CN114721158A - 投影光源及投影设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种投影光源及投影设备，属于光电技术领域。所述投影光源中激光器的第二出光区与第三出光区位于第一出光区在第一方向上的同一侧，且沿第二方向依次排布；第一合光镜用于将第一出光区射出的激光沿第二方向反射向第四合光镜；第二合光镜用于将第二出光区射出的激光沿第二方向反射向第三合光镜；第三合光镜用于将第二合光镜射出的激光和第三出光区射出的激光均沿第二方向射向第五合光镜；第四合光镜与第五合光镜的排布方向平行第一方向，第四合光镜和第五合光镜均用于将射入的激光沿第一方向出射。本申请解决了基于投影光源发出的激光形成的投影画面的显示效果较差的问题。本申请用于发光。

Description

投影光源及投影设备

技术领域

本申请涉及光电技术领域，特别涉及一种投影光源及投影设备。

背景技术

随着光电技术的发展，投影设备被广泛应用。投影设备中的投影光源可以发出多种颜色的激光，基于该激光可以形成投影画面。投影光源发出的各种颜色的激光的对称性越高，混合效果越好，则投影画面的显示效果越好。

图1是相关技术提供的一种投影光源的结构示意图。如图1所示，该投影光源00包括激光器01和合光镜组02。激光器00可以包括两列发光芯片，其中一列发光芯片用于发出红色激光，另一列发光芯片中的部分发光芯片用于发出绿色激光，剩余部分发光芯片用于发出蓝色激光。合光镜组02可以包括两个合光镜，每个合光镜位于一列发光芯片的出光侧，用于将该列发光芯片沿z方向发出的激光沿x方向出射，以实现对激光器01发出的各种颜色的激光的混合。

图2是相关技术提供的一种合光镜组射出的激光形成的光斑的示意图。由图2可知，相关技术中投影光源发出的各种颜色的激光的对称性较差。因此，投影光源发出的各种颜色的激光混合效果较差，基于该激光形成的投影画面的显示效果较差。

发明内容

本申请提供了一种投影光源及投影设备，可以解决投影画面的显示效果较差的问题。该技术方案包括：

一方面，提供了一种投影光源，所述投影光源包括：激光器、第一合光镜、第二合光镜、第三合光镜、第四合光镜和第五合光镜；

所述激光器包括用于分别射出不同颜色的激光的第一出光区、第二出光区和第三出光区；所述第二出光区与所述第三出光区沿第二方向依次排布，且位于所述第一出光区在第一方向上的同一侧，所述第一方向垂直所述第二方向；

所述第一出光区、所述第二出光区和所述第三出光区用于分别向所述第一合光镜、所述第二合光镜和所述第三合光镜发出激光；所述第一合光镜用于将射入的激光沿所述第二方向反射向所述第四合光镜；所述第二合光镜用于将射入的激光沿所述第二方向反射向所述第三合光镜；所述第三合光镜用于将所述第二合光镜射出的激光和所述第三出光区射出的激光均沿所述第二方向射向所述第五合光镜；所述第四合光镜与所述第五合光镜的排布方向平行所述第一方向，所述第四合光镜和所述第五合光镜均用于将射入的激光沿所述第一方向出射。

另一方面，提供了一种投影设备，所述投影设备包括：上述的投影光源，以及光阀和镜头；

所述投影光源用于向所述光阀射出激光，所述光阀用于将射入的激光调制后射向所述镜头，所述镜头用于将射入的激光进行投射以形成投影画面。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本申请的投影光源中，可以通过第二合光镜和第三合光镜，将沿第二方向排布的第二出光区和第三出光区发出的激光先在第二方向上合光，提高了源自第二出光区的激光与源自第三出光区的激光的对称性。之后再通过第一合光镜、第四合光镜和第五合光镜，将激光器发出的各种颜色的激光均混合并沿第一方向出射，保证了投影光源发出的各种颜色的激光的对称性及混光均匀性较高，基于该激光形成的投影画面的显示效果可以较好。

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。

图1是相关技术提供的一种投影光源的结构示意图；

图2是相关技术提供的一种合光镜组射出的激光形成的光斑的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种投影光源的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的另一种投影光源的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的再一种投影光源的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的又一种投影光源的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图；

图8是本申请另一实施例提供的一种投影光源的结构示意图；

图9是本申请另一实施例提供的再一种投影光源的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的再一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图；

图11是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图；

图12是本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图；

图13是相关技术提供的一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图；

图14是本申请另一实施例提供的另一种投影光源的结构示意图；

图15是本申请另一实施例提供的再一种投影光源的结构示意图；

图16是本申请另一实施例提供的又一种投影光源的结构示意图；

图17是本申请再一实施例提供的一种投影光源的结构示意图；

图18是本申请再一实施例提供的另一种投影光源的结构示意图；

图19是本申请实施例提供的一种投影设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着光电技术的发展，投影设备的应用越来越广泛，对投影设备投射的投影画面的显示效果的要求也越来越高。投影设备中的投影光源用于射出多种颜色的激光，该多种颜色的激光的对称性越高，重合度越高，混光均匀性越高，则基于该激光形成的投影画面的显示效果越好。相关技术中，投影光源中激光在经过合光镜组射出后，还需要经过匀光部件将激光匀化后再进行后续画面投射。激光在匀光部件上的入射角度越接近则匀光部件对激光的匀化效果越接近。光斑的分布位置可以反映其在匀光部件上的入射角度，光斑越靠近两端则入射角度越大，越靠近中央则入射角度越小。激光在匀光部件上形成的光斑与图2所示的光斑类似，由于红色激光、绿色激光和蓝色激光在匀光部件上的入射角度差异较大，故匀光部件对不同颜色的激光的匀化效果差异较大，基于激光形成的投影画面的显示效果较差。

