CN219978689U - 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激发光源、色轮、合光模组以及光调制器。激发光源包括激光发生器和发光二极管，激发光源产生的激发光由激光发生器产生的第一出射光和发光二极管产生的第二出射光合光而成。色轮设置在激发光所在的光路上，色轮包括透射部和荧光激发部；透射部用于透射激发光以形成透射激发光，荧光激发部用于在激发光的激发下生成指定荧光。合光模组设置在透射激发光以及指定荧光所在的光路上，用于对透射激发光和指定荧光进行合光以产生出射光。光调制器设置在出射光所在的光路上。由于发光二极管的价格远低于激光发生器的价格，和采用多个激光发生器的技术方案相比，降低了光学成像系统的硬件成本。

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荧光的复合光源，通过价格成本较低的蓝色激光去分别激发绿色荧光粉和红色荧光粉以得到绿荧光和红荧光，绿荧光、红荧光和蓝色激光一起构成光学引擎所需的三基色光。然而若是需要提高该符复合光源的亮度，则需要增加蓝色激光的数量，导致投影设备的成本增加。

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光学成像系统，该光学成像系统包括激发光源、色轮、合光模组以及光调制器。其中，激发光源包括激光发生器和发光二极管，激发光源产生的激发光由激光发生器产生的第一出射光和发光二极管产生的第二出射光合光而成。色轮设置在激发光所在的光路上，色轮包括透射部和荧光激发部；透射部用于透射激发光以形成透射激发光，荧光激发部用于在激发光的激发下生成指定荧光。合光模组设置在透射激发光以及指定荧光所在的光路上，用于对透射激发光和指定荧光进行合光以产生出射光。光调制器设置在出射光所在的光路上。

其中，在一些可选实施例中，激发光源还包括第一合光镜，第一合光镜设置在第一出射光和第二出射光所在的光路上，并用于将第一出射光和第二出射光进行合光以形成激发光。

其中，在一些可选实施例中，第一合光镜用于反射第一出射光并透射第二出射光以形成激发光；第一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一出射光的光路上，以反射第一出射光；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二出射光的光路上，以透射第二出射光，第一出射光由第一反射层反射后与透射过第一透射层的第二出射光进行合光以形成激发光。

其中，在一些可选实施例中，第一反射区域在第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于第一出射光的出光面面积。第一反射区域和第一透射区域在第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于第二出射光的出光面面积。

其中，在一些可选实施例中，第一反射层包括全反射层、指定偏振态反射层和指定波长反射层中的任意一项。

其中，在一些可选实施例中，第一合光镜用于透射第一出射光并反射第二出射光以形成激发光；第一合光镜包括第二本体和第二反射层；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；第二透射区域位于第一出射光的光路上，以透射第一出射光；第二反射层覆盖第二反射区域并位于第二出射光的光路上，以反射第二出射光；第二出射光由第二反射层反射后与透射过第二透射区域的第一出射光进行合光以形成激发光。

其中，在一些可选实施例中，第二透射区域在第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于第一出射光的出光面面积；第二反射区域和第二透射区域在第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于第二出射光的出光面面积。

其中，在一些可选实施例中，第一合光镜还包括第二透射层，第二透射层覆盖第二透射区域，第二反射层环绕在第二透射层的外周；第二透射层包括全透射层、指定偏振态透射层和指定波长透射层中的任意一项。

其中，在一些可选实施例中，合光模组包括合光模块以及多个第一反射镜；合光模块设置在激发光源和色轮之间，用于将激发光发射至色轮，并将色轮产生的指定荧光发射至光调制器；多个第一反射镜设置在透射激发光所在的光路上，用于将透射激发光反射至合光模块，合光模块还用于将经由多个第一反射镜反射后的透射激发光反射至光调制器。

其中，在一些可选实施例中，合光模块包括分光合光镜；分光合光镜设置在激发光源和色轮之间，用于将激发光反射至色轮，将色轮产生的指定荧光透射至光调制器，并将经由多个第一反射镜反射后的透射激发光反射至光调制器。

其中，在一些可选实施例中，合光模块包括第一分光镜以及第二合光镜；第一分光镜设置在激发光源和色轮之间，用于将激发光透射至色轮，并将色轮产生的指定荧光反射至光调制器；第二合光镜设置在第一分光镜和光调制器之间，用于将经由第一分光镜反射后的指定荧光透射至光调制器，并将经由多个第一反射镜反射后的透射激发光反射至光调制器。

