CN118068638A - 一种反射型液晶投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种反射型液晶投影设备，所述反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，通过振动改变激光光束相位差，抑制散斑；所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；所述分光调制模块引导并调制激光投影镜头；所述投影镜头放大激光光斑并投射至屏幕；本申请实施例通过散射体和散斑抑制器件，有效抑制了激光散斑，提升了投影画面质量，提升了用户的使用体验。

Description

一种反射型液晶投影设备

技术领域

本申请涉及投影设备的技术领域，具体地涉及一种反射型液晶投影设备。

背景技术

反射型液晶投影技术，即LCOS(Liquid Crystal On Silicon，硅基液晶)技术，属于新型的反射式micro LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)投影技术。它结合了LCD和DLP(Digital Light Procession，数字光处理)的优点，基本原理与LCD技术相似，但利用了与DLP相似的反射式架构。在反射式液晶屏中，每个像素都包含一个液晶单元和一个反射器，液晶单元可以通过电荷来控制液晶的取向，反射器则用于反射光线。通过控制液晶单元的电荷，可以控制液晶的取向，从而控制像素的显示。

相比透射式液晶，反射式液晶具有轻薄、低功耗、寿命高等优势，因此被广泛应用于平板、阅读器、学习机等产品上，具有护眼效果，可用于图文阅读、网课学习、商务办公等场景。同时，在智慧交通领域，反射式液晶技术也具有广阔的应用前景，例如用于交通站牌的显示，可以进一步提升乘客的乘车体验。

但是，反射型液晶投影技术需要使用偏振光，由于激光本身就是偏振光源，因此，激光光源成为了反射型液晶投影技术的理想光源选择。但是，由于激光具有高相干性，因此，采用激光光源的反射型液晶投影设备都不可避免地存在散斑问题，影响投影画面的清晰度和分辨率。

本背景技术描述的内容仅为了便于了解本领域的相关技术，不视作对现有技术的承认。

发明内容

因此，本发明实施例意图提供一种反射型液晶投影设备解决了现有技术中采用激光光源的反射型液晶投影设备都存在散斑的问题，进而影响投影画面的清晰度和分辨率的技术问题。

本发明实施例提供了一种反射型液晶投影设备，所述反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；所述第一散射体设置在所述光源模块与所述散斑抑制器件之间，所述第一散射体的表面为粗糙表面，所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；所述散斑抑制器件设置在所述第一散射体与所述准直匀光模块之间，所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，所述反射层固定在所述振动层上；所述振动层用于提供目标频率的振动；所述反射层随所述振动层振动，并将入射激光反射到所述准直匀光模块；所述目标频率大于人眼的可识别频率；所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；所述分光调制模块包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片，其中所述偏振光引导器件用于将匀化后的激光光束引导至所述硅基液晶芯片上，并将经所述硅基液晶芯片调制后的激光光束引导至所述投影镜头；所述投影镜头用于对调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的激光光斑投射到屏幕上。

可选的，所述光源模块为集成光源或分立光源；所述光源模块出射的激光为偏振光，当所述偏振光的偏振态为目标偏振态时，所述光源模块包括：激光光源和合光元件；当所述偏振光的偏振态为非目标偏振态时，所述光源模块包括：激光光源、偏振转换元件和合光元件，所述偏振转换元件设置在所述激光光源与所述合光元件之间；其中，所述目标偏振态为满足所述分光调制模块设计要求的偏振态。

可选的，所述振动层为压电陶瓷振子，所述压电陶瓷振子包括：压电陶瓷元件和电极，所述压电陶瓷元件为压电陶瓷圆片或压电陶瓷圆环或压电陶瓷方片，所述电极与电源模块连接，所述压电源模块向所述压电振子施加交流电，通过所述压电陶瓷元件带动所述反射层振动。

可选的，所述振动层为压电陶瓷振子，所述压电陶瓷振子为圆环形压电陶瓷振子，所述反射层包括金属片和反射镜，所述反射镜固定在所述金属片的几何中心；所述反射镜的尺寸小于所述金属片的尺寸。

可选的，所述金属片的几何中心处开设有通孔，所述反射镜固定在所述通孔的表面或内部。

可选的，所述投影设备还包括第二散射体，所述第二散射体设置在所述散斑抑制器件与所述准直匀光模块之间，所述第二散射体与所述第一散射体的扩散角度不同。

可选的，所述分光调制模块包括第一硅基液晶芯片，所述偏振光引导器件为偏振分束器；所述偏振分束器反射第一偏振光透射第二偏振光，被所述偏振分束器反射的第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，经所述第一硅基液晶芯片调制后再经过所述偏振分束器透射进入所述投影镜头；或者，所述偏振分束器透射第一偏振光反射第二偏振光，被所述偏振分束器透射的第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，经所述第一硅基液晶芯片调制后再经过所述偏振分束器反射进入所述投影镜头。

