CN219533541U - 消散斑组件和光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种消散斑组件和光学系统，涉及光电技术领域。本实用新型通过反射元件，利用多次反射增加入射光的多样性，同时，通过扩散元件改变发散角，能够降低激光的相干作用，改善散斑现象。

Description

消散斑组件和光学系统

技术领域

本实用新型涉及光电技术领域，尤其涉及一种消散斑组件和光学系统。

背景技术

目前激光投影设备因其具有色彩纯度高、色域广和亮度高等优点，被广泛应用于投影显示领域。由于激光光束的强相干性，光束在照射粗糙表面散射后会产生干涉现象，进而导致投影屏幕上出现散斑，影响观影体验。激光散斑是激光显示技术应用如激光投影显示器、平视显示器、显微设备的光源系统等在开发时常面临的挑战。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。激光散斑衰减器(LSR)可通过动态扩散激光光束消除激光系统中的本地干扰和大幅减少斑点噪音，提供结构小巧和内置的驱动电子元件以及较少震动的斑点衰减功能，为光束均匀化、3D扫描、计量学、显微镜和数字激光投影消除散斑提供理想选择。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种消散斑组件和光学系统，降低散斑现象。

第一方面，本实用新型提供一种消散斑组件，包括沿光的传播方向依次设置的组合件和全反射元件，其中，

组合件包括部分反射元件和扩散元件，所述组合件用于将入射光的一部分反射形成出射光，将所述入射光的另一部分透射引导至下一元件；

全反射元件用于将上一元件引导过来的光线反射形成出射光。

一种可能的实现方式中，所述组合件和所述全反射元件之间还设置有相位延迟元件，且所述组合件和所述相位延迟元件之间设置有部分反射元件。

一种可能的实现方式中，所述组合件远离所述全反射元件的一侧设置有相位延迟元件。

一种可能的实现方式中，所述相位延迟元件和所述组合件之间和所述相位延迟元件远离所述组合件的一侧中的至少一者设置有部分反射元件。

一种可能的实现方式中，所述相位延迟元件包括一个或多个波片，当包括多个波片时，两两波片之间设置有部分反射元件。

一种可能的实现方式中，所述消散斑组件为一体化结构。

一种可能的实现方式中，所述消散斑组件中至少两个元件的相对位置可调整。

一种可能的实现方式中，所述扩散元件为扩散片，所述部分反射元件为部分反射膜，所述全反射元件为全反射基板。

第二方面，本实用新型提供一种光学系统，其特征在于，包括匀光元件、空间光调制器和第一方面所述的消散斑组件，且所述消散斑组件位于所述匀光元件和所述空间光调制器之间。

一种可能的实现方式中，所述消散斑组件的位置可调节。

本实用新型通过反射元件，利用多次反射增加入射光的多样性，同时，通过扩散元件改变发散角，能够降低激光的相干作用，改善散斑现象。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种投影设备的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种消散斑组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种消散斑组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的又一种消散斑组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。虽然本实用新型中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型实施例中，“多个”是指两个或两个以上。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。需要理解的是，“上”、“下”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等术语，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是具备暗示或指示意义，因此不能理解为对本实用新型的限制。

为了彻底理解本实用新型，将在下面提供详细的描述，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

图1为本实用新型实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图。如图1所示，投影设备包括图像处理器101和投影光机102。其中：

图像处理器101可以是微控制器、专用图像处理芯片等，微控制器可以是ARM芯片、微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)等；专用图像处理芯片可以是图像信号处理器(Image Signal Processing，ISP)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器(neural-network process units，NPU)等。图像处理器101可以用于视频解码、画质处理等。

投影光机102可以包括驱动芯片、空间光调制器和光源等。其中，光源可以包括激光光源、LED光源、荧光光源等；空间光调制器可以是数字微镜器件(Digtial MicromirrorDevices，DMD)、液晶器件(Liquid Crystal Display，LCD)、硅基液晶器件(Liquid Crystalon Silicon，LCOS)等，用于将光源光进行调制以产生图像光；驱动芯片与空间光调制器对应，例如数字微镜器件可以采用数字光处理元件(Digital Light Processing，DLP)驱动。投影光机102用于将需要投影的图像投射成投影画面。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或者一个以上处理核心的中央控制器103，该中央控制器可以是CPU、ARM、MCU等控制器。中央控制器103是该投影设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个投影设备的各个部分，可以运行或执行存储在存储模块104内的软件程序和/或操作系统，以及调用存储在存储模块104内的数据。可选地，图像处理器101和中央控制器103可集成为一个处理器。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储模块104、输入模块105以及通信模块106、电源107等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的投影设备结构并不构成对投影设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

存储模块104可用于存储软件程序和操作系统，中央控制器103通过运行存储在存储模块104的软件程序和操作系统，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储模块104可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据投影设备的使用所创建的数据等。此外，存储模块104可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储模块104还可以包括存储器控制器，以提供中央控制器103对存储模块104的访问。

