CN217521472U - 激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种激光投影设备，属于投影显示领域。所述激光投影设备包括：光源系统、光学照明系统和投影镜头。由于光学照明系统仅采用单片LCOS实现对激光光束的调制，与之相配合使用的其他光学器件的数量也较少。另外，光源系统中的合光镜组和第一反射镜的排布方向与投影镜头中的多个光学镜片的排布方向平行，光学照明系统中的匀光组件和分光组件的排布方向与多个光学镜片的排布方向垂直。因此，使得光源系统、光学照明系统和投影镜头的排布较为紧凑，进而使得激光投影设备在第一方向上宽度较小，在第二方向上的宽度也较小。如此，能够使得整个激光投影设备的体积较小。

Description

激光投影设备

技术领域

本申请涉及投影显示领域，特别涉及一种激光投影设备。

背景技术

随着光电技术的发展，对于激光投影设备的投影画面的要求越来越高。目前为了保证投影画面的显示亮度，通常采用激光器为激光投影设备提供照明，激光器发出的激光光束具有单色性好及亮度高的优点，是较为理想的光源。

目前，激光投影设备通常包括：激光光源、照明系统和投影镜头。照明系统通常包括：匀光部件、中继镜组、分色镜组、反射镜组、三个液晶附硅(英文：Liquid Crystal onSilicon；简称：LCOS)(例如，红色LCOS、绿色LCOS和蓝色LCOS)、偏振分光棱镜(英文：polarization beamsplitter，简称：PBS)组(包括，分别与三个LCOS一一对应的三个PBS)和X型合色棱镜。激光光源发出的光束经匀光部件匀光后，再经过中继镜组、分色镜组和反射镜组，形成红色、绿色和蓝色三色激光。三个LCOS分别对不同颜色的激光进行调制后导向X形合色棱镜上，X形合色棱镜将红，绿和蓝三色光合成白光后通过投影镜头将图像投影到屏幕上，实现图像的彩色显示。

然而，目前的激光投影设备所包含的光学器件较多，导致激光投影设备的体积较大。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种激光投影设备。可以解决现有技术中的激光投影设备体积较大的问题，所述技术方案如下：

一方面，提供了一种激光投影设备，所述激光投影设备包括：

光源系统、光学照明系统和投影镜头；

所述光源系统包括：激光器、合光镜组和第一反射镜，所述合光镜组位于所述激光器的出光侧，所述合光镜组与所述激光器的排布方向，垂直于所述合光镜组和所述第一反射镜的排布方向，所述激光器用于向所述合光镜组发出三种颜色的激光光束，所述合光镜组用于将所述三种颜色的激光光束进行合光后导向所述第一反射镜；

所述光学照明系统包括：匀光组件、分光组件和液晶附硅LCOS，所述第一反射镜用于将合光后的激光光束导向所述匀光组件，所述匀光组件用于将所述合光后的激光光束进行匀光，并将匀光后的激光光束导向所述分光组件，所述分光组件用于将所述匀光后的激光光束导向所述LCOS，所述LCOS用于将所述匀光后的激光光束进行调制；

所述投影镜头具有多个光学镜片，所述投影镜头用于将经过所述LCOS调制后的激光光束投射成像；

其中，所述合光镜组和所述第一反射镜的排布方向与所述多个光学镜片的排布方向平行，所述匀光组件和所述分光组件的排布方向与所述多个光学镜片的排布方向垂直。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

一种激光投影设备，包括：光源系统、光学照明系统和投影镜头。由于光学照明系统仅采用单片LCOS实现对激光光束的调制，与之相配合使用的其他光学器件的数量也较少(例如偏振分光棱镜只需要一个)。另外，光源系统中的合光镜组和第一反射镜的排布方向与投影镜头中的多个光学镜片的排布方向平行，光学照明系统中的匀光组件和分光组件的排布方向与多个光学镜片的排布方向垂直。因此，使得光源系统、光学照明系统和投影镜头的排布较为紧凑，进而使得激光投影设备在第一方向上宽度较小，在第二方向上的宽度也较小。如此，能够使得整个激光投影设备的体积较小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种光学照明系统和投影镜头的排布示意图；

