CN219916163U - 光学成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光学成像系统。该光学成像系统包括荧光光源、激光光源、匀光模组和光调制器。其中，荧光光源用于产生荧光；激光光源包括第一激光模组、第二激光模组和第一合光镜，第一合光镜设置在荧光、第一激光模组产生的第一激光和第二激光模组产生的第二激光所在的光路上，用于产生出射光；匀光模组，设置在出射光所在的光路上，用于形成匀光出射光，第二激光从第二激光模组发射至匀光模组的光程大于第一激光从第一激光模组发射至匀光模组的光程；光调制器设置在匀光出射光所在光路上。在第二激光的光程增大的情况下，其入射进匀光模组时所对应的面分布也会增大，使得第二激光被匀光模组分割的次数增多，提升了对第二激光的匀光效果。

Description

光学成像系统

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，更具体地，涉及一种光学成像系统。

背景技术

对于投影设备而言，其内部光学引擎的性能是影响投影成像质量的重要因素。其中，影响投影质量最主要的因素，包括亮度和颜色，则取决于光学引擎所采用的光源。

目前投影设备中主要采用的光源为RGB激光光源，RGB激光光源具有色域广的优势。但是，对于采用小F数镜头的投影设备而言，RGB光源激光无法提供明显的亮度增益。因此，为达到相同的光源亮度，需要增加红绿激光的使用数量，但是红绿激光高昂的价格会导致投影设备的成本增加。此外，RGB激光光源中的散斑也会导致降低投影画面的质量。

为了解决上述问题，研发人员提出了一种激光加LED的混合光源，通过在激光光源加入LED光源以提升投影设备的光源亮度。在具体的合光光路中，通常采用将RGB激光光源合光完成后再和LED进行合光的光路结构。但是由于RGB激光的光学扩展量不同(也即，蓝绿激光的扩展量小于红激光的扩展量)，使得蓝绿激光在入射进匀光器件时所对应的面分布(也即，光斑面积)会小于红激光的面分布，导致蓝绿激光的匀光效果会差于红激光的匀光效果，进而降低了该光学成像系统的成像质量。

实用新型内容

本申请实施例提供一种光学成像系统。

根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种投影成像装置，该投影成像装置包括荧光光源、激光光源、匀光模组以及光调制器。其中，荧光光源用于产生荧光。激光光源包括第一激光模组、第二激光模组和第一合光镜，第一合光镜设置在荧光、第一激光模组产生的第一激光和第二激光模组产生的第二激光所在的光路上，用于将荧光、第一激光和第二激光进行合光以产生出射光，第一激光的波长大于第二激光的波长。匀光模组设置在出射光所在的光路上，以使荧光、第一激光和第二激光匀光后形成匀光出射光，第二激光从第二激光模组发射至匀光模组的光程大于第一激光从第一激光模组发射至匀光模组的光程。光调制器设置在匀光出射光所在光路上。

其中，在一些可选实施例中，第一激光模组产生的第一激光为红激光；第二激光模组产生的第二激光为绿激光或蓝激光。

其中，在一些可选实施例中，激光模组还包括第三激光模组，第三激光模组产生的第三激光的波长小于第一激光的波长，且第三激光从第三激光模组发射至匀光模组的光程大于第一激光从第一激光模组发射至匀光模组的光程。

其中，在一些可选实施例中，荧光光源包括第一荧光模组、第二荧光模组和第二合光镜，第二合光镜设置在第一荧光模组产生的第一荧光和第二荧光模组产生的第二荧光所在的光路上，用于对第一荧光和第二荧光进行合光以产生荧光，第一荧光的波长大于第二荧光的波长。

其中，在一些可选实施例中，第一合光镜设置在第二合光镜和匀光模组之间；第一激光模组设置在第一合光镜朝向匀光模组的一侧以使第一合光镜能够用于反射第一激光；第二激光模组和第三激光模组设置在第二合光镜背离第一合光镜的一侧以使第二合光镜能够用于透射第二激光和第三激光。

其中，在一些可选实施例中，第一激光模组包括第一激光发生器和中继模块；第一激光发生器用于产生第一激光；中继模块设置在第一激光所在的光路上。

其中，在一些可选实施例中，中继模块包括第一中继透镜、第一散光器件和第二中继透镜；第一中继透镜、第一散光器件和第二中继透镜依次设置在第一激光发生器和第一合光镜之间；第一散光器件包括散射片或散射轮。

其中，在一些可选实施例中，第一荧光模组设置在第二合光镜朝向匀光模组的一侧，第二荧光模组设置在第二合光镜背离匀光模组的一侧以使第二合光镜能够用于反射第一荧光并透射第二荧光；第二荧光模组包括第一子荧光模组、第二子荧光模组和第三合光镜；第三合光镜设置在第一子荧光模组产生的第一子荧光和第二子荧光模组产生的第二子荧光所在的光路上，用于对第一子荧光和第二子荧光进行合光以产生第二荧光，第一子荧光的波长大于第二子荧光的波长。

