光源系统及投影设备的制作方法

本发明涉及投影设备，尤其是一种光源系统以及一种包含此光源系统的投影设备。

背景技术：

1、随着投影显示技术在各领域的大力发展，激光投影显示技术因其具备高亮度、宽色域、能更真实地再现客观世界丰富绚丽的色彩等特点而成为投影显示领域的主流趋势。激光投影的高亮度和宽色域效果得益于激光光源的高亮度与高达色性特点，并且激光光源还具备高方向性和高相干性。但激光光源的高相干性特点会导致激光投影显示过程中容易在接受屏上出现散斑问题，因此抑制散斑的根本解决办法便是破坏激光光源的高相干性，以降低激光在空间和时间上的相干性。

2、目前行业中常用的消散斑方法通常是将同种色光分为主波长附近的多波长激光；或采用二维振动扩散元件，在光路的不同位置设置多组扩散片，扩散片分为静态扩散片和动态扩散片，对于动态扩散片多采用旋转型的扩散轮，其原理为单位时间内多个独立散斑图案的叠加，在转速一定的情况下，增加单位时间内扩散片的随机相位数量，即可获得相对于静态扩散片更好的消散斑效果。例如公告号为cn218630350u的中国专利文献公开了一种扩散片模组、光机和投影仪。扩散片模组包括：基座；安装组件，可移动地设置于基座上；第一扩散片，设置在安装组件上；驱动组件，与安装组件连接并用于驱动安装组件带动第一扩散片沿位于第一扩散片所在的平面上的至少一方向往复移动；以及第二扩散片，设置在基座上，并位于第一扩散片的入光侧。该实用新型公开的扩散片模组具有较好的消散斑效果。

3、但目前传统旋转型扩散轮所能提供的随机相位比较有限，并且扩散轮实际有效使用面积有限，导致扩散轮的有效利用面积较低，因此实际所提供的消散斑效果有限，投影散斑对比度仍较高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效提升消散斑效果的光源系统。

2、为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：光源系统，包括依次设置的光源模组、第一偏振态转换元件、合束模组、偏振态分离元件、收光模组、匀光模组和成像镜头模组；

3、所述光源模组为三色激光光源，光源模组上设有三个与三色激光相对应的出光口，出光口处设置有相对应的第一偏振态转换元件，第一偏振态转换元件用于将对应的激光转换为s态偏振光线或p态偏振光线；

4、所述合束模组与第一偏振态转换元件承接以将转换后的偏振光线合束，并将合光光束引导至偏振态分离元件处；

5、所述偏振态分离元件与合束模组承接以接收合光光束，并将合光光束按照偏振光线的两种偏振态类型分离形成两个光路通道；所述收光模组与两个光路通道相承接。

6、作为上述方案的改进：还包括扩散模组，所述扩散膜组包括动态扩散器件和静态扩散器件，所述动态扩散器件为旋转扩散元件、振动扩散元件和直线往复扩散元件中的一种或至少两种的组合；所述两个光路通道上设有至少一种动态扩散器件。

7、作为上述方案的改进：所述两个光路通道上都设有振动扩散元件，两个光路通道上的振动扩散元件具有不同的扩散角度、振动振幅和振动频率；所述振动扩散元件包括作动元件和振动扩散片。

8、作为上述方案的改进：所述旋转扩散元件由圆形组合扩散片和电动马达组成，圆形组合扩散片与电动马达的输出端固定连接；所述圆形组合扩散片由多圈直径依次增大的同心圆结构的环带拼接组成，所述环带为不同类型的扩散片或由扩散片、白片以及波片组成的组合件。

9、作为上述方案的改进：所述两个光路通道为第一光路通道和第二光路通道；所述第一光路通道和/或第二光路通道上设有第二偏振态转换元件。

10、作为上述方案的改进：所述第一偏振态转换元件和第二偏振态转换元件为半波片、补偿片和偏振扩散片中的一种或至少两种的组合件；所述组合件为采用胶合连接形成的双层结构或三层结构。