本申请实施例提供了一种投影光源及投影设备，该投影光源发出的各种颜色的激光的对称性较高，混光效果较好，可以形成显示效果较好的投影画面。

图3是本申请实施例提供的一种投影光源的结构示意图，图4是本申请实施例提供的另一种投影光源的结构示意图，图5是本申请实施例提供的再一种投影光源的结构示意图。图4可以为图3所示的投影光源的右视图，图5可以为图3所示的投影光源的俯视图。如图3至图5所示，该投影光源10可以包括激光器101，以及位于激光器101的出光侧的第一合光镜102、第二合光镜103、第三合光镜104、第四合光镜102和第五合光镜106。

激光器101可以沿第三方向(如z方向)发出激光。激光器101可以包括第一出光区Q1、第二出光区Q2和第二出光区Q2，每个出光区用于射出一种颜色的激光，且不同出光区射出的激光的颜色不同。第二出光区Q2与第二出光区Q2位于第一出光区Q1在第一方向(如x方向)上的同一侧。第二出光区Q2与第二出光区Q2沿第二方向(如y方向)依次排布，第一方向垂直第二方向，且第一方向和第二方向均垂直第三方向。可选地，第一出光区Q1可以呈长方形。第一方向可以为该长方形的长度方向，第二方向可以为该长方形的宽度方向。

如图3和图5中第二出光区Q2与第二出光区Q2均位于第一出光区Q1的右侧，第二出光区Q2与第一出光区Q1，以及第二出光区Q2与第一出光区Q1均沿x方向依次排布。可选地，第二出光区Q2与第二出光区Q2也可以均位于第一出光区Q1的左侧，第二出光区Q2与第一出光区Q1，以及第二出光区Q2与第一出光区Q1也可以均沿x方向的反方向依次排布。可选地，图3和图5中第二出光区Q2与第二出光区Q2的位置也可以相互调换，相应地第二方向可以为y方向的反方向。

第一合光镜102、第二合光镜103、第三合光镜104可以依次分别与第一出光区Q1、第二出光区Q2和第二出光区Q2一一对应。该三个合光镜中每个合光镜在激光器101上的正投影可以覆盖对应的出光区，该三个合光镜的位置关系可以参考上述对于该三个出光区的位置关系的介绍，本申请实施例不再赘述。也即第一合光镜102在激光器101上的正投影可以覆盖第一出光区Q1，第二合光镜103在激光器101上的正投影可以覆盖第二出光区Q2，第三合光镜103在激光器101上的正投影可以覆盖第二出光区Q2。每个出光区用于向对应的合光镜射出激光。也即第一出光区Q1用于向第一合光镜102射出激光，第二出光区Q2用于向第二合光镜103射出激光，第二出光区Q2用于向第三合光镜104射出激光。

本申请实施例中，第一合光镜102与第四合光镜105沿第二方向依次排布，第二合光镜103、第三合光镜104和第五合光镜106也沿第二方向依次排布。在垂直第二方向的参考平面上，第一合光镜102与第四合光镜105的正投影至少部分重合，第二合光镜103、第三合光镜104和第五合光镜106的正投影至少部分重合。需要说明的是，本申请中所述的参考平面仅为用于描述各个器件之间的位置及大小关系的假想平面，可以并非投影光源中实际存在的面。

各个合光镜均可以倾斜设置。激光器101与第四合光镜105可以位于第一合光镜102的同一侧，第一合光镜102用于将激光器101中第一出光区射出的激光沿第二方向反射向第四合光镜105。激光器101与第三合光镜104位于第二合光镜103的同一侧，第二合光镜103用于将激光器101中第二出光区发出的激光沿第二方向反射向第三合光镜104。激光器101与第五光镜106位于第三合光镜104的同一侧。第三合光镜104可以为二向色镜。第三合光镜104用于将激光器101中第三出光区射出的激光沿第二方向反射向第五合光镜106，第三合光镜104还可以将第二合光镜103射出的激光沿第二方向透射向第五合光镜106。如此在第三合光镜104之后就可以实现第二出光区射出的激光与第三出光区射出的激光的混合。

本申请实施例以x方向为第一方向为例，第五合光镜106与第四合光镜105可以沿x方向依次排布。在垂直第一方向的参考平面上，第五合光镜106与第四合光镜105的正投影至少部分重合。第五合光镜106与第四合光镜105均可以倾斜设置，第四合光镜105与第三合光镜104可以位于第五合光镜106的同一侧。第五合光镜106可以将第三合光镜104射出的激光沿x方向反射向第四合光镜105。第四合光镜105为二向色镜。第四合光镜105可以将第五合光镜106射出的激光沿x方向透射，第四合光镜105还可以将第一合光镜102射出的激光沿x方向反射。

可选地，第一方向可以为x方向的反方向，第五合光镜106与第四合光镜105可以仍沿x方向依次排布。此时可以调整第五合光镜106与第四合光镜105的倾斜方向，如将第五合光镜106与第四合光镜105均在x方向和y方向所在面内翻转90度，且可以使第五合光镜106为二向色镜。图6是本申请实施例提供的又一种投影光源的结构示意图。如图6所示，第四合光镜105可以向第五合光镜106反射出激光，且该激光可以透过第五合光镜106沿x方向的反方向射出。且第五合光镜106可以将第三合光镜104射出的激光沿x方向的反方向反射。

示例地，图7是本申请实施例提供的一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图。该光斑可以为第五合光镜106与第四合光镜105将射入的激光均沿第一方向出射后，激光形成的光斑。图7中的光斑G1为源自第一出光区的激光形成的光斑，光斑G2为源自第二出光区的激光形成的光斑，光斑G3为源自第三出光区的激光形成的光斑。如图7所示，本申请实施例中各种颜色的激光关于投影光源的主光轴的对称性较好，各种颜色的激光分布均匀性较高。

