一种散射调整装置、光源及投影系统的制作方法

本发明涉及投影装置技术领域，具体而言涉及一种投影装置的光源领域。

背景技术：

在投影领域中，尤其是激光投影领域中，其光源系统中往往需要使用散射片，该散射片在光源系统中的作用是改变光源光的空间分布，，使得经过散射片后的光源的光经过会聚系统后到达波长转换材料上的光斑具有相对均匀的分布。

然而，现有的散射片往往难以达到准确的散射目的，比如，通常的散射片结构为玻璃，两侧分别为透过面与散射面，其中透过面镀有增透膜，散射面有散射层，采用特殊的工艺制得，主要作用是改变激光的方向性。该器件目前主要的问题是，制得的散射片由于工艺的限制，导致散射的角度会有一定的偏差，例如雾度要求是1.5°，实际生产的结果可能会有+/-0.3°或是更大的公差，导致入射到波长转换材料上的光斑也会大小不一，造成光源系统的效率高低不一。即因为雾度(散射角度)的不能精确控制，导致系统效率不一致。

另一方面，即使通过增加成本制造出完全符合预设雾度的散射片，然而由于光源本身的差异存在，散射片的通用性较差，难以适合不同光源的差异。即使对于同一光源而言，由于时间老化等问题的存在，其输出随着时间往往也存在着变化，因此，散射片难以适应光源的输出分布变化，无法控制系统效率。

本发明的目的是根据光路的特点，发明了一种可调雾度的散射片，以解决其偏差问题，在光源上进行实时调整，直到达到光源最大效率输出，保证光源的一致性，同时降低因对厂商过小公差的要求导致的成本上升。

因此，有必要提供一种散射调整装置，光源及投影系统，以解决上述技术问题的至少一个。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种散射装置，包括：第一散射区域和第二散射区域；其中，所述第一散射区域与第二散射区域具有不同的雾度，且第一散射区域的雾度小于第二散射区域的雾度。

进一步地，所述散射装置具有第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面相对设置。

进一步地，所述第一散射区域和第二散射区域均位于第二表面上。

进一步地，所述第一表面的雾度值为常数。

进一步地，所述第二散射区域还包括第三散射区域和第四散射区域，其中第三散射区域的雾度小于第四散射区域的雾度。

进一步地，所述第三散射区域或第四散射区域的雾度值为常数。

进一步地，所述第三散射区域或第四散射区域的雾度值为渐变的。

进一步地，所述第一散射区域、第二散射区交替设置。

本发明的另一方面提供了一种光源，所述光源包括：

如本发明第一方面所述的散射装置；波长转换部件，所述波长转换部分对激发光进行波长转换。

本发明的第三方面提供了一种投影装置，所述投影装置包括：本发明第二方面所提供的光源。

综上所述，本发明提供一种散射装置，包括：第一散射区域和第二散射区域；其中，所述第一散射区域与第二散射区域具有不同的雾度，且第一散射区域的雾度小于第二散射区域的雾度。其能实现对激发光散射角度的调整，以达到光源设计需要的雾度要求，保证一致性；并且该设计可以降低以往对单片的公差要求，提升生产的良率，减低生产成本。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为激光光源方案示意图；

图2为散射片结构示意图；

图3为归一化光强度分布示意图；

图4为本发明实施例的散射装置结构示意图；

图5为散射片上光斑分布示意图；

图6为本发明另一实施例的散射装置与光斑分布关系示意图；

图7为本发明再一实施例的散射装置结构示意图；

图8为本发明实施例的激光光源方案示意图。

附图标记说明：

101激光光源

102第一透镜

103第二透镜

104散射片

105二向色元件

106聚焦透镜组

107波长转换装置

108波长转换材料

111激发光

112散射后激发光

113透射后激发光

114受激发光

201入射光

202散射光

203增透膜面

204散射层面

300光斑阵列

301空白区

302重散射区

303轻散射区

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便阐释本发明如何改进目前存在的问题。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

图1为激光光源方案示意图，示例性地，采用蓝色的激光光源101产生激发光111，经过第一透镜102和第二透镜103进行缩束，再经过散射片104进行散射，达到改变激光方向性的目的，改变方向性的激发光即散射后的激发光112经过二向色元件105后，形成透射后的激发光113，并且该透射后的激发光113通过聚焦透镜组106会聚到波长转换材料108上，产生受激发光114，示例性地，该受激发光为荧光，受激发光114经过聚焦透镜组106后准直，被二向色元件105反射从另外一个方向出射，其中波长转换材料108在波长转换装置107上，所述波长转换装置107上面有波长转换区与透过区，透过的激发光经过一系列的反射镜与受激发光合光输出。具体的光路细节等技术方案将示例地如附图8所示。

