CN110618574A - 一种光源模组及其投影装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光源模组及其投影装置，该光源模组包括：照明机构，其包括多个发光源，多个所述发光源呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的所述发光源的个数大于宽度方向的宽度边上排列的所述发光源的个数，所述宽度边上排列的所述发光源的个数大于或等于零；合光机构，设置在所述长方形所形成的范围内，用于合并多个所述发光源发出的多个不同波段的光束为一个光束，并使所述一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射。通过上述方式，本申请能够缩小光路距离，从而为缩小所述投影装置的宽度或长度提供技术支持。

Description

一种光源模组及其投影装置

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是涉及一种光源模组及其投影装置。

背景技术

近年来，投影技术已经广泛应用在电化教学、办公、商务以及广告娱乐等方面。而随着科技的发展以及人们生活水平的日益提高，投影技术也朝着微型化、轻量化的方向发展。

目前，投影装置主要使用LED光源，主要优势为LED具有颜色饱和度高、寿命长、省电等特性，通过二向色镜对不同波长光线的穿透与反射特性，结合R/G/B LED光源而产生白色光。但是，本申请的发明人在长期的研发过程中发现，由于投影装置需使用R/G/B三个颜色个别光源，体积仍有其限制。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种光源模组及其投影装置，能够缩小光路距离，从而为缩小所述投影装置的宽度或长度提供技术支持。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种光源模组，所述光源模组包括：照明机构，其包括多个发光源，多个所述发光源呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的所述发光源的个数大于宽度方向的宽度边上排列的所述发光源的个数，所述宽度边上排列的所述发光源的个数大于或等于零；合光机构，设置在所述长方形所形成的范围内，用于合并多个所述发光源发出的多个不同波段的光束为一个光束，并使所述一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种投影装置，所述投影装置包括：上述任一所述的光源模组；棱镜，设置在所述光源模组的出射光路上；光阀，设置在所述棱镜的出射光路上，用于对入射的光束进行调制以出射调制光；镜头，设置在靠近所述棱镜的位置，所述棱镜将所述调制光出射到所述镜头上，所述镜头根据调制光进行投射图像。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的光源模组由于多个发光源呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的发光源的个数大于宽度方向的宽度边上排列的发光源的个数，宽度边上排列的发光源的个数大于或等于零，并通过设置在该长方形所形成的范围内的合光机构使合光后的一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射，将发光源位置排列与合光机构相结合，合光机构也限定在发光源所形成的范围内，不会再增加多余的长度或宽度，通过这种方式，能够缩小光路距离，从而为缩小所述投影装置的宽度或长度提供技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。其中：

图1是本申请光源模组一实施方式的结构示意图；

图2是本申请光源模组另一实施方式的结构示意图；

图3是本申请投影装置一实施方式的结构示意图；

图4是本申请投影装置又一实施方式的结构示意图；

图5是本申请投影装置又一实施方式的结构示意图；

图6是本申请投影装置又一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1和图2，图1和图2是本申请光源模组两个实施方式的结构示意图，该光源模组包括：照明机构1和合光机构2。

其中，照明机构1包括多个发光源11(图中所示发光源的个数并不作为限定)，多个发光源11呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的发光源11的个数大于宽度方向的宽度边上排列的发光源11的个数，宽度边上排列的发光源11的个数大于或等于零。

合光机构2设置在该长方形所形成的范围内，用于合并多个发光源11发出的多个不同波段的光束为一个光束，并使该一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射。

在本实施方式中，多个发光源11呈长方形排列，宽度边上排列的发光源11的个数大于或等于零，可以分为两种情形：

参见图1，一种情形是宽度边上排列有发光源，但宽度边上排列的发光源11的个数小于一条长度边上排列的发光源11的个数，说明宽度方向的宽度小于长度方向的长度，此时，光路出口有两个，一个是长度方向(即多个发光源11呈长方形排列，长方形的长度边的方向)的光路出口，一个是宽度方向的光路出口(即多个发光源11呈长方形排列，长方形的宽度边的方向)，使该一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射，可以是从宽度方向的光路出口进行出射，即将原来沿长度方向的光路旋转90度，变为宽度方向，这样相比较原来未旋转90度的光路，缩小的光路距离为长度方向的长度减去宽度方向的宽度，从而为缩小投影装置的宽度或长度提供技术支持。宽度方向可以有两种光路出口，一种是指向长度边上排列的发光源11较多的宽度方向，一种是背向长度边上排列的发光源11较多的宽度方向，从空间利用效率以及能够为更好缩小投影装置体积的角度，可以选择背向长度边上排列的发光源11较多的宽度方向(即图中箭头所示的宽度方向)。