本申请实施例中，对于沿第二方向排布的第二出光区Q2和第三出光区Q3，先通过第二合光镜103和第三合光镜104，将第二出光区Q2发出的激光(简称为第二激光)和第三出光区Q3发出的激光(简称为第三激光)在第二方向上进行合光，如此可以将第二激光和第三激光调整至中心重合度较高。之后，通过第一合光镜102、第四合光镜105和第五合光镜106，将混合后的第二激光和第三激光再与第一出光区Q1发出的激光混合后沿第一方向出射，可以保证该三种激光关于投影光源的主光轴的对称性较好，各种颜色的激光分布均匀性较高，提高了混光效果。

本申请实施例中，第一合光镜102和第二合光镜103可以为全波段的反射镜，或者也可以为二向色镜。可选地，本申请实施例中第一合光镜102、第二合光镜103和第三合光镜104在第三方向上距激光器101的距离可以均相等。该距离可以指合光镜的中心位置距激光器101的距离。

综上所述，本申请实施例提供的投影光源中，可以通过第二合光镜和第三合光镜，将沿第二方向排布的第二出光区和第三出光区发出的激光先在第二方向上合光，提高了源自第二出光区的激光与源自第三出光区的激光的对称性。之后再通过第一合光镜、第四合光镜和第五合光镜，将激光器发出的各种颜色的激光均混合并沿第一方向出射，保证了投影光源发出的各种颜色的激光的对称性及混光均匀性较高，基于该激光形成的投影画面的显示效果可以较好。

可选地，投影光源10还可以包括匀光部件。该匀光部件可以位于第一合光镜和第二合光镜的出光侧。第一合光镜和第二合光镜沿第一方向射出的各种颜色的激光可以射入该匀光部件，进而被该匀光部件匀化后射出，匀光部件射出的激光再用于后续投影画面的形成。该匀光部件可以包括光导管或复眼透镜。

在投影光源10的第一种可选方式中，请继续参考图3至图6，第一合光镜102、第二合光镜103、第三合光镜104、第四合光镜102和第五合光镜106均为整块的镜片。第一合光镜102、第二合光镜103和第三合光镜104可以均平行。该三个合光镜与第二方向的夹角可以均为45度，该三个合光镜与第三方向的夹角也均为45度。

由于激光器101中第二出光区Q2与第三出光区Q3中相邻芯片的间距均相等，经过第二合光镜103与第三合光镜104反射后，第二激光形成的各个小光斑之间的距离与第三激光形成的各个小光斑之间的距离也相等。如图7所示，第二出光区Q2可以包括两个发光芯片，第二出光区Q2射出的第二激光可以形成两个小光斑。第三出光区Q3可以包括三个发光芯片，第三出光区Q3射出的第三激光可以形成三个小光斑。该两个小光斑与该三个小光斑可以交错排布。

在投影光源10的第二种可选方式中，图8是本申请另一实施例提供的一种投影光源的结构示意图，图9是本申请另一实施例提供的再一种投影光源的结构示意图。图9可以为图8所示的投影光源的右视图。如图8所示，第二合光镜103可以包括沿第二方向依次排布的多个第一子镜片J1，且不同第一子镜片J1距激光器101的距离均不同。第三合光镜104包括沿第二方向依次排布的多个第二子镜片J2，且不同第二子镜片J2距激光器101的距离均不同。本申请实施例以第二合光镜103包括两个第一子镜片J1，第三合光镜103包括三个第二子镜片J2为例。通过将第二合光镜103和第三合光镜103分为多个子镜片，可以保证对第二出光区Q2射出的激光的位置以及第三出光区Q3射出的激光的位置进行更为灵活地调整。

示例地，最靠近激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2在第五合光镜106上的正投影至少部分重合，最远离激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2在第五合光镜106上的正投影至少部分重合。如此最靠近激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2射出的激光重合，最远离激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2射出的激光也重合，进而可以保证源自第二出光区Q2的激光和源自第三出光区Q3的激光形成光斑的整体范围差异较小，提高该两种激光的对称性。

可选地，该可以对各个子镜片的高度进行进一步地设计，以使源自第二出光区Q2的激光和源自第三出光区Q3的激光形成光斑的边缘，更贴近源自第一出光区Q1的激光形成的光斑的边缘。如可以使最靠近激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2距激光器101的距离，均等于第一合光镜102上距激光器101最近的小光斑距激光器101的距离。还可以使最远离激光器101的第一子镜片J1和第二子镜片J2距激光器101的距离，均等于第一合光镜102上距激光器101最远的小光斑距激光器101的距离。

示例地，图10是本申请实施例提供的再一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图。如图10所示，源自第二出光区Q2的激光形成的光斑G2和源自第三出光区Q3的激光形成的光斑G3，均较为贴近源自第一出光区Q1的激光形成的光斑G1尺寸。各种颜色的激光关于投影光源的主光轴的对称性较好，各种颜色的激光分布均匀性较高。光斑G1、光斑G2和光斑G3的边缘贴合度较高。如此分布的激光在经过匀光部件时，在匀光部件中的匀化效果的一致性较高，且匀化效果均较好，可以进一步保证基于该激光形成的投影画面的显示效果。

本申请实施例中，各个子镜片的尺寸可以依据接收的激光形成的光斑尺寸来决定。可选地，第一子镜片J1和第二子镜片J2的尺寸以及设置方式可以均相同。如该子镜片均呈长方形，该长方形的长度方向可以平行第一方向。可选地，每个子镜片的长度范围可以为2.5毫米～4毫米，宽度范围可以为1.5毫米～3毫米，如每个子镜片的尺寸可以约为3毫米*2毫米。

本申请实施例以第二合光镜103和第三合光镜104均分成多个子镜片为例。可选地，第二合光镜103和第三合光镜104中也可以仅一个合光镜分为多个子镜片。可选地，第一合光镜101也可以分为多个子镜片，第一合光镜101的子镜片的划分方式可以与第二合光镜103和第三合光镜104相同，本申请实施例不再赘述。

