CN116880119A - 光源装置和投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源装置和投影设备，涉及光电技术领域。本发明通过将第一光分成能量在预设范围内的第一子光和第二子光，并引导第一子光和第二子光入射匀光元件的位置和角度都关于系统的主光轴对称，使得形成的照射到显示芯片有效区域的光斑亮度均匀，提升整体投影效果。

Description

光源装置和投影设备

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光源装置和投影设备。

背景技术

在投影显示领域，传统的灯泡由于其自身的缺陷已越来越不被采用，而LED、荧光和激光等新型光源在亮度、色彩、寿命、能耗等方面表现出优异的特性，逐渐成为投影显示用光源的主流。激光器作为光源具有高亮度高光效的优点，且激光的光学扩展量通常比较小，在光学元件上形成的光斑也较小，能量比较集中。而LED、荧光的光学扩展量通常会比激光大，有益于形成均匀光斑。

发明内容

在投影显示产品中，光源装置是非常重要的部件，它的功能在于将一个或多个光源产生的光束，转换成照射到显示芯片有效区域的光斑。然而，如果一个光偏离了系统的主光轴，则形成的光斑的一部分会比另一部分亮，从而导致亮度不均匀。有鉴于此，本发明提供一种光源装置和投影设备。

第一方面，本发明提供一种光源装置，包括光源模块、引导模块和匀光元件，其中：

所述光源模块至少用于产生第一光和第二光；

所述引导模块用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光、所述第二子光和所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件，所述第一子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，所述第二子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，且所述第一子光与所述第二子光入射所述匀光元件的位置和角度都关于所述第二光通道的光轴对称，所述第二光入射所述匀光元件时的主光线与所述第二光通道的光轴重合。

一种可能的实现方式中，所述第一光和所述第二光满足以下各项中的任一项或多项：

所述第一光的光学扩展量小于所述第二光的光学扩展量；

所述第一光为激光；

沿第一光通道传输的所述第一光的主光线与所述第一光通道的光轴不重合；

沿第一光通道传输的所述第二光的主光线与所述第一光通道的光轴重合；

所述第一光包括蓝光；

所述第二光包括红光和绿光中的至少一种。

一种可能的实现方式中，所述引导模块包括第一元件和第二元件，其中，

所述第一元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光和所述第二子光中的一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二元件用于引导所述第一子光和所述第二子光中的另一者及至少部分所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件；

或者，

所述第二元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，所述第一元件用于引导所述第一子光和所述第二子光中的一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二元件还用于引导所述第一子光和所述第二子光中的另一者及至少部分所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件。

一种可能的实现方式中，所述第一元件与所述第一光通道的光轴的夹角等于第一角度减去沿第一光通道传输的所述第一光的主光线与所述第二元件的法线的夹角，所述第一角度大于等于85°且小于等于95°。

一种可能的实现方式中，当所述第二元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光时，所述第二元件包括第一区和第二区，所述第一区用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光和所述第二子光中的所述另一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二区用于引导经所述第一元件出射的所述第一子光和所述第二子光中的所述一者沿第二光通道传输至所述匀光元件。

一种可能的实现方式中，所述光源模块包括补充光源，所述补充光源用于产生第三光；

所述第二元件还用于引导所述第三光沿第二光通道传输至所述匀光元件。

一种可能的实现方式中，所述第三光满足以下各项中的任一项或多项：

所述第三光不经过所述第一元件；

所述第一光、所述第二光和所述第三光可合成白光；

所述第三光至少包括一种与所述第一光中的光或所述第二光中的光颜色相同的光；

所述第三光为激光；

所述第三光入射所述匀光元件时的主光线与所述第二光通道的光轴重合。

一种可能的实现方式中，所述第二元件上设置有用于引导所述第三光的第三区，且所述第三区为通孔、扩散区、增透区、反射区、偏振分光区、二向色区中的任一种。

一种可能的实现方式中，所述光源模块包括激发光源和波长转换元件，其中：

所述激发光源用于产生激发光，所述激发光沿第三光通道传输至所述波长转换元件；

所述波长转换元件包括入射面，所述入射面包括波长转换区和传递区，当所述激发光入射至所述波长转换区时，所述波长转换区在所述激发光的照射下产生所述第二光；当所述激发光入射至所述传递区时，所述激发光经所述传递区引导形成所述第一光。

一种可能的实现方式中，所述光源模块还包括导光元件，所述导光元件用于引导所述激发光沿第三光通道传输至所述波长转换元件，并引导所述波长转换元件产生的第一光和/或第二光沿第一光通道传输。

一种可能的实现方式中，沿第三光通道传输的所述激发光偏离所述第三光通道的光轴的一侧入射至所述导光元件，且所述激发光入射所述导光元件时的主光线至少偏离所述第三光通道的光轴4～12mm。

一种可能的实现方式中，所述导光元件为反射元件，所述反射元件上设置有用于引导所述激发光入射至所述波长转换元件的第四区，所述第四区与所述第二光在所述导光元件上形成的光斑的重叠面积小于等于所述光斑面积的10％，且所述第四区为通孔、扩散区、增透区、偏振分光区、二向色区中的任一种。

