CN117687224A - 一种用于动态消散斑的光源*** - Google Patents

Abstract

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种用于动态消散斑的光源***，通过在光路中设置具有上部分和下部分的动态消散斑器件，偏振激光光束能够在上部分和下部分的作用下进行消散斑处理，使得消散斑效应减弱，同时能够三次消除激光的相干性，提高消散斑效果；采用第一反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与第二反射镜配合实现光路复用，减小光路体积，利于***收光；能通过将准直透镜组、匀光棒、1/4波片设置在偏振分光片与第二反射镜之间，两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直、两次经过匀光棒提高激光光束的均匀性、两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变，使整个***具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

Description

一种用于动态消散斑的光源***

技术领域

本发明属于激光显示技术领域，具体涉及一种用于动态消散斑的光源***。

背景技术

激光投影作为一种新发展的投影技术，以二极管激光器作为光源面光源经照明***匀光后再投射成像。其中，激光的高相干性引起了激光投影显示中的散斑效应，进而导致屏幕上呈现明暗相间的斑点，也即散斑，影响投影画面质量，降低用户的观看体验。

现有的投影设备中，采用多个动态或静态消散斑部件、或动静态结合方式进行消散斑处理，但其消散斑效果一般，且会导致成本较高。

发明内容

本发明在于提供一种用于动态消散斑的光源***，通过在光路中设置具有上部分和下部分的动态消散斑器件，偏振激光光束能够在上部分和下部分的作用下进行消散斑处理，使得消散斑效应减弱，同时能够三次消除激光的相干性，提高消散斑效果；采用第一反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与第二反射镜配合实现光路复用，减小光路体积，利于***收光；与此同时，能够通过将准直透镜组、匀光棒、1/4波片设置在偏振分光片与第二反射镜之间，两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直、两次经过匀光棒提高激光光束的均匀性、两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变，使得整个***具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

一种用于动态消散斑的光源***，包括激光器、动态消散斑器件、第一反射镜、光束整形器件、偏振分光片、准直透镜组、匀光棒、第二反射镜、1/4波片、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，且所述上部分和所述下部分一体化设置；所述激光器、所述上部分、所述第一反射镜水平向依次同轴布置；所述第一反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述第二反射镜、所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述上部分用于接收所述激光器发射的激光光束；所述第一反射镜用于接收经所述上部分消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经第一反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述下部分用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束；所述匀光棒用于接收经所述下部分二次消散斑处理的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述匀光的激光光束；所述第二反射镜用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束并反射，使其反向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出。

通过在光路中设置具有上部分和下部分的动态消散斑器件，偏振激光光束能够在上部分和下部分的作用下进行消散斑处理，使得消散斑效应减弱，同时能够三次消除激光的相干性，提高消散斑效果；采用第一反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与第二反射镜配合实现光路复用，减小光路体积，利于***收光；与此同时，能够通过将准直透镜组、匀光棒、1/4波片设置在偏振分光片与第二反射镜之间，两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直、两次经过匀光棒提高激光光束的均匀性、两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变，使得整个***具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

进一步的，所述激光器，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

进一步的，所述动态消散斑器件的一竖直面为散射面、另一对立竖直面为AR透射面。

通过在动态消散斑器件的上部分和下部分背部设置AR膜，以减少光线反射，提高透射光的亮度和清晰度。

进一步的，还包括驱动部件；所述驱动部件连接所述动态消散斑器件，用于驱动所述动态消散斑器件依照预设振动频率和振动方向进行周期性运动。

通过驱动部件驱动动态消散斑器件进行周期性运动，消除激光的相干性，实现动态消散斑。

进一步的，所述动态消散斑器件的运动包括以下一种或多种：

沿竖直方向振动；

沿水平方向振动；

绕中心轴做圆周运动。

通过使动态消散斑器件进行周期性振动、或绕中心轴做圆周运动，增强光束的空间分布的多样性和动态性，进而增强消散斑的效果。

进一步的，所述第一反射镜和所述偏振分光片均呈45°布置，且所述第一反射镜与所述偏振分光片相向布置。

通过第一反射镜和偏振分光片的作用，实现光路转折，实现***的结构小型化。

进一步的，所述1/4波片一面与所述第二反射镜紧贴布置、另一面与所述匀光棒一端紧贴布置。

通过将1/4波片设置在第二反射镜与匀光棒之间，使得通过匀光棒入射的激光光束经过1/4波片、再经过第二反射镜反射后二次经过1/4波片，实现激光光束偏振态的改变；同时1/4波片两端分别紧贴第二反射镜和匀光棒，使得通过匀光棒入射的激光光束能够最大限度被接收和利用，提高光束的利用率和均匀化。

