具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1所示，该投影显示装置包括依次连接的发光模组1、调制模组2和镜头模组3，发光模组1发出的光经过调制模组2调制后，被镜头模组3投射到特定位置(例如屏幕)上显示出图像。

下面对投影显示装置的各个部分进行说明。

<发光模组1>

发光模组1包括用于发出偏振光的光源11。本申请所指的光源11，既包括光源11为直接发出偏振光的发光元件(如半导体发光元件、半导体发光元件阵列、灯泡光源等)的情况，也包括光源11为发光元件与其它光学元件组合得到的能够发出偏振光的发光模组1(例如，发光元件与透镜组合的发光模组1、发光元件与偏振转换元件的发光模组1)。可以将本申请所述的光源看作一个发光的“黑盒子”，“黑盒子”中可以包含任何种类的光学元件。

在本实施例中，光源11为激光光源，如激光二极管光源、激光二极管阵列光源或激光器光源。该光源11具有光学扩展量小的特点，使得发出的偏振光在进入调制模组2时具有较小的光斑、较小的光发散角和较小的光学扩展量，避免了大量的光因发散角大而无法被利用，提高了光利用率。如果采用其他光源11，如灯泡光源、LED光源，其光学扩展量远大于激光光源的光学扩展量，为使入射到调制器装置的光斑满足入射面的大小，将会扩大光的发散角，这将使得大量的光无法被调制模组2利用而在调制模组2的有效光学面之外被吸收转换成热量。

当然，在对光利用率要求不高的环境下，也可以采用灯泡或LED光源作为发光模组1的光源11。

在本实施例中，光源11包括红色激光光源111、绿色激光光源112和蓝色激光光源113，发光模组1还包括用于将上述三种激光光源进行合束的合束组件，合束组件例如可以是二向色镜和聚焦透镜的组合，例如还可以是二向色镜、反射镜和聚焦透镜的组合。示例性的，红色激光光源111、绿色激光光源112和蓝色激光光源113依次排列，红色激光光源111的出光侧设置有第一二向色镜114，第一二向色镜114用于透射红光且反射蓝光和绿光；绿色激光光源112的出光侧设置有第二二向色镜115，第二二向色镜115用于透射蓝光且反射绿光；蓝色激光光源113的出光侧设置有第三二向色镜116，第三二向色镜116用于反射蓝光。在一些实现方案中，第三二向色镜116可以由反射镜代替。为将上述三种激光光源进行合束，第一二向色镜114、第二二向色镜115和第三二向色镜116平行排列，最终合束后的光由第一二向色镜114出射后，入射到第一聚焦透镜12。

在一些实施方式中，发光模组1还包括扩散片13和准直透镜14，扩散片13用于消除激光散斑，准直透镜14起到能够使光在更长距离范围内平行且均匀的作用，从第一聚焦透镜12出射的光依次经过扩散片13和准直透镜14射出，并入射到调制模组2中。在另一些实施方式中，扩散片13可以由扩散轮代替，该扩散轮可以与电机相连，以通过电机控制其旋转，即扩散轮通过旋转的方式将入射到扩散轮上的光均匀反射。扩散片13和扩散轮的区别在于：扩散片13是固定不动的。从消除激光散斑的角度而言，扩散轮的效果要优于扩散片13，但是扩散轮的制造成本更高，所以可以根据实际需要适当地选择扩散片13或者扩散轮。

如图3所示，其为投影显示装置中扩散片的俯视图；如图4所示，其为投影显示装置中扩散片的剖面示意图。结合图3和图4，本申请实施例提供的扩散片13包括基材层131、第一透射面132、反射面133和第二透射面134，第一透射面132设置于基材层131的一侧，反射面133和第二透射面134设置于基材层131的另一侧，第二透射面134设置于反射面133的内部，例如第二透射面134位于扩散片13的中心位置处，反射面133围绕于第二透射面134的外周，如此可使光能从第二透射面134出射。光从第一聚焦透镜12中出射后入射到第一透射面132，并依次经过基材层131和第二透射面134后入射到准直透镜14。