一种可能的实现方式中，所述波长转换元件的入射面与所述第三光通道的光轴之间面向所述一侧的夹角在75°～90°之间。

一种可能的实现方式中，还包括位于所述第三光通道上的第一透镜组，所述第一透镜组设置在所述激发光源和所述波长转换元件之间，且所述第一透镜组至少包括两个透镜，所述两个透镜满足以下各项中任一项或多项：

所述两个透镜中至少有一个为非球面镜；

所述两个透镜中靠近所述波长转换元件的透镜与所述波长转换元件的间距范围为0.5～1.8mm。

一种可能的实现方式中，还包括位于所述第一光通道上的第二透镜组，所述第二透镜组设置在所述导光元件和所述引导模块之间，且所述第二透镜组至少包括一个透镜，用于对经所述导光元件出射的第二光进行准直和/或聚焦。

一种可能的实现方式中，还包括位于所述第二光通道上的滤光元件，所述滤光元件设置在所述引导模块和所述匀光元件之间。

一种可能的实现方式中，所述波长转换元件和所述滤光元件为一体装置。

一种可能的实现方式中，所述激发光为激光，所述光源模块还包括扩散元件，所述扩散元件用于扩散匀化所述激发光源出射的激发光，且所述扩散元件的扩散全角范围为3～6度。

第二方面，本发明提供一种光源装置，包括光源模块、引导模块和匀光元件，其中：

所述光源模块至少用于产生第一子光和第二子光，所述第一子光和所述第二子光的颜色相同，且两者的能量差的绝对值小于等于两者的能量和的20％；

所述引导模块用于引导所述第一子光和所述第二子光沿第二光通道传输至所述匀光元件，且所述第一子光与所述第二子光入射所述匀光元件的位置和角度都关于所述第二光通道的光轴对称。

第三方面，本发明提供一种投影设备，包括第一方面所述的光源装置。

本发明通过将第一光分成能量在预设范围内的第一子光和第二子光，并引导第一子光和第二子光入射匀光元件的位置和角度都关于系统的主光轴对称，使得形成的照射到显示芯片有效区域的光斑亮度均匀，提升整体投影效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图；

图2为本发明实施例提供的一种投影设备的结构示意图；

图3为现有技术中的一种光源装置的结构示意图；

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为本发明实施例提供的另一种光源装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种波长转换元件的结构示意图；

图7(a)和图7(b)为本发明实施例提供的一种波长转换元件的位置示意图；

图8为本发明实施例提供的一种引导模块的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种引导模块中的第二元件的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种引导模块中的第二元件的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图16为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图18为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图19为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图20为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图；

图21为本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。虽然本发明中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解，“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，其仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本发明实施例中对设备或消息个数的特别限定，不能构成对本发明实施例的任何限制。“多个”是指两个或两个以上，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图1为本发明实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图。如图1所示，投影设备包括图像处理器101和投影光机102。其中：

图像处理器101可以是微控制器、专用图像处理芯片等，微控制器可以是ARM芯片、微控制单元(Microcontroller Unit；MCU)等；专用图像处理芯片可以是图像信号处理器(Image Signal Processing，ISP)、图形处理器(graphics processing unit，GPU)、嵌入式神经网络处理器(neural-network process units，NPU)等。图像处理器101可以用于视频解码、画质处理等。

投影光机102可以包括驱动芯片、空间光调制器和光源等。其中，光源可以包括激光光源、LED光源、荧光光源等；空间光调制器可以是数字微镜器件(Digtial MicromirrorDevices，DMD)、液晶器件(Liquid Crystal Display，LCD)、硅基液晶器件(Liquid Crystalon Silicon，LCOS)等，用于将光源光进行调制以产生图像光；驱动芯片与空间光调制器对应，例如数字微镜器件可以采用数字光处理元件(Digital Light Processing，DLP)驱动。投影光机102用于将需要投影的图像投射成投影画面。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或者一个以上处理核心的中央控制器103，该中央控制器可以是CPU、ARM、MCU等控制器。中央控制器103是该投影设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个投影设备的各个部分，可以运行或执行存储在存储模块104内的软件程序和/或操作系统，以及调用存储在存储模块104内的数据。可选地，图像处理器101和中央控制器103可集成为一个处理器。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储模块104、输入模块105以及通信模块106、电源107等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的投影设备结构并不构成对投影设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

存储模块104可用于存储软件程序和操作系统，中央控制器103通过运行存储在存储模块104的软件程序和操作系统，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储模块104可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据投影设备的使用所创建的数据等。此外，存储模块104可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储模块104还可以包括存储器控制器，以提供中央控制器103对存储模块104的访问。

该投影设备还可包括输入模块105，该输入模块105可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的遥控器、键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该投影设备还可包括通信模块106，在一些实施例中通信模块106可以包括无线模块，投影设备可以通过该通信模块106的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块106可以用于帮助用户访问流式媒体等。

投影设备还包括给各个部件供电的电源107，在一些实施例中，电源107可以通过电源管理系统与中央控制器103逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源107还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