其中，在一些可选实施例中，光学成像系统还包括色轮驱动件，色轮连接于色轮驱动件；光学成像系统还包括控制器，控制器分别电性连接于色轮驱动件和发光二极管，用于在控制色轮驱动件工作的过程中，若透射部旋转至激发光所在的光路，则控制发光二极管关闭；若荧光激发部旋转至激发光所在的光路，则控制发光二极管开启。

其中，在一些可选实施例中，荧光激发部包括第一荧光激发部和第二荧光激发部，第一荧光激发部所生成的第一荧光的波长大于第二荧光激发部所生成的第二荧光；控制器还用于在控制色轮驱动件工作的过程中，若第一荧光激发部旋转至激发光所在的光路，则控制发光二极管关闭；若第二荧光激发部旋转至激发光所在的光路，则控制发光二极管开启。

其中，在一些可选实施例中，光学成像系统还包括中继模组，中继模组设置在合光模组和光调制器之间；中继模组包括中继透镜组和中继棱镜，中继透镜组和中继棱镜依次设置在合光模组和光调制器之间的光路上。

其中，在一些可选实施例中，中继透镜组包括第一平凸透镜和第二平凸透镜，第一平凸透镜的第一凸面和第二平凸透镜的第二凸面相对设置，第一平凸透镜的第一平面朝向合光模组，第二平凸透镜的第二平面朝向中继棱镜，且与第一平面不平行；或中继透镜组包括第一双凸透镜、第二双凸透镜以及第二反射镜，第一双凸透镜、第二反射镜和第二双凸透镜依次设置在合光模组和中继棱镜之间。

本申请提供了一种光学成像系统，该光学成像系统包括激发光源、色轮、合光模组以及光调制器。其中，激发光源产生的激发光由激光发生器产生的第一出射光和发光二极管产生的第二出射光合光而成。当该激发光经由色轮上的透射部时，激发光发生透射形成透射激发光。当该激发光经由色轮上的荧光激发部时，激发光在荧光激发部的激发下生成指定荧光。后续合光模组对上述透射激发光和指定荧光进行合光以形成出射光，最后由光调制器对出射光进行调制生成指定图像。由于本申请中的激发光在激光发生器产生的第一出射光的基础上，加入了发光二极管产生的第二出射光，增加了激发光的光通量，提高了成像亮度。此外，发光二极管的价格远低于激光发生器的价格，和采用多个激光发生器的技术方案相比，降低了光学成像系统的硬件成本。

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结构示意图。

图2是图1中色轮的平面示意图。

图3是图1中激发光源的一种结构示意图。

图4是图3中第一合光镜的剖面示意图。

图5是图3中第一合光镜的平面示意图。

图6是图1中激发光源的另一种结构示意图。

图7是图6中第一合光镜的剖面示意图。

图8是图6中第一合光镜的平面示意图。

图9是图1中合光模块的结构示意图。

图10是图9中合光模块的一种结构示意图。

图11是图9中合光模块的另一种结构示意图。

图12是图1中光学成像系统的另一种结构示意图。

图13是图12中中继模组的一种结构示意图。

图14是图12中中继模组的另一种结构示意图。

图15是图12中光学成像系统的又一种结构示意图。

图16是图12中光学成像系统的再一种结构示意图。

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和图2，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可以包括激发光源10、色轮20、合光模组30以及光调制器40。其中，激发光源10包括激光发生器120和发光二极管140，激发光源10产生的激发光L1由激光发生器120产生的第一出射光和发光二极管140产生的第二出射光合光而成。色轮20设置在激发光L1所在的光路上，色轮20包括透射部210和荧光激发部230。其中，透射部210用于透射激发光L1以形成透射激发光L2，荧光激发部230用于在激发光L1的激发下生成指定荧光L3。合光模组30设置在透射激发光L2以及指定荧光L3所在的光路上，用于对透射激发光L2和指定荧光L3进行合光以产生出射光L4。光调制器40设置在出射光L4所在的光路上。

由于本申请实施例中的激发光L1在激光发生器120产生的第一出射光的基础上，加入了发光二极管140产生的第二出射光，增加了激发光的光通量，提高了光学成像系统100的成像亮度。此外，发光二极管140的价格远低于激光发生器120的价格，和采用多个激光发生器120的技术方案相比，降低了光学成像系统100的硬件成本。