可选的，所述分光调制模块包括第二硅基液晶芯片和第三硅基液晶芯片，所述偏振光引导器件为偏振分束器；所述光源模块发射的第一颜色和第二颜色激光为第一偏振光，第三颜色的激光为第二偏振光；所述偏振分束器透射第一偏振光反射第二偏振光，或透射第二偏振光反射第一偏振光；所述偏振分束器引导第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，并将经所述第一硅基液晶芯片调制后的光引导至所述投影镜头；所述偏振分束器引导第二偏振光进入所述第二硅基液晶芯片，并将经所述第二硅基液晶芯片调制后的光引导至所述投影镜头。

可选的，所述分光调制模块包括第四硅基液晶芯片、第五硅基液晶芯片和第六硅基液晶芯片；所述偏振光引导器件为X型偏振分光棱镜；所述X型偏振分光棱镜的外表面均镀有高透膜，所述X型偏振分光棱镜第一斜面和第四斜面镀有分色膜，所述X型偏振分光棱镜第二斜面和第三斜面镀有偏振分光膜；所述X型偏振分光棱镜用于将所述红、绿、蓝三种不同颜色的激光分别引导至对应的所述第四硅基液晶芯片、所述第五硅基液晶芯片和所述第六硅基液晶芯片，并将分别经所述第四硅基液晶芯片、所述第五硅基液晶芯片和所述第六硅基液晶芯片调制后的激光引导至所述投影镜头。

本申请实施例提供的反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；所述第一散射体设置在所述光源模块与所述散斑抑制器件之间，所述第一散射体的表面为粗糙表面，所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；所述散斑抑制器件设置在所述第一散射体与所述准直匀光模块之间，所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，所述反射层固定在所述振动层上；所述振动层用于提供目标频率的振动；所述反射层随所述振动层振动，并将入射激光反射到所述准直匀光模块；所述目标频率大于人眼的可识别频率；所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；所述分光调制模块包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片，其中所述偏振光引导器件用于将匀化后的激光光束引导至所述硅基液晶芯片上，并将经所述硅基液晶芯片调制后的激光光束引导至所述投影镜头；所述投影镜头用于对调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的激光光斑投射到屏幕上，有效抑制了激光散斑，提升了投影画面质量，提升了用户的使用体验。

本发明实施例的其他可选特征和技术效果一部分在下文描述，一部分可通过阅读本文而明白。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，所示出的元件不受附图所显示的比例限制，附图中相同或相似的附图标记表示相同或类似的元件，其中：

图1示出了一种可以实施本发明实施例的反射型液晶投影设备的光路结构示意图；

图2A示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为偏振态集成光源的示意图；

图2B示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为非偏振态集成光源的示意图；

图3A示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为偏振态分立光源的示意图；

图3B示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为非偏振态分立光源的示意图；

图4示出了一种可以实施本发明实施例的散斑抑制器件结构的示意图；

图5示出了一种可以实施本发明实施例的压电陶瓷振子与光的作用原理的示意图；

图6示出了另一种可以实施本发明实施例的散斑抑制器件结构的示意图；

图7示出了一种可以实施本发明实施例的偏振光的两种工作模式的示意图；

图8示出了一种可以实施本发明实施例的LCoS的结构示意图；

图9示出了一种可以实施本发明实施例的单片式LCoS光路结构示意图；

图10示出了另一种可以实施本发明实施例的单片式LCoS光路结构示意图；

图11示出了一种可以实施本发明实施例的两片式LCoS光路结构示意图；

图12示出了一种可以实施本发明实施例的三片式LCoS光路结构示意图；

图13示出了一种可以实施本发明实施例的X型偏振分光棱镜分光原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

反射型液晶相比透射式液晶，反射式液晶具有轻薄、低功耗、寿命高等优势，因此被广泛应用于平板、阅读器、学习机等产品上，具有护眼效果，可用于图文阅读、网课学习、商务办公等场景。同时，在智慧交通领域，反射式液晶技术也具有广阔的应用前景，例如用于交通站牌的显示，可以进一步提升乘客的乘车体验。

相关技术中，反射型液晶投影技术需要使用偏振光，由于激光本身就是偏振光源，因此，激光光源成为了反射型液晶投影技术的理想光源选择。但是，由于激光具有高相干性，因此，采用激光光源的反射型液晶投影设备都不可避免地存在散斑问题，影响投影画面的清晰度和分辨率。