其中，在一些可选实施例中，第一子荧光为绿荧光，第二子荧光为蓝荧光，第二子荧光模组设置在第三合光镜朝向第二合光镜的一侧，第一子荧光模组设置在第三合光镜背离第二合光镜的一侧；第三合光镜用于反射第二子荧光并透射第一子荧光以形成第二荧光，并将第二荧光发射至第二合光镜。

其中，在一些可选实施例中，第二荧光模组还包括第三子荧光模组，第三子荧光模组设置在第三合光镜朝向第一子荧光模组的一侧；第三合光镜还用于将第三子荧光模组产生的第三子荧光反射至第一子荧光模组，第三子荧光的波长小于第一子荧光的波长。

其中，在一些可选实施例中，第二激光模组产生的第二激光为绿激光，第三激光模组产生的第三激光为蓝激光，第二激光模组设置在第三合光镜朝向第一子荧光模组的一侧，第三合光镜还用于透射第二激光；第三激光模组设置在第二合光镜和第三合光镜之间，第三激光模组产生的第三激光与第二激光和第二荧光进行合光后射入第二合光镜。

其中，在一些可选实施例中，第三合光镜包括第一本体、第一反射层和第一透射层；第一本体的表面设有彼此邻接的第一透射区域和第一反射区域；第一反射层覆盖第一反射区域并位于第二子荧光和第三子荧光所在的光路上，以反射第二子荧光和第三子荧光；第一透射层环绕在第一反射层的外周，第一透射层覆盖第一透射区域并位于第一子荧光和第二激光所在的光路上，以透射第一子荧光和第二激光。

其中，在一些可选实施例中，第一合光镜包括第二本体、第二反射层和第二透射层；第二本体的表面设有彼此邻接的第二透射区域和第二反射区域；第二反射层覆盖第二反射区域并位于第一激光所在的光路上，以反射第一激光；第二透射层环绕在第二反射层的外周，第二透射层覆盖第二透射区域并位于第二激光和荧光所在的光路上，以透射第二激光和荧光，第一激光由第二反射层反射后与透射过第二透射层的第二激光和荧光进行合光以形成出射光。

本申请提供了一种光学成像系统，该光学成像系统包括荧光光源、激光光源、匀光模组以及光调制器。由于本实施例中的第二激光从第二激光模组发射至匀光模组的光程大于第一激光从第一激光模组发射至匀光模组的光程，且第一激光的波长大于第二激光的波长。也即，第一激光(例如，红激光)可以采用近端合光的方式，而第二激光(例如，蓝绿激光)采用远端合光的方式。因此，在第二激光的光程增大的情况下，其入射进匀光模组时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第二激光被匀光模组分割的次数增多，进而提升了匀光模组对第二激光的匀光效果，使得光学成像系统的成像质量提高。

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是本申请实施例提供的光学成像系统的一种结构示意图。

图2是图1中第一激光模组的结构示意图。

图3是图1中第一合光镜的剖面示意图。

图4是图1中第一合光镜的平面示意图。

图5是本申请实施例提供的光学成像系统的另一种结构示意图。

图6是图5中荧光光源的结构示意图。

图7是图6中第一荧光模组的结构示意图。

图8是本申请实施例提供的光学成像系统的又一种结构示意图。

图9是图8中第二荧光模组的一种结构示意图。

图10是本申请实施例提供的光学成像系统的再一种结构示意图。

图11是图10中第三合光镜的剖面示意图。

图12是图10中第三合光镜的平面示意图。

图13是图8中第二荧光模组的另一种结构示意图。

图14是图10中第二激光模组的结构示意图。

图15是图10中第三激光模组的结构示意图。

图16是本申请实施例提供的光学成像系统的还一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请实施方式提供一种光学成像系统100。该光学成像系统100可以应用于投影设备，例如，激光投影仪、激光电视等等。光学成像系统100可以包括荧光光源10、激光光源20、匀光模组30以及光调制器40。其中，荧光光源10用于产生荧光F1。激光光源20包括第一激光模组210、第二激光模组230和第一合光镜250，第一合光镜250设置在荧光F1、第一激光模组210产生的第一激光L1和第二激光模组230产生的第二激光L2所在的光路上，用于将荧光F1、第一激光L1和第二激光L2进行合光以产生出射光D1，第一激光L1的波长大于第二激光L2的波长。匀光模组30在出射光D1所在的光路上，以使荧光F1、第一激光L1和第二激光L2匀光后形成匀光出射光D2，第二激光L2从第二激光模组230发射至匀光模组30的光程大于第一激光L1从第一激光模组210发射至匀光模组30的光程。光调制器40设置在匀光出射光D2所在光路上。

由于本实施例中的第二激光L2从第二激光模组230发射至匀光模组30的光程大于第一激光L1从第一激光模组210发射至匀光模组30的光程，且第一激光L1的波长大于第二激光L2的波长，也即，第一激光L1(例如，红激光)可以采用近端合光的方式，而第二激光L2(例如，蓝绿激光)采用远端合光的方式。因此，在第二激光L2的光程增大的情况下，其入射进匀光模组30时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第二激光L2被匀光模组30分割的次数增多，进而提升了匀光模组30对第二激光L2的匀光效果，使得光学成像系统100的成像质量提高。

