振光，椭圆偏振光或者是圆偏振光通过此种相位延迟区11后会变成线偏振光，同样的，偏振光的偏振方向与相位延迟区11的光轴夹角的具体状况决定了从相位延迟区11出射的光的偏振状态，同样的能实现光线偏振状态的多样性，进而破坏了光线的相位相干性，有效提高消斑效果。

如图3所示，一种光源系统，包括上述散斑消除组件，具体的，散斑消除组件的组合件1设置在合光输出的路径上，光源系统的光源3采用的是激光光源，激光光源包括红色激光光源、蓝色激光光源和绿色激光光源，各色光通过二向色镜4进行合光，合光光束然后再通过聚焦透镜进行缩束，接着在通过组合件1，最后合光光束再通过匀光棒进行匀光处理。

实施例二

如图4所示，散斑消除组件还包括进行周期性运动的相位延迟片2，具体的，所述相位延迟片2进行旋转运动，从而周期性改变相位延迟片2的光轴方向，从而使得通过从相位延迟片2出射的光线的偏振状态持续变化，实现光线偏振状态的多样性，进而破坏了光线的相位相干性，有效提高消斑效果；

所述相位延迟片2与组合件1分别设置在光路的不同位置，如图5所示，一种光源系统，包括上述散斑消除组件，组合件1设置在合光输出的路径上，而所述相位延迟片2设置在色光的光路上，具体的可以是临近光源的位置，在每种不同色光的光源位置处分别设置一个对应的相位延迟片2，以分别对每种色光进行偏振状态的改变，光源系统的光源3具体采用的是激光光源，激光光源包括红色激光光源、蓝色激光光源和绿色激光光源，激光光源发出的是线偏振光，所述相位延迟片2具体可以是半波片、四分之一波片以及四分之三波片其中的一种，当相位延迟片2为半波片时，由于相位延迟片2持续周期性旋转，从而相位延迟片2的光轴与激光光源发出的线偏振光的偏振方向的夹角持续变化，进而使得从相位延迟片2出射的色光的偏振方向持续变化，实现色光偏振方向的多样性，有效破坏了色光的相位相干性，有效提高消斑效果，各色光通过二向色镜4合光之后合光光束照射通过组合件 1，合光光束的一部分通过扩散区12进行扩散，合光光束的另一部分通过相位延迟区11再次进行偏振状态的改变，相位延迟片2与组合件1相结合进一步的破坏光线的相位相干性，有效提高消斑效果。

实施例三

如图6所示，所述分布带设置有两条，每条分布带分别都由相位延迟区11与扩散区12组合而成，每条分布带上的相位延迟区11和扩散区12都分别沿着第一工作路径方向交替分布，并且两条分布带上的相位延迟区11与扩散区12错位排布，使得光斑覆盖区域中相位延迟区与扩散区的分布状况发生改变，进而使得两种破坏相干性的方式更加充分的混合，提高消斑效果。具体的，所述组合件1依然采用旋转运动的方式，从而第一工作路径依然为圆形路径，进而所述分布带呈环形，每条分布带上的相位延迟区11和扩散区12分别都是沿圆形路径的弧段，径向内外的两条分布带上的相位延迟区11和扩散区12错位分布，即，任意径向方向都同时具有扩散区12和相位延迟区11，从而确保光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖的区域都是局部为相位延迟区11并且还有局部为扩散区12，也就是确保光线的一部分从相位延迟区11通过，光线的另一部分从扩散区12通过。

实施例四

如图7所示，与实施例一的不同点在于，由相位延迟区11构成的分布带沿着第一工作路径分为若干段，每段相位延迟区11的光轴方向各不相同，偏振光的偏振方向与相位延迟区的光轴方向之间的夹角不同时能获得不同偏振状态的出射光，进一步的确保将光的偏振方向变得多向性，有效提高消斑效果，所述组合件1进行旋转运动，则分布带呈环形，每段相位延迟区11则为旋转周向上的一段弧段；

还可如图8所示，所述组合件1进行直线往复运动，所述第一工作路径为直线往复路径，则分布带呈直线长条状，所述分布带沿直线方向分为若干段，每一段都是光轴方向不同的相位延迟区，采用此种方式同样可以实现将原线偏振光的偏振方向变得多向性，破坏光的相位相干性，有效提高消斑效果。

实施例五

如图9所示，与实施例一的不同点在于，相位延迟区11和扩散区12沿着第一工作路径方向交替分布，具体的，相位延迟区11和扩散区12为沿着圆周方向交替分布的扇形区，组合件1转动时，相位延迟区11和扩散区12交替的经过光线的路径，从而使得光线在时间上循环交替的经过相位延迟区11和扩散区12的处理，两种破坏相干性的方式同样能有效结合来有效提高消斑效果。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种散斑消除组件，其特征在于，包括组合件(1)，所述组合件(1)包括拼接设置的相位延迟区(11)和扩散区(12)，所述组合件(1)周期性运动，光线交替的单独从相位延迟区(11)或者扩散区(12)通过，或者光线的一部分从相位延迟区(11)通过，光线的另一部分从扩散区(12)通过。

2.根据权利要求1所述的散斑消除组件，其特征在于，所述组合件(1)周期性运动以使光线照射在所述组合件(1)上形成的光斑按照第一工作路径运动，所述组合件(1)上至少设置有两条沿第一工作路径方向的分布带，每条分布带上分别设置有相位延迟区(11)和/或扩散区(12)，以使光斑在所述第一工作路径的任意位置处所覆盖区域都同时包含有相位延迟区(11)和扩散区(12)。

3.根据权利要求2所述的散斑消除组件，其特征在于，每条分布带分别仅由相位延迟区(11)或者扩散区(12)构成，并且由相位延迟区(11)构成的分布带与由扩散区(12)构成的分布带在垂直于第一工作路径的方向上交替分布。

4.根据权利要求3所述的散斑消除组件，其特征在于，由相位延迟区(11)构成的分布带沿着第一工作路径分为若干段，每段相位延迟区(11)的光轴方向各不相同。

5.根据权利要求2所述的散斑消除组件，其特征在于，每条分布带分别都由相位延迟区(11)与扩散区(12)组合而成，每条分布带上的相位延迟区(11)和扩散区(12)沿着第一工作路径方向交替分布，并且相邻分布带上的相位延迟区(11)与扩散区(12)错位排布。

6.根据权利要求2至4任一项所述的散斑消除组件，其特征在于，所述组合件(1)进行旋转运动，所述分布带呈同心圆环分布。

7.根据权利要求1至4任一项所述的散斑消除组件，其特征在于，还包括进行周期性运动的相位延迟片(2)，所述相位延迟片(2)与组合件(1)分别设置在光路的不同位置。

8.根据权利要求7所述的散斑消除组件，其特征在于，所述相位延迟区(11)和相位延迟片(2)分别为半波片、四分之一波片以及四分之三波片其中的一种。

9.根据权利要求7所述的散斑消除组件，其特征在于，所述相位延迟片(2)包括有若干个以分别设置在不同色光的光路上。

10.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的散斑消除组件。

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