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1、(10)申请公布号 CN 103747221 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103747221 A (21)申请号 201310752055.3 (22)申请日 2013.12.31 H04N 9/31(2006.01) G03B 21/20(2006.01) (71)申请人 苏州佳世达光电有限公司 地址 215011 江苏省苏州市高新区珠江路 169 号 申请人 佳世达科技股份有限公司 (72)发明人 王凯俊 (54) 发明名称 激光投影设备 (57) 摘要 本发明提供一种激光投影设备， 该激光投影 设备包含合光模块及分光模块。合光模块包含第 一激光光源组、 四分之一波。
2、片、 第一分光镜及反射 镜 ； 第一激光光源组包含相对设置的第一及第二 激光光源以用来分别发射具有相同偏振性的第一 及第二偏振光 ； 第一分光镜相对四分之一波片倾 斜， 用来反射第二偏振光穿透四分之一波片及反 射第一偏振光 ； 反射镜与四分之一波片平行排列 且相邻第一激光光源组， 用来反射第二偏振光至 四分之一波片以使第二偏振光于穿透四分之一波 片后穿透第一分光镜而与第一偏振光合光形成激 光束。分光模块用来接收激光束以将激光束分光 为多个成像色光。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2。
3、页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103747221 A CN 103747221 A 1/2 页 2 1. 一种激光投影设备， 其特征在于， 包含 ： 合光模块， 该合光模块包含 ： 第一激光光源组， 该第一激光光源组包含 ： 第一激光光源， 用来发射第一偏振光 ； 以及 第二激光光源， 该第二激光光源与该第一激光光源相对设置， 用来发射第二偏振光， 该 第一偏振光与该第二偏振光具有相同偏振性 ； 四分之一波片， 该四分之一波片与该第一激光光源组相邻 ； 第一分光镜， 该第一分光镜设置于该第一激光光源以及该第二激光光源之间且相对于 该四分之一波片倾斜， 用来反射该第一偏振光。
4、以使该第一偏振光沿第一合光路径行进， 以 及用来反射该第二偏振光以使该第二偏振光穿透该四分之一波片 ； 以及 反射镜， 其平行排列于该四分之一波片的一侧， 用来将穿透该四分之一波片的该第二 偏振光反射回该四分之一波片， 以使该第二偏振光于再次穿透该四分之一波片后穿透该第 一分光镜， 而与被该第一分光镜反射的该第一偏振光合光于该第一合光路径以形成激光 束 ； 以及 分光模块， 用来接收该激光束以将该激光束分光为多个成像色光。 2. 如权利要求 1 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第一激光光源以及该第二激光 光源均为蓝光激光二极管。 3. 如权利要求 1 所述的激光投影设备， 其特征在于， 。
5、该第一偏振光以及该第二偏振光 均为 P 偏振光或 S 偏振光。 4. 如权利要求 1 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第一分光镜相对于该四分之一 波片的倾斜角度等于 45。 5. 如权利要求 1 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该合光模块还包含 ： 至少一个第二激光光源组， 该第二激光光源组间隔排列于该第一激光光源组的一侧， 该至少一个第二激光光源组包含 ： 第三激光光源， 用来发射第三偏振光 ； 以及 第四激光光源， 该第四激光光源与该第三激光光源相对设置， 用来发射第四偏振光， 该 第三偏振光以及该第四偏振光与该第一偏振光具有相同偏振性 ； 以及 第二分光镜， 该第二分光镜设置于。
