[实用新型]匀光装置、发光装置及投影系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种匀光装置、发光装置及投影系统。 

背景技术

激光是一种高亮度、高能量、相干性好的光源，可以应用于投影显示、舞台照明等诸多领域。LPD（Laser Phosphor Display，激光荧光粉技术）是一种利用激光作为激发光、以荧光粉作为被激发材料的高亮度光源技术方案，其利用的就是激光的高能量的特性，以作为高亮度的投影光源。 

但是，激光的问题在于激光光源出射光的强度分布为高斯分布，因此激光入射在荧光粉表面形成的椭圆形光斑的照度分布也是不均匀的：照度分布由中央向外逐渐减弱且长轴和短轴的分布也相同。此时，荧光粉出射的受激光也是不均匀，不利于用作投影显示光源。 

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种实现匀光的匀光装置、发光装置及投影系统。 

本实用新型实施例提供了一种匀光装置，该匀光装置包括: 

匀光透镜，该匀光透镜用于对光源的出射光进行整形，该出射光的光强为椭圆高斯分布，且该出射光在与光源的中心轴垂直的平面上形成椭圆形光斑，该匀光透镜的特征在于： 

匀光透镜包括一旋转对称的自由曲面或者非球面，该自由曲面或者非球面由位于光源的中心轴方向的预定位置的一自由曲线沿中心轴旋转180度获得，该自由曲线由可对椭圆形光斑的长轴上的入射光线整形 为平行光的标准曲线变形获得； 

除光源的中心轴方向外，沿着从该中心轴至中心轴的侧向的方向，入射到自由曲面或者非球面的入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值保持同号，该入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值的绝对值单调递增，且该入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值的绝对值的变化率递减，以使自由曲线的出射光线比入射光线具有更均匀的光强分布。 

本实用新型实施例还提供了另一种匀光装置一种匀光装置，该匀光装置包括： 

匀光透镜，该匀光透镜用于对光源的出射光进行整形，该出射光的光强分布为椭圆高斯分布，且该出射光在与光源的中心轴垂直的平面上形成椭圆形光斑，该匀光透镜的特征在于： 

匀光透镜包括一旋转对称的自由曲面或者非球面，该自由曲面或者非球面由位于光源的中心轴方向的预定位置的一自由曲线沿中心轴旋转180度获得，该自由曲线由可对椭圆形光斑的长轴上的入射光线整形为平行光的标准曲线变形获得； 

除光源的中心轴方向外，沿着从该中心轴至中心轴的侧向的方向，入射到自由曲面或者非球面的入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值保持同号，入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值的绝对值单调递增，且该入射光线在自由曲线上的入射角度与该入射光线在标准曲线上的入射角度的差值的绝对值的变化率递减，以使自由曲线的出射光线在预定区域内比入射光线具有更均匀的照度分布。 

优选地，匀光透镜包括入光面，旋转对称的自由曲面或者非球面的入射光线为从光源出射并经该入光面入射到该自由曲面或非球面的光线。 

优选地，匀光透镜的入光面为凸面或者平面。 

优选地，自由曲面或者非球面的表面镀有增透膜或者滤光膜。 

本实用新型实施例还提高了一种发光装置，包括： 

至少一个光源模组，该光源模组包括光源和上述匀光装置，光源的出射光的光强为椭圆高斯分布，且该出射光在与该光源的中心轴垂直的平面上形成椭圆形光斑，匀光装置用于对该光源的出射光进行整形。 

优选地，发光装置包括收集透镜以及两个以上的光源模组； 

收集透镜用于收集该两个光源模组的出射光并使得该两个光源模组出射光在目标面上的光斑完全重合或者在椭圆形光斑的短轴方向上部分重合。 

本实用新型实施例提供了一种投影系统，包括上述发光装置。 

与现有技术相比，本实用新型实施例具有如下有益效果： 

本实用新型实施例中，在椭圆光斑的长轴方向上，设计自由曲面或者非球面的入射光线的入射角度使得在椭圆光斑的长轴方向上，自由曲面或者非球面的出射光线在角度内比入射光线具有更均匀的光强分布或者在预定区域内比入射光线具有更均匀的照度分布。同时设计自由曲面或者非球面为旋转对称的，此时自由曲面或者非球面对椭圆光斑在短轴方向上并没有按照其强度分布或者照度分布进行最优地匀光，但发现匀光效果可以满足使用要求，并且此时自由曲面或者非球面为旋转对称的，可以使得透镜易于加工，降低成本。 

附图说明