在图1中所示的激光光源方案中，所使用的散射片104的结构如附图2所示，其中，其中包括入射光201，散射光202，增透膜面203，散射层面204，其主要结构为玻璃，两侧分别为透过面与散射面，其中透过面镀有增透膜，因而又称为增透膜面203，散射面有散射层，因为又被称为散射层面204，其主要作用是改变激光的方向性。

示例性地，散射片104中间包含散射基底基板，其夹设于增透膜面203和散射层面204之间，其中，所述基底基板可包括透明低铁非增强玻璃基板。当基底基板由透明非增强玻璃制成时，基底基板可比诸如pmma的塑料或丙烯酸树脂更耐热和水。此外，尽管基底基板长时间暴露于可见光或紫外光，但是基底基板不容易改变或翘曲。因此，能够延长基底基板的寿命。另外，由于透明非增强玻璃具有比丙烯酸树脂或塑料高的强度或耐受性，因此基底基板可形成为具有比丙烯酸树脂或塑料小的厚度，例如，1mm或更小的厚度。因此，基底基板可被更高效地用于窄边框或零边框型产品。

示例性地，散射片104通过基于卷对卷工艺的层压成型工艺形成，并且具有一片型或单片结构。增透膜面203和散射层面204可以通过卷对玻璃(roll-to-glass)工艺被集成在基底基板的前表面和后表面上。当增透膜面203和散射层面204与基底基板分开制造并且被安装或层压在基底基板的前表面和后表面上时，增透膜面203和散射层面204可能因热或湿气而变形。因此，当增透膜面203和散射层面204被首先形成为单片结构，然后被层压在耐热或湿气的基底基板上时，能够提高增透膜面203和散射层面204以及基底基板的耐用性，从而提升整个散射片104的耐用性。

示例性地，散射片104使用的是玻璃材质，増透膜层203是通过真空镀膜工艺，散射层面204是通过激光蚀刻制得。

另外，示例性地，散射层面204可被丝网印刷在基底基板的后表面上，以与基底基板集成。散射层面204可由二氧化钛或二氧化硅(tio2/sio2)或其化合物制成，当基底基板由透明非增强玻璃制成时，提高了基底基板的强度，但也增加了基底基板的透明度。

附图2所示的器件主要的问题是，由于受到制造散射片的工艺限制，导致散射的角度会有一定的偏差，例如雾度要求是1.5°，实际生产的结果可能会有+/-0.3°或是更大的公差，导致入射到波长转换材料上的光斑也会大小不一，造成光源系统的效率高低不一。即因为雾度(散射角度)的不能精确控制，导致系统效率不一致。

其中，前文的叙述中，雾度是指一束平行光经过散射面后，散射光的分布示意性地如图3所示，图3示出了归一化的光强度相对于角度的分布，如图3中所示，散射后的光分布中，边缘光强能量降到中心光强能量一半时，对应的角度为α，该角度为该散射片的雾度。具体地，光强分布往往呈对称的曲线分布，当纵轴的光强度降到中心光强度的50％时，此时对应的光的角度分别为α，-α，那么，这个角度α称为改该散射片的雾度。

本发明的目的是根据光路的特点，发明了一种可调雾度的散射片，以解决其偏差问题，在光源上进行实时调整，直到达到光源最大效率输出，保证光源的一致性，同时降低因对厂商过小公差的要求导致的成本上升。即本发明解决了一个散射可调的技术问题。

实施例一

附图4为本发明的散射装置结构示意图，如附图4所示，散射装置包括第一散射区域和第二散射区域，且第一散射区域的雾度小于第二散射区域的雾度。图示的阴影部分为第二散射区域，空白部分为第一散射区域，即空白部分的雾度小于阴影部分的雾度。所述散射装置具有第一表面和第二表面，其中，第一表面和第二表面相对设置。进一步地，散射装置具有a，b两面，且a面与b面具有不同的散射结构，其中a面即为第一表面，b面即为第二表面，具体地，其中a面为整面均匀的散射面，即第一表面的雾度值为常数，b面为分区域的散射面，右侧为b面的正面图，其中，阴影部分与空白部分的散射角度不同，即雾度值不同。第一散射区域和第二散射区域均位于第二表面上，如图4所示，空白部分和阴影部分均位于第二表面上。所述第一散射区域、第二散射区交替设置。如图4所示，空白部分和阴影部分交替设置。