图2为本发明实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图2所示，投影设备包括光源装置201、照明光学系统202和成像系统203。其中，光源装置201包括一个或多个光源；照明光学系统202包括用于将光源装置201出射的光进行处理的光学元件；光源装置201出射的光束经由照明光学系统202照射至空间光调制器(图中未示出)，空间光调制器将其入射光线照射进入成像系统203，最终将图像光成像到屏幕等被投影体，成像系统203一般为镜头系统，如投影镜头。

此外，投影设备还可包括光源控制模块(图中未示出)，光源控制模块可对光源装置201中的一个或多个光源的动作进行控制，使得光源装置201出射生成图像时所要求的规定波段的光。进一步地，光源装置201、照明光学系统202和成像系统203均可包括在投影光机102(参照图1)中。

光源装置201中通常需要将多个光源进行合光，如图3所示，光源装置201包括第一光源111、第二光源112和合光元件113，在一些实施例中，第一光源111和第二光源112出射的光可通过波长合光，如第一光源111出射蓝光，第二光源112出射绿光，则合光元件113可以为透蓝反绿的二向色元件，透射第一光源111出射的蓝光并反射第二光源112出射的绿光，从而实现蓝光和绿光的合光，该实施例中，可直接通过合光元件113使得第一光源111出射的光和第二光源112出射的光这两者的主光线与主光轴重合(包括基本重合)，从而保证形成的光斑的均匀性。在其他一些实施例中，第一光源111和第二光源112出射的光无法通过波长合光，如第一光源111出射蓝色LD光，第二光源112出射蓝色LED光，则现有技术中通常的做法是在合光元件113上开孔或者进行区域镀膜，通过该开孔或者镀膜区域透射第一光源111出射的蓝色LD光，其他区域反射第二光源112出射的蓝色LED光，从而实现两个光的合光，该实施例不可避免地会损失掉部分蓝色LED光，为了减小蓝色LED光的损失，现有技术中通常的做法是将开孔或者镀膜区域偏离系统的主光轴设置，此时，蓝色LD光的主光线会偏离系统的主光轴，导致光源装置201形成的光斑不均匀。

图4为本发明实施例提供的一种光源装置的结构示意图。如图4所示，光源装置包括第一光源301、第二光源302、合光元件303和匀光元件3110，第一光源301产生的第一光和第二光源302产生的第二光经合光元件303合光后从同一方向出射，并传输至匀光元件3110。

第一光源301用于产生第一子光和第二子光，第一子光和第二子光的颜色相同，且两者的能量在预设范围内，如两者的能量差的绝对值小于等于两者的能量和的20％。在一些实施例中，第一光源301中只包含一个子光源，将该子光源产生的第一光进行分光以形成第一子光和第二子光，其中，第一子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，第二子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，优选地，第一子光和第二子光的能量基本相同，大致各占第一光的总能量的50％。

在其他一些实施例中，第一光源301中也可包含两个子光源，如第一子光源和第二子光源，其中，第一子光源用于产生第一子光，第二子光源用于产生第二子光，第一子光和第二子光的能量差小于等于两者能量和的20％，优选的，第一子光和第二子光的能量差小于等于两者能量和的10％，进一步地，第一子光和第二子光的能量可基本相同。

第一光源301中的子光源不做限制，可以是LED光源或激光LD光源以及其他新型光源；子光源中发光芯片的数量也不做限制，可以是单个发光芯片也可以是发光元件阵列，且发光元件阵列可包括不同颜色的发光元件，例如子光源可以是产生蓝激光或绿激光或红激光的LD光源等，或者子光源为多色激光器，即为包含有多种激光器的发光元件阵列，如子光源可包含有蓝激光器和红激光器，或者包含有蓝激光器和绿激光器，或者同时包含有蓝激光器、红激光器和绿激光器。

第二光源302用于产生第二光，第二光可以包括单一波段，也可包括多个不同波段。第二光源302可以是单一光源，也可以包括多个光源，光源可为激光光源、LED光源或荧光光源等。进一步地，光源可为单一发光元件或是发光元件阵列，且发光元件阵列可包括不同颜色的发光元件。示例地，第二光可为绿色或红色荧光，也可为蓝色或红色LED光等。

合光元件303用于将第一光源301和第二光源302产生的光进行合光，并引导第一子光、第二子光和第二光传输至匀光元件3110，匀光元件3110可以是匀光棒、复眼等对入射光进行均匀化的元件。具体地，第一子光与第二子光入射匀光元件3110的位置和角度都关于系统的主光轴对称，如第一子光从主光轴的左侧入射匀光元件3110，第二子光从主光轴的右侧入射匀光元件3110，第一子光与第二子光入射匀光元件3110的光斑中心分别左右偏离匀光元件3110的中心轴(与系统的主光轴重合)1mm，第一子光和第二子光都平行于主光轴入射匀光元件3110(入射角为90度)，或者第一子光和第二子光都不平行于主光轴入射匀光元件3110(入射角不等于90度，如为15度或30度等)但两者的入射角相同，使得第一光源301出射的光形成均匀光斑，进一步地，第二光入射匀光元件3110时的主光线与系统的主光轴重合，使得第二光源302出射的光形成均匀光斑，进而使得整个光源装置出射的光形成均匀光斑。

