一种投影装置

技术领域

本申请属于显示技术领域，更具体地说，是涉及一种投影装置。

背景技术

目前的家用投影仪技术中，大多采用LED组合光源实现白光出射，然而，由于LED光源本身的亮度不足、寿命短等缺点，制约了家用投影仪的进一步发展。为弥补纯LED光源在家用投影仪中的缺点，有人提出使用混合光源的方案，即激光加LED的混合光源，通过激光亮度、色纯度、使用寿命等方面的优势，可以弥补纯LED光源的缺点。但在激光加LED的混合光中，由于LED的光学扩展量和激光的光学扩展量差异明显，给混合光的匀光造成了困难。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种投影装置，以解决现有技术中激光加LED的混合光匀光困难的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种投影装置，包括混合光源，用于发出混合光，所述混合光包括激光和LED光；第一光阑，设置于所述混合光源的出光光路上；匀光器件，设置于所述第一光阑的出光光路上；第二光阑，设置于所述匀光器件的出光光路上；以及光调制组件，设置于所述第二光阑的出光光路上。

可选地，所述投影装置还包括第一透镜，所述第一透镜设置在所述匀光器件和所述第二光阑之间的光路上。

可选地，所述投影装置还包括反射镜和第二透镜，所述反射镜和所述第二透镜依次设置在所述第一透镜和所述第二光阑之间的光路上。

可选地，所述光调制组件包括PBS棱镜和LCOS，通过所述第二光阑出射的混合光经所述PBS棱镜入射至所述LCOS，混合光经过所述LCOS调制成为图像光后从所述PBS棱镜射出。

可选地，所述光调制组件还包括检偏器，所述检偏器设置于所述PBS棱镜的入光一侧和/或出光一侧。

可选地，所述混合光源包括第一光模块，所述第一光模块包括第一光源和第二光源，所述第一光源用于发出第一光，所述第二光源用于发出第二光；第二光模块，所述第二光模块包括第三光源，所述第三光源用于发出第三光；第一合光模块，所述第一合光模块用于将所述第一光、所述第二光和所述第三光进行合光；其中，所述第一光和所述第二光的光学扩展量大于所述第三光的光学扩展量，所述第三光为红激光。

可选地，所述第三光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离大于所述第一光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离，所述第三光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离大于所述第二光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离。

可选地，所述第一光为蓝光，所述第二光为绿光，所述第一光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离大于所述第二光源到所述第一合光模块的出光口的光路距离。

可选地，所述混合光源包括第三光模块，所述第三光模块包括第四光源和第五光源，所述第四光源用于发出第四光，所述第五光源用于发出第五光；第四光模块，所述第四光模块包括第六光源，所述第六光源用于发出第六光；以及第二合光模块，所述第二合光模块用于将所述第四光、所述第五光和所述第六光进行合光；其中，所述第四光的光学扩展量和所述第五光的光学扩展量分别小于所述第六光的光学扩展量，所述第四光为蓝激光，所述第五光为红激光。

可选地，所述第六光为绿光，所述第四光源到所述第二合光模块的出光口的光路距离大于所述第六光源到所述第二合光模块的出光口的光路距离，所述第五光源到所述第二合光模块的出光口的光路距离大于所述第六光源到所述第二合光模块的出光口的光路距离。

本申请实施例至少具有以下有益效果：混合光在进行匀光之前，先通过第一光阑控制混合光的角分布，避免混合光经过匀光器件后的一部分由于过大光束锥角而不能入射到空间光调制器，混合光在进行匀光之后，再通过第二光阑控制混合光的面分布，挡掉不需要的杂散光并使混合光光斑的形状和大小能够适配光调制组件。通过该方式可以对混合光进行有效的匀光，匀光效果好，而且使能够减少无效的混合光入射到光调制组件上，提高了光调制组件对混合光的成像质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本申请实施例中投影装置的结构示意图；