该投影设备还可包括输入模块105，该输入模块105可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的遥控器、键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该投影设备还可包括通信模块106，在一些实施例中通信模块106可以包括无线模块，投影设备可以通过该通信模块106的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块106可以用于帮助用户访问流式媒体等。

投影设备还包括给各个部件供电的电源107，在一些实施例中，电源107可以通过电源管理系统与中央控制器103逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源107还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

图2为本实用新型实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图2所示，投影设备包括光源装置201、照明系统202和成像系统203。其中，光源装置201包括一个或多个光源；照明系统202包括用于将光源装置201出射的光进行处理的光学元件；光源装置201出射的光束经由照明系统202照射至空间光调制器(图中未示出)，空间光调制器将其入射光线照射进入成像系统203，最终将图像光成像到屏幕等被投影体，成像系统203一般为镜头系统，如投影镜头。

此外，投影设备还可包括光源控制模块(图中未示出)，光源控制模块可对光源装置201中的一个或多个光源的动作进行控制，使得光源装置201出射生成图像时所要求的规定波段的光。进一步地，光源装置201、照明系统202和成像系统203均可包括在投影光机102中。

当光源装置201包括激光光源时，由于激光光束的强相干性，可能导致投影屏幕上出现散斑，影响观影体验。有鉴于此，本实用新型实施例在照明系统202和空间光调制器之间设置一反射式消散斑组件，如图3所示，照明系统202中的匀光元件400为消散斑组件300提供入射光，入射光经消散斑组件400反射进入空间光调制器500。其中，匀光元件400可为复眼、匀光棒等元件。

图4为本实用新型实施例提供的一种消散斑组件的结构示意图。如图4所示，消散斑组件300包括沿光的传播方向依次设置的组合件301和全反射元件302，入射光的一部分在组合件301直接反射形成出射光a，入射光的另一部分经组合件301透射至全反射元件302，经全反射元件302反射形成出射光b，由于出射光a和出射光b的光程不同，可降低激光的相干作用，从而改善散斑现象。

组合件301和全反射元件302的大小(不包括厚度)可相同或不同，优选地，组合件301和全反射元件302的大小(不包括厚度)相同，经组合件301透射的部分入射光经全反射元件302反射后，再次入射至组合件301，其中一部分直接经组合件301透射形成出射光，一部分经组合件301和全反射元件302进行多次反射后形成出射光，大大降低激光的相干作用，改善散斑现象。应理解，也可改变入射光在消散斑组件300的入射位置和/或消散斑组件300中各元件的大小，使得经组合件301透射的部分入射光经全反射元件302反射后(不再经过组合件301)直接形成为出射光。

组合件301可包括部分反射元件和扩散元件，其中，部分反射元件用于将光线的一部分反射，将光线的另一部分透射，扩散元件用于对光线进行扩散，由于扩散元件的扩散作用，可进一步降低激光的相干作用，进一步改善散斑现象。可选地，组合件301中的扩散元件可为扩散片，部分反射元件为设置在扩散元件远离全反射元件302一侧的部分反射膜，或者组合件301包括能透光的基底，该基底远离全反射元件302一侧的表面设置有部分反射膜，基底的至少一个表面设置有微结构，如规则排布或不规则排布的凸起，通过这些微结构对入射光进行扩散，本实用新型实施例对组合件301中部分反射元件和扩散元件的形式不进行限制。进一步地，消散斑组件300可包括多个组合件301，通过多个组合件301将入射光分成更多束出射光，可进一步降低散斑现象。

全反射元件302可为全反射基底，如金属基板等，或全反射膜层，全反射基底可通过粘贴或卡扣等方式与组合件301连接，全反射膜层可通过镀膜或涂覆等方式附着在组合件301上。

在一些实施例中，组合件301和全反射元件302的相对位置可调整，如组合件301可相对全反射元件302倾斜/位移/旋转，从而调整匀光元件400提供的入射光在空间光调制器500上的光斑位置，改善空间光调制器500的色边问题。可选地，图3所示的光学系统中，可通过调节机构调节消散斑组件300的位置，如调整消散斑组件300在光路中的倾斜角度等，同样可调整匀光元件400提供的入射光在空间光调制器500上的光斑位置，改善空间光调制器500的色边问题。

图5为本实用新型实施例提供的另一种消散斑组件的结构示意图。如图5所示，消散斑组件300包括沿光的传播方向依次设置的组合件301、相位延迟元件303和全反射元件302，组合件301和相位延迟元件303之间设置有部分反射元件304，入射光的一部分在组合件301直接反射形成出射光a，入射光的另一部分经组合件301透射形成第一子光，第一子光的一部分经部分反射元件304反射形成出射光b，第一子光的另一部分依次经部分反射元件304和相位延迟元件303透射至全反射元件302，然后经全反射元件302反射形成出射光c，由于出射光a、出射光b和出射光c的光程不同，同时通过相位延迟元件303使通过其的光束偏振方向发生改变，可降低激光的相干作用，从而改善散斑现象。

