本发明专利技术提供一种消相干匀场装置，包括漫反射板、全反射腔以及匀化透镜。本发明专利技术利用光束引导装置将待处理光束导向漫反射板，待处理光束经漫反射板漫反射后形成多束散射光。上述多束散射光在全反射腔内以各自不同的传播路径在全反射腔侧壁一次或多次全反射，彼此间的光程差被随机调制，互不相干，因此从全反射腔的出射端口出射的光束为非相干光，然后该非相干光再经过匀化透镜在目标区域形成光照度均匀分布的光束。另外本发明专利技术还可采取机械手段使得待处理光束在漫反射板上的入射点时刻变换，以提升消相干的效果。
A device for decoherence and shimming
The invention provides a decoherence shimming device, which comprises a diffuse reflecting plate, a full reflecting cavity and a homogenized lens. The invention uses a beam guiding device to guide the beam to be transmitted to the diffuse reflecting plate, and then the scattered light is formed after the treated light beam is diffusely reflected through the diffuse reflection plate. The multi beam scattering light in the reflection cavity with different propagation paths in the total reflection cavity side wall of one or more times of total reflection, optical path difference between each other by random modulation, independent of each other, so from the total reflection cavity exit port for the beam of incoherent light, then the incoherent light again after smoothing lens forming uniform illumination beam in the target area. In addition, the invention can also adopt a mechanical means to make the beam to be changed at the point of the incident point on the diffuse reflecting plate to enhance the decoherence effect.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光领域，具体涉及激光显示领域中的消相干和匀场装置。
技术介绍
激光由于其高亮度、单色性、方向性而在显示领域中具有无可比拟的优势。激光显示的基本原理是R、 G、 B三色激光分别经过整形、扩束、匀场、 消相干等步骤后，再经过光阀调制后由合色棱镜合色，最后经过投影物镜采 用前投或背投方式投影到屏幕。与其他显示技术所采用的非相干光源不同， 激光具有相干性，如果没有对其进行消相干处理直接作为光源投影，在接收 屏上我们会看到明显的亮度不均的斑紋图像，即所谓的散斑，这样的图像质 量非常影响观者感受，因此在激光显示技术中，消相干是必不可少的一道步 骤。公开号分别为CN1900813和CN1734308以及授权号为CN2555523的 专利均采用转动的漫透射元件来调制激光，打乱其相位以实现消相干，然后 将透射光耦合进聚光棒进行匀场，这种方法中消相干和匀场功能由不同的 装置完成，且由于漫透射元件透过率有限，造成激光的利用率低下；另外， 这种方法对部件的安装精度要求较高(在转动时，入射光需始终垂直入射到 漫透射元件表面)；此外，这种方法造成消相干和匀场装置之间还有耦合装 置，使得系统部件较多，难以缩减体积。
技术实现思路
因此，为了克服现有技术不足，本专利技术提供一种能同时实现消相千和匀 场功能的装置。一方面，本专利技术提供一种用于激光光束的消相干匀场装置，包括， 漫反射板，具有漫反射面，所述漫反射面用于接收并漫反射所述激光光束以得到多束散射激光；全反射腔，用于在其内壁全反射所述散射激光并产生定向输出的出射光束，其中，所述全反射腔具有相对的两端，所述漫反射板设置在所述全反射腔的一端并覆盖所述端，其漫反射面朝向全反射腔； 匀化透镜，所述匀化透镜设置在所述出射光束的光路中，以使得所述出射光束在到达目标区域时照度均勻分布。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中还包括光束引导装 置，用于将所述激光光束导向所述漫反射板。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，还包括偏振透射 元件，所述偏振透射元件仅允许所述定向输出的出射光束中沿某方向偏 振的光束透过。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，还包括电机，所 述电机用于驱动所述漫反射板在自身平面内发生使得所述激光光束 在所述漫反射板上的入射点时刻变换的转动。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，还包括电机，所 述电机用于驱动所述光束引导装置发生使得所述激光光束在所述漫 反射板上的入射点时刻变换的转动或振动。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述匀化透镜为 自由曲面透镜或中继透镜组。