下面结合附图对本申请实施例中的激光器101进行介绍。

本申请实施例中的激光器101可以为多色激光器。多色激光器也即是能发出多种颜色的激光的激光器。图11是本申请实施例提供的一种激光器的结构示意图。图12为本申请实施例提供的另一种激光器的结构示意图。图11可以为图12所示的激光器的俯视图，图12可以为图11所示的激光器中截面a-a’的示意图。请结合图3至图12，激光器101可以包括底板1011和两个发光模组(图中未标出)。本申请实施例中所述的某器件(如调光镜或合光镜)在激光器101上的正投影，均可以指该器件在激光器101的底板1011上的正投影。

该两个发光模组均位于底板1011上，且该两个发光模组可以沿第一方向依次排布。每个发光模组可以包括环状的管壁1012和被管壁1012包围的多个发光芯片1013。可选地，每个发光模组可以呈长条状，每个发光模组在底板1011上的正投影可以大致呈长方形。该长方形的长度方向可以平行于第二方向，宽度方向可以平行于第一方向。

如图11所示，每个发光模组中的多个发光芯片1013可以沿第一方向排成至少一排。本申请实施例以该多个发光芯片仅排成一排为例；可选地，该多个发光芯片也可以排成多排，如两排或三排，本申请实施例不做限定。可选地，每个发光模组中的多个发光芯片1013发出的激光的慢轴可以均平行第一方向。

需要说明的是，激光在不同的光矢量方向上的传输速度会存在差异，传输速度快的光矢量方向为快轴，传播速度慢的光矢量方向为慢轴，快轴垂直于慢轴。快轴可以垂直于发光芯片1013的表面，慢轴平行于发光芯片1013的表面，如快轴为z方向，慢轴为y方向。激光在快轴上的发散角度大于在慢轴上的发散角度，如在快轴上的发散角基本是在慢轴上的发散角度的3倍以上。发光芯片1013以发出的激光的慢轴作为排布方向进行排布。由于该方向上激光的发散角度较小，故在避免相邻发光芯片1013发出的激光干扰重叠的基础上，发光芯片1013之间的距离可以较小，发光芯片1013的设置密度可以较大，有利于激光器的小型化。可选地，发光模组中的多个发光芯片1013也可以阵列排布，排成多行多列，本申请实施例不做限定。

每个发光模组还可以包括准直镜组1014、多个热沉1015、多个反射棱镜1016和透光密封层1018。该多个热沉1015和该多个反射棱镜1016可以均与发光模组中的多个发光芯片1013一一对应。每个发光芯片1013位于对应的热沉1015上，热沉1015用于辅助对应的发光芯片1013散热。热沉1015的材料可以包括陶瓷。每个反射棱镜1016位于对应的发光芯片1013的出光侧。透光密封层1018位于管壁1012远离底板1011的一侧，用于密封管壁1012远离底板1011的一侧的开口，以与底板1011和管壁1012共同围成密封空间。可选地，激光器101也可以不包括透光密封层1018，而由准直镜组1014直接与管壁1012远离底板1011的表面固定。如此，准直镜组1014与管壁1012和底板1011共同围成密封空间。

准直镜组1014位于透光密封层1018远离底板1011的一侧。准直镜组1014包括与该多个发光芯片1013一一对应的多个准直透镜(图中未标出)。本申请实施例中每个准直镜组1014中的各个准直透镜可以一体成型。示例地，准直镜组1014大致呈板状，该准直镜组1014靠近底板1011的一面为平面，远离底板1011的一面具有多个凸弧面，该多个凸弧面中每个凸弧面所在的部分均为一个准直透镜。

发光芯片1013可以向对应的反射棱镜1016发出激光，反射棱镜1016可以沿远离底板1011的方向(如z方向)，将该激光反射向准直镜组1014中该发光芯片1013对应的准直透镜，进而该激光可以被该准直透镜准直后出射。

本申请实施例中，激光器101中不同的发光模组中的发光芯片1013可以用于发出不同颜色的激光。需要说明的是，发光芯片可以按照发光颜色进行划分，每类发光芯片可以发出一种颜色的激光，且不同类发光芯片用于发出不同颜色的激光。本申请实施例中，激光器101中的不同发光模组可以包括不同类发光芯片。每个发光模组可以仅包括一类发光芯片，或者也可以存在发光模组包括多类发光芯片。

示例地，如图11和图12所示，激光器101可以包括第一发光模组和第二发光模组，该第一发光模组可以为图11中位于左侧的发光模组，第二发光模组可以为图11中位于右侧的发光模组。该第一发光模组可以包括多个第一类发光芯片1013a，第二发光模组可以包括多个第二类发光芯片1013b和多个第三类发光芯片1013c。第一类发光芯片1013a、第二类发光芯片1013b和第三类发光芯片1013c发出的激光的波长依次递减。例如，第一类发光芯片1013a用于发出红色激光，第二类发光芯片1013b用于发出蓝色激光，第三类发光芯片1013c用于发出绿色激光。也即上述第一激光为红色激光，第二激光为蓝色激光，第三激光为绿色激光。该三类发光芯片发出的激光也可以为其他颜色，如第三类发光芯片1013b用于发出黄色激光，本申请实施例不做限定。

需要说明的是，本申请实施例以第一发光模组中第一类发光芯片1013a的数量为4，第二发光模组中第二类发光芯片1013b的数量为3，第三类发光芯片1013c的数量为2为例进行示意。该三类发光芯片的数量也可以根据需求进行相应地调整，如第一类发光芯片1013a的数量也可以为5或其他值，第二类发光芯片1013b的数量也可以为4或其他值，第三类发光芯片1013c的数量也可以为3或其他值，本申请实施例不做限定。

