[發明專利]基于微透鏡非規則排列的消散斑器件生成方法及投影系統

有效

• 申請號: 201811389028.3
• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109270702B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 董小春;姜世平;楊武;代冬軍
• 申請（專利權）人: 四川云盾光電科技有限公司
• 主分類號: G02B27/48
• 分類號: G02B27/48;G03B21/00;G03B21/14;G03B21/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

本發明公開了一種基于微透鏡非規則排列的消散斑器件及其生成方法，所述微透鏡為凸微透鏡，該消散斑器件包括形成在所述消散斑器件表面上的微透鏡非規則排列，所述微透鏡非規則排列包括非規則排列的微透鏡，且存在口徑不相同的微透鏡。采用本發明提供的消散斑器件，可以通過控制微透鏡數值孔徑控制光束發散角，且激光透光率大于85％，能量利用率高。

技術領域

本發明涉及激光顯示技術領域，尤其涉及一種基于微透鏡非規則排列的消散斑器件生成方法及投影系統。

背景技術

傳統燈泡型投影儀光源(如：超高壓汞燈、短弧疝燈和金屬鹵素燈等)使用壽命(大致在1500-2500小時)短，后期更換和維護成本高，嚴重限制了投影儀的應用領域和應用范圍。LED投影儀雖然可以實現長壽命，但受限于LED自身亮度和效率隨溫度身高急劇降低的缺點，LED光源投影儀“亮度”成為LED投影儀推廣應用的最大限制！傳統的商務投影儀亮度可以輕松達到2000流明以上，市場的主流產品是3000-4000流明的水平。而目前市場上LED燈最高亮度投影儀也只有1000流明。

在該背景下，基于“激光”光源的投影儀成為行業關注的重點；與傳統投影儀相比，激光投影儀不僅同時兼具高亮度和長壽命的特點，同時還具有色彩豐富準確、畫面的亮度長期保持高質量、高功率、高效率、低功耗、運行安全度高和節能減排等明顯優勢。激光投影儀的上述諸多優點已經被業界充分認識，然而，激光是一種相干光源，當激光作為照明光源投射到投影屏幕上后，相干激光光波將產生嚴重的“激光散斑”，“激光散斑”的存在將導致投射的圖案存在無規律的“亮斑”和“暗斑”，對投影儀投影效果將產生毀滅性的打擊。為了能夠消除激光散斑，現有的激光投影儀大都采用兩種方法實現消相干：

1)將激光照射“黃磷”，利用黃磷產生的二次輻射光作為投影儀光源。該方法雖然可以有效的消除激光的相干性，但也使得激光的高亮度、高飽和色域等優點喪失殆盡，因此需要更高功率實現高流明的應用需求。

2)在投影儀光路中引入動態系統，將激光圖像在“時域”范圍內進行積分，實現激光消相干和消散斑。該方案使得投影系統引入了動態組建，不僅給系統穩定性帶來了嚴重隱患，而且也制約了現代投影儀向輕量化、小型化的發展。

另外，國外也有通過光纖技術實現激光消相干，但其制造成本太高，極不利于市場化發展。

現有的在投影儀光路中引入動態系統的方法，通常都是采用旋轉輪帶動毛玻璃進行消散斑，而由于毛玻璃上突刺的不可控性，導致系統能量利用率低，且發散角不可控制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術存在的問題，提供一種基于微透鏡非規則排列的消散斑器件生成方法及激光投影系統，采用微透鏡作為基本單元，將微透鏡進行非規則排列，實現對激光光束進行消相干，并使光束發散角可控。

本發明提供的一種基于微透鏡非規則排列的消散斑器件，所述微透鏡為凸微透鏡，該消散斑器件包括形成在所述消散斑器件表面上的微透鏡非規則排列，所述微透鏡非規則排列包括非規則排列的微透鏡，且存在口徑不相同的微透鏡。

進一步，所述非規則排列為無死區密排的排列方式。

進一步，每個微透鏡的邊界是不規則的。

進一步，每個微透鏡形成的光束發散角滿足0.5*Θθ1.5*Θ，Θ為設定的消散斑器件發散角，θ為微透鏡形成的光束發散角。

進一步，每個微透鏡的口徑為10-1000μm。

進一步，每個微透鏡的口徑為10-100μm。

本發明另一方面提供的一種如上所述的消散斑器件的生成方法，該方法包括：

生成六邊形的規則排列，該規則排列中的每個單元為大小相同的圓形；