图5为本发明实施例提供的另一种光源装置的结构示意图。如图5所示，光源装置包括激发光源211、导光元件212、波长转换元件214、引导模块200和匀光元件2110，本实施例中，激发光源211与波长转换元件214之间的光通道称为第三光通道，导光元件212与引导模块200之间的光通道称为第一光通道，引导模块200与匀光元件2110之间的光通道称为第二光通道，第三光通道、第一光通道和第二光通道的光轴连在一起形成了整个光源装置的主光轴，光通道的光轴为该通道中光学系统的对称轴。

激发光源211用于产生激发光，经导光元件212传输至波长转换元件214的入射面，本实施例中，以激发光源211为蓝色LD光源，激发光为蓝色激光BLD为示例进行说明。应理解，激发光源211也可以是其他类型的光源，如LED光源、发光元件阵列等。

波长转换元件214包括入射面，入射面包括波长转换区2141和传递区2142，如图6所示。当激发光BLD入射至波长转换区2141时，波长转换区2141在激发光BLD的照射下产生第二光，当激发光BLD入射至传递区2142时，激发光BLD经传递区2142引导形成第一光。

继续参阅图6，波长转换元件214的波长转换区2141可包括一个或多个转换区，转换区中设有波长转换材料，该波长转换材料可以是荧光体或荧光粉，例如可以具有被激发出射黄色光的黄荧光体，如作为活化剂而含有铈(Ce)的钇铝石榴石(YAG)系荧光体，也可以是绿荧光粉、红荧光粉、青荧光粉等。本实施例假设波长转换区2141包括红色荧光区和绿色荧光区，则第二光可包括红色荧光和绿色荧光。

传递区2142为反射区，不设有波长转换材料，反射区具有反射所有光线的特性，例如可以是反射镜、磨光的金属层或者金属板、基板镀反射膜、具有漫反射的粒子、微结构反射层、反射元件加上扩散区中的任一项。可选地，反射区的反射面和波长转换区大致处于同一平面上。应理解，传递区2142也可为透光区，经透光区透射的激发光可通过反射元件等引导元件引导至需要的光通道，或者通过反射元件等引导元件将荧光引导至需要的光通道，同理，荧光也可在波长转换区透射。需要说明的是，在其他一些实施例中，传递区2142也可设有波长转换材料，如青荧光粉等，相当于波长转换元件214只包括波长转换区。

导光元件212用于引导激发光源211产生的激发光沿第三光通道传输至波长转换元件214，并引导波长转换元件214产生的第一光和第二光沿第一光通道传输至引导模块200。具体地，导光元件212可包括第一导光区和第二导光区，其中，第一导光区用于引导所述激发光入射至波长转换元件214，第二导光区用于引导波长转换元件214出射的至少部分光沿第一光通道传输。

示例地，导光元件212可为分区镀膜的二向色元件，也可为设有透光区的反射元件，激发光通过透光区透射至波长转换元件214，波长转换元件214产生的第一光和第二光经反射元件反射至引导模块200，其中，透光区可为通孔、扩散区、增透区、偏振分光区、二向色区中的任一种，扩散区可以是扩散片，增透区可以是透光基板镀增透膜，偏振分光区可以是透光基板镀偏振分光膜(如反射或透射S光，透射或反射P光)或偏振分光片；二向色区也可以是透光基板镀二向色膜，该二向色膜透射激发光反射荧光，例如该二向色膜透射蓝光反射红绿光，可以反射波段至少包括500～680nm，透射波段至少包括440～470nm。可选地，透光区可以位于导光元件212的任一端，或者透光区与荧光在导光元件212上形成的光斑的重叠面积小于等于光斑面积的10％，可以使荧光在导光元件212处无损失或损失较少，透光区可为矩形、圆形、椭圆形等，例如，透光区的大小可以在11mm*15mm～9.4mm*4.5mm范围内，即目标边的长度在9.4mm～15mm范围内。

可选地，激发光源211产生的激发光也可以避开导光元件212，从导光元件212的侧边直接入射波长转换元件214，可以减少激发光在导光元件212上的损失。可选地，导光元件212也可以是一端为L型的元件，激发光从L型端入射波长转换元件214。

继续参阅图5，激发光源211产生的激发光可偏离第三光通道的光轴的一侧入射至导光元件212，优选地，激发光入射导光元件212时的主光线与第三光通道的光轴之间的距离d至少为4～12mm，减少光的损失。在一些实施例中，激发光源211的出光侧还可设置缩束透镜组215，缩束透镜组215用于对激发光进行缩束准直。进一步地，激发光源211的出光侧还可设置扩散元件216，如扩散片，激发光源211产生的激发光或缩束后的激发光经扩散元件216进行扩散匀化后入射导光元件212，扩散角度可为全角3～6度，使得入射导光元件212的光斑的大小尽可能小，减少激发光BLD的损耗(0.5％～3％)，有效提升系统亮度。可选地，缩束透镜组中也可以包括准直透镜，或者缩束透镜组可以替换为准直透镜；或者也可以是扩束透镜组。