组合件301、全反射元件302和相位延迟元件303的大小(不包括厚度)可相同或不同，优选地，组合件301、全反射元件302和相位延迟元件303的大小(不包括厚度)均相同，第一子光的一部分经部分反射元件304反射后，再次入射至组合件301，其中一部分直接经组合件301透射形成出射光，一部分经组合件301和部分反射元件304(或者组合件301、部分反射元件304和全反射元件302)进行多次反射后形成出射光，而经部分反射元件304透射的部分第一子光经全反射元件302反射后，再次经相位延迟元件303入射至部分反射元件304，其中一部分依次经部分反射元件304和组合件301透射直接形成出射光，一部分经部分反射元件304和组合件301(或者组合件301、部分反射元件304和全反射元件302)进行多次反射后形成出射光，大大降低激光的相干作用，改善散斑现象。应理解，也可改变入射光在消散斑组件300的入射位置和/或消散斑组件300中各元件的大小，使得经部分反射元件304透射的部分第一子光经全反射元件302反射后(不再经过相位延迟元件303、部分反射元件304、组合件301)直接形成为出射光，和/或使得经部分反射元件304反射的部分第一子光不经过组合件301直接形成为出射光。

图5所示的消散斑组件300中的组合件301和全反射元件302与图4所示实施例相同，这里不再赘述。

相位延迟元件303可包括一个或多个波片，如半波片、四分之一波片、四分之三波片。当相位延迟元件303包括多个波片时，每个波片用于调整激光光束的偏振方向，且每个波片对偏振方向的调整角度可相同或不同。进一步地，两两波片之间设置有部分反射元件，可将入射光分成更多束出射光，进一步降低散斑现象。各位置的部分反射元件可为部分反射膜或者其他元件，本实用新型实施例对此不进行限制。

在一些实施例中，图5所示实施例中的相位延迟元件303还可设置在组合件301远离全反射元件302的一侧，即入射光依次经过相位延迟元件303、组合件301和全反射元件，同样可实现本实用新型实施例的效果。进一步地，相位延迟元件303和组合件301之间和相位延迟元件303远离组合件301的一侧中的至少一者设置有部分反射元件，增加出射光束的数量，改善散斑现象。

在一些实施例中，消散斑组件300为一体化结构，消散斑组件300中至少两个元件的相对位置可调整，从而调整匀光元件400提供的入射光在空间光调制器500上的光斑位置，改善空间光调制器500的色边问题。以下以消散斑组件300中组合件301、相位延迟元件303和全反射元件302的位置均可调整为示例进行详细说明。

请参阅图6，消散斑组件300中组合件301、相位延迟元件303、全反射元件302、固定部件621、固定部件622、驱动部件611、驱动部件612、驱动部件613和驱动部件614，驱动部件611上安装有组合件301，驱动部件612或驱动部件613上安装有相位延迟元件303，驱动部件614上安装有全反射元件302，固定部件621位于驱动部件611和驱动部件612之间，固定部件622位于驱动部件613和驱动部件614之间。

驱动部件611和驱动部件612可沿水平或者竖直方向相对于固定部件621运动，驱动部件613和驱动部件614可沿水平或者竖直方向相对于固定部件622运动，从而可根据需要调整组合件301、相位延迟元件303和全反射元件302中任一者的位置。在其他一些实施例中，也可固定全反射元件302，通过调节结构调整组合件301和/或相位延迟元件303相对全反射元件302的位置。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种消散斑组件，其特征在于，包括沿光的传播方向依次设置的组合件和全反射元件，其中，

组合件包括部分反射元件和扩散元件，所述组合件用于将入射光的一部分反射形成出射光，将所述入射光的另一部分透射引导至下一元件；

全反射元件用于将上一元件引导过来的光线反射形成出射光。

2.根据权利要求1所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述组合件和所述全反射元件之间还设置有相位延迟元件，且所述组合件和所述相位延迟元件之间设置有部分反射元件。

3.根据权利要求1所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述组合件远离所述全反射元件的一侧设置有相位延迟元件。

4.根据权利要求3所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述相位延迟元件和所述组合件之间和所述相位延迟元件远离所述组合件的一侧中的至少一者设置有部分反射元件。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述相位延迟元件包括一个或多个波片，当包括多个波片时，两两波片之间设置有部分反射元件。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述消散斑组件为一体化结构。

7.根据权利要求6所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述消散斑组件中至少两个元件的相对位置可调整。

8.根据权利要求1所述的一种消散斑组件，其特征在于，所述扩散元件为扩散片，所述部分反射元件为部分反射膜，所述全反射元件为全反射基板。

9.一种光学系统，其特征在于，包括匀光元件、空间光调制器和权利要求1-8中任一项所述的消散斑组件，且所述消散斑组件位于所述匀光元件和所述空间光调制器之间。

10.根据权利要求9所述的一种光学系统，其特征在于，所述消散斑组件的位置可调节。