下面对光学成像系统100中的各个组成模块进行详细阐述。

激光光源20用于产生光学成像系统100所需的激光。本实施例中的激光光源20可以包括第一激光模组210、第二激光模组230和第一合光镜250。其中，第一激光模组210用于产生第一激光L1，第二激光模组230用于产生第二激光L2。第一激光L1的波长大于第二激光L2的波长。在一些可能的实施例中，第一激光模组210产生的第一激光L1为红激光，第二激光模组230产生的第二激光L2为绿激光或蓝激光。由于在相同的光程下，绿激光或蓝激光对应的面分布(也即，光斑面积)小于红激光的面分布。因此，本实施例通过增加绿激光或蓝激光的光程，使得其入射进匀光模组30时的面分布扩大，进而增加绿激光或蓝激光被匀光模组30分割的次数，进而提升匀光模组30对绿激光或蓝激光的匀光效果。具体地，第一激光模组210和第二激光模组230可以分别是单个激光发生器，也可以是包括激光发生器和中继模块的激光调制模组。

这里具体对第一激光模组210的结构进行介绍。请参阅图2，第一激光模组210可以包括第一激光发生器2100和第一中继模块2120。其中，第一激光发生器2100用于产生第一激光L1。第一中继模块2120设置在第一激光L1所在的光路上，用于调整第一激光L1的出射方向，使得经由第一中继模块2120出射的第一激光L1能够入射至第一合光镜250所在的位置。具体地，第一中继模块2120可以包括第一中继透镜2121、第一散光器件2123和第二中继透镜2125。其中，第一中继透镜2121、第一散光器件2123和第二中继透镜2125依次设置在第一激光发生器2100和第一合光镜250之间的第一激光L1所在的光路上。第一中继透镜2121和第二中继透镜2125用于调整第一激光L1的出射方向，其可以是双凸透镜、平凸透镜等等。第一散光器件2123设置在第一中继透镜2121和第二中继透镜2125之间，用于对第一中继透镜2121和第二中继透镜2125之间的第一激光L1散射，进而减弱第一激光L1的相干性，以降低第一激光L1中的散斑对光学成像系统100所产生的投影图像的影响。具体地，第一散光器件2123可以包括散射片或散射轮(图中未示出)，本实施例对此不作具体限定。

第一合光镜250设置在荧光光源10产生的荧光F1、第一激光模组210产生的第一激光L1和第二激光模组230产生的第二激光L2所在的光路上，用于将荧光F1、第一激光L1和第二激光L2进行合光。其中，第一激光模组210可以位于第一合光镜250的一侧，荧光光源10和第二激光模组230可以位于第一合光镜250的另一侧。具体地，在一些可能的实施例中，第一合光镜250可以用于反射第一激光L1并透射第二激光L2和荧光F1。在另一些可能的实施例中，第一合光镜250可以用于透射第一激光L1并反射第二激光L2和荧光F1。

这里具体对用于反射第一激光L1并透射第二激光L2和荧光F1的第一合光镜250的结构进行介绍。请参阅图3和图4，第一合光镜250可以包括第二本体2500、第二反射层2540和第二透射层2520。

第二本体2500大致呈片状(例如，圆片状、方片状等等)，用于对第二反射层2540和第二透射层2520起固定和承载的作用。第二本体2500可以由透明材料(例如，玻璃)制成，以提高对光线透射效率。本实施例中的第二本体2500的表面设有彼此邻接的第二透射区域2503和第二反射区域2501。第二反射区域2501可以大致位于第二本体2500的中央位置。其中，第二反射区域2501用于固定第二反射层2540，第二透射区域2503用于固定第二透射层2520。

第二反射层2540可以覆盖第二反射区域2501并位于第一激光L1所在的光路上，以反射第一激光L1。第二反射层2540可以贴设于第二反射区域2501，第二反射层2540的形状和面积和第二反射区域2501的形状和面积大致相同，以充分覆盖第二反射区域2501。在一些可能的实施例中，第二反射层2540可以包括全反射层，例如金属反射膜。

第二透射层2520环绕在第二反射层2540的外周，第二透射层2520可以覆盖第二透射区域2503并位于第二激光L1和荧光F1所在的光路上，以透射第二激光L1和荧光F1。在这种情况下，出射光D1是由第一激光L1由第二反射层2540反射后与透射过第二透射层2520的第二激光L1和荧光F1进行合光后形成的。具体地，第二透射层2520可以贴设于第二透射区域2503，第二透射层2520的形状和面积和第二透射区域2503的形状和面积大致相同，以充分覆盖第二透射区域2503。在本实施例中，第二透射层2520可以是全透光膜，例如，AR增透膜。