下面对光学成像系统100的各个组成模块进行详细介绍。

激发光源10用于生成激发光L1。激发光源10可以包括激光发生器120和发光二极管140，也即，激发光L1是由激光发生器120产生的第一出射光和发光二极管140产生的第二出射光合光而成的。具体地，激光发生器120为蓝色激光发生器，例如，该蓝色激光发生器可以是主波长为455nm的激光发生器，也可以是主波长为465nm的激光发生器。在一些可能的实施例中，激光发生器120产生的第一出射光可以是偏振光，例如P偏振光、S偏振光等等，本实施例不作具体限定。

发光二极管140(Light Emitting Diode,LED)为蓝光LED，其产生的第二出射光为包括P偏振光和S偏振光的非偏振朗伯光。具体地，蓝光LED的主波长可以大于或等于430nm，且小于或等于480nm。例如，蓝光LED的主波长可以是432nm、450nm等等。

请参阅图3，在本实施例中，激发光源10还可以包括第一合光镜160，第一合光镜160可以是二向色镜、合光棱镜等等。第一合光镜160设置在第一出射光和第二出射光所在的光路上，并用于将第一出射光和第二出射光进行合光以形成激发光L1。在一些可能的实施例中，第一合光镜160可以用于反射第一出射光并透射第二出射光以形成激发光L1。在另一些可能的实施例中，第一合光镜160可以用于透射第一出射光并反射第二出射光以形成激发光L1，本实施例对第一出射光和第二出射光的具体合光方式不作具体限定。

请参阅图3至图5，在一种示例中，第一合光镜160用于反射第一出射光并透射第二出射光以形成激发光L1。具体地，第一合光镜160可以包括第一本体161、第一反射层162和第一透射层163。第一本体161大致呈片状(例如，圆片状、方片状等等)，用于对第一反射层162和第一透射层163起固定和承载的作用。第一本体161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161的表面设有彼此邻接的第一透射区域1614和第一反射区域1612。第一反射区域1612可以大致位于第一本体161的中央位置。其中，第一透射区域1614用于固定第一透射层163，第一反射区域1612用于固定第一反射层162。

第一反射层162覆盖第一反射区域1612并位于第一出射光的光路上，以反射第一出射光。第一反射层162可以贴设于第一反射区域1612，第一反射层162的形状和面积和第一反射区域1612的形状和面积大致相同，以充分覆盖第一反射区域1612。在一些可能的实施例中，第一反射层162可以包括全反射层，例如金属反射膜。

在另一些可能的实施例中，第一反射层162的材质可以基于第一出射光的特性确定。例如，在第一出射光的偏振态已知的情况下，第一反射层162可以包括指定偏振态反射层。示例性地，在第一出射光为S偏振光的情况下，第一反射层162可以是用于反射S偏振光且透射P偏振光的偏振膜。又如，在第一出射光的波长已知的情况下，第一反射层162可以包括指定波长反射层。示例性地，在第一出射光的波长为455nm的情况下，第一反射层162可以是455nm波长反射膜。

在本实施例中，第一反射区域1612在第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于第一出射光的出光面面积。因此，当第一出射光经由第一合光镜160时，第一出射光能够至少部分地(例如，基本完全地)落入第一反射区域1612所在的范围内，也即，第一出射光能够被第一反射区域1612内的第一反射层162充分反射，以提高第一合光镜160的合光效率。

第一透射层163环绕在第一反射层162的外周，且第一透射层163覆盖第一透射区域1614并位于第二出射光的光路上，以透射第二出射光。在这种情况下，激发光源10所生成的激发光L1是由第一出射光由第一反射层162反射后与透射过第一透射层163的第二出射光进行合光后形成的。具体地，第一透射层163可以贴设于第一透射区域1614，第一透射层163的形状和面积和第一透射区域1614的形状和面积大致相同，以充分覆盖第一透射区域1614。在本实施例中，第一透射层163可以是全透光膜，例如，AR增透膜。

在本实施例中，第一反射区域1612和第一透射区域1614在第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于第二出射光的出光面面积。因此，当第二出射光经由第一合光镜160时，第二出射光能够至少部分地(例如，基本完全地)落入第一反射区域1612和第一透射区域1614所在的范围内，也即，第二出射光能够被第一透射区域1614内的第一透射层163充分透射，以提高第一合光镜160的合光效率。

