激光光源及激光投影设备的制作方法

1.本技术实施例涉及激光投影技术领域，特别涉及一种激光光源及激光投影设备。


背景技术：

2.目前诸如激光电视等激光投影设备通常采用激光器作为光源。激光器具有亮度高的优势，但是由于激光干涉作用较强，导致激光器发射光束的散斑问题较为严重。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种激光光源及激光投影设备，可以减少散斑问题，从而提高画面质量。所述技术方案如下：
4.一方面，提供了一种激光光源，所述激光光源包括第一激光器、第二激光器、偏振合光片以及匀光组件；
5.所述偏振合光片位于所述第一激光器和所述第二激光器的出光侧，且所述第一激光器与所述偏振合光片的排布方向，垂直于所述偏振合光片与所述匀光组件的排布方向，所述第二激光器与所述偏振合光片的排布方向，平行于所述偏振合光片与所述匀光组件的排布方向；
6.所述第一激光器用于向所述偏振合光片发射第一激光光束，所述第二激光器用于向所述偏振合光片发射第二激光光束，且所述第一激光光束和所述第二激光光束投射至所述偏振合光片时的偏振方向不同，所述偏振合光片用于将不同偏振方向的激光光束合光，并将合光后的激光光束导向所述匀光组件。
7.可选地，所述激光光源还包括偏振旋转组件，所述偏振旋转组件位于所述偏振合光片的入光侧；
8.所述偏振旋转组件用于调整所述第一激光光束或所述第二激光光束的偏振方向。
9.可选地，所述偏振旋转组件包括半波片。
10.可选地，所述第一激光光束和所述第二激光光束均包括红色激光光束、蓝色激光光束和绿色激光光束，且所述第一激光光束和所述第二激光光束中的红色激光光束的偏振方向均为p偏振方向，所述第一激光光束和所述第二激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向均为s偏振方向；
11.所述偏振旋转组件用于将目标激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，将所述目标激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向，所述目标激光光束为所述第一激光光束或所述第二激光光束。
12.可选地，所述偏振旋转组件位于第一激光器与所述偏振合光片之间，且位于所述第一激光器的出光侧；
13.所述目标激光光束为所述第一激光光束。
14.可选地，所述偏振旋转组件位于第二激光器与所述偏振合光片之间，且位于所述
第二激光器的出光侧；
15.所述目标激光光束为所述第二激光光束。
16.可选地，所述激光光源还包括反射组件；
17.所述反射组件位于所述偏振合光片与所述匀光组件之间；
18.所述反射组件用于反射所述偏振合光片出射的部分红色激光光束，并将反射后的部分红色激光光束投射至所述匀光组件，以使投射至所述匀光组件上的激光光束均匀分布。
19.可选地，所述反射组件包括第一发射镜和第二反射镜；
20.所述偏振合光片包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于透射红色激光光束且反射蓝色激光光束和绿色激光光束，所述第二区域用于透射蓝色激光光束和绿色激光光束且反射红色激光光束；
21.所述第一反射镜位于所述第一区域的边缘处的出光侧，所述第二反射镜与所述第一反射镜的排布方向，垂直于所述偏振合光片与所述匀光组件的排布方向，且所述第二反射镜位于所述第二区域的边缘处的出光侧附近；
22.所述第一反射镜用于将所述第一区域的边缘处投射的红色激光光束反射至所述第二反射镜，所述第二反射镜用于将接收到的红色激光光束透射至所述匀光组件。
23.可选地，所述匀光组件包括扩散片、透镜、扩散轮和光导管，所述扩散片位于所述偏振合光片的出光侧，所述透镜位于所述扩散片和所述扩散轮之间；
24.所述偏振合光片用于向所述扩散片投射激光光束，所述扩散片用于将接收到的激光光束均匀投射至所述透镜，所述透镜用于将接收到的激光光束汇聚至所述扩散轮，所述扩散轮用于将接收到的光束均匀投射至所述光导管。
25.另一方面，提供了一种激光投影设备，该激光投影设备包括上述任一所述的激光光源、光阀和投影镜头。
26.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
