CN115421351A - 一种投影设备和投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影设备和投影系统，包括：激光光源、合光镜组、光调制部件、投影镜头和相位调制部件。相位调制部件位于激光光源的出光侧，相位调制部件可以将激光光源出射的相同颜色的激光中部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。由于激光光源出射的激光为偏振光，通过设置相位调制部件，可以使激光的偏振方向多样化，从而可以避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

Description

一种投影设备和投影系统

技术领域

本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种投影设备和投影系统。

背景技术

随着激光显示产品的普及，激光显示产品开始作为替代电视的大屏幕产品走进了千家万户，作为替代电视的显示产品，因此对显示效果如亮度和色彩呈现方面的要求比普通投影产品要求要高的多。目前主流的激光显示装置主要包括两种显示形式，一种是采用单色激光器配合色轮进行分时显示，另外一种是采用三色激光器进行三基色显示。由于人眼的视觉惰性，会将高速交替照射在同一像素点上的基色混合叠加而观看到彩色。

三色激光投影设备采用红、绿、蓝三色激光作为光源进行图像显示，激光光源的单色性好，色彩纯度高，通过三色激光实现图像显示，可以获得较大的色域范围，相较于传统电视具有更好的色彩表现力。

然而，由于激光具有偏振性，三色激光相位一致性高，使得三色激光具有较高的相干性，从而造成投影图像的散斑问题，影响投影显示效果。

发明内容

本发明实施例第一方面，提供一种投影设备，包括：

激光光源，用于出射红色激光、绿色激光和蓝色激光；

合光镜组，位于所述激光光源的出光侧，用于将所述红色激光、所述绿色激光和所述蓝色激光合束；

光调制部件，位于所述合光镜组的出光侧，用于对入射激光进行调制；

投影镜头，位于所述光调制部件的出光侧，用于对调制后的光线进行成像；

相位调制部件，位于所述激光光源的出光侧，用于将所述激光光源出射的相同颜色的激光中部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。

本发明一些实施例中，所述投影设备还包括：

聚焦透镜组，位于所述合光镜组的出光侧；

匀光部件，位于所述聚焦透镜组背离所述合光镜组的一侧；

成像透镜组，位于所述匀光部件的出光侧；

全反射棱镜组件，位于所述成像透镜组的出光侧；所述光调制部件位于所述全反射棱镜组件的反射光路径上；

其中，所述聚焦透镜组、所述成像透镜组以及所述投影镜头中的至少一个透镜为非球面透镜；所述非球面透镜具有不均匀应力，所述非球面透镜作为所述相位调制部件。

本发明一些实施例中，所述相位调制部件为第一旋转轮；所述第一旋转轮包括第一膜片，所述第一膜片采用具有双折射性质的材料制成；所述第一旋转轮位于所述聚焦透镜组与所述匀光部件之间。

本发明一些实施例中，所述激光光源包括：多个第一激光芯片、多个第二激光芯片和多个第三激光芯片；所述第一激光芯片出射红色激光，所述第二激光芯片出射绿色激光，所述第三激光芯片出射蓝色激光；各所述第一激光芯片、各所述第二激光芯片和各所述第三激光芯片呈阵列排布；

所述相位调制部件为第一膜片；所述第一膜片采用具有双折射性质的材料制成；所述第一膜片位于所述激光光源与所述合光镜组之间，或者位于所述合光镜组与所述聚焦透镜组之间，或者位于所述聚焦透镜组与所述匀光部件之间；

部分所述第一激光芯片、部分所述第二激光芯片以及部分所述第三激光芯片的出射激光经过所述第一膜片。

本发明一些实施例中，所述第一膜片为半波片。

本发明一些实施例中，所述相位调制部件包括：偏振转换部件和反射镜；所述偏振转换部件和所述反射镜均位于所述合光镜组与所述聚焦透镜组之间；

所述偏振转换部件，位于所述合光镜组的出光侧，用于接收所述合光镜组出射的激光，并透射第一偏振方向的光，反射第二偏振方向的光；所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互垂直；