在本实施例中，请参阅图5，激光模组20还可以包括第三激光模组270，第三激光模组270产生的第三激光L3的波长小于第一激光L1的波长。在一些可能的实施例中，第一激光模组210产生的第一激光L1为红激光，第二激光模组230产生的第二激光L2为绿激光，第三激光模组270产生的第三激光L3为蓝激光。在另一些可能的实施例中，第二激光模组230产生的第二激光L2为蓝激光，第三激光模组270产生的第三激光L3为绿激光。具体地，第三激光L3从第三激光模组270发射至匀光模组30的光程大于第一激光L1从第一激光模组230发射至匀光模组的光程。也即，第一激光L1(例如，红激光)可以采用近端合光的方式，第二激光L2和第三激光L3(例如，蓝绿激光)可以采用远端合光的方式，因此，在第二激光L2和第三激光L3的光程增大的情况下，其入射进匀光模组30时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第二激光L2和第三激光L3被匀光模组30分割的次数增多，进而提升了匀光模组30对第二激光L2和第三激光L3的匀光效果，使得光学成像系统100的成像质量提高。在又一些可能的实施例中，在第二激光模组230产生的第二激光L2为绿激光且第三激光模组270产生的第三激光L3为蓝激光的情况下，绿激光的光程可以大于蓝激光的光程。由于在光学成像系统100中，绿光起到对光学成像系统100的整体亮度起到主导作用。因此，绿激光的光程更长的情况下，使得绿激光被匀光模组30分割的次数增加，进一步提升匀光模组30对绿激光的匀光效果，使得光学成像系统100的成像质量进一步提高。

在本实施例中，第二激光L2和第三激光L3与荧光光源所产生的荧光F1进行合光后，入射进第一合光镜250，也即，在图5所示的实施例中，第一合光镜250还用于透射第三激光L3，具体地，第一合光镜250处出射的出射光D1是由反射后的第一激光L1与透射后的第二激光L1、第三激光L3和荧光F1合光后形成的。

下面结合荧光光源10的具体结构对荧光F1、第二激光L1和第三激光L3的具体合光系统进行介绍。

请参阅图6，荧光光源10可以包括第一荧光模组110、第二荧光模组130和第二合光镜120。其中，第一荧光模组110用于产生第一荧光F11，第二荧光模组130用于产生第二荧光F13。第一荧光F11的波长大于第二荧光F13的波长。在一些可能的实施例中，第一荧光模组110产生的第一荧光F11为红荧光，第二荧光模组130产生的第二荧光F13为绿荧光或蓝荧光，或者是由绿荧光和蓝荧光合光形成的混合荧光。其中，第一荧光F11可以为第一激光L1补光，第二荧光F13可以为第二激光L2补光，以使得光学成像系统100的成像亮度增加。具体地，第一荧光模组110和第二荧光模组130可以分别是单个荧光发生器，也可以是包括荧光发生器和透镜模块的荧光调制模组。

这里具体对第一荧光模组110的结构进行介绍。在图7所示的实施例中，第一荧光模组110可以包括第一荧光发生器1100和透镜模块1120。其中，第一荧光发生器1100用于产生第一荧光F11，具体地，第一荧光发生器1100可以是发光二极管(Light Emitting Diode,LED)。透镜模块1120设置在第一荧光F11所在的光路上，用于对第一荧光F11进行收集。具体地，透镜模块1120可以包括第一透镜1121和第二透镜1123，第一透镜1121和第二透镜1123依次设置在第一荧光发生器1100和第二合光镜120之间的第一荧光F11所在的光路上，以提升对第一荧光F11的收集效率。具体地，第一透镜1121和第二透镜1123可以是双凸透镜、平凸透镜等等。

第二合光镜120设置在第一荧光模组110产生的第一荧光F11和第二荧光模组130产生的第二荧光F13所在的光路上，用于对第一荧光F11和第二荧光F13进行合光以产生荧光F1。具体地，第一荧光模组110和第二荧光模组130分别位于第二合光镜120的相对两侧。在一些可能的实施例中，正如图6中所示，第二合光镜120可以反射第一荧光F11并透射第二荧光F13以形成荧光F1。在另一些可能的实施例中，第二合光镜120可以透射第一荧光F11并反射第二荧光F13以形成荧光F1，本实施例对第一荧光F11和第二荧光F13的具体合光方式不作具体限定。具体地，第二合光镜120的详细结构可以参考上文实施例中对第一合光镜250的介绍，在此不再赘述。

在本实施例中，请参阅图8，第一合光镜250设置在第二合光镜120和匀光模组30之间。第一激光模组210设置在第一合光镜250朝向匀光模组30的一侧。第二激光模组230和第三激光模组270设置在第二合光镜120背离第一合光镜250的一侧。因此，第一激光模组210产生的第一激光L1经过第一合光镜250的反射后即可到达匀光模组30，而第二激光模组230和第三激光模组270分别产生的第二激光L2和第三激光L3要分别进过第二合光镜120和第一合光镜250的透射后才能到达匀光模组30，进而延长了第二激光L2和第三激光L3的光程，扩大了第二激光L2和第三激光L3入射进匀光模组30时所对应的面分布。应当理解的是，本说明书中，光源A设置于光学器件B的某一侧，不应仅仅当作光源A和光学器件B的物理位置关系的限定，其应作广义的理解，应当理解为：从光源A发出的光线位于光学器件B的一侧，例如，“光源A设置在第一合光镜250朝向匀光模组30的一侧”可以理解为：光源A发出的光线传播至第一合光镜250朝向匀光模组30的一侧，后续该光线可由第一合光镜250反射至匀光模组30；又如，“光源A设置在第二合光镜120背离第一合光镜250的一侧”可以理解为：光源A发出的光线传播至第二合光镜120背离第一合光镜250的一侧，后续该光线可透射第二合光镜120以传播至第一合光镜250；其他类似之处以此类推，不再赘述。

