CN113970853A

CN113970853A - 光学模组和电子设备

Info

Publication number: CN113970853A
Application number: CN202111275078.0A
Authority: CN
Inventors: 孟雪
Original assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Goertek Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2022-01-25

Abstract

本申请公开了一种光学模组和电子设备，所述光学模组包括光源组件和分光组件，所述光源组件包括第一光源、第二光源和第三光源，所述第一光源、第二光源和第三光源分别能够发出第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线；所述分光组件包括第一分光件、第二分光件和第三分光件，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件上分别形成有第一斜面、第二斜面和第三斜面；所述第一波段光线、第二波段光线以及第三波段光线分别在第一斜面、第二斜面以及第三斜面处发生全反射后于同一出射面出射。本申请的光学模组在实现合色功能的前提下，降低了光学模组的加工和组装难度。

Description

光学模组和电子设备

技术领域

本申请涉及光学技术领域，更具体地，涉及一种光学模组和电子设备。

背景技术

随着技术的发展，人们对消费类电子产品的便携性提出了更高的要求，体积小、质量轻成为电子市场的重要发展方向，基于此，目前在投影仪、AR(增强现实)、VR(虚拟现实)等光学设备中，对于光学系统的设计提出了更高的设计要求。

在投影仪、AR、VR等光学设备中，根据功能需求常需要对多个色光进行合色，现有技术中有使用x cube、x plate等方式。但这些方式存在加工困难、组装难度高等缺点。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种光学模组和电子设备的新技术方案。

根据本申请的第一方面，提供了一种光学模组，包括：

光源组件，所述光源组件包括第一光源、第二光源和第三光源，所述第一光源、第二光源和第三光源分别能够发出第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线；

分光组件，所述分光组件包括第一分光件、第二分光件和第三分光件，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件上分别形成有第一斜面、第二斜面和第三斜面；

所述第一波段光线、第二波段光线以及第三波段光线分别在第一斜面、第二斜面以及第三斜面处发生全反射后于同一出射面出射。

可选地，所述第一光源、第二光源和第三光源为面光源。

可选地，以所述第一光源、第二光源和第三光源为起点，以所述同一出射面的为终点，所述第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线的光程相等。

可选地，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件分别为直角三棱镜，每个所述直角三棱镜的斜边面分别为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

可选地，每个所述直角三棱镜的每个直角边上均设置有增透膜。

可选地，所述第二分光件和第三分光件的与所述出射面相邻的直角面上，还分别设置有第一补偿棱镜和第二补偿棱镜，所述第一补偿棱镜和所述第二补偿棱镜能够分别使所述第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线的光程相等。

可选地，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件分别为滤光片，每个所述滤光片的一个面分别为为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

可选地，还包括滤光膜系，所述滤光膜系包括第一滤光膜、第二滤光膜和第三滤光膜；所述第一滤光膜设置在所述第一斜面上，所述第一滤光膜能够反射所述第一波段光线；所述第二滤光膜设置在所述第二斜面上，所述第二滤光膜能够通过所述第一波段光线，反射所述第二波段光线；所述第三滤光膜设置在所述第三斜面上，所述第三滤光膜能够通过第一波段光线和第二波段光线，反射第三波段光线。

可选地，所述第二滤光膜为第一波段光线的增透膜，所述第三滤光膜为第一波段光线和第二波段光线的增透膜。

根据本申请的第二方面，提供了一种电子设备，包括第一方面所述的光学模组。

根据本申请的一个实施例，提供了一种光学模组，其主体由光源组件、分光组件构成，不同波段光线通过在第一斜面、第二斜面和第三斜面上通过发生全反射，将光源组件发出的不同波段的光合成一束，从出射面射出，使模组在实现合色功能的前提下，降低了光学模组的加工和组装难度。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请中的一种具有直角三棱镜的光学模组的示意图。