这里需要说明的是，由于发光二极管140的光学扩展量远大于激光发生器120的光学扩展量，使得第一透射区域1614的覆盖面积会远大于第一反射区域1612的覆盖面积。因此，在第一反射层162为全反射层的情况下，当第二出射光透射过第一合光镜160时，仅会损失照射在第一反射层162上的小部分光，使得绝大部分的第二出射光能够和第一出射光进行合光以形成激发光L1。同样地，在第一反射层162为指定偏振态透射层或指定波长透射层的情况下，当第二出射光透射过第一合光镜160时，也只会损失照射在第一反射层162上的小部分光。示例性地，在第一反射层162为用于反射S偏振光且透射P偏振光的偏振膜的情况下，照射在第一反射层162上的第二出射光中的S偏振光会发生损失，而第二出射光中的P偏振光能够完成透射过第一反射层162和第一透射层163。因此，和采用全反射层作为第一反射层162的方案相比，采用偏振膜作为第一反射层162的方案能够进一步降低第二出射光的损失，进而提高第一合光镜160的合光效率。

请参阅图6至图8，在另一种示例中，第一合光镜160用于透射第一出射光并反射第二出射光以形成激发光L1。具体地，第一合光镜160可以包括第二本体165和第二反射层166。第二本体165大致呈片状(例如，圆片状、方片状等等)，用于第二反射层166起固定和承载的作用。第二本体165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165的表面设有彼此邻接的第二透射区域1652和第二反射区域1654。第二透射区域1652可以大致位于第二本体165的中央位置。其中，第二反射区域1654用于固定第二反射层166。

第二透射区域1652位于第一出射光的光路上，以透射第一出射光。由于第二本体165是由透明材料制成的，因此在第二透射区域1652内无需覆盖任何的透射膜就可以实现对第一出射光的透射，节约了第一合光镜160的硬件成本。具体地，第二透射区域1652在第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于第一出射光的出光面面积。因此，当第一出射光经由第一合光镜160时，第一出射光能够至少部分地(例如，基本完全地)落入第二透射区域1652所在的范围内，也即，第一出射光能够被第二透射区域1652充分透射，以提高第一合光镜160的合光效率。

在本实施例中，为了提高对第一出射光的透射效率，第一合光镜160还可以包括第二透射层167，第二透射层167覆盖第二透射区域1652并位于第一出射光的光路上，以透射第一出射光。第二透射层167可以贴设于第二透射区域1652，第二透射层167的形状和面积和第二透射区域1652的形状和面积大致相同，以充分覆盖第二透射区域1652。在一些可能的实施例中，第一反射层162可以包括全透射层，例如，AR增透膜。

在另一些可能的实施例中，第二透射层167的材质可以基于第一出射光的特性确定。例如，在第一出射光的偏振态已知的情况下，第二透射层167可以包括指定偏振态透射层。示例性地，在第一出射光为S偏振光的情况下，第二透射层167可以是用于透射S偏振光且反射P偏振光的偏振膜。又如，在第一出射光的波长已知的情况下，第二透射层167可以包括指定波长透射层。示例性地，在第一出射光的波长为455nm的情况下，第二透射层167可以是455nm波长透射膜。

第二反射层166环绕在第二透射层167的外周，且第二反射层166覆盖第二反射区域1654并位于第二出射光的光路上，以反射第二出射光。在这种情况下，激发光源10所生成的激发光L1是由第二出射光由第二反射层166反射后与透射过第二透射区域1652的第一出射光进行合光后形成的。具体地，第二反射层166可以贴设于第二反射区域1654，第二反射层166的形状和面积和第二反射区域1654的形状和面积大致相同，以充分覆盖第二反射区域1654。在本实施例中，第二反射层166可以是全反射层，例如金属反射膜。

在本实施例中，第二反射区域1654和第二透射区域1652在第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于第二出射光的出光面面积。因此，当第二出射光经由第一合光镜160时，第二出射光能够至少部分地(例如，基本完全地)落入第二反射区域1654和第二透射区域1652所在的范围内，也即，第二出射光能够被第二反射区域1654内的第二反射层166充分反射，以提高第一合光镜160的合光效率。

在本实施例中，请再次参阅图3和图6，激发光源10还可以包括第一透镜模块180，第一透镜模块180设置在发光二极管140和第一合光镜160之间，用于对发光二极管140产生的第二出射光进行收集。具体地，第一透镜模块180可以包括第一透镜181和第二透镜183，第一透镜181和第二透镜183沿第二出射光的光路依次设置在发光二极管140和第一合光镜160之间，以提升对第二出射光的收集效率。

