勻場及散斑抑制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種激光光束勻場及散斑抑制裝置。本裝置包括圓臺形光棒、電機、楔形圓盤狀散射片及棱臺形光通管。本實用新型利用圓臺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)電機驅(qū)動的散射片散射后，散射后環(huán)形入射光入射到棱臺形光通管入射端，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)簡單，運行穩(wěn)定，散斑消除效果好，光場均勻等優(yōu)點，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】勻場及散斑抑制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光顯示【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，具體為一種勻場及散斑抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]激光具有亮度高、波長帶寬小，光學(xué)擴展量小等特點，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]本實用新型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和散斑抑制的裝置。
[0004]本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種勻場及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺形(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驅(qū)動旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片的旋轉(zhuǎn)軸線與電機輸出軸軸線重合；所述楔形圓盤狀散射片的左側(cè)設(shè)有圓臺形(即截頭圓錐形)光棒、其右側(cè)設(shè)有棱臺形光通管，所述圓臺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；所述圓臺形光纖和棱臺形光通管位于同一光路中、且所述圓臺形光棒的小端面直徑小于棱臺形光通管的小端面的最短邊。
[0006]工作時，圓臺形光棒的大端面接收多個角度激光入射光束，如圖2所示，第一入射光束401與圓臺形光棒101的軸線601成01角度入射，在圓臺形光纖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與圓臺形光棒101的軸線601成Θ 2角度入射，在圓臺形光棒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與圓臺形光棒101的軸線601成03角度入射，在圓臺形光棒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形光棒101，光束在圓臺形光棒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，入射到棱臺形光通管301內(nèi)，在棱臺形光通管301內(nèi)多次反射整形后，以矩形光斑出射。由于以點光斑形狀入射光束經(jīng)圓臺形光棒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驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)(例如轉(zhuǎn)速在1800r/min以上)時，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，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，出射光束隨時間進(jìn)行一定角度的掃描時，增加了出射光束的角度多樣性，可以有效地抑制散斑，同時入射到棱臺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。
[0007]入射光束經(jīng)棱臺形光通管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，因此利用棱臺形光通管的長度可以調(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形光通管301長度能夠保證: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均有η束獨立光源等強度照射,根據(jù)Goodman的“Speckle Phenomena inOptics, theory and applications.” 可實現(xiàn) n1/2 的散斑對比度降低。
[0008]優(yōu)選地，圓臺形光纖的大端面接收入射光束，由于大端面孔徑大，且可鍍增透膜，因此光束耦合效率高。
[0009]多個角度入射光束匯聚與圓臺形光棒入射端表面后或前，可避免高功率密度對入射面的燒損。
[0010]有益效果如下:
[0011]1、勻場效果好:以點光斑形狀入射光束經(jīng)圓臺形光棒后，以環(huán)形光斑出射，入射到棱臺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。
[0012]2、散斑消除效果好:利用圓臺形光棒將點狀入射光束轉(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)，實現(xiàn)出射光束的角度掃描，同時高速旋轉(zhuǎn)的散射片實現(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，實現(xiàn)多個獨立光源的疊加，因此可以有效消除散斑。
[0013]3、激光利用率高:圓臺形光棒大端面可以接收多個入射光束，接受面積大，所有表面見均可鍍增透膜，因此光束耦合效率高。
[0014]4、結(jié)構(gòu)簡單，造價低，易于加工及安裝。
[0015]5、裝置中各組成部分均可實現(xiàn)長時間，連續(xù)穩(wěn)定工作，性能穩(wěn)定，安全可靠。
[0016]本實用新型設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單，利用圓臺形光棒大端面接收多個角度入射光束，多個角度的入射光束經(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)到勻場及散斑抑制目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是入射光經(jīng)圓臺形光纖后以環(huán)形光斑出射的示意圖。
[0019]圖3是楔形圓盤狀散射片的側(cè)視圖。
[0020]圖中，101-圓臺形光棒,201-電機,202-楔形圓盤狀散射片，301-棱臺形光通管，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。
【具體實施方式】[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0022]一種勻場及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺形光通管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201驅(qū)動旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片202的旋轉(zhuǎn)軸線與電機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)有圓臺形光棒101、其右側(cè)設(shè)有棱臺形光通管301，所述圓臺形光棒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；所述圓臺形光棒101和棱臺形光通管301位于同一光路中、且所述圓臺形光棒101的小端面直徑小于棱臺形光通管301的小端面的最短邊，盡可能使得所有的光均進(jìn)入到棱臺形光通管中。
[0023]所述楔形圓盤狀散射片202的散射角度和棱臺形光通管301長度能夠保證: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比度。
[0024]具體實施時，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)入到棱臺形光通管中。
[0025]所述圓臺形光棒101的大端面鍍有增透膜，提高光耦合效率。
[0026]所述棱臺形光通管301為四棱臺形光通管，這樣光通管出射矩形光斑，滿足通常的顯示或照明需求。
[0027]所述電機201的轉(zhuǎn)速在1800r/min以上，使得在人眼的積分時間(30Hz)內(nèi)消除散斑。
[0028]所述圓臺形光棒101的大端面接收多個角度的入射光束，進(jìn)一步提高照明度和消除散斑。
【權(quán)利要求】
1.一種勻場及散斑抑制裝置，包括可透光的散射片和棱臺形光通管(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(201)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)、且楔形圓盤狀散射片(202)的旋轉(zhuǎn)軸線與電機(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)有圓臺形光棒(101)、其右側(cè)設(shè)有棱臺形光通管(301)，所述圓臺形光棒(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；所述圓臺形光棒(101)和棱臺形光通管(301)位于同一光路中、且所述圓臺形光棒(101)的小端面直徑小于棱臺形光通管(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)的散射角度和棱臺形光通管(301)長度能夠保證: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所述的勻場及散斑抑制裝置，其特征在于:所述圓臺形光纖(101)的大端面鍍有增透膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的勻場及散斑抑制裝置，其特征在于:所述棱臺形光通管(301)為四棱臺形光通管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的勻場及散斑抑制裝置，其特征在于:所述圓臺形光纖(101)的大端面接收多個角度的入射光束。
【文檔編號】G02B27/09GK203773166SQ201420160142
【公開日】2014年8月13日 申請日期: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 申請人:夏云