图2是本申请中的另一种具有直角三棱镜的光学模组的示意图。

图3是图1中的一种具有补偿棱镜的光学模组的示意图。

图4是本申请中的一种具有滤光片的光学模组的示意图。

附图标记说明：

1、第一光源；2、第二光源；3、第三光源；4、第一分光件；5、第二分光件；6、第三分光件；7、第一滤光膜；8、第二滤光膜；9、第三滤光膜；10、出射面；21、第一补偿棱镜；31、第二补偿棱镜。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

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讨论。

以下将结合附图1至附图4，来详细描述本申请提供的一种光学模组和电子设备。

如图1至图4，本实施例提供了一种光学模组，包括光源组件和分光组件，所述光源组件包括第一光源1、第二光源2和第三光源3，所述第一光源1、第二光源2和第三光源3分别能够发出第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线；所述分光组件包括第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6，所述第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6上分别形成有第一斜面、第二斜面和第三斜面；所述第一波段光线、第二波段光线以及第三波段光线分别在第一斜面、第二斜面以及第三斜面处发生全反射后于同一出射面10出射。

具体地，在本实施例中，光学模组的主体由光源组件和分光组件构成，第一光源1发出的第一波段光线、第二光源2发出的第二波段光线以及第三光源3发出的第三波段光线分别经过第一斜面、第二斜面以及第三斜面的全反射后，由同一出射面10出射，分光组件即将光源组件发出的三个不同波段的光合成一束，从出射面10射出，使模组在实现合色功能。其中，第一波段光线、第二波段光线以及第三波段光线分别在第一斜面、第二斜面以及第三斜面处发生全反射的效果可以通过在第一斜面、第二斜面以及第三斜面处镀不同的滤光膜实现，也可以通过对第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6采用具有不同光反射的材料制成，本申请对此不作限制。

另外，在本实施例中，所述分光组件可以有多种不同的结构形式，例如图1至图3所示的直角三棱镜结构，或者图4所示的滤光片结构，其具体形式可以根据应用的电子设备进行选择，本申请对此不作限制。本申请提供的光学模组的结构简单，便于加工和组装。

另外，在本实施例中，第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6的布置位置比较灵活，相应地，光源组件的布置位置也会比较灵活。例如，第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6依次排列时，第一斜面、第二斜面以及第三斜面互相保持平行，其中第一光源1、第二光源2、第三光源3可以设置在分光组件的同一侧，也可以设置在不同侧。如图1、图2和图3所示，是一种光源组件设置在分光组件的同一侧的光学模组的示意图，这种设置方式可以节省整个光学模组的设置空间。第一光源1、第二光源2、第三光源3也可以根据实际需求设置在分光组件的不同侧。参考图1和图2，在一种实施例中，第一光源1设置在第一分光件4的上方，第二光源2设置在第二分光件5的下方，第三光源3设置在第三分光件6的上方，此时，可将图1或图2中的第二分光件5的位置上下颠倒，以实现三种不同光波的合束。本申请提供的这种光学模组，基于分光组件内部结构的多种选择方式，其适用性高，可根据其应用的电子设备的具体结构进行选择，本申请对此不作限制。

可选地，所述第一光源1、第二光源2和第三光源3为面光源。

具体地，所述第一光源1、第二光源2和第三光源3可以选择Micro-LED等显示面板，具体的面光源的类型可以根据光学模组适用的电子设备的不同功能需求进行适配。在如图1所示的实施例中，面光源可以分别贴合在直角三棱镜的直角面上，以消除光源与分光组件之间的空气间隔，减少能量的损失和杂散光的出现，提高光束的传播质量。

可选地，以所述第一光源1、第二光源2和第三光源3为起点，以所述同一出射面10的为终点，所述第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线的光程相等。

具体地，在实际使用中，本申请提供的光学模组既可以应用在照明设备中，也可以适用于成像设备中。本实施例采用面光源的形式，三个光源发出的第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线通过光学模组，从同一出射面10射出时，其光程相等，即可保证整个光学设备能够实现成像功能。其光程的相等可以采取多种手段实现。例如，可以分别调整三个光源与分光组件的距离，或者调整每个分光组件的尺寸，以使不同波段光线的光程相等，本申请对此不作具体限制。