在一些实施例中，波长转换元件214的入射面也可略微倾斜，倾斜角度范围在0°～15°，使得经波长转换元件214反射的光远离导光元件212的透光区，减少荧光因透光区的损失，如图7(a)和7(b)所示，波长转换元件214的入射面与第三光通道的光轴之间面向激发光源211一侧的夹角θ在75°～90°之间。需要说明的是，可通过使波长转换元件214整体倾斜，或者波长转换元件214的基板不倾斜，基板上的波长转换区和反射区相对基板存在一定角度，实现波长转换元件214的入射面倾斜，本实施例对此不进行限制。

可选地，导光元件212和波长转换元件214之间还可设置第一透镜组213，如图5所示，激发光经第一透镜组213聚焦后入射波长转换元件214。优选地，第一透镜组213至少包括两个透镜C1和C2，C1和C2中至少有一个非球面镜，例如，非球面镜的一个面的曲率半径范围在15mm～30mm内，曲面系数范围在1～2内，另一个面曲率半径在15mm～30mm内，曲面系数范围在0.3～1内；球面镜的一个面的曲率半径范围在10mm～20mm内，另一个面的曲率半径大于等于150。再如，非球面镜的一个面的曲率半径范围在-30mm～30mm内，曲面系数范围在-20～20内，通过合理设置透镜组的曲率参数(曲率半径和曲面系数等)，可以使得产生的第二色光的光斑为椭圆形，更匹配后续匀光元件的形状，可以提高光的利用率。进一步地，靠近波长转换元件214的透镜C1与波长转换元件214的间距范围为0.5～1.8mm，进一步减少光的损失。

引导模块200用于将沿第一光通道传输的第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光、所述第二子光和所述第二光沿第二光通道传输至匀光元件2110，所述第一子光的能量约占所述第一光的总能量的40％～60％，所述第二子光的能量为第一光剩余的能量(第一光的总能量减去第一子光的能量)，基本上占所述第一光的总能量的40％～60％，且所述第一子光与所述第二子光入射匀光元件2110的位置和角度都关于第二光通道的光轴对称，所述第二光入射匀光元件2110时的主光线与第二光通道的光轴重合，可解决第一光的均匀性问题。

示例地，再次参阅图5，引导模块200包括第一元件217和第二元件218，第一元件217用于透射部分第一光形成第一子光并反射部分第一光形成第二子光，并将第二子光反射至匀光元件2110。第一元件217可为半透半反元件，使得第一子光和第二子光的能量基本各占第一光的总能量的50％，如第一元件217可以是全镀膜的分光片，也可以只是在大玻璃板上，分区镀膜。进一步地，第一元件217可调，使得第一子光和第二子光的光斑进入匀光元件2110是对称的。可选地，第一元件217与第一光通道的光轴的夹角α等于第一角度减去沿第一光通道传输的第一光的主光线与第二元件218的法线的夹角β，其中，第一角度大于等于85°且小于等于95°，如图8所示。

第二元件218用于将第一元件217透射形成的第一子光和导光元件212出射的第二光反射至匀光元件2110。第二元件218可调，其相对第一光通道的光轴的夹角范围可为45±5度，使得第二光(荧光)入射匀光元件2110时的主光线与匀光元件2110的光轴重合，提升第二光(荧光)的光斑均匀性。进一步地，引导模块200与匀光元件2110之间还可设置聚焦透镜组2112，荧光经聚焦透镜组2112聚焦后入射至匀光元件2110，使得荧光光斑的形状更接近匀光元件2110的形状，进一步提升第二光(荧光)的利用率。

在一些实施例中，光源装置还可包括滤光元件219，用于对入射光进行滤光，如滤光元件219包括蓝区、绿区和红区，分别用于对蓝光、绿光和红光进行滤光。进一步地，滤光元件219可以一面镀二向色膜，一面为扩散片；或者为双层结构，一层为扩散片，一层为滤光片。可选地，滤光元件219与波长转换元件214可以共用一个驱动装置驱动，也可以采用不同的驱动装置驱动，或者滤光元件219与波长转换元件214为一体装置，如图5所示，即波长转换元件214还包括滤光区。

在一些实施例中，光源装置的第一光通道内还可设置第二透镜组，第二透镜组至少包括透镜2111，导光元件212出射的荧光经透镜2111再次准直和/或聚焦后入射引导模块，进一步减少荧光的损失。

图5所示实施例中，激发光源211产生的蓝色激光经过缩束透镜215缩束，并经扩散元件216扩散匀光，经导光元件212的透光区透射至第一透镜组213，通过第一透镜组213聚焦后入射至波长转换元件214，当蓝色激光入射至波长转换元件214的反射区时，蓝色激光经反射区反射回导光元件212，经导光元件212的反射区域反射至第一元件217，在第一元件217处半透半反，反射部分直接通过聚焦透镜组2112进入匀光元件2110，透射部分经过第二元件218反射通过聚焦透镜组2112进入匀光元件2110，两束光线的位置及角度是关于光轴对称的。当蓝色激光入射至波长转换元件214的波长转换区时，波长转换区在蓝色激光的照射下产生荧光，荧光经过第一透镜组213后，打在导光元件212上的光斑与开孔重叠面积为0％～10％，荧光无损耗或损耗较低，经过透镜2111再次准直，打在第二元件218上，使得荧光进入匀光元件2110是对称的，再通过聚焦透镜组2112聚焦到匀光元件2110。该实施例中，第二元件218可为反射镜等反射元件。