图3是本申请实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图；

图4是图3示出的激光投影设备中的光学照明系统和投影镜头的排布示意图；

图5是本申请实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种补偿片的正视图；

图7是本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

请参考图1，图1是本申请实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图。激光投影设备可以包括：光源系统100、光学照明系统200和投影镜头300。

激光投影设备中的光源系统100可以包括：激光器101、合光镜组102和第一反射镜103。该合光镜组102可以位于激光器101的出光侧，合光镜组102与该激光器101的排布方向，可以垂直与合光镜组102和第一反射镜103的排布方向。激光器101可以用于向合光镜组102发出三种颜色的激光光束，合光镜组102可以用于将三种颜色的激光光束进行合光后导向第一反射镜103。示例的，三种颜色的激光可以包括：蓝色激光、绿色激光和红色激光。需要说明的是，本申请中的实施例均是以激光器101同时发出蓝色激光、绿色激光和红色激光的三种颜色的激光为例进行示意性说明的。

激光投影设备中的光学照明系统200可以包括：匀光组件201、分光组件202和液晶附硅203(英文：Liquid Crystal on Silicon；简称：LCOS)。光源系统100中的第一反射镜103可以用于将合光后的激光光束导向该匀光组件201，匀光组件201可以用于将合光后的激光光束进行匀光，并将匀光后的激光光束导向分光组件202。该分光组件202可以用于将匀光后的激光光束导向LCOS203，该LCOS 203可以用于将匀光组件201匀光后的激光光束进行调制。在申请中，该光学照明系统中使用的LCOS 203为单片LCOS。LCOS 203的显示原理是：入射的P偏振光照射在LCOS芯片上，LCOS芯片在驱动电路的控制下，当LCOS芯片中的液晶层两侧的外加电压为0时，输入的P偏振光经过液晶层偏振方向不发生偏转，到达LCOS芯片底部反射回来输出P偏振光，P偏振光沿原照明光路返回。当LCOS芯片中的液晶层两侧存在外加电压时，输入的P偏振光经过液晶层偏振方向发生偏转，到达LCOS芯片底部反射回来输出S偏振光，经过LCOS调制后的激光光束通过投影镜头成像。

激光投影设备中的投影镜头300可以具有多个光学镜片301，该投影镜头300可以用于将经过LCOS调制后的激光光束投射成像。

其中，光源系统100中的合光镜组102和第一反射镜103的排布方向可以与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向平行，光学照明系统200中的匀光组件201和分光组件202的排布方向可以与多个光学镜片301的排布方向垂直。示例的，合光镜组102和第一反射镜103的排布方向可以为第一方向，多个光学镜片301的排布方向也可以为第一方向，匀光组件201和分光组件203的排布方向可以为第二方向，第一方向垂直于第二方向。该第一方向可以为图中的Y轴方向，该第二方向可以为图中的X轴方向。需要说明的是，光源系统100中的激光器101和合光镜组102，与投影镜头300中的多个光学镜片301均位于光学照明系统200的同一侧。

示例的，光源系统100中的激光器101可以发出激光光束，激光光束首先通过合光镜组102合光后，经过第一反射镜103反射后进入光学照明系统200中；然后，在光学照明系统200中依次经过匀光组件201、分光组件202和单片LCOS 203；最后，经过LCOS203调制后经过分光组件202进入到投影镜头300中，以投射图像画面。在这种情况下，由于光学照明系统仅采用单片LCOS实现对激光光束的调制，与之相配合使用的其他光学器件的数量也较少(例如偏振分光棱镜只需要一个)。另外，光源系统100中的合光镜组102和第一反射镜103的排布方向与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向平行，光学照明系统200中的匀光组件201和分光组件202的排布方向与多个光学镜片301的排布方向垂直。因此，使得光源系统100、光学照明系统200和投影镜头300的排布较为紧凑，进而使得激光投影设备在第一方向上宽度较小，在第二方向上的宽度也较小。如此，能够使得整个激光投影设备的体积较小。