图2为本申请实施例中混合光源的一种结构示意图；

图3为本申请实施例中混合光源的另一种结构示意图。

其中，图中各标记为：

1、混合光源；11、第一光模块；111、第一光源；112、第二光源；12、第二光模块；121、第三光源；13、第一合光模块；14、第三光模块；141、第四光源；142、第五光源；15、第四光模块；151、第六光源；16、第二合光模块；2、第一光阑；3、匀光器件；4、第一透镜；5、反射镜；6、第二透镜；7、第二光阑；8、光调制组件；81、PBS棱镜；82、LCOS；83、检偏器；9、镜头。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请实施例提供一种投影装置，如图1所示，投影装置包括混合光源1、第一光阑2、匀光器件3、第二光阑7和光调制组件8。其中，混合光源1用于发出混合光，混合光包括激光和LED光；第一光阑2设置于混合光源1的出光光路上；匀光器件3设置于第一光阑2的出光光路上；第二光阑7，设置于匀光器件3的出光光路上；光调制组件8设置于第二光阑7的出光光路上。即混合光源1发出的混合光依次先后经过第一光阑2、匀光元件、第二光阑7和光调制组件8，混合光经过光调制组件8调制成为图像光后向镜头9方向射出。

混合光源1出射的混合光中，LED的光学扩展量明显大于激光的光学扩展量，使混合光具有较大的光斑面积，而匀光器件3入口处的光斑面积决定了匀光器件3出口处的光束锥角，混合光光斑的外圈部分若经过匀光器件3，将会由于过大的光束锥角而导致不能入射到光调制组件8上。因此，在混合光进入匀光器件3进行匀光之前，通过第一光阑2可以挡住混合光光斑的外圈部分，使通过第一光阑2后的混合光在经过匀光器件3匀光之后，具有合适的光束锥角并能够入射到光调制组件8上。这里的匀光器件3可以是复眼投影透镜，光调制组件8可以包括LCOS82。混合光经过匀光器件3之后和进入光调制组件8之前，通过第二光阑7可以挡住混合光中不需要的杂散光，控制混合光光斑的形状和面积，成为最终落在光调制组件8上矩形光斑。

本申请提供的投影装置，混合光在进行匀光之前，先通过第一光阑2控制混合光的角分布，避免混合光经过匀光器件3后的一部分由于过大光束锥角而不能入射到空间光调制器，混合光在进行匀光之后，再通过第二光阑7控制混合光的面分布，挡掉不需要的杂散光并使混合光光斑的形状和大小能够适配光调制组件8。通过该方式可以对混合光进行有效的匀光，匀光效果好，而且使能够减少无效的混合光入射到光调制组件8上，提高了光调制组件8对混合光的成像质量。

在一些实施例中，投影装置还包括第一透镜4，第一透镜4设置在匀光器件3和第二光阑7之间的光路上，匀光器件3和第二光阑7之间的第一透镜4能够对混合光进行收集，避免混合光在匀光器件3和第二光阑7传输的过程中光斑面积变大。

在一些实施例中，投影装置还包括反射镜5和第二透镜6，反射镜5和第二透镜6依次设置在第一透镜4和第二光阑7之间的光路上。通过设置反射镜5可以改变混合光的传输方向，避免混合光一直沿同一方向传输，有利于缩小投影装置的长度尺寸。

在一些实施例中，光调制组件8包括PBS棱镜81和LCOS82，通过第二光阑7出射的混合光经PBS棱镜81入射至LCOS82，混合光经过LCOS82调制成为图像光后从PBS棱镜81射出，图像光再进入镜头9。

在一些实施例中，光调制组件8还包括检偏器83，检偏器83设置于PBS棱镜81的入光一侧和/或出光一侧。检偏器83可以设置于PBS棱镜81的入光一侧，也可以设置于PBS棱镜81的出光一侧，也可以同时设置于PBS棱镜81的入光一侧和出光一侧。如图1所示，检偏器83同时设置于PBS棱镜81的入光一侧和出光一侧，分别对入射PBS棱镜81的混合光和出射PBS棱镜81的图像光进行检偏。

在一些实施例中，如图2所示，混合光源1包括第一光模块11、第二光模块12和第一合光模块13。第一光模块11包括第一光源111和第二光源112，第一光源111用于发出第一光，第二光源112用于发出第二光，在一些实施例中，第一光为蓝光，第二光为绿光。第二光模块12包括第三光源121，第三光源121用于发出第三光，在本实施例中，第三光为红光。第一合光模块13用于将第一光、第二光和第三光进行合光。其中，第一光和第二光的光学扩展量大于第三光，如第一光和第二光可以为LED发出的宽谱光或者为荧光，荧光可以采用固定式荧光轮、色轮等形式产生，本文对此不做限定。第三光可以为激光，优选的，为线偏振激光。由于第一光和第二光的光学扩展量大于第三光，因此，对于第一光、第二光以及第三光进行合光时，可以充分利用该三种光在光谱上的差异以及三种光在光学扩展量上的差异，进而能够使得光源合光后在亮度进一步提升的前提下，体积被进一步减小。同时，由于第一光模块11中的第一光源111和第二光源112的光学扩展量较大，可以充分利用非成像光学原理对第一光模块11出射的光进行回收利用，显著提高光源的出光效率。