在一些实施例中，光源装置还包括补充光源300，如图9所示，补充光源300用于产生第三光，第三光经引导模块200透射传输至匀光元件2110。优选地，第三光不经过第一元件217，而只经第二元件218传输，减少第三光的损失，进一步地，第三光入射匀光元件2110时的主光线与第二光通道的光轴重合，如第二元件218上设置有用于引导第三光的第三区，第三区的中心为所述第二元件与所述第二光通道的光轴的交点，且所述第三区为通孔、扩散区、增透区、反射区、偏振分光区、二向色区中的任一种，提高第三光的光斑均匀性。

第三光可以包括单一波段，也可包括多个不同波段。示例地，第三光可为蓝光、绿光和红光中任一种或多种，如激发光为蓝激光，荧光为绿色荧光(波长转换区只包括一个绿色转换区)，则第三光可为红光，或者包括红光及蓝光和绿光中的至少一种，又如激发光为蓝激光，荧光包括绿色荧光和红色荧光(波长转换区包括绿色转换区和红色转换区)，则第三光可包括红光、绿光和蓝光中的任一中或多种，提高相应颜色光的亮度。在一些实施例中，波长转换区包括绿色转换区和红色转换区，如第三光为红激光，则第二元件218上可镀膜或开孔使第三光通过，如第三光包括蓝激光和/或绿激光，则第二元件218上可开孔使第三光通过，如图10所示，第二元件218还反射荧光和蓝光，使得所有光线沿第二光通道传输至匀光元件2110。

补充光源300可以是单一光源，也可以包括多个光源，补充光源300中的光源可为激光光源、LED光源或荧光光源等。进一步地，光源可为单一发光元件或是发光元件阵列，且发光元件阵列可包括不同颜色的发光元件，示例地，光源为多色激光器，光源为包含有多种激光器的发光元件阵列，如光源可包含有蓝激光器和红激光器，或者包含有蓝激光器和绿激光器，或者同时包含有蓝激光器、红激光器和绿激光器。

可选地，补充光源300可以产生两束子补充光，如图11所示，这两束子补充光的颜色相同，能量差小于20％，分别从第二光通道的光轴的两侧入射至匀光元件2110，如这两束子补充光入射匀光元件2110的位置和角度关于匀光元件2110的光轴对称，使得补充光在匀光元件2110上形成均匀光斑。需要说明的是，在其他一些实施例中，当图6所示的传递区2142设有青荧光粉时，即传递区2142在激发光的照射下产生青色荧光，则引导模块200可不对传递区2142产生的光进行分光，即引导模块200可不包括第一元件217。

图12是本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。该实施例与图5所示实施例的不同之处在于引导模块200，其他元件与图5所示实施例相同，这里不再赘述。如图12所示，引导模块200包括第一元件227和第二元件228，经波长转换元件214的反射区反射的蓝色激光在第二元件228处半透半反，反射部分直接通过聚焦透镜组2112进入匀光元件2110，透射部分经第一元件227反射通过聚焦透镜组2112进入匀光元件2110，两束光线的位置及角度是关于光轴对称的。

可选地，第二元件228包括第一区和第二区，所述第一区用于透射部分蓝色激光形成第一子光并反射部分蓝色激光形成第二子光，并将第二子光反射至匀光元件2110；所述第二区用于将第一元件227反射的第一子光透射至匀光元件2110。该实施例中，第二区可不包括光学元件，荧光全部入射至第一区，或者第二元件228包括基板，基板上(包括第一区和第二区)设置有反射荧光并透射蓝光的第一膜层，基板的第一区还设有对蓝光半透半反的第二膜层，或者，基板的第一区设置有反射荧光并对蓝光半透半反的膜层，而第二区设置有反射荧光并透射荧光的膜层，荧光同时入射至第一区和第二区。如果光源装置还包括补充光源300，如图13所示，则第二元件228的中心位置还可开孔或镀膜使第三光通过，如图14所示。

在一些实施例中，经波长转换元件214的反射区反射的蓝色激光在第二元件228处半透半反，透射部分直接进入匀光元件2110，反射部分经过第一元件227反射进入匀光元件2110，如图15所示。

图16是本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。该实施例与图5所示实施例的不同之处在于引导模块200和导光元件212，其他元件与图5所示实施例相同，这里不再赘述。如图16所示，引导模块200包括第一元件237和第二元件238，第二元件238同时还具有导光元件212的功能，激发光源211产生的蓝色激光通过第二元件238一端入射至波长转换元件214，波长转换元件214的波长转换区产生的荧光经第二元件238反射传输至匀光元件2110，波长转换元件214的反射区反射的蓝色激光通过第二元件238另一端半透半反，反射部分直接进入匀光元件2110，透射部分经过第一元件237(如反射镜)反射进入匀光元件2110，两束光线的位置及角度是关于光轴对称的。可选地，光源装置还可包括补充光源300，如图17所示。

