匀场消散斑装置及激光投影系统的制作方法

本实用新型涉及激光投影技术领域，尤其涉及匀场消散斑装置及激光投影系统。

背景技术：

现有的投影系统照明所使用的光源有超高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、卤素灯、LED光源、蓝光激光激发银光粉光源等。其中，超高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、卤素灯光源的使用寿命最多不超过2000小时，且使用过程中衰减过快、色彩衰减不对称，造成使用的中后期整个投影显示品质严重下降；且超高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、卤素灯光源很难有效的支持高亮度投影系统的需求。LED光源的使用寿命虽能达到20000小时，但目前只能支持的亮度等级为1000lumens以下的投影系统。蓝光激光激发银光粉光源虽然满足亮度需求，但是在使用过程中的色彩调整、使用寿命及稳定性上存在很大的问题，现在比较普遍的应用在中低亮度的投影系统中。

为了解决投影系统光源不足的问题，近年来，随着红、绿、蓝激光发光二极管技术的成熟，人们开始着手把三色激光光源应用到投影系统中。但是，目前应用于投影系统的激光光源，一方面光场分布不均匀；另一方面，由于激光为相干光，其经粗糙表面(如屏幕)反射后，人眼看到的是具有散斑的图像，严重降低了图像显示质量，因此，目前应用于投影系统中的激光光源所达到的画面效果始终不理想。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种匀场消散斑装置及激光投影系统，旨在解决现有技术中激光投影系统显示画面不理想的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种匀场消散斑装置，包括马达本体、耦合镜、激光光棒以及匀化片；所述耦合镜设于所述马达本体的一侧并用于将激光光源耦合至所述激光光棒；所述激光光棒设于所述马达本体的中空轴内并通过所述中空轴带动作旋转运动，以使所述激光光源在所述激光光棒内多次反射后输出至所述匀化片上；所述匀化片设于所述马达本体的另一侧并用于匀化所述激光光源。

进一步地，所述耦合镜的相对两表面均镀设有用于提高所述激光光源的耦合效率的增透膜。

进一步地，所述耦合镜为双球面耦合镜、双非球面耦合镜、单球面耦合镜或单非球面耦合镜。

进一步地，所述激光光棒为空心光棒，所述空心光棒的边数为3条～8条。

进一步地，所述空心光棒的各外表面上设有用于提高所述激光光源的反射率的第一激光高反射膜。

进一步地，所述激光光棒为棱形实心光棒，所述棱形实心光棒的棱数为3条～8条。

进一步地，所述棱形实心光棒的各外表面上设有用于提高所述激光光源的反射率的第二激光高反射膜。

进一步地，所述匀化片的匀化波长范围为400nm～700nm的激光光源，所述激光光源经所述匀化片匀化后的发散角半角范围为1°～10°。

进一步地，所述马达本体包括第一压盖和第二压盖，所述第一压盖和所述马达本体的中空轴的一端之间设有多个相互卡合以固定所述激光光棒的第一凸起和第一凹槽；所述第二压盖和所述马达本体的中空轴的另一端之间设有多个相互卡合以固定所述激光光棒的第二凸起和第二凹槽。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过将激光光棒设于马达本体的中空轴内，采用马达本体带动激光光棒进行旋转运动的方式，巧妙的实现了时间与空间的混光模式，此外，在激光光棒内多次反射后的激光光束输出到匀化片，通过匀化片的作用可进一步将均匀性差、局部能量集中、危险系数高的激光光源转换为均匀性好、能量分布均匀、无散斑的激光投影光源，从而使得激光投影系统中显示出理想的画面。

本实用新型的另一技术方案：一种激光投影系统，包括上述的匀场消散斑装置。

由于本实用新型提供的激光投影系统，包括上述的匀场消散斑装置，因此，使得该激光投影系统的激光光源具有均匀性好、能量分布均匀以及无散斑等特点，从而使得该激光投影系统能够显示出理想的画面。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置的激光光棒的一种结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置的激光光棒的另一种结构示意图。

附图标记包括：

10—马达本体 11—第一压盖 12—第二压盖

20—耦合镜 21—球面 30—激光光棒

31—第一激光高反射膜 32—第二激光高反射膜 40—匀化片。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型和简化描述，而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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置，包括马达本体10、耦合镜20、激光光棒30以及匀化片40；所述耦合镜20设于所述马达本体10的一侧并用于将激光光源耦合至所述激光光棒30；所述激光光棒30设于所述马达本体10的中空轴内并通过所述马达本体10带动作旋转运动，以使所述激光光源在所述激光光棒30内多次反射后输出至所述匀化片40上；所述匀化片40设于所述马达本体10的另一侧并用于匀化所述激光光源。本实施例中，通过将激光光棒30设于马达本体10的中空轴内，采用马达本体10带动激光光棒30进行旋转运动的方式，巧妙的实现了时间与空间的混光模式，此外，在激光光棒30内多次反射后的激光光束输出到匀化片40，通过匀化片40的作用可进一步将均匀性差、局部能量集中、危险系数高的激光光源转换为均匀性好且能量分布均匀的激光投影光源，从而使得激光投影系统中显示出理想的画面。

