勻場(chǎng)及散斑抑制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種激光光束勻場(chǎng)及散斑抑制裝置。本裝置包括圓臺(tái)形光棒、電機(jī)、楔形圓盤狀散射片及棱臺(tái)形光通管。本發(fā)明利用圓臺(tái)形光棒接受入射光束，入射光束在光棒內(nèi)多次反射后，在出射端以一環(huán)形光斑出射，出射光束經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的散射片散射后，散射后環(huán)形入射光入射到棱臺(tái)形光通管入射端，在光通管內(nèi)容多次反射后，整形為矩形，在貫通管出射端出射。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，散斑消除效果好，光場(chǎng)均勻等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于以相干光為光源的照明或顯示【技術(shù)領(lǐng)域】。
【專利說明】勻場(chǎng)及散斑抑制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是應(yīng)用于激光照明、激光曝光及以相干光為光源的光學(xué)儀器，具體為一種勻場(chǎng)及散斑抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光具有亮度高、波長(zhǎng)帶寬小，光學(xué)擴(kuò)展量小等特點(diǎn)，在激光顯示領(lǐng)域和激光照明領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，由于激光器出射的是單?；蚨嗄８咚构馐?，光場(chǎng)分布不均勻，因此需要把激光光束轉(zhuǎn)換成特定形狀(如矩形或方形)且強(qiáng)度均勻的光束；由于激光是相干光，經(jīng)粗糙表面(如屏幕)反射后，人眼看到的是具有散斑的圖像，散斑現(xiàn)象嚴(yán)重降低了圖像顯示質(zhì)量，因此需要消除激光散斑現(xiàn)象，提高圖像質(zhì)量，激光光束的勻場(chǎng)及散斑消除成為激光顯示和激光照明領(lǐng)域中的兩大難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種在激光顯示和激光照明中能夠起到勻場(chǎng)和散斑抑制的裝置。
[0004]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺(tái)形(即截頭棱錐形)光通管，所述散射片為楔形圓盤狀散射片，所述楔形圓盤狀散射片由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片的旋轉(zhuǎn)軸線與電機(jī)輸出軸軸線重合；所述楔形圓盤狀散射片的左側(cè)設(shè)有圓臺(tái)形(即截頭圓錐形)光棒、其右側(cè)設(shè)有棱臺(tái)形光通管，所述圓臺(tái)形光纖的大端面為光入射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片的左側(cè)面相鄰，所述棱臺(tái)形光通管的大端面為光出射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片的右側(cè)面相鄰；所述圓臺(tái)形光纖和棱臺(tái)形光通管位于同一光路中、且所述圓臺(tái)形光棒的小端面直徑小于棱臺(tái)形光通管的小端面的最短邊。
[0005]工作時(shí)，圓臺(tái)形光棒的大端面接收多個(gè)角度激光入射光束，如圖2所示，第一入射光束401與圓臺(tái)形光棒101的軸線601成01角度入射，在圓臺(tái)形光纖101內(nèi)多此反射后，以第一環(huán)形光斑501出射；第二入射光束402與圓臺(tái)形光棒101的軸線601成Θ 2角度入射，在圓臺(tái)形光棒101內(nèi)多此反射后，以第二環(huán)形光斑502出射；第三入射光束403與圓臺(tái)形光棒101的軸線601成03角度入射，在圓臺(tái)形光棒101內(nèi)多此反射后，以第三環(huán)形光斑503出射；由于不同角度入射光束入射到圓臺(tái)形光棒101，光束在圓臺(tái)形光棒101內(nèi)經(jīng)過多次反射后，以不同直徑的環(huán)形光斑在光纖出射端(小端面)出射，經(jīng)楔形圓盤狀散射片202透射后，入射到棱臺(tái)形光通管301內(nèi)，在棱臺(tái)形光通管301內(nèi)多次反射整形后，以矩形光斑出射。由于以點(diǎn)光斑形狀入射光束經(jīng)圓臺(tái)形光棒101后，能夠以環(huán)形光斑出射，那么在楔形圓盤狀散射片202上可覆蓋更多的非相干區(qū)域，并且由于契形圓盤狀散射片在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)(例如轉(zhuǎn)速在1800r/min以上)時(shí)，散射片的左側(cè)面211或右側(cè)面212與其旋轉(zhuǎn)軸線213成一定的傾斜角度，當(dāng)入射光束透射契形圓盤狀散射片202時(shí)，由于契形圓盤狀散射片202的高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致出射光束在一定角度范圍內(nèi)掃描，出射光束隨時(shí)間進(jìn)行一定角度的掃描時(shí)，增加了出射光束的角度多樣性，可以有效地抑制散斑，同時(shí)入射到棱臺(tái)形光通管的光束相當(dāng)于面光源發(fā)光，更有利于光通管的勻場(chǎng)。