参见图2，另一种情形是宽度边没有排列发光源11，发光源11均排列在长度方向，这种排布方式相比宽度边上排列发光源11的情况，本身缩小的光路距离为宽度边上设置发光源11所占据的宽度或长度，此时，光路出口只有长度方向的光路出口，只要设置在该长方形所形成的范围内的合光机构2将一个光束从长度方向的光路出口进行出射即可。在一实施方式中，将照明机构1的发光源11呈正方形排列，且多个发光源11排列设置在相对的两条边长上，合光机构2设置在相对两排发光源11的中间位置，且位于发光源11的出射光路上，即照明机构1和合光机构2组成的整体近似于正方形。此种情况下，长度方向可以有两种光路出口，两种光路出口均可，具体可根据镜头的实际位置来确定。

本申请实施方式的光源模组包括：照明机构1，其包括多个发光源11，多个所述发光源11呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的所述发光源11的个数大于宽度方向的宽度边上排列的所述发光源11的个数，所述宽度边上排列的所述发光源11的个数大于或等于零；合光机构2，用于合并多个所述发光源11发出的多个不同波段的光束为一个光束，并使所述一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射。由于多个发光源11呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的发光源11的个数大于宽度方向的宽度边上排列的发光源11的个数，宽度边上排列的发光源11的个数大于或等于零，并通过设置在该长方形所形成的范围内的合光机构2使合光后的一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射，将发光源11位置排列与合光机构2相结合，合光机构2也限定在发光源11所形成的范围内，不会再增加多余的长度或宽度，通过这种方式，能够缩小光路距离，从而为缩小投影装置的宽度或长度提供技术支持。

另外，由于发光源11位置可以排列，合光机构2可以据此设计和设置，在实际应用中，也可以根据镜头设置的位置，反过来在缩小光路距离的基础上，可以设计发光源11位置以及合光机构2。

在一实施方式中，发光源11包括红色LED发光源111、绿色发光源112以及蓝色LED发光源113。其中绿色发光源112可以是通电后可以直接发绿光的光源，例如绿色LED发光源、绿色激光光源，也可以是受到激发光的激发后才发绿光的光源，例如表面有可以受激发的绿色荧光粉的光源。采用绿色激光光源可以增加光源的亮度。

进一步参见图3和图4，在长方形顺时针方向，红色LED发光源111和蓝色LED发光源113依次排列设置在一条长度方向上，绿色发光源112设置在宽度方向上。

此时，合光机构2包括：第一二向色镜21和第二二向色镜22。

第一二向色镜21倾斜设置在蓝色LED发光源113、绿色发光源112发出的蓝色光束和绿色光束的交汇处，用于使绿色光束透射，使蓝色光束反射；第二二向色镜22倾斜设置在红色LED发光源111发出的红色光束的光路上，且平行于第一二向色镜21，用于使红色光束透射，使蓝色光束和绿色光束反射，进而使形成的一个光束从宽度方向的光路出口进行出射。

在本实施方式中，利用第二二向色镜22使红色光束透射，使蓝色光束和绿色光束反射，使得原来长度方向的光路方向旋转了90度，改为宽度方向的光路方向，使形成的一个光束从宽度方向的光路出口进行出射，缩小的光路距离为长度方向的长度减去宽度方向的宽度，从而为缩小投影装置的宽度或长度提供技术支持。

在本实施方式中，蓝色LED发光源113、绿色发光源112以及红色LED发光源111的位置可以相互交换，只要选择合适的第一二向色镜21和第二二向色镜22，使原来长度方向的光路方向旋转了90度，改为宽度方向的光路方向即可。

例如：在长方形顺时针方向，蓝色LED发光源113和红色LED发光源111依次排列设置在一条长度方向上，绿色发光源112设置在宽度方向上。第一二向色镜21和第二二向色镜22的设置位置不变，只是第一二向色镜21使绿色光束透射，使红色光束反射，第二二向色镜22使蓝色光束透射，使红色光束和绿色光束反射。