在本实施例中，第一荧光模组110设置在第二合光镜120朝向匀光模组30的一侧，第二荧光模组130设置在第二合光镜120背离匀光模组30的一侧，也即，第二合光镜120用于反射第一荧光模组110产生的第一荧光F11并透射第二荧光模组130产生的第二荧光F13。

请参阅图9和图10，第二荧光模组130可以包括第一子荧光模组1310、第二子荧光模组1320和第三合光镜1330。其中，第一子荧光模组1310用于产生第一子荧光F131，第二子荧光模组1320用于产生第二荧光F132。第一子荧光F131的波长大于第二子荧光F132的波长。具体地，第一子荧光F131可以为绿荧光，第二子荧光F132可以为蓝荧光，其中，在第二激光L2为绿激光且第三激光L3为蓝激光的情况下，第一子荧光F131可以为第二激光L2补光，第二子荧光F132可以为第三激光L3补光，以使得光学成像系统100的成像亮度增加。具体地，第一子荧光模组1310和第二子荧光模组1320的详细结构可以参考上文实施例中对第一荧光模组110的介绍，在此不再赘述。

第三合光镜1330设置在第一子荧光模组1310产生的第一子荧光F131和第二子荧光模组1320产生的第二子荧光F132所在的光路上，用于对第一子荧光F131和第二子荧光F132进行合光以产生第二荧光F13。在一些可能的实施例中，如图10所示，第二子荧光模组1320可以设置在第三合光镜1330朝向第二合光镜120的一侧，第一子荧光模组1310设置在第三合光镜1330背离第二合光镜120的一侧。在这种情况下，第三合光镜1330用于反射第二子荧光F132并透射第一子荧光F131以形成第二荧光F13，并将第二荧光F13发射至第二合光镜120。在另一些可能的实施例中，第三合光镜1330也可以用于透射第二子荧光F132并反射第一子荧光F131以形成第二荧光F13，本实施例对第二荧光F13的具体合光方式不作具体限定。

这里具体对用于反射第二子荧光F132并透射第一子荧光F131的第三合光镜1330的结构进行介绍。请参阅图11和图12，第三合光镜1330包括第一本体1332、第一反射层1336和第一透射层1334。

第一本体1332大致呈片状(例如，圆片状、方片状等等)，用于对第一反射层1336和第一透射层1334起固定和承载的作用。第一本体1332可以由透明材料(例如，玻璃)制成，以提高对光线透射效率。本实施例中的第一本体1332的表面设有彼此邻接的第一透射区域1339和第一反射区域1337。第一反射区域1337可以大致位于第一本体1332的中央位置。其中，第一反射区域1337用于固定第一反射层1336，第一透射区域1339用于固定第一透射层1334。

第一反射层1336可以覆盖第一反射区域1337并位于第二子荧光F132所在的光路上，以反射第二子荧光F132。第一反射层1336可以贴设于第一反射区域1337，第一反射层1336的形状和面积和第一反射区域1337的形状和面积大致相同，以充分覆盖第一反射区域1337。在一些可能的实施例中，第一反射层1336可以包括全反射层，例如金属反射膜。

第一透射层1334环绕在第一反射层1336的外周，第一透射层1334可以覆盖第一透射区域1339并位于第一子荧光F131所在的光路上，以透射第一子荧光F131。在这种情况下，第二荧光F13是由第二子荧光F132由第一反射层1336反射后与透射过第一透射层1334的第一子荧光F131进行合光后形成的。具体地，第一透射层1334可以贴设于第一透射区域1339，第一透射层1334的形状和面积和第一透射区域1339的形状和面积大致相同，以充分覆盖第一透射区域1339。在本实施例中，第一透射层1334可以是全透光膜，例如，AR增透膜。

在本实施例中，请参阅图13，第二荧光模组130还可以包括第三子荧光模组1340，第三子荧光模组1340设置在第三合光镜1330朝向第一子荧光模组1310的一侧。其中，第三子荧光模组1340用于产生第三子荧光F134。第三子荧光F134的波长小于第一子荧光F131的波长。具体地，在第一子荧光F131为绿荧光的情况下，第三子荧光F134可以为蓝荧光。具体地，第三子荧光模组1340的详细结构可以参考上文实施例中对第一荧光模组110的介绍，在此不再赘述。

在本实施例中，第三合光镜1330还可以用于将第三子荧光模组1340产生的第三子荧光F134反射至第一子荧光模组1310。也即，第三子荧光模组1340产生的第三子荧光F134能够起到对第一子荧光模组1310补充激发的作用，使得第一子荧光模组1310产生的第一子荧光F131的亮度更高，进而提升了光学成像系统100的成像质量。具体地，第三合光镜1330中的第一反射层1336还可以位于第三子荧光F134所在的光路上，以反射第三子荧光F134。

