一种去相干光源系统、DLP投影仪及DLP投影系统的制作方法

本实用新型涉及投影
技术领域：
，尤其是涉及一种去相干光源系统、dlp投影仪及dlp投影系统。
背景技术：
：投影仪，又称为投影机，是一种可以将图像或视频投射到屏幕上的设备。随着技术的进步和突破，市场的主流投影仪已经由传统的crt三枪型投影机，逐渐被dlp(digitallightprocessor数字光处理器)投影仪所占据。dlp投影仪，相比于传统的crt投影仪，具有色彩鲜艳、层次丰富、饱和度高等优点，受到消费者的广泛欢迎，广泛应用于生活娱乐、学术讲演、商务展示等场景。实用新型人在研究中发现，现有的投影仪，包括dlp投影仪都离不开光源，例如，激光照射是投影工业中一种有前景的照明技术，具有高色域和长寿命的优点。然而，根据波传播理论，同源的波在传播过程中会产生干涉图案，激光作为相干光源也不例外，当透射到屏幕上时，观众就可能由于波相互增强或抵消而形成的明暗图案，也就是通常说的“散斑”。如何消除由于光的相干性而产生的散斑效应，是技术上的难点。现有的一些技术，不仅在消除散斑的效果上比较差，而且成本高昂。技术实现要素：有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种去相干光源系统，可以应用在dlp投影仪中，能够以较低的成本尽可能地消除由于光源相干性而产生的散斑现象。本实用新型实施例一方面提供一种去相干光源系统，至少包括：激光源和多模光纤；所述激光源，用于产生激光；所述多模光纤，包括输入面、传输介质以及输出面；输入面用于接收所述激光，传输介质用于传播所述激光，输出面用于输出激光；所述多模光纤的输入面，至少使得所述激光的部分光以非法线方向射入，以在所述传输介质中以多模模式传播；所述多模光纤的镜口率及长度参数，被设置为在激光离开输出面时完成去相干。所述激光的镜口率不超过所述多模光纤的镜口率。激光的镜口率等于所述多模光纤的镜口率。所述多模光纤的镜口率为0.65，长度为1米。所述多模光纤的镜口率大于0.65，长度小于1米。所述多模光纤的镜口率小于0.65，长度大于1米。在所述激光源和所述多模光纤之间的光路上，还包括聚焦元件，用于将激光聚焦到多模光纤的输入面上。本实用新型实施例的另一方面提供一种dlp投影仪，包括：去相干光源系统，所述去相干光源系统为前述的去相干光源系统，且其包含的激光源为多波长激光源；一组二向色境，用于将去相干光源系统输出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光；投影仪光路，用于传输第一至第三色光；dlp组件，用于根据所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光；合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光；以及投影透镜，用于将投影光投射到外部的屏幕上。本实用新型实施例提供的一种去相干光源系统，包括激光源和多模光纤，其中多模光纤的镜口率及长度参数被设置为激光在多模传输过程中完成去相干，由此将本实用新型实施例中的去相干光源系统应用到dlp投影仪中，可以以较低的成本消除散斑效应。附图说明图1是本实用新型实施例提供的一种去相干光源系统的结构示意图；图2是本实用新型又一实施例提供的去相干光源系统的结构示意图；图3是本实用新型实施例提供的dlp投影仪的结构示意图。具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。由于现有的dlp投影仪，由于光在传播过程中相干性而产生的散斑效应，本实用新型实施例对投影仪的光源系统进行改进，具体如图1所示，在本实用新型的第一个实施例中提供了一种去相干光源系统。图1实施例中，去相干光源系统，包括光学连接的激光源和多模光纤。激光源，用于产生激光。激光源可以是自然光激光源，也可以是接近白光的多波长激光源。当去相干光源系统需要被应用到dlp投影仪中时，一般是采用多波长激光源。然而，在去相干过程的理解中，不同波长的光，相对于介质只是折射率、频率参数的区别，因此，在理解上将激光源视为单波长的光就更为容易一些。图1实施例中的多模光纤，具有输入面、传输介质和输出面。输入面用于接收激光源产生的激光，传输介质用于传播激光，输出面用于输出激光。