可选地，所述第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6分别为直角三棱镜，每个所述直角三棱镜的斜边面分别为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

具体地，如图1至图3所示，直角三棱镜具有两个直角边面和一个斜边面，将每个直角三棱镜的斜边面直接作为第一斜面、第二斜面和第三斜面，相对于现有技术中一些需要通过胶合棱镜进行合光的的光学模组，本申请提供的分光组件不需要要再相互进行胶合加工，降低了整个光学模组的组装难度。在本实施例中，所述第一斜面、第二斜面和第三斜面分别互相平行，出射面10即为第三分光件6的一个直角面，如图1和图2所示。第一斜面、第二斜面和第三斜面互相平行时，第一光源1、第二光源2和第三光源3分别位于分光组件的同一侧，而当出射面10为第三分光件6的一个直角面时，第一光源1、第二光源2和第三光源3则设置在第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6上与出光面侧相邻的一个直角面上。这样，第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线均为从直角三棱镜的内部穿过，减少了空气中的杂光对各个光波的影响，提高了光学模组的合光效果。

具体地，如图1所示，在本实施例中，每个直角三棱镜的每个直角边上可以设置相对应的光的增透膜。例如，以红、绿、蓝分别作为三种不同波段的光。在第一分光件4的上方与第一光源(发出红光)贴合处设置红光的增透膜，在第二分光件5的上方与第二光源(发出绿光)贴合处设置绿光增透膜，在第三分光件6上的上方与第三光源(发出蓝光)贴合处设置蓝光增透膜。增透膜的设置可以提高相应波段的光的透过率，提升了光学模组的合光效果。

可选地，所述第二分光件5和第三分光件6的与所述出射面10相邻的直角面上，分别设置有第一补偿棱镜21和第二补偿棱镜31，所述第一补偿棱镜21和所述第二补偿棱镜31能够分别使所述第二波段光线和第三波段光线的光程与所述第一波段光线的光程相等。

具体地，如图3所示，在将本申请的光学模组应用于成像时，每个波段的色光通过分光组件的光程需要相等，才能保证成像效果。在本实施例中，通过在第二光源2和第二分光件5之间设置第一补偿棱镜21，使第二波段光线通过分光组件的光程与第一波段光线通过分光组件的光程相等。通过在第三光源和第三分光件6之间设置第二补偿棱镜31，使第三波段光线通过分光组件的光程与第一波段光线通过分光组件的光程也相等，这样便可以将光学模组应用于成像设备中。在本实施例中，补偿棱镜的具体形状可以根据实际需求进行设计，本申请对此不作限制。另外，在本实施例中，第一补偿棱镜21和第二补偿棱镜31的材料可以选择与每个直角三棱镜的材料相同，以便于精确计算补偿棱镜的尺寸。

可选地，所述第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6分别为滤光片，每个所述滤光片的一个面分别为为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

具体地，如图4所示，第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6分别由滤光片制成。相较于棱镜结构，其大大减轻了系统重量，并且组件少，加工简单，灵活性强，可以适用于各种具有轻量化要求的光学设备中。本实施例中的光学模组，在应用于光学设备时，可以对第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6分别进行安装定位，装配简单，易于操作。如图4所示，第一分光件4、第二分光件5和第三分光件6互相平行时，第一光源1、第二光源2和第三光源3分别位于分光组件的同一侧，可以进一步减小系统的整体体积。

可选地，所述光学模组还包括滤光膜系，所述滤光膜系包括第一滤光膜7、第二滤光膜8和第三滤光膜9；所述第一滤光膜7设置在所述第一斜面上，所述第一滤光膜7能够反射所述第一波段光线；所述第二滤光膜8设置在所述第二斜面上，所述第二滤光膜8能够通过所述第一波段光线，反射所述第二波段光线；所述第三滤光膜9设置在所述第三斜面上，所述第三滤光膜9能够通过第一波段光线和第二波段光线，反射第三波段光线。