光由准直透镜14进入到调制模组2后，除全白画面外(可参见背景技术中描述)，会有一部分光被调制(可称为调制光)，另一部分光未被调制(可称为非调制光)。本申请所指的调制光是对应于投影显示装置的显示图像的光，相当于一般的投影显示装置中进入显示屏幕(或镜头模组3)的光；非调制光是对应于能够被重复利用的光，相当于一般的投影显示装置中被过滤掉的、不进入显示屏幕(或镜头模组3)的光。

非调制光会沿光路原路返回，当回到扩散片13时，由于准直透镜14聚焦(当返回时，聚焦透镜14起到聚焦的作用)的光斑通常要比第一聚焦透镜12聚焦的光斑大，因此光斑中位于第二透射面134外部的光会入射到反射面133上，反射面133将该部分光重新入射到调制模组2中并被重新利用，从而可以提高投影显示装置的平均光效率。

基材层131出于使光透过的需要，例如可以由无色透明合成树脂形成。作为基材层131所使用的合成树脂，并没有被特别地限定，例如可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚烯烃、醋酸纤维素、耐候性氯乙烯等。在一些实现方案中，可以选择透明性优、强度高的聚对苯二甲酸乙二酯，还可以选择挠曲性能得到改善的聚对苯二甲酸乙二酯。

第一透射面132和第二透射面134具有相对均匀且致密地敷设于基材层131表面上的微粒和固定该微粒的粘合剂，微粒被粘合剂覆盖。这样，利用第一透射面132和第二透射面134中含有的微粒，第一透射面132和第二透射面134可以使光均匀地扩散。另外，利用微粒也可以使第一透射面132和第二透射面134的表面上形成相对均匀且致密的微细凸部，通过像这样在第一透射面132和第二透射面134的表面上所形成的微细凹凸透镜的折射作用，可以使光线更好地扩散。

在一些实现方案中，上述微粒是具有使光线扩散的性能的大致为球状的透明树脂颗粒。作为该微粒的形成材料，例如可以采用丙烯酸树脂、丙烯腈树脂、尿烷树脂、氯乙烯树脂、苯乙烯树脂、聚酰胺、硅树脂、氟树脂等。其中，可以选择透明性高的丙烯酸树脂、还可以选择选聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。另外，上述丙烯酸树脂，包含丙烯酸-苯乙烯共聚树脂、丙烯酸-尿烷共聚树脂、丙烯酸-氟系共聚树脂、丙烯酸-硅氧烷共聚树脂等。

粘合剂可以采用含有基材聚合物的聚合物组合物交联固化而形成。利用该粘合剂，微粒可以相对等密度地被固定于基材层131的表面上。另外，用于形成该粘合剂的聚合物组合物，除了基材聚合物以外，可以适当混合例如微小无机填充剂、固化剂、增塑剂、分散剂、各种均化剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、粘性改性剂、润滑剂、光稳定剂等。

作为上述基材聚合物，没有特别限定，例如可以是丙烯酸树脂、尿烷树脂、聚酯树脂、氟树脂、硅树脂、聚酰胺-酰亚胺、环氧树脂、紫外线固化型树脂等，可以将至少一种以上的这些聚合物混合使用。在一些实现方案中，作为上述基材聚合物，可以选择加工性高、采用涂布等手段可容易地形成第一透射面132和第二透射面134的多元醇。另外，从提高光线透过性观点看，粘合剂中所用基材聚合物本体可以是透明的，还可以进一步是无色透明的。

如图2所示，其为本申请另一种实施例提供的投影显示装置的原理示意图。图2所示投影显示装置与图1所示投影显示装置的不同点在于：扩散片13和准直透镜14偏心设置。如此设置，可使得当非调制光返回时，会与原入射光路具有一夹角；当通过准直透镜14入射到扩散片13时，光会入射到扩散片13中偏离中心的位置，即几乎全部的非调制光会入射到反射面133上，此时几乎全部的非调制光会重新入射到调制模组2中并被重新利用，从而可以进一步提高投影显示装置的平均光效率。

<调制模组2>

如图1或图2所示，调制模组2包括匀光组件21和调制组件22，匀光组件21设置于发光模组1的出光侧，调制组件22设置于匀光组件21的出光侧，具体来说，匀光组件21设置于准直透镜14的出光侧。

