[發明專利]一種高效、高均勻性被動光束勻光整形照明系統

在審

• 申請號: 201711193939.4
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN107656415A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 尹亞鐵;王亮;王建華
• 申請（專利權）人: 北京速鐳視激光科技有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G02B27/09
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及投影顯示技術領域，具體為一種高效、高均勻性被動光束勻光整形照明系統。

背景技術

投影顯示系統中需要將圖像顯示在大面積的屏幕上，這就需要照明系統能夠發出高度均勻的照明光斑，均勻照亮微顯示芯片（通常為4:3或者16:9的矩形形狀）。然而由于照明系統中的光源發出的光束的不均勻性，并且光斑形狀也不為矩形，照明效率受到嚴重影響。為了使照明系統出射的光斑與顯示芯片相匹配，提高照明效率，需要對光源發出的光束進行勻光和整形處理。這其中主要采用方棒積分器和復眼陣列透鏡兩種積分器件來進行處理。相比復眼陣列透鏡，方棒積分器勻光方式具有工藝性較好、成本低及原理簡單等優點而被廣泛采用。

目前，方棒積分器勻光方式中使用較為廣泛的是旋轉橢球面和單根方棒的組合方式，方棒的一端位于橢球第二個焦點位置，入射光束在光棒內表面多次反射，從而達到勻光效果。然而對于方棒積分器件，其輸出光場均勻度與方棒長度有關，在一定范圍內，存在最佳光棒長度，因此，單根方棒的勻光效果有一定的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效、高均勻性被動光束勻光整形照明系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高效、高均勻性被動光束勻光整形照明系統，包括半導體激光器陣列模塊，衍射光學元件，六棱棒積分器件、方棒積分器件；所述衍射光學元件設置在半導體激光器陣列模塊與六棱棒積分器件之間，所述六棱棒積分器件設置在衍射光學元件與方棒積分器件之間。

優選的，所述半導體激光器陣列模塊中的各半導體激光器采用緊密排列方式，排成正六邊形、四邊形或者正三角形，構成初始光源。

優選的，所述半導體激光器數量為3n²-3n+1，其中，n為正六邊形、四邊形或者正三角形每邊的半導體激光器數量。

優選的，所述半導體激光器陣列模塊后插入衍射光學元件，對半導體激光器發出的光束進行擴束。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

（1）本發明能夠獲得高均勻性的矩形照明光斑，適用于激光投影顯示領域。

（2）本發明采用了六棱棒積分器件和方棒積分器件的組合勻光方式，提高光束均勻度和勻光質量。

（3）本發明采用衍射光學元件對光源出射的光斑進行擴束，從而可以提高勻光效率。

附圖說明

圖1 為本發明結構示意圖。

圖2 為本發明中半導體激光器陣列模塊中各激光器排列形式示意圖；

圖3為本發明中半導體激光器陣列模塊中各激光器另一種排列形式示意圖；

圖4為本發明中半導體激光器陣列模塊中各激光器另一種排列形式示意圖；

圖5 為本發明中半導體激光器陣列模塊、衍射光學元件及六棱柱勻光積分器件之間距離示意圖。

圖 6 為本發明中半導體激光器陣列模塊發出的光斑和經衍射光學元件擴束后的光斑對比示意圖。

圖7為本發明中入射到六棱棒積分器件上的光斑角度示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參閱圖1，本發明提供一種技術方案：一種高效、高均勻性被動光束勻光整形照明系統，包括半導體激光器陣列模塊101，衍射光學元件102，六棱棒積分器件103、方棒積分器件104；所述衍射光學元件102設置在半導體激光器陣列模塊101與六棱棒積分器件103之間，所述六棱棒積分器件103設置在衍射光學元件102與方棒積分器件104之間。其中半導體激光器陣列模塊101具體排列形式如圖2所示；半導體激光器陣列模塊101中的各半導體激光器采用緊密排列方式，排成正六邊形、四邊形或者正三角形，構成初始光源；光源發出的光束經衍射光學元件擴束后，光斑的發散角將增大，入射到六棱棒積分器件進行勻光，再經方棒積分器件進一步勻光，并且將光束整形為矩形，以便用于投影顯示系統。所述的六棱柱積分器件是對經衍射光學元件擴束后的光斑進行均勻化。所述的方棒積分器件是進一步提高光斑均勻程度，并將光斑整形為矩形；半導體激光器數量為3n²-3n+1，其中，n為正六邊形、四邊形或者正三角形每邊的半導體激光器數量，其中半導體激光器尾纖半徑為a，尾纖的數值孔徑為0.22。