因此，本申请提出一种反射型液晶投影设备，其特征在于，所述反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；所述第一散射体设置在所述光源模块与所述散斑抑制器件之间，所述第一散射体的表面为粗糙表面，所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；所述散斑抑制器件设置在所述第一散射体与所述准直匀光模块之间，所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，所述反射层固定在所述振动层上；所述振动层用于提供目标频率的振动；所述反射层随所述振动层振动，并将入射激光反射到所述准直匀光模块；所述目标频率大于人眼的可识别频率；所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；所述分光调制模块包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片，其中所述偏振光引导器件用于将匀化后的激光光束引导至所述硅基液晶芯片上，并将经所述硅基液晶芯片调制后的激光光束引导至所述投影镜头；所述投影镜头用于对调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的激光光斑投射到屏幕上，本申请是实施例通过散射体和散斑抑制器件，有效抑制了激光散斑，提升了投影画面质量，提升了用户的使用体验。

下面结合具体实施例对抑制散斑的反射型液晶投影设备进行介绍。

图1示出了一种可以实施本发明实施例的反射型液晶投影设备的光路结构示意图。如图1所示的光路结构包括光源模块101、散斑抑制模块102、准直匀光模块103、分光调制模块104和透镜镜头105。其中，散斑抑制模块102包括：第一散射体1021和散斑抑制器件1022；准直匀光模块103包括：准直镜1031、匀光器件1032和中继镜组1033。

需要说明的是，本申请实施例中的光源模块101用于发射目标偏振态的红绿蓝三色激光。若光源模块101中的激光光源本身发出的激光为目标偏振态，则光源模块由激光光源和合光元件构成；若光源模块101中的激光光源本身部分或全部发出的激光不是目标偏振态，则光源模块由激光光源、合光元件以及偏振转换元件构成。

其中，激光光源可以是各色独立光源，也可以是集成光源，本申请实施例对光源模块101不做具体限制。

需要说明的是，光源模块101中的合光元件可以是二向色镜，也可以是X棱镜，根据需要合光元件中还可以包括反射镜。本申请实施例对合光元件不做具体限制

还需要说明的是，本申请实施例中的目标偏振态是指为满足分光调制模块设计要求的偏振态，可以是P偏振(振动方向平行于入射面)态或S偏振(振动方向垂直于入射面)态，根据需要，红绿蓝三色激光的偏振态可以相同，也可以不同。

可选地，光源模块101中还包括会聚透镜，会聚透镜设置在靠近散斑抑制模块的位置，当光源出射的激光光斑较大时，通过会聚透镜将激光光斑会聚到散斑抑制模块上。

第一散射体1021的表面为粗糙表面，当激光光束经过第一散射体的粗糙表面时，激光光束的出射角度发生变化，从而产生多个独立的散斑图样，能够达到一定的抑制散斑的目的。

散斑抑制器件1022包括振动层和发射层，振动层用于提供高速振动，通过振动层带动反射层快速产生人眼不可察觉的振动，从而使不同时刻从反射层上出射的激光之间的相位差发生改变，破坏了激光的相干条件，从而达到抑制散斑的目的。

准直镜1031用于对散斑抑制模块出射的光束进行准直，以得到平行光；匀光器件1032用于提高光斑照度均匀性，并用于将圆形光斑转变为矩形光斑，以与光调制器的形状相匹配。中继镜组1033用于调整从匀光器件出射的矩形光斑的大小和长宽比例。

分光调制模块104包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片(LCoS)。其中，偏振光引导器件用于将匀光后的激光光束引导至LCoS，并将经LCoS调制后的激光光束引导至投影镜头105中。

说要说明的是，本申请实施例中的偏振光引导器件可以为偏振分束器(PBS)，或者X型偏振分光棱镜，本申请实施例对偏振光引导器件不作具体限制。

投影镜头105用于对LCoS调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的光斑投射到屏幕上。

下述对光源模块101进行详细介绍，参见图2A-图2B。

图2A示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为偏振态集成光源的示意图。如图2A所示，集成光源201发出的红绿蓝三色激光的偏振态均为目标偏振态。集成光源101发出的激光为目标偏振态，所以不需要经过偏振转换元件，集成光源201发出的红绿蓝三色激光分别经过反射镜202、二向色镜203以及二向色镜204后，再经过会聚透镜205会聚后出射。

在一些实施例中，当集成光源101发出的红绿蓝三色激光不是目标偏振态时需要偏振转换元件，参见图2B，图2B示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为非偏振态集成光源的示意图。如图2B所示，集成光源201发出的红绿蓝三色激光的偏振态均为非目标偏振态。集成光源201发出的激光不是目标偏振态，所以需要经过偏振转换元件206，将激光源201发出的红绿蓝三色激光调整为目标偏振态后，红绿蓝三色激光再分别经过反射镜202、二向色镜203以及二向色镜204后，再经过会聚透镜205会聚后出射。