27.在本技术实施例中，在激光光源中采用偏振合光片。在使用激光光源时，控制第一激光器和第二激光器投射至偏振合光片时的偏振方向不同，以使偏振合光片将不同偏振方向的激光光束合光，并将合光后的激光光束导向匀光组件。当激光光束的偏振方向不同时，便可减弱激光的散斑问题。另外，本技术实施例中，第一激光器和第二激光器的出光面相互垂直，这样无需使用额外的反射镜便可将激光光束导向偏振合光片，因此可以减少激光光源的制造成本，并且相应地减小激光光源的体积。
附图说明
28.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
29.图1是本技术实施例提供的一种激光光源000的结构示意图；
30.图2是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
31.图3是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
32.图4是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
33.图5是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
34.图6是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
35.图7是本技术实施例提供的另一种激光光源000的结构示意图；
36.图8是本技术实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
38.在对本技术实施例进行详细解释说明之前，先对本技术实施例的应用场景进行解释说明。
39.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。
40.另外，激光器包括单色激光器和三色激光器。单色激光器是指利用单一的蓝色激光光束去激发荧光色轮上的黄荧光粉色以及绿色荧光粉，从而产生红，绿，蓝三色激光光束。三色激光器则是采用了红、绿、蓝三色激光器分别发射红，绿，蓝三色激光光束。由于三色激光器中任一激光器发射的激光光束的单色性很好，因此只要选择合适波长的激光器，就能够确保发射出的红、绿、蓝三色激光光束几乎没有杂光。因此，三色激光器相较于单色激光器具有色域高，亮度高的优势，这使其在激光投影设备中应用越来越广泛。
41.下面对本技术实施例提供的激光光源000以及激光投影设备进行解释说明。
42.图1是本技术实施例提供的一种激光光源000的结构示意图。如图1所示，该激光光源000包括第一激光器100、第二激光器200、偏振合光片300以及匀光组件400。
43.其中，偏振合光片300位于第一激光器100和第二激光器200的出光侧，且第一激光器100与偏振合光片300的排布方向，垂直于偏振合光片300与匀光组件400的排布方向，第二激光器200与偏振合光片300的排布方向，平行于偏振合光片300与匀光组件400的排布方向。通过这种布置，无需使用额外的反射镜便可将激光光束导向偏振合光片300，因此可以减少激光光源000的制造成本，并且相应地减小激光光源000的体积。
44.如图1所示，第一激光器100与偏振合光片300沿y轴排布，偏振合光片300与匀光组件400沿x轴排布，第二激光器200与偏振合光片300沿y轴排布。
45.第一激光器100用于向偏振合光片300发射第一激光光束，第二激光器200用于向偏振合光片300发射第二激光光束，且第一激光光束和第二激光光束投射至偏振合光片300时的偏振方向不同，偏振合光片300用于将不同偏振方向的激光光束合光，并将合光后的激光光束导向匀光组件400。
46.在使用本技术实施例提供的激光光源000时，控制第一激光器100和第二激光器200投射至偏振合光片300时的激光光束的偏振方向不同，以使偏振合光片300将不同偏振方向的激光光束合光，并将合光后的激光光束导向匀光组件400。当激光光束的偏振方向不同时，便可减弱激光的散斑问题。
47.上述第一激光器100和第二激光器200示例地可以为三色激光器。这种场景下，第
一激光光束和第二激光光束均包括红色激光光束、蓝色激光光束和绿色激光光束。并且目前激光光源000中第一激光光束和第二激光光束中的红色激光光束的偏振方向均为p偏振方向，第一激光光束和第二激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向均为s偏振方向。
