CN111722463B - 激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光投影装置，包括外壳以及具有红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域的激光器组件；红色激光与蓝色激光、绿色激光的偏振方向不同；在红色激光，蓝色激光，绿色激光的光输出路径中设置有合光镜组，在上述一种或两种颜色的光输出路径中且经所述合光镜组合束输出之前还设置有相位延迟片，相位延迟片用于改变所述一种或两种颜色的光的偏振方向，通过上述激光投影装置出射的激光光束进行投影成像时，能够消除投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”之类的偏色现象，提高投影画面显示质量。

Description

激光投影装置

技术领域

本发明涉及激光投影显示技术领域，尤其涉及一种激光投影装置。

背景技术

激光光源具有单色性好，亮度高，寿命长等优点，是较为理想的光源。随着激光器器件功率的提升，满足工业化应用的要求，激光器也逐渐被作为光源照明使用。比如近年来，投影设备中使用激光器作为投影光源，逐渐取代了汞灯照明，并且相比于LED光源，激光器也具有光学扩展量小，亮度高的优点。

激光器按照发光种类，分为蓝色激光器，红色激光器和绿色激光器，分别发出蓝色激光，红色激光和绿色激光。其中，蓝色激光器是最早进行工业化应用的，红色和绿色激光器受限于其功率提升的原因（比如不足1W的发光功率，亮度较低），之前很长一段时间无法应用，因此，业内出现的激光投影光源多数是单色激光（蓝色激光）和荧光的混合激光光源，荧光是由蓝色激光激发得到。

激光器发出的激光为线偏振光，其中，蓝色激光和绿色激光是利用砷化镓发光材料产生的，红色激光是利用氮化镓发光材料产生的。由于发光材料的发光机理不同，红色激光与蓝色激光、绿色激光发光过程中，谐振腔振荡的方向不同，导致红色激光线偏振光与蓝色激光线偏振光、绿色激光线偏振光的偏振方向呈90度，红色激光为P光线偏振光，蓝色激光和绿色激光为S光线偏振光。

申请人在应用三色激光进行投影成像时，发现在投影屏幕介质上的画面存在局部画面区域具有偏色的问题，呈现“色斑”或“色块”等偏色现象，非常影响观看体验。

亟需一种解决方案来改善上述偏色现象导致的投影画面质量低的问题。

发明内容

本发明提供一种激光投影装置，能够解决现有技术中三色激光投影画面呈现局部“色斑”、“色块”等偏色问题。

一方面，本发明提供了一种激光投影装置；

在本发明提供的激光投影装置技术方案中，激光投影装置发出三色激光光束，且三色激光光束的偏振方向不同，通过在一种或两种颜色的光输出路径中设置相位延迟片，改变一种或两种颜色的偏振方向，使得三色激光光束的偏振方向一致，从而该激光投影装置发出的激光光束在经过同一套光学成像系统并经投影屏幕反射入人眼的过程时，光学系统对三色激光的透过率接近，投影屏幕对三色激光的反射率差异也减小，整个投影系统对三色基色光的光处理过程一致性提高，从根本上能够消除投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”此类色度不均匀的现象，提高投影画面显示质量。

另一方面，本发明还提供了一种激光投影装置；

在本发明提供的激光投影装置技术方案中，能够通过在一种颜色或多种颜色激光光束的光输出路径中设置相位延迟片，改变一种颜色或多种颜色光束的偏振态，使得原偏振方向互相垂直的线偏振光变成偏振方向一致，从而在经过同一套光学成像系统并经投影屏幕反射入人眼的过程时，光学系统中光学镜片对三色激光的透过率接近，投影屏幕对三色激光的反射率差异也减小，整个投影系统对三色基色光的光处理过程一致性提高，从根本上能够消除投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”之类的偏色现象，提高投影画面显示质量。

或者，通过在一种颜色或多种颜色激光光束的光输出路径中设置相位延迟片，改变一种颜色或多种颜色光束的偏振态，使得原偏振方向互相垂直的线偏振光变成圆偏振光，减小光学成像系统光学镜片对三色光的透过率差异，以及减小投影屏幕对不同偏振方向偏振光的反射率差异，能够减轻和改善投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”偏色现象，提高投影画面显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图2A为本发明实施例提供的一种DLP投影架构示意图；

图2B为本发明实施例提供的一种DLP投影系统电路模架构图；

图3A为本发明实施例提供的超短焦投影成像光路示意图；

图3B为本发明实施提供的超短焦投影系统示意图；

图4A为本发明实施例提供的光源部光学结构示意图；

图4B为本发明实施例提供的光源部输出时序图；

图4C为本发明实施例提供的超短焦投影屏幕结构图；

图4D为图4C中投影屏幕对投影光束的反射率变化图；

图5A-1为本发明实施例一提供的一种激光投影装置结构；

图5A-2为图5A-1中光源部结构图；

图5A-3为图5A-2光源部的剖面结构示意图；

图5B为图5A中激光器组件结构示意图；

图5C为图5A中激光器组件封装结构示意图；

图5D为本发明实施例一提供的光源部结构示意图；

图5E为本发明实施例一提供的另一光源部结构示意图；

图6A-1为半波片结构示意图；

图6A-2为偏振方向发生90度改变的原理示意图；

图6A-3为P光和S光偏振方向示意图；

图6A-4为波片旋转设置示意图；

图6B为圆偏振光示意图；

图6C为椭圆偏振光示意图；

图7为本发明实施例二提供的激光投影装置的光源部剖面结构示意图；

图8A为本发明实施例三提供的激光投影装置的光源部结构示意图；

图8B为本发明实施例三提供的激光投影装置的光源部结构示意图；

图9为本发明实施例四提供的激光投影装置的光源部结构示意图；

图10为本发明实施例五提供的激光投影装置的光源部结构示意图；

图11为本发明实施例六提供的一种激光投影装置；

图12为本发明实施例六提供的转轮平面结构示意图。

附图标记说明：

10-激光投影装置，101-外壳，

100，1100，2100，3100-光源部，110，8110，8102，8103，9110，9102，9103-激光器组件，1101-蓝色激光发光区域，1102-绿色激光发光区域，1103-红色激光发光区域，1110-基板，1111-引脚，1112-准直透镜组，1113a，1113b-电路板；120，8120，1120，2120-合光镜组件，1201，2121-第一合光镜片，1202，2122-第二合光镜片，1203，2123-第三合光镜片，8121-第四合光镜片，8122-第五合光镜片，9121-第六合光镜片，9122-第七合光镜片，9120-X合光镜；112，1122，2112-光路整形部件，211，2201，3201-光收集部件，1203，2203-光阀；130，7130，830，930-相位延迟片，130B，130G，130R，130H， 8130-半波片，2130G，2130B，2130R-四分之一波片；140，1140，2140，3140-扩散轮， 150-壳体，151-容置腔，152-开口；200，1200，2200，3200-光机部，220，3220-DMD芯片，210-照明光路，230-振镜，201-图像处理芯片，202-驱动控制芯片；300，1300，2300，3300-镜头部，310-折射透镜组，320-反射镜组；400-投影屏幕，401-基材层，402-扩散层，403-均匀介质层，404-菲涅尔透镜层，405-反射层。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了一种激光投影设备的结构示意图，通常按照光学系统功能划分为光源部100，光机部200，镜头部300，其中，光源部100和光机部200也并称为光学引擎。