6、该第三激光光源以及该第四激光光源之间， 该第二 分光镜相对于该四分之一波片倾斜且与该第一分光镜交错排列， 该第二分光镜用来反射该 第三偏振光以使该第三偏振光沿第二合光路径行进， 以及用来反射该第四偏振光以使该第 四偏振光穿透该四分之一波片 ； 其中， 穿透该四分之一波片的该第四偏振光被该反射镜反射回该四分之一波片， 以使 该第四偏振光在再次穿透该四分之一波片后穿透该第二分光镜， 而与被该第二分光镜反射 的该第三偏振光合光于该第二合光路径， 以与该第一偏振光以及该第二偏振光共同形成该 激光束。 6. 如权利要求 5 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第一激光光源、 该第二激光光 源、 该第三。
7、激光光源， 以及该第四激光光源均为蓝光激光二极管。 7. 如权利要求 5 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第一偏振光、 该第二偏振光、 该 第三偏振光以及该第四偏振光均为 P 偏振光或 S 偏振光。 权 利 要 求 书 CN 103747221 A 2 2/2 页 3 8. 如权利要求 5 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第一分光镜以及该第二分光镜 分别相对于该四分之一波片的倾斜角度等于 45。 9. 如权利要求 5 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该第二分光镜与该第一分光镜在 水平面上的投影彼此相接。 10. 如权利要求 1 所述的激光投影设备， 其特征在于， 该四分之一波片。
8、用来使该第二偏 振光的偏振性在该第二偏振光穿透该四分之一波片后产生四分之一相位差的改变。 权 利 要 求 书 CN 103747221 A 3 1/5 页 4 激光投影设备 技术领域 0001 本发明是关于一种激光投影设备， 尤指一种使用分光镜与四分之一波片以及反射 镜的偏振光合光设计以直接缩减合光模块所产生的激光束的尺寸的激光投影模块。 背景技术 0002 一般来说， 常见的激光投影设备是采用合光模块与分光模块的配置以产生可供后 续投影成像所需的多个成像色光， 其相关配置可参照图1。 图1为现有技术中的一种激光投 影设备 10 的示意图。如图 1 所示， 激光投影设备 10 包含合光模块 1。
9、2、 导光模块 14、 以及分 光模块16， 其中， 合光模块12包含多个反射镜18、 多个第一激光光源20， 以及多个第二激光 光源 22， 导光模块 14 包含凸透镜 24、 反射镜 26， 以及凹透镜 28。 0003 由图1可知， 多个反射镜18是采用彼此之间具有间隙的间隔摆设方式且相对于多 个第一激光光源 20 以及多个第二激光光源 22 倾斜， 多个第一激光光源 20 是分别对准多个 反射镜18， 而多个第二激光光源22则是分别与多个反射镜18交错排列。 藉此， 多个第一激 光光源 20 所射出的光线是可分别被多个反射镜 18 所反射， 而多个第二激光光源 22 所射出 的光线则是。
10、可分别通过多个反射镜 18 （从相邻反射镜 18 的间隙或是从反射镜 18 的外侧通 过） 。多个第一激光光源 20 所射出的光线经过多个反射镜 18 反射后的光线与多个第二激 光光源22所射出的光线共同形成激光束而入射至凸透镜24， 在依序穿透凸透镜24、 被反射 镜 26 反射且穿透凹透镜 28 后， 第一激光光源 20 以及第二激光光源 22 所共同形成的激光 束即可被导光模块 14 缩小至可被分光模块 16 所接收的尺寸。 0004 最后， 激光束即可被分光模块 16 分光为可供激光投影设备 10 进行后续投影成像 所需的多个成像色光 （如红光、 蓝光， 以及绿光等） ， 简而言之， 。