48.为了便于理解，在此对p偏振和s偏振进行解释说明。当光线以非垂直角度穿透光学元件的表面时，反射和透射特性均依赖于偏振现象。这种情况下，使用的坐标系是用含有输入和反射光束的那个平面定义的。如果光线的偏振矢量在这个平面内，则称为p-偏振，如果偏振矢量垂直于该平面，则称为s-偏振。
49.因此，可以将第一激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，这样第一激光光束投射到偏振合光片300的红色激光光束的偏振方向为s偏振方向，而第二激光光束投射到偏振合光片300的红色激光光束的偏振方向仍为p偏振方向，从而实现第一激光器100和第二激光器200投射至偏振合光片300时的红色激光光束的偏振方向不同。
50.同理，可以将第一激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向，这样第一激光光束投射到偏振合光片300的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向为p偏振方向，而第二激光光束投射到偏振合光片300的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向仍为s偏振方向，从而实现第一激光器100和第二激光器200投射至偏振合光片300时的蓝色激光光束以及绿色激光光束的偏振方向分别不同。
51.可选地，可以将第二激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，这样第二激光光束投射到偏振合光片300的红色激光光束的偏振方向为s偏振方向，而第一激光光束投射到偏振合光片300的红色激光光束的偏振方向仍为p偏振方向，从而实现第一激光器100和第二激光器200投射至偏振合光片300时的红色激光光束的偏振方向不同。
52.同理，可以将第二激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向，这样第二激光光束投射到偏振合光片300的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向为p偏振方向，而第一激光光束投射到偏振合光片300的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向仍为s偏振方向，从而实现第一激光器100和第二激光器200投射至偏振合光片300时的蓝色激光光束以及绿色激光光束的偏振方向分别不同。
53.此外，上述第一激光光束和第二激光光束的波长相同，这样当相同波长不同偏振方向的激光光束投射至偏振合光片300时，偏振合光片300出射的激光光束的散斑问题较小。
54.为了能够实现第一激光光束和第二激光光束投射至偏振合光片300时的偏振方向不同，在一些实施例中，激光光源000还可以包括偏转旋转组件500，该偏转旋转组件500位于偏振合光片300的入光侧。该偏转旋转组件500用于调整第一激光光束或第二激光光束的偏振方向。
55.示例地，偏转旋转组件500包括半波片。半波片可以对偏振光进行旋转。因为线偏振光垂直入射到半波片，透射光仍为线偏振光，假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位转过2θ角。
56.可选地，也可以通过其他具有偏振旋转功能的器件来实现调整第一激光光束或第
二激光光束的偏振方向，本技术实施例在此不再一一举例说明。
57.此时，在第一激光器100和第二激光器200均为三色激光器的情况下，也即第一激光光束和第二激光光束均包括红色激光光束、蓝色激光光束和绿色激光光束，且第一激光光束和第二激光光束中的红色激光光束的偏振方向均为p偏振方向，第一激光光束和第二激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向均为s偏振方向。
58.偏转旋转组件500用于将目标激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，将目标激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向，目标激光光束为第一激光光束或第二激光光束。