光机部200中含有光调制器件，为系统的核心部件。光调制器件（也称光阀）可分为透射式LCD，LCOS，以及DMD芯片。其中DMD芯片应用于DLP投影架构。

图2A示出了一种DLP（Digital Light Processing）投影架构，其中DMD（DigitalMicromirror Device）数字微镜阵列是整个投影架构的核心器件。以下以单片DMD应用为例进行说明。DMD220为反射式光阀器件，从光源部输出的照明光束通常还需要经过DMD220前端的照明光路210，通过照明光路210后，照明光束符合DMD220所要求的照明尺寸和入射角度。DMD220表面包括成千上万个微小反射镜，每个小反射镜可单独受驱动进行偏转，比如TI提供的DMD芯片中，可进行正负12度或者正负17度的偏转。其中，正的偏转角度反射出的光，称之为ON光，负的偏转角度反射出的光，称之为OFF光，OFF光为无效光，通常打到壳体上或者设置吸光装置吸收掉。ON光是DMD光阀表面的微小反射镜接收照明光束照射，并通过正的偏转角度射入镜头部300的有效光束，用于投影成像。

镜头部300包括多片透镜组合，通常按照群组进行划分，分为前群，中群，后群三段式，或者前群，后群两段式，前群是靠近投影设备出光侧的镜片群组，后群是靠近光调制器件出光侧的镜片群组。在超短焦投影设备中，镜头部300为超短焦投影镜头，其投射比通常小于0.3。超短焦投影镜头可如图3A所示例，包括折射透镜组310和反射镜组320，反射镜组320可以为曲面反射镜，如图3B所示，投影光束经镜头部300后呈斜向上出射到投影屏幕400上成像，这有别于传统的长焦投影中投影光束光轴位于投影画面中垂线的出光方式，超短焦投影镜头相对于投影画面通常具有120%~150%的偏移量。

由于DMD芯片的尺寸很小，比如目前TI提供的DMD芯片尺寸有0.66英寸，0.47英寸，而投影画面尺寸通常在70寸以上，比如常用在80寸和150寸之间，因此对于镜头部300来说，既要实现上百倍的放大，还要校正像差，具有良好的解析度，从而呈现高清晰度的投影画面，超短焦投影镜头的设计难度要远大于长焦投影镜头。

在超短焦投影设备中，DMD光阀出光面的垂线与镜头的光轴平行，但不重合，即DMD偏置于镜头部300，从DMD出光面出射的光束呈一定角度斜入射至镜头部300中，经过多片镜片的部分区域的透射，以及反射，最终投影光束斜向上从镜头部300中出射。

DMD作为光调制器件，是受电信号驱动对光进行调制，使得光束携带有图像信息，最终经镜头部放大形成投影图像。

在DMD本身相对固定分辨率的基础上，为了实现更高清晰度和分辨率的图像画面，如图3A所示，可在DMD出射光路到达镜头光路径中设置振镜230，振镜230为一个透射型平片结构。通过一维振动，振镜将相继透射通过的图像光束进行角度位移，从而相邻的两幅图像会进行错位叠加后成像在投影屏幕上，利用人眼视觉暂留效果，两幅图像的信息叠加成为一幅图像信息，人眼感知到的图像细节增加，图像的分辨率也得以提升。

振镜还可以做二维运动，比如在上下左右四个位置进行移动，从而可以将四幅图像错位叠加在一起，利用上述信息量叠加的原理，实现人眼感知到的分辨率提升效果。

上述无论是两幅图像叠加，还是四幅图像叠加，这两幅子图像或四幅子图像都需要事先通过一幅高分辨率的图像进行分解得到，且分解的方式需要与振镜的运动方式相配合，才能正确叠加而不发生图像的混乱。

振镜通常设置于DMD光阀和镜头之间，DMD和镜头之间传递的光束可近似看做平行光束，平行光束在经过平片折射后仍能保持较好的平行度，但是如果发散角度较大的光束在通过平片折射后，折射后的角度变化较大，可能导致相继通过振镜的两幅图像光束叠加时出现亮度或色度的不均匀。

图2B示出了一种DLP投影系统的电路架构图。如图所示包括：图像处理芯片201，DMD芯片220，DMD驱动控制芯片202。其中，图像处理芯片201将待显示图像分解为RGB三色分量图像，将每一幅R或G或B分量图像的信号输出给DMD驱动控制芯片202，DMD驱动控制芯片202将分量图像信号转化成DMD芯片220的驱动信号，驱动DMD芯片220的微小反射镜进行偏转，通过微小反射镜偏转的角度和时长累积形成某一基色分量图像的亮度。经过多基色分量图像帧的叠加，利用人眼视觉暂留效应，形成一幅彩色的图像。需要说明的是，上述电路模块示意中，DMD驱动控制芯片202也可以与DMD芯片220集成在一起。

由于DMD芯片220接收的驱动信号是基于待显示图像按照RGB三基色分量分别生成的，也就意味着，当DMD芯片接收对应R基色分量的驱动信号时，此时应该接收到红色光的照射，同理，当DMD芯片接收对应G或B基色分量的驱动信号时，应该接收到绿色或蓝色光的照射。从而，对于投影光源而言，需要配合DLP系统，同步输出DMD芯片所需要的颜色的光源光束。

因此，在本示例中，光源部100用于为光机部200提供光源照明，具体地，光源部100通过时序性地、同步输出三基色照明光束为光机部200提供照明光束。

光源部100也可以为非时序性输出，比如应用其他类型的光调制部件时，为配合三片式LCD液晶光阀，光源部中的三色基色光可同时点亮输出混合白光。而在本示例中，光源部100虽然时序性的输出三色基色光，根据三色混光原理，人眼是分辨不到某一时刻光的颜色的，感知到的仍然是混合的白光。因此光源部100的输出通常也称之为混合白光。

如图4A所示，光源部100包括激光器组件110，以及光束整形部件112，光束整形可包括合光、匀光、缩束等过程。这是由于，一方面光调制部件对于光斑的接收有尺寸和角度的要求，同时，还要综合考量光路系统中光效，均匀性，相干性等指标要求，光源部100用于提供高质量的照明光束。

本示例中，光源部100发出三色激光光束。激光器组件110可以是独立的红、绿、蓝三色激光器组件，也可以是包括三色发光芯片的一个封装组件。光源部100根据DLP系统输出的同步控制信号，按照时序依次发出红、绿、蓝三色激光基色光。时序图可参见图4B。

需要说明的是，为了增强光源亮度，有时在三基色基础上还添加有黄色基色，黄色基色光可以通过红光和绿光叠加产生，在图4B的基础上，也可以存在两种基色光同时输出的时段。

在应用上述超短焦激光投影装置进行投影成像时，通常还要配合具有较高增益和对比度的超短焦投影屏幕，能够较好的还原高亮度和高对比度的投影画面。

一种超短焦投影屏幕如图4C所示，为菲涅尔光学屏幕。沿投影光束入射方向，包括基材层401，扩散层402，均匀介质层403，菲涅尔透镜层404以及反射层405。菲涅尔光学屏的厚度通常在1~2mm之间，其中基材层401占据的厚度比例最大。基材层同时也作为整个屏幕的支撑层结构，具有一定的透光率以及硬度。投影光束首先透射通过基材层401，然后进入扩散层402，进行扩散，再进入均匀介质层403，均匀介质层为均匀透光介质，比如与基材层401材质相同。光束透射通过均匀介质层403，入射菲涅尔透镜层404，菲涅尔透镜层404将光束进行会聚准直，准直后的光束被反射层反射后折返再次通过菲涅尔透镜404，均匀介质层403，扩散层402，以及基材层，401并入射至用户眼中。

