CN111258163B - 光源装置、光路结构设计方法及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源装置、光路结构设计方法及投影系统，涉及光学技术领域，该光源装置在沿光的传播方向上包括：阵列光源、第一缩束结构和波长转换装置；第一缩束结构用于对阵列光源输出的激发光束进行激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束；缩束前，激发光束垂直投影的长轴长度是激发光束垂直投影的短轴长度的第一预设倍数；缩束后，经第一缩束结构缩束得到的缩束后光束垂直投影的长轴长度是缩束后光束垂直投影的短轴长度的第二预设倍数，第二预设倍数小于第一预设倍数。这样通过第一缩束结构实现了激发光束形状的改变。

Description

光源装置、光路结构设计方法及投影系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种光源装置、光路结构设计方法及投影系统。

背景技术

现有的激光光源技术一般采用激发光激发荧光粉获得所需波长范围的受激发光。为了获得高亮度的受激发光，现有技术一般是通过增加激发光的激发功率来提升受激发光的亮度，而受限于单颗激光芯片的功率，为了提升激发光的激发功率，一般采用多激光器的合光。随着激光器的发展，阵列的激光器(简称为激光器阵列)开始出现了，提升激发光的激发功率的方式，由传统的多个单灯激光器的合光变成了多个激光器阵列的合光。

参见图1所示的一种光源装置的结构示意图，该光源装置采用了由多个激光器阵列构成的阵列光源10，凸透镜11和凹透镜12构成了缩束透镜组。如图1所示，阵列光源10发出的激发光经凸透镜11和凹透镜12缩束后，再穿过散射片13入射至二向色镜14上，被二向色镜14反射后入射至第一会聚透镜15上，第一会聚透镜15将激发光会聚到旋转的波长转换装置16上；波长转换装置16的波长转换点A产生受激发光，受激发光透过第一会聚透镜15和二向色镜14后出射，再经第二会聚透镜17入射至光导管18的入口B。

上述阵列光源10中激光器阵列的激光器排列形状是固定的，导致激光器排列的自由性下降，因此无法通过对激光器进行对称均匀分布的排列处理实现激发光束形状的改变。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光源装置、光路结构设计方法及投影系统，以实现激发光束形状的改变。

第一方面，本发明实施例提供了一种光源装置，在沿光的传播方向上包括：阵列光源、第一缩束结构和波长转换装置；所述第一缩束结构用于对所述阵列光源输出的激发光束进行所述激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束；

缩束前，所述激发光束垂直投影的长轴长度是所述激发光束垂直投影的短轴长度的第一预设倍数；缩束后，经所述第一缩束结构缩束得到的缩束后光束垂直投影的长轴长度是所述缩束后光束垂直投影的短轴长度的第二预设倍数，所述第二预设倍数小于所述第一预设倍数。

进一步地，所述第一缩束结构只对所述激发光束进行所述激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束，缩束后使得，所述缩束后光束垂直投影的长轴长度≤1.5×所述缩束后光束垂直投影的短轴长度。

进一步地，所述第一缩束结构包括多个柱面透镜，每个所述柱面透镜的屈光力子午线均位于所述激发光束垂直投影的长轴方向上，每个所述柱面透镜的轴向子午线均位于所述激发光束垂直投影的短轴方向上。

进一步地，所述激发光束在所述激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角小于在所述激发光束垂直投影的短轴方向上的发散角。

进一步地，所述阵列光源包括多个激光器阵列。

进一步地，每个所述激光器阵列包括多个子发光单元，每个所述子发光单元的最小发散角方向均与所述激发光束垂直投影的长轴方向一致，每个所述子发光单元的最大发散角方向均与所述激发光束垂直投影的短轴方向一致。

进一步地，所述阵列光源与所述波长转换装置之间还设置有第二缩束结构，所述第二缩束结构用于同时对所述激发光束进行所有方向上的缩束。

进一步地，所述第二缩束结构包括由凸透镜和凹透镜组成的缩束透镜组。

第二方面，本发明实施例还提供了一种光路结构设计方法，应用于上述第一方面提供的光源装置，所述阵列光源包括多个激光器阵列；所述方法包括：

获取所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例和所述激光器阵列对应的发散角参数；其中，所述目标形状比例为述激发光斑在第一方向和第二方向上的形状比例，所述第一方向为所述激发光斑的长轴方向，所述第二方向为所述激发光斑的短轴方向；所述发散角参数包括所述激光器阵列输出的合光光束在所述合光光束垂直投影的长轴方向上的第一发散角和在所述合光光束垂直投影的短轴方向上的第二发散角；

