本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種勻光棒及照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

勻光棒，也稱光棒或光導(dǎo)管，通常用于對(duì)光束的勻化。從結(jié)構(gòu)組成上，可分為實(shí)心光棒或者空心光棒，實(shí)心光棒是利用全反射原理將收入光棒內(nèi)部的光線經(jīng)過多次全反射后再出射，空心光棒通常是由內(nèi)壁涂有高反射膜的四個(gè)側(cè)壁拼接形成，利用內(nèi)壁上的高反射膜將進(jìn)入光棒內(nèi)部的光束進(jìn)行多次反射。由于多個(gè)發(fā)散角度的光束經(jīng)過多次反射，能夠達(dá)到光束分布均勻的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)勻光棒的勻化效果。

在投影系統(tǒng)中，勻光棒通常被設(shè)置于投影光源和光機(jī)部分的銜接位置處，用于接收光源發(fā)出的一定角度范圍內(nèi)的光束，并將光束勻化后再輸出給光機(jī)照明組件，投射到光閥光接收面，光束被光閥反射，進(jìn)入投影鏡頭，最終成像。

由于在投影顯示過程中使用激光光源，激光具有高亮，高色域，單色性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有高相干而帶來散斑現(xiàn)象的缺點(diǎn)。因此在上述的投影系統(tǒng)中，通常在勻光之前，還需要設(shè)置專門的消散斑部件對(duì)激光光束先進(jìn)行消散斑，之后再進(jìn)行勻化投射到光閥上。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中常用的一種消除散斑的光路，其中，在激光光源進(jìn)入勻光棒之前，通過一個(gè)或多個(gè)散射片對(duì)光源進(jìn)行散射，可以達(dá)到一定的消除散斑的目的。

但圖1所示的光路存在的主要問題是：散射片對(duì)光源光束進(jìn)行散射時(shí)，使得光源光束的發(fā)散角度增大，而勻光棒收光具有一定的角度要求，這就極易造成一部分發(fā)散角度的光束無法被勻光棒收入，形成光損，一種解決方式是，再在散射片增加會(huì)聚收光透鏡，這就會(huì)造成光路器件數(shù)量增多，光路調(diào)試復(fù)雜性也提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種勻光棒及照明系統(tǒng)，用以在對(duì)光束進(jìn)行勻化的同時(shí)，起到消散斑效果，從而既保證了光源利用率，還能簡(jiǎn)化光路系統(tǒng)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種勻光棒，所述勻光棒內(nèi)部包含至少一個(gè)散射層，使所述勻光棒內(nèi)的光透過所述至少一個(gè)散射層時(shí)發(fā)生散射。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種勻光棒，該勻光棒內(nèi)部包含至少一個(gè)散射層，使所述勻光棒內(nèi)的光透過所述至少一個(gè)散射層時(shí)發(fā)生散射。本發(fā)明實(shí)施例中，由于勻光棒內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)散射層，因而可以對(duì)勻光棒內(nèi)的光進(jìn)行散射，一方面提高了勻光棒出射光的均勻性，同時(shí)使得激光光束的能量分布趨向于均勻，不再是能量集中中0度附近的近高斯型能量分布，降低了激光光束中相干性較強(qiáng)的光束部分的能量比例，因而可達(dá)到一定的消除散斑的目的；同時(shí)，由于散射層是設(shè)置于勻光棒內(nèi)部的，相較于背景技術(shù)中的方案，不會(huì)減少光源進(jìn)入勻光棒的入射率，因而在消除散斑的同時(shí)不會(huì)減少光源入射率。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種照明系統(tǒng)，接收光源光束，包括：如上所述的勻光棒，光機(jī)照明組件及光閥；

所述光源提供三基色光束，所述三基色光束進(jìn)入所述勻光棒進(jìn)行混光，經(jīng)所述勻光棒出射至所述光機(jī)照明組件后照射至所述光閥的表面。

本發(fā)明實(shí)施例提供的照明系統(tǒng)，由于使用了內(nèi)部設(shè)置有散射層的勻光棒，該勻光棒在不減少光源收光效率的前提下，還同時(shí)可達(dá)到消除散斑的目的，從而使得照明系統(tǒng)能夠達(dá)到勻光和消散斑雙重作用，以及，勻光棒的多功能化，使得照明系統(tǒng)光路中還能夠減少獨(dú)立消散斑部件的使用，有利于照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的消除散斑裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖；