又如：在长方形顺时针方向，红色LED发光源111和绿色LED发光源112依次排列设置在一条长度方向上，蓝色发光源113设置在宽度方向上。第一二向色镜21和第二二向色镜22的设置位置不变，只是第一二向色镜21使蓝色光束透射，使绿色光束反射，第二二向色镜22使红色光束透射，使蓝色光束和绿色光束反射。

在一实施方式中，绿色发光源112为绿色LED发光源。

参见图3和图4，在另一实施方式中，绿色发光源112为表面有绿色荧光粉的发光源112，照明机构1还包括激光发光源114，激光发光源114排列设置在另一长度方向上，且与蓝色LED发光源113位置相对。激光发光源114发出激发光，该激发光用于激发绿色发光源112的表面的绿色荧光粉，以产生绿色的荧光。例如，激光发光源114可以是蓝色激光光源，发出蓝色的激发光，该蓝色的激发光入射到绿色发光源112中的绿色荧光粉上，激发绿色荧光粉从而产生绿色的荧光，绿色的荧光在荧光粉层发生反射，进而从绿色发光源112的出光方向出射。激光发光源114也可以增加光源的亮度。

此时，第一二向色镜21还用于使激光发光源114发出的激光反射至表面有绿色荧光粉的发光源112，进而使表面有绿色荧光粉的发光源112发出绿色光束。

当激光发光源114是蓝色激光光源的时候，绿色发光源112可以采用激光激发荧光的技术来产生绿光。具体地，绿色发光源112中设置有波长转换装置，该波长转换装置的两面均设置有波长转换材料，例如，波长转换装置的两面均设置有绿色荧光粉，设面向绿色发光源112光出射方向的面为波长转换装置的第一面，与第一面相对的面为波长转换装置的第二面。绿色发光源112发出的光照射到波长转换装置的第一面，用于激发绿色荧光粉以产生绿色的荧光，该绿色的荧光在波长转换装置的第一面上透射，最终从绿色发光源112的出光方向出射。激光发光源114发出的光经过第一二向色镜21反射后入射到绿色发光源112中的波长转换装置的第二面上，激光激发波长转换装置的第二面上的绿色荧光粉以产生绿色的荧光，该绿色的荧光在波长转换装置的第二面上反射，最终从绿色发光源112的出光方向出射。由于投影装置的光阀一个时序只能调制一种颜色的光，即发光源11中各种颜色的光源需要时序打开。在上面的实施例中，激光发光源114与绿色发光源112在同一个时序打开，即激光发光源114与绿色发光源112同时打开。

参见图5和图6，在长方形顺时针方向，蓝色LED发光源113设置在一条长度方向上，绿色发光源112和红色LED发光源111依次排列设置另一条长度方向上，且蓝色LED发光源113与红色LED发光源111位置相对。

此时，合光机构2包括：第三二向色镜23、第四二向色镜24。

第三二向色镜23倾斜设置在绿色发光源112发出的绿色光束的光路上，用于使绿色光束反射；第四二向色镜24包括两片交叉的二向色镜，设置在红色LED发光源111、蓝色LED发光源113发出的红色光束和蓝色光束的交汇处，用于引导绿色光束、红色光束和蓝色光束从光路出口出射。做为一种实施例，第四二向色镜24可以使绿色光束和红光束透射且使蓝色光束反射和使绿色光束和红色光束反射、绿色光束和蓝色光束透射。具体地，结合图5所示，第四二向色镜24包括交叉设计的二向色镜241和二向色镜242，其中，二向色镜241对蓝色光束进行反射、对红色光束和绿色光束进行透射；二向色镜242对蓝色光束和绿色光束进行透射、对红色光束进行反射。

在本实施方式中，发光源11均排列在长度方向上，宽度方向没有排列发光源11，在发光源11排布形成的长方形范围内将多光束合并成一个光束后从长度方向的光路出口出射即可，此时宽度方向没有排列发光源，即为已经缩短光路距离。为了使合并后的一个光束后从长度方向的光路出口出射，利用第四二向色镜24引导绿色光束、红色光束和蓝色光束从光路出口出射。通过这种方式，为缩小投影装置的宽度或长度提供技术支持。

在本实施方式中，蓝色LED发光源113、绿色发光源112以及红色LED发光源111的位置可以相互交换，只要选择合适的第三二向色镜23、第四二向色镜24，使光路沿长度方向的光路方向出射即可。