进一步的，所述偏振分光片与所述准直透镜组的光路复用；所述准直透镜组与所述下部分的光路复用；所述下部分与所述1/4波片间通过所述匀光棒的光路复用。

通过光路复用，实现***结构的小型化，同时降低***成本。

进一步的，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

一种用于动态消散斑的光源***，包括激光器、动态消散斑器件、第一反射镜、光束整形器件、偏振分光片、准直透镜组、匀光棒、第二反射镜、1/4波片、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，且所述上部分和所述下部分均为透射散射片；所述激光器、所述上部分、所述第一反射镜水平向依次同轴布置；所述第一反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述第二反射镜、所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述上部分用于接收所述激光器发射的激光光束；所述第一反射镜用于接收经所述上部分消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经第一反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述下部分用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束；所述匀光棒用于接收经所述下部分二次消散斑处理的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述匀光的激光光束；所述第二反射镜用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束并反射，使其反向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出；

其中，具有第一偏振态的激光光束经所述偏振分光片反射后沿第一方向依次经过所述准直透镜组、所述下部分、所述匀光棒、所述1/4波片到达所述第二反射镜的汇聚面，并经所述第二反射镜反射后沿第二方向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组 ，再经所述偏振分光片透射具有第二偏振态的激光光束；

其中，第一方向与第二方向反向；

其中，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

本发明的有益效果为：

本发明通过在光路中设置具有上部分和下部分的动态消散斑器件，偏振激光光束能够在上部分和下部分的作用下进行消散斑处理，使得消散斑效应减弱，同时能够三次消除激光的相干性，提高消散斑效果；采用第一反射镜反射、以及在偏振分光片作用下转折光路，并与第二反射镜配合实现光路复用，减小光路体积，利于***收光；与此同时，能够通过将准直透镜组、匀光棒、1/4波片设置在偏振分光片与第二反射镜之间，两次经过准直透镜组实现激光光束的重复汇聚和准直、两次经过匀光棒提高激光光束的均匀性、两次经过1/4波片实现激光光束偏振态的改变，使得整个***具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为动态消散斑器件的主视示意图。

附图标记：

1、激光器；

2、动态消散斑器件；21、上部分；22、下部分；23、AR透射面；24、散射面；

31、第一反射镜；32、第二反射镜；

4、光束整形器件；

5、偏振分光片；

6、准直透镜组；

7、匀光棒；

8、1/4波片；

9、匀光器件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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发明的限制。

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。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1所示的是一种用于动态消散斑的光源***，包括激光器1、动态消散斑器件2、第一反射镜31、光束整形器件4、偏振分光片5、准直透镜组6、匀光棒7、第二反射镜32、1/4波片8、匀光器件9、驱动部件；通过在光路中设置具有上部分21和下部分22的动态消散斑器件2，偏振激光光束能够在上部分21和下部分22的作用下进行消散斑处理，使得消散斑效应减弱，同时在驱动部件作用下能够三次消除激光的相干性，提高消散斑效果；采用第一反射镜31反射、以及在偏振分光片5作用下转折光路，并与第二反射镜32配合实现光路复用，减小光路体积，利于***收光；与此同时，能够通过将准直透镜组6、匀光棒7、1/4波片8设置在偏振分光片5与第二反射镜32之间，两次经过准直透镜组6实现激光光束的重复汇聚和准直、两次经过匀光棒7提高激光光束的均匀性、两次经过1/4波片8实现激光光束偏振态的改变，使得整个***具有结构紧凑、体积小、成本低的优点。

具体来说，激光器1，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

具体来说，如图2所示，动态消散斑器件2，其包括上部分21和下部分22，上部分21和下部分22一体化设置；动态消散斑器件2的一竖直面为散射面24、另一对立竖直面为AR透射面23。