具体地，如图1至图4所示，以红、绿、蓝三种色光为例，其中，第一光源1发出的第一波段光线为红光，第二光源2发出的第二波段光线为绿光，第三光源3发出的第三波段光线为蓝光。在本实施例中，第一分光件4的第一斜面上设置的第一滤光膜7可以为反红膜，反红膜能够将射入第一斜面的红光的传播方向偏转后反射出去。第二分光件5的第二斜面上设置的第二滤光膜8可以为反绿透红膜(或反绿膜)，反绿透红膜能够将入射的绿光的传播方向偏转后反射出去，并使从第一斜面反射过来的红光通过。第三分光件6的第三斜面上设置的第三滤光膜9可以为反蓝透红绿膜(或反蓝膜)，反蓝透红绿膜能够将入射的蓝光的传播方向偏转后反射出去，并使从第一斜面和第二斜面反射过来的红光和绿光通过最终，红光、绿光和蓝光均从第三分光件6的一侧(出射面10)射出，达到合束的效果。本申请提供的光学模组结构简单，分别在各个分光组件上镀设滤光膜，其加工难度较小，降低了制造成本。

可选地，所述第二滤光膜8为第一波段光线的增透膜，所述第三滤光膜9为第一波段光线和第二波段光线的增透膜。

具体地，增透膜又称减反射膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等光学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。如图1至图4所示，同样以红、绿、蓝为三种不同波段光线，所述第二滤光膜8和第三滤光膜9对于三种色光的透过或反射有不同的需求。第二滤光膜8在兼顾对绿光反射的功能的同时，设置对红光的增透功能，使得红光透过分光组件的效率更高。第三滤光膜9在兼顾对蓝光反射对蓝光反射功能的前提下，设置对红光和绿光的增透功能，使得红光和绿光透过分光组件的效果更高。例如，前述实施例中的反绿透红膜和反蓝透红绿膜就是对红光和蓝光具有增透功能的滤光膜。增透膜的设置能够提高分光组件的整体光透过率，提高了整个光学模组的合光效果，本申请的光学模组可以应用于照明或者成像设备中。

根据本申请的第二方面，提供了一种电子设备，包括第一方面所述的光学模组。采用本申请中的光学模组可以作为电子设备的照明或成像器件，本申请提供的光学模组组件少，便于加工和装配，降低了生产成本。另外，本申请所述的电子设备可以是投影仪、AR(增强现实)、VR(虚拟现实)等光学设备，本申请对此不作限制。

上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种光学模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述第一光源、第二光源和第三光源为面光源。

3.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，以所述第一光源、第二光源和第三光源为起点，以所述同一出射面的为终点，所述第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线的光程相等。

4.根据权利要求3所述的光学模组，其特征在于，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件分别为直角三棱镜，每个所述直角三棱镜的斜边面分别为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

5.根据权利要求4所述的光学模组，其特征在于，每个所述直角三棱镜的每个直角边上均设置有增透膜。

6.根据权利要求4所述的光学模组，其特征在于，所述第二分光件和第三分光件的与所述出射面相邻的直角面上，还分别设置有第一补偿棱镜和第二补偿棱镜，所述第一补偿棱镜和所述第二补偿棱镜能够分别使所述第一波段光线、第二波段光线和第三波段光线的光程相等。

7.根据权利要求3所述的光学模组，其特征在于，所述第一分光件、第二分光件和第三分光件分别为滤光片，每个所述滤光片的一个面分别为为所述第一斜面、第二斜面和第三斜面。

8.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，还包括滤光膜系，所述滤光膜系包括第一滤光膜、第二滤光膜和第三滤光膜；所述第一滤光膜设置在所述第一斜面上，所述第一滤光膜能够反射所述第一波段光线；所述第二滤光膜设置在所述第二斜面上，所述第二滤光膜能够通过所述第一波段光线，反射所述第二波段光线；所述第三滤光膜设置在所述第三斜面上，所述第三滤光膜能够通过第一波段光线和第二波段光线，反射第三波段光线。

9.根据权利要求8所述的光学模组，其特征在于，所述第二滤光膜为第一波段光线的增透膜，所述第三滤光膜为第一波段光线和第二波段光线的增透膜。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的光学模组。