在一些实施方式中，匀光组件21包括复眼透镜阵列和聚焦透镜，由发光模组1出射的光首先通过复眼透镜阵列，然后通过聚焦透镜，会使光照射LCOS调制器上；而且通过利用复眼透镜阵列和聚焦透镜可以实现在LCOS调制器上产生均匀的照明，同时实现局部调光功能。在另一些实现的方案中，复眼透镜阵列可以替换为光棒，光棒可以是实心光棒或空心光棒。在本实施方式中，复眼透镜阵列包括两列平行排列的第一复眼透镜阵列211和第二复眼透镜阵列212，聚焦透镜包括第二聚焦透镜213和第三聚焦透镜214，如此可以实现均匀照明，具体的实现原理在此不进行赘述。

如图5所示，其为调制组件的光路示意图。调制组件22包括合光棱镜221和LCOS调制器，合光棱镜221由四个直角棱镜组成，该合光棱镜221具有四个侧面和由四个直角棱镜形成的四个相交面，四个侧面中相邻两个互相垂直，四个相交面中相邻两个互相垂直。在本实施方式中，四个侧面分别为第一高透面221a、第二高透面221b、第三高透面221c和第四高透面221d，如此可以实现白光能够高透地入射到合光棱镜221中或从合光棱镜221中出射，从而可以提高光的利用率；四个相交面分别为第一相交面221e、第二相交面221f、第三相交面221g和第四相交面221h，通过设置该四个相交面具有不同的光学特性，以实现白色光的分光和合光。例如，可以规定第一相交面221e分别与第一高透面221a和第二高透面221b相交，第二相交面221f分别与第二高透面221b和第三高透面221c相交，第三相交面221g分别与第三高透面221c和第四高透面221d相交，第四相交面221h分别与第四高透面221d和第一高透面221a相交。

在本实施方式中，LCOS调制器的数量为三个，分别为第一LCOS调制器223、第二LCOS调制器224和第三LCOS调制器225，每一个LCOS调制器分别设置于合光棱镜221的三个不同侧面的出光侧。光入射到合光棱镜221后，通过四个相交面中的两个相交面而实现分光，即分解为红光、绿光和蓝光；分解后的单色光再经过与每一个LCOS调制器相对设置的侧面后进入LCOS调制器中进行调制，调制后的单色光再经由与每一个LCOS调制器相对设置的侧面后进入合光棱镜221中进行合光，合光后的光再由其中一个侧面出射。现有基于LCOS调制器的调制模组2通常采用多个偏振分光棱镜和一个合光棱镜221进行合束，构成此种方式的零部件多，结构复杂，从而导致投影显示装置的制造成本高。本申请的调制模组2中的调制组件22仅包括合光棱镜221和LCOS调制器，即省略了多个偏振分光棱镜，如此可以减少调制组件22的零部件，结构简单，从而可以降低投影显示装置的制造成本。

在本实施方式中，第一LCOS调制器223设置于第一高透面221a的一侧，第二LCOS调制器224设置于第二高透面221b的一侧，第三LCOS调制器225设置于第三高透面221c的一侧；从发光模组11出射的光为白色光，其中一个单色光为第一线偏振态(例如S态或P态)，另外两个单色光均为第二线偏振态(例如P态或S态)，该白色光可以由第一高透面221a或第二高透面221b入射到合光棱镜221中，并可以由第三高透面221c或第四高透面221d从合光棱镜221中出射。

在一种示例中，第一LCOS调制器223用于调制红光，第二LCOS调制器224用于调制蓝光，第三LCOS调制器225用于调制绿光；从发光模组11出射的光为白色光，其中绿光为P态偏振光，红光和蓝光为S态偏振光，该白色光由第一高透面221a入射到合光棱镜221中，并由第四高透面221d从合光棱镜221中出射。在该示例中，第一相交面221e具有可以高透蓝绿光且高反红光的光学特性，即第一相交面221e是一个二向色面；第二相交面221f具有可以透射P态偏振光且反射S态偏振光的光学特性，即第二相交面221f是一个偏振分光面；第三相交面221g具有可以高透蓝绿光且高反红光的光学特性，即第三相交面221g是一个二向色面；第四相交面221h具有可以透射P态偏振光且反射S态偏振光的光学特性，即第四相交面221h是一个偏振分光面。即，其中两个相交面为偏振分光面，另外两个相交面为二向色面，偏振分光面和二向色面交错分布，从而可以实现对白色光的分光和合光。

