CN219475980U - 一种投影光学引擎的激光光源光学系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种投影光学引擎的激光光源光学系统，属于投影机领域，常规的激光投影机的激光器通常是多颗激光阵列排布，快慢轴方向尺寸差异，使得显示画面出现光强分布和颜色分布不均匀的现象，使得输出到屏幕上的画面存在比较明显的散斑现象，本技术方案提供的一种投影光学引擎的激光光源光学系统，包括激光器、合光镜组、凹型柱面透镜以及匀光器组，合光镜组将光源合并并折射到凹型柱面透镜上，凹型柱面透镜改善合光镜组射出的光斑快轴和慢轴两个方向的尺寸差异，增加激光束照射到后面的匀光器组上的面积，让激光束达到光强分布均匀化和角度的放大，改善激光束的均匀性和消散斑效果。

Description

一种投影光学引擎的激光光源光学系统

技术领域

本申请涉及投影机领域，尤其是涉及一种投影光学引擎的激光光源光学系统。

背景技术

投影显示的光源，从早期的普通灯泡，到后面的高压灯源，再到后面的LED，现如今开始慢慢流行激光作为投影的光源，进而还引生出来“激光电视”产业。

在当前的技术手段中，采用过调制激光光束，并通过光学元件将其投射到物体上，产生虚拟的增强现实图像，相对于以钨丝灯、高压汞灯、LED灯作为光源的投影机，以激光作为光源，可以达到亮度高，色彩鲜艳，画面品质高的效果，而且能效等级非常高。

针对上述技术方案，激光天然存在非常高的相干性，激光器通常是多颗激光阵列排布，快慢轴方向尺寸差异，导致其光强分布曲线并不连续，也并不均匀，使得显示画面容易出现光强分布不均匀或者颜色分布不均匀的现象，使得输出到屏幕上的画面存在比较明显的散斑现象。

实用新型内容

为了优化快慢轴方向尺寸差异和降低激光散斑的效果，本申请提供一种投影光学引擎的激光光源光学系统。

本申请提供的一种投影光学引擎的激光光源光学系统，采用如下的技术方案：包括激光器、凹型柱面透镜以及匀光器组，所述激光器与所述凹型柱面透镜之间设置有合光镜，所述合光镜朝向所述激光器出光处倾斜，所述凹型柱面透镜朝向所述合光镜折射出光处，所述匀光器组设置在所述凹型柱面透镜远离激光器一侧。

通过采用上述技术方案，合光镜将激光束合并射到凹型柱面透镜上，凹型柱面透镜由一个平面一个凹柱面组成，其焦距为负，将平行射入的激光束聚集到线上或改变像的宽高比，从而改变合光镜射出的光斑快轴和慢轴两个方向的尺寸差异，增加激光束照射到后面的匀光器组上的面积，匀光器组对激光束进行匀化处理，改善弱化激光束由于空间相干性带来的投影散斑现象的问题，让激光束达到光强分布均匀化和角度的放大，改善激光束的均匀性和消散斑效果。

可选的，所述匀光器组包括第一透射式匀光器和第二透射式匀光器，所述第一透射式匀光器和所述第二透射式匀光器之间设置有准直透镜组。

通过采用上述技术方案，当激光器出射的激光束经过第一透射式匀光器和准直透镜组后，激光束在准直透镜组内完成空间分布转换成角分布，使得激光束能均匀射到第二透射式匀光器上，从而改善激光束的均匀性和空间相干强度，增加光强分布曲线的连续性。

可选的，所述准直透镜组包括第一准直透镜和第二准直透镜，所述第一准直透镜设置在所述第一透射式匀光器朝向所述第二透射式匀光器的一端，所述第二准直透镜设置在所述第二透射式匀光器朝向所述第一透射式匀光器的一端。