上述实施例中的激光光源为集成光源，下述对激光光源为分立光源进行介绍，参见图3A-图3B。图3A示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为偏振态分立光源的示意图。如图3A所示红色激光光源301、蓝色激光光源302和蓝色激光光源303为分立激光光源，分别发出的红绿蓝三色激光均为目标偏振态，所以不需要偏振转换元件，图3A中的二向色镜304透射蓝色激光，反射绿色激光；二向色镜305透射蓝色激光和绿色激光，反射红色激光，分立的红色激光光源301、蓝色激光光源302和蓝色激光光源303分别发出的红绿蓝三色激光经过二向色镜304和二向色镜305后完成合光出射。

图3B示出了一种可以实施本发明实施例的激光光源为非偏振态分立光源的示意图。如图3B所示红色激光光源301、蓝色激光光源302和蓝色激光光源303为分立激光光源，其中，蓝色激光光源302和蓝色激光光源303分别发出的绿色和蓝色激光均为目标偏振态，所以不需要偏振转换元件。但是红色激光源301发出的红色激光为非目标偏振态，红色激光源301发出的激光不是目标偏振态，所以需要经过偏振转换元件306，将红色激光源301发出的红色激光调整为目标偏振态。图3B中的二向色镜304透射蓝色激光，反射绿色激光；二向色镜305透射蓝色激光和绿色激光，反射红色激光，分立的红色激光光源301发出的红色激光为非目标偏振态所以要经过偏振转换元件306将红色激光转换为目标偏振态，然后和绿色激光光源302以及蓝色激光光源303分别发出的绿色激光和蓝色激光经过二向色镜304和二向色镜305后完成合光出射。

在一些实施例中，分立的蓝色激光源与绿色激光源也可以为非目标振态，那么蓝色激光源发射出的蓝色激光、绿色激光源发射出的绿色激光也分别需要经过偏振转换元件调整为目标振态。本申请对激光源中发射出的激光为非目标振态的激光源不作具体限制。

需要说明的是，上述实施例中，由于从激光器出射的激光本身具有较高的准直度，当需要使用偏振转换元件时，通过将偏振转换元件设置在合光元件之前，以提高偏振光的转换效率，提高光能利用率。本申请实施例中的偏振转换元件可以为半波片，也可以是由半波片与偏振分束器(polarization beam splitter，PBS)构成偏振转换***(polarizationconverter system，PCS)，本申请实施例对偏振转换元件不作具体限制。

上述对光源模块101进行了介绍，下述对散斑抑制模块102进行详细的介绍，参见图4-图6。

如图1所示散斑抑制模块102包括第一散射体1021和散斑抑制器件1022。第一散斑体1021设置在靠近光源模块101的位置，散斑抑制器1022件设置在第一散射体1021与准直匀光模块103之间。

第一散射体1021的表面为粗糙表面，当激光光束经过第一散射体的粗糙表面时，激光光束的出射角度发生变化，从而产生多个独立的散斑图样，能够达到一定的抑制散斑的目的。

可选地，第一散射体1021为平顶型扩散片，在光源模块101与散斑抑制器件1022之间设置第一散射体1021，通过第一散射体1021将入射激光光斑从高斯型整形为平顶型，避免由于中心能量集中而造成散斑抑制器件损坏，有利于延长散斑抑制器件的使用寿命。

下述对散斑抑制器件进行详细介绍，参见图4，图4示出了一种可以实施本发明实施例的散斑抑制器件结构的示意图。如图4所示散斑抑制器件1022包括振动层10221和反射层10222。

振动层10221用于提供频率为目标频率的高速振动，通过振动层带动反射层快速产生人眼不可察觉的振动，从而使不同时刻从反射层上出射的激光之间的相位差发生改变，破坏了激光的相干条件，从而达到抑制散斑的目的。其中，目标频率大于人眼的可识别频率，即当振动层的频率大于目标频率时，人眼就察觉不到由振动引起投影画面闪动或晃动，通常人为人眼的可识别频率为60Hz。

反射层10222可以由是反射膜或金属反射片或反射镜等形成的具有一定厚度和一定形状的反射体，用于将入射到其上的激光反射到准直匀光模块中。可选地，为提高光路的整体效率，入射光与反射层的光轴呈45度夹角。

其中，反射层可以镀或粘贴或焊接在振动层上。

在一些实施例中振动层为压电陶瓷振子，参见图5。图5示出了一种可以实施本发明实施例的压电陶瓷振子与光的作用原理的示意图。如图5所示振动层为压电陶瓷振子501，压电陶瓷振子501包括压电陶瓷元件和电极(未示出)，其中，压电陶瓷元件可以为压电陶瓷圆片或压电陶瓷圆环，也可以是压电陶瓷方片，电极可以与电源模块连接，通过电源模块向压电振子施加交流电，从而通过压电陶瓷元件带动反射层振动。如图5所示，反射层为高反射率的薄金属反射片504，如厚度为0.8mm-0.2mm的铝片或不锈钢片等，在保证有一定振动幅度的同时，将入射光502发射出去后形成出射光503。