所述反射镜，位于所述偏振转换部件的反射光路径上，用于反射入射的激光；

所述偏振转换部件的透射光和所述反射镜的反射光均向所述聚焦透镜组入射。

本发明一些实施例中，所述偏振转换部件为反射式偏光片；所述反射式偏光片的透过轴与所述合光镜组出射的激光的偏振方向的夹角为45°。

本发明一些实施例中，所述偏振转换部件为电介质层；所述合光镜组出射的激光以布儒斯特角入射所述电介质层。

本发明一些实施例中，所述偏振转换部件为偏振分光镜；所述第一偏振方向平行于入射面，所述第二偏振方向垂直于入射面。

本发明实施例第二方面，提供一种投影系统，包括：

投影设备，所述投影设备为上述任一投影设备；

投影屏幕，位于所述投影设备的出光侧。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅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为本发明提供的投影系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之一；

图3为本发明实施例提供的激光光源的平面结构示意图之一；

图4为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之二；

图5为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之三；

图6为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之四；

图7为本发明实施例提供的激光光源的平面结构示意图之二；

图8为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之五；

图9为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之一；

图10为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之二；

图11为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之六；

图12为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之三。

其中，1-投影设备，2-投影屏幕，11-激光光源，12-合光镜组，13-光调制部件，14-投影镜头，15-聚焦透镜组，16-匀光部件，17-成像透镜组，18-全反射棱镜组件，11r-第一激光芯片，11g-第二激光芯片，11b-第三激光芯片，121-第一合光镜，122-第二合光镜，123-第三合光镜，A-相位调制部件，a1-偏振转换部件，a2-反射镜。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

投影显示是由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的技术。随着投影显示技术的发展，投影显示逐渐应用于商务活动、会议展览、科学教育、军事指挥、交通管理、集中监控和广告娱乐等领域，其显示画面尺寸较大、显示清晰等优点同样适应于大屏幕显示的要求。

图1为本发明提供的投影系统结构示意图。

如图1所示，投影系统包括投影设备1和投影屏幕2。

投影屏幕2位于投影设备1的出光侧，观众面向投影屏幕2，投影设备1出射投影光线，投影光线入射到投影屏幕2，经过投影屏幕2的反射入射到人眼，从而使观众观看到投影图像。

在本发明实施例中，投影设备1可以采用超短焦激光投影设备，超短焦激光投影设备具有投影距离小，投影画面大的特点，十分适合应用到家用领域，为达到较好的亮度及显示效果，可以搭配投影屏幕2使用。

目前的前投影式投影系统是由投影设备1出射投影光线，投影光线入射到投影屏幕2上，经过投影屏幕的反射，反射光线入射到人眼从而观看到投影图像。投影系统配合投影屏幕2来使用，有利于提高投影图像增益以及对比度。

图2为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之一。

如图2所示，投影设备包括：激光光源11、合光镜组12、光调制部件13和投影镜头14。

激光光源11用于出射激光，目前主流的投影系统主要包括两种显示形式，一种是采用单色激光器配合色轮进行分时显示，另外一种是采用三色激光器进行三基色显示。由于人眼的视觉惰性，会将高速交替照射在同一像素点上的基色混合叠加而观看到彩色。

采用单色激光器的投影系统在成本方面有比较大的优势，但是单色激光产品亮度比较有限。而目前集成多种颜色的激光芯片的激光器可以出射多种颜色的激光，并且具有较高亮度。

在本发明实施例中激光光源11采用三色激光光源，用于出射红色激光、绿色激光和蓝色激光。例如，激光光源11可以采用小型激光器(Multi Chip LD，简称MCL)由于其占用空间小，有利于激光光源模组小型化的发展，是激光投影系统的发展趋势。MCL激光器具有寿命长、亮度高、高功率等优点。除此之外，激光光源11也可以采用BANK激光器，在此不做限定。

如下以激光光源采用MCL激光器为例，对本发明实施例提供的投影设备的结构进行具体说明。

图3为本发明实施例提供的激光光源的平面结构示意图之一。

如图3所示，激光光源11包括：多个第一激光芯片11r、多个第二激光芯片11g和多个第三激光芯片11b。其中，第一激光芯片11r出射红色激光，第二激光芯片11g出射绿色激光，第三激光芯片11b出射蓝色激光。将各第一激光芯片11r、各第二激光芯片11g和各第三激光芯片11b呈阵列排布。

以图3为例，目前的MCL激光器通常具有4行7列个激光芯片，在本发明实施例中，可以包括2行7列个第一激光芯片11r，1行7列个第二激光芯片11g，以及1行7列个第三激光芯片11b。