根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数；其中，所述缩束参数包括缩束方向和缩束倍数，所述缩束方向与所述激发光束垂直投影的长轴方向一致。

进一步地，所述光源装置还包括设置在所述波长转换装置产生的受激发光的输出光路上的光导管；

获取所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例的步骤，还包括：

获取所述光导管的尺寸参数，所述尺寸参数包括所述光导管在所述第一方向上的尺寸和在所述第二方向上的尺寸；

根据所述尺寸参数，计算得到所述光导管在所述第一方向与所述第二方向上的形状比例；

将所述光导管在所述第一方向与所述第二方向上的形状比例确定为所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例。

进一步地，根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数的步骤，包括：

根据所述发散角参数，计算得到所述合光光束在所述第一方向和所述第二方向上的发散角比例；

比较所述目标形状比例与所述发散角比例的大小，得到比较结果；

根据所述比较结果，确定所述合光光束的发散角的待扩大方向和待扩大倍数，以使所述合光光束扩大后的发散角满足所述目标形状比例；

将所述待扩大方向和所述待扩大倍数分别确定为所述第一缩束结构的缩束方向和缩束倍数。

进一步地，在根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数之后，所述方法还包括：

获取所述阵列光源中所述激光器阵列的个数和所述合光光束的光束尺寸；

根据所述缩束参数、所述激光器阵列的个数和所述光束尺寸，确定所述激光器阵列的目标排布方式；其中，所述目标排布方式对应的缩束后光束在所述激发光束垂直投影的长轴方向上的尺寸和在所述激发光束垂直投影的短轴方向上的尺寸一致。

第三方面，本发明实施例还提供了一种投影系统，包括上述第一方面提供的光源装置。

本发明实施例提供的光源装置、光路结构设计方法及投影系统中，该光源装置在沿光的传播方向上包括：阵列光源、第一缩束结构和波长转换装置；第一缩束结构用于对阵列光源输出的激发光束进行激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束；缩束前，激发光束垂直投影的长轴长度是激发光束垂直投影的短轴长度的第一预设倍数；缩束后，经第一缩束结构缩束得到的缩束后光束垂直投影的长轴长度是缩束后光束垂直投影的短轴长度的第二预设倍数，第二预设倍数小于第一预设倍数。这样通过第一缩束结构实现了激发光束形状的改变，提高了激发光束在激发光束垂直投影的长轴方向和激发光束垂直投影的短轴方向上尺寸的一致性，从而减小了光源装置的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为现有技术中的一种光源装置的结构示意图；

图2为一种阵列光源输出的激发光的光束形状示意图；

图3为图1中激发光的光束尺寸的变化示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光源装置的结构示意图；

图5为图4中激发光束的光束尺寸的变化示意图；

图6为本发明实施例提供的一种缩束光路的示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种光源装置的结构示意图；

图8为图7中激发光束的光束尺寸的变化示意图；

图9为本发明实施例提供的一种光路结构设计方法的流程示意图；

图10为本发明实施例提供的一种光路结构的激发光束的光束尺寸的变化示意图。

图标：10-阵列光源；11-凸透镜；12-凹透镜；13-散射片；14-二向色镜；15-第一会聚透镜；16-波长转换装置；17-第二会聚透镜；18-光导管；20-第一缩束结构；201-平凸柱面透镜；202-平凹柱面透镜；30-第二缩束结构。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，当阵列光源10输出的激发光在长度方向Y和宽度方向X上的尺寸差异较大(例如宽度为长度的1.5倍以上)时，由于图1中的凸透镜11和凹透镜12会同比例的对这两个方向进行缩束(如图3所示)，因此缩束透镜组不能改变激发光的光束形状，导致入射至第一会聚透镜15的激发光在这两个方向上的尺寸仍然差异较大。在此情况下，该光源装置中的透镜(如凸透镜11、凹透镜12、第一会聚透镜15和第二会聚透镜17等)均需要以最大光束尺寸进行设计，导致了该光源装置的整体体积较大。