请再次参阅图1和图2，色轮20设置在激发光L1所在的光路上，色轮20大致呈环状，其可以包括透射部210和荧光激发部230。透射部210和荧光激发部230相连接，且环绕设置在色轮20的外周。其中，透射部210用于透射激发光L1以形成透射激发光L2，荧光激发部230用于在激发光L1的激发下生成指定荧光L3。透射部210可以是蓝光AR片或者是蓝光散射片。在一些可能的实施例中，透射部210对应区域可以镂空，也即，激发光L1可以直接穿过透射部210对应区域，以形成透射激发光L2，进而节约了色轮的硬件成本。荧光激发部230的表面可以分布有指定颜色的荧光粉，该荧光粉在激发光L1的激发下生成指定荧光L3。在一些可能的实施例中，在荧光激发部230的表面还可以覆盖有反射层，在反射层的表面分布有指定颜色的荧光粉。因此，当荧光激发部230生成指定荧光L3后，反射层进而将该指定荧光L3进行反射。

荧光激发部230可以包括第一荧光激发部232和第二荧光激发部234，第一荧光激发部232、第二荧光激发部234和透射部210三者依次首尾相连，且位于色轮20的外缘部位。具体地，第一荧光激发部232的表面可以分布有红荧光粉，红荧光粉在激发光L1(也即，蓝光)的激发下可以生成红荧光。第二荧光激发部234的表面可以分布有绿荧光粉，绿荧光粉在激发光L1(也即，蓝光)的激发下可以生成绿荧光。也即，第一荧光激发部232所生成的第一荧光(也即，红荧光)的波长大于第二荧光(也即，绿荧光)激发部所生成的第二荧光。

请再次参阅图1，在本实施例中，光学成像系统100还可以包括色轮驱动件50和控制器60。其中，色轮驱动件50连接于色轮20，用于驱动色轮20转动，使得色轮20上的透射部210和荧光激发部230能够不断循环经过激发光L1所在的光路。具体地，色轮驱动件50可以是旋转驱动件(例如，旋转电机、旋转舵机等等)，本实施例对此不作具体限定。

控制器60分别电性连接于色轮驱动件50和发光二极管140，控制器60可以是控制芯片、集成电路板等结构，用于控制色轮驱动件50驱动色轮20进行旋转，以及控制发光二极管140的开启和关闭。其中，控制器60控制色轮驱动件50的旋转频率是根据光调制器40的调制频率确定的，当旋转频率和调制频率相一致时，光调制器40能够分别对红蓝绿三基色光(也即，红荧光、绿荧光和蓝色的透射激发光L2)进行光调制，从而使得三基色光可以按照不同的比例合成出不同颜色的光，以形成多彩的投影图像。

在本实施例中，控制器60在控制色轮驱动件50工作的过程中，还控制发光二极管140的开启和关闭。具体地，当色轮驱动件50驱动色轮20上的荧光激发部230旋转至激发光L1所在的光路时，控制器60则控制发光二极管140开启。此时，发光二极管140发出的第二出射光可以对激光发生器120发出的第一出射光进行补充，增加了激发光L1的光通量，提高了光学成像系统100的成像亮度。当色轮驱动件50驱动色轮20上的透射部210旋转至激发光L1所在的光路时，控制器60则控制发光二极管140关闭，进而节约了光学成像系统100的整体功耗。

具体地如图2所示，荧光激发部230可以包括第一荧光激发部232和第二荧光激发部234。当色轮驱动件50驱动色轮20上的第一荧光激发部232旋转至激发光L1所在的光路时，控制器60则控制发光二极管140关闭。由于第一荧光激发部232用于激发红荧光，第一荧光激发部232上的红荧光粉在较低功率的激发光L1的激发下，也有较好的激发效率和色坐标，因此，在激发红荧光时，控制器60会控制发光二极管140关闭，只靠激光发生器120发出的第一出射光进行荧光激发，进而节约了光学成像系统100的整体功耗。当色轮驱动件50驱动色轮20上的第二荧光激发部234旋转至激发光L1所在的光路时，控制器60则控制发光二极管140开启。由于第二荧光激发部234用于激发绿荧光，第二荧光激发部234上的绿荧光粉对激发光L1的功率密度和温度的敏感性较低，因此，为了获取绿荧光的亮度，控制器会开启发光二极管140，进而激发光L1在第二出射光的补充下，可以提升光学成像系统100的成像亮度。