在实际应用中，也可以采用其它数量的激光芯片、激光器，以其它排列方式进行排列，本发明实施例仅用于举例说明，不对激光芯片、激光器的具体数量以及具体排列方式进行限定。

如图2所示，合光镜组12位于激光光源11的出光侧，用于将红色激光、绿色激光和蓝色激光合束。

具体地，合光镜组12可以由反射镜以及二向色镜组成，以图2所示的结构为例，本发明实施例提供的合光镜组12可以包括：第一合光镜121、第二合光镜122和第三合光镜123。

其中，第三合光镜123位于各第三激光芯片11b的出光侧，第三合光镜123可以采用反射镜，用于将各第三激光芯片11b出射的蓝色激光向第二合光镜122反射。

第二合光镜122位于第三合光镜123的反射光和各第二激光芯片11g的出射光的交汇处。第二合光镜122可以采用二向色镜，用于透射第三合光镜123反射的蓝色激光，反射各第二激光芯片11g出射的绿色激光，从而将蓝色激光和绿色激光进行合束。

第一合光镜121位于各第一激光芯片11r的出射光和第二合光镜122的出射光的交汇处。第一合光镜121可以采用二向色镜，用于透射第二合光镜122出射的蓝色激光和绿色激光，反射各第一激光芯片11r出射的红色激光，由此将蓝色激光、绿色激光和红色激光进行合束。

如图2所示，光调制部件13位于合光镜组12的出光侧，用于对入射激光进行调制。在具体实施时，光调制部件13可以采用数字微镜(Digital Micromirror Device，简称DMD)。DMD表面包括很多个微小反射镜，每个微小反射镜可单独受驱动进行偏转，通过控制DMD的偏转角度以及偏转时间，可以调制反射光的亮度，将调制后的反射光向投影镜头14入射。

投影镜头14位于光调制部件13的出光侧，用于对调制后的光线进行成像，在本发明实施例中，投影镜头14可以采用超短焦投影镜头，在此不做限定。

进一步地，如图2所示，投影设备还包括：聚焦透镜组15、匀光部件16、成像透镜组17和全反射棱镜组件18。

合光镜组12将激光光源11出射的三色激光合束，通常合束激光光斑的尺寸较大，因此可以在合光镜组12的出光侧设置聚焦透镜组15，用于对激光光束聚焦缩束，从而使更多地光线可以入射到匀光部件16中。

在具体实施时，聚焦透镜组15可以包括至少一个透镜，以图2为例，聚焦透镜组15可以包括一个凸透镜。在实际应用中，可以根据需要采用合适数量以及面型的透镜，在此不做限定。

匀光部件16位于聚焦透镜组15背离合光镜组12的一侧，匀光部件16用于对激光进行匀化，以使激光能量分布更加均匀，改善激光散斑。在具体实施时，匀光部件16可以采用复眼透镜组或光导管。

成像透镜组17位于匀光部件16的出光侧。成像透镜组17一方面对激光进行准直，另一方面可以使激光光斑以合适的角度入射到光调制部件13。

在具体实施时，成像透镜组17可以包括至少一个透镜，以图2为例，成像透镜组17可以包括两个透镜。在实际应用中，可以根据需要采用合适数量以及面型的透镜，在此不做限定。当光调制部件13采用DMD时，经过成像透镜组17后，激光光斑符合DMD所要求的照明尺寸和入射角度。

全反射棱镜组件18位于成像透镜组17的出光侧，光调制部件13位于全反射棱镜组件18的反射光路径上。通常情况下，全反射棱镜组件18包括两个相互胶合的全反射棱镜。全反射棱镜组件18用于将入射激光有效转折至光调制部件13，经过光调制部件13的调制之后，再将成像所需的光线转折至投影镜头14。

图4为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之二。

如图4所示，在本发明实施例中，投影设备还包括：相位调制部件A，相位调制部件A位于激光光源11的出光侧，用于将激光光源出射的相同颜色的激光中部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。激光光源11出射的激光为偏振光，通过设置相位调制部件A，可以使激光的偏振方向多样化，从而可以避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

图5为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之三，图6为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之四。