请分别参阅图10、图14和图15，在本实施例中，第二激光模组230产生的第二激光L2为绿激光，且第二激光模组230设置在第三合光镜1330朝向第一子荧光模组1310的一侧，因此，第三合光镜1330还用于透射第二激光L2。具体地，第三合光镜1330中的第一透射层1334还可以位于第二激光L2所在的光路上，以透射第二激光L2。第三激光模组270产生的第三激光L3为蓝激光，且第三激光模组270设置在第二合光镜120和第三合光镜1330之间，第三激光模组270产生的第三激光L3与第二激光L2和第二荧光F13进行合光后射入第二合光镜120。

在本实施例中，第二激光模组230可以包括第二激光发生器2300、第二中继模块2320和第四合光镜2340。其中，第二激光发生器2300用于产生第二激光L2，第四合光镜2340设置在第二激光L2和第二子荧光F132所在的光路上，用于对第二激光L2和第二子荧光F132进行合光。在图14所示的实施例中，第四合光镜2340设置在第二激光L2和第二子荧光F132所在的光路上，其可以用于反射第二激光L2并透射第二子荧光F132，并将第二激光L2和第二子荧光F132合光后所形成的光发射至第三合光镜1330。具体地，第四合光镜2340的详细结构可以参考上文实施例中对第一合光镜250的介绍，在此不再赘述。在另一些可能的实施例中，第四合光镜2340还可以用于透射第二激光L2并反射第二子荧光F132，本实施例对第四合光镜2340的具体合光方式不作具体限定。

因此，在本实施例中，第二激光L2由第二激光发生器2300产生后，依次经过第四合光镜2340的反射，以及第三合光镜1330、第二合光镜120和第一合光镜250的透射后到达匀光模组30。相比于只经过第一合光镜250的反射即到达匀光模组30的第一激光L1而言，第二激光L2的光程更长，使得其入射进匀光模组30时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第二激光L2被匀光模组30分割的次数增多，进而提升了匀光模组30对第二激光L2的匀光效果。

第二中继模块2320设置第二激光L2所在的光路上，用于调整第二激光L2的出射方向，使得经由第二中继模块2320出射的第二激光L2能够入射至第四合光镜2340所在的位置。具体地，第二中继模块2320可以包括第三中继透镜2321、第二散光器件2323和第四中继透镜2325。其中，第三中继透镜2321、第二散光器件2323和第四中继透镜2325依次设置在第二激光发生器2300和第四合光镜2340之间的第二激光L2所在的光路上。第三中继透镜2321和第四中继透镜2325用于调整第二激光L2的出射方向，其可以是双凸透镜、平凸透镜等等。第二散光器件2323设置在第三中继透镜2321和第四中继透镜2325之间，用于对第三中继透镜2321和第四中继透镜2325之间的第二激光L2散射，进而减弱第二激光L2的相干性，以降低第二激光L2中的散斑对光学成像系统100所产生的投影图像的影响。具体地，第二散光器件2323可以包括散射片或散射轮(图中未示出)，本实施例对此不作具体限定。

在本实施例中，第三激光模组270可以包括第三激光发生器2700、第三中继模块2720和第五合光镜2740。其中，第三激光发生器2700用于产生第三激光L3，第五合光镜2740设置在第二激光L2、第二荧光F13和第三激光L3所在的光路上，用于对第二激光L2、第二荧光F13和第三激光L3进行合光。在图15所示的实施例中，第五合光镜2740设置在第二激光L2、第二荧光F13和第三激光L3所在的光路上，其可以用于反射第三激光L3并透射第二激光L2和第二荧光F13，并将第二激光L2、第二荧光F13和第三激光L3合光后所形成的光发射至第二合光镜120。具体地，第五合光镜2740的详细结构可以参考上文实施例中对第一合光镜250的介绍，在此不再赘述。在另一些可能的实施例中，第五合光镜2740还可以用于透射第三激光L3并反射第二激光L2和第二荧光F13，本实施例对第五合光镜2740的具体合光方式不作具体限定。

因此，在本实施例中，第三激光L3由第三激光发生器2700产生后，依次经过第五合光镜2740的反射，以及第二合光镜120和第一合光镜250的透射后到达匀光模组30。相比于只经过第一合光镜250的反射即到达匀光模组30的第一激光L1而言，第三激光L3的光程更长，使得其入射进匀光模组30时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第三激光L3被匀光模组30分割的次数增多，进而提升了匀光模组30对第三激光L3的匀光效果。

第三中继模块2720设置第三激光L3所在的光路上，用于调整第三激光L3的出射方向，使得经由第三中继模块2720出射的第三激光L3能够入射至第五合光镜2740所在的位置。具体地，第三中继模块2720可以包括第五中继透镜2721、第三散光器件2723和第六中继透镜2725。其中，第五中继透镜2721、第三散光器件2723和第六中继透镜2725依次设置在第三激光发生器2700和第五合光镜2740之间的第三激光L3所在的光路上。第五中继透镜2721和第六中继透镜2725用于调整第三激光L3的出射方向，其可以是双凸透镜、平凸透镜等等。第三散光器件2723设置在第五中继透镜2721和第六中继透镜2725之间，用于对第五中继透镜2721和第六中继透镜2725之间的第三激光L3散射，进而减弱第三激光L3的相干性，以降低第三激光L3中的散斑对光学成像系统100所产生的投影图像的影响。具体地，第三散光器件2723可以包括散射片或散射轮(图中未示出)，本实施例对此不作具体限定。