另外，发明人经研究发现，阵列光源10输出的激发光是有一定的发散角的，且不同方向上可能是不一样，而发散角会影响到激发光在波长转换装置16的波长转换点A上形成的激发光斑的形状。如果采用图1所示的缩束透镜组，激发光斑的形状(如激发光斑的长宽比)也无法进行调整。在此情况下，当提高激发光的激发功率时，会造成波长转换装置16的激发效率下降；若为了保证波长转换装置16的激发效率，降低激发光斑的功率密度，则会造成受激发光进入光导管18的效率降低。也即该光源装置的出光效率较低。

基于此，本发明实施例提供的一种光源装置、光路结构设计方法及投影系统，可以实现激发光束形状的改变，调整激发光斑的形状，从而减小光源装置的体积，提高光源装置的出光效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种光源装置进行详细介绍。

参见图4所示的一种光源装置的结构示意图，该光源装置在沿光的传播方向上包括：阵列光源10、第一缩束结构20和波长转换装置16；第一缩束结构20用于对阵列光源10输出的激发光束进行激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束；缩束前，激发光束垂直投影的长轴长度(即激发光束在垂直投影的长轴方向上的尺寸)是其短轴长度(即激发光束在垂直投影的短轴方向上的尺寸)的第一预设倍数；缩束后，经第一缩束结构20缩束得到的缩束后光束垂直投影的长轴长度是其短轴长度的第二预设倍数，第二预设倍数小于第一预设倍数。

上述激发光束垂直投影的长轴方向可以垂直于激发光束垂直投影的短轴方向。可以采用反射式的波长转换装置16，也可以采用透射式的波长转换装置16。

上述第二预设倍数可以根据实际需求设置，这里不做限定。例如，第二预设倍数均为1.5，第一预设倍数大于1.5，也即第一缩束结构20对垂直投影的长轴长度是垂直投影的短轴长度的1.5倍以上的激发光束进行垂直投影的长轴方向上的缩束。基于此，可选地，第一缩束结构20只对激发光束进行激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束，缩束后使得，缩束后光束垂直投影的长轴长度≤1.5×缩束后光束垂直投影的短轴长度。

在一种可选的实现方式中，如图4所示，上述光源装置还包括散射片13、二向色镜14、第一会聚透镜15、第二会聚透镜17和光导管18，且该光源装置采用反射式的波长转换装置16。该光源装置的工作过程如下：阵列光源10发出的激发光束经第一缩束结构20在激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束后，变为缩束后光束；缩束后光束穿过散射片13入射至二向色镜14上，被二向色镜14反射后入射至第一会聚透镜15上，第一会聚透镜15将缩束后光束会聚到旋转的波长转换装置16上；波长转换装置16的波长转换点A经缩束后光束激发产生受激发光，受激发光被波长转换装置16反射至第一会聚透镜15，受激发光透过第一会聚透镜15和二向色镜14后，再经第二会聚透镜17入射至光导管18的入口B。

需要说明的是，虽然本实施例中二向色镜14用于反射缩束后光束、透射受激发光，但本发明的保护范围不限于此，在其他实施例中，二向色镜14也可以用于透射缩束后光束、反射受激发光。上述第一会聚透镜15可以是单个透镜，也可以是由多个透镜构成的透镜组；第二会聚透镜17可以是单个透镜，也可以是由多个透镜构成的透镜组。

可选地，上述第一缩束结构20包括多个柱面透镜，每个柱面透镜的屈光力子午线均位于激发光束垂直投影的长轴方向上，每个柱面透镜的轴向子午线均位于激发光束垂直投影的短轴方向上。由于当光线通过柱面透镜的屈光力子午线时，会出现聚散度的改变；而当光线通过柱面透镜的轴向子午线时，不会出现聚散度的改变，因此，通过将柱面透镜的屈光力子午线设置于激发光束垂直投影的长轴方向上，将其轴向子午线设置于激发光束垂直投影的短轴方向上，可以实现激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束。

如图4所示，上述第一缩束结构20可以包括平凸柱面透镜201和平凹柱面透镜202，平凸柱面透镜201的焦点和平凹柱面透镜202的焦点位于同一位置。需要说明的是，这里的位于同一位置指两个焦点的位置重合，或者近似重合(如两个焦点的距离小于某一设定距离值，该设定距离值可以根据经验设置)。