激光源输出的激光，至少有部分光线在多模光纤的输入面是按照非法线方向射入，才有可能实现多模传输。此外，为实现激光在多模光纤中的多模传输，光纤结构上包括纤芯和包层。纤芯折射率为n，包层折射率为n，使得n小于n。多模光纤将仅传播一定椎体内进入光纤输入面的光，椎体的半角称为接收角θmax，由纤芯和包层的折射率来确定，由此也与光纤的镜口率参数相关。容易理解，当光线以小于接收角的方向入射时，将会在光纤内进行行进，并在纤芯和包层边界产生多次反射，直至由输出面射出。而光线以大于接收角入射，将会被包层吸收。为完成去相干，多模光纤在参数设计上，必须使得镜口率参数及长度关系，满足光线在传输过程中完成去相干。具体分析，假设光纤长度为t，输入面直径为d。第一光线在入射点处以接收角θmax进入输入面，并且在离开输出面前，在纤芯和包层之间的界面反弹两次。相反，第二光线在入射点处以小于接收角θmax的角度θ进入输入面，并且在离开输出面前，从芯和包层之间的界面反弹一次。如果假设，第一光线和第二光线是表示来自激光源的光线在进入输入面时是相干的，当它们离开输出面时它们也将是相干的，因为它们需要不同的时间通过光纤沿不同长度的路径来传播。换句话说，第一光线和第二光线之间的相位差被引入，当它们沿着长度t向下反射时。总效果是来自激光源的进入输入面的光一旦离开输出面就通常被去相干。当第一光线和第二光线在它们进入输入面时在入射点处汇聚，而来自激光源的光通常将在一个区域而不是一个点上照射在输入面上。然而，这仅用于进一步增强通过使来自激光源的光通过光纤而引入的去相干。然而，相对于激光(即激光椎体)的镜口率，离开输出面的光的去相干程度受到光纤的镜口率影响。换句话说，如果光纤的镜口率相对于激光的镜口率较小，则光纤可以仅透射一部分激光，因为激光的很大一部分可能以大于接收角θmax的角度体进入光纤。因此，随着激光锥体减小去相干效应将减小。故，在本实用新型实施例中，激光的镜口率被设置为不超过多模光纤的镜口率。优选的，激光的镜口率约等于多模光纤的镜口率，或略小。此外，离开输出面的光的去相干程度还受到光纤的长度t的影响，因为引入的相位差将变得更加明显，光在光纤中传播得越远(即更多的反弹，路径长度的更大差异等)。然而，由于纤芯也吸收一定量的光，并且在实施例的实际实施中，当选择长度t时，可以考虑在光的去相干和功率损失(即，屏幕上的强度损失)之间的折衷。这可以通过实验获得。在成功的实验中，其中光纤为直径d为12mm，镜口率为0.65的高亮度多模光纤。为了说明实施例，使用几种不同长度的纤维，如下所述，范围从0.12米到5.3米。效果如下表表示：长度t输出功率可感知的散斑0.121.6否0.451.3否1是30.8是5.30.6是在更多的实现上，发现镜口率大于0.69，长度在小于1米时，综合效果最优，在镜口率小于0.69，长度反而大于1米为优。通常镜口率0.69，长度为1米作为临界参数，此时去相干程度适合，并且能量损失不高。在图2的实施例中，也提供了一种去相干光源系统。图2实施例与图1的差别在于，在激光源和多模光纤的光路之间，还包括有聚焦元件，用于将激光源输出的激光聚焦到输入面上。图2实施例中的去相干光源系统，其原理整体上与图1实施例相似，在此不再赘述。参见图3，在一个dlp投影系统中，包括了dlp投影仪1和屏幕2。dlp投影仪中采用了去相干光源系统，该去相干光源系统，可以是图1实施例中的去相干光源系统，也可以是图2实施例中的去相干光源系统。具体的，本实施例中的dlp投影仪包括：去相干光源系统，且其包含的激光源为多波长激光源。一组二向色境，用于将去相干光源系统输出的光分离为第一色光、第二色光和第三色光(例如优选为红、绿、蓝)。投影仪光路，用于传输第一至第三色光。dlp组件，用于根据所要呈现的图像，将第一至第三色光调制为第一至第三信号光。合光器，用于将所述第一至第三信号光进行混合得到投影光，以及投影透镜，用于将投影光投射到外部的屏幕上。综上所述，本实用新型实施例提供的一种去相干光源系统，包括激光源和多模光纤，其中多模光纤的镜口率及长度参数被设置为激光在多模传输过程中完成去相干，由此将本实用新型实施例中的去相干光源系统应用到dlp投影仪中，可以以较低的成本消除散斑效应。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12