示例性地，散射装置的设计雾度为1.5°，则a面的雾度设计为1.3°+/-0.2°，b面的空白区域的增透区域，没有散射作用，即雾度为0°，阴影区域的雾度设计为0.2°。当a面的生产出的实际雾度为1.5°时，可以调整散射装置在光路中的位置，使得光经过b面的增透区域(即空白部分)，发生1.5°的散射，如果实际的雾度为1.3°时，调整散射片的位置，从b面的散射区域(即阴影部分)出射，经过二次散射后，达到1.5°的效果。附图4中所示的散射装置可以应用于附图1所示的激光光源方案中作为散射片104使用以解决本发明要解决的技术问题。其可以在不提升成本的情况下，解决由散射装置制造工艺带来的雾度偏差。而且能够根据光源的变化对散射片的散射能力进行调整，不仅能够适应单一光源老化带来的变化，还能适应不同光源的变化。

实施例二

由于光源一般采用激光阵列提供激发光，因此，激发光往往也是阵列形式分布，当其入射到散射片104位置上时，散射片104上的光斑阵列300分布可以参考附图5所示，其中光斑分布也是阵列分布。

对于如附图5所示的光斑分布的激发光，将通过附图6所示的散射片结构进行散射，实现散射角度的调整。具体地，附图6为散射装置后端的正面图，其对应附图4中右侧(即b面)的观察角度，其中，通过平移调整光线穿透过散射片的不同位置，实现散射角度的调整。

其中，所述第二散射区域还包括第三散射区域和第四散射区域，其中第三散射区域的雾度小于第四散射区域的雾度。如图6所示，第三散射区域为轻散射区303，第四散射区域为重散射区302，示例性地，所述第三散射区域或第四散射区域的雾度值为常数。且散射片104上还设置有第一散射区，示例性地，该第一散射区为空白区301，。如图6所示，轻散射区303和重散射区302和空白区301交替设置。

具体地，图中b面有三种散射层，可以更好的精确地调整差异。三种散射层分别为空白区301，重散射区302，轻散射区303，示例性地，从右到左，依次设置空白区301，重散射区302，轻散射区303，并依次循环，附图6分别示出了三种散射层与光斑分布的三种关系，如附图6中最上方的图所示，光斑阵列300的入射位置均对应于轻散射区303，此时，光斑阵列中的每个光斑都得到了进一步的轻度散射；将散射装置向左移动一个单元长度，获得附图6中中间位置的图示，光斑阵列300的入射位置均对应于空白区301，此时光斑阵列中的每个光斑都没有被进一步的散射；将散射装置继续向左移动一个单元长度，获得附图6中最下方位置的图示，光斑阵列300的入射位置均对应于重散射区302，此时光斑阵列中的每个光斑都得到了进一步的重度散射。

示例性地，散射装置的设计雾度为1.5°，则a面的雾度设计为1.3°+/-0.2°，b面的空白区301的增透区域，没有散射作用，即雾度为0°，重散射区302的雾度设计为0.2°，轻散射区303的雾度设计为0.1°。当a面的生产出的实际雾度为1.5°时，可以调整散射装置在光路中的位置，使得光经过b面的增透区域(即空白区301)，发生1.5°的散射，如果实际的雾度为1.3°时，调整散射片的位置，从b面的黑色区域(即重散射区302)出射，经过二次散射后，达到1.5°的效果，如果实际的雾度为1.4°时，调整散射片的位置，从b面的灰色区域(即轻散射区301)出射，经过二次散射后，达到1.5°的效果。

上述空白区301，重散射区302，轻散射区303的排列方式仅为示例性表述，上述三个区域的排列方式还可以以其他方式组合，本发明对此不作出特别限定。

附图4中所示的散射装置可以应用于附图1所示的激光光源方案中作为散射片104使用以解决本发明要解决的技术问题。其可以在不提升成本的情况下，解决由散射装置制造工艺带来的雾度偏差。而且能够根据光源的变化对散射片的散射能力进行调整，不仅能够适应单一光源老化带来的变化，还能适应不同光源的对于雾度的散射的不同需求。

实施例三

附图7为本发明的散射装置结构又一示意图，如附图7所示，散射装置具有a，b两面，且a面与b面具有不同的散射结构，且b面单面上整体加工，可以实现让各个区域间层层变化即渐变。

其中，所述第二散射区域还包括第三散射区域和第四散射区域，其中第三散射区域的雾度小于第四散射区域的雾度。如图7所示，第三散射区域为轻散射区303，第四散射区域为重散射区302，示例性地，所述第三散射区域或第四散射区域的雾度值为渐变的。如图7所示，轻散射区303和重散射区302和空白区301依次交替设置。