11、以第一激光光源 20 与第二激 光光源 22 均为蓝光激光光源以经过合光模块 12 以及导光模块 14 而形成蓝光激光束为例， 如图 1 所示， 分光模块 16 包含分光镜 30、 荧光色轮 32， 以及多个反射镜 34， 藉此， 当上述激 光束进入分光模块 16 中而入射至分光镜 30 时， 分光镜 30 会允许蓝光激光束穿透以入射至 荧光色轮 32， 此时， 荧光色轮 32 上的荧光粉粒就会被蓝光激光束所激发而产生异于蓝光的 成像色光 （如红光以及绿光等） 并反射回分光镜 30， 此外， 穿透荧光色轮 32 的部分蓝光激光 束也会依序被多个反射镜34所反射而再次入射至分光镜30。 如此一来。
12、， 在蓝光激光束再次 穿透分光镜 30 且上述异于蓝光的成像色光被分光镜 30 反射后， 分光模块 16 即可将蓝光激 光束分光为后续投影成像所需的多个成像色光。 0005 由上述可知， 由于受限于反射镜18必须间隔摆设的限制， 因此合光模块12所提供 的激光束就会出现尺寸过大而无法被分光模块 16 完全接收的问题， 故激光投影设备 10 必 须配置导光模块 14 以将激光束缩小至可被分光模块 16 完全接收的尺寸。然而， 上述导光 模块 14 的配置就会大幅地增加激光投影设备 10 的整体体积， 而不利于激光投影设备 10 的 微型化设计。 发明内容 说 明 书 CN 103747221 A。
13、 4 2/5 页 5 0006 本发明的目的在于提供一种使用分光镜与四分之一波片以及反射镜的偏振光合 光设计以直接缩减合光模块所产生的激光束的尺寸的激光投影模块， 进而有利于激光投影 设备的微型化设计。 0007 为达到上述目的， 本发明提供一种激光投影设备， 包含 ： 0008 合光模块， 该合光模块包含 ： 0009 第一激光光源组， 该第一激光光源组包含 ： 0010 第一激光光源， 用来发射第一偏振光 ； 以及 0011 第二激光光源， 该第二激光光源与该第一激光光源相对设置， 用来发射第二偏振 光， 该第一偏振光与该第二偏振光具有相同偏振性 ； 0012 四分之一波片， 该四分之一波。
14、片与该第一激光光源组相邻 ； 0013 第一分光镜， 该第一分光镜设置于该第一激光光源以及该第二激光光源之间且相 对于该四分之一波片倾斜， 用来反射该第一偏振光以使该第一偏振光沿第一合光路径行 进， 以及用来反射该第二偏振光以使该第二偏振光穿透该四分之一波片 ； 以及 0014 反射镜， 其平行排列于该四分之一波片的一侧， 用来将穿透该四分之一波片的该 第二偏振光反射回该四分之一波片， 以使该第二偏振光于再次穿透该四分之一波片后穿透 该第一分光镜， 而与被该第一分光镜反射的该第一偏振光合光于该第一合光路径以形成激 光束 ； 以及 0015 分光模块， 用来接收该激光束以将该激光束分光为多个成像。
15、色光。 0016 较佳的， 该第一激光光源以及该第二激光光源均为蓝光激光二极管。 0017 较佳的， 该第一偏振光以及该第二偏振光均为 P 偏振光或 S 偏振光。 0018 较佳的， 该第一分光镜相对于该四分之一波片的倾斜角度等于 45。 0019 较佳的， 该合光模块还包含 ： 0020 至少一个第二激光光源组， 该第二激光光源组间隔排列于该第一激光光源组的一 侧， 该至少一个第二激光光源组包含 ： 0021 第三激光光源， 用来发射第三偏振光 ； 以及 0022 第四激光光源， 该第四激光光源与该第三激光光源相对设置， 用来发射第四偏振 光， 该第三偏振光以及该第四偏振光与该第一偏振光具有。
16、相同偏振性 ； 以及 0023 第二分光镜， 该第二分光镜设置于该第三激光光源以及该第四激光光源之间， 该 第二分光镜相对于该四分之一波片倾斜且与该第一分光镜交错排列， 该第二分光镜用来反 射该第三偏振光以使该第三偏振光沿第二合光路径行进， 以及用来反射该第四偏振光以使 该第四偏振光穿透该四分之一波片 ； 0024 其中， 穿透该四分之一波片的该第四偏振光被该反射镜反射回该四分之一波片， 以使该第四偏振光在再次穿透该四分之一波片后穿透该第二分光镜， 而与被该第二分光镜 反射的该第三偏振光合光于该第二合光路径， 以与该第一偏振光以及该第二偏振光共同形 成该激光束。 0025 较佳的， 该第一激光。