匀光模组30在出射光D1所在的光路上，以使荧光F1、第一激光L1和第二激光L2匀光后形成匀光出射光D2。也即，匀光模组30可以使得匀光后的出射光D1(也即，匀光出射光D2)的强度更加均匀。此外，由于出射光D1中包括由第一激光L1和第二激光L2，第一激光L1和第二激光L2在经过匀光模组30时，会发生多次反射，进而破坏第一激光L1和第二激光L2的相干性，以提升光学成像系统100的成像效果。

请参阅图16，匀光模组30可以包括复眼透镜320，复眼透镜320设置在第一合光镜250和光调制器40之间的出射光D1所在的光路上，用于对出射光D1进行匀光。在另一些可能的实施例中，匀光模组30还可以包括聚焦透镜和匀光棒(图中未示出)，聚焦透镜和匀光棒依次设置在第一合光镜250和光调制器40之间，聚焦透镜用于对出射光D1进行聚焦，使得聚焦后的出射光D1能够全部进入匀光棒，减少了出射光D1的损失，匀光棒用于对聚焦后的出射光D1进行匀光，使得出射光D1更加均匀，并破坏出射光D1中第一激光L1和第二激光L2的相干性。

光调制器40设置在匀光出射光D2所在光路上，用于对匀光出射光D2进行调制。具体地，光调制器40可以为数字微镜器件(Digital Micromirror Devices,DMD)，DMD由数字微镜阵列构成，每一数字微镜构成一个调制单元，一个调制单元用于调制一个像素对应的图像。各数字微镜在控制器件产生的驱动信号的驱动下进行翻转，各数字微镜的翻转的次数由驱动信号决定，翻转的数字微镜对匀光出射光D2进行调制，并形成携带有图像信息的光线，也即，投影图像。

在本实施例中，光学成像系统100还可以包括中继模组50，中继模组50设置在匀光模组30和光调制器40之间，用于将匀光出射光D2传递至光调制器40。其中，中继模组50包括中继透镜组520和中继棱镜540，中继透镜组520和中继棱镜540依次设置在匀光模组30和光调制器40之间的光路上。其中，中继透镜组520可以用于调整匀光出射光D2的方向，使其能够发射至中继棱镜540所在的位置。中继棱镜540能够将经由中继透镜组520出射的匀光出射光D2反射至光调制器40，并将经由光调制器40出射的投影图像透射至待投影区域。具体地，中继透镜组520可以包括第一平凸透镜5210和第二平凸透镜5230。其中，第一平凸透镜5210的凸面朝向匀光模组30，第一平凸透镜5210的平面和第二平凸透镜5230的凸面相对设置，第二平凸透镜5230的平面朝向中继棱镜540。且第二平凸透镜5230的平面与第一平凸透镜5210的平面不平行。因此，第一平凸透镜5210和第二平凸透镜5230相错设置在匀光模组30和中继棱镜540之间，进而改变匀光出射光D2的光路方向，使得匀光出射光D2能够顺利进入中继棱镜540。

本申请实施方式提供一种光学成像系统100。该光学成像系统100可以包括荧光光源10、激光光源20、匀光模组30以及光调制器40。其中，荧光光源10用于产生荧光F1。激光光源20包括第一激光模组210、第二激光模组230和第一合光镜250，第一合光镜250设置在荧光F1、第一激光模组210产生的第一激光L1和第二激光模组230产生的第二激光L2所在的光路上，用于将荧光F1、第一激光L1和第二激光L2进行合光以产生出射光D1，第一激光L1的波长大于第二激光L2的波长。匀光模组30在出射光D1所在的光路上，以使荧光F1、第一激光L1和第二激光L2匀光后形成匀光出射光D2，第二激光L2从第二激光模组230发射至匀光模组30的光程大于第一激光L1从第一激光模组210发射至匀光模组30的光程。光调制器40设置在匀光出射光D2所在光路上。

由于本实施例中的第二激光L2从第二激光模组230发射至匀光模组30的光程大于第一激光L1从第一激光模组210发射至匀光模组30的光程，且第一激光L1的波长大于第二激光L2的波长。也即，第一激光L1(例如，红激光)可以采用近端合光的方式，而第二激光L2(例如，蓝绿激光)采用远端合光的方式。因此，在第二激光L2的光程增大的情况下，其入射进匀光模组30时所对应的面分布(也即，光斑面积)也会增大，使得第二激光L2被匀光模组30分割的次数增多，进而提升了匀光模组30对第二激光L2的匀光效果，使得光学成像系统100的成像质量提高。

在本申请说明书中，如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“里”等指示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申请而简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括：

荧光光源，用于产生荧光；

激光光源，包括第一激光模组、第二激光模组和第一合光镜，所述第一合光镜设置在所述荧光、所述第一激光模组产生的第一激光和所述第二激光模组产生的第二激光所在的光路上，用于将所述荧光、所述第一激光和所述第二激光进行合光以产生出射光，所述第一激光的波长大于所述第二激光的波长；