在一些实施例中，如图4～图6所示，相位调制部件A可以为第一膜片，该第一膜片采用具有双折射性质的材料制成，例如可以采用石英、云母片等材料进行制作。双折射材料对于入射到其内部的光线会产生两种折射率，从而使得光线在相互正交的偏振分量之间产生相位差。而激光光源11出射的激光为偏振光，因此在经过双折射材料制成的第一膜片之后，其偏振方向发生变化。

图7为本发明实施例提供的激光光源的平面结构示意图之二。

在本发明实施例中，第一膜片可以采用双折射材料制成的片材，如图7所示，通过合理设置第一膜片的尺寸和位置，使得部分第一激光芯片11r、部分第二激光芯片11g以及部分第三激光芯片11b的出射激光经过第一膜片，而其余激光不经过第一膜片，这样可以使得经过第一膜片的部分激光的偏振方向与未经过第一膜片的激光的偏振方向不同，从而激光的偏振方向多样化，避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

在具体实施时，如图4所示，可以将第一膜片(相位调制部件A)设置于激光光源11与合光镜组12之间；或者，如图5所示，可以将第一膜片(相位调制部件A)设置于合光镜组12与聚焦透镜组15之间；或者，如图6所示，可以将第一膜片(相位调制部件A)设置于聚焦透镜组15与匀光部件16之间。实际应用时，可以根据需要设置第一膜片的位置，在此不做限定。

在一些实施例中，第一膜片可以采用半波片，偏振光经过半波片后可以产生π的奇数倍的相位差，从而使经过半波片的偏振光的相位与原来呈正交关系。本发明实施例使部分激光经过半波片，那么经过半波片的这部分激光的偏振方向与其余未经过半波片的激光的偏振方向相互正交，而偏振方向相互正交的激光之间不会产生干涉，由此可以大大改善激光之间产生强干涉作用，从而改善激光散斑的问题。

在具体实施时，需要使红色激光、绿色激光和蓝色激光同时经过半波片，可以使激光光源出射的接近一半的红色激光、绿色激光和蓝色激光经过半波片，达到一半激光的偏振方向与另一半激光的偏振方向相互垂直的效果，从而可以最大程度地抑制激光干涉。

以图7所示的结构为例，可以合理设置半波片的尺寸，使六个第一激光芯片11r、三个第二激光芯片11g和三个第三激光芯片11b出射的激光可以经过半波片。在具体实施时，当激光光源包含其它数量以及采用其它排列规则排列激光芯片或激光器时，可以相应地调整半波片的尺寸和设置位置，在此不做限定。

在一些实施例中，如图2所示，投影设备中的聚焦透镜组15、成像透镜组17以及投影镜头14均包括至少一个透镜，并且为了优化聚焦透镜组15、成像透镜组17以及投影镜头14的成像效果，其中至少一个透镜可以采用非球面透镜。

非球面透镜具有不规则应力，由于这种不规则应力的作用使得不同位置的折射率发生变化，那么激光经过具有不规则折射率变化的透镜之后，可以起到对激光退偏振的作用，那么这些非球面透镜可以作为相位调制部件A，改善激光散斑的问题。

图8为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之五。

在一些实施例中，如图8所示，相位调制部件A包括：偏振转换部件a1和反射镜a2；偏振转换部件a1和反射镜a2均位于合光镜组12与聚焦透镜组15之间。

其中，偏振转换部件a1位于合光镜组12的出光侧，偏振转换部件a1接收合光镜组12出射的激光，并透射第一偏振方向的光，反射第二偏振方向的光；第一偏振方向和第二偏振方向相互垂直。

反射镜a2位于偏振转换部件a1的反射光路径上，反射镜a2接收偏振转换部件a1反射的激光并向聚焦透镜组15反射。

入射到偏振转换部件a1的激光可以分解为平行于第一偏振方向的分量和平行于第二偏振方向的分量。其中，平行于第一偏振方向的分量被偏振转换部件a1向聚焦透镜组15透射，而平行于第二偏振方向的分量被偏振转换部件a1向反射镜a2反射，再由反射镜a2将平行于第二偏振方向的分量向聚焦透镜组15反射，由聚焦透镜组进行聚焦。这样经过相位调制部件A之后的激光形成相互正交的两部分，大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

图9为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之一。

在一些实施例中，如图9所示，偏振转换部件a1可以采用反射式偏光片，反射式偏光片包括透过轴t和反射轴f，且透过轴t和反射轴f相互垂直。只有偏振方向平行于透过轴t的偏振光可以透过，偏振方向平行于反射轴f的光线被反射。