59.示例地，如图2所示，偏转旋转组件500位于第一激光器100与偏振合光片300之间，且位于第一激光器100的出光侧。相应地，目标激光光束为第一激光光束。也即，偏转旋转组件500用于将第一激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，将第一激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向。
60.又示例地，如图3所示，偏转旋转组件500位于第二激光器200与偏振合光片300之间，且位于第二激光器200的出光侧。相应地，目标激光光束为第二激光光束。也即，偏转旋转组件500用于将第二激光光束中的红色激光光束的偏振方向由p偏振方向调整为s偏振方向，将第二激光光束中的蓝色激光光束和绿色激光光束的偏振方向由s偏振方向调整为p偏振方向。
61.上述是以偏转旋转组件500为例说明如何控制第一激光光束和第二激光光束投射至偏振合光片300时的偏振方向不同。可选地，也可以通过其他方式控制第一激光光束和第二激光光束投射至偏振合光片300时的偏振方向不同，在此不再一一举例说明。比如，可以通过控制第一激光器100和/或第二激光器200的工作参数，以使第一激光器100和第二激光器200发射的激光光束的偏振方向不同。
62.另外，在第一激光器100和第二激光器200为三色激光器的情况下，如图4所示，偏振合光片300包括第一区域(图4中黑色填充区域)和第二区域(图4中非填充区域)，第一区域用于透射红色激光光束且反射蓝色激光光束和绿色激光光束，第二区域用于透射蓝色激光光束和绿色激光光束且反射红色激光光束。
63.这种场景下，如图4所示，第一激光器100和第二激光器200发射的红色激光光束的出光侧正对偏振合光片300的第一区域。第一激光器100和第二激光器200发射的蓝色激光光束和绿色激光光束的出光侧正对偏振合光片300的第二区域。
64.上述实施例是以第一激光器100和第二激光器200为三色激光器为例进行说明，可选地，本技术实施例提供的激光光源000也适应于单色激光器中。在第一激光器100和第二激光器200为单色激光器时，第一激光器100和第二激光器200除了包括发射蓝色激光光束的芯片外，还包括用于借助蓝色激光光束生成红色激光光束和绿色激光光束的荧光轮，在此不再详细说明。
65.另外，在本技术实施例中，为了提高激光光源000生成的三色激光光束的均匀性，如图5所示，激光光源000还可以包括反射组件600。该反射组件600位于偏振合光片300与匀光组件400之间。
66.其中，反射组件600用于反射偏振合光片300出射的部分红色激光光束，并将反射
后的部分红色激光光束投射至匀光组件400，以使投射至匀光组件400上的激光光束均匀分布。
67.在一些实施例中，如图6所示，反射组件600包括第一发射镜和第二反射镜。
68.此时，在偏振合光片300包括第一区域和第二区域，第一区域用于投射红色激光光束且反射蓝色激光光束和绿色激光光束，第二区域用于投射蓝色激光光束和绿色激光光束且反射红色激光光束的情况下，如图6所示，第一反射镜位于第一区域的边缘处的出光侧，第二反射镜与第一反射镜的排布方向，垂直于偏振合光片300与匀光组件400的排布方向，且第二反射镜位于第二区域的边缘处的出光侧附近。
69.第一反射镜用于将第一区域的边缘处投射的红色激光光束反射至第二反射镜，第二反射镜用于将接收到的红色激光光束透射至匀光组件400。
70.通过上述布置方式，可以将一路红光通过一组反射镜进行改变光路，从而提高光线的均匀性。
71.具体的，如图6所示，第一反射镜和第二反射镜平行，第一反射镜将沿x轴入射的光束反射为沿y轴的光束投射至第二反射镜，以使第二反射镜反射的光束沿x轴投射至匀光组件400。
72.其中，图6用于示例说明如何通过反射组件600来匀化光线，可选地，在本技术实施例中，两个反射镜的位置也可以不限于图6所示的位置，只需保证能够改变一路红光的光路即可。
73.另外，在一些实施例中，如图7所示，匀光组件400包括扩散片401、透镜402、扩散轮403和光导管404，扩散片401位于偏振合光片300的出光侧，透镜402位于扩散片401和扩散轮403之间。