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中所述漫反射板的漫反射面涂覆有高反射率的漫反射材料BaS0,或CaS04，或者所述漫反射 板由具有粗糙漫反射面的高反射率陶资制成。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述光束引导装 置为带孔全反射镜或局部反射镜或仅允许以45°入射的光束透过的镀 制特殊膜的玻璃板。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述全反射腔为 轴对称结构或旋转对称结构。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述全反射腔形 状为CPC形或棱台形或棱柱形。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述全反射腔为 中空腔体，所述中空腔体的内壁镀有针对所述激光光束的全反膜。上述的用于激光光束的消相干匀场装置，其中，所述全反射腔为 由均匀透光物质制成的实心体，所述实心体的两端面镀有针对所述激 光光束的增透膜，外壁抛光并镀制或不镀制针对所述激光光束的全反 膜。另一方面，本专利技术提供一种釆用上述的用于激光光束的消相干匀 场装置的激光显示系统。本专利技术的有益效果是1. 能同时实现消相干和匀场功能；2. 激光利用率高；3. 占用体积小，有助于显示系统实现微型化；4. 可以全静态工作，无噪音并几乎不耗电，适用于便携式显示系统。 附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中 图1A为本专利技术的一个实施例的示意图； 图1B为在图1A的基础上改进后的本专利技术装置的示意图； 图2为本专利技术的另一种实施例的示意图3为将图1A中所示的装置用于一种单片式DLP投影系统的示意图； 图4为将图1A中所示的装置用于一种三片式DLP投影系统的示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进 一 步的说明。 实施例1:图1A为本专利技术的一个实施例的示意图，本实施例中的装置包括带孔反 射镜102、漫反射板103以及带动漫反射板103转动的电机104、全反射腔 105和自由曲面透镜106。下面对本实施例中的本专利技术装置的构造加以详细说明。本实施例采用带 孔反射镜102(在申请号为CN200720305226. 8的技术专利中披露了这种 结构的带孔反射镜)来引导具有相干性的入射激光光束101进入全反射腔 105，为了尽量减小带孔反射镜102对光路的影响，带孔反射镜102上小孔 的尺寸应尽量小，可只比光束101的光束直径略大。本实施例中全反射腔105 采用四棱台(设计为四棱台是由于其底面形状与DMD光阀108形状匹配)形 状的中空腔(只有棱台的侧面，没有棱台的上下底面)，其内壁镀有对光束 101的波长全反射的膜。漫反射板103为能完全覆盖全反射腔105上底面的 圆形平板，其由电机104带动绕通过漫反射板103中心且垂直于漫反射板10 3 的轴在漫反射板103所在的平面内转动，漫反射板103应尽量平行地靠近但 不紧贴全反射腔105的上底面放置，以使尽量少的光束从二者之间的缝隙漏 出，二者之间应留有适当空隙以保证漫反射板103在转动时与全反射腔105之间没有摩擦，漫反射板103的迎光面均匀地涂覆有BaS0,或CaS04粉体材料, 涂覆后的迎光面应为朗伯漫反射面，上述两种粉体材料在可见光波段具有高 反射率。自由曲面透镜106的入射表面和出射表面均应镀有针对光束101的 波长的增透膜。自由曲面透镜106应紧贴并完全覆盖全反射腔105的出射端 面(即四棱台的下底面)，以防止光束从两者之间的缝隙漏出。自由曲面透 镜106的作用是重新调整从全反射腔105出射端面的光束的能量分布，其设 计要使得最终落在DMD光阀108上的光束107的光照度均匀分布。在设计自 由曲面透镜106的尺寸、材料以及表面形状等一系列参数时应考虑带孔反射 镜102上的小孔和本实施例的光路中可能存在的所有对画D光阀108的光照 度的影响，i殳计工作可以由Zemax 2005或LightTools 6. 0或Tracepro 3. 0 或其他类似光学设计软件完成，本领域技术人员在熟悉上述软件使用方法后 可以胜任这项设计工作。下面对本实施例中的本专利技术装置实现消相干和匀场功能的工作原理作 出详细说明。光束101为具有相干性的激光，其通过带孔反射镜102的小孔， 穿过自由曲面透镜106进入全反射腔105，并照射在漫反射板103上，照射 的位置优选偏离漫反射板103转动时转轴所处的位置。由于漫反射板103表 面粗糙且对光束101具有高反射率，光束101在漫反射板103表面发生几乎 无能量损失的漫反射，分成的多束散射光向空间各个方向散射，这些散射光 在全反射腔105内部发生一次或多次(通常为多次)全反射，经过各自不同 的路径传播后从全反射腔105本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于激光光束的消相干匀场装置，包括， 漫反射板，具有漫反射面，所述漫反射面用于接收并漫反射所述激光光束以得到多束散射激光； 全反射腔，用于在其内壁全反射所述散射激光并产生定向输出的出射光束，其中，所述全反射腔具有相对的两端， 所述漫反射板设置在所述全反射腔的一端并覆盖所述端，其漫反射面朝向全反射腔； 匀化透镜，所述匀化透镜设置在所述出射光束的光路中，以使得所述出射光束在到达目标区域时照度均匀分布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：成华，毕勇，颜世鹏，张瑛，贾中达，
申请(专利权)人：北京中视中科光电技术有限公司，中国科学院光电研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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