[0006]入射光束經(jīng)棱臺(tái)形光通管301內(nèi)表面的反射，入射光束每反射一次，出射光束出射角度減少2倍的錐度角，因此利用棱臺(tái)形光通管的長(zhǎng)度可以調(diào)整出射光束的出射角度，或者通過調(diào)整楔形圓盤狀散射片的散射角度也可以調(diào)整出射光束的出射角度。優(yōu)選地，所述楔形圓盤狀散射片的散射角度和棱臺(tái)形光通管301長(zhǎng)度能夠保證:每一激光入射光束經(jīng)光入射面進(jìn)入后由棱臺(tái)形光通管的大端面出射的光斑正好覆蓋光出射面，這樣光通管出射面上任何一點(diǎn)均有η束獨(dú)立光源等強(qiáng)度照射,根據(jù)Goodman的“Speckle Phenomena inOptics, theory and applications.” 可實(shí)現(xiàn) n1/2 的散斑對(duì)比度降低。
[0007]優(yōu)選地，圓臺(tái)形光纖的大端面接收入射光束，由于大端面孔徑大，且可鍍?cè)鐾改?，因此光束耦合效率高?br> [0008]多個(gè)角度入射光束匯聚與圓臺(tái)形光棒入射端表面后或前，可避免高功率密度對(duì)入射面的燒損。
[0009]有益效果如下:
1、勻場(chǎng)效果好:以點(diǎn)光斑形狀入射光束經(jīng)圓臺(tái)形光棒后，以環(huán)形光斑出射，入射到棱臺(tái)形光通管的光束相當(dāng)于面光源發(fā)光，更有利于光通管的勻場(chǎng)。
[0010]2、散斑消除效果好:利用圓臺(tái)形光棒將點(diǎn)狀入射光束轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)形光斑出射，在散射片上覆蓋更大的非相干區(qū)域；契形圓盤狀散射片的高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)出射光束的角度掃描，同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的散射片實(shí)現(xiàn)光束的相位調(diào)制；每一入射光束經(jīng)該裝置后均能覆蓋光通管出射面，實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立光源的疊加，因此可以有效消除散斑。
[0011]3、激光利用率高:圓臺(tái)形光棒大端面可以接收多個(gè)入射光束，接受面積大，所有表面見均可鍍?cè)鐾改ぃ虼斯馐詈闲矢摺?br> [0012]4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，易于加工及安裝。
[0013]5、裝置中各組成部分均可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間，連續(xù)穩(wěn)定工作，性能穩(wěn)定，安全可靠。
[0014]本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用圓臺(tái)形光棒大端面接收多個(gè)角度入射光束，多個(gè)角度的入射光束經(jīng)光纖多次反射后，形成不同直徑的環(huán)形光斑出射，經(jīng)旋轉(zhuǎn)的楔形圓盤狀散射片透射及散射后，入射棱臺(tái)形光通管，經(jīng)多次反射后，在光通管出射端疊加，形成均勻光斑，從而達(dá)到勻場(chǎng)及散斑抑制目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是入射光經(jīng)圓臺(tái)形光纖后以環(huán)形光斑出射的示意圖。
[0017]圖3是楔形圓盤狀散射片的側(cè)視圖。
[0018]圖中，101-圓臺(tái)形光棒,201-電機(jī),202-楔形圓盤狀散射片，301-棱臺(tái)形光通管，401-第一入射光束，402-第二入射光束，403-第三入射光束，501-第一環(huán)形光斑，502-第二環(huán)形光斑，503-第三環(huán)形光斑，601-圓臺(tái)形光纖的軸線，211-左側(cè)面，212-右側(cè)面，213-旋轉(zhuǎn)軸線。