申请人在研发过程中发现，三色激光光源的超短焦投影画面会出现局部偏色，而造成“色斑”、“色块”等色度不均匀的现象。造成这种现象的原因一方面是由于在目前应用的三色激光器中，不同颜色的激光光束的偏振方向不同，在光学系统中通常设置有多片光学镜片，比如透镜，棱镜，而光学镜片本身对于P光偏振光和S光偏振光的透反率存在差异，比如光学镜片对于P光的透过率相对于大于对S的透过率，而另一方面，因为屏幕材质结构的原因，随着超短焦投影光束入射角度的变化，超短焦投影屏幕本身会对不同偏振方向的光束的透过率和反射率呈现明显的变化，如图4D所示，对于红色投影光束，当投射角度为60度左右时，经试验，投影屏幕对P光类型的红色投影光束的反射率和对S光类型的红色投影光束的反射率相差10个百分点以上，也就是超短焦投影屏幕对P光的反射率大于对S光的反射率，这样会使得较多的P光被屏幕反射进入人眼，而被屏幕反射进入人眼的S光则相对减少，这种对同种颜色不同偏振方向光的透反差异现象，对投影光束为其他颜色时也同样存在，而当三基色光为不同的偏振态时，经过上述投影光学系统和投影屏幕后，尤其是投影屏幕相对明显的透反差异，会造成不同颜色的光被屏幕反射进入人眼的光通量发生失衡，最终导致在投影画面上局部区域的偏色现象，这在呈现彩色画面时尤其明显。

为了解决上述问题，本申请提出了以下示例解决方案：

实施例一、

本申请实施例一提供了一种激光投影装置，图5A-1所示，激光投影装置10包括外壳101，以及外壳101包裹的投影成像系统，投影成像系统包括光源部100，光机部200，以及镜头部300，其中光源部100发出三色激光光束。

如图5A-2所示，激光投影装置10的光源部100，包括壳体150，激光器组件110，光源部100为三色激光光源，三色激光光束从光源部100的开口152出出射。

图5A-3为图5A-2的剖面结构图，其中，壳体150具有容置腔151，激光器组件110和合光镜组件120均至少部分收容在容置腔151内；容置腔151具有沿光源出光方向的开口152。

本示例中，如图5B所示，红色激光发光区域1103，蓝色激光发光区域1102和绿色激光区域1101位于一个激光器封装组件上，即三色激光的发光芯片按照阵列排布，封装在一个模块中，比如本示例中应用的MCL型激光器为4X5的发光阵列。激光器组件包括基板1110，基板1110上封装有多颗发光芯片，在激光器组件的出光面位置还设置有准直透镜组1112。激光器组件的出光面具有多个出光区域，不同出光区域射出的光束颜色不同；其中一行发出为绿光，一行发出蓝光，剩余两行发出红光。上述激光器组件将三色发光芯片封装在一起，体积较小，利于减小光源装置的体积。

需要说明的是，本示例中的激光器组件并不限于上述的4X5阵列方式，也可以是其他阵列排列方式，比如3X5阵列，或者2X7阵列，只要能够满足发出三色激光光束即可。

激光器组件中激光器外侧围绕有与其出光面相互平行的电路板，为激光器提供驱动控制信号，如图5C所示，电路板为平板结构，激光器的两侧具有引脚1111，引脚1111分别焊接或者插接在与激光器所在平面几乎平行的该侧电路板1113a和1113b上，其中，1113a和1113b可以一体成型，围绕在激光器组件基板1110的外侧，或者1113a和1113b也可以为两个独立的电路板，两者将激光器组件110围合起来，这样封装后的激光器组件也可视为平板结构，便于安装，且节省空间，也利于光源装置实现小型化。

如图5A-1和图5A-2所示，激光器组件110通过螺钉固定在壳体150上，将向光源壳体内部的容置腔内发出三色的激光光束，迎向激光器组件的发光面，在壳体内部的容置腔内设置有相位延迟片130和合光镜组件120。

对应激光器组件110每种颜色的发光区域设置有多片合光镜片，多片合光镜片组成合光镜组120，用于将不同发光区域的激光光束进行合束。

在本示例中，蓝色激光发光区域1102和绿色激光发光区域1101相邻设置，相位延迟片130迎向蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域的光束设置，且位于蓝光和绿光的输出路径中且入射至合光镜片组件120之前。

相位延迟片是对应某种颜色的波长，通过晶体生长的厚度影响透过光束的相位改变程度，在本示例中，相位延迟片为半波片，也称λ½波片，可以将对应颜色波长的光束的相位改变π，即180度，偏振方向旋转90度，比如将P光变为S光，或者把S光变为P光。如图6A-1所示，波片为晶体，晶体具有自身的光轴W，位于波片所在平面内，波片设置于光路中，垂直于光源的光轴O，因此波片的光轴W与光源的光轴O互相垂直。

如图6A-2所示，以波片的光轴W建立坐标系，P偏振光沿光轴W和与光轴W垂直方向构成的坐标系具有分量Ex，Ey，其中，Ex，Ey均可利用光波公式来表示。P光可视为分量Ex，Ey两个维度波的空间合成。

当P光经过波片后，相位改变π，即180度，在Ex，Ey的相位常量均具有π的改变量，对于原偏振方向的某一时刻的光波，b0，c0，a0进行了180度相位改变后，两个方向分量的光波进行叠加后，在空间位置偏振位置发生变化，形成了b1，c1，a1，从而成为S偏振方向的光。上述b0，c0，a0和b1，c1，a1的空间位置变化仅是举例说明。

经过半波片后，原先为P偏振方向的光变为S偏振方向的光，如图6A-3所示，两个偏振方向互相垂直。

在本示例的图5A-2中，激光器组件发出的蓝光和绿光均透过该相位延迟片130后再入射至合光镜组120。

相位延迟片130通过夹持固定方式固定在壳体150内部，不遮挡光路。

合光镜组件包括多片合光镜片，用于将不同基色的光束进行合路，以便从激光光源的出光口输出。如图5A-2所示，合光镜片组120包括三个依次设置在激光器的光传输路径上的合光镜片。具体地，不同合光镜片设置在发出相应颜色光束的出光区域的出射光路上，相应合光镜片可以反射对应出光区域的光束，反射后的光束均沿激光光源出光口方向，并将各颜色光束汇聚形成白光。

以及，多个合光镜片与对应出光区域的出光方向具有夹角，用于将对应的出光区域射出的光束反射至激光光源的出光口方向，多个合光镜片均朝向激光光源的出光口方向依次排列，且至少一个合光镜片可透过其它出光区域对应颜色的光束，并与其反射的光束进行合束，沿激光光源的出光口方向出射。

具体地，第一合光镜片1201、第二合光镜1202和第三合光镜1203的光接收面与激光器组件发光区域出射的绿色激光、蓝色激光及红色激光光束之间的夹角均可设置为45°±2°，其中，第一合光镜片1201为反射镜，第二合光镜片1202，第三合光镜片1203均为二向色片。第一合光镜片1201，第二合光镜片1202和第三合光镜片1203相互平行设置。

相位延迟片具体为半波片，设置于激光器绿光发光区域出光面1101、蓝光发光区域出光面1102与第一合光镜片1201、第二合光镜片1202之间。

具体地，半波片平行于激光器绿色发光区域1101和蓝色发光区域1102的出光面设置，半波片为一片，尺寸可以与绿色发光区域1101和蓝色发光区域1102的发光面的大小一致，从而能够接收到全部的两种颜色的光束。

在本示例中，第一合光镜片1201反射镜反射经半波片透射的绿光，第二合光镜1202透射绿光，反射相位延迟片130透射的蓝光，第三合光镜片1203透射绿光和蓝光，反射红光，从而三基色光束均沿着同一方向即光源壳体的开口处方向输出，合路形成混合光束。其中，第一合光镜片1201，第二合光镜片1202，第三合光镜片1203通过一体化的基座进行固定，可以减少多个结构的累积公差，便于保持多个合光镜片间相同的设置角度和彼此的相对位置关系。半波片也可以通过一体化的基座进行固定。