本申请实施例中，激光器101的第一出光区Q1可以为该第一发光模组所在区域，第二出光区Q2为第二发光模组所在区域中第二类发光芯片1013b所在区域，第三出光区Q3为第二发光模组所在区域中第三类发光芯片1013c所在区域。

可选地，激光器101也可以仅包括一个管壁1012，如图1中所示的激光器。激光器101中的多个发光芯片1013可以在该一个管壁1012中排布成多行多列。该多个发光芯片1013的排布方式可以与图11和图12中发光芯片1013的排布方式相同，本申请实施例不再赘述。此种激光器101中，各个出光区即为各类发光芯片所在的区域。

本申请实施例中激光器101中的第一出光区Q1可以包括至少一行第一类发光芯片1013a，第二出光区Q2可以包括至少一行第二类发光芯片1013b，第三出光区Q3可以包括至少一行第三类发光芯片1013c。发光芯片的行方向均为第二方向，列方向均为第一方向。本申请实施例中以每个出光区均仅包括排成一行多列的多个发光芯片，且第一出光区Q1包括四个第一类发光芯片1013a，第二出光区Q2包括两个第二类发光芯片1013b，第三出光区Q3包括三个第三类发光芯片1013c为例。可选地，也可以存在至少一个出光区包括多行多列发光芯片，如两行或三行，本申请实施例不做限定。

在投影光源10的第二种可选方式中，第二合光镜103中的多个第一子镜片J1可以与第二出光区Q2中的多列第二类发光芯片1013b一一对应，每个第一子镜片J1位于对应的一列第二类发光芯片1013b的出光侧，该列第二类发光芯片1013b发出的激光射向该第一子镜片J1，每个第一子镜片J1用于将对应的一列第二类发光芯片1013b发出的激光沿第二方向反射。本申请实施例中第二出光区Q2仅包括一行第二类发光芯片1013b，则每个第一子镜片J1对应一个第二类发光芯片1013b。第二合光镜103中的各个第一子镜片J1分别将各个第二类发光芯片1013b发出的激光沿第二方向反射。

第三合光镜104中的多个第二子镜片J2可以与多列第三类发光芯片1013c一一对应，每个第二子镜片J2位于对应的一列第三类发光芯片1013c的出光侧。该列第三类发光芯片1013c发出的激光射向该第二子镜片J2，每个第二子镜片J2用于将对应的一列第三类发光芯片1013c发出的激光沿第二方向反射。本申请实施例中第三出光区Q3仅包括一行第三类发光芯片1013c，则每个第二子镜片J2对应一个第三类发光芯片1013c。第三合光镜104中的各个第二子镜片J2分别将各个第三类发光芯片1013c发出的激光沿第二方向反射。

第一子镜片J1射出的激光可能会射向第二子镜片J2，该第二子镜片J2可以为二向色镜，用于透射第一子镜片J1射出的激光。第一子镜片J1可以为针对全波段的反射镜，或者也可以为二向色镜，仅需保证其可以反射第一出光区Q1发出的激光即可。

需要说明的是，激光器发出的红色激光的发散角度大于绿色激光与蓝色激光的发散角度。也即激光器101的第一出光区Q1射出的激光的发散角度，大于第二出光区Q2和第三出光区Q3射出的激光的发散角度。按照该发散角度传输，则红色激光的光斑面积与绿色激光和蓝色激光的光斑面积差异将越来越大。如图13是相关技术提供的一种投影光源发出的激光形成的光斑的示意图。如图13所示，相关技术中红色光斑的面积远大于绿色光斑和红色光斑的面积。如此一来，不同颜色的激光的混合效果较差，不利于后续投影画面的形成。

本申请实施例还可以在上述投影光源的基础上进行改进，保证投影光源发出的不同颜色的激光的发散角度差异较小，进一步提升不同颜色的激光的混光效果，提高基于该激光形成的投影画面的显示效果。

本申请实施例中，可以在激光器101与其射出的激光射向的合光镜之间，设置对激光的发散角度进行调整的部件，以保证射向合光镜的不同颜色的激光的发散角度更接近，保证合光后的各色激光在传输过程中的光斑一致性较高。

在一种可选实现方式中，图14是本申请另一实施例提供的另一种投影光源的结构示意图。如图14所示，投影光源10还可以包括：复眼透镜107。复眼透镜107可以位于激光器101与合光镜(也即第一合光镜102、第二合光镜103和第三合光镜104)之间。复眼透镜107在激光器101上的正投影覆盖第一出光区Q1、第二出光区Q2和第三出光区Q3，激光器101射出的激光均可以经复眼透镜107匀化后射向第一合光镜102、第二合光镜103和第三合光镜104。如第一出光区Q1射出的激光经复眼透镜107匀化后射向第一合光镜102，第二出光区Q2射出的激光经复眼透镜107匀化后射向第二合光镜103，第三出光区Q3射出的激光经复眼透镜107匀化后射向第三合光镜104。

复眼透镜107对光学扩展量具有限制作用。复眼透镜107可以使入射角度小于复眼透镜107的孔径角的激光，以复眼透镜107的孔径角出射。本申请实施例中，激光器101发出的各种颜色的激光通过复眼透镜107后，不同颜色的激光的发散角度可以均被调整为复眼透镜107的孔径角，保证各色激光形成的光斑尺寸一致性较好，各色激光的混光效果可以较好。且复眼透镜107还可以对射入的激光进行匀化，降低激光之间的相干性，可以进一步提高各色激光的混光效果，且可以减弱基于该激光形成的投影画面的散斑效应，提高投影画面的显示效果。