圖5(a)為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)心勻光棒結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；

圖5(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的空心勻光棒結(jié)構(gòu)爆炸示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的照明系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例一、

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖，其中，所述勻光棒內(nèi)部包含至少一個(gè)散射層，使所述勻光棒內(nèi)的光透過所述至少一個(gè)散射層時(shí)發(fā)生散射。

本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒，由于勻光棒內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)散射層，因而可以對(duì)勻光棒內(nèi)的光進(jìn)行散射，一方面提高了勻光棒出射光的均勻性，同時(shí)使得激光光束的能量分布趨向于均勻，不再是能量集中中0度附近的近高斯型能量分布，降低了激光光束中相干性較強(qiáng)的光束部分的能量比例，因而可達(dá)到一定的消除散斑的目的；同時(shí)，由于散射層是設(shè)置于勻光棒內(nèi)部的，相較于背景技術(shù)中的方案，不會(huì)減少光源進(jìn)入勻光棒的入射率，因而在消除散斑的同時(shí)不會(huì)減少光源入射率。

本發(fā)明實(shí)施例中的勻光棒可以是兩種類型的勻光棒，下面分別說明。

類型一、勻光棒是一個(gè)完整的勻光棒

如圖2所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖，類型一中，每個(gè)散射層可以是該勻光棒的一個(gè)截面，也可以是該勻光棒的一個(gè)端面。

勻光棒內(nèi)的散射層可以是垂直于勻光棒，也可以是不垂直于勻光棒，即與勻光棒有一個(gè)夾角，優(yōu)選地，每個(gè)散射層均沿光軸方向設(shè)置且與光軸垂直，其中，勻光棒的長(zhǎng)度方向是光軸方向，從而使得勻光棒內(nèi)的光透過散射層時(shí)均勻發(fā)散，達(dá)到最佳的發(fā)射效果。

可選地，每個(gè)散射層是摻雜有散射粒子或擴(kuò)散粒子的透光介質(zhì)層。

勻光棒內(nèi)部設(shè)置的散射層可以對(duì)勻光棒內(nèi)的光進(jìn)行散射，一方面提高了勻光棒出射光的均勻性，同時(shí)使得激光光束的能量分布趨向于均勻，不再是能量集中中0度附近的近高斯型能量分布，降低了激光光束中相干性較強(qiáng)的光束部分的能量比例，因而可達(dá)到一定的消除散斑的目的；同時(shí)，由于散射層是設(shè)置于勻光棒內(nèi)部的，相較于背景技術(shù)中的方案，不會(huì)減少光源進(jìn)入勻光棒的入射率，因而在消除散斑的同時(shí)不會(huì)減少光源入射率。

類型二、勻光棒是由多段勻光部件拼接而成

該類型下，勻光棒是由多段勻光部件(勻光部件可以是勻光棒)拼接而成，并且任意相鄰的兩段勻光部件在拼接處通過一個(gè)散射層拼接。

如圖3所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖，其中，散射層有兩種設(shè)置方法。

方法一、相鄰兩段勻光部件之間設(shè)置一個(gè)散射層

該方式下，每?jī)蓚€(gè)相鄰勻光棒之間單獨(dú)增加一個(gè)散射層，該散射層可以是散射面或散射體，具體地，散射層可以為擴(kuò)散片，或?yàn)閾诫s有散射粒子或擴(kuò)散粒子的透光介質(zhì)；或者是由多個(gè)擴(kuò)散片構(gòu)成的散射體，或者是摻雜有散射粒子或擴(kuò)散粒子的透光介質(zhì)體

方法二、相鄰兩段勻光部件中的至少一個(gè)勻光部件在拼接處的端面設(shè)置為散射層

該方式下，散射層不是另外增加的層結(jié)構(gòu)，而是相鄰的兩個(gè)勻光棒中的一個(gè)勻光棒在鄰接處的端面，或是相鄰的兩個(gè)勻光棒中兩個(gè)勻光棒在鄰接處的端面，具體地，散射層可以是摻雜有散射粒子或擴(kuò)散粒子的透光介質(zhì)層，也可以是擴(kuò)散片片材，通過粘結(jié)方式與多段勻光部件進(jìn)行粘合在一起。