在本发明实施例中，反射式偏光片的透过轴t与合光镜组12出射的激光x的偏振方向的夹角为45°，这样入射的激光可以分解为偏振方向平行于反射式偏光片的透过轴t的分量和偏振方向平行于反射式偏光片的反射轴f的分量，从而可以将入射的一半激光透射，另一半激光反射，且两部分激光的偏振方向相互垂直。被反射式偏光片透射的激光向聚焦透镜组15入射；被反射式偏光片反射的激光向反射镜a2入射，再经过反射镜a2的反射向聚焦透镜组15入射。那么入射到聚焦透镜组15的光线中一半激光的偏振方向平行于反射式偏光片的透过轴t，另一半激光的偏振方向平行于反射式偏光片的反射轴f，这两部分激光的偏振方向正交，因此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

图10为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之二。

在一些实施例中，如图10所示，偏振转换部件a1可以采用电介质层，合光镜组12出射的激光以布儒斯特角入射电介质层。根据布儒斯特定律可知，当光线以布儒斯特角入射时，光线在电介质界面发生反射和折射，其中反射光均为线偏振光(偏振方向与入射面垂直)，且反射光与折射光相互垂直。

在本发明实施例中，红色激光通常为p光，即偏振方向平行于入射面，绿色激光和蓝色激光通常为s光，即偏振方向垂直于入射面。利用布儒斯特定律，使合光镜组12出射的激光x以布儒斯特角θ入射电介质层，从而使得经过电介质层反射的光线均为偏振方向垂直于入射面的线偏振光(s光)，经过电介质层透射的光线绝大部分为偏振方向平行于入射面的线偏振光(p光)。被电介质层透射的激光向聚焦透镜组15入射；被电介质层反射的激光向反射镜a2入射，再经过反射镜a2的反射向聚焦透镜组15入射。那么入射到聚焦透镜组15的光线中接近一半激光的偏振方向平行于入射面，另外接近一半激光的偏振方向垂直于入射面，这两部分激光的偏振方向正交，因此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

在一些实施例中，偏振转换部件a1可以采用偏振分光镜(Polarization BeamSplitter，简称PBS)，PBS具有透射偏振方向平行于入射面的光，反射偏振方向垂直于入射面的光的性质。红色激光通常为p光，即偏振方向平行于入射面，绿色激光和蓝色激光通常为s光，即偏振方向垂直于入射面。那么合光镜组12出射的激光在入射到PBS时，p光透射，s光反射。被PBS透射的激光向聚焦透镜组15入射；被PBS反射的激光向反射镜a2入射，再经过反射镜a2的反射向聚焦透镜组15入射。那么入射到聚焦透镜组15的光线中两部分激光的偏振方向正交，因此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

图11为本发明实施例提供的投影设备的结构示意图之六。

在一些实施例中，如图11所示，相位调制部件A为第一旋转轮，该第一旋转轮可以设置在聚焦透镜组15与匀光部件16之间。第一旋转轮包括第一膜片，第一膜片采用具有双折射性质的材料制成，例如可以采用石英、云母片等材料进行制作。双折射材料对于入射到其内部的光线会产生两种折射率，从而使得光线在相互正交的偏振分量之间产生相位差。

图12为本发明实施例提供的偏振转换部件的原理图之三。

在具体实施时，第一膜片可以采用波片，如图12所示，波片具有光轴，且第一旋转轮不断转动，使得波片的光轴与入射激光的偏振方向之间的夹角不断变化，使激光经过波片后的相位也随之不断变化，从而使得激光经过第一旋转轮之后退偏振，由此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

在一些实施例中，上述第一旋转轮也可以采用扩散轮，扩散轮采用融石英、毛玻璃、乳色玻璃等外部或者内部具有微晶结构或者粗糙表面的材料进行制作，激光在经过扩散轮之后也可以实现退偏振的效果，因此也可以实现改善激光散斑的目的。

在一些实施例中，投影设备中的滤色轮等具有旋转轮结构的部件可以采用双折射材料作为基材，再在其上形成相应的滤光层等功能膜层，同样可以起到改善激光散斑的作用，在此不做限定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种投影系统，如图1所示，该投影系统包括上述任一投影设备以及位于投影设备出光侧的投影屏幕。

