一种投影设备及投影系统的制作方法

本发明涉及激光投影领域，尤其涉及一种投影设备及投影系统。

背景技术：

1、激光投影技术是以红、绿、蓝三基色激光作为光源的显示技术，能够真实的再现现实世界的色彩，具有很好的表现力。激光投影系统中通常会在光源的出光侧设置照明系统对三色激光器发出的光进行整形和匀化，照明系统中包括二向色镜、扩散片、光导管、透镜等部件，照明系统的体积较大、结构较为复杂，并且光能的损失较大。

2、目前有将衍射光学元件应用于照明光路中的方案，衍射光学元件可以代替照明光路中二向色镜、扩散片、光导管等部件，有利于实现激光投影系统的小型化，然而由于实际应用场景的限制，采用现有的衍射光学元件的方案衍射效率会有一定损失，存在光束的整形效果不理想的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种投影设备，用以简化投影设备的照明系统，改善对激光光束的整形和匀化效果。

2、本发明第一方面提供一种投影设备，包括：激光器，包括多个激光芯片；

3、衍射光学元件，位于所述激光器的出光侧，所述衍射光学元件包括多个衍射区域，一个所述激光芯片对应一个所述衍射区域；

4、所述衍射光学元件中的各所述衍射区域的相位分布分别根据对应的所述激光芯片出射的激光光束的初始参数和经过所述衍射光学元件之后的输出参数采用傅里叶变换的迭代算法进行确定；

5、所述衍射光学元件中的各所述衍射区域用于对对应的所述激光芯片出射的激光光束进行整形和匀化，在相同的设定位置合并为能量分布均匀的矩形光斑。

6、本发明的一些实施例中，所述激光芯片出射的激光光束的初始参数包括：各所述激光芯片出射的激光光束入射至对应的所述衍射区域前的激光光束的波长、光束质量和束腰半径。

7、所述激光芯片出射的激光光束经过所述衍射光学元件之后的输出参数包括：从各所述衍射区域出射的激光光斑的大小、出射距离和衍射级次。

8、本发明的一些实施例中，所述衍射区域包括呈二维分布的微结构，所述微结构包括锯齿状结构、梯形结构、倾斜矩形结构或者阶梯状结构中的至少一种；

9、所述衍射光学元件的厚度小于1mm。

10、本发明的一些实施例中，所述衍射光学元件紧贴于所述激光器的出光面设置。

11、本发明的一些实施例中，所述激光器至少包括两种激光芯片，不同种类的所述激光芯片出射的激光的波长不同，各所述激光芯片呈阵列排布构成激光芯片阵列。

12、本发明的一些实施例中，所述激光器包括红光激光芯片、绿光激光芯片、蓝光激光芯片；

13、所述衍射光学元件包括：第一衍射区域、第二衍射区域、第三衍射区域；一个所述第一衍射区域对应一个所述红光激光芯片，一个所述第二衍射区域对应一个所述绿光激光芯片，一个所述第三衍射区域对应一个所述蓝光激光芯片；各所述第一衍射区域位于对应的所述红光激光芯片的出光侧，各所述第二衍射区域位于对应的所述绿光激光芯片的出光侧，各所述第三衍射区域位于对应的所述蓝光激光芯片的出光侧。

14、本发明的一些实施例中，还包括：

15、光调制部件，位于所述衍射光学元件的出射光路径上；所述衍射光学元件的出射光以设定角度入射所述光调制部件；所述光调制部件用于对入射光线进行调制后出射；

16、投影镜头，位于所述光调制部件的出射光路径上；所述投影镜头用于将所述光调制部件调制后的光进行投影成像。

17、本发明的一些实施例中，还包括：

18、反射组件，位于所述衍射光学元件与所述光调制部件之间；所述反射组件用于将所述衍射光学元件的出射光以设定角度向所述光调制部件反射；

19、所述反射组件为反射镜或全反射棱镜。

20、本发明的一些实施例中，还包括：

21、光阑，位于所述衍射光学元件与所述光调制部件之间，所述光阑为矩形形状，用于过滤多余的杂散光；

22、准直聚焦透镜组，位于所述光阑与所述光调制部件之间。

23、本发明第二方面还提供一种投影系统，包括投影屏幕和上述任一种投影设备，所述投影屏幕位于所述投影设备的出光侧。

24、本发明有益效果如下：

25、本发明提供的投影设备和投影系统，包括：激光器，包括多个激光芯片；衍射光学元件，位于激光器的出光侧，衍射光学元件包括多个衍射区域，一个激光芯片对应一个衍射区域；衍射光学元件中的各衍射区域的相位分布分别根据对应的激光芯片出射的激光光束的初始参数和经过衍射光学元件之后的输出参数采用傅里叶变换的迭代算法进行确定；衍射光学元件中的各衍射区域用于对对应的激光芯片出射的激光光束进行整形和匀化，在相同的设定位置合并为能量分布均匀的矩形光斑。根据各激光芯片出射光的各项参数分区设计后的衍射光学元件具有合适的形貌和良好的衍射效率，可以达到更理想的激光整形效果，且可以将整形后的不同颜色的光斑投射到同一位置合成均匀的白色矩形光斑，从而衍射光学元件可以代替照明系统中的合光组件、匀光部件、整形透镜组等部件，有利于实现投影设备的小型化。

技术特征：

1.一种投影设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述激光芯片出射的激光光束的初始参数包括：各所述激光芯片出射的激光光束入射至对应的所述衍射区域前的激光光束的波长、光束质量和束腰半径。

3.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述衍射区域包括呈二维分布的微结构，所述微结构包括锯齿状结构、梯形结构、倾斜矩形结构或者阶梯状结构中的至少一种；

4.如权利要求1所述的投影设备，其特征在于，所述衍射光学元件紧贴于所述激光器的出光面设置。

5.如权利要求1-4任一项所述的投影设备，其特征在于，所述激光器至少包括两种激光芯片，不同种类的所述激光芯片出射的激光的波长不同，各所述激光芯片呈阵列排布构成激光芯片阵列。

6.如权利要求5所述的投影设备，其特征在于，所述激光器包括红光激光芯片、绿光激光芯片、蓝光激光芯片；

7.如权利要求6所述的投影设备，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的投影设备，其特征在于，还包括：

9.如权利要求8所述的投影设备，其特征在于，还包括：

10.一种投影系统，其特征在于，包括投影屏幕和如权利要求1-9任一项所述的投影设备；

技术总结本发明公开了一种投影设备及投影系统，包括：激光器，包括多个激光芯片；衍射光学元件，位于激光器的出光侧，衍射光学元件包括多个衍射区域，一个激光芯片对应一个衍射区域；衍射光学元件中的各衍射区域的相位分布分别根据对应的激光芯片出射的激光光束的初始参数和经过衍射光学元件之后的输出参数采用傅里叶变换的迭代算法进行确定。根据各激光芯片出射光的各项参数分区设计后的衍射光学元件具有合适的形貌和良好的衍射效率，可以达到更理想的激光整形效果，且可以将整形后的不同颜色的光斑投射到同一位置合成均匀的白色矩形光斑，从而衍射光学元件可以代替照明系统中的合光组件、匀光部件、整形透镜组等部件，有利于实现投影设备的小型化。技术研发人员：张锋,李巍受保护的技术使用者：青岛海信激光显示股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19