在一些实施例中，第一光模块11包括第一光源111和第二光源112，第一光源111和所述第二光源112的类型为LED光源，第一光为蓝光，第二光为绿光，优选的，第一光的光谱范围为480±15nm，第二光的光谱范围为538nm±15nm；第一收集组件和第二收集组件分别用于对第一光源111和第二光源112出射的光线进行收集并照射到起偏组件上；第一起偏组件和第二起偏组件用于对出射的第一光和第二光进行起偏，从而匹配后续的光调制组件8(LCOS)，第一起偏组件和第二起偏组件可以采用线偏振片进行起偏；第一回收组件和第二回收组件(图中未示出)用于将第一起偏组件和第二起偏组件起偏后的第一偏振态的光通过，并将与第一偏振态垂直的第二偏振态的光反射回光源组件重新利用。在一些实施例中，第一回收组件和第二回收组件为反射式偏振增亮膜(DBEF，dual brightness enhancementfilm)。

在一些实施例中，请继续参见图2，第二光模块12包括第三光源121、反光镜、消散斑组件和准直组件，其中，第三光源121用于发出第三光，第三光源121为红色激光，优选的，第三光源121的波谱范围为625nm±2nm，由于第三光源121发出的第三光与第一光源111发出的第一光和第二光源112的第二光的光谱范围的差异较大，因此，对于第一合光模块13的设计难度较小，同时，由于第三光源121相较于LED红光光源发出的红宽谱光而言，色坐标更靠近色域极值，故本光源系统的色域范围相较于红光LED、蓝光LED以及绿光LED的组合光源的色域范围更大，因而显色效果也更好，有效的提升了用户体验。反光镜主要用于将第三光反射，以使得第三光射入第一合光模块13，从图2所述的光路架构中看，设置反光镜能够充分利用第一光源111和第二光源112在横向的空间，同时，该设计能够在减少光源组件之间干涉的基础上将光源系统的体积进行限缩。在一些实施例中，消散斑组件设置在反光镜和第一合光模块13之间，通过这样的设置，一方面，能够有效消除第三光的散斑，提升光源系统出射的白光的效率，另一方面，也能将第三光的光学扩展量进行展宽，从而能够使得第一光、第二光和第三光在第一合光模块13中充分接触，实现较优的合光；在一些实施例中，反光镜和消散斑组件一体设计，能够对第三光进行消散斑和反射；在另一些实施例中，消散斑组件设置在第一合光模块13之后和匀光模块之前，这样可以充分利用第三光与第一光和第二光的光学扩展量差异，进而对第一合光模块13进行差异化设计，提高第一合光模块13的合光效率。

在一些实施例中，针对消散斑组件设置在反光镜和第一合光模块13之间的方案，请继续参见图2，第一合光模块13可以包括第一合光组件和第二合光组件，在本实施例中，第一合光组件用于透射红光、反射蓝光，第二合光组件用于透射红光、透射蓝光、反射绿光。通过这样的设置，能够保证经过消散斑组件消散斑后的第三光的扩展量与第一光和第二光的扩展量匹配，从而能够通过波长合光方式实现合光，且由于消散斑组件还可以与反光镜一体设计，可以进一步减小光路体积。

在一些实施例中，第三光源121到第一合光模块13的出光口的光路距离大于第一光源111到第一合光模块13的出光口的光路距离，第三光源121到合光模块的出光口的光路距离大于第二光源112到第一合光模块13的出光口的光路距离。具体的，请参见图2，第一光源111到第一合光模块13的出光口的光路距离为L2+D2+D1，第二光源112到第一合光模块13的出光口的光路距离为L1+D1，第三光源121到第一合光模块13的出光口的光路距离为L3+D3+D2+D1，L3+D3+D2+D1>L1+D1，且L3+D3+D2+D1>L2+D2+D1。第一光源111、第二光源112和第三光源121三种光源中，由于第三光的光学扩展量最小，第一光、第二光的光学扩展量均大于第三光，基于光学扩展量越大的光在传播时光损失越多的特性，因此，在传播过程中，第一光、第二光均比第三光更容易发生光损失。在进行光路设计时，优先将第一光源111、第二光源112相对地离第一合光模块13的出口近一些，可以相对地减少第一光、第二光的光损失。