在本示例中，MCL封装型激光器中，红色激光光束为两行或两列，第三合光镜片用于接收两行红色激光光束，其尺寸大于第一合光镜片和第二合光镜片的尺寸，也便于能够全部接收来自第二合光镜片的输出光束。

光源光束经过合束之后入射光路整形部件112，光路整形部件通常对光束进行缩束、匀化等处理。

在本示例中，光路整形部件112可以为聚焦透镜。激光器组件110发出的光束经过合光镜组件合光后朝向光源装置的开口处方向出射，为了进一步获得光斑较小的光束，在开口处还设置透镜，透镜能够将合光光束进行会聚，减小光斑尺寸。

以及，在光源的光输出路径中还设置有扩散部140，扩散部140设置在聚焦透镜的出光路径上，经扩散部140扩散后的光束入射至光匀化部件（图中未示出）。扩散部140可以为转动的扩散片，形成扩散轮结构。通过旋转扩散，可以对光束进行消散斑，以提高光束质量，减轻投影图像的散斑效应；经过扩散后的光束可以进入光匀化部件，具体地，光匀化部件可以为光导管，或者为复眼透镜组。

光匀化部件通常作为光机部200中，为光调制器件提供照明光束的照明光路系统中的必要匀光器件。经光匀化部件后的光束还会经过多片透镜，TIR棱镜或RTIR棱镜后入射至光调制部件。光匀化部件的出光面与光调制器件的入光面互为共轭的物像关系。

根据前述介绍，由于发光材料和发光机理的不同，红色激光与蓝色激光、绿色激光均为线偏振光，偏振方向呈90度差异。本示例中，MCL激光器组件发出的红色激光为P光，蓝色激光和绿色激光为S光。

在一种具体实施中，半波片为一片，优选地，半波片对应绿色激光的波长设置，因此，绿色激光透过半波片后偏振方向旋转了90度，从原来的S光变为P光。蓝色激光透过半波片后，由于该半波片的波长不对应蓝色波长设置，因此蓝色激光偏振方向偏转也不是90度，但接近P偏振方向。

在一种具体实施中，半波片为两片，可以分别针对绿色激光和蓝色激光的波长设置，从而可以将绿色激光和蓝色激光的偏振方向均改变90度，变为P光。或者半波片为一片，但是分为两个镀膜区域，两个镀膜区域分别针对绿色激光发光区域和蓝色激光发光区域设置。

当半波片为两片或者两个镀膜区域时，如图5D所示，分别设置于蓝色激光和绿色激光的输出光路中，半波片130B区和半波片130G区可共用一个支架结构固定于壳体内部，并分别接收来自激光器组件蓝色激光发光区域1102和绿色激光发光区域1101的激光光束。具体地，半波片130B设置于蓝色激光入射第二合光镜片的光路径中，半波片130G设置于绿色激光入射第一合光镜片的光路中。当半波片分别针对一种颜色的光束设置时，相比于对蓝色激光和绿色激光共用同一半波片进行相位延迟的方式，可以对应该种波长进行更准确的相位延迟，从而可以得到接近理论值的P偏振方向的绿光偏振光和蓝光偏振光。

对不同波长而言，同一光学镜片对不同波长的P光、S光的透过率相当，对P光和S光的反射率也相当。这里的光学镜片不仅包括前述提到的光束整形部件-聚焦透镜，也包括光机部中的照明光路中的透镜组，以及镜头部中的折射透镜组。因此，当激光光源发出的光束经过整个投影光学系统后，这种透反差异是整个系统叠加的结果，会更为明显。

也未加半波片之前，尤其当基色光为P光和S光线偏振光时，无论是光学系统的光学镜片，还是投影屏幕，他们对P光和S光的选择性透过更加明显。比如在随着投影光束入射角度的不同，投影屏幕对于P光（红光）的透反率要明显大于对于S光（绿光和蓝光光）的透反率，这就造成了投影画面的局部色度不均匀问题，即画面上出现的“色斑”、“色块”现象。

在本实施例中，通过在蓝色激光和绿色激光的出光路径中设置半波片，尤其是分别针对蓝色激光和绿色激光设置对应波长的半波片时，能够分别针对蓝色激光和绿色激光的偏振方向进行相同偏转角度的改变，本示例中，从S光偏振方向变为P光偏振方向，与红色激光的偏振方向一致，从而在经过同一套光学成像系统并经投影屏幕反射入人眼的过程时，变为P偏振光的蓝色激光和绿色激光在光学系统光学镜片的透过率与为P光的红色激光的透过率相当，光处理过程的一致性接近，投影屏幕对三色激光的反射率差异也减小，整个投影系统对三色基色光的光处理过程一致性提高，从根本上能够消除投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”的偏色现象，提高投影画面显示质量。

作为上述实施方式的一种变型，当在蓝色激光和绿色激光的出光路径中也可以设置针对一种颜色波长的半波片，比如针对绿色波长的半波片时，绿光透过半波片后从S光偏振光变为P光偏振光，而蓝色激光的偏振方向的改变不是90度，变为接近P光的偏振光，也可以提高整个系统对红、绿、蓝三基色的光处理过程一致性，能够大大减弱投影画面上局部区域呈现的“色斑”，“色块”等色度不均匀的现象，并且使用一种半波片同时透射两种颜色波长范围的光束，在结构设置时可以更为简化。以及，上述半波片也可以设置对应蓝色波长设置，对应地，蓝色激光偏振光可以进行偏振方向90度的变化，而绿色激光偏振光的偏振方向改变不为90度，但是也相对于原来的偏振方向发生了较大幅度的偏转角度。

由于在光学系统中光学镜片对P偏振光的透过率通常大于对S偏振光的透过率，以及本实例中应用的投影屏幕对于P偏振光的反射率也大于对S偏振光的反射率，因此，通过将S偏振光的蓝色激光和绿色激光转换为P偏振光，这样红，绿，蓝三色激光均为P光，能够提高整个系统中投影光束的光传递效率，能够提高整个投影画面的亮度，提高投影画面质量。

以及，作为上述实施例的一种变型，本实例中蓝色激光和绿色激光先进行合束后再与红色激光进行合束，此时半波片还可以设置在蓝色激光和绿色激光在与红色激光合束之前的光路中。具体地，如图5E所示，半波片130H可以设置在第二合光镜片1202和第三合光镜片1203之间，可透射从第二合光镜片1202出射的合束后的蓝色激光和绿色激光光束。此时，半波片130H不分区镀膜，而是对应一种颜色的波长进行镀膜。同理蓝色激光和绿色激光均透过对应两者之一某种波长的半波片，也可以提高整个系统对红、绿、蓝三基色的光处理过程一致性，改善投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀的技术问题，其原理不再赘述。

实施例二、

作为本申请技术问题的另一解决示例方案，本实施例提供了一种激光投影装置，应用如图7所示的光源部。本实施例二与实施例一种不同的，在本示例中，将相位延迟片具体地为半波片130R，设置于红色激光光束的光输出路径且与蓝色、绿色激光光束合束之前。比如，设置于红色激光发光区域1103和第三合光镜片1203之间。

半波片130R对应红色激光的波长设置，同理，经过半波片130R可以将红色激光偏振方向旋转90度，红色激光由P偏振光变为S偏振光。

参见实施例一中记载，由于超短焦投影屏幕对P偏振光和S偏振光反射率的差异，以及投影光学系统中光学镜片对P光和S光的透过率的差异，使得尤其在某些投射角度下，三种颜色的光通量失衡，最终人眼接收到的投影光束形成的投影画面出现局部偏色问题。