11、作为上述方案的改进：还包括光程补偿器件，所述光程补偿器件设置在第一光路通道和第二光路通道中几何光程较短的光路通道上。

12、作为上述方案的改进：所述偏振态分离元件为偏振分光线栅或偏振分光棱镜。

13、作为上述方案的改进：所述合束模组由聚焦透镜、反射件和滤光件组成。

14、本发明还公开了一种包括上述光源系统的投影设备。

15、本发明的有益效果是：

16、1、本发明通过偏振态转换元件、合束模组以及偏振态分离元件与三色激光光源之间的配合，将单一偏振态激光光源转换为含两种特定偏振态的激光光源，并对两种偏振态光线进行分通道传播，以实现时间和空间上的不同调制，再将两通道内经过不同调制的激光转换为统一偏振态合束到同一通道内，最后投影在屏幕上形成较多的光源叠加效果，实现对散斑的有效抑制；

17、2、本发明通过扩散模组来动态改变激光扩散角度且利用双通道多画幅传播再叠加的方式在时间和空间上降低激光光源的干涩性，利用单位时间内多个独立散斑图案的叠加，在转速或多维振动模式一定的情况下增加单位时间内扩散片的随机相位数量，以获得更好的消散斑效果；

18、3、本发明通过设置扩散膜组并在不同光路通道上采用不同的设置形式和参数，使两个光路通道中的光线获得不同的相位或扩散角度变化，并获得更多的光斑叠加效果，进一步抑制光源系统的散斑对比度，同时通过设置不同光路通道来调制图像到人眼的时间差，利用人眼因对于图像的响应时间约为16ms而存在视觉残留效应的特点，将多副独立的非相关散斑图案在人眼进行叠加，呈现出视觉平均的效果，从而让用户人眼不会完全观察到散斑，达到对散斑的抑制效果。

技术特征：

1.光源系统，其特征在于：包括依次设置的光源模组(100)、第一偏振态转换元件(210)、合束模组(300)、偏振态分离元件(400)、收光模组(500)、匀光模组(600)和成像镜头模组(700)；

2.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于：还包括扩散模组，所述扩散膜组包括动态扩散器件和静态扩散器件，所述动态扩散器件为旋转扩散元件(810)、振动扩散元件(820)和直线往复扩散元件中的一种或至少两种的组合；所述两个光路通道上设有至少一种动态扩散器件。

3.如权利要求2所述的光源系统，其特征在于：所述两个光路通道上都设有振动扩散元件(820)，两个光路通道上的振动扩散元件(820)具有不同的扩散角度、振动振幅和振动频率；所述振动扩散元件(820)包括作动元件(821)和振动扩散片(822)。

4.如权利要求2所述的光源系统，其特征在于：所述旋转扩散元件(810)由圆形组合扩散片(811)和电动马达(812)组成，圆形组合扩散片(811)与电动马达(812)的输出端固定连接；所述圆形组合扩散片(811)由多圈直径依次增大的同心圆结构的环带拼接组成，所述环带为不同类型的扩散片或由扩散片、白片以及波片组成的组合件。

5.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于：所述两个光路通道为第一光路通道(910)和第二光路通道(920)；所述第一光路通道(910)和/或第二光路通道(920)上设有第二偏振态转换元件(220)。

6.如权利要求5所述的光源系统，其特征在于：所述第一偏振态转换元件(210)和第二偏振态转换元件(220)为半波片(230)、补偿片(240)和偏振扩散片(250)中的一种或至少两种的组合件；所述组合件为采用胶合连接形成的双层结构或三层结构。

7.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于：还包括光程补偿器件，所述光程补偿器件设置在第一光路通道(910)和第二光路通道(920)中几何光程较短的光路通道上。

8.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于：所述偏振态分离元件(400)为偏振分光线栅或偏振分光棱镜。

9.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于：所述合束模组(300)由聚焦透镜、反射件和滤光件组成。

10.投影设备，其特征在于：包括如权利要求1至9任意一项所述的光源系统。

技术总结
本发明公开了光源系统及投影设备，光源系统包括依次设置的光源模组、第一偏振态转换元件、合束模组、偏振态分离元件、收光模组、匀光模组和成像镜头模组；本发明通过偏振态转换元件、合束模组以及偏振态分离元件与三色激光光源之间的配合，将单一偏振态激光光源转换为含两种特定偏振态的激光光源，并对两种偏振态光线进行分通道传播，以实现时间和空间上的不同调制，再将两通道内经过不同调制的激光转换为统一偏振态合束到同一通道内，最后投影在屏幕上形成较多的光源叠加效果，实现对散斑的有效抑制。

技术研发人员：何伟,康健,田海军,张小兵
受保护的技术使用者：四川长虹电器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8