复眼透镜107可以由多个微透镜阵列排布形成。每个微透镜的直径可以在毫米、微米甚至纳米量级。示例地，复眼透镜107中的各个微透镜在射入的激光的慢轴上的长度大于在快轴上的长度。如该快轴平行第一方向，也即图14中垂直纸面的方向；慢轴平行第二方向，也即图14中的y方向。微透镜的孔径角与其直径正相关，微透镜在该慢轴方向上的孔径角可以大于在快轴方向上的孔径角。由于射向复眼透镜107的激光在慢轴上的发散角度较大，如此设置复眼透镜107可以保证复眼透镜107中不同方向上的孔径角与该方向上激光的发散角度相匹配，保证每个方向上复眼透镜的孔径角均大于射入的激光的发散角度，进而复眼透镜107可以将在每个方向上均将各色激光的发散角度调整至基本一致。

可选地，复眼透镜107的位置可以固定不变，相对激光器101保持静止。或者，在激光器101发光时，复眼透镜107也可以相对激光器101运动。如复眼透镜107可以在第一方向上一定范围内来回移动，或者也可以在第二方向上一定范围内来回移动。该范围可以较小，需保证复眼透镜107移动至任意位置激光器101射出的激光均可以射入该复眼透镜107。

在另一种可选实现方式中，图15是本申请另一实施例提供的再一种投影光源的结构示意图。如图15所示，投影光源10还可以包括第一扩散片108和第二扩散片109。该第一扩散片108对射入的激光的扩散程度可以小于第二扩散片109对射入的激光的扩散程度。第一扩散片108在激光器101上的正投影覆盖第一出光区Q1，第二扩散片109在激光器101上的正投影覆盖第二出光区Q2与第三出光区Q3。第一出光区Q1射出的激光可以经第一扩散片108扩散匀化后射向第一合光镜102，第二出光区Q2射出的激光经第二扩散片109扩散匀化后射向第二合光镜103，第三出光区Q3射出的激光经第二扩散片109扩散匀化后射向第三合光镜104。

扩散片可以对射入的激光进行匀化，且对该激光的发散角度进行调整。本申请实施例中，第一扩散片108对射入的激光的扩散程度小于第二扩散片109对射入的激光的扩散程度，进而第一扩散片108射出的激光的发散角度可以接近第二扩散片109射出的激光的发散角度。如此可以保证各色激光的光斑大小一致性较高，各色激光的混合效果更好，且各色激光的均匀性较高，基于混合后的激光形成的投影画面的显示效果较好。

可选地，扩散片可以包括多个平行排布的微型条状棱镜，该棱镜的截面可以呈三角形。该棱镜的顶角越大，则该扩散片对射入的光线的扩散程度越大。该顶角指的是该微型条状棱镜的三角形截面中远离扩散片的角。本申请实施例中，第一扩散片108中各个微型条状棱镜的顶角可以小于第二扩散片109中各个微型条状棱镜的顶角，第一扩散片108中微型条状棱镜的排布密度可以大于第二扩散片109中微型条状棱镜的排布密度。

本申请实施例中以第一扩散片108和第二扩散片109独立设置为例进行示意。可选地，该两个扩散片也可以为一较大的扩散片中的两部分。

可选地，第一扩散片108和第二扩散片109的位置可以固定不变，相对激光器101保持静止。或者，在激光器101发光时，第一扩散片108和第二扩散片109中的至少一个扩散片也可以相对激光器101运动。如该扩散片可以在第一方向上一定范围内来回移动，或者也可以在第二方向上一定范围内来回移动，或者也可以旋转或振动，或者也可以在一定角度范围内来回翻转。若扩散片旋转，则该旋转的转轴可以位于扩散片的中心位置，或者也可以一定程度的偏离该中心位置。扩散片位置变化的范围可以较小，需保证扩散片移动至任意位置激光器101射出的激光均可以射入扩散片。

本申请实施例中，以第一扩散片108和第二扩散片109均呈平板形为例进行示意，也即是扩散片的入光面与出光面可以平行。可选地，扩散片也可以呈楔形，扩散片的入光面与出光面可以不平行。本申请实施例中，第一扩散片108和第二扩散片109均为透射式扩散片。

需要说明的是，在激光器101与合光镜之间设置匀光部件的上述方式，也可以在其他的投影光源中使用。如也可以在相关技术中的投影光源中使用该方式，本申请实施例不做限定。

通常投影光源中在激光器101射出的各色激光混合之后的光路中，还设置有扩散片，以对混合后的各色激光进行匀化。可选地，投影光源10中按照上述方式设置复眼透镜107或者设置第一扩散片108和第二扩散片109时，投影光源10中在各色激光混合之后的光路中可以不再设置扩散片，以简化投影光源的结构，便于投影光源的小型化。或者，各色激光混合之后的光路中也可以仍设置扩散片，以对混合后的各色激光进行更近一步地匀化。

下面结合附图对投影光源10中在各色激光混合之后的光路中扩散片的设置情况进行介绍。下述扩散片的设置情况可以用于上述任一投影光源10，本申请实施例以上图3所示的投影光源10为基础，来对其中各色激光混合之后的光路中扩散片的设置情况进行介绍。

图16是本申请另一实施例提供的又一种投影光源的结构示意图，图17是本申请再一实施例提供的一种投影光源的结构示意图。如图16和图17所示，投影光源10还可以包括至少一个扩散片，该至少一个扩散片位于第四合光镜105和第五合光镜106射出的激光的传输路径上。如该至少一个扩散片位于第四合光镜105远离第五合光镜106的一侧。图16和图17均以该至少一个扩散片包括两个扩散片，分别为第三扩散片110和第四扩散片111为例进行示意。可选地，该至少一个扩散片也可以仅包括一个扩散片，本申请实施例未对此种情况进行示意。