17、光源、 该第二激光光源、 该第三激光光源， 以及该第四激光光 源均为蓝光激光二极管。 0026 较佳的， 该第一偏振光、 该第二偏振光、 该第三偏振光以及该第四偏振光均为 P 偏 振光或 S 偏振光。 说 明 书 CN 103747221 A 5 3/5 页 6 0027 较佳的， 该第一分光镜以及该第二分光镜分别相对于该四分之一波片的倾斜角度 等于 45。 0028 较佳的， 该第二分光镜与该第一分光镜在水平面上的投影彼此相接。 0029 较佳的， 该四分之一波片用来使该第二偏振光的偏振性在该第二偏振光穿透该四 分之一波片后产生四分之一相位差的改变。 0030 综上所述， 相较于现有技术必须。
18、使用导光模块以将合光模块所产生的激光束缩小 至可被分光模块完全接收之尺寸， 本发明是利用分光镜与四分之一波片以及反射镜所形成 的偏振光合光设计以省略导光模块的配置， 从而达到合光模块所提供的激光束能够直接缩 减至可被分光模块完全接收的尺寸的目的， 如此一来， 本发明即可大幅地缩减激光投影设 备的整体体积以及简化其内部光学组件的配置， 而有利于激光投影设备的微型化设计。 附图说明 0031 图 1 为现有技术的激光投影设备的示意图。 0032 图 2 为根据本发明一实施例提供的一种激光投影设备的示意图。 具体实施方式 0033 为使对本发明的目的、 构造、 特征、 及其功能有进一步的了解， 兹配。
19、合实施例详细 说明如下。 0034 请参阅图 2， 其为根据本发明的一实施例提供的一种激光投影设备 100 的示意图， 如图2所示， 激光投影设备100包含合光模块102以及分光模块104， 分光模块104连接于合 光模块 102 以用来接收合光模块 102 所产生的激光束并将其分光为可供激光投影设备 100 进行后续投影成像所需的多个成像色光 （如红光、 蓝光， 以及绿光等） 。其中分光模块 104 的 组件配置可采用现有技术中常见的分光设计， 例如如图1所述的分光模块16中分光镜与荧 光色轮以及反射镜的配置， 故于此不再赘述。合光模块 102 包含第一激光光源组 106、 四分 之一波片 。
20、108、 第一分光镜 110、 反射镜 112、 至少一个第二激光光源组 114（于图 2 中显示 三个， 但不受此限） ， 以及第二分光镜116。 至于激光投影设备100的其他组件 （如成像模块、 投影模块等） ， 与现有技术相同， 本发明实施例在此不再赘述。 0035 第一激光光源组 106 包含第一激光光源 118 以及第二激光光源 120， 第一激光光 源 118 用来发射第一偏振光 P1， 而第二激光光源 120 则是与第一激光光源 118 相对设置以 用来发射第二偏振光 P2。较佳的， 第一激光光源 118 以及第二激光光源 120 为蓝光激光二 极管 （但不受此限， 发光二极管类。
21、型可以根据激光投影设备100的实际应用而有所变化） ， 且 第一偏振光 P1与第二偏振光 P2具有相同偏振性， 第一偏振光 P1与第二偏振光 P2可以均为 常见的偏振光 （如 P 偏振光或 S 偏振光等） 。 0036 四分之一波片 108 与第一激光光源组 106 相邻， 用来使偏振光的偏振性在偏振光 穿透四分之一波片108后产生四分之一相位差的改变， 例如使S偏振光改变为圆偏振光等。 例如， 被第一分光镜 110 反射的第二偏振光 P2在入射四分之一波片 108 后， 产生四分之一 相位差的改变 ； 被反射镜 112 发射的第二偏振光 P2再次穿透四分之一波片 108 后， 产生四 分之一。
