(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202023135779.8
(22)申请日 2020.12.23
(73)专利权人 杭州光粒科技有限公司复旦大学微博
十万人大会
lc9地址 310053 浙江省杭州市滨江区长河街
道聚才路88号1幢第2层201室
(72)发明人 魏一振 陈淑丹 张卓鹏
(74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限
公司 11227
代理人 纪志超
(51)Int.Cl.
G03B 21/20(2006.01)
G02B 6/42(2006.01)
G02B 27/48(2006.01)
G02F 1/13(2006.01)
G02F 1/1334(2006.01)
G02F 1/1335(2006.01)G02F 1/139(2006.01)G02B 27/01(2006.01)G02B 6/124(2006.01)
(54)实用新型名称一种投影光机以及投影显示设备(57)摘要本实用新型公开了一种投影光机，包括：激光光源、设置在激光光源的输出光路上的消斑装置、光波导、分别设置在光波导的第二端相对的两侧的图像源芯片和投影镜头；光波导为板状结构，光波导的第一端设置有耦入元件，波导的第二端设置有耦出元件；激光光源输出的激光光线依次经过光波导的第一端、光波导的第二端、图像源芯片、光波导的第二端、投影镜头之后输出；消斑装置设置在激光光源至投影镜头之间的光路上，用于消除由激光光源传导至投影镜头之间的光线的激光散斑。本申请采用板状结构的光波导代替偏振分束器传 导照明光线，并在激光光源输出光路上设置消斑装置，提升投影光线的投影效果。本申请还提供了一种投影显示设备，具有
上述有益效果。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 213690209 U 2021.07.13
C N 213690209
U
1.一种投影光机，其特征在于，包括激光光源、设置在所述激光光源的输出光路上的消斑装置、光波导、分别设置在所述光波导的第二端相对的两侧的图像源芯片和投影镜头；其中，所述光波导为板状结构，所述光波导的第一端设置有耦入元件，所述光波导的第二端设置有耦出元件；
所述激光光源用于输出激光光线，并通过所述耦入元件将所述激光光线耦入至所述光波导内并传导至所述光波导的第二端，通过所述耦出元件将所述激光光线从所述光波导的第二端耦出入射至所述图像源芯片，使得所述图像源芯片向所述光波导第二端反射出射投影光线，且所述投影光线经过所述光波导的第二端透射入射至所述投影镜头并输出；
所述消斑装置设置在所述激光光源至所述投影镜头之间的光路上，用于消除由所述激光光源传导至所述投影镜头之间的光线的激光散斑。
2.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述消斑装置为电控偏振片装置，包括偏振片和TN液晶盒，所述偏振片设置在所述TN液晶盒的表面。
3.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，
所述消斑装置为电控PDLC面板。4.如权利要求3所述的投影光机，其特征在于，所述PDLC面板贴合所述光波导的第一端表面设置。
5.如权利要求3所述的投影光机，其特征在于，所述PDLC面板嵌入所述光波导的第一端内部。
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6.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述激光光源和所述消斑装置之间还设置有扩束准直装置。
7.如权利要求1所述的投影光机，其特征在于，所述耦入元件和所述耦出元件均为光栅。
8.一种投影显示设备，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的投影光机。
9.如权利要求8所述的投影显示设备，其特征在于，所述投影显示设备为AR眼镜。
权 利 要 求 书1/1页CN 213690209 U
cse