通过采用上述技术方案，拥有两片直透镜相比于普通单片的准直透镜，能增加激光束的光强分布均匀性，并且能进一步改善弱化激光束由于空间相干性带来的投影散斑的效果。

可选的，所述第一准直透镜和第二准直透镜之间设置有反射镜，所述反射镜倾斜设置在所述第一准直透镜出光处，所述第二准直透镜位于所述反射镜折射出光处。

通过采用上述技术方案，使得反射镜将第一准直透镜的激光束折射到第二准直透镜，让光路系统可以进行角度的折叠，改善投影设备整体体积，从而减小终端产品的整体体积，达到优化结构空间的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.增加均匀性。凹型柱面透镜改善激光器出射光斑快轴和慢轴两个方向的尺寸差异，加大了照射到透射式匀光器件上的有效面积，增加激光束的光强分布均匀性。

2.改善散斑现象。设置有两枚透射式匀光器件和两枚透镜组成的准直透镜组，两枚透镜放置在两枚透射式匀光器件中间，将入射端透射式匀光器件上的每个微小单元整形后的激光束叠加分布到出射端透射式匀光器件上，加强了两片透射式匀光器件的匀光效果分别放置在准直透镜组的两端，对激光束进行两次匀化处理，改善弱化激光束由于空间相干性带来的投影散斑现象的问题。

3.适用性强。在准直透镜组中间预留了空间放置一枚反射镜，这样可以选择性地对光路系统进行90度的折叠，缩短整个光路左右方向的长度，减小终端产品的整体体积尺寸。

附图说明

图1是本申请实施例中一种投影光学引擎的激光光源光学系统的整体结构示意图；

图2是本申请实施例中一种投影光学引擎的激光光源光学系统合光镜组照射示意图；

图3是本申请实施例中一种投影光学引擎的激光光源光学系统凹型柱面透镜射示意图。

附图标记说明：

1、激光器；2、凹型柱面透镜；3、匀光器组；31、第一透射式匀光器；32、第二透射式匀光器；4、合光镜；5、准直透镜组；51、第一准直透镜；52、第二准直透镜；6、反射镜。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种投影光学引擎的激光光源光学系统。

参照图1，一种投影光学引擎的激光光源光学系统包括发射激光的激光器1、将激光器1发射的激光束合并的合光镜4、将被合并后激光束放大的凹型柱面透镜2以及提高光源均匀性的匀光器组3。

参照图1和图2，在激光器1出光口位置设置有合光镜4，合光镜4包括合束镜21和平面镜22，合束镜21和平面镜22均朝凹型柱面透镜2呈45度倾斜摆放，从而将两路激光束合成为一束，得到图2一样的激光光斑效果，为改善横坐标和纵坐标两个方向差异，降低单位面积内激光的空间相干强度，提高激光的照度均匀性，在合束镜21出光处，设置有凹型柱面透镜2，凹型柱面透镜2朝向合束镜21的出光口，激光束可以由凹型柱面透镜2进入凹型柱面透镜2内。

参照图1和图3，激光束从凹型柱面透镜2内传射出来后呈现出图3的激光光斑效果，凹型柱面透镜2对其长条形光斑的横坐标方向进行放大，从而缩小激光束横坐标和纵坐标两个方向的激光光斑尺寸差异；为了改善激光器1出射的激光束光强分布不连续、不均匀使得显示画面光强分布不均匀或者颜色分布不均匀的现象，在凹型柱面透镜2出光处设置有匀光器组3，匀光器件包括第一透射式匀光器31件，当激光束穿过凹型柱面透镜2射出后，由于凹型柱面透镜2将激光束横坐标方向进行放大射到第一透射式匀光器31件上，增加该透射式匀光期间对激光束的均匀性和消散斑效果。

参照图1，匀光器件还包括第二透射式匀光器32件，在第一透射式匀光器31件与第二透射式匀光器32件之间设置有准直透镜组5，准直透镜组5包括第一直透镜和第二直透镜，当激光束从第一透射式匀光器31件射出，第一透射式匀光器31件对激光束进行光强分布均匀化和角度放大后照射到第一直透镜，激光光束经过第一直透镜和第二直透镜后从空间分布转换成角分布，从而改善激光束的均匀性和空间相干强度。