22、相位差的改变。 0037 第一分光镜 110 设置于第一激光光源 118 以及第二激光光源 120 之间， 以分别对 说 明 书 CN 103747221 A 6 4/5 页 7 准第一激光光源 118 以及第二激光光源 120 且相对于四分之一波片 108 倾斜。第一分光镜 110是可反射第一偏振光P1与第二偏振光P2、 但允许与第一偏振光P1和第二偏振光P2具有 不同偏振性的光线通过的光学组件， 藉以用来反射第一偏振光P1以使第一偏振光P1沿第一 合光路径 S1行进， 以及用来反射第二偏振光 P2以使第二偏振光 P2穿透四分之一波片 108。 另外， 在此实施例中， 较佳的， 第一分光镜 。
23、110 相对于四分之一波片 108 的倾斜角度 等于 45， 但不受此限。反射镜 112 平行排列于四分之一波片 108 的一侧， 用来将穿透四分之一 波片 108 的第二偏振光 P2反射回四分之一波片 108， 以使第二偏振光 P2于再次穿透四分之 一波片 108 后穿透第一分光镜 110， 而与被第一分光镜 110 反射的第一偏振光 P1合光于第 一合光路径 S1。 0038 进一步参照图2， 揭示了第二激光光源组114与第二分光镜116的配置， 其中， 第二 激光光源组 114 间隔排列于第一激光光源组 106 的一侧， 且第二激光光源组 114 包含第三 激光光源 122 以及第四激光。
24、光源 124， 第三激光光源 122 用来发射第三偏振光 P3， 而第四激 光光源 124 则是与第三激光光源 122 相对设置以用来发射第四偏振光 P4。较佳的， 第三激 光光源122以及第四激光光源124亦为蓝光激光二极管 （但不受此限， 其发光二极管类型可 以根据激光投影设备 100 的实际应用而有所变化） ， 且第三偏振光 P3以及第四偏振光 P4可 以与第一偏振光 P1以及第二偏振光 P2具有相同偏振性， 第三偏振光 P3与第四偏振光 P4可 均为常见的偏振光 （如 P 偏振光或 S 偏振光等） 。第二分光镜 116 设置于第三激光光源 122 以及第四激光光源124之间以分别对准第。
25、三激光光源122以及第四激光光源124， 且第二分 光镜 116 相对于四分之一波片 108 倾斜， 第二分光镜 116 相对于四分之一波片 108 的倾斜 角度可与第一分光镜 110 相对于四分之一波片 108 的倾斜角度相同， 都为倾斜角度 。第 二分光镜116是可反射第三偏振光P3与第四偏振光P4、 但允许与第三偏振光P3与第四偏振 光P4具有不同偏振性的光线通过的光学组件， 藉以用来反射第三偏振光P3以使第三偏振光 P3沿第二合光路径 S2行进， 以及用来反射第四偏振光 P4以使第四偏振光 P4穿透四分之一 波片 108。此外， 穿透四分之一波片 108 的第四偏振光 P4可被反射镜 。
26、112 反射回四分之一 波片 108， 以使第四偏振光 P4在再次穿透四分之一波片 108 后穿透第二分光镜 116， 而与被 第二分光镜 116 反射的第三偏振光 P3合光于第二合光路径 S2。 0039 需注意的是， 第二分光镜 116 与第一分光镜 110 交错排列。较佳的， 为了有效地缩 减合光模块102所产生的激光束的尺寸， 在此实施例中， 激光投影设备100可采用第一分光 镜 110 与第二分光镜 116 交错排列， 且第一分光镜 110 与第二分光镜 116 在水平面上 （该水 平面为该反射镜 112 所在的平面） 的投影彼此相接的排列方式。其中， 需要说明的是， 彼此 相接指的。
27、是该第一分光镜110与第二分光镜116在水平面上的投影部分重叠或投影的边缘 相连接。 0040 以下是以第一偏振光 P1、 第二偏振光 P2、 第三偏振光 P3， 以及第四偏振光 P4为 S 偏 振光， 且第一分光镜 110 以及第二分光镜 116 相对应地采用可反射 S 偏振光、 但允许 P 偏振 光穿透的分光设计为例， 针对激光投影设备 100 的激光束产生过程进行详细的描述， 但不 受此限， 举例来说， 在另一实施例中， 第一偏振光 P1、 第二偏振光 P2、 第三偏振光 P3， 以及第 四偏振光 P4可改为 P 偏振光且第一分光镜 110 以及第二分光镜 116 相对应地改采用可反 射。