匀光模组，设置在所述出射光所在的光路上，以使所述荧光、所述第一激光和所述第二激光匀光后形成匀光出射光，所述第二激光从所述第二激光模组发射至所述匀光模组的光程大于所述第一激光从所述第一激光模组发射至所述匀光模组的光程；以及

光调制器，设置在所述匀光出射光所在光路上。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一激光模组产生的第一激光为红激光；所述第二激光模组产生的第二激光为绿激光或蓝激光。

3.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述激光模组还包括第三激光模组，所述第三激光模组产生的第三激光的波长小于所述第一激光的波长，且所述第三激光从所述第三激光模组发射至所述匀光模组的光程大于所述第一激光从所述第一激光模组发射至所述匀光模组的光程。

4.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述荧光光源包括第一荧光模组、第二荧光模组和第二合光镜，所述第二合光镜设置在所述第一荧光模组产生的第一荧光和所述第二荧光模组产生的第二荧光所在的光路上，用于对所述第一荧光和所述第二荧光进行合光以产生所述荧光，所述第一荧光的波长大于所述第二荧光的波长。

5.根据权利要求4所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一合光镜设置在所述第二合光镜和所述匀光模组之间；

所述第一激光模组设置在所述第一合光镜朝向所述匀光模组的一侧以使所述第一合光镜能够用于反射所述第一激光；

所述第二激光模组和所述第三激光模组设置在所述第二合光镜背离所述第一合光镜的一侧以使所述第二合光镜能够用于透射所述第二激光和所述第三激光。

6.根据权利要求5所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一激光模组包括第一激光发生器和中继模块；

所述第一激光发生器用于产生所述第一激光；所述中继模块设置在所述第一激光所在的光路上。

7.根据权利要求6所述的光学成像系统，其特征在于，所述中继模块包括第一中继透镜、第一散光器件和第二中继透镜；

所述第一中继透镜、所述第一散光器件和所述第二中继透镜依次设置在所述第一激光发生器和所述第一合光镜之间；

所述第一散光器件包括散射片或散射轮。

8.根据权利要求4所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一荧光模组设置在所述第二合光镜朝向所述匀光模组的一侧，所述第二荧光模组设置在所述第二合光镜背离所述匀光模组的一侧以使所述第二合光镜能够用于反射所述第一荧光并透射所述第二荧光；

所述第二荧光模组包括第一子荧光模组、第二子荧光模组和第三合光镜；所述第三合光镜设置在所述第一子荧光模组产生的第一子荧光和所述第二子荧光模组产生的第二子荧光所在的光路上，用于对所述第一子荧光和所述第二子荧光进行合光以产生所述第二荧光，所述第一子荧光的波长大于所述第二子荧光的波长。

9.根据权利要求8所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一子荧光为绿荧光，所述第二子荧光为蓝荧光，所述第二子荧光模组设置在所述第三合光镜朝向所述第二合光镜的一侧，所述第一子荧光模组设置在所述第三合光镜背离所述第二合光镜的一侧；

所述第三合光镜用于反射所述第二子荧光并透射所述第一子荧光以形成所述第二荧光，并将所述第二荧光发射至所述第二合光镜。

10.根据权利要求9所述的光学成像系统，其特征在于，第二荧光模组还包括第三子荧光模组，所述第三子荧光模组设置在所述第三合光镜朝向所述第一子荧光模组的一侧；

所述第三合光镜还用于将所述第三子荧光模组产生的第三子荧光反射至所述第一子荧光模组，所述第三子荧光的波长小于所述第一子荧光的波长。

11.根据权利要求9所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二激光模组产生的第二激光为绿激光，所述第三激光模组产生的第三激光为蓝激光，所述第二激光模组设置在所述第三合光镜朝向所述第一子荧光模组的一侧，所述第三合光镜还用于透射所述第二激光；

所述第三激光模组设置在所述第二合光镜和所述第三合光镜之间，所述第三激光模组产生的第三激光与所述第二激光和所述第二荧光进行合光后射入所述第二合光镜。

12.根据权利要求10所述的光学成像系统，其特征在于，所述第三合光镜包括第一本体、第一反射层和第一透射层；

所述第一本体的表面设有彼此邻接的第一透射区域和第一反射区域；

所述第一反射层覆盖所述第一反射区域并位于所述第二子荧光和所述第三子荧光所在的光路上，以反射所述第二子荧光和所述第三子荧光；

所述第一透射层环绕在所述第一反射层的外周，所述第一透射层覆盖所述第一透射区域并位于所述第一子荧光和所述第二激光所在的光路上，以透射所述第一子荧光和所述第二激光。

13.根据权利要求1至12任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一合光镜包括第二本体、第二反射层和第二透射层；

所述第二本体的表面设有彼此邻接的第二透射区域和第二反射区域；

所述第二反射层覆盖所述第二反射区域并位于所述第一激光所在的光路上，以反射所述第一激光；

所述第二透射层环绕在所述第二反射层的外周，所述第二透射层覆盖所述第二透射区域并位于所述第二激光和所述荧光所在的光路上，以透射所述第二激光和所述荧光，所述第一激光由所述第二反射层反射后与透射过所述第二透射层的所述第二激光和所述荧光进行合光以形成所述出射光。