例如：在长方形顺时针方向，红色LED发光源111设置在一条长度方向上，绿色发光源112和蓝色LED发光源113依次排列设置另一条长度方向上，且蓝色LED发光源113与红色LED发光源111位置相对。第三二向色镜23、第四二向色镜24的设置位置不变，只是第三二向色镜23使绿色光束反射，第四二向色镜24引导绿色光束、红色光束和蓝色光束从光路出口出射。

又如：在长方形顺时针方向，蓝色LED发光源113和绿色LED发光源112设置在一条长度方向上，红色LED发光源111排列设置另一条长度方向上，且蓝色LED发光源113与红色LED发光源111位置相对。第三二向色镜23、第四二向色镜24的设置位置不变，只是第三二向色镜23使蓝色光束反射，第四二向色镜24引导绿色光束、红色光束和蓝色光束从光路出口出射。

在一实施方式中，绿色发光源112为绿色LED发光源。

参见图5和图6，在另一实施方式中，绿色发光源112为表面有绿色荧光粉的发光源112，照明机构1还包括激光发光源114，激光发光源114排列设置在一条长度方向，且与表面有绿色荧光粉的发光源112位置相对。

此时，第三二向色镜23还用于使激光发光源114发出的激光透射至表面有绿色荧光粉的发光源112，进而使表面有绿色荧光粉的发光源112发出绿色光束。

例如，如图5和图6所示，在长方形顺时针方向，蓝色LED发光源113和激光发光源114设置在一条长度方向上，红色LED发光源111和绿色发光源112依次排列设置另一条长度方向上，且激光发光源114与绿色LED发光源112位置相对。第三二向色镜23、第四二向色镜24的设置位置不变。激光发光源114可以选用蓝色的激光光源。在该实施例中，第三二向色镜23使绿色光束反射，对蓝色光束透射。第四二向色镜24的两片二向色镜241和二向色镜242的镀膜特性不相同。二向色镜241对蓝色光束进行反射，对绿色光束和红色光束透射。二向色镜242对蓝色光束和绿色光束透射，对红色光束反射。

又如，在长方形顺时针方向，蓝色LED发光源113和绿色发光源112设置依次排列设置在一条长度方向上，红色LED发光源111和激光发光源114依次排列设置另一条长度方向上，且激光发光源114与绿色LED发光源112位置相对。第三二向色镜23设置在绿色发光源112和激光发光源114各自出射的光束交汇处。第四二向色镜24的设置在蓝色LED发光源113和红色LED发光源111出射的光束的交汇处。第四二向色镜24镀有膜，该镀膜能使某些颜色的光束穿透、某些颜色的光束反射。第四二向色镜24能使入射其上的光束最终从光源模块的光路出口出射并进入均光装置。

结合参见图3、图4、图5以及图6，该光源模组还包括：复眼透镜3、照明透镜组4。

复眼透镜3设置在合光机构2的出射光路上，用于对接收到的光束进行均匀化及整形处理。也就是说需要在合光机构2的出射光路上设置均光装置，复眼透镜3只是均光装置的其中一种实施方式，采用其它的均光装置也可以实现，在此不做过多的限定。

照明透镜组4设置在复眼透镜3的出射光路上，对光束进行汇聚。

结合参见图4和图6，该光源模组还包括：反光镜7。

反光镜7设置在照明透镜组4之间的光路上。例如，图4和图6中，有两组照明透镜组4，反光镜7设置在两组照明透镜组4之间，通过这种方式，可以改变光束的传播方向，最终可以使产品的镜头设置在中间的位置。在其他实施方式中，镜头是设置在边上的。镜头的位置跟出光方向有关，也就是说，光源模组的最终出光方向确定了镜头的设置位置。反过来，也可以根据产品实际的需求，先确定镜头的位置，再反过来推导光源模组中各发光源以及合光机构的位置。

结合参见图3至图6，在一实施方式中，在每个发光源的前端设置光源收集透镜组9，光源收集透镜组9可以是多个镜片构成，以提高对发光源发出的光线的收集效率，转变光线发散角度至准直平行光线而输出。