具体来说，驱动部件（图中未示出），其连接动态消散斑器件2，用于驱动动态消散斑器件2依照预设频率和方向进行周期性运动，消除激光的相干性，实现动态消散斑。

在本实施例中，动态消散斑器件2运动包括以下一种或多种：

沿竖直方向振动；

沿水平方向振动；

绕中心轴做圆周运动。

通过使动态消散斑器件2进行周期性振动，增强光束的空间分布的多样性和动态性，进而增强消散斑的效果。

在本实施例中，驱动部件采用电磁激励的方式驱动动态消散斑器件2进行竖直向或水平向的周期性振动时，每个方向上振动频率＞60Hz，振幅＞0.2mm；

在本实施例中，驱动部件为马达时，驱动动态消散斑器件2绕中心轴进行圆周运动时，转动频率＞60Hz。

具体来说，光束整形器件4能够将入射的激光光束整形为矩形角度分布。

具体来说，准直透镜组6包括两个收集透镜，用于对入射光束进行汇聚准直。

具体来说，匀光棒7设置在下部分22和1/4波片8之间，能够使得光线在匀光棒7中反射以实现两倍匀光长度的匀光效果，可以缩短匀光棒7的长度，进而减小***体积，降低成本，实现激光散斑的均匀化。

在本实施例中，第一反射镜31和偏振分光片5均呈45°布置，且第一反射镜31与偏振分光片5相向布置，通过第一反射镜31和偏振分光片5的作用，实现光路转折，实现***的结构小型化。

在本实施例中，1/4波片8一面与第二反射镜32紧贴布置、另一面与匀光棒7一端紧贴布置，通过将1/4波片8设置在第二反射镜32与匀光棒7之间，使得通过匀光棒7入射的激光光束经过1/4波片8、再经过第二反射镜32反射后二次经过1/4波片8，实现激光光束偏振态的改变；同时1/4波片8两端分别紧贴第二反射镜32和匀光棒7，使得通过匀光棒7入射的激光光束能够最大限度被接收和利用，提高光束的利用率和均匀化。

在本实施例中，偏振分光片5与准直透镜组6的光路复用；准直透镜组6与下部分22的光路复用；下部分22与1/4波片8间通过匀光棒7的光路复用，通过光路复用，实现***结构的小型化，同时降低***成本。

在本实施例中，激光器1、上部分21、第一反射镜31水平向依次同轴布置；第一反射镜31、光束整形器件4、偏振分光片5垂直向依次同轴布置；第二反射镜32、1/4波片8、匀光棒7、下部分22、准直透镜组6、偏振分光片5、匀光器件9水平向依次同轴布置；利用具有上部分21和下部分22的动态消散斑器件2进行三次消除激光光束的相干性，同时利用第一反射镜31和偏振分光片5使得能够实现光路转折，利于***结构小型化。

在本实施例中，激光器1用于发射具有第一偏振态的激光光束；上部分21用于接收激光器1发射的激光光束；第一反射镜31用于接收经上部分21消散斑处理的激光光束；光束整形器件4用于接收经第一反射镜31反射的激光光束；偏振分光片5接收并反射具有第一偏振态的激光光束；准直透镜组6用于接收经偏振分光片5反射的激光光束；下部分22用于接收经准直透镜组6准直的激光光束；匀光棒7用于接收经下部分22二次消散斑处理的激光光束；1/4波片8用于接收经匀光的激光光束；第二反射镜32用于接收经1/4波片8改变偏振态的激光光束并反射，使其反向依次经过1/4波片8、匀光棒7、下部分22、准直透镜组6、偏振分光片5射出具有第二偏振态的激光光束；匀光器件9接收经偏振分光片5透射的具有第二偏振态的激光光束并射出。

其中，具有第一偏振态的激光光束经偏振分光片5反射后沿第一方向依次经过准直透镜组6、下部分22、匀光棒7、1/4波片8到达第二反射镜32的汇聚面，并经第二反射镜32反射后沿第二方向依次经过1/4波片8、匀光棒7、下部分22、准直透镜组6 ，再经偏振分光片5透射具有第二偏振态的激光光束；

其中，第一方向与第二方向反向；

其中，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

本实施例的工作原理为：

当激光器1发射S偏振光时，该光束通过动态消散斑器件2的上部分21，在驱动部件作用下实现动态散射，再经过第一反射镜31反射进入光束整形器件4实现激光光束整形，再在偏振分光片5作用下反射S偏振光、并经过准直透镜组6准直将光束汇聚至动态消散斑器件2的下部分22上，在汇聚面实现二次动态消散消除激光相干性，再依次经过匀光棒7和1/4波片8后通过第二反射镜32发射该光束、并依次经过1/4波片8将光束转换为P偏振光以及经过匀光棒7进行匀光处理，再二次经过动态消散斑器件2的下部分22实现三次动态消散消除激光相干性，再经过准直透镜组6进行光束准直，再在偏振分光片5作用下透射P偏振光进入匀光器件9进行匀光；

