[发明专利]一种激光投影系统

说明书

本发明公开了一种激光投影系统，包括按照光路依次设置的激光器光源，出射不同颜色的光且用于合成白光；第一整形透镜，将激光器光源发出的光转换成散射片发生米氏散射需要的入射光；散射片，用于降低激光器光源的相干性；第二整形透镜，用于将散射片射出的光线进行匀光整形变成平行光；数字微镜元件，控制光是否反射到投影镜头上；投影镜头，用于显示投影效果；系统还包括导光管，导光管一端开口，激光器光源、第一整形透镜、散射片均设置在导光管内，导光管的开口端位于散射片和第二整形透镜之间，且用于将散射片发射的光形成点光源。该发明的优点在于：使用的元器件数量少，促进了系统体积的减小，降低了系统的成本，提高了系统的光能利用率。

技术领域

本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种激光投影系统。

背景技术

近年来，随着人们对投影仪投射出的图像质量要求越来越高，传统的卤素灯、氙灯、汞灯等光源已经不能满足人们的需要，在投影仪光源的选择上，人们已经将注意力投向了激光照明领域。与传统光源相比，激光投影仪具有广色域、高对比度、高亮度等优点，被业界普遍看好有望成为下一代数字投影显示系统的主流照明光源。

在2011年10月出版的《激光与光电子学进展》刊物中，芮大为等人发表了《基于渐变折射率透镜的激光投影仪照明光路设计》，公开了一种利用渐变折射率(GRIN)透镜和激光的DLP投影仪照明光路，该设计以LD发出的光作为照明光源，包括：红绿蓝(RGB)激光器光源、单级GRIN透镜阵列、二向色镜、反射镜、DMD、吸收体和投影透镜，照明光路由三组透镜阵列及其所对应的三组二向色镜组成。虽然没有使用色轮，但是该方案存在以下缺陷：(1)由于激光的相干性，投射出的显示图像中会出现散斑，从而影响了显示效果；(2)激光要通过三组二向色镜，在每个二向色镜上，光能都会有损耗，二向色镜的成本较高，对入射光的入射角度要求严格，在生产或运输的过程中，不能由于元器件位置的变化导致入射光入射到二向色镜的角度发生改变，整体的安装难度较大；(3)透镜矩阵由几何参数、光学特性和加工精度均相同的渐变折射率透镜紧密排列而成。这种方案由于使用了较多元器件，并对元器件的质量要求高，光路复杂，加工和安装难度高，成本高，对整个系统的光能利用率低，整个系统的电光转换效率低，并且系统中杂散光多，限制了系统的体积，并增加了散热难度，对于采用电池供电的投影系统，会严重缩短工作时间。

在2016年12月出版的《中国激光》刊物中，梁传样等人发表了《基于硅基液晶实现激光投影显示系统匀光整形和散斑抑制》，公开了一种利用硅基液晶(LCoS)空间光调制器(SLM)同时解决激光投影显示中光束整形匀化和散斑抑制的问题，该设计以LD作为照明光源，利用衍射光学元件(DOE)将圆形高斯分布照明激光束整形成平顶矩形光场；在不同的初始相位条件下，设计得到多幅具有相同强度分布、不同相位分布的衍射图样。当SLM依次调制出这些衍射图样，通过时间积分将这些衍射图样相叠加，从而提高光斑均匀性，同时抑制激光散斑。但是该方案存在以下缺陷：(1)单颗LD投影仪的光照度较低，增加单颗LD的功率，又会造成投影仪散热难等问题；(2)硅基液晶价格昂贵，增加了投影仪的成本。

现有的激光投影系统的方案对激光散斑无法有效的抑制，同时存在对光能的利用率低、结构复杂、元器件较多、体积较大、成本较高、散热困难等问题。需要提供一种能够对激光散斑有效抑制、光能利用率高、光路简单、使用的元器件少、体积小、成本低、系统的电光转换效率高、杂散光少的新型激光投影系统解决方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于解决现有技术中的产品效果问题，为此，本发明提供一种激光投影系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光投影系统，包括按照光路依次设置的

激光器光源，出射不同颜色的光且用于合成白光；

第一整形透镜，将激光器光源发出的光转换成散射片发生米氏散射需要的入射光；