對(duì)于本發(fā)明實(shí)施勻光棒中的散射層的設(shè)置，一種優(yōu)選地實(shí)施方案為：勻光棒內(nèi)部包含至少兩個(gè)散射層，且所述至少兩個(gè)散射層的散射角度沿所述勻光棒內(nèi)光軸的方向依次減小。

具體地，參照?qǐng)D4，為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒示意圖，其中，假設(shè)光線從左往右水平入射至勻光棒，則勻光棒內(nèi)越靠近入光面的散射層的散射角度越大，即，光線進(jìn)入勻光棒后，首先由一個(gè)散射角度最大的散射層對(duì)入射光進(jìn)行散射，使得光線充分發(fā)散，可充分提高光線均勻性，越靠近出光面，散射層的散射角度逐漸減小，是為了滿足出光面出光角度的要求，因?yàn)閯蚬獍舫龉饷娴某錾浣嵌刃枰刂圃谝欢ń嵌确秶鷥?nèi)，可選地，本發(fā)明實(shí)施例中，勻光棒的出射光的角度范圍不大于預(yù)設(shè)的角度閾值。

舉例來說，沿光束入勻光棒的光軸方向，第一散射層散射角度為5.5度，第二散射層為3.5度，第三散射層為1.5度，這樣最大的散射角度變化在10.5度。這樣排列的好處是：由于光進(jìn)入勻光棒時(shí)呈現(xiàn)聚焦?fàn)顟B(tài)，首先經(jīng)過散射角度較大的散射層可以快速的對(duì)光束進(jìn)行發(fā)散，而散射層對(duì)光斑的消散斑效率是與光斑經(jīng)過散射層的利用率呈正比的，在散射層消散斑中，認(rèn)為光斑尺寸越大、均勻性越好消散斑越好，其主要原因?yàn)樯⑸鋵訂挝幻娣e對(duì)光束的發(fā)散的作用增加。所以我們利用勻光棒與散射層結(jié)合(每次經(jīng)過散射層后，光束入射至勻光棒側(cè)壁或側(cè)面時(shí)還會(huì)被反射，從而光束既被發(fā)散還被反射，整體光束的勻化程度也得到提升)，可以有效利用光源輸出的光能，并且能有效提高單位面積散射層的消散斑作用。

與相同擴(kuò)散角度的散射層的設(shè)置方式相比，先大后小的設(shè)置方式，能夠使得光斑快速的被發(fā)散放大，利于后面的散射層提高發(fā)散的效率，可更快地達(dá)到期望的發(fā)散角度。

因而，使用本發(fā)明實(shí)施例的勻光棒，一方面，通過勻光棒內(nèi)的散射層，使得入射光在勻光棒內(nèi)得到充分?jǐn)U散，提高了勻光棒內(nèi)光的均勻性，從而有利于消除散斑；另一方面，勻光棒內(nèi)的光通過出光面出射時(shí)，出射光的角度范圍不大于預(yù)設(shè)的角度閾值，因而可滿足出射角度要求。

并且，使用本發(fā)明實(shí)施例中的勻光棒，還具有如下有益效果：由于勻光棒內(nèi)的散射層是設(shè)置于光通路上，從而使得勻光棒的出光面的出射光的角度是可以通過計(jì)算得到的，因而方面在實(shí)際應(yīng)用中精確地控制出射角度。

此外，本發(fā)明實(shí)施例中上述任一種勻光棒，均可以為實(shí)心勻光棒，或者，為內(nèi)側(cè)壁鍍有反射膜的空心勻光棒。

如圖5(a)所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)心勻光棒結(jié)構(gòu)爆炸示意圖，勻光部件與散射層交替拼接而成，光線進(jìn)入到勻光部件，經(jīng)過散射層時(shí)，對(duì)光線進(jìn)行散射，從而增加了光線擴(kuò)散范圍。

如圖5(b)所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的空心勻光棒結(jié)構(gòu)爆炸示意圖，勻光部件與散射層交替拼接而成，且空心勻光部件內(nèi)部為鍍制全反射面，光線進(jìn)入到勻光部件，經(jīng)過散射層時(shí)，對(duì)光線進(jìn)行散射，從而增加了光線擴(kuò)散范圍。