【具體實(shí)施方式】[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]一種勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺(tái)形光通管301，如圖1所示，所述散射片為楔形圓盤狀散射片202，所述楔形圓盤狀散射片202由電機(jī)201驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片202的旋轉(zhuǎn)軸線與電機(jī)201輸出軸軸線重合；所述楔形圓盤狀散射片202的左側(cè)設(shè)有圓臺(tái)形光棒101、其右側(cè)設(shè)有棱臺(tái)形光通管301，所述圓臺(tái)形光棒101的大端面為光入射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片202的左側(cè)面211相鄰，所述棱臺(tái)形光通管301的大端面為光出射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片202的右側(cè)面212相鄰；所述圓臺(tái)形光棒101和棱臺(tái)形光通管301位于同一光路中、且所述圓臺(tái)形光棒101的小端面直徑小于棱臺(tái)形光通管301的小端面的最短邊，盡可能使得所有的光均進(jìn)入到棱臺(tái)形光通管中。
[0021]所述楔形圓盤狀散射片202的散射角度和棱臺(tái)形光通管301長(zhǎng)度能夠保證:每一激光入射光束經(jīng)光入射面進(jìn)入后由棱臺(tái)形光通管的大端面出射的光斑正好覆蓋光出射面，這樣可以更好地降低散斑對(duì)比度。
[0022]具體實(shí)施時(shí)，所述楔形圓盤狀散射片202的左側(cè)面211與其旋轉(zhuǎn)軸線213的夾角為90度，楔形圓盤狀散射片202的右側(cè)面212與其旋轉(zhuǎn)軸線213的夾角為88度，使得所有的光均進(jìn)入到棱臺(tái)形光通管中。
[0023]所述圓臺(tái)形光棒101的大端面鍍有增透膜，提高光耦合效率。
[0024]所述棱臺(tái)形光通管301為四棱臺(tái)形光通管，這樣光通管出射矩形光斑，滿足通常的顯示或照明需求。
[0025]所述電機(jī)201的轉(zhuǎn)速在1800r/min以上，使得在人眼的積分時(shí)間(30Hz)內(nèi)消除散斑。
[0026]所述圓臺(tái)形光棒101的大端面接收多個(gè)角度的入射光束，進(jìn)一步提高照明度和消除散斑。
【權(quán)利要求】
1.一種勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺(tái)形光通管(301)，其特征在于:所述散射片為楔形圓盤狀散射片(202)，所述楔形圓盤狀散射片(202)由電機(jī)(201)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片(202)的旋轉(zhuǎn)軸線與電機(jī)(201)輸出軸軸線重合；所述楔形圓盤狀散射片(202)的左側(cè)設(shè)有圓臺(tái)形光棒(101)、其右側(cè)設(shè)有棱臺(tái)形光通管(301)，所述圓臺(tái)形光棒(101)的大端面為光入射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片(202)的左側(cè)面(211)相鄰，所述棱臺(tái)形光通管(301)的大端面為光出射面、其小端面與楔形圓盤狀散射片(202)的右側(cè)面(212)相鄰；所述圓臺(tái)形光棒(101)和棱臺(tái)形光通管(301)位于同一光路中、且所述圓臺(tái)形光棒(101)的小端面直徑小于棱臺(tái)形光通管(301)的小端面的最短邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，其特征在于:所述楔形圓盤狀散射片(202)的散射角度和棱臺(tái)形光通管(301)長(zhǎng)度能夠保證:每一激光入射光束經(jīng)光入射面進(jìn)入后由棱臺(tái)形光通管的大端面出射的光斑正好覆蓋光出射面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，其特征在于:所述圓臺(tái)形光纖(101)的大端面鍍有增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，其特征在于:所述棱臺(tái)形光通管(301)為四棱臺(tái)形光通管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，其特征在于:所述電機(jī)(201)的轉(zhuǎn)速在1800r/min 以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的勻場(chǎng)及散斑抑制裝置，其特征在于:所述圓臺(tái)形光纖(101)的大端面接收多個(gè)角度的入射光束。
【文檔編號(hào)】G02B27/48GK103869475SQ201410132826
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】高文宏, 陳海洋, 趙鵬飛, 胡元元 申請(qǐng)人:夏云