上述示例中，通过在红色激光输出光路径中设置半波片，将原先为P偏振光的红色激光转换为S偏振光，与蓝色激光和绿色激光的偏振方向一致，这样系统的三色光的偏振方向相同，参照前述实施例原理描述，投影光学系统对同为S偏振光的红色激光和蓝色激光、绿色激光的透过率相比于为不同偏振方向偏振光时的差异缩小，超短焦投影屏幕对同为S偏振光的三色光的反射率也基本一致，从而对各基色的光处理一致性提高，可以消除或改善投影画面呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀的现象。

由于超短焦投影屏幕及系统光学镜片对P光的透过率要稍大于对S光的透过率，在应用本实施例二方案时，相比于实施例一中对蓝色激光和绿色激光设置半波片改变偏振方向，与红色激光均为P光偏振光的方案，将红色激光从P光转换为S光，虽然会对红色激光带来一定的光损，但是相比于针对蓝色激光和绿色激光设置一种波长的半波片的方案，仅针对红色激光设置半波片的结构，在结构设置简化的同时，系统中三色激光光束偏振方向的一致性更容易实现。

实施三、

本实施例三提供了一种激光投影装置，应用如图8A所示的光源部结构。

与实施例一和实施例二中光源部不同的是，本示例中的光源部中红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光区域分别由独立封装的激光器组件形成，激光器组件可以是BANK型激光器，也可以是MCL型激光器。

如图8A所示，激光投影装置的光源部中至少包括三组激光器组件，每一组激光器组件发出不用于另外两组激光器组件的激光光束。

激光器组件8110发出第一颜色光，激光器组件8102发出第二颜色光，激光器组件8103发出第三颜色光。

三组激光器组件的光通过合光镜组8120进行合光，参见图8A，合光镜组包括第四合光镜片8121和第五合光镜片8122，其中第一合光镜片8121和第五合光镜片8122可以均为二向色片。

其中，第四合光镜片8121透射第一颜色光，反射第二颜色光至第五合光镜片，第五合光镜片8122用于透射第一颜色和第二颜色的激光，并反射第三颜色的激光，上述第一颜色，第二颜色，第三颜色的激光经第五合光镜片8122合路输出。

在一种具体实施中，第一颜色为红色，第二颜色为绿色，第三颜色为蓝色。从而，第四合光镜片8121透射红光，反射绿光，第五合光镜8122透射红光，绿光，反射蓝光。

在绿色激光入射第四合光镜片8121的光路中，以及蓝色激光入射第五合光镜片8122的光路中，对应该颜色的发光区域平行设置有半波片8130，绿色激光透过半波片8130后入射第四合光镜片8121，蓝色激光透过半波片8130后入射第五合光镜片8122。

本实施例中与实施例一中不同的是，激光投影装置中激光器组件的形态和排列方式不同，但解决投影画面局部偏色问题的原理相同。参见实施例一中对蓝色激光和绿色激光通过半波片后的相关描述，在本实施例中，也通过在光源装置中增设半波片将绿色激光和蓝色激光的偏振方向改变90度，偏振极性发生改变，相对于原红色激光和蓝色激光、绿色激光偏振方向不同的情况，通过半波片的设置，红色、蓝色、绿色激光的偏振方向一致，三色激光在投影光学系统和经超短焦投影屏幕反射进入人眼的光的处理过程一致性提高，能够消除或改善投影画面上局部出现的“色斑”、“色块”的色度不均匀现象。

以及，基于上述激光器组件结构和排列方式，作为另一具体实施，如图8B所示，也可以在红色激光光输出路径中设置对应的半波片，将红色激光的偏振方向从P光转换为S光，并参见实施例二中相关描述，通过对红色激光设置半波片对偏振方向进行转换的方案，也同样可以达到实施例二中所描述的技术效果和技术目的，不再赘述。

需要说明的是，在本实施三中，仅举例说明红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域对应组件的一种排列方式，在对上述排列方式进行适当改变后，半波片的设置位置也将适应性发生变化，比如当第一颜色为蓝色，第二颜色为绿色，第三颜色为红色时，半波片既可以分别设置在第一颜色光入射第四合光镜片、及第二颜色光入射第四合光镜片之前，也可以设置在蓝色激光和绿色激光的合光光束中，即设置在第四合光镜片和第五合光镜片之间。上述示例同样也能达到解决投影画面局部的“色斑”、“色块”色度不均匀现象的目的，在此不再穷举实施方式。

实施例四、

本实施例提供了一种激光投影装置，应用如图9所示的光源部结构。本实施例激光投影装置包括三色激光光源，其中红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光区域分别由独立封装的激光器组件形成，激光器组件可以是BANK型激光器，也可以是MCL型激光器。

激光投影装置中至少包括三组激光器组件，每一组激光器组件发出不同于另外两组激光器组件的激光光束。

在本实例中，激光器组件9110，激光器组件9102，激光器组件9103发出红色激光，蓝色激光和绿色激光，且通过X合光镜9120合光。如图9所示，红色激光发光区域，蓝色激光发光区域，绿色激光发光区域相邻接，并围绕X合光镜排列。

X合光镜由两片二向色片通过中心交叉方式形成，其中两片二向色片分别为第六合光镜片9121和第七合光镜片9122。

激光器组件9110发出绿色激光，入射至第六合光镜片9121，被第六合光镜片9121反射至第七合光镜片9122。激光器组件9102发出蓝色激光，透射依次透射通过第六合光镜片9121，以及第七合光镜片9122。激光器组件9103发出红色激光，经第七合光镜片9122反射至第六合光镜片9121，并被第六合光镜片9121透射，最终经过合光镜组将三束激光合光。。

以及，该光源装置还包括相位延迟片930，具体地，为半波片。半波片分别位于蓝色激光和绿色激光入射至X合光镜的光路中。这样，蓝色激光和绿色激光先经过90度的偏振方向改变后入射合光镜组。

或者作为另一种实施例方式，半波片也可以位于红色激光入射至X合光镜的光路中。红色激光先经过90度的偏振方向改变后再入射合光镜组。

本实施例四提供的激光投影装置，参见前述实施例的原理和过程描述，也能够达到消除或改善投影画面局部“色斑”、“色块”等偏色现象的技术目的，在此不再赘述。

以及，在上述一个所述多个实施例中，独立组件形式的激光器发光区域，或发光芯片阵列排列的颜色发光区域通常设置为矩形，对应地，相位延迟片对应设置在一种颜色或两种颜色的光输出路径中，其形状也为矩形，其中激光矩形发光区域的长边和短边分别与相位延迟片矩形受光区域的长边和短边平行。

由于激光光束含有较高的能量，光学镜片，比如透镜，棱镜在工作过程中会伴随温度变化，光学镜片在制作工艺过程中形成内应力，这种内应力随着温度变化释放，会形成应力双折射，而这种应力双折射会造成对于不同波长的光束具有不同的相位延迟，可视为二次相位延迟。因此在实际光路中，光束的相位改变是基于半波片和光学镜片的应力双折射作用叠加后的效果，而这种光学镜片固有造成的延迟量会根据系统设计而不同。上述本申请中多个实施例的技术方案在应用时，优选地可以对实际系统造成的二次相位延迟进行校正，以接近或达到光束偏振方向改变90度的理论值。