进一步的，b面包含空白区301，重散射区302和轻散射区303，其排列方式如图所示，示例性地，从右到左，依次设置空白区301，重散射区302，轻散射区303，并依次循环，为了得到更好的散射，b面重散射区和轻散射区两个散射区域可以做成渐变的，从而实现线性的调整，例如轻散射区303，附图7中的浅色阴影部分，其雾度的渐变范围为0.5°～1.0°，重散射区302，附图7中深色阴影的部分，其雾度的渐变范围为1.0°到1.5°。

附图7所示的散射装置也可以参考附图6中所示出了三种散射层与光斑分布的三种关系进行相应的对应，对应附图6中最上方的图所示，光斑阵列300的入射位置均对应于附图7中的轻散射区303，此时，光斑阵列中的每个光斑都得到了进一步的轻度散射，且由于附图7中的轻散射区303的散射程度并不是均一分步，光斑阵列入射至轻散射区303内部的不同位置时，将获得不同程度的散射；将散射装置向左移动一个单元长度，对应获得类似附图6中中间位置的图示，光斑阵列300的入射位置均对应于空白区301，此时光斑阵列中的每个光斑都没有被进一步的散射；将散射装置继续向左移动一个单元长度，对应获得类似附图6中最下方位置的图示，光斑阵列300的入射位置均对应于重散射区302，此时光斑阵列中的每个光斑都得到了进一步的重度散射，且由于附图7中的重散射区302的散射程度并不是均一分布，光斑阵列入射至重散射区302内部的不同位置时，将获得不同程度的重散射。

示例性地，散射装置的设计雾度为1.5°，则a面的雾度设计为1.3°+/-1.3°，b面的空白区301的增透区域，没有散射作用，即雾度为0°，重散射区302的雾度设计为1.0°到1.5°，轻散射区303的雾度设计为0.5°～1.0°。当a面的生产出的实际雾度为1.5°时，可以调整散射装置在光路中的位置，使得光经过b面的增透区域(即空白区301)，发生1.5°的散射，如果a面生产出的实际雾度为0°～0.5°时，调整散射片的位置，从b面的黑色区域(即重散射区302)出射，并调整入射至重散射区302的位置，经过二次散射后，达到1.5°的效果，如果a面生产出的实际雾度为0.5°～1.0°时，调整散射片的位置，从b面的灰色区域(即轻散射区303)出射，经过二次散射后，达到1.5°的效果。

有上述实施例可见，由于b面可能对散射装置的雾度进行调整和补充，因此，a面的公差要求极度宽松，在本实施例中，即使a面没有获得雾度，b面也能将散射装置的雾度需求1.5°补充完整。当然，本实施例示出了该极端情况，是为了说明本发明能够充分降低以往对单片的公差要求，提升生产的良率，减低生产成本。

示例性地，上述空白区301，重散射区302，轻散射区303的排列方式仅为示例性表述，上述三个区域的排列方式还可以以其他方式组合，本发明对此不作出特别限定。

可选择地，附图7所示的实施例中，可以选择部分的轻散射区303的雾度是渐变的，而其他的轻散射区303的雾度是常数，同样的道理，也可以选择选择部分的重散射区302的雾度是渐变的，而其他的重散射区302的雾度是常数，可选择地，轻散射区303的雾度为常数，重散射区302的雾度为渐变的，或者重散射区302的雾度为常数，轻散射区303的雾度为渐变的，由此，雾度区域的多种组合方式可使得散射装置具有多种组合方式，从而使得光源选择散射区域时，有更大的自由度。

可选择的，在附图4所示的实施一中，其中的阴影区域的雾度可以选择为渐变的，也可以选择为常数设置。

实施例四

附图8示出了本发明一个实施例的激光光源示意图，如附图8所示，散射装置104可以应用于激光光源及投影系统上，两个位置都可以应用这种装置，实现量化的调整，保证光源的一致性。

根据前述各个实施例对本发明技术方案的解释，本发明可以通过散射片分区域不同散射的设计，实现对激发光散射角度的调整，本发明的各实施例均能解决或部分解决如下技术问题：光源设计需要的雾度要求，保证一致性；并且该设计可以降低以往对单片的公差要求，提升生产的良率，减低生产成本。

至此完成了对本发明的光源系统的解释和说明，对于完整的光源系统还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的光源系统可以应用于任何需要合成光的应用场景中，包括但不限于应用于激光投影机，例如单片式激光投影机。本发明的光源系统能够实现时序的多色光的输出，得到激光投影机所需要的时序光。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。