在其他示例中，此处不进行具体赘述。需要说明的是，第一LCOS调制器223、第二LCOS调制器224和第三LCOS调制器225所调制的单色光不限；组成白色光的一个单色光为第一线偏振态(例如S态或P态)，另外两个单色光均为第二线偏振态(例如P态或S态)；白光入射合光棱镜221的侧面为其中两个相邻高透面中的一个(例如第一高透面221a或第二高透面221b)，合光后的光出射合光棱镜221的侧面为另外两个相邻高透面中的一个(例如第三高透面221c或第四高透面221d)，以上情形可以自由组合。

下面以上述示例所示的情形对光在调制组件22中的光路(即在此处忽略匀光组件121)进行说明。

(1)从发光模组11发出的白光经过第一高透面221a后入射到第一相交面221e，其中S态的红光会被第一相交面221e反射到第四相交面221h，经过第四相交面221h后，S态的红光会反射并入射到第一高透面221a，从第一高透面221a透过的红光入射到第一LCOS调制器223，经过第一LCOS调制器223的调制变成P态的红光，P态的红光由第一LCOS调制器223反射并依次经过第一高透面221a、第四相交面221h和第三相交面221g，红光在第三相交面221g反射并入射到第四高透面221d，最后调制后的红光从第四高透面221d出射；

(2)从发光模组11发出的白光经过第一高透面221a后入射到第一相交面221e，其中S态的蓝光会透过第一相交面221e后入射到第二相交面221f，经过第二相交面221f后，S态的蓝光会反射并入射到第二高透面221b，从第二高透面221b透过的蓝光入射到第二LCOS调制器224，经过第二LCOS调制器224的调制变成P态的蓝光，P态的蓝光由第二LCOS调制器224反射并依次经过第二高透面221b、第二相交面221f、第三相交面221g和第四高透面221d，最后调制后的蓝光从第四高透面221d出射；

(3)从发光模组11发出的白光经过第一高透面221a后入射到第一相交面221e，其中P态的绿光会透过第一相交面221e后入射到第二相交面221f，经过第二相交面221f后，P态的绿光会入射到第三高透面221c，从第三高透面221c透过的绿光入射到第三LCOS调制器225，经过第三LCOS调制器225的调制变成S态的绿光，S态的绿光由第三LCOS调制器225反射并依次经过第三高透面221c、第二相交面221f、第三相交面221g和第四高透面221d，最后调制后的绿光从第四高透面221d出射。

此外，对于第二相交面221f而言，由于第二相交面221f起到的是对蓝光和绿光的偏振分光的作用，为使蓝光和绿光的分光效果(即透射P态光且反射S态光)更好，或分光角度更大，第二相交面221f可以考虑设置金属线栅222，例如可以将金属线栅222粘贴于第二相交面221f上。而对于第四相交面221h而言，由于第四相交面221h起到的是对红光本身的偏振分光的作用，因此具有偏振分光特性的镀膜面便能实现对红光本身的偏振分光的作用。当然，为使第四相交面221h的偏振分光的效果更好，也可在第四相交面221h设置金属线栅222。

此外，光未被LCOS调制器调制的非调制光会经过合光棱镜221后，从第一高透面221a沿光路原路返回，在此不进行赘述。

<镜头模组3>

请继续参阅图1，镜头模组3与调制组件22连接，调制组件22出射的光能够入射到镜头模组3中。

本申请提供的投影显示装置可以包括工程投影机、影院投影机、激光电视、家庭影院、教育投影机和便携式微型投影机等，而且该投影显示装置既可以放置在水平面上，也可以通过吊柱吊挂在屋顶上。示例性的，如图6所示，投影显示装置可以被放置在例如地面或桌子等的水平面上，用于将图像光向墙壁或屏幕等投射面放大投射。