28、 P 偏振光、 但允许 S 偏振光穿透的分光设计， 其相关说明可参照此实施例类推， 于此不再 赘述。 说 明 书 CN 103747221 A 7 5/5 页 8 0041 如图 2 所示， 通过上述配置， 在第一偏振光 P1以及第二偏振光 P2分别入射至第一 分光镜 110， 且第三偏振光 P3以及第四偏振光 P4分别入射至第二分光镜 116 后， 第一偏振 光 P1以及第三偏振光 P3即可分别被第一分光镜 110 以及第二分光镜 116 所反射而分别沿 着第一合光路径 S1以及第二合光路径 S2行进， 而第二偏振光 P2以及第四偏振光 P4则是分 别被第一分光镜110以及第二分光镜116所。
29、反射而入射至四分之一波片108。 由上述可知， 在第二偏振光 P2以及第四偏振光 P4穿透四分之一波片 108 后， 第二偏振光 P2以及第四偏 振光 P4从 S 偏振光改变成相差四分之一相位差的圆偏振光， 并接着被反射镜 112 所反射而 再次穿透四分之一波片 108， 藉此， 第二偏振光 P2以及第四偏振光 P4再从圆偏振光改变成 相差四分之一相位差的 P 偏振光而能够分别穿透第一分光镜 110 以及第二分光镜 116。 0042 接下来， 穿透第一分光镜 110 的第二偏振光 P2与被第一分光镜 110 所反射的第一 偏振光P1合光于第一合光路径S1， 且上述穿透第二分光镜116的第四偏。
30、振光P4与被第二分 光镜 116 所反射的第三偏振光 P3合光于第二合光路径 S2， 从而达到第一偏振光 P1、 第二偏 振光 P2、 第三偏振光 P3， 以及第四偏振光 P4可共同形成激光束 L（即蓝光激光束） 的目的。 0043 最后， 由上述可知， 由于第一分光镜 110 是与第二分光镜 116 交错排列 （如图 2 所 示的第一分光镜 110 以及第二分光镜 116 在水平面上的投影是彼此相接的排列方式） 而不 需采用彼此之间具有间隙的间隔摆设方式， 因此合光模块 102 所提供的激光束 L 能够直接 缩减至可被分光模块 104 完全接收的尺寸， 如此一来， 激光束 L 即可直接进入分。
31、光模块 104 中而被分光为可供激光投影设备 100 进行后续投影成像所需的多个成像色光 （如红光、 蓝 光， 以及绿光等） ， 至于针对分光模块 104 的分光机制的相关描述， 可参照前述现有技术类 推， 故于此不再赘述。 0044 值得注意的是， 上述第二激光光源组 114 以及第二分光镜 116 是可为可省略的配 置， 也就是说， 激光投影设备100是可仅使用第一激光光源组106与第一分光镜110、 四分之 一波片 108， 以及反射镜 112 的配置以产生激光束 L， 藉以简化合光模块 102 的组件配置而 达到进一步地缩减激光投影设备 100 的整体体积的效果。 0045 相较于现有。
32、技术必须使用导光模块以将合光模块所产生的激光束缩小至可被分 光模块完全接收的尺寸， 本发明是利用分光镜与四分之一波片以及反射镜所形成的偏振光 合光设计以省略导光模块的配置， 从而达到合光模块所提供的激光束能够直接缩减至可被 分光模块完全接收的尺寸的目的， 如此一来， 本发明即可大幅地缩减激光投影设备的整体 体积以及简化其内部光学组件的配置， 而有利于激光投影设备的微型化设计。 0046 本发明已由上述相关实施例加以描述， 然而上述实施例仅为实施本发明的范例。 必需指出的是， 已揭露的实施例并未限制本发明的范围。 相反地， 在不脱离本发明的精神和 范围内所作的更动与润饰， 均属本发明的专利保护范围。 说 明 书 CN 103747221 A 8 1/2 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103747221 A 9 2/2 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103747221 A 10 。