[发明专利]一种用于激光照明散斑消除的混光棒振动结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于激光照明散斑消除的混光棒振动结构，属于激光照明技术领域。

背景技术

与传统光源相比，以激光作为光源的显示技术具有色域广、分辨率高、寿命长、亮度高、光学系统紧凑、光电转换效率高等优势，常用于投影照明领域。但当激光照射到粗糙的表面（如投影幕布）时，散射光线会相互干涉，在之后的传播空间内形成随机光强分布。这种光强分布被强度探测器（如人眼）观测到，即是所谓的散斑现象。散斑严重影响投影图像质量，这是激光照明应用的瓶颈问题之一。激光投影应用中，散斑必须加以抑制。

解决这一问题的途径主要涉及在光束的传播路径中放置散射体以实现相位调制并抑制散斑。对于激光投影应用，采用散射体的方法会带来照明能量的损失，这阻碍该方法在实用激光投影技术中的应用。

另一种技术途径是基于旋转混光棒的散斑消除技术，该技术可以在保持原光束能量的同时抑制散斑对比度，但是经过这种方法抑制后的激光光斑为圆形，而目前常用的投影芯片及投影图片均为矩形，在实际照明阶段，因光斑形状与照片芯片形状的不匹配会带来能量的损失，若要两者匹配需要额外的整形透镜组。

发明内容

本发明公开了一种用于激光照明散斑消除的混光棒振动结构，不仅解决了散斑抑制过程中能量效率与散斑抑制之间的矛盾，而且确保出射光斑形状与投影芯片形状的匹配，进一步提高了光束能量利用率。

一种用于激光照明散斑消除的混光棒振动结构，包括耦合透镜、混光棒、振动机构和控制电路。光源发射激光，激光进入耦合透镜，耦合透镜对光源发出的激光进行汇聚，输出至混光棒的入射面中。混光棒固定在振动机构中，振动机构带动混光棒作上下等幅振动。非振动状态下混光棒的轴与耦合透镜输出激光的光轴重合。激光通过混光棒后，从混光棒的出射面输出；控制电路完成对振动机构振幅和频率的控制。

设置振动机构的振幅小于等于混光棒的最大形变量w_max：

wmax=2KcDa3/(Ebcπb)]]>

其中，E为材料弹性模量，b,c分别是混光棒的横截面的长和宽，a为混光棒的半长度，K_cD是混光棒材料的动态断裂韧性的值。

振动机构的振动频率根据人眼积分时间设置，最低设置为20Hz。

本发明的优点和积极效果在于：

（1）无需额外整形透镜光学器件，实现了高效整形照明，缩小了系统尺寸；

（2）采用振动混光棒结构，消除散斑的同时，能够保持激光的能量效率与偏振特性，解决了常规激光散斑消除技术中散斑消除和能量效率之间的矛盾；

（3）实现了无散斑照明光斑形状与投影芯片的匹配，提高了照明光束的能量利用效率。

附图说明

图1是本发明的混光棒振动结构的示意图；

图2是本发明的振动结构的剖视图；

图3是本发明固定构件的正视图；

图4中，（a）为进入混光棒之前的散斑图样，（b）为混光棒旋转振动周期为50ms时的输出图样。

图中：

1—耦合透镜     2—混光棒         3—振动机构

4—控制电路     5—固定构件       6—支撑构件

7—螺钉         8—缓冲固定构件   31—压电陶瓷A

32—压电陶瓷B   51—固定夹具      52—透明光学胶

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种用于激光照明散斑消除的混光棒振动结构，如图1所示，包括耦合透镜1、混光棒2、振动机构3和控制电路4。

光源发射单色激光，激光进入耦合透镜1，耦合透镜1对光源发出的激光进行汇聚，输出至混光棒2的入射面中。