一种投影光机以及投影显示设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种投影光机以及一种投影显示设备。
力元新材背景技术
[0002]投影光机是投影显示设备中的重要组成部分之一，主要由照明光源、图像源以及投影镜头，通过照明光源输出光线投射到图像源上，并从图像源反射出射带头投影图像的投影光线，并通过投影镜头输出该投影光线。随着投影显示技术的发展和投影显示设备越来越广泛的应用，人们对显示设备的显示画面效果，使用体验的舒适性等方面要求越来越高。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种投影光机以及一种投影显示设备，在一定程度上提升投影光线的投影效果。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种投影光机，包括激光光源、设置在所述激光光源的输出光路上的消斑装置、光波导、分别设置在所述光波导的第二端相对的两侧的图像源芯片和投影镜
头；其中，所述光波导为板状结构，所述光波导的第一端设置有耦入元件，所述波导的第二端设置有耦出元件；
[0005]所述激光光源用于输出激光光线，并通过所述耦入元件将所述激光光线耦入至所述光波导内并传导至所述光波导的第二端，通过所述耦出元件将所述激光光线从所述光波导的第二端耦出入射至所述图像源芯片，使得所述图像源芯片向所述光波导第二端反射出射投影光线，且所述投影光线经过所述光波导的第二端透射入射至所述投影镜头并输出；[0006]所述消斑装置设置在所述激光光源至所述投影镜头之间的光路上，用于消除由所述激光光源传导至所述投影镜头之间的光线的激光散斑。
[0007]在本申请的一种可选地实施例中，所述消斑装置为电控偏振片装置，包括偏振片和TN液晶盒，所述偏振片设置在所述TN液晶盒的表面。
[0008]在本申请的一种可选地实施例中，所述消斑装置为电控PDLC面板。
[0009]在本申请的一种可选地实施例中，所述PDLC面板贴合所述光波导的第一端表面设置。
[0010]在本申请的一种可选地实施例中，所述PDLC面板嵌入所述光波导的第一端内部。[0011]在本申请的一种可选地实施例中，所述激光光源和所述消斑装置之间还设置有扩束准直装置。
[0012]在本申请的一种可选地实施例中，所述耦入元件和所述耦出元件均为光栅。[0013]本申请还提
供了一种投影显示设备，包括如上任一项所述的投影显示设备的投影光机。
[0014]在本申请的一种可选地实施例中，所述投影显示设备为AR眼镜。
[0015]本实用新型所提供的一种投影光机，包括：激光光源、设置在激光光源的输出光路上的消斑装置、光波导、分别设置在光波导的第二端相对的两侧的图像源芯片和投影镜头；其中，光波导为板状结构，光波导的第一端设置有耦入元件，光波导的第二端设置有耦出元件；激光光源用于输出激光光线，并通过耦入元件将激光光线耦入至光波导内并传导至光波导的第二端，通过耦出元件将激光光线从光波导的第二端耦出入射至图像源芯片，使得图像源芯片向光波导第二端反射出射投影光线，且投影光线经过光波导的第二端透射入射至投影镜头并输出；消斑装置设置在激光光源至投影镜头之间的光路上，用于消除由激光光源传导至投影镜头之间的光线的激光散斑。
[0016]本申请中所提供的投影光机中，采用条形板状结构的光波导代替了现有技术中的偏振分束器，在一定程度上减小了投影光机整体体积，并使得投影光机整体结构的扁平化，使得投影光机能够更好的适应AR眼镜镜脚等狭长安装环境；并在此基础上在投影光机的激光光源输出光路上设置消斑装置，能够有效消除激光光源输出光线的激光散斑中的暗斑，提升以该光线作为投影光机的照明光线时，投影光机输出投影光线的投影效果，提升用户对投影显示设备的使用体验。
[0017]本申请还提供了一种投影显示设备，具有上述有益效果。
附图说明
[0018]为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。
[0019]图1为本申请实施例提供的投影光机的光路结构示意图。
具体实施方式