需要进一步说明的是：本实用新型实施例中，激光光源指的是红、绿、蓝三色纯激光投影光源。

进一步地，所述耦合镜20的相对两表面均镀设有用于提高所述激光光源的耦合效率的增透膜。通过在耦合镜20的双面均镀设增透膜，有效地提高了激光光源的耦合效率，降低了激光光源在传播过程中的光能损失。

进一步地，所述耦合镜20为双球面耦合镜、双非球面耦合镜、单球面耦合镜或单非球面耦合镜。本实施例中，该耦合镜20为单球面耦合镜，其包括第一光学面和第二光学面，其中第一光学面为球面21构成，第二光学面为非球面构成，通过将第一光学面设计为球面21，可有效地提高通过其的激光耦合效率，结构简单，实用性好。

如图2所示，进一步地，所述激光光棒30为空心光棒，所述空心光棒的边数为3条～8条。具体地，所述空心光棒的边数可以为3条、4条、6条或者8条，在实际应用中可根据具体需要选择，在此不做唯一限定。

如图2所示，进一步地，所述空心光棒的各外表面上设有用于提高所述激光光源的反射率的第一激光高反射膜31。通过在空心光棒的各外表面设置第一激光高反射膜31，可以有效地提高激光光源在光棒中的反射率，降低激光光源在光棒中的能量损耗。

如图3所示，进一步地，所述激光光棒30为棱形实心光棒，所述棱形实心光棒的棱数为3条～8条。同理，具体地，所述棱形实心光棒的棱数可以为3条、4条、6条或者8条，在实际应用中可根据具体需要选择，在此不做唯一限定。

如图3所示，进一步地，所述棱形实心光棒的各外表面上设有用于提高所述激光光源的反射率的第二激光高反射膜32。同理，该第二激光高反射膜32的设置，可以有效地提高激光光源在光棒中的反射率，降低激光光源在光棒中的能量损耗。

进一步地，所述匀化片40的匀化波长范围为400nm～700nm的激光光源，所述激光光源经所述匀化片40匀化后的发散角半角范围为1°～10°。本实施例提供的匀化片40能够对波长范围为400nm～700nm的可见光匀化，且其具有精确的发散角半角，在保证光斑均匀性的同时，依然能够保证高的光能利用率。

如图1所示，进一步地，所述马达本体10包括第一压盖11和第二压盖12，所述第一压盖11和所述马达本体10的中空轴的一端之间设有多个相互卡合以固定所述激光光棒30的第一凸起(图未示)和第一凹槽(图未示)；所述第二压盖12和所述马达本体10的中空轴的另一端之间设有多个相互卡合以固定所述激光光棒30的第二凸起(图未示)和第二凹槽(图未示)。本实施例中，通过设置相互卡合的第一凸起和第一凹槽以及相互卡合的第二凸起和第二凹槽，能够有效地固定激光光棒30，从而提高激光光棒30随马达本体10旋转时的稳定性。

进一步地，所述马达本体10的转动频率为30Hz～300Hz。如此，能够使得该装置能够在人眼的积分时间内(30Hz)消除散斑。

本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置的具体工作原理如下：

通过耦合镜20把激光光源耦合到激光光棒30中，马达本体10带动激光光棒30进行旋转运动，激光光棒30把入射光经过多次反射发散后输出到匀化片40上，匀化片40再次将光斑进行匀化后达到理想的输出效果。由于在多次反射过程中，激光光源的光程不断地发生变化，导致从激光光棒30另一端的端面上各点输出的激光相位也不断地发生变化，从而使得人眼中无法形成稳定的干涉条纹，达到消除散斑的目的。而配合匀化片40的使用，使得该匀场消散斑装置不仅能够提高光源亮度及光能的有效利用率，而且成功的解决了激光光源的不均匀性问题，避免了因局部光能力过度集中造成对后端成像系统的损毁。此外，本实用新型实施例提供的匀场消散斑装置同时具有广色域、长寿命、环保节能等特点，在投影显示领域有很高的使用价值。

本实用新型实施例还提供一种激光投影系统，该激光投影系统，包括上述的匀场消散斑装置。

由于本实用新型提供的激光投影系统，包括上述的匀场消散斑装置，使得该激光投影系统的激光光源具有均匀性好、能量分布均匀以及无散斑等特点，从而使得该激光投影系统能够显示出理想的画面。

综上所述可知本实用新型乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。