合光模组30设置在透射激发光L2以及指定荧光L3所在的光路上，用于对透射激发光L2和指定荧光L3进行合光以产生出射光L4。请参阅图9，合光模组30可以包括合光模块320以及多个第一反射镜340。其中，合光模块320设置在激发光源10和色轮20之间，用于将激发光L1发射至色轮20，并将色轮20产生的指定荧光L3发射至光调制器40。多个第一反射镜340设置在透射激发光L2所在的光路上，用于将透射激发光L2反射至合光模块320，合光模块320还用于将经由多个第一反射镜340反射后的透射激发光L2反射至光调制器40，进而实现对透射激发光L2和指定荧光L3的合光。

请参阅图10，作为一种示例，合光模块320可以包括分光合光镜321，分光合光镜321设置在激发光源10和色轮20之间，用于将激发光L1反射至色轮20，将色轮20产生的指定荧光L3透射至光调制器40，并将经由多个第一反射镜340反射后的透射激发光L2反射至光调制器340。具体地，分光合光镜321可以包括分光片和合光片，其中，分光片用于反射激发光L1并透射指定荧光L3，合光片用于透射指定荧光L3并反射透射激发光L2。

在图10所示的实施例中，合光模组30还可以包括第二透镜模块360和第三透镜模块380，第二透镜模块360设置在分光合光镜321和色轮20之间，用于对色轮20产生的指定荧光L3进行收集。具体地，第二透镜模块360可以包括第三透镜361和第四透镜363，第三透镜361和第四透镜363依次设置在分光合光镜321和色轮20之间，以提升对指定荧光L3的收集效率。第三透镜模块380设置在色轮20和多个第一反射镜340之间，用于对色轮20产生的透射激发光L2进行收集。具体地，第三透镜模块380可以包括蓝光中继透镜。

请参阅图11，作为另一种示例，合光模块320可以包括第一分光镜323以及第二合光镜325。其中，第一分光镜323设置在激发光源10和色轮20之间，用于将激发光L1透射至色轮20，并将色轮20产生的指定荧光L3反射至光调制器40。第二合光镜325设置在第一分光镜323和光调制器40之间，用于将经由第一分光镜323反射后的指定荧光L3透射至光调制器40，并将经由多个第一反射镜340反射后的透射激发光L2反射至光调制器40。

由于图11所示的实施例中采用第一分光镜323和第二合光镜325来分担图10所示实施例中分光合光镜321的功能，进而缩短了透射激发光L2从色轮20发出后，到达光调制器40的光程，使得透射激发光L2有更好的准直性，提高了透射激发光L2的传递效率。

在图11所示的实施例中，合光模组30同样还可以包括第二透镜模块360和第三透镜模块380，第二透镜模块360设置在第一分光镜323和色轮20之间，用于对色轮20产生的指定荧光L3进行收集。具体地，第二透镜模块360可以包括第三透镜361和第四透镜363，第三透镜361和第四透镜363依次设置在第一分光镜323和色轮20之间，以提升对指定荧光L3的收集效率。第三透镜模块380设置在色轮20和多个第一反射镜340之间，用于对色轮20产生的透射激发光L2进行收集。具体地，第三透镜模块380可以包括蓝光中继透镜。

光调制器40设置在出射光L4所在的光路上，用于对出射光L4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，翻转的数字微镜对出射光L4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70，中继模组70设置在合光模组30和光调制器40之间，用于将出射光L4传递至光调制器40。请参阅图12，中继模组70包括中继透镜组720和中继棱镜740，中继透镜组720和中继棱镜740依次设置在合光模组30和光调制器40之间的光路上。其中，中继透镜组720可以用于调整出射光L4的方向，使其能够发射至光调制器70所在的位置。中继棱镜740能够将经由中继透镜组720出射的出射光L4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。

请参阅图13，中继透镜组720可以包括第一平凸透镜721和第二平凸透镜723。其中，第一平凸透镜721的第一凸面7212和第二平凸透镜723的第二凸面7232相对设置，第一平凸透镜721的第一平面7214朝向合光模组30，第二平凸透镜723的第二平面7234朝向中继棱镜740，且与第一平面7214不平行。因此，第一平凸透镜721和第二平凸透镜723相错设置在合光模组30和中继棱镜740之间，进而改变出射光L4的光路方向，使得出射光L4能够顺利进入中继棱镜740。