综上所述，本申请实施例提供了一种激光投影设备，该激光投影设备可以包括：光源系统、光学照明系统和投影镜头。由于光学照明系统仅采用单片LCOS实现对激光光束的调制，与之相配合使用的其他光学器件的数量也较少(例如偏振分光棱镜只需要一个)。另外，光源系统中的合光镜组和第一反射镜的排布方向与投影镜头中的多个光学镜片的排布方向平行，光学照明系统中的匀光组件和分光组件的排布方向与多个光学镜片的排布方向垂直。因此，使得光源系统、光学照明系统和投影镜头的排布较为紧凑，进而使得激光投影设备在第一方向上宽度较小，在第二方向上的宽度也较小。如此，能够使得整个激光投影设备的体积较小。

本申请实施例中的激光投影设备的架构存在多种可实现的方式，本申请实施例将以以下两种可选的实现方式进行示意性的说明：

第一种可选的实现方式，请参考图2，图2是本申请实施例提供的一种光学照明系统和投影镜头的排布示意图。光学照明系统200中的分光组件202和LCOS 203的排布方向，可以与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向平行，且LCOS的出光面A1朝向多个光学镜片301。示例的，分光组件202和LCOS 203的排布方向可以为图中的Y轴方向，多个光学镜片301的排布方向也可以为图中的Y轴方向。其中，该分光组件202可以用于将匀光组件201匀光后的激光光束反射至LCOS 203，并将经过LCOS 203调制后的激光光束透射至投影镜头300中。在这种情况下，由于分光组件202和LCOS 203的排布方向与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向平行，且LCOS 203的出光面A1朝向投影镜头300中的多个光学镜片301。因此，通过分光组件202能够将匀光组件201匀光后的激光光束先反射至LCOS 203，再通过LCOS 203将激光光束调制后通过分光组件202透射至投影镜头300。如此，能够保证在激光投影设备的整体体积较小的情况下，使得激光投影设备能够正常投射图像画面。

在本申请实施例中，如图2所示，光学照明系统200中的分光组件202可以包括：第一直角棱镜2021、第二直角棱镜2022，以及位于第一直角棱镜2021的斜面和第二直角棱镜2022的斜面之间的分光介质膜2023。其中，该第一直角棱镜2021相对于第二直角棱镜2022可以更靠近匀光组件201，且第二直角棱镜2022的斜面朝向LCOS 203的出光面A1，且朝向匀光组件201。在这种情况下，通过第一直角棱镜2021和第二直角棱镜2022能够对LCOS 203的出光面A1进行遮挡，以防止外界中的灰尘粘附在LCOS 203的出光面上，进而提高了激光投影设备所投射的图像画面的质量。示例的，第一直角棱镜2021和第二直角棱镜2022可以采用高精度直角棱镜，将第一直角棱镜2021和第二直角棱镜2022的斜面胶合，且其中一个直角棱镜的斜面上镀有偏振分光介质膜2023。其中，第一直角棱镜2021和第二直角棱镜2022的材质的折射率的值可以大于1.65，如此，即能够形成一个偏振分光棱镜PBS。

示例的，该偏振分光棱镜可以允许射入的P偏振光以45度的出射角被反射，而将射入的S偏振光完全通过，S偏振光的偏振方向与P偏振光的偏振方向垂直。例如，匀光组件201匀光后的激光光束中的P偏振光经过第一直角棱镜2021和第二直角棱镜2022之间的分光介质膜2023反射至LCOS 203，LCOS 203将该P偏振光调制后形成S偏振光后进行反射，从LCOS反射出的S偏振光经过偏振分光棱镜透射至投影镜头300。需要说明的是，该偏振分光棱镜PBS也可以反射S偏振光，透射P偏振光，本申请实施例对此不作具体的限定。

可选的，如图2所示。光学照明系统200还可以包括：位于偏振分光棱镜PBS与LCOS203之间的四分之一波片204。这样，通过该四分之一波片204能够调节和校正激光光束的偏振方向，进而有效的提高投影画面的对比度，实现较高的清晰度。