图6示出了另一种可以实施本发明实施例的散斑抑制器件结构的示意图。如图6所示，压电陶瓷振子601为圆环形压电陶瓷振子，反射层包括金属片602和反射镜603，反射镜603固定在金属片602的几何中心，反射镜的尺寸小于金属片的尺寸，金属片以覆盖压电陶瓷圆环内圆的方式固定在压电陶瓷振子上，入射光通过反射镜反射出去。该实施例中对金属片的反射率没有要求，但要求金属片具有一定的韧性，可以随压电陶瓷做产生一定幅度的振动，从而带动反射镜振动。

在一些实施例中，金属片的中心开孔，反射镜粘贴在金属片所开孔的表面(覆盖孔)或内部(同心套接在一起)；在另一种可能的实施方式中，金属片的中心不开孔，反射镜粘贴在金属片的中心位置。

可选地，振动层还可以为振动马达，如转子马达或线性马达，振动马达与电源模块相连，通过电源模块为振动马达加电，从而通过振动马达的振动带动反射层振动。

可选地，散斑抑制模块中还包括第二散射体(未示出)，第二散射体设置在散斑抑制器件与准直匀光模块之间。第二散射体与第一散射体具有不同的扩散角度。与使用一个散射体相比，使用两个散射体时增加了出射激光光束的角度多样性，从而具有更好的散斑抑制效果。

本申请中，通过散斑抑制器件与散射体相结合的方式，能够起到较好的散斑控制效果。

上述对散斑抑制模块进行了介绍，下述对准直匀光模块进行介绍，如图1所示，准直匀光模块103包括准直镜1031、匀光器件1032和中继镜组1033。其中，准直镜1031用于对散斑抑制模块出射的光束进行准直，以得到平行光；匀光器件1032可以为方棒或复眼透镜。一方面具有提高光斑照度均匀性的目的，另一方面，用于将圆形光斑转变为矩形光斑，以与光调制器的形状相匹配。中继镜组1033用于调整从匀光器件出射的矩形光斑的大小和长宽比例，减少不必要的光损失，从而提高光源的能量的利用率，提高光机的整体效率。

可选地，中继镜组可以包括一个或多个积分透镜。

下述对分光调制模块进行详细介绍，参见图7和图8。如图1所示的分光调制模块104包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片(LCoS)。其中，在图7和图8所示的实施例中偏振光引导器件以PBS进行示例说明。PBS用于将匀光后的激光光束反射到LCoS，并将经LCoS调制后的激光光束透射到投影镜头中。图7示出了一种可以实施本发明实施例的偏振光的两种工作模式的示意图。如图7所示，如图7所示，PBS 701由两个高精度直角棱镜胶合而成，两个直角棱镜的斜面相互贴合，其中直角棱镜的斜边上镀有偏振分光介质膜，偏振分光介质膜配置为透射P偏振光，并反射S偏振光该棱镜的其他面及另一个棱镜的所有面上均镀有增透膜。镀有偏振分光介质膜的表面被称为偏振分光面，入射光与偏振分光面之间的夹角为45°。

需要说明的是，偏振分光介质膜也可以配置透射S偏振光反射P偏振光，本申请实施例对偏振分光介质膜不作具体限制。

如图7所示，偏振分光面A透射P偏振光反射S偏振光，偏振分光面B透射S偏振光反射P偏振光。

下述对LCoS进行介绍，LCoS为一种光调制器件，参见图8。图8示出了一种可以实施本发明实施例的LCos的结构示意图。

如图8所示，LCoS其从上到下依次包括玻璃盖板801、透明电极802、第一取向层803、液晶层804、第二取向层805、反射层806、CMOS电极807和硅基背板808。液晶夹在两块相互垂直放置的偏振片(取向层)之间，通过透明电极和CMOS电极向液晶层内的液晶施加电压，随着加在液晶上的电压的改变，入射到液晶上的偏振光的偏振方向将随之发生一定角度的旋转，从而实现对图像的灰度调制。光在经过LCoS后，其偏振方向会发生改变，例如，若入射光为S偏振光，则经LCoS调制后的出射光为P偏振光，若入射光为P偏振光，则经LCoS调制后的出射光为S偏振光。

下述对单片式反射型液晶投影设备、两片式反射型液晶投影设备和三片式反射型液晶投影设备分别进行介绍。

首先介绍单片式反射型液晶投影设备，参见图9和图10。图9示出了一种可以实施本发明实施例的单片式LCoS光路结构示意图；在图9和图10所示的实施例中偏振光引导器件以PBS进行示例说明。