图5为图4中激发光束的光束尺寸的变化示意图，如图5所示，阵列光源10输出的激发光束通过第一缩束结构20(由平凸柱面透镜201和平凹柱面透镜202构成的柱面透镜组)后，激发光束在宽光束方向(即激发光束垂直投影的长轴方向)上的尺寸变小，而在窄光束方向(即激发光束垂直投影的短轴方向)上的尺寸基本不变，这样使得缩束后光束在这两个方向上的尺寸基本一致，达到了改变激发光束的光束形状的目的；缩束后光束能够以比较均匀的分布透过第一会聚透镜15，使得第一会聚透镜15均匀透光，不会因为光照不均匀造成透镜的骤裂。

参见图6所示的一种缩束光路的示意图，平凸柱面透镜201的焦距为f1，焦点为F1；平凹柱面透镜202的焦距为f2，焦点为F2；F1与F2的位置近似重合；离轴的高度为H且平行于光轴的光线(即图6中的实线)经过平凸柱面透镜201和平凹柱面透镜202后，其出射光线近似与光轴平行，但是离轴的高度h小于H，且H/h≈|f1/f2|。θ为小角度光线(即图6中的点划线)与光轴方向的夹角，θ’为小角度光线的出射光线与光轴的夹角，则tanθ’/tanθ＝H/h。通过以上内容可知，缩束后光束的发散角会比缩束前的发散角大，且存在tanθ’/tanθ＝H/h的关系。基于此，为了提升上述光源装置的发光效率(即出光效率)，可选地，上述激发光束在激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角小于在激发光束垂直投影的短轴方向上的发散角。这样，经第一缩束结构20的缩束后，激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角得到提高，激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角与激发光束垂直投影的短轴方向上的发散角更加接近，使得波长转换装置16上形成的激发光斑在激发光束垂直投影的长轴方向和激发光束垂直投影的短轴方向上的尺寸更加一致，从而提升了该光源装置的出光效率。

可选地，上述阵列光源10包括多个激光器阵列。每个激光器阵列可以由多个子发光单元排布形成，子发光单元指能够发出激光的器件，子发光单元可以是激光灯珠。

可选地，每个激光器阵列包括多个子发光单元，每个子发光单元的最小发散角方向均与激发光束垂直投影的长轴方向一致，每个子发光单元的最大发散角方向均与激发光束垂直投影的短轴方向一致。这样，使得激发光束在激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角小于在激发光束垂直投影的短轴方向上的发散角，从而提升了该光源装置的出光效率。

考虑到经过上述第一缩束结构20的单向缩束后，激发光束的光束尺寸(如直径)可能仍然较大，参见图7所示的另一种光源装置的结构示意图，阵列光源10与波长转换装置16之间设置有第二缩束结构30，第二缩束结构30用于同时对激发光束进行所有方向上的缩束。

可选地，上述第二缩束结构30可以设置在阵列光源10与第一缩束结构20之间；也可以如图7所示，设置在第一缩束结构20与散射片13之间。第一缩束结构20与第二缩束结构30的位置关系可以根据实际结构要求调整。

可选地，如图7所示，上述第二缩束结构30可以包括由凸透镜11和凹透镜12组成的缩束透镜组。

图8为图7中激发光束的光束尺寸的变化示意图，如图8所示，阵列光源10输出的激发光束通过第一缩束结构20后，得到的缩束后光束在宽光束方向(即激发光束垂直投影的长轴方向)上的尺寸变小，而在窄光束方向(即激发光束垂直投影的短轴方向)上的尺寸基本不变；缩束后光束再经过第二缩束结构30(由凸透镜11和凹透镜12组成的缩束透镜组)后，在宽光束方向和窄光束方向上的尺寸均变小，这样使得入射至第一会聚透镜15的光束在这两个方向上的尺寸一致且整体尺寸变小。

综上，本发明通过柱面缩束(即第一缩束结构的单向缩束)或是柱面缩束与普通缩束(即第二缩束结构的缩束)的结合，达到了改变激发光束的形状、激发光斑的形状、光源装置体积过大的问题，使得光源装置的效率更高，体积更小。

本发明实施例还提供了一种光路结构设计方法，该方法应用于上述的光源装置，该光源装置中的阵列光源包括多个激光器阵列。参见图9所示的一种光路结构设计方法的流程示意图，该光路结构设计方法主要包括如下步骤S902和步骤S904：

步骤S902，获取激发光束在波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例和激光器阵列对应的发散角参数。