当激光器1发射P偏振光时，该光束通过动态消散斑器件2的上部分21，在驱动部件作用下实现动态散射，再经过第一反射镜31反射进入光束整形器件4实现激光光束整形，再在偏振分光片5作用下反射S偏振光、并经过准直透镜组6准直将光束汇聚至动态消散斑器件2的下部分22上，在汇聚面实现二次动态消散消除激光相干性，再依次经过匀光棒7和1/4波片8后通过第二反射镜32发射该光束、并依次经过1/4波片8将光束转换为S偏振光以及经过匀光棒7进行匀光处理，再二次经过动态消散斑器件2的下部分22实现三次动态消散消除激光相干性，再经过准直透镜组6进行光束准直，再在偏振分光片5作用下透射S偏振光进入匀光器件9进行匀光。

需要说明的是，偏振分光片5的选择需依据激光器1发射的激光光束的偏振态进行调整。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，包括激光器、动态消散斑器件、第一反射镜、光束整形器件、偏振分光片、准直透镜组、匀光棒、第二反射镜、1/4波片、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，且所述上部分和所述下部分一体化设置；所述激光器、所述上部分、所述第一反射镜水平向依次同轴布置；所述第一反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述第二反射镜、所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述上部分用于接收所述激光器发射的激光光束；所述第一反射镜用于接收经所述上部分消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经第一反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述下部分用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束；所述匀光棒用于接收经所述下部分二次消散斑处理的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述匀光的激光光束；所述第二反射镜用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束并反射，使其反向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出。

2.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述激光器，用于发射红、绿、蓝三种不同基色的偏振光束。

3.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述动态消散斑器件的一竖直面为散射面、另一对立竖直面为AR透射面。

4.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，还包括驱动部件；所述驱动部件连接所述动态消散斑器件，用于驱动所述动态消散斑器件依照预设振动频率和振动方向进行周期性运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述动态消散斑器件的运动包括以下一种或多种：

沿竖直方向振动；

沿水平方向振动；

绕中心轴做圆周运动。

6.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述第一反射镜和所述偏振分光片均呈45°布置，且所述第一反射镜与所述偏振分光片相向布置。

7.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述1/4波片一面与所述第二反射镜紧贴布置、另一面与所述匀光棒一端紧贴布置。

8.根据权利要求7所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，所述偏振分光片与所述准直透镜组的光路复用；所述准直透镜组与所述下部分的光路复用；所述下部分与所述1/4波片间通过所述匀光棒的光路复用。

9.根据权利要求1所述的一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。

10.一种用于动态消散斑的光源***，其特征在于，包括激光器、动态消散斑器件、第一反射镜、光束整形器件、偏振分光片、准直透镜组、匀光棒、第二反射镜、1/4波片、匀光器件；所述动态消散斑器件包括上部分和下部分，且所述上部分和所述下部分均为透射散射片；所述激光器、所述上部分、所述第一反射镜水平向依次同轴布置；所述第一反射镜、所述光束整形器件、所述偏振分光片垂直向依次同轴布置；所述第二反射镜、所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片、所述匀光器件水平向依次同轴布置；

所述激光器用于发射具有第一偏振态的激光光束；所述上部分用于接收所述激光器发射的激光光束；所述第一反射镜用于接收经所述上部分消散斑处理的激光光束；所述光束整形器件用于接收经第一反射镜反射的激光光束；所述偏振分光片接收并反射具有第一偏振态的激光光束；所述准直透镜组用于接收经所述偏振分光片反射的激光光束；所述下部分用于接收经所述准直透镜组准直的激光光束；所述匀光棒用于接收经所述下部分二次消散斑处理的激光光束；所述1/4波片用于接收经所述匀光的激光光束；所述第二反射镜用于接收经所述1/4 波片改变偏振态的激光光束并反射，使其反向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组、所述偏振分光片射出具有第二偏振态的激光光束；所述匀光器件接收经所述偏振分光片透射的具有第二偏振态的激光光束并射出；

其中，具有第一偏振态的激光光束经所述偏振分光片反射后沿第一方向依次经过所述准直透镜组、所述下部分、所述匀光棒、所述1/4波片到达所述第二反射镜的汇聚面，并经所述第二反射镜反射后沿第二方向依次经过所述1/4波片、所述匀光棒、所述下部分、所述准直透镜组 ，再经所述偏振分光片透射具有第二偏振态的激光光束；

其中，第一方向与第二方向反向；

其中，具有第一偏振态的激光光束与具有第二偏振态的激光光束的偏振态正交。