第二种可选的实现方式，请参考图3和图4，图3是本申请实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图，图4是图3示出的激光投影设备中的光学照明系统和投影镜头的排布示意图。光学照明系统200还可以包括：位于匀光组件201和分光组件202之间的第二反射镜205，该第二反射镜205、分光组件202和LCOS 203的排布方向可以与多个光学镜片301的排布方向垂直。第二反射镜205、分光组件202和LCOS 203的排布方向可以为图中的Z轴方向，多个光学镜片301的排布方向可以为图中的Y轴方向。其中，该第二反射镜205可以用于将匀光组件201匀光后的激光光束导向分光组件202，该分光组件202可以用于透射匀光组件201匀光后的激光光束，并将经过LCOS 203调制后的激光光束反射至投影镜头300。在这种情况下，由于匀光组件201和分光组件202之间具有第二反射镜205，且该第二反射镜205、分光组件202和LCOS 203的排布方向，与多个光学镜片301的排布方向垂直。因此，通过第二反射镜205能够将匀光组件201匀光后的激光光束先反射至分光组件202，通过分光组件202将激光光束透射至LCOS 203，再通过LCOS 203将激光光束调制后通过分光组件202反射至投影镜头300。如此，能够保证激光投影设备的整体体积较小的情况下，使得激光投影设备能够正常投射图像画面。

在本申请实施例中，如图4所示，光学照明系统200中的分光组件202可以包括：片状的分光镜片2024，以及位于所述分光镜片2024上的偏振分光膜，分光镜片2024上的偏振分光膜朝向LCOS 203的出光面A1，且朝向投影镜头300中的多个光学镜片301。示例的，该片状的分光镜片2024可以为线栅偏振分光镜(Wire-grid Polarization Beam splitter；简称：Wire-grid PBS)，线栅PBS与LCOS的出光面A1之间的夹角可以为45度。该线栅PBS可以允许射入的P偏振光完全通过，而将射入的S偏振光以45度的出射角被反射，S偏振光的偏振方向与P偏振光的偏振方向垂直。例如，匀光组件201匀光后的激光光束中的P偏振光经过第二反射镜205反射后由线栅PBS透射至LCOS 203，LCOS 203将该P偏振光调制后形成S偏振光后进行反射，从LCOS 203反射出的S偏振光通过线栅PBS的反射面反射至投影镜头300。需要说明的是，该线栅PBS也可以透射S偏振光，反射P偏振光，本申请实施例对此不作具体的限定。

可选的，如图4所示，光学照明系统200中的LCOS 203的长边B1所在的方向可以与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向垂直。在这种情况下，由于LCOS 203的长边B1所在的方向与投影镜头300中的多个光学镜片301的排布方向垂直。因此，能够压缩LCOS203和多个光学镜片301在多个光学镜片301的排布方向上的所占的空间，使得激光投影设备的整体体积进一步减小。

在本申请实施例中，如图4和图5所示，图5是本申请实施例提供的又一种激光投影设备的结构示意图。激光投影设备中的光学照明系统200还可以包括：位于匀光组件201和分光组件202之间的依次排布的第一球面透镜206、第二球面透镜207和第三球面透镜208。在本申请中，第一球面透镜206可以具有入光面S1和出光面S2，第一球面透镜206的入光面S1可以为平面，第一球面透镜206的出光面S2可以为凸面；第二球面透镜207可以具有入光面S3和出光面S4，第二球面透镜207的入光面S3可以为平面，第二球面透镜207的出光面S4可以为凸面；第三球面透镜208的可以具有入光面S5和出光面S6，第三球面透镜208的入光面S5可以为凸面，第三球面透镜208的出光面S6可以为平面。这样，通过第一球面透镜206和第二球面透镜207能够将激光光束调整为平行光束，然后通过第三球面透镜208对光束进行汇聚。

可选的，如图4所示，光学照明系统200中的第二反射镜205可以位于第二球面透镜207和第三球面透镜208之间，第二球面透镜207与第二反射镜205的排布方向，垂直于第三球面透镜208与第二反射镜205的排布方向。示例的，经过匀光组件201匀光后的激光光束依次经过第一球面透镜206、第二球面透镜207入射至第二反射镜205，再经过第二反射镜205将激光光束反射至第三球面透镜208。