结合参见图3、图4、图5以及图6，一种投影装置包括：光源模组、棱镜5、光阀6和镜头8。

光源模组采用上述实施方式中任一实施例中的光源模组。棱镜5设置在光源模组的出射光路上。

光阀6设置在棱镜5的出射光路上，接收出射光线并对光线进行调制以出射调制光。

镜头8设置在靠近棱镜5的位置。光束经过照明透镜组4入射到棱镜5，经过棱镜5的反射后，入射到光阀6，光阀6对光进行调制后将调制光再经过棱镜5后出射到镜头8，镜头根据调制光进行投射图像。镜头8的放置位置可以结合照明机构1的多个发光源11呈长方形排列时该长方形的长边和宽边，不同的放置位置同样可以达到缩小体积的效果。

另外，图4和图6的光路设计使镜头8接近投影装置的中间位置。因此，在实际应用中，可以根据镜头需要放置的位置，且在保证缩小光路距离的情况下，反过来合理设计照明机构和合光机构，以达到预期要求。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光源模组，其特征在于，所述光源模组包括：

照明机构，其包括多个发光源，多个所述发光源呈长方形排列，且至少一条长度方向的长度边上排列的所述发光源的个数大于宽度方向的宽度边上排列的所述发光源的个数，所述宽度边上排列的所述发光源的个数大于或等于零；

合光机构，设置在所述长方形所形成的范围内，用于合并多个所述发光源发出的多个不同波段的光束为一个光束，并使所述一个光束从可以缩小光路距离的光路出口进行出射。

2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述发光源包括红色LED发光源、绿色发光源以及蓝色LED发光源。

3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，在所述长方形的顺时针方向，所述红色LED发光源和所述蓝色LED发光源依次排列设置在一条长度方向上，所述绿色发光源设置在宽度方向上；

所述合光机构包括：

第一二向色镜，倾斜设置在所述蓝色LED发光源、所述绿色发光源发出的蓝色光束和绿色光束的交汇处，用于使所述绿色光束透射，使所述蓝色光束反射；

第二二向色镜，倾斜设置在所述红色LED发光源发出的红色光束的光路上，且平行于所述第一二向色镜，用于使所述红色光束透射，使所述蓝色光束和绿色光束反射，进而使形成的所述一个光束从所述宽度方向的光路出口进行出射。

4.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述绿色发光源为绿色LED发光源；或

所述绿色发光源为绿色LED发光源与绿色激光光源。

5.根据权利要求3所述的光源模组，其特征在于，所述绿色发光源为表面有绿色荧光粉的发光源，所述照明机构还包括激光发光源，所述激光发光源排列设置在另一长度方向上，且与所述蓝色LED发光源位置相对；

所述第一二向色镜还用于使所述激光发光源发出的激光反射至所述表面有绿色荧光粉的发光源，进而使所述表面有绿色荧光粉的发光源发出绿色光束。

6.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，在所述长方形的顺时针方向，所述蓝色LED发光源设置在一条长度方向上，所述绿色发光源和所述红色LED发光源依次排列设置在另一条长度方向上，且所述蓝色LED发光源与所述红色LED发光源位置相对；

所述合光机构包括：

第三二向色镜，倾斜设置在所述绿色发光源发出的绿色光束的光路上，用于使所述绿色光束反射；

第四二向色镜，其包括两片交叉的二向色镜，设置在所述红色LED发光源、所述蓝色LED发光源发出的红色光束和蓝色光束的交汇处，用于引导所述绿色光束、红色光束和蓝色光束从所述光路出口出射。

7.根据权利要求6所述的光源模组，其特征在于，所述绿色发光源为表面有绿色荧光粉的发光源，所述照明机构还包括激光发光源，所述激光发光源排列设置在一条长度方向，且与所述表面有绿色荧光粉的发光源位置相对；

所述第三二向色镜还用于使所述激光发光源发出的激光透射至所述表面有绿色荧光粉的发光源，进而使所述表面有绿色荧光粉的发光源发出绿色光束。

8.根据权利要求1至7任一所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括：

复眼透镜，设置在所述合光机构的出射光路上，用于对接收到的所述一个光束进行均匀化及整形处理；

照明透镜组，设置在所述复眼透镜的出射光路上，用于对光束进行汇聚。

9.根据权利要求8所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组还包括：

反光镜，设置在所述照明透镜组之间的光路上。

10.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括：

权利要求1至9任一所述的光源模组；

棱镜，设置在所述光源模组的出射光路上；

光阀，设置在所述棱镜的出射光路上，用于对入射的光束进行调制以出射调制光；

镜头，设置在靠近所述棱镜的位置，所述棱镜将所述调制光出射到所述镜头上，所述镜头根据所述调制光进行投射图像。