该实施例中，第二元件238可包括基板，基板上设置有反荧光透蓝光的第一膜层，基板的一端还设有让蓝光半透半反的第二膜层，激发光源211通过未设有第二膜层的那一端入射第二元件238，如第二元件238为反红绿光透蓝光的二向色元件，该二向色元件的一端设有让蓝光半透半反的第二膜层。

图18是本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。该实施例与图16所示实施例的不同之处在于引导模块200，其他元件与图16所示实施例相同，这里不再赘述。如图18所示，引导模块200包括第一元件247和第二元件248，激发光源211产生的蓝色激光通过第二元件248的一端入射至波长转换元件214，波长转换元件214的波长转换区产生的荧光经第二元件248反射传输至匀光元件2110，波长转换元件214的反射区反射的蓝色激光通过第一元件247半透半反，反射部分直接进入匀光元件2110，透射部分经过第二元件247反射进入匀光元件2110，两束光线的位置及角度是关于光轴对称的。

该实施例中，第二元件248可为一端设有开孔的反射镜，激发光源211产生的蓝色激光通过该开孔传输至波长转换元件214，荧光和第一元件247透射的部分蓝色激光经反射镜的其他区域反射至匀光元件2110。

可选地，光源装置还可包括补充光源300，如图19所示，补充光源300产生的第三光通过第二元件248透射传输至匀光元件2110。第二元件248上可开孔或区域镀膜使第三光通过。

图20是本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。该实施例与图5所示实施例的不同之处在于激发光源211、引导模块200和导光元件212，其他元件与图5所示实施例相同，这里不再赘述。如图20所示，引导模块200包括第一元件257和第二元件258，激发光源400产生两束子激发光，如第一子光源221用于产生第一子激发光，第二子光源222用于产生第二子激发光，该两束子激发光分别从第一元件257的两侧通过传输至波长转换元件214，经波长转换元件214的反射区反射回的两束子激发光分别经第一元件257的两侧反射至第二元件258(如反射镜)，经波长转换元件214的波长转换区产生的荧光经第一元件257反射至第二元件258，通过第二元件258的设置，使得两束子激发光入射匀光元件2110时的位置和角度关于光轴对称，且使得荧光入射匀光元件2110时的主光线与光轴重合。

图21是本发明实施例提供的又一种光源装置的结构示意图。该实施例与图5所示实施例的不同之处在于引导模块200，其他元件与图5所示实施例相同，这里不再赘述。如图21所示，引导模块200只包括分光合光元件268，图21所示实施例不对波长转换元件214的反射区反射的蓝色激光进行分光，而是通过次光源500产生的第四光解决蓝色激光的均匀性问题。

次光源500产生的第四光的颜色与激发光源211产生的激发光(如蓝色激光)的颜色相同，且两者的能量基本相同。次光源500产生的第四光通过分光合光元件268的一端入射至匀光元件2110，且第四光入射匀光元件2110时的位置和角度与波长转换元件214的反射区反射的激发光入射匀光元件2110时的位置和角度都光源光轴对称。

该实施例中，分光合光元件268可为一端开孔的反射镜，次光源500产生的第四光通过分光合光元件268一端的开孔入射至匀光元件2110，波长转换元件214的波长转换区产生的荧光和反射区反射的激发光经反射镜的其他区域反射传输至匀光元件2110。应理解，分光合光元件268也可为区域镀膜的二向色元件，本实施例对此不进行设置。

需要说明的是，可将上述实施例中对应的透射功能改为反射，反射功能改为透射，不影响整体光路的功能实现，本发明实施例不再详细介绍。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种光源装置，其特征在于，包括光源模块、引导模块和匀光元件，其中：

所述光源模块至少用于产生第一光和第二光；

所述引导模块用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光、所述第二子光和所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件，所述第一子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，所述第二子光的能量占所述第一光的总能量的40％～60％，且所述第一子光与所述第二子光入射所述匀光元件的位置和角度都关于所述第二光通道的光轴对称，所述第二光入射所述匀光元件时的主光线与所述第二光通道的光轴重合。

2.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一光和所述第二光满足以下各项中的任一项或多项：

所述第一光的光学扩展量小于所述第二光的光学扩展量；

所述第一光为激光；

沿第一光通道传输的所述第一光的主光线与所述第一光通道的光轴不重合；

沿第一光通道传输的所述第二光的主光线与所述第一光通道的光轴重合；

所述第一光包括蓝光；

所述第二光包括红光和绿光中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述引导模块包括第一元件和第二元件，其中，

所述第一元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光和所述第二子光中的一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二元件用于引导所述第一子光和所述第二子光中的另一者及至少部分所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件；

或者，

所述第二元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，所述第一元件用于引导所述第一子光和所述第二子光中的一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二元件还用于引导所述第一子光和所述第二子光中的另一者及至少部分所述第二光沿第二光通道传输至所述匀光元件。