在本申请实施例中，如图4所示，光学照明系统200还可以包括：位于分光组件202和LCOS 203之间的补偿片209，补偿片209可以用于调整经过LCOS 203调制后的激光光束的偏振态。在这种情况下，当激光光束中的P偏振光入射到LCOS 203上，经过LCOS 203调制后反射S偏振光。然而LCOS 203存在一定的预倾角，导致LCOS 203调制后反射出来的不是纯的S偏振光。补偿片209能够对LCOS 203调制后的激光光束的偏振态进行调整，也即是能够对预倾角进行补偿，使得经过补偿片209后的S偏振光的纯度较高，进而提高了光学照明系统的对比度。

可选的，请参考图6，图6是本申请实施例提供的一种补偿片的正视图。光学照明系统200中的补偿片209可以与LCOS 203的出光面A1平行，且该补偿片209能够绕垂直于LCOS203的出光面A1的中心轴L进行旋转。在这种情况下，当LCOS 203存在不同的预倾角时，能够通过旋转补偿片209以实现对LCOS 203的不同预倾角进行补偿，进一步有效的提高了光学照明系统的对比度。在本申请中，补偿片209绕垂直于LCOS 203的出光面A1的中心轴L进行旋转的角度范围可以是负10度至正10度。例如，该补偿片209绕垂直于LCOS 203的出光面A1的中心轴L向顺时针方向旋转的角度为正，补偿片209绕垂直于LCOS 203的出光面A1的中心轴L向逆时针方向旋转的角度为负。

在本申请实施例中，如图4和图5所示，光学照明系统200还可以包括：位于分光组件202和投影镜头300之间的第一偏光片210，该第一偏光片210能够滤除激光光束中的部分偏振光，提升光学照明系统的对比度。另外，第一偏光片210能够与投影镜头300后端的投影屏幕相配合，实现较高的投影效率。在本申请中，光学照明系统200还可以包括：位于第三球面透镜208和分光组件202之间的第二偏光片211。在这种情况下，由于激光光束在光学系统内传输的过程中，激光光束的偏振态会发生一定的改变。因此，当激光光束通过第二偏光片211时，第二偏光片211能够滤除激光光束内的部分偏振光，提升光学照明系统的对比度。示例的，当光源系统100发出P偏振光，该P偏振光在光源系统100中进行传输并导向光学照明系统200中。在光学照明系统200传输的过程中，P偏振光中的部分激光光束的偏振态会发生改变，第二偏光片211能够滤除偏振态发生变化的激光光束，进而提升了P偏振光的纯度。

可选的，如图4和图5所示，光学照明系统200还可以包括：位于第一偏光片210和投影镜头300之间的振镜212。通过该振镜212能够使得LCOS 203出射的激光光束上所携带的信息会在振镜212处产生像素偏移并在投影镜头300中进行叠加，以达到较高的分辨率。

在本申请实施例中，如图4和图5所示，光学照明系统200还可以包括：位于第一偏光片210和振镜212之间的平板玻璃213，通过该平板玻璃213能够适配投影镜头的后焦，使得通过投影镜头投射的图像画面的显示效果更好。需要说明的是，该平板玻璃213可以设置，也可以不设置，本申请实施例对此不做具体的限定。

在本申请实施例中，光学照明系统200中的匀光组件201可以包括：光导管201a和复眼透镜(图中未示出)，该光导管201a和复眼透镜均可以对激光光束起到匀化的作用。示例的，当该匀光组件201为复眼透镜时，复眼透镜可以包括：玻璃衬底，位于玻璃衬底的入光面上的阵列排布的多个微透镜，以及位于玻璃衬底的出光面上的阵列排布的多个微透镜。其中，入光面上的多个微透镜和出光面上的多个微透镜一一对应，每个微透镜的形状和大小与对应的微透镜的形状和大小均相同。示例的，入光面上的多个微透镜和出光面上的多个微透镜均可以为球面凸透镜或非球面凸透镜。这样，入光面上的多个微透镜可以对各个激光单元所发出的激光的光斑进行分割。在通过出光面上的多个微透镜对分割后的光斑进行累加，从而可以实现对各个激光单元所发出的激光光束进行匀化，以实现对第一激光器和第二激光器所发出的激光光束进行匀化。