在单片式LCoS光机中，从光源模块出射的红绿蓝三色激光的目标偏振态相同，即同为S偏振态或P偏振态，本申请对红绿蓝三色激光的目标偏振态不作具体限制。

图9以光源为集成光源进行了示例性地说明，当然光源也可以为分立的光源本申请实施例对光源不作具体限制。示例性地，集成光源的第一行灯珠可以用于发射绿色激光，集成光源的第二行灯珠可以用于发射蓝色激光，集成光源的第三行和第四行的灯珠可以用于发射红色激光。在图9所示的实施例中以红绿蓝三色激光均为S偏振态进行示意性说明。在图9所示的实施例中合光元件包括反射镜、第一二向色镜和第二二向色镜，反射镜用于反射绿激光，第一二向色镜用于透射绿激光反射蓝激光，第二二向色镜用于透射蓝绿激光反射红激光。分光调制模块包括PBS和单片LCoS(即第一LCoS)。

如图9所示，若PBS透射P偏振光反射S偏振光，则从准直匀光模块出射的S偏振光被PBS反射进入第一LCoS，经第一LCoS调制后成为P偏振光透过PBS进入投影镜头。

图10示出了另一种可以实施本发明实施例的单片式LCoS光路结构示意图。同样的图10中光源为集成光源，当然光源也可以为分立的光源本申请实施例对光源不作具体限制。示例性地，集成光源的第一行灯珠可以用于发射绿色激光，集成光源的第二行灯珠可以用于发射蓝色激光，集成光源的第三行和第四行的灯珠可以用于发射红色激光。同样的，在图10所示的实施例中以红绿蓝三色激光均为S偏振态进行示意性说明。图10所示的实施例中合光元件包括反射镜、第一二向色镜和第二二向色镜，反射镜用于反射绿激光，第一二向色镜用于透射绿激光反射蓝激光，第二二向色镜用于透射蓝绿激光反射红激光。分光调制模块包括PBS和单片LCoS(即第一LCoS)，若PBS透射S偏振光反射P偏振光，则从准直匀光模块出射的S偏振光选透过PBS进入第一LCoS，经第一LCoS调制后形成P偏振光经PBS反射后进入投影镜头。

还需要说明的是，若光源模块出射红绿蓝三色激光均为P偏振态，其原理类似，只需要合理选择PBS和设置LCoS的位置即可，此处不再赘述。

可选地，如图9和图10所示，分光调制模块中还包括偏振片和1/4波片，其中，偏振片设置在准直匀光模块与PBS之间，用于进行偏振光过滤，以提高从准直匀光模块入射到PBS的偏振光的纯度，1/4波片设置在PBS与LCoS之间，用于进行相位补偿，以提高从LCoS入射到PBS的偏振光的纯度。通过设置偏振片和1/4波片，有利于提高投影画面的对比度，从而提升画面清晰度，达到提升用户观看体验的目的。

下属对两片式LCoS进行介绍，参见图11。图11示出了一种可以实施本发明实施例的两片式LCoS光路结构示意图。在图11所示的实施例中偏振光引导器件以PBS进行示例说明。在两片式LCoS光机中，从光源模块出射的红绿蓝三色激光中其中两种颜色(第一颜色和第二颜色)激光的目标偏振态相同，例如为第一偏振态，这两种颜色的激光最终由第二LCoS进行调制，另外一种颜色激光(第三颜色)的目标偏振态不同，例如为第二偏振态，该颜色激光最终由第三LCoS进行调制。若第一偏振态为S偏振态，则第二偏振仿为P偏振态；若第一偏振态为P偏振态，则第二偏振态为S偏振态。其中，第一颜色、第二颜色和第三颜色均可以为红、绿、蓝三种颜色中的任意一种颜色，例如，第三颜色为红色，则第一颜色和第二颜色分别为绿色和蓝色。图11以红色激光(第一颜色)和蓝色激光(第二颜色)的目标偏振态为P偏振态，绿色激光(第三颜色)的目标偏振态为S偏振态进行了示例性的说明(图11中绿色激光器发生的激光为P偏振态，经偏振转换元件转换后变为S偏振态)。图11所示的实施例中合光元件包括第一二向色镜和第二二向色镜，第一二向色镜用于透射绿激光光反射蓝激光，第二二向色镜用于透射蓝绿激光反射红激光。分光调制模块包括PBS和两片LCoS，图11中以PBS透射P偏振光反射S偏振光为例进行示例性说明。P偏振态的蓝色激光和红色激光经过散斑抑制模块和准直匀光模块后，透过PBS后被第二LCoS调制后变为S偏振光，并经PBS反射进入投影镜头；S偏振态的绿色激光经过散斑抑制模块和准直匀光模块后，被PBS反射进入第三LCoS，经第三LCoS调制后变化P偏振光，并从PBS透射进入投影镜头。