可选地，该至少一个扩散片中每个扩散片对射入的激光在快轴上的扩散程度可以强于在慢轴上的扩散程度。由于激光在射向扩散片时在快轴上的发散角度可以小于在慢轴上的发散角度，如在慢轴上的发散角度可以大于1度，在快轴上的发散角度小于1度。本申请实施例中使扩散片在快轴上的扩散程度较强，进而可以使激光通过扩散片后快轴和慢轴上的发散角度较为接近，激光形成的光斑的长宽比可以较小，可以较为符合对投影光源发出的激光的形状要求。

本申请实施例中，该第三扩散片110和第四扩散片111中每个扩散片均可以满足下述条件中的至少一种：扩散片为反射式扩散片或者透射式扩散片；扩散片为扩散片呈楔形或者平板形；以及，扩散片保持静止，或者扩散片用于在目标范围内平移，或者扩散片用于沿目标方向旋转，或者扩散片用于在目标角度范围内翻转。扩散片在运动时其位置移动的范围可以较小，以避免移动至激光的照射范围之外的情况。第三扩散片110和第四扩散片111中任一扩散片均可以按照任意组合该三种条件来实现。如扩散片可以为平板形的反射式扩散片，且该扩散片可以在1度范围内来回翻转；或者扩散片可以为楔形的透射式扩散片，该扩散片可以在第二方向上一定范围内来回移动；或者扩散片可以为平板形的透射式扩散片，该扩散片以其中心为旋转轴顺时针方向旋转。扩散片还可以有多种可选实现方式，本申请实施例不再列举。

示例地，如图16所示，第三扩散片110可以反射式扩散片，第四扩散片111可以为透射式扩散片，且该两个扩散片均呈平板形。第五合光镜106、第四合光镜105与第三扩散片110可以沿x方向依次排布，第三扩散片110与第四扩散片111可以沿z方向依次排布。第四合光镜105沿x方向射出的激光可以被第三扩散片110扩散，并沿z方向反射至第四扩散片111。第四扩散片111将射入的激光进一步扩散后沿z方向射出。可选地，第三扩散片110可以在x方向和z方向所在平面内进行1度或2度范围内的来回翻转。该过程中第三扩散片110射出的激光会在x方向上存在位移，进而第三扩散片110射出的激光可以具有较为随机的相位，可以减弱该激光形成的投影画面的散斑效应。

如图17所示，第三扩散片110与第四扩散片111可以均为透射式扩散片，第三扩散片110呈楔形，第四扩散片111呈平板形。第五合光镜106、第四合光镜105、第三扩散片110与第四扩散片111可以沿x方向依次排布。第四合光镜105沿x方向射出的激光可以依次被第三扩散片110与第四扩散片111扩散，并沿x方向出射。可选地，第三扩散片110以其中心为转轴进行旋转。第三扩散片110呈楔形，该扩散片110射出的激光可以偏向扩散片110中较宽的部分所在侧。在第三扩散片110的旋转过程中，扩散片110射出的激光的位置可以在圆周方向上持续移动，进而第三扩散片110射出的激光可以具有较为随机的相位，可以减弱该激光形成的投影画面的散斑效应。

本申请实施例中，投影光源10还可以包括匀光部件112。该匀光部件可以作为投影光源10的出光部件，位于投影光源10中光路的末端。该匀光部件可以将激光进行收集匀化后射向后续的调制光路，以便于后续的画面投影。

如图16和图17所示，该匀光部件112可以为复眼透镜。第三扩散片110和第四扩散片111可以均位于合光镜与复眼透镜之间。可选地，扩散片距复眼透镜的距离可以较大，如第四扩散片111与复眼透镜的距离可以大于10毫米。如此可以使激光从扩散片传输至复眼透镜经过较长距离，使光斑进行一定地扩大。由于复眼透镜对射入的激光的光学扩展量为面积与射入角度的积分，如此复眼透镜射出的激光较多，且对激光的匀光效果较好。

图18是本申请再一实施例提供的另一种投影光源的结构示意图。如图18所示，投影光源10中的匀光部件112也可以为光导管。此时该匀光部件112之前还可以设置有会聚透镜113，以将激光会聚至光导管的入光口。第三扩散片110、会聚透镜113、第四扩散片111和光导管112可以依次排布。可选地，第三扩散片110和第四扩散片111也可以均位于会聚透镜113之前的光路中，本申请实施例不做限定。光导管入光口的长度方向与可以与激光器的慢轴(也即射入的激光的慢轴)平行，宽度方向可以与激光器快轴平行，以保证激光在光导管入光口处形成的光斑与入光口形状的匹配。

综上所述，本申请实施例提供的投影光源中，可以通过第二合光镜和第三合光镜，将沿第二方向排布的第二出光区和第三出光区发出的激光先在第二方向上合光，提高了源自第二出光区的激光与源自第三出光区的激光的对称性。之后再通过第一合光镜、第四合光镜和第五合光镜，将激光器发出的各种颜色的激光均混合并沿第一方向出射，保证了投影光源发出的各种颜色的激光的对称性及混光均匀性较高，基于该激光形成的投影画面的显示效果可以较好。

图19是本申请实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图19所示，投影设备可以包括投影光源10，光阀20和镜头30。该投影光源可以为上述的任一种投影光源，如可以为图3至图18中的任一投影光源。图19以该投影设备包括图16所示的投影光源为例。

可选地，该投影设备还可以包括位于投影光源10与光阀20之间的照明镜组40和全内反射棱镜50。投影光源10射出的激光可以射向照明镜组40，以被该照明镜组40会聚并射向全内反射棱镜50；进而该全内反射棱镜50将射入的激光射至光阀20。光阀20用于将射入的激光调制后射向镜头30，镜头30用于将射入的激光进行投射以形成投影画面。

示例地，光阀20可以包括多个反射片，每个反射片可以用于形成投影画面中的一个像素，光阀可以根据待显示的图像使其中需呈亮态显示的像素对应的反射片将激光反射至镜头，以实现对光线的调制。