当该匀光组件201为光导管201a时，光导管201a可以是一种由四片平面反射片拼接而成的管状器件，也即为空心光导管，光线在光导管201a内部多次反射，达到匀光的效果，光导管201a也可以采用实心光导管。激光光束从光导管201a的入光面进入，再从光导管201a的出光面射出，在经过光导管201a的过程中完成光束匀化以及光斑优化。

需要说明的是，本申请实施例均是以匀光组件201为光导管201a为例进行示意性说明的。为了提高LCOS 203对激光光束的调制的效率，通常需要保证入射到LCOS 203上的激光光束的光斑的长边与LCOS 203的长边对应，激光光束的光斑的短边与LCOS 203的短边对应。

可选的，请参考图7，图7是本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图。光源系统100中的激光器101和合光镜组102的个数均可以为两个，且两个激光器101和两个合光镜组102一一对应。每个激光器与对应的合光镜组的排布方向，均垂直于合光镜组102和第一反射镜103的排布方向。其中，每个激光器所发出的激光光束包含红色激光、蓝色激光和绿色激光。示例的，该两个激光器101可以包括：第一激光器101a和第二激光器101b，两个合光镜组102可以包括：第一合光镜组1021和第二合光镜组1022。该第一合光镜组1021可以位于第一激光器101a的出光侧，第一激光器101a和第一合光镜组1021的排布方向，垂直于第一合光镜组1021和第一反射镜103的排布方向；该第二合光镜组1022可以位于第二激光器101b的出光侧，第二激光器101b和第二合光镜组1022的排布方向，垂直于第二合光镜组1022和第一反射镜103的排布方向。需要说明的是，光源系统中的激光器101和合光镜组102的个数可以为一个，本申请实施例对此不做具体的限定。

示例的，第一合光镜组1021可以包括：沿第一方向依次排布的第一镜片L1、第二镜片L2和第三镜片L3。在目标平面上，第一镜片L1的正投影、第二镜片L2的正投影以及第三镜片L3的正投影至少部分重合，该目标平面为垂直于第一方向的平面。这样，第一激光器101a用于向第一镜片L1和第二镜片L2发出蓝色激光和绿色激光，且向第三镜片L3发出红色激光。例如，第一激光器101a可以用于向第一镜片L1发出绿色激光，且第一镜片L1用于将绿色激光反射向第一反射镜103；第一激光器101a可以用于向第二镜片L2发出蓝色激光，且第二镜片L2用于将蓝色激光反射向第一反射镜103；第一激光器101a可以用于向第三镜片L3发出红色激光，且第三镜片L3用于将红色激光反射向第一反射镜103。

在本申请实施例中，第一合光镜组1021中的第一镜片L1可以为用于反射所有颜色的光的反射镜，或者可以为用于反射绿色激光且透射其他颜色的激光的二向色片；第二镜片L2可以为用于反射蓝色激光且透射其他颜色的激光的二向色片；第三镜片L3可以为用于反射红色激光且透射其他颜色的激光的二向色片。

在本申请中，第一激光器101a所发出的蓝色激光和绿色激光的偏振极性与红色激光的偏振极性相反。例如，蓝色激光和绿色激光为S偏振光，红色激光为P偏振光。为此，参考图，光源系统100还可以包括：第一偏振转换部件104。该第一偏振转换部件104可以位于第一激光器101a和第一镜片L1及第二镜片L2之间，该第一偏振转换部件104可以用于将射入的蓝色激光和绿色激光由S偏振光转换为P偏振光后，射向第一镜片L1和第二镜片L2，使得射入第一反射镜103的蓝色激光和绿色激光的偏振方向均和红色激光的偏振方向相同。这样，采用统一偏振方向的激光形成投影画面，可以避免由于光学镜片对于不同偏振光的透反效率不同，导致形成的投影画面存在色块的问题。示例的，该第一偏振转换部件104可以为半波片，相关技术中通常在光学照明系统中使用偏光转换系统(英文：Polerizationconversion system；简称：PCS)进行激光光束的偏振转换，其效率仅有70％到80％，导致偏振转换的效率较低。本申请中采用在光源系统中设置半波片对激光光束的偏振态进行转换，能够有效的提高偏振转换的效率，另外减小了光学照明系统的体积。