74.其中，偏振合光片300用于向扩散片401投射激光光束，扩散片401用于将接收到的激光光束均匀投射至透镜402，透镜402用于将接收到的激光光束汇聚至扩散轮403，扩散轮403用于将接收到的光束均匀投射至光导管404。
75.如图7所示，从偏振合光片300出射的激光光束可以沿图7中x轴方向射向扩散片401，该扩散片401可以对射入的激光光束进行匀化后射向透镜402。透镜402用于将扩散片401出射的激光光束汇聚到光导管404的入光面上。
76.扩散轮403(也即可旋转的扩散片401)位于透镜402和光导管404之间，扩散轮403可以对呈会聚状态的光束进行扩散，增加光束的发散角度，增加随机相位。这样，由于在前端光路中设置了扩散片401，激光光束经过匀化后，被透镜402会聚，并入射至扩散轮403。激光光束先经过了一片静止的扩散片401，再经过一片运动的扩散片401，这样，在静止的扩散片401对光束匀化的基础上，再次对激光光束进行扩散匀化，可以增强激光光束的匀化效果，降低激光光束光轴附近光束的能量占比，从而降低激光光束的相干程度，投影画面呈现的散斑现象也就可以较大程度的改善。
77.另外，光导管404是一种空心的管状器件，光线在光导管404内部多次反射，达到匀光的效果。这样，激光光源000可以通过透镜402对偏振合光片300合光后的激光光束进行整形，使得整形后的激光光束的光斑在激光的慢轴方向上的宽度与在激光的快轴方向上的宽度的差值较小。如此，该整形后的激光光束经过光导管404后，激光光束的匀化程度更高。
78.图7用于示例说明本技术实施例提供的匀光组件400，可选地，本技术实施例的匀
光组件400也可以为其他结构，比如包括透镜、扩散轮和光导管，在此不再一一举例说明。
79.综上，在本技术实施例中，在激光光源000中采用偏振合光片。在使用激光光源000时，控制第一激光器和第二激光器投射至偏振合光片时的偏振方向不同，以使偏振合光片将不同偏振方向的激光光束合光，并将合光后的激光光束导向匀光组件。当激光光束的偏振方向不同时，便可减弱激光的散斑问题。另外，本技术实施例中，第一激光器和第二激光器的出光面相互垂直，这样无需使用额外的反射镜便可将激光光束导向偏振合光片，因此可以减少激光光源000的制造成本，并且相应地减小激光光源000的体积。
80.图8是本技术实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图。该激光投影设备可以包括：激光光源000、透镜组01、棱镜组02、光阀03和投影镜头04。该激光光源000可以为图1-图7任一所示的激光光源。图8以该激光投影设备包括图7所示的激光光源000为例进行说明。
81.该透镜组01可以位于匀光组件400远离偏振合光片300的一侧，该棱镜组02和光阀03均可以位于透镜组01远离匀光组件400的一侧。其中，该透镜组01可以用于将从匀光部件400出射的激光光束导向棱镜组02。
82.该棱镜组02可以包括：tir(total internal reflectionprism，全内反射)棱镜。该棱镜组02可以用于将激光光束导向光阀03，该光阀03可以用于对激光光束进行调制后导向投影镜头04。
83.该光阀03可以包括多个反射片(图中未示出)，每个反射片可以用于形成投影画面中的一个像素，光阀03可以根据待显示的图像使其中需要呈亮态显示的像素对应的反射片将激光反射至投影镜头04，以实现对激光光束的调制。示例的，光阀03可以为dmd(digital micromirror device,数字微镜装置)。
84.从第一激光器100射出的第一激光光束和从第二激光器200射出的第二激光光束可以沿图8中x轴方向射向匀光组件400，匀光组件400可以将射入的激光匀化后射向透镜组900，透镜组900可以用于将从匀光组件400出射的激光光束导向棱镜组02，该棱镜组02可以用于将激光光束导向光阀03，该光阀03可以用于对激光光束进行调制后导向投影镜头04，该投影镜头04可以对射入的激光进行投射以形成投影画面。投影镜头04可以包括多个透镜(图中未示出)，从光阀03射出的激光可以依次通过投影镜头04中的多个透镜射至屏幕，以实现投影镜头04对激光的投射，实现投影画面的显示。
85.以上所述仅为本技术实施例的较佳实施例，并不用以限制本技术实施例，凡在本技术实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。