投影设备中设置有相位调制部件，可以将激光光源出射的部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。激光光源出射的激光为偏振光，通过设置相位调制部件，可以使激光的偏振方向多样化，从而可以避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

根据第一发明构思，投影设备包括：激光光源、合光镜组、光调制部件、投影镜头和相位调制部件。相位调制部件位于激光光源的出光侧，相位调制部件可以将激光光源出射的相同颜色的激光中部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。由于激光光源出射的激光为偏振光，通过设置相位调制部件，可以使激光的偏振方向多样化，从而可以避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

根据第二发明构思，相位调制部件可以为采用具有双折射性质的材料制成的第一膜片。激光光源中的部分第一激光芯片、部分第二激光芯片以及部分第三激光芯片的出射激光经过第一膜片，而其余激光不经过第一膜片，这样可以使得经过第一膜片的部分激光的偏振方向与未经过第一膜片的激光的偏振方向不同，从而激光的偏振方向多样化，从而可以避免激光之间的强干涉作用，改善激光散斑的问题。

根据第三发明构思，第一膜片可以采用半波片。激光经过半波片后偏振方向与原来呈正交关系，那么经过半波片的这部分激光的偏振方向与其余未经过半波片的激光的偏振方向相互正交，而偏振方向相互正交的激光之间不会产生干涉，由此可以大大改善激光之间产生强干涉作用，从而改善激光散斑的问题。

根据第四发明构思，投影设备还包括：聚焦透镜组和成像透镜组。其中聚焦透镜组、成像透镜组以及投影镜头均包括至少一个透镜，并且为了优化聚焦透镜组、成像透镜组以及投影镜头的效果，其中至少一个透镜可以采用非球面透镜。非球面透镜具有不规则应力，由于这种不规则应力的作用使得不同位置的折射率发生变化，那么光线经过具有不规则折射率变化的透镜之后，可以起到对光线退偏振的作用，那么这些非球面透镜可以作为相位调制部件，改善激光散斑的问题。

根据第五发明构思，相位调制部件包括：偏振转换部件和反射镜；偏振转换部件和反射镜均位于合光镜组与聚焦透镜组之间。其中，偏振转换部件位于合光镜组的出光侧，反射镜位于偏振转换部件的反射光路径上。入射到偏振转换部件的激光可以分解为平行于第一偏振方向的分量和平行于第二偏振方向的分量，第一偏振方向和第二偏振方向垂直。平行于第一偏振方向的分量被偏振转换部件向聚焦透镜组透射，而平行于第二偏振方向的分量被偏振转换部件向反射镜反射，再由反射镜向聚焦透镜组反射，由聚焦透镜组进行聚焦。这样经过偏振转换部件和反射镜之后的激光形成相互正交的两部分，大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第六发明构思，偏振转换部件可以采用反射式偏光片，反射式偏光片的透过轴与合光镜组出射的激光的偏振方向的夹角为45°，入射的激光可以分解为偏振方向平行于反射式偏光片的透过轴的分量和偏振方向平行于反射式偏光片的反射轴的分量，从而可以将入射的一半激光透射，另一半激光反射，且两部分激光的偏振方向相互垂直，由此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第七发明构思，偏振转换部件可以采用电介质层，利用布儒斯特定律，使合光镜组出射的激光以布儒斯特角入射电介质层，从而使得经过电介质层反射的光线均为偏振方向垂直于入射面的线偏振光，经过电介质层透射的光线绝大部分为偏振方向平行于入射面的线偏振光，这两部分激光的偏振方向正交，因此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第八发明构思，偏振转换部件可以采用偏振分光镜，偏振分光镜具有透射偏振方向平行于入射面的光，反射偏振方向垂直于入射面的光的性质。那么合光镜组出射的激光在入射到偏振分光镜时，被分光为偏振方向正交的两部分，由此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第九发明构思，相位调制部件为第一旋转轮，该第一旋转轮可以设置在聚焦透镜组与匀光部件之间。第一旋转轮包括第一膜片，第一膜片采用具有双折射性质的材料制成，由此使激光经过旋转的第一膜片后的相位不断变化，从而使得激光经过第一旋转轮之后退偏振，由此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第十发明构思，第一膜片可以采用波片，波片具有光轴，且第一旋转轮不断转动，使得波片的光轴与入射激光的偏振方向之间的夹角不断变化，使激光经过波片后的相位也随之不断变化，从而使得激光经过第一旋转轮之后退偏振，由此大大减弱激光之间的干涉，改着激光散斑的问题。