示例的，如图7所示，第二合光镜组1022可以包括：沿第一方向依次排布的第四镜片L4、第五镜片L5和第六镜片L6。在目标平面上，第五镜片L5的正投影、第四镜片L4的正投影以及第六镜片L6的正投影至少部分重合。这样，第二激光器101b可以用于向第五镜片L5发出绿色激光，且第五镜片L5用于将绿色激光反射向第一反射镜103；第二激光器101b可以用于向第六镜片L6发出蓝色激光，且第六镜片L6用于将蓝色激光反射向第一反射镜103；第二激光器101b可以用于向第四镜片L4发出红色激光，且第四镜片L4用于将红色激光反射向第一反射镜103。

在本申请实施例中，第二合光镜组1022中的第五镜片L5可以为用于反射所有颜色的光的反射镜，或者也可以为用于反射绿色激光且透射其他颜色的激光的二向色片；第六镜片L6可以为用于反射蓝色激光且透射其他颜色的激光的二向色片；第四镜片L4可以为用于反射红色激光且透射其他颜色的激光的二向色片。

第二激光器所发出的蓝色激光和绿色激光的偏振极性与红色激光的偏振极性相反。例如，蓝色激光和绿色激光为S偏振光，红色激光为P偏振光。光源系统100还可以包括：第二偏振转换部件105。该第二偏振转换部件105可以位于第二激光器101b和第五镜片L5和第六镜片L6之间。该第二偏振转换部件105可以用于将射入的蓝色激光和绿色激光由S偏振光转换为P偏振光后，射向第五镜片L5和第六镜片L6，使得射入第一反射镜103的蓝色激光和绿色激光的偏振方向均和红色激光的偏振方向相同。示例的，该第二偏振转换部件105可以为半波片。

可选的，如图7所示，光源系统100还可以包括：第四球面透镜106、第五球面透镜107，以及位于第四球面透镜106和第五球面透镜107之间的扩散片108。该扩散片可以对射入的激光光束进行匀化后射向光导管201a。示例的，该第五球面透镜107可以为超球镜片，通过该超球镜片将激光光束进行汇聚后射入光导管201a。

表1是本申请实施例中的第一球面透镜、第二球面透镜和第三球面透镜的曲率半径R和厚度T。其中，曲率半径R和厚度T的单位均为毫米(mm)。

表1

面号	曲率半径R	厚度T
			第一球面透镜	无穷大	7.3
	-12.1
			第二球面透镜	无穷大	7.28
	-22.3
			第三球面透镜	-32.07	5
	无穷大

如表1所示，第一球面透镜206的入光面S1的曲率半径的值为无穷大，第一球面透镜206的出光面S2的曲率半径的值为-12.1毫米，第一球面透镜206的中心厚度的值为7.3毫米；第二球面透镜207的入光面S3的曲率半径的值为无穷大，第二球面透镜207的出光面S4的曲率半径的值为-22.3毫米，第二球面透镜207的中心厚度的值为7.28毫米；第三球面透镜208的入光面S5的曲率半径的值为-32.07，第三球面透镜208的出光面S6的曲率半径的值为无穷大，第三球面透镜208的中心厚度的值为5毫米。

本申请中，光学照明系统的F#的数值可以小于2.3。由于光学照明系统的F#的值的平方与光学照明系统的光学扩展量的值成反比。如此，通过减小F#的值，能够使得光学照明系统的光学扩展量的值增加，进而使得激光投影设备的投影的效率较高。

综上所述，本申请实施例提供了一种激光投影设备，该激光投影设备可以包括：光源系统、光学照明系统和投影镜头。由于光学照明系统仅采用单片LCOS实现对激光光束的调制，与之相配合使用的其他光学器件的数量也较少(例如偏振分光棱镜只需要一个)。另外，光源系统中的合光镜组和第一反射镜的排布方向与投影镜头中的多个光学镜片的排布方向平行，光学照明系统中的匀光组件和分光组件的排布方向与多个光学镜片的排布方向垂直。因此，使得光源系统、光学照明系统和投影镜头的排布较为紧凑，进而使得激光投影设备在第一方向上宽度较小，在第二方向上的宽度也较小。如此，能够使得整个激光投影设备的体积较小。