参照图1，第二透射式匀光器32件设置在第二直透镜出光处，激光束通过第一透射式匀光器31件上面的众多微小单元重新整形后进入到准直透镜组5，经过准直透镜组5的光路转换后，整个激光束的光强分布将从空间分布转换成角分布，第一透射式匀光器31件上面每个微小单元上的激光将会通过第一直透镜和第二直透镜后均匀照射到第二透射式匀光器32件上，第二透射式匀光器32件上的光斑是第一透射式匀光器31件上每个微小单元的光斑的叠加，第二透射式匀光器32件将激光束再一次角度放大和均匀化，更进一步改善激光束的照度均匀性和空间相干强度。

参照图1，增加两片透射式匀光器件匀化激光的功能面积，达到提升匀光效果，放大整个激光束的尺寸来降低单位面积内相干光的光照强度的效果，起到弱化由于激光的相干性带来的散斑现象。

在其它实施例中，上述第一透射式匀光器31以及第二透射式匀光器32可以选用不同角度的扩散片，也可以选用不同形状分布的复眼阵列透镜，工作原理在于该透射式匀光器件表面分布有很多微小单元，且每一个微小单元都能够将入射的激光束进行角度放大和光强重新分布，这些经过众多微小单元重新整形后的激光束重新叠加后就可以形成匀化的新的激光束。

参照图1，为减小终端产品的体积，提升结构空间的利用率，在第一准直透镜51和第二准直透镜52中间预留了空间放置一枚反射镜6，反射镜6呈45度倾斜设置在所述第一准直透镜51远离所述第一透射式匀光器31出光口的一端，这样可以选择性地对光路系统进行逆时针90度的折叠，缩短整个光路左右方向的长度，减小终端产品的整体体积尺寸。最后，经过整个激光器光学系统的激光束将接口对接到投影光学引擎的光路系统中。

本申请实施例一种投影光学引擎的激光光源光学系统的实施原理为：在激光光源射出端加入合束镜21和平面镜22，将激光光源出射的两路激光束合成为一束，增加光照的强度，使得投影画面更加明亮，合束镜21射出端设置凹型柱面透镜2，从而改善激光光源出射光斑快轴和慢轴两个方向的尺寸差异，调节单位面积内激光的空间相干强度，提高激光的照度均匀性，凹型柱面透镜2射出端设置有第一透射式匀光器31件和第二透射式匀光器32件，使激光束光照更加均匀，第一透射式匀光器31件和第二透射式匀光器32件之间设置有第一直透镜和第二直透镜，将激光光源出射的激光束从空间分布转换成角分布，改善激光束的角度分布均匀性和空间相干强度；在第一直透镜和第二直透镜中预留空间放置一片反射镜6，可以将整体光路做90度折叠，减小终端产品的体积，优化终端产品的空间结构。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围。其中，相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，上面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种投影光学引擎的激光光源光学系统，其特征在于，包括激光器(1)、凹型柱面透镜(2)以及匀光器组(3)，所述激光器(1)与所述凹型柱面透镜(2)之间设置有合光镜(4)，所述合光镜(4)朝向所述激光器(1)出光处倾斜，所述凹型柱面透镜(2)朝向所述合光镜(4)折射出光处，所述匀光器组(3)设置在所述凹型柱面透镜(2)远离激光器(1)一侧。

2.根据权利要求1所述的一种投影光学引擎的激光光源光学系统，其特征在于，所述匀光器组(3)包括第一透射式匀光器(31)和第二透射式匀光器(32)，所述第一透射式匀光器(31)和所述第二透射式匀光器(32)之间设置有准直透镜组(5)。

3.根据权利要求2所述的一种投影光学引擎的激光光源光学系统，其特征在于，所述准直透镜组(5)包括第一准直透镜(51)和第二准直透镜(52)，所述第一准直透镜(51)设置在所述第一透射式匀光器(31)朝向所述第二透射式匀光器(32)的一端，所述第二准直透镜(52)设置在所述第二透射式匀光器(32)朝向所述第一透射式匀光器(31)的一端。

4.根据权利要求3所述的一种投影光学引擎的激光光源光学系统，其特征在于，所述第一准直透镜(51)和第二准直透镜(52)之间设置有反射镜(6)，所述反射镜(6)倾斜设置在所述第一准直透镜(51)出光处，所述第二准直透镜(52)位于所述反射镜(6)折射出光处。