可选地，如图11所示，分光调制模块中第二LCoS与PBS之间以及第三LCoS与PBS之间均设置有1/4波片，以对由液晶扭转缺陷或大角度入射光引起的相位缺陷进行补偿，从而提高从LCoS入射到PBS的偏振光的纯度，有利于提高投影画面的对比度，从而提升画面清晰度，达到提升用户观看体验的目的。

可以理解的是，根据需要也可以其他模式的PBS或选用具有其他不同偏振态光源或光源组合，本申请实施例不作具体限制。

下述对三片式LCoS进行介绍，参见图12。图12示出了一种可以实施本发明实施例的三片式LCoS光路结构示意图。在三片式LCoS光机中，从光源模块出射的红绿蓝三色激光中其中两种颜色激光的目标偏振态相同，例如为第一偏振态，另外一种颜色激光的目标偏振态不同，例如为第二偏振态，分光调制模块中包括X型偏振分光棱镜和三片LCoS芯片。在图12和图13所示的实施例中偏振光引导器件以X型偏振分光棱镜进行示例说明。

图12以红色激光和蓝色激光的目标偏振态为S偏振态进行了示例性说明，绿色激光的目标偏振态为P偏振态。合光元件包括第一二向色镜和第二二向色镜，第一二向色镜用于透射绿激光光反射蓝激光，第二二向色镜用于透射蓝绿激光反射红激光。

如图13所示，X型偏振分光棱镜包括8个面，分别为4个外表面H1、H2、H3和H4，四个斜面M1(第一斜面)、M2(第二斜面)、M3(第三斜面)和M4(第四斜面)，其中，H1、H2、H3和H4均镀有高透膜，M1和M4镀有分色膜，用于反射红光透射蓝绿光，M2和M3镀有偏振分光膜，用于反射S偏振光透射P偏振光，参见图13，图13示出了一种可以实施本发明实施例的X型偏振分光棱镜分光原理示意图。其工作原理为：

(1)从准直匀光模块出射的S偏振态的红色激光依次经M1和M2反射进入红光LCoS，被红光LCoS(第四LCoS)调制后变为P偏振态，再依次经M2透射和M4反射后进入投影镜头；

(2)从准直匀光模块出射的S偏振态的蓝色激光依次经M1透射和M3反射进入蓝光LCoS(第五LCoS)，被蓝光LCoS调制后变为P偏振态，再依次经M3透射和M4透射后进入投影镜头；

(3)从准直匀光模块出射的P偏振态的绿色激光依次经M1和M3透射进入绿光LCoS，被绿光LCoS(第六LCoS)调制后变为S偏振态，再依次经M3反射和M4透射后进入投影镜头。

可选地，如图12和13所示，分光调制模块中红光LCoS与X型偏振分光棱镜之间、绿光LCoS与X型偏振分光棱镜之间以及蓝光LCoS与X型偏振分光棱镜之间均设置有1/4波片，以对由液晶扭转缺陷或大角度入射光引起的相位缺陷进行补偿，从而提高从LCoS入射到X型偏振分光棱镜的偏振光的纯度，有利于提高投影画面的对比度，从而提升画面清晰度，达到提升用户观看体验的目的。

可以理解的是，根据需要也可以选择其他的偏振分光方式或者选用具有其他不同偏振态光源或光源组合，本申请实施例不作具体限制。

需要说明的是本申请实施例中的第一偏振光为P偏振光，则第二偏振光S偏振光；如果第一偏振光为S偏振光，则第二偏振光为P偏振光，本申请实施例对第一偏振光和第二偏振光不作具体限制。

还需要说明的是，上述单片式反射型液晶投影设备、两片式反射型液晶投影设备和三片式反射型液晶投影设备包括光源模块、合光元件、会聚透镜、第一散射体、散斑抑制器件、第二散射体、准直镜、复眼透镜、中继镜组以及投影镜头，与图1所提供的实施例相同，这里就不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供的反射型液晶投影设备，所述反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；所述第一散射体设置在所述光源模块与所述散斑抑制器件之间，所述第一散射体的表面为粗糙表面，所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；所述散斑抑制器件设置在所述第一散射体与所述准直匀光模块之间，所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，所述反射层固定在所述振动层上；所述振动层用于提供目标频率的振动；所述反射层随所述振动层振动，并将入射激光反射到所述准直匀光模块；所述目标频率大于人眼的可识别频率；所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；所述分光调制模块包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片，其中所述偏振光引导器件用于将匀化后的激光光束引导至所述硅基液晶芯片上，并将经所述硅基液晶芯片调制后的激光光束引导至所述投影镜头；所述投影镜头用于对调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的激光光斑投射到屏幕上，本申请是实施例通过散射体和散斑抑制器件，有效抑制了激光散斑，提升了投影画面质量，提升了用户的使用体验。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种反射型液晶投影设备，其特征在于，所述反射型液晶投影设备包括：光源模块、散斑抑制模块、准直匀光模块、分光调制模块以及投影镜头；