在一些实施例中，第一光为蓝光，第二光为绿光，第一光源111到第一合光模块13的出光口的光路距离大于第二光源112到第一合光模块13的出光口的光路距离。具体的，请参见图2，第一光源111到第一合光模块13的出光口的光路距离为L2+D2+D1，第二光源112到第一合光模块13的出光口的光路距离为L1+D1，第三光源121到第一合光模块13的出光口的光路距离为L3+D3+D2+D1，且L3+D3+D2+D1>L2+D2+D1>L1+D1。第二光源112和第一光源111两种光源中，因为绿光对画面亮度贡献大，需要优先减少光损失，所以，在进行光路设计时，优先将第二光源112相对地离第一合光模块13的出口近一些，可以相对地减少绿光的光损失，使显示画面更加亮丽。

在一些实施例中，如图3所示，混合光源1包括第三光模块14、第四光模块15和第二合光模块16。第三光模块14包括第四光源141和第五光源142，第四光源141用于发出第四光，第五光源142用于发出第五光，第四光为蓝激光，第五光为红激光。第四光模块15包括第六光源151，第六光源151用于发出第六光，在本实施例中，第六光为绿光。第二合光模块16用于将第四光、第五光和第六光进行合光，可以采用的方式包括波长合光方式或者扩展量合光方式。其中，第四光的光学扩展量和第五光的光学扩展量分别小于第六光的光学扩展量，如第六光可以为LED发出的宽谱光或者为荧光，荧光可以采用固定式荧光片、色轮等形式产生，本文对此不做限定。第四光的光学扩展量和第五光的光学扩展量分别小于第六光的光学扩展量，因此，对于第四光、第五光以及第六光进行合光时，可以充分利用该三种光在光谱上的差异以及三种光在光学扩展量上的差异，进而能够使得光源合光后在亮度进一步提升的前提下，体积被进一步减小。

在一些实施例中，如图3所示。第三光模块14包括第四光源141、第五光源142、消散斑组件和透镜组件，消散斑组件用于对第四光和第五光进行消散斑。具体的，第四光源141为蓝激光器、第五光源142为红激光器；消散斑组件包括第一散射片和第二散射片，第一散射片用于对第四光源141发出的第四光进行消散斑，第二散射片用于对第五光源142发出的第五光进行消散斑；透镜组件包括第一透镜4和第二透镜6，在第四光和第五光光斑较大的情况下，或者第四光源141、第五光源142使用阵列激光器的情况下，第一透镜4和第二透镜6能够分别对第四光、第五光进行收集，确保第四光的光学扩展量和第五光的光学扩展量分别小于第六光的光学扩展量。

第四光模块15包括第六光源151、收集元件、起偏元件以及回收元件。其中，第六光源151用于发出第六光，在本实施例中，第六光源151为绿色LED光源，第六光为绿光；收集元件设置在第六光源151的出射光路上，用于对第六光源151出射的光线进行收集并照射到起偏元件上；起偏元件设置在收集元件的出射光路上，用于对收集元件出射的第六光进行起偏，从而匹配后续的光调制组件8(LCOS)，起偏元件可以采用线偏振片进行起偏；在起偏元件的出射光路上，还设置有回收元件，回收元件允许起偏后的第一偏振态的光通过，并将与第一偏振态垂直的第二偏振态的光反射回第六光源151重新利用。在一些实施例中，回收元件为反射式偏振增亮膜(DBEF，dual brightness enhancement film)。

在一些实施例中，参见图3，第二合光模块16可以包括第三合光组件、第四合光组件、第五合光组件；第三合光组件用于反射第四光，第四合光组件用于透射第四光、反射第五光，第五合光组件用于透射第四光、透射第五光、反射第六光。通过这样的设置实现合光，可以进一步减小光路体积。

在一些实施例中，第六光为绿光，第四光源141到第二合光模块16的出光口的光路距离大于第六光源151到第二合光模块16的出光口的光路距离，第五光源142到第二合光模块16的出光口的光路距离大于第六光源151到第二合光模块16的出光口的光路距离。基于光学扩展量越大的光在传播时光损失越多的特性，且因为绿光对画面亮度贡献大，需要优先减少光损失，所以，在进行光路设计时，优先将第六光源151相对地离第二合光模块16的出口近一些，可以相对地减少绿光的光损失，使显示画面更加亮丽。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。