示例地，该镜头30可以为长焦镜头，或者也可以为超短焦镜头。镜头可以包括多个透镜，各个透镜可以沿某一方向依次排布。从光阀20射出的激光可以依次通过镜头30中的多个透镜射至屏幕，以实现镜头对激光的投射，实现投影画面的显示。

本申请实施例提供的投影设备中，投影光源发出的各色激光的对称性较高，且光斑的一致性较好，进而基于投影光源发出的激光可以形成显示效果较好的投影画面。

需要指出的是，在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”和“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。术语“至少一个”指的是一个或多个。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。本申请中术语“A和B的至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。“大致”、“约”、“基本”以及“接近”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。通篇相似的参考标记指示相似的元件。本申请中的投影光源实施例可以与投影设备实施例相互参考。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影光源，其特征在于，所述投影光源包括：激光器、第一合光镜、第二合光镜、第三合光镜、第四合光镜和第五合光镜；

所述激光器包括用于分别射出不同颜色的激光的第一出光区、第二出光区和第三出光区；所述第二出光区与所述第三出光区位于所述第一出光区在第一方向上的同一侧，且沿第二方向依次排布，所述第一方向垂直所述第二方向；

所述第一出光区、所述第二出光区和所述第三出光区用于分别向所述第一合光镜、所述第二合光镜和所述第三合光镜发出激光；所述第一合光镜用于将射入的激光沿所述第二方向反射向所述第四合光镜；所述第二合光镜用于将射入的激光沿所述第二方向反射向所述第三合光镜；所述第三合光镜用于将所述第二合光镜射出的激光和所述第三出光区射出的激光均沿所述第二方向射向所述第五合光镜；所述第四合光镜与所述第五合光镜的排布方向平行所述第一方向，所述第四合光镜和所述第五合光镜均用于将射入的激光沿所述第一方向出射。

2.根据权利要求1所述的投影光源，其特征在于，所述第一合光镜、所述第二合光镜、所述第三合光镜、所述第四合光镜和所述第五合光镜均为整块的镜片。

3.根据权利要求1所述的投影光源，其特征在于，所述第二合光镜包括沿所述第二方向依次排布的多个第一子镜片，且不同第一子镜片距所述激光器的距离均不同；所述第三合光镜包括沿所述第二方向依次排布的多个第二子镜片，且不同第二子镜片距所述激光器的距离均不同；

最靠近所述激光器的所述第一子镜片和所述第二子镜片在所述第五合光镜上的正投影至少部分重合，最远离所述所述激光器的所述第一子镜片和所述第二子镜片在所述第五合光镜上的正投影至少部分重合。

4.根据权利要求3所述的投影设备，其特征在于，所述第二出光区包括以所述第二方向为行方向，排成至少一行多列的多个第二类发光芯片；所述多个第一子镜片与所述多列第二类发光芯片一一对应，每个第一子镜片位于对应的一列第二类发光芯片的出光侧；

所述第三出光区包括以所述第二方向为行方向，排成至少一行多列的多个第三类发光芯片；所述多个第二子镜片与所述多列第三类发光芯片一一对应，每个第二子镜片位于对应的一列第三类发光芯片的出光侧。

5.根据权利要求1至4任一所述的投影光源，其特征在于，所述第一出光区射出的激光的发散角度大于所述第二出光区和所述第三出光区射出的激光的发散角度；

所述投影光源还包括复眼透镜，所述复眼透镜在所述激光器上的正投影覆盖所述第一出光区、所述第二出光区和所述第三出光区，所述激光器射出的激光经所述复眼透镜匀化后射向所述第一合光镜、所述第二合光镜和所述第三合光镜；

或者，所述投影光源还包括第一扩散片和第二扩散片，所述第一扩散片对激光的扩散程度小于所述第二扩散片对激光的扩散程度；所述第一扩散片在所述激光器上的正投影覆盖所述第一出光区，所述第二扩散片在所述激光器上的正投影覆盖所述第二出光区与所述第三出光区，所述第一出光区射出的激光经所述第一扩散片扩散匀化后射向所述第一合光镜，所述第二出光区和所述第三出光区射出的激光经所述第二扩散片扩散匀化后射向所述第二合光镜和所述第三合光镜。

6.根据权利要求5所述的投影光源，其特征在于，所述复眼透镜包括多个微透镜，所述微透镜在射入的激光的慢轴上的长度大于快轴上的长度。

7.根据权利要求1至4任一所述的投影光源，其特征在于，所述投影光源还包括：至少一个扩散片，所述至少一个扩散片位于所述第四合光镜和所述第五合光镜射出的激光的传输路径上；

所述扩散片对射入的激光在快轴上的扩散程度强于在慢轴上的扩散程度。

8.根据权利要求7所述的投影光源，其特征在于，所述扩散片满足下述条件中的至少一种：

所述扩散片为反射式扩散片或者透射式扩散片；

所述扩散片为所述扩散片呈楔形或者平板形；

以及，所述扩散片保持静止，或者所述扩散片用于在目标范围内平移，或者所述扩散片用于沿目标方向旋转，或者所述扩散片用于在目标角度范围内翻转。

9.根据权利要求8所述的投影光源，其特征在于，所述投影光源还包括复眼透镜，所述至少一个扩散片位于所述第四合光镜与所述复眼透镜之间；

或者，所述投影光源还包括会聚透镜和光导管；所述至少一个扩散片、所述会聚透镜与所述光导管依次排布；或者，所述至少一个扩散片包括第三扩散片和第四扩散片，所述第三扩散片、所述会聚透镜、所述第四扩散片与所述光导管依次排布。

10.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：权利要求1至9任一所述的投影光源，以及光阀和镜头；

所述投影光源用于向所述光阀射出激光，所述光阀用于将射入的激光调制后射向所述镜头，所述镜头用于将射入的激光进行投射以形成投影画面。

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