實(shí)施例二、

進(jìn)一步地，本發(fā)明實(shí)施例中的勻光棒在實(shí)際應(yīng)用中，可以是靜止地，還可以進(jìn)行整體振動(dòng)，振動(dòng)幅度在120HZ/S，振動(dòng)距離為±0.5mm以內(nèi)。如圖6所示，為勻光棒運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中電機(jī)有一個(gè)選擇的懸臂繞軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)勻光棒整體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)方向不限，也可以是逆時(shí)針等)。其中，勻光棒的運(yùn)動(dòng)軌跡可以是圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，也可以為橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡，具體可以參考電機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡。

讓勻光棒進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的目的是，相對(duì)于勻光棒入光面的光束來說，相當(dāng)于依次經(jīng)過多個(gè)運(yùn)動(dòng)的散射層，且相對(duì)于勻光棒出光面的收光透鏡來說，出射的光斑面積增大，且光斑在變化，而勻光棒出光面的光斑相當(dāng)于物面，光閥的接收面為像面，在物面處形成運(yùn)動(dòng)的光斑圖像，進(jìn)行勻化，當(dāng)達(dá)到一定的頻率時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減弱散斑現(xiàn)象。

本發(fā)明實(shí)施例中，由于勻光棒內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)散射層，因而可以對(duì)勻光棒內(nèi)的光進(jìn)行散射，一方面提高了勻光棒出射光的均勻性，同時(shí)使得激光光束的能量分布趨向于均勻，不再是能量集中中0度附近的近高斯型能量分布，降低了激光光束中相干性較強(qiáng)的光束部分的能量比例，因而可達(dá)到一定的消除散斑的目的；同時(shí)，由于散射層是設(shè)置于勻光棒內(nèi)部的，相較于背景技術(shù)中的方案，不會(huì)減少光源進(jìn)入勻光棒的入射率，因而在消除散斑的同時(shí)不會(huì)減少光源入射率。

實(shí)施例三、

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種照明系統(tǒng)，接收光源光束，包括：上述任一實(shí)施例提供的勻光棒，光機(jī)照明組件及光閥；

其中，投影光源提供三基色光束，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，投影光源可以是激光光源，三基色光束進(jìn)入所述勻光棒進(jìn)行混光，經(jīng)勻光棒出射至所述光機(jī)照明組件后照射至光閥的表面。

舉例來說，如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的投影架構(gòu)示意圖，其中，101R、101G、101B分別為半導(dǎo)體激光器發(fā)出的紅、綠、藍(lán)三種顏色的激光，201R、201G、201B分別為透過紅、綠、藍(lán)三種顏色激光的準(zhǔn)直透鏡，301R、301G、301B分別為紅、綠、藍(lán)三種顏色的單色激光合光裝置，401R、401G、401B分別為紅、綠、藍(lán)三種顏色的合光鏡，501為聚焦鏡，601為本發(fā)明實(shí)施例提供的勻光棒，701為光閥，801為光機(jī)照明組件，901為投影鏡頭。

其中，勻光棒601，光機(jī)照明組件801及光閥701構(gòu)成了本發(fā)明實(shí)施例的照明系統(tǒng)，如圖7所示，經(jīng)合光鏡(401R、401G、401B)出射的三基色光束進(jìn)入到勻光棒601，勻光棒601的出射光出射至光機(jī)照明組件801，由于本發(fā)明實(shí)施例的勻光棒601內(nèi)部設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)散射層，因而可以對(duì)進(jìn)入勻光棒601內(nèi)的光進(jìn)行散射，因而可提高勻光棒出射光的均勻性，同時(shí)使得激光光束的能量分布趨向于均勻，降低了激光光束中相干性較強(qiáng)的光束部分的能量比例，因而可達(dá)到一定的消除散斑的目的，從而使得照明系統(tǒng)能夠達(dá)到勻光和消散斑雙重作用，以及，勻光棒的多功能化，使得照明系統(tǒng)光路中還能夠減少獨(dú)立消散斑部件的使用，有利于照明系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合。可提供這些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。