其中，上述目标形状比例为激发光斑在第一方向和第二方向上的形状比例，第一方向为激发光斑的长轴方向，第二方向为激发光斑的短轴方向；发散角参数包括激光器阵列输出的合光光束在合光光束垂直投影的长轴方向上的第一发散角和在合光光束垂直投影的短轴方向上的第二发散角。

考虑到激发光斑的形状比例与光导管入口的形状比例近似一致时才会达到最优化的效率，为了在满足体积要求的情况下提升该光源装置的发光效率，可以根据激发光束的激发功率的大小调整激发光斑的大小，以达到最大的受激发效率。基于此，该光源装置还包括设置在波长转换装置产生的受激发光的输出光路上的光导管，光导管入口的长度方向对应第一方向，光导管入口的宽度方向对应第二方向，获取激发光束在波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例的步骤，还包括：获取光导管的尺寸参数，尺寸参数包括光导管在第一方向上的尺寸和在第二方向上的尺寸；根据该尺寸参数，计算得到光导管在第一方向与第二方向上的形状比例；将光导管在第一方向与第二方向上的形状比例确定为激发光束在波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例。

步骤S904，根据上述目标形状比例和发散角参数，确定第一缩束结构的缩束参数。

其中，缩束参数包括缩束方向和缩束倍数，缩束方向为第一方向和第二方向之一，且缩束方向与上述光源装置中的激发光束垂直投影的长轴方向一致。

可选地，上述步骤S904可以通过如下过程实现：根据发散角参数，计算得到合光光束在第一方向和第二方向上的发散角比例；比较目标形状比例与发散角比例的大小，得到比较结果；根据比较结果，确定合光光束的发散角的待扩大方向和待扩大倍数，以使合光光束扩大后的发散角满足目标形状比例；将待扩大方向和待扩大倍数分别确定为第一缩束结构的缩束方向和缩束倍数。

为了便于理解，下面针对上述方法进行举例说明。已知光导管的口径(即尺寸参数)为4*3mm，则激发光斑的形状比例需要设计成4：3(如果激发光斑的形状比例为4:2，则会增加短边方向的功率密度)。采用的激光器阵列输出的合光光束的发散角分别为1°(即第一发散角)、0.2°(即第二发散角)，两个方向差异较大，为了满足4：3的比例，可以将0.2°方向的发散角扩大到0.75°，即需要在0.2°方向(即缩束方向为0.2°方向)上采用第一缩束结构缩束0.2°/0.75°≈1/4，即需要一个4倍的缩束系统(即缩束倍数为4)。参见图10所示的一种光路结构的激发光束的光束尺寸的变化示意图，该光源装置在0.2°方向上缩束4倍，而在1°方向上不进行缩束，从而可以满足激发光斑形状的要求，提高该光源装置的发光效率。

在确定了第一缩束结构的缩束参数之后，还可以确定阵列光源中激光器阵列的排布方式，可选地，上述方法还包括：获取阵列光源中激光器阵列的个数和合光光束的光束尺寸；根据上述缩束参数、激光器阵列的个数和光束尺寸，确定激光器阵列的目标排布方式；其中，目标排布方式对应的缩束后光束在激发光束垂直投影的长轴方向上的尺寸和在激发光束垂直投影的短轴方向上的尺寸一致，缩束后光束为目标排布方式下阵列光源输出的激发光束经第一缩束结构的缩束后得到的。

上述激光器阵列的个数可以通过如下过程确定：获取激发光束的激发功率和激光器阵列的输出功率；计算激发功率与激光器阵列的输出功率的比值，得到功率比值；根据该功率比值确定阵列光源中激光器阵列的个数。例如，若激发光束的激发功率为140W，激光器阵列的输出功率10W，则需要14个激光器阵列才能满足激发光束的激发功率要求。

为了便于理解排布方式的确定过程，下面进行举例说明。假设激光器阵列的个数为14，合光光束的光束尺寸为1:1，1°方向不进行缩束，0.2°方向被缩束4倍，设1°方向上排布a个激光器阵列，则0.2°方向上排布14/a个激光器阵列，在不考虑激光器阵列之间间隙的情况下，可以存在以下公式：a＝14/a*1/4。通过计算该式可以得到a≈2。也即，1°方向上应排布2个激光器阵列，0.2°方向上应排布7个激光器阵列，如图10所示，这样在满足激发光斑形状的要求下，又可以满足第一会聚透镜上均匀光束的要求。