需要说明的是，为了平衡投影亮度的稳定均匀，需要通过投影画面来调节光源的出光亮度，这是因为每张投影图像中重复利用非调制光的总量一直在变化，因此需要通过调节光源的出光功率或出光参数使得投影亮度不变。

具体而言，入射到调制模组2的光强值，需要稳定且一致。而入射到调制模组2的光强值P_LCOS与光源的出光光强P_激光满足如下关系：

P_Lcos＝α×P_激光+β×P_非调 (公式1)

其中，α为光源11到调制模组2的光效率，β为非调制光重新入射到调制模组2的光效率，P_非调为非调制光光强。

上述非调制光光强P_非调与投影到幕布位置的光强P_投影满足如下关系：

P_非调＝P_lcOS-1/γ×P_投影 (公式2)

其中，γ为调制模组2到镜头模组3的光效率。

上述投影到幕布位置的光强P_投影与投影的画面的灰度值总和∑图片灰度值之间满足如下关系：

P_投影＝ρ×∑图片灰度值 (公式3)

其中，ρ为投影光强与灰度值的比值。

综合以上公式，可以得出，光源11的出光光强，即，实时出光功率为：

因此，可以通过调整上述光源11的出光光强P_激光来保证投影的亮度稳定均匀。

由于每个投影显示装置的参数值都不同，因此需要对每台投影显示装置进行校准，而同时因为每台投影显示装置的具体的参数无法精确得出，则需要通过其他手段对每台投影显示装置进行校准。

本申请实施例还提供了一种投影显示装置的校准方法，该校准方法可以应用于上述内容提及的投影显示装置。其中，该校准方法包括：

S1、投影一张纯色图片，改变光源的参数，测量光源的不同参数对应的投影亮度，将光源的参数和投影亮度进行归一化，获得归一化后的光源的参数和投影亮度的第一比对表；

在一些实施方式中，光源可以为激光光源，如激光二极管光源、激光二极管阵列光源或激光器光源。该光源具有光学扩展量小的特点，使得发出的偏振光在进入调制模组时具有较小的光斑、较小的光发散角和较小的光学扩展量，避免了大量的光因发散角大而无法被利用，提高了光利用率。如果采用其他光源，如灯泡光源、LED光源，其光学扩展量远大于激光光源的光学扩展量，为使入射到调制器装置的光斑满足入射面的大小，将会扩大光的发散角，这将使得大量的光无法被调制模组利用而在调制模组的有效光学面之外被吸收转换成热量。示例性的，光源包括红色激光光源、绿色激光光源和蓝色激光光源。

当然，在对光利用率要求不高的环境下，也可以采用灯泡或LED光源作为光源。

在一些实施方式中，光源的参数包括电流值或占空比，通过调节光源的电流值或占空比可以控制光源的出光强度或功率，以实现获得不同的投影亮度。

归一化是一种简化计算的方式，即将有量纲的像素值，经过变换，转换为无量纲的表达时，成为标量，以方便数据的比较以及计算。

归一化可以有多种计算方式，可以实现将像素值归一化至0～1的数值范围内，以在后续的计算过程中，简化计算过程。

S2、控制光源的参数不变，向投影显示装置输入超过预设值的图片，测量每一张图片中灰度值总和及每一张图片对应的投影亮度，将每一张图片中灰度值总和及投影亮度进行归一化，获得归一化后的每一张图片中灰度值总和和投影亮度的第二比对表；

当图片或图像输入到投影显示装置时，每一张图片或图像的灰度值总和作为数字信号同时输入到投影显示装置中，从而可以得到每一张图片中灰度值总和和投影亮度的关系，即第二比对表。

S3、通过第一比对表和第二比对表获得归一化后光源的参数和每一张图片中灰度值总和的第三比对表；

通过借助投影亮度这一中间变量，由此可以获得光源的参数和每一张图片中灰度值总和的关系，即第三比对表。

S4、将第三比对表对应的程序写入投影显示装置。

通过将第三比对表对应的程序写入投影显示装置，当使用该投影显示装置时，即能保证该投影显示装置在投影亮度不变的条件下，进一步减少光源的光损耗，从而可以提高投影显示装置的平均光效率。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。