请参阅图14，中继透镜组720还可以包括第一双凸透镜725、第二双凸透镜727以及第二反射镜729。第一双凸透镜725、第二反射镜729和第二双凸透镜727依次设置在合光模组30和中继棱镜740之间，第二反射镜729能够反射经由第一双凸透镜725出射的出射光L4，进而改变出射光L4的光路方向，使得出射光L4能够顺利进入中继棱镜740。

在本实施例中，光学成像系统100还可以包括匀光模组80，匀光模组80设置在合光模组30和中继模组70之间，用于对出射光L4进行匀光，使得从匀光模组80出射的出射光L4的强度更加均匀。此外，由于出射光L4中包括由激光发生器120产生的第一出射光(也即，激光)，第一出射光在经过匀光模组80时，会发生多次反射，进而破坏第一出射光的相干性，以提升光学成像系统100的成像效果。

请参阅图15，匀光模组80可以包括复眼透镜810，复眼透镜810设置在合光模组30和中继模组70之间，用于对出射光L4进行匀光。

请参阅图16，匀光模组80还可以包括聚焦透镜830和匀光棒850，聚焦透镜830和匀光棒850依次设置在合光模组30和中继模组70之间，聚焦透镜830用于对出射光L4进行聚焦，使得聚焦后的出射光L4能够全部进入匀光棒850，减少了出射光L4的损失，匀光棒850用于对出射光L4进行匀光，使得出射光L4更加均匀，并破坏出射光L4中第一出射光的相干性。

本申请实施例提供了一种光学成像系统100，该光学成像系统100可以包括激发光源10、色轮20、合光模组30以及光调制器40。其中，激发光源10包括激光发生器120和发光二极管140，激发光源10产生的激发光L1由激光发生器120产生的第一出射光和发光二极管140产生的第二出射光合光而成。色轮20设置在激发光L1所在的光路上，色轮20包括透射部210和荧光激发部230。其中，透射部210用于透射激发光L1以形成透射激发光L2，荧光激发部230用于在激发光L1的激发下生成指定荧光L3。合光模组30设置在透射激发光L2以及指定荧光L3所在的光路上，用于对透射激发光L2和指定荧光L3进行合光以产生出射光L4。光调制器40设置在出射光L4所在的光路上。

由于本申请实施例中的激发光L1在激光发生器120产生的第一出射光的基础上，加入了发光二极管140产生的第二出射光，增加了激发光的光通量，提高了光学成像系统100的成像亮度。此外，发光二极管140的价格远低于激光发生器120的价格，和采用多个激光发生器120的技术方案相比，降低了光学成像系统100的硬件成本。

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 (15)

1.一种光学成像系统，其特征在于，包括：

激发光源，包括激光发生器和发光二极管，所述激发光源产生的激发光由所述激光发生器产生的第一出射光和所述发光二极管产生的第二出射光合光而成；

色轮，设置在所述激发光所在的光路上，所述色轮包括透射部和荧光激发部；所述透射部用于透射所述激发光以形成透射激发光，所述荧光激发部用于在所述激发光的激发下生成指定荧光；

合光模组，设置在所述透射激发光以及所述指定荧光所在的光路上，用于对所述透射激发光和所述指定荧光进行合光以产生出射光；以及

光调制器，设置在所述出射光所在的光路上。

2.根据权利要求1所述的光学成像系统，其特征在于，所述激发光源还包括第一合光镜，所述第一合光镜设置在所述第一出射光和所述第二出射光所在的光路上，并用于将所述第一出射光和所述第二出射光进行合光以形成所述激发光。

3.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一合光镜用于反射所述第一出射光并透射所述第二出射光以形成所述激发光；所述第一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一出射光的光路上，以反射所述第一出射光；

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二出射光的光路上，以透射所述第二出射光，所述第一出射光由所述第一反射层反射后与透射过所述第一透射层的所述第二出射光进行合光以形成所述激发光。

4.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一反射区域在所述第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于所述第一出射光的出光面面积；

所述第一反射区域和所述第一透射区域在所述第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于所述第二出射光的出光面面积。

5.根据权利要求3所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一反射层包括全反射层、指定偏振态反射层和指定波长反射层中的任意一项。