本发明实施例还提供了一种投影系统，该投影系统包括上述的光源装置。

上述投影系统可以包括光源装置和光机，光源装置输出的光经光导管进入光机。

本实施例所提供的投影系统，其实现原理及产生的技术效果和前述光源装置实施例相同，为简要描述，投影系统实施例部分未提及之处，可参考前述光源装置实施例中相应内容。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，在沿光的传播方向上包括：阵列光源、第一缩束结构和波长转换装置；所述第一缩束结构用于对所述阵列光源输出的激发光束进行所述激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束；

缩束前，所述激发光束垂直投影的长轴长度是所述激发光束垂直投影的短轴长度的第一预设倍数；缩束后，经所述第一缩束结构缩束得到的缩束后光束垂直投影的长轴长度是所述缩束后光束垂直投影的短轴长度的第二预设倍数，所述第二预设倍数小于所述第一预设倍数；

所述阵列光源包括多个激光器阵列；

每个所述激光器阵列包括多个子发光单元，每个所述子发光单元的最小发散角方向均与所述激发光束垂直投影的长轴方向一致，每个所述子发光单元的最大发散角方向均与所述激发光束垂直投影的短轴方向一致；

所述第一缩束结构只对所述激发光束进行所述激发光束垂直投影的长轴方向上的缩束，缩束后使得，所述缩束后光束垂直投影的长轴长度≤1.5×所述缩束后光束垂直投影的短轴长度。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述第一缩束结构包括多个柱面透镜，每个所述柱面透镜的屈光力子午线均位于所述激发光束垂直投影的长轴方向上，每个所述柱面透镜的轴向子午线均位于所述激发光束垂直投影的短轴方向上。

3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述激发光束在所述激发光束垂直投影的长轴方向上的发散角小于在所述激发光束垂直投影的短轴方向上的发散角。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光源装置，其特征在于，所述阵列光源与所述波长转换装置之间还设置有第二缩束结构，所述第二缩束结构用于同时对所述激发光束进行所有方向上的缩束。

5.根据权利要求4所述的光源装置，其特征在于，所述第二缩束结构包括由凸透镜和凹透镜组成的缩束透镜组。

6.一种光路结构设计方法，其特征在于，应用于权利要求1-5中任一项所述的光源装置，所述阵列光源包括多个激光器阵列；所述方法包括：

获取所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例和所述激光器阵列对应的发散角参数；其中，所述目标形状比例为述激发光斑在第一方向和第二方向上的形状比例，所述第一方向为所述激发光斑的长轴方向，所述第二方向为所述激发光斑的短轴方向；所述发散角参数包括所述激光器阵列输出的合光光束在所述合光光束垂直投影的长轴方向上的第一发散角和在所述合光光束垂直投影的短轴方向上的第二发散角；

根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数；其中，所述缩束参数包括缩束方向和缩束倍数，所述缩束方向与所述激发光束垂直投影的长轴方向一致。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述光源装置还包括设置在所述波长转换装置产生的受激发光的输出光路上的光导管；

获取所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例的步骤，还包括：

获取所述光导管的尺寸参数，所述尺寸参数包括所述光导管在所述第一方向上的尺寸和在所述第二方向上的尺寸；

根据所述尺寸参数，计算得到所述光导管在所述第一方向与所述第二方向上的形状比例；

将所述光导管在所述第一方向与所述第二方向上的形状比例确定为所述激发光束在所述波长转换装置上形成的激发光斑的目标形状比例。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数的步骤，包括：

根据所述发散角参数，计算得到所述合光光束在所述第一方向和所述第二方向上的发散角比例；

比较所述目标形状比例与所述发散角比例的大小，得到比较结果；

根据所述比较结果，确定所述合光光束的发散角的待扩大方向和待扩大倍数，以使所述合光光束扩大后的发散角满足所述目标形状比例；

将所述待扩大方向和所述待扩大倍数分别确定为所述第一缩束结构的缩束方向和缩束倍数。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在根据所述目标形状比例和所述发散角参数，确定所述第一缩束结构的缩束参数之后，所述方法还包括：

获取所述阵列光源中所述激光器阵列的个数和所述合光光束的光束尺寸；

根据所述缩束参数、所述激光器阵列的个数和所述光束尺寸，确定所述激光器阵列的目标排布方式；其中，所述目标排布方式对应的缩束后光束在所述激发光束垂直投影的长轴方向上的尺寸和在所述激发光束垂直投影的短轴方向上的尺寸一致。

10.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的光源装置。

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