所述光源模块用于发射红、绿、蓝三种不同颜色的激光；

所述散斑抑制模块包括：第一散射体和散斑抑制器件；

所述第一散射体设置在所述光源模块与所述散斑抑制器件之间，所述第一散射体的表面为粗糙表面，所述第一散射体用于改变入射到所述散斑抑制器件的激光光束的角度；

所述散斑抑制器件设置在所述第一散射体与所述准直匀光模块之间，所述散斑抑制器件包括：振动层和反射层，所述反射层固定在所述振动层上；所述振动层用于提供目标频率的振动；所述反射层随所述振动层振动，并将入射激光反射到所述准直匀光模块；所述目标频率大于人眼的可识别频率；

所述准直匀光模块用于对所述散斑抑制模块出射的激光进行准直和匀化；

所述分光调制模块包括：偏振光引导器件和硅基液晶芯片，其中，所述偏振光引导器件用于将匀化后的激光光束引导至所述硅基液晶芯片上，并将经所述硅基液晶芯片调制后的激光光束引导至所述投影镜头；

所述投影镜头用于对调制后的激光光斑进行放大，并将放大后的激光光斑投射到屏幕上。

2.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述光源模块为集成光源或分立光源；

所述光源模块出射的激光为偏振光，当所述偏振光的偏振态为目标偏振态时，所述光源模块包括：激光光源和合光元件；

当所述偏振光的偏振态为非目标偏振态时，所述光源模块包括：激光光源、偏振转换元件和合光元件，所述偏振转换元件设置在所述激光光源与所述合光元件之间；

其中，所述目标偏振态为满足所述分光调制模块设计要求的偏振态。

3.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述第一散射体为平顶型扩散片，所述第一散射体将入射激光光斑从高斯型整形为平顶型。

4.据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述振动层为压电陶瓷振子，所述压电陶瓷振子包括：压电陶瓷元件和电极，所述压电陶瓷元件为压电陶瓷圆片或压电陶瓷圆环或压电陶瓷方片，所述电极与电源模块连接，所述电源模块向所述压电振子施加交流电，通过所述压电陶瓷元件带动所述反射层振动。

5.据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述振动层为压电陶瓷振子，所述压电陶瓷振子为圆环形压电陶瓷振子，所述反射层包括金属片和反射镜，所述反射镜固定在所述金属片的几何中心；

所述反射镜的尺寸小于所述金属片的尺寸。

6.根据权利要求5所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述金属片的几何中心处开设有通孔，所述反射镜固定在所述通孔的表面或内部。

7.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述投影设备还包括第二散射体，所述第二散射体设置在所述散斑抑制器件与所述准直匀光模块之间，所述第二散射体与所述第一散射体的扩散角度不同。

8.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述分光调制模块包括第一硅基液晶芯片，所述偏振光引导器件为偏振分束器；

所述偏振分束器反射第一偏振光透射第二偏振光，被所述偏振分束器反射的第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，经所述第一硅基液晶芯片调制后再经过所述偏振分束器透射进入所述投影镜头；

或，所述偏振分束器透射第一偏振光反射第二偏振光，被所述偏振分束器透射的第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，经所述第一硅基液晶芯片调制后再经过所述偏振分束器反射进入所述投影镜头。

9.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述分光调制模块包括第二硅基液晶芯片和第三硅基液晶芯片，所述偏振光引导器件为偏振分束器；

所述光源模块发射的第一颜色和第二颜色激光为第一偏振光，第三颜色的激光为第二偏振光；

所述偏振分束器透射第一偏振光反射第二偏振光，或透射第二偏振光反射第一偏振光；

所述偏振分束器引导第一偏振光进入所述第一硅基液晶芯片，并将经所述第一硅基液晶芯片调制后的光引导至所述投影镜头；

所述偏振分束器引导第二偏振光进入所述第二硅基液晶芯片，并将经所述第二硅基液晶芯片调制后的光引导至所述投影镜头。

10.根据权利要求1所述的反射型液晶投影设备，其特征在于，所述分光调制模块包括第四硅基液晶芯片、第五硅基液晶芯片和第六硅基液晶芯片；

所述偏振光引导器件为X型偏振分光棱镜；所述X型偏振分光棱镜的外表面均镀有高透膜，所述X型偏振分光棱镜第一斜面和第四斜面镀有分色膜，所述X型偏振分光棱镜第二斜面和第三斜面镀有偏振分光膜；

所述X型偏振分光棱镜用于将所述红、绿、蓝三种不同颜色的激光分别引导至对应的所述第四硅基液晶芯片、所述第五硅基液晶芯片和所述第六硅基液晶芯片，并将分别经所述第四硅基液晶芯片、所述第五硅基液晶芯片和所述第六硅基液晶芯片调制后的激光引导至所述投影镜头。