6.根据权利要求2所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一合光镜用于透射所述第一出射光并反射所述第二出射光以形成所述激发光；所述第一合光镜包括第二本体和第二反射层；

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；

所述第二透射区域位于所述第一出射光的光路上，以透射所述第一出射光；

所述第二反射层覆盖所述第二反射区域并位于所述第二出射光的光路上，以反射所述第二出射光；所述第二出射光由所述第二反射层反射后与透射过所述第二透射区域的所述第一出射光进行合光以形成所述激发光。

7.根据权利要求6所述的光学成像系统，其特征在于，所述第二透射区域在所述第一出射光所在出射方向上的投影面积大于或等于所述第一出射光的出光面面积；

所述第二反射区域和所述第二透射区域在所述第二出射光所在出射方向上的投影的面积之和大于或等于所述第二出射光的出光面面积。

8.根据权利要求6所述的光学成像系统，其特征在于，所述第一合光镜还包括第二透射层，所述第二透射层覆盖所述第二透射区域，所述第二反射层环绕在所述第二透射层的外周；

所述第二透射层包括全透射层、指定偏振态透射层和指定波长透射层中的任意一项。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述合光模组包括合光模块以及多个第一反射镜；

所述合光模块设置在所述激发光源和所述色轮之间，用于将所述激发光发射至所述色轮，并将所述色轮产生的指定荧光发射至所述光调制器；

多个所述第一反射镜设置在所述透射激发光所在的光路上，用于将所述透射激发光反射至所述合光模块，所述合光模块还用于将经由多个所述第一反射镜反射后的透射激发光反射至所述光调制器。

10.根据权利要求9所述的光学成像系统，其特征在于，所述合光模块包括分光合光镜；

所述分光合光镜设置在所述激发光源和所述色轮之间，用于将所述激发光反射至所述色轮，将所述色轮产生的指定荧光透射至所述光调制器，并将经由多个所述第一反射镜反射后的透射激发光反射至所述光调制器。

11.根据权利要求9所述的光学成像系统，其特征在于，所述合光模块包括第一分光镜以及第二合光镜；

所述第一分光镜设置在所述激发光源和所述色轮之间，用于将所述激发光透射至所述色轮，并将所述色轮产生的指定荧光反射至所述光调制器；

所述第二合光镜设置在所述第一分光镜和所述光调制器之间，用于将经由所述第一分光镜反射后的指定荧光透射至所述光调制器，并将经由多个所述第一反射镜反射后的透射激发光反射至所述光调制器。

12.根据权利要求1至8任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括色轮驱动件，所述色轮连接于所述色轮驱动件；

所述光学成像系统还包括控制器，所述控制器分别电性连接于所述色轮驱动件和所述发光二极管，用于在控制所述色轮驱动件工作的过程中，若所述透射部旋转至所述激发光所在的光路，则控制所述发光二极管关闭；若所述荧光激发部旋转至所述激发光所在的光路，则控制所述发光二极管开启。

13.根据权利要求12所述的光学成像系统，其特征在于，所述荧光激发部包括第一荧光激发部和第二荧光激发部，所述第一荧光激发部所生成的第一荧光的波长大于所述第二荧光激发部所生成的第二荧光；

所述控制器还用于在控制所述色轮驱动件工作的过程中，若所述第一荧光激发部旋转至所述激发光所在的光路，则控制所述发光二极管关闭；若所述第二荧光激发部旋转至所述激发光所在的光路，则控制所述发光二极管开启。

14.根据权利要求1至8任意一项所述的光学成像系统，其特征在于，所述光学成像系统还包括中继模组，所述中继模组设置在所述合光模组和所述光调制器之间；

所述中继模组包括中继透镜组和中继棱镜，所述中继透镜组和所述中继棱镜依次设置在所述合光模组和所述光调制器之间的光路上。

15.根据权利要求14所述的光学成像系统，其特征在于，所述中继透镜组包括第一平凸透镜和第二平凸透镜，所述第一平凸透镜的第一凸面和第二平凸透镜的第二凸面相对设置，所述第一平凸透镜的第一平面朝向所述合光模组，第二平凸透镜的第二平面朝向所述中继棱镜，且与所述第一平面不平行；或

所述中继透镜组包括第一双凸透镜、第二双凸透镜以及第二反射镜，所述第一双凸透镜、所述第二反射镜和所述第二双凸透镜依次设置在所述合光模组和所述中继棱镜之间。