4.根据权利要求3所述的一种光源装置，其特征在于，所述第一元件与所述第一光通道的光轴的夹角等于第一角度减去沿第一光通道传输的所述第一光的主光线与所述第二元件的法线的夹角，所述第一角度大于等于85°且小于等于95°。

5.根据权利要求3所述的一种光源装置，其特征在于，当所述第二元件用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光时，所述第二元件包括第一区和第二区，所述第一区用于将沿第一光通道传输的所述第一光分成第一子光和第二子光，并引导所述第一子光和所述第二子光中的所述另一者沿第二光通道传输至所述匀光元件；所述第二区用于引导经所述第一元件出射的所述第一子光和所述第二子光中的所述一者沿第二光通道传输至所述匀光元件。

6.根据权利要求3所述的一种光源装置，其特征在于，所述光源模块包括补充光源，所述补充光源用于产生第三光；

所述第二元件还用于引导所述第三光沿第二光通道传输至所述匀光元件。

7.根据权利要求6所述的一种光源装置，其特征在于，所述第三光满足以下各项中的任一项或多项：

所述第三光不经过所述第一元件；

所述第一光、所述第二光和所述第三光可合成白光；

所述第三光至少包括一种与所述第一光中的光或所述第二光中的光颜色相同的光；

所述第三光为激光；

所述第三光入射所述匀光元件时的主光线与所述第二光通道的光轴重合。

8.根据权利要求6所述的一种光源装置，其特征在于，所述第二元件上设置有用于引导所述第三光的第三区，且所述第三区为通孔、扩散区、增透区、反射区、偏振分光区、二向色区中的任一种。

9.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，所述光源模块包括激发光源和波长转换元件，其中：

所述激发光源用于产生激发光，所述激发光沿第三光通道传输至所述波长转换元件；

所述波长转换元件包括入射面，所述入射面包括波长转换区和传递区，当所述激发光入射至所述波长转换区时，所述波长转换区在所述激发光的照射下产生所述第二光；当所述激发光入射至所述传递区时，所述激发光经所述传递区引导形成所述第一光。

10.根据权利要求9所述的一种光源装置，其特征在于，所述光源模块还包括导光元件，所述导光元件用于引导所述激发光沿第三光通道传输至所述波长转换元件，并引导所述波长转换元件产生的第一光和/或第二光沿第一光通道传输。

11.根据权利要求10所述的一种光源装置，其特征在于，沿第三光通道传输的所述激发光偏离所述第三光通道的光轴的一侧入射至所述导光元件，且所述激发光入射所述导光元件时的主光线至少偏离所述第三光通道的光轴4～12mm。

12.根据权利要求10所述的一种光源装置，其特征在于，所述导光元件为反射元件，所述反射元件上设置有用于引导所述激发光入射至所述波长转换元件的第四区，所述第四区与所述第二光在所述导光元件上形成的光斑的重叠面积小于等于所述光斑面积的10％，且所述第四区为通孔、扩散区、增透区、偏振分光区、二向色区中的任一种。

13.根据权利要求10所述的一种光源装置，其特征在于，所述波长转换元件的入射面与所述第三光通道的光轴之间面向所述一侧的夹角在75°～90°之间。

14.根据权利要求9所述的一种光源装置，其特征在于，还包括位于所述第三光通道上的第一透镜组，所述第一透镜组设置在所述激发光源和所述波长转换元件之间，且所述第一透镜组至少包括两个透镜，所述两个透镜满足以下各项中任一项或多项：

所述两个透镜中至少有一个为非球面镜；

所述两个透镜中靠近所述波长转换元件的透镜与所述波长转换元件的间距范围为0.5～1.8mm。

15.根据权利要求10所述的一种光源装置，其特征在于，还包括位于所述第一光通道上的第二透镜组，所述第二透镜组设置在所述导光元件和所述引导模块之间，且所述第二透镜组至少包括一个透镜，用于对经所述导光元件出射的第二光进行准直和/或聚焦。

16.根据权利要求1所述的一种光源装置，其特征在于，还包括位于所述第二光通道上的滤光元件，所述滤光元件设置在所述引导模块和所述匀光元件之间。

17.根据权利要求16所述的一种光源装置，其特征在于，所述波长转换元件和所述滤光元件为一体装置。

18.根据权利要求9所述的一种光源装置，其特征在于，所述激发光为激光，所述光源模块还包括扩散元件，所述扩散元件用于扩散匀化所述激发光源出射的激发光，且所述扩散元件的扩散全角范围为3～6度。

19.一种光源装置，其特征在于，包括光源模块、引导模块和匀光元件，其中：

所述光源模块至少用于产生第一子光和第二子光，所述第一子光和所述第二子光的颜色相同，且两者的能量差的绝对值小于等于两者的能量和的20％；

所述引导模块用于引导所述第一子光和所述第二子光沿第二光通道传输至所述匀光元件，且所述第一子光与所述第二子光入射所述匀光元件的位置和角度都关于所述第二光通道的光轴对称。

20.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1-19中任一项所述的光源装置。