[0020]在投影显示设备的投影光机中，激光光源可以最真实地再现客观世界丰富、艳丽的彩，提供更具震撼的表现力。从度学角度来看，激光显示的域覆盖率可以达到人眼所能识别彩空间的90％以上，是传统显示域覆盖率的两倍以上，实现人类有史以来最完美彩还原，使人们通过显示终端看到最真实、最绚丽的世界。除了彩和亮度上的优势以外，还具有光学扩展量小，线偏振性高、稳定性好的优点，这就使得光源后续照明系统的复杂度大大降低，从而可以达到高度集成化，减少系统的体积，非常合适作为微型投影显示系统的光源。
[0021]但是使用激光光源也存在其缺点，其输出的激光光线的光斑中存在明显的散斑，导致投影显示设备的显示效果大大降低。
[0022]为此，本申请中提出一种能够提升投影显示设备的投影显示效果的投影光机。[0023]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]如图1所示，图1为本申请实施例提供的投影光机的光路结构示意图，该投影光机
可以包括：
[0025]激光光源1；该激光光源1可以是白光光源，可在采用红绿蓝三激光光源，通过将三光源的均匀混合获得白光光线。
[0026]设置在激光光源1的输出光路上的消斑装置2；
[0027]光波导3、分别设置在光波导3的第二端相对的两侧的图像源芯片4和投影镜头5；[0028]其中，光波导3为板状结构，可以采用折射率大于空气折射率的透光玻璃板，光波导3的第一端设置有耦入元件31，光波导3的第二端设置有耦出元件32；该耦入元件31和耦出元件32均可以采用光栅，例如可以是浮雕光栅、全息光栅等，还可以是三棱镜等光学元件，对此本申请中不一一列举。
[0029]该消斑装置2设置在激光光源1至投影镜头5之间的光路上，用于消除由激光光源1传导至投影镜头5之间的光线的激光散斑。
[0030]例如该消斑装置2可以设置在光波导3的第一端和激光光源1之间，还可以内置在光波导3内部，还设置在光波导3的第二端。
[0031]为了便于说明，本实施例中以消斑装置2设置在光波导的第一端和激光光源1之间为例进行说明。
[0032]消斑装置2用于将激光光源1输出的光线进行消斑后输入至光波导，并通过耦入元件31将光线耦入至光波导3内传导至光波导3的第二端，通过耦出元件32将光线从光波导3的第二端内耦出入射至图像源芯片4表面，使得图像源芯片4向光波导3的第二端反射出射投影光线，并经过光波导3的第二端透射入射至投影镜头5输出。
[0033]基于图1所示的光路结构，激光光源1输出激光光线，激光光线通过消斑装置2透射出射至光波导3的第一端，通过耦入元件31将该激光光线耦入光波导3内，使得该激光光线在光波导3内全反射传导至光波导3的第二端，并通过光波导3的第二端的耦出元件32从光波导3内耦出，并入射至图像源芯片4，使得图像源芯片4表面反射出射投影光线，投影光线通过从光波导4的第二端透射入射至投影镜头5，最终从投影镜头5出射。
[0034]本申请中激光光源1输出的激光光线通过光波导3传导至图像源芯片4，代替了常规技术中的偏振分束器。而光波导3为条形板结构，相对于偏振片分束器而言，光波导3的厚度大大减小，有利于减小投影光机整体体积，且光波导3为条形板状结构，使得投影光机整体为扁平化结构，使得投影光机能够很好的适应AR眼镜镜脚等狭长安装环境，避免镜脚过宽或过厚的问题，提升AR眼镜的使用体验。
[0035]另外，如前所述，激光光源1输出的激光光线所形成的光斑会存在激光散斑，显然以此激光光线作为投影光线的照明光线，会使得产生的投影光线所形成的投影画面同样存在激光散斑，严重影响投影显示画面的显示效果。为此本实施例中在激光光源1的输出光路上设置消斑装置2，能够很好的消除激光光源输出的光线光斑中的散斑，进而保证基于该光线形成的投影光线有良好的投影效果。
[0036]对于消斑装置2可以采用电控偏振片，该电控偏振片包括TN液晶盒以及设置在TN 液晶盒表面的电控偏振片。电控偏振片呈m×m的像素化排布，可通过电路控制电控偏振片单元偏振方向作出随机的、快速的变化。每个格子电控偏振片单元是0.1mm‑2mm，随着电压改变，透过光偏振方向也随之改变，且每一时刻的相邻区域透过光的偏振方向均不相同，使任意时刻的透过光相干性大大削弱；电场的频率取100Hz，超过人眼的分辨极限60Hz，使人
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