半波片在其平片所在平面内具有光轴，如图6A-1所示，半波片的光轴W与系统光轴O呈空间垂直关系，半波片的光轴平行于半波片的长边或短边。在具体应用上述实施例方案时，如图6A-4所示，将半波片设置为：沿矩形半波片长边或者短边方向，将半波片按照预设角度，比如C度进行旋转，如图中虚线所示。经过上述角度的偏转，半波片的光轴也发生了正负C度左右的偏转，从而对光束相位的改变为180度±2C度左右，再与系统光学镜片的的二次相位延迟相叠加，最终使得光束的偏振方向改变在90度左右，接近理论设计值。在本申请上述多个实施例中，C可取值10。

上述一个或多个实施例中，针对具有不同偏振方向的三基色光，通过在激光投影装置中一种颜色或两种颜色的光输出路径中设置半波片，改变对应透过的一种或两种颜色的光的偏振方向，使与其他颜色的偏振方向一致，激光投影装置输出的三基色光的偏振极性相同，从而包括激光投影装置在内的投影光学系统（尤其是多个光学镜片）对红色激光和蓝色激光、绿色激光的透过率相比于为不同偏振方向偏振光时的差异缩小，以及超短焦投影屏幕对同一偏振方向偏振光的三基色光的反射率也基本一致，从而各基色的光处理一致性提高，可以消除或改善投影画面呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀的现象。

其中，当针对为S偏振光的蓝色激光和绿色激光，在光路径中设置半波片对应改变其偏振方向时，系统中三基色的偏振方向均为P光，不仅可以消除投影画面局部呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀的现象，还可以在一定程度上提升投影图像的亮度。

以及，当针对P偏振光的红色激光，在光路径中设置半波片对应改变其偏振方向时，系统中三基色的偏振方向均为S光，也可以消除投影画面局部呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀的现象。

实施例五、

本申请实施例提供了一种激光投影装置，应用如图10所示的光源部。

如图10所示，光源部包括激光器组2100，在红色激光，蓝色激光，绿色激光的光输出路径中设置有合光镜组2120，合光镜组2120用于将所述红色激光，蓝色激光和绿色激光合束。

合光镜组2120将红色激光，蓝色激光和绿色激光合束后入射光路整形部件2122，在本示例中，光路整形部件2122可以为聚焦透镜，还可以是聚焦透镜和复眼透镜的组合。光路整形部件用于对合光光束缩束，或者光路整形部件用于对合光光束进行缩束且匀化。

经光路整形部件2112缩束后的三色合光光束入射至扩散轮2140，扩散轮2140旋转对合光光束扩散，并输出至光匀化部件或光收集部件2201；

光匀化部件或光收集部件2201可以为光导管，作为光机部2200的照明光路的入口。

合光光束经光匀化部件或光收集部件匀化并入射至光机部2200中的核心部件-光阀2203，光阀2203接收驱动信号对光束调制并入射至镜头部2300。

其中，激光器组件中红色激光发光区域，蓝色激光发光区域，绿色激光发光区域时序性输出红色激光，蓝色激光和绿色激光；扩散轮的转动周期与三色激光的时序周期一致。

上述的光源部2100应用的激光器组件为图5B所示的MCL三色激光器阵列，红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光区域位于一个激光器封装组件上，即三色激光的发光芯片按照阵列排布，封装在一个模块中，比如本示例中应用的MCL型激光器为4X5的发光阵列。激光器组件包括基板，基板上封装有多颗发光芯片，在激光器组件的出光面位置还设置有准直透镜组。激光器组件的出光面具有多个出光区域，不同出光区域射出的光束颜色不同；其中一行发出为绿光，一行发出蓝光，剩余两行发出红光。上述激光器组件将三色发光芯片封装在一起，体积较小，利于减小光源装置的体积。

需要说明的是，本示例中的激光器组件并不限于上述的4X5阵列方式，也可以是其他阵列排列方式，比如3X5阵列，或者2X7阵列，只要能够满足发出三色激光光束即可。

激光器组件中激光器外侧围绕有与其出光面相互平行的电路板，为激光器提供驱动控制信号，如图5C所示，电路板为平板结构，激光器的两侧具有引脚，引脚分别焊接或者插接在与激光器所在平面几乎平行的该侧电路板上，这样整个激光器组件也可视为平板结构，便于激光器组件的安装，且节省空间，也利于光源装置实现小型化。

激光器组件通过螺钉固定在壳体上，将向光源壳体内部的容置腔内发出三色的激光光束，迎向激光器组件的发光面，在壳体内部的容置腔内设置有相位延迟片和合光镜组件。

激光器组件发出的红色激光与所述蓝色激光、绿色激光的偏振方向不同，具体地，红色激光为P光偏振光，蓝色激光和绿色激光为S光偏振光。

对应上述每种颜色的发光区域设置有多片合光镜片，多片合光镜片组成合光镜组，用于将不同发光区域的激光光束进行合束。

具体地，在本示例中，合光镜组2120包括三个依次设置在激光器的光传输路径上的合光镜片，分别为第一合光镜片2121，第二合光镜片2122，第三合光镜片2123，用于将不同基色的光束进行合路，以便从激光光源的出光口输出。具体地，不同合光镜片设置在发出相应颜色光束的出光区域的出射光路上，相应合光镜片可以反射对应出光区域的光束，反射后的光束均沿激光光源出光口方向，并将各颜色光束汇聚形成白光。

以及，多个合光镜片与对应出光区域的出光方向具有夹角，用于将对应的出光区域射出的光束反射至激光光源的出光口方向，多个合光镜片均朝向激光光源的出光口方向依次排列，且至少一个合光镜片可透过其它出光区域对应颜色的光束，并与其反射的光束进行合束，沿激光光源的出光口方向出射。

具体地，第一合光镜片2121、第二合光镜2122和第三合光镜2123的光接收面与激光器组件2110发光区域出射的绿色激光、蓝色激光及红色激光光束之间的夹角均可设置为45°±2°，其中，第一合光镜片2121为反射镜，第二合光镜片2122，第三合光镜片2123均为二向色片。第一合光镜片2121，第二合光镜片2122和第三合光镜片2123相互平行设置。

在上述每种颜色的激光入射合光镜组完成合束输出之前，还经过相位延迟片，具体地，为四分之一波片。如图10所示，迎向每一种颜色的出射光束，在每种颜色激光的发光区域和对应的合光镜片之间，还设置有对应该颜色波长的四分之一波片，分别为波片2130G，波片2130B，波片2130R，波片2130G透射绿色激光发光区域出射的绿色激光，并将绿色激光相位延迟45度，其偏振方向旋转45度，然后入射第一合光镜反射镜，同理，波片2130B透射蓝色激光发光区域出射的蓝色激光，并将蓝色激光相位对应延迟45度，其偏振方向旋转45度，然后入射至第二合光镜片，第二合光镜片同时将经第一合光镜反射镜反射的绿色激光透射，以及将蓝色激光反射，形成混合光束入射至第三合光镜片。波片2130R透射红色激光发光区域出射的红色激光，并将红色激光相位对应延迟45度，其偏振方向也旋转45度。第三合光镜反射偏振方向改变的红色激光光束，并透射偏振方向的蓝色激光和绿色激光，完成对三色基色光的合束。

如图6B所示，四分之一波片对光束的相位延迟原理示意图。以P偏振方向和S偏振方向为坐标轴建立坐标系，则经过四分之一波片后，对于原P偏振方向的偏振光来说，变为比如在t1，t2，t3不同时刻位于坐标轴之间的多个偏振方向的偏振光P-t1，P-t2，P-t3，形成圆偏振光，同理，对于S光而言，经过四分之一波片后，S偏振光也变为比如在t1，t2，t3不同时刻位于坐标轴之间的多个偏振方向的偏振光S-t1，S-t2，S-t3，形成圆偏振光。