根据第十一发明构思，第一旋转轮可以采用扩散轮，扩散轮采用融石英、毛玻璃、乳色玻璃等外部或者内部具有微晶结构或者粗糙表面的材料进行制作，激光在经过扩散轮之后也可以实现退偏振的效果，因此也可以实现改善激光散斑的目的。

根据第十二发明构思，投影设备中的滤色轮等具有旋转轮结构的部件可以采用双折射材料作为基材，再在其上形成相应的滤光层等功能膜层，同样可以起到改善激光散斑的作用。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

激光光源，用于出射红色激光、绿色激光和蓝色激光；

合光镜组，位于所述激光光源的出光侧，用于将所述红色激光、所述绿色激光和所述蓝色激光合束；

光调制部件，位于所述合光镜组的出光侧，用于对入射激光进行调制；

投影镜头，位于所述光调制部件的出光侧，用于对调制后的光线进行成像；

相位调制部件，位于所述激光光源的出光侧，用于将所述激光光源出射的相同颜色的激光中部分激光的相位调制为与其余部分激光的相位不同。

2.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括：

聚焦透镜组，位于所述合光镜组的出光侧；

匀光部件，位于所述聚焦透镜组背离所述合光镜组的一侧；

成像透镜组，位于所述匀光部件的出光侧；

全反射棱镜组件，位于所述成像透镜组的出光侧；所述光调制部件位于所述全反射棱镜组件的反射光路径上；

其中，所述聚焦透镜组、所述成像透镜组以及所述投影镜头中的至少一个透镜为非球面透镜；所述非球面透镜具有不均匀应力，所述非球面透镜作为所述相位调制部件。

3.如权利要求2所述的投影设备，其特征在于，所述相位调制部件为第一旋转轮；所述第一旋转轮包括第一膜片，所述第一膜片采用具有双折射性质的材料制成；所述第一旋转轮位于所述聚焦透镜组与所述匀光部件之间。

4.如权利要求1或2所述的投影设备，其特征在于，所述激光光源包括：多个第一激光芯片、多个第二激光芯片和多个第三激光芯片；所述第一激光芯片出射红色激光，所述第二激光芯片出射绿色激光，所述第三激光芯片出射蓝色激光；各所述第一激光芯片、各所述第二激光芯片和各所述第三激光芯片呈阵列排布；

所述相位调制部件为第一膜片；所述第一膜片采用具有双折射性质的材料制成；所述第一膜片位于所述激光光源与所述合光镜组之间，或者位于所述合光镜组与所述聚焦透镜组之间，或者位于所述聚焦透镜组与所述匀光部件之间；

部分所述第一激光芯片、部分所述第二激光芯片以及部分所述第三激光芯片的出射激光经过所述第一膜片。

5.如权利要求4所述的投影设备，其特征在于，所述第一膜片为半波片。

6.如权利要求1或2所述的投影设备，其特征在于，所述相位调制部件包括：偏振转换部件和反射镜；所述偏振转换部件和所述反射镜均位于所述合光镜组与所述聚焦透镜组之间；

所述偏振转换部件，位于所述合光镜组的出光侧，用于接收所述合光镜组出射的激光，并透射第一偏振方向的光，反射第二偏振方向的光；所述第一偏振方向和所述第二偏振方向相互垂直；

所述反射镜，位于所述偏振转换部件的反射光路径上，用于反射入射的激光；

所述偏振转换部件的透射光和所述反射镜的反射光均向所述聚焦透镜组入射。

7.如权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述偏振转换部件为反射式偏光片；所述反射式偏光片的透过轴与所述合光镜组出射的激光的偏振方向的夹角为45°。

8.如权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述偏振转换部件为电介质层；所述合光镜组出射的激光以布儒斯特角入射所述电介质层。

9.如权利要求6所述的投影设备，其特征在于，所述偏振转换部件为偏振分光镜；所述第一偏振方向平行于入射面，所述第二偏振方向垂直于入射面。

10.一种投影系统，其特征在于，包括：

投影设备，所述投影设备为如权利要求1～9任一项所述的投影设备；

投影屏幕，位于所述投影设备的出光侧。

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