在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本申请的可选的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光投影设备，其特征在于，包括：光源系统、光学照明系统和投影镜头；

所述光源系统包括：激光器、合光镜组和第一反射镜，所述合光镜组位于所述激光器的出光侧，所述合光镜组与所述激光器的排布方向，垂直于所述合光镜组和所述第一反射镜的排布方向，所述激光器用于向所述合光镜组发出三种颜色的激光光束，所述合光镜组用于将所述三种颜色的激光光束进行合光后导向所述第一反射镜；

所述光学照明系统包括：匀光组件、分光组件和液晶附硅LCOS，所述第一反射镜用于将合光后的激光光束导向所述匀光组件，所述匀光组件用于将所述合光后的激光光束进行匀光，并将匀光后的激光光束导向所述分光组件，所述分光组件用于将所述匀光后的激光光束导向所述LCOS，所述LCOS用于将所述匀光后的激光光束进行调制；

所述投影镜头具有多个光学镜片，所述投影镜头用于将经过所述LCOS调制后的激光光束投射成像；

其中，所述合光镜组和所述第一反射镜的排布方向与所述多个光学镜片的排布方向平行，所述匀光组件和所述分光组件的排布方向与所述多个光学镜片的排布方向垂直。

2.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述分光组件和所述LCOS的排布方向，与所述多个光学镜片的排布方向平行，且所述LCOS的出光面朝向所述多个光学镜片；

其中，所述分光组件用于将所述匀光后的激光光束反射至所述LCOS，并将经过所述LCOS调制后的激光光束透射至所述投影镜头。

3.根据权利要求2所述的激光投影设备，其特征在于，所述分光组件包括：第一直角棱镜、第二直角棱镜，以及位于第一直角棱镜的斜面和所述第二直角棱镜的斜面之间的分光介质膜，所述第一直角棱镜相对于所述第二直角棱镜更靠近所述匀光组件，且所述第二直角棱镜的斜面朝向所述LCOS的出光面，且朝向所述匀光组件。

4.根据权利要求1所述的激光投影设备，其特征在于，所述光学照明系统还包括：位于所述匀光组件和所述分光组件之间的第二反射镜，所述第二反射镜、所述分光组件和所述LCOS的排布方向，与所述多个光学镜片排布方向垂直；

其中，所述第二反射镜用于将所述匀光后的激光光束导向所述分光组件，所述分光组件用于透射所述匀光后的激光光束，并将经过所述LCOS调制后的激光光束反射至所述投影镜头。

5.根据权利要求4所述的激光投影设备，其特征在于，所述分光组件包括：片状的分光镜片，以及位于所述分光镜片上的偏振分光膜，所述偏振分光膜朝向所述LCOS的出光面，且朝向所述多个光学镜片。

6.根据权利要求4所述的激光投影设备，其特征在于，所述LCOS的长边所在的方向与所述多个光学镜片的排布方向垂直。

7.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述光学照明系统还包括：位于所述匀光组件和所述分光组件之间的依次排布的第一球面透镜、第二球面透镜和第三球面透镜。

8.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述匀光组件包括：光导管或复眼透镜。

9.根据权利要求1至6任一所述的激光投影设备，其特征在于，所述光源系统中的激光器和合光镜组的个数均为两个，且两个所述激光器和两个所述合光镜组一一对应，每个所述激光器与对应的合光镜组的排布方向均，垂直于所述合光镜组与所述第一反射镜的排布方向；

其中，每个所述激光器所发出的激光光束包含红色激光、绿色激光和蓝色激光。

10.根据权利要求9所述的激光投影设备，其特征在于，所述光源系统还包括：位于所述激光器和所述合光镜组之间的偏振转换部件，所述偏振转换部件用于调整所述激光器发出的激光光束中的绿色激光和蓝色激光的偏振态。

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