结合图10的示例，绿色激光经过波片2130G 后，以及蓝色激光经过波片2130B后，均由原来的S光线偏振光变为圆偏振光，圆偏振光在P方向和S光方向上均有分量，且分量幅值相等。如果在P方向和S方向上的分量幅值不相等，则为椭圆偏振光。红色激光经过波片2130R后，由原来的P光线偏振光，变为圆偏振光，在P方向和S方向上均有分量，且分量幅值相等。这样，原来偏振方向不同的线偏振光均转换为圆偏振光（不是同一圆偏振光），且在S方向和P方向上均有幅值相等的分量。

由于投影光学系统中光学镜片对不同偏振方向（P光和S光）的光的透过率存在差异，当投射到投影屏幕上时，由于屏幕材质特性，对不同偏振方向光的反射率的差异更为明显，尤其对于本示例中光源部中存在P光和S光两个偏振方向垂直的线偏振光，这种光源光束本身偏振方向的差异，经过系统光学镜片和投影屏幕后，不同偏振方向的光的透反差异为叠加的效果，导致了在投影画面局部呈现“色斑”、“色块”现象，严重影响了图像画面质量。

在本示例中，通过在激光投影装置中设置四分之一波片，三色激光光束分别透过四分之一波片，由线偏振光转变为圆偏振光，圆偏振光在不同的时刻具有P方向分量和S方向分量，且两个分量的幅值相当。在一定时间积分时间内，无论之前是P光还是S光，变为圆偏振光后，均具有P分量和S分量，对于光学镜片来说，对均为圆偏振光的不同波长的整体透过率差异缩小，当入射到投影屏幕上时，虽然投影屏幕介质对于不同偏振方向的光的反射率不同，但是由于不同波长的光在不同的偏振方向上均具有分量，使得整体上投影屏幕对不同波长光的反射率的差异得到了缩小，改善了原先投影光学系统和投影屏幕因为三基色光因偏振方向不同而造成投影画面呈现的局部“色块”和“色斑”的偏色现象。

以及，作为上述实施例的变型，波片2130G还可以设置在绿色激光入射至其他合光镜片的光路径中，比如设置在第一合光镜片2121和第二合光镜片2122之间，也可以达到上述的技术效果，不再赘述。

以及，作为上述实施例的又一变型，为了简化四分之一波片数量，或者减少简化安装结构，也可以将其中两片或三片四分之一波片简化为一片，该一片四分之一波片可以对应其中一种颜色的波长设置，从而该对应波长颜色的光透过四分之一波片后由线偏振光转换为圆偏振光，而其他一种颜色或两种颜色光透过该四分之一波片后由线偏振光转换为椭圆偏振光。椭圆偏振光在P方向和S方向也具有分量，但分量幅值不同。如图6C所示。

比如，将蓝色激光和绿色激光对应的两片四分之波片简化为一片四分之一波片后，该简化后的四分之一波片对应于绿色激光的波长，在光路中可以设置于两种激光颜色的合光光束中，比如蓝色激光和绿色激光的合路光路中，具体地，比如图中第二合光镜和第三合光镜之间，或者，蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域相邻，对应两发光区域，设置一片大的四分之一波片。同时，对红色激光光束的四分之一波片仍参照原先设置方式。

或者，在三色激光的合光光路中设置有一片四分之一波片，比如设置于合光镜组的光输出路径中。或者，上述转轮可以为一片四分之一波片结构，或者转轮为扩散轮，扩散轮的光入射面设置波片晶体，出光面具有扩散微结构。

或者，当激光投影装置中仅设置一片四分之一波片时，该四分之一波片可设置于三色合光光路的多个位置，比如光导管的入光面，或者出光面，或者，在DMD入射至镜头的光路中。

优选地，四分之一波片设置于系统光路中光束发散角度不大，近似于平行光束的位置。

当激光投影装置中仅设置一片四分之一波片时，优选地，该波片对应红色激光波长或者绿色激光波长。

综上，上述多个实施方式中，通过在三色激光合束之前设置四分之一波片，或者在三色激光的合光光路中设置四分之一波片，能够将原先的线偏振光转换为圆偏振光或者椭圆偏振光，圆偏振光和椭圆偏振光在P偏振方向和S偏振方向均有分量，在一定积分时间内，可以改善原先激光光束为某一种偏振方向的线偏振光时，投影屏幕和光学镜片对某一偏振方向的线偏振光的光处理效率的的差异，具体地，各基色光在投影光学系统中的透过率差异变小，被投影屏幕反射的反射率差异也减小，也能够减轻和改善投影画面呈现的局部“色块”和“色斑”的偏色问题。

以及，本领域技术人员能够理解，上述多个实施例在解决由于三基色光偏振方向不同，以及投影屏幕对不同偏振方向的光的透过率的明显差异导致的投影图像显示问题时，以红色激光为P光，蓝色和绿色激光为S光进行举例说明，并不限于这一种P光和S光的组合，本领域技术人员可以根据实际光束的颜色和偏振方向，结合本申请实施例所体现的核心原理进行适应性的改变，上述改变也应在本申请的保护范围之内。

实施例六、

以及，本申请还提供了一种激光投影装置，如图11所示，包括光源部3100，光机部（未标示），镜头部3300。

其中，光源部3100可以出射的三色激光光束会通过转轮3140后，进入光导管3201，光导管3201对合光光束进行收集并匀化，最终经照明光路的其他透镜和棱镜入射至光阀3200表面，光阀3200将投影光束反射进入投影镜头3300进行成像，并最终呈现在投影屏幕上。

具体地，本示例中的转轮3140可以如图12所示，包括6的色段共3种区域，其中每个区域周期性的位于某种颜色的激光光束的路径中。每个区域对应的设置有与该种颜色激光对应的四分之一波片，其中，即区域11设置有四分之一波片g，用于透射绿色激光，区域12设置有四分之一波片b，用于透射蓝色激光，区域13设置有四分之一波片r，用于透射红色激光。

转轮的旋转周期可以与光源输出时序一致，随着光源部时序性的输出三基色激光光束，分别入射至转轮对应的四分之一波片区域，经过对应的四分之一波片后，相位会被改变，但是由于通过运动的波片，各基色光相位改变的程度因为光程的差异也变得不同，偏振方向分布在多个方向上，三基色光不再具有偏振特性，可以从根本上消除因为各色偏振方向不同而导致的投影画面局部偏色现象。

以及，作为上述转轮结构的又一具体实施，转轮分为三个区域，且每个区域包括光入射面I，光出射面O。其中光入射面设置波片，比如在透光基材上设生长晶体层，光出射面具有微结构，微结构可以通过在透光基材涂覆形成，或者基材也可以采用扩散片材质，其出光面为光扩散面。应用上述转轮，不仅可以对透射通过的不同波长的激光光束进行退偏，同时还可以用于对不同颜色的激光光束进行扩散，达到消散斑的技术效果。

需要说明的是，为简述，上述转轮以3种分区为例进行说明。在具体实施中，上述转轮分区并不限于3种，光源部也可以时序性不仅输出三基色，还可以输出除三基色之外的其他颜色，比如，当同时点亮红色激光发光区域和绿色激光发光区域时，光源部会输出黄色光。这样除了红、绿、蓝三基色之外，还有黄色光，对于红、绿、蓝发光区域的控制也不限于时序性的依次输出，红、绿发光区域的控制时序可以存在叠加时段，共同输出对应颜色的光束。对于转轮的多种分区（大于3时）的结构，仍然采用类似上述技术方案中的相位延迟片，或者具有相位延迟作用的扩散片，同样能够对透过的各色激光光束进行多种相位延迟从而退偏，可以消除或改善投影画面呈现的局部“色块”、“色斑”的现象，同时在转轮多个分区的出光面具有扩散微结构时还同时能够消散斑。

以及，上述转轮可以设置在光源部合光镜组的光输出路径中，比如，合光镜组合束之后，经过聚焦透镜缩束，入射至转轮，转轮输出的光束再进入光收集部件，比如光导管，进入光阀的照明光路中。转轮可以贴近光导管的入光面设置。

以及，转轮还可以设置在光导管的出光面处，光导管的出光面与光阀为物像共轭关系。

以及上述的转轮结构设置于三色激光的合光光路中的其他位置时，也可以达到解决投影画面局部呈现的“色斑”“色块”等色度不均匀技术问题的目的。

本实施例中，在转轮中设置有多片相位延迟片，可以不受限于激光光源的合光结构以及相位延迟片设置位置的限制，因此，在本示例中的激光光源部可以为多种光源架构，比如MCL三色封装激光器作为激光器组件的光源架构，或者BANK激光器作为激光器组件的光源架构等。

以及，作为本申请的另一实施方式，转轮上可以设置一片相位延迟片，或者转轮的光入光面设置一片相位延迟片晶体材料，出光面设置扩散微结构。随着转轮的转动，三色激光光束依次透射该相位延迟片，并透射。在具体实施中，转轮可以不与激光光源的光输出时序同步，保持转动能够依次透射三色激光光束即可。转轮上的这一片相位延迟片可以为圆形，相位延迟片可以设置后半波片厚度或者四分之一波片厚度，或者也可以设置为其他厚度，利用相位延迟片运动的形式，不同厚度的波片均可以对透射其中的激光光束进行不同相位的延迟，从而形成各向性出射，对原三色激光线偏振光进行退偏，从而可以消除投影画面局部的偏色现象。

以及，作为本申请的另一实施例，为了提高投影图像的清晰度，还可以在光阀入射至投影镜头的光路中设置振动平片，即振镜，振镜可以透射光束，其中，振镜为相位延迟片，振镜通过振动，改变透射其中的激光光束的角度，使得相继通过该相位延迟片的两幅投影图像的光束发生错位，从而这两幅相邻的投影图像内容也发生错位叠加，这两幅图像可以由一幅高分辨率的图像分解得到，这样通过低分辨率的光阀也可以实现高分辨率图像的显示，用户感知到的图像的细节内容几乎与高分辨图像的内容一致，感官上投影图像的清晰度提高。上述相位延迟片可以为四分之一波片，或者半波片，可以针对三色中某一种颜色的波长设置。

尤其当转轮对激光光束进行退偏解决投影画面局部的偏色问题还进行消散斑时，能够减少或简化投影系统中独立相位延迟片部件和消散斑部件的设置，利于降低光学架构的复杂度，也利于实现激光投影装置的小型化。

本申请上述实施例中，在多种颜色激光光束的光输出路径中设置运动的相位延迟片，能够对原偏振方向互相垂直的不同颜色的线偏振光进行退偏，光学系统光学镜片和投影屏幕对各色自然光的光处理过程一致性接近，从而能够消除因多色激光光束偏振方向不同造成的投影画面上局部区域呈现的“色斑”“色块”偏色现象，提高投影画面显示质量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种激光投影装置，其特征在于，包括外壳以及激光器组件，所述激光器组件包括红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域；其中，红色激光、绿色激光、蓝色激光的偏振方向不同，其中，红色激光为P光，绿色激光和蓝色激光为S光；

合光镜组，用于将所述激光器组件发出红色激光，蓝色激光和绿色激光进行合束，

在红色激光、蓝色激光、绿色激光中一种或两种颜色的光输出路径中且经所述合光镜组合束输出之前还设置有相位延迟片，所述相位延迟片用于改变所述一种或两种颜色的光的偏振方向，其中，所述相位延迟片为半波片。

2.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述相位延迟片设置于红色激光发光区域的光输出路径中，所述红色激光透过所述相位延迟片后偏振方向改变90度。

3.根据权利要求1所述的激光投影装置，其特征在于，所述相位延迟片设置于所述绿色激光和所述蓝色激光发光区域的光输出路径中，所述绿色激光和所述蓝色激光的偏振方向相同，所述绿色和蓝色激光透过所述相位延迟片后偏振方向均改变90度。

4.根据权利要求3所述的激光投影装置，其特征在于，所述相位延迟片为一片，且位于所述蓝色激光和所述绿色激光的合光路径中；

或者，所述相位延迟片为一片，所述蓝色激光发光区域和所述绿色激光发光区域相邻，所述相位延迟片迎向所述蓝色激光发光区域和绿色激光发光区域的光束设置；

或者，所述相位延迟片为两片，分别位于所述蓝色激光和所述绿色激光的光输出路径中。

5.根据权利要求2或3所述的激光投影装置，其特征在于，所述红色激光发光区域，蓝色激光发光区域和绿色激光区域位于一个激光器封装组件上，所述红色激光、所述蓝色激光、所述绿色激光的发光芯片按照阵列排布。

6.根据权利要求5所述的激光投影装置，其特征在于，所述合光镜组包括第一合光镜片，第二合光镜片，第三合光镜片，分别对应所述绿色激光发光区域，所述蓝色激光发光区域，所述红色激光发光区域设置，所述第一合光镜片用于反射所述绿色激光至所述第二合光镜片，所述第二合光镜片用于透射所述绿色激光及反射所述蓝色激光至所述第三合光镜片，所述第三合光镜片用于透射所述蓝色激光、绿色激光，及反射所述红色激光至光路整形部件。

7.根据权利要求6所述的激光投影装置，其特征在于，所述相位延迟片位于所述红色激光入射所述第三合光镜片的光路径中。

8.根据权利要求6所述的激光投影装置，其特征在于，所述相位延迟片位于所述绿色激光入射所述第一合光镜片，以及所述蓝色激光入射所述第二合光镜片的光路径中，或者，所述相位延迟片位于所述第二合光镜片和所述第三合光镜片之间。

9.一种激光投影装置，其特征在于，包括激光器组件，用于发出红色激光，蓝色激光和绿色激光；所述红色激光与所述蓝色激光、绿色激光的偏振方向不同；其中，所述红色激光为P光，所述绿色激光和所述蓝色激光为S光；

在所述红色激光，蓝色激光，绿色激光的光输出路径中设置有合光镜组，所述合光镜组用于将所述红色激光，蓝色激光和绿色激光合束，

所述合光镜组将所述红色激光，蓝色激光和绿色激光合束后入射光路整形部件，所述光路整形部件用于对合光光束缩束；

经所述光路整形部件缩束后的三色合光光束入射至扩散轮，所述扩散轮旋转对所述三色合光光束扩散，并输出至光匀化部件；

所述合光光束所述光匀化部件匀化并入射至光阀，所述光阀接收驱动信号对所述光束调制并入射至投影镜头，

其中，在激光器组件发出的光束入射至所述投影镜头之前的光路径中且入射所述合光镜组之前设置有相位延迟片，其中，所述相位延迟片为半波片。

10.根据权利要求9所述的激光投影装置，其特征在于，在所述蓝色激光和绿色激光的合光输出路径中且在三色激光合光输出之前设置相位延迟片。

11.根据权利要求9所述的激光投影装置，其特征在于，分别在所述蓝色激光和所述绿色激光的光输出路径中且在三色激光合光输出之前设置相位延迟片。

12.根据权利要求9所述的激光投影装置，其特张在于，在所述红色激光的光输出路径中且在三色激光合光输出之前设置相位延迟片。

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