CN220691244U - 光源系统和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源系统和激光投影设备，属于投影技术领域。所述光源系统包括：发光组件和柱透镜组件。其中，柱透镜组件包括至少一个柱面，该柱面可以接收发光组件中的激光器芯片提供的激光光斑，并透射激光光斑，并且，该柱面可以用于扩大激光光斑在快轴方向上的尺寸，以增大光源系统提供的激光光斑的面积。如此，可以通过柱透镜组件增加激光光斑的面积，以增加光源系统的光学扩展量，改善光源系统发出的激光光束的散斑现象。

Description

光源系统和激光投影设备

技术领域

本实用新型涉及投影技术领域，特别涉及一种照明系统和激光投影设备。

背景技术

目前，激光投影显示技术是目前市场上的一种新型的投影显示技术，相对于发光二极管(英文：light-emitting diode；简写：LED)投影产品，激光投影显示技术具有成像清晰，色彩鲜艳，亮度更高的特点，这些显著的特点逐渐使得激光投影显示技术成为市场上的又一主流的发展方向。

一种光源系统，用于激光投影设备，为激光投影设备提供所需的光源光束，光源系统包括：发光组件和合光组件。发光组件用于发出激光光束，合光组件用于将发光组件发出的激光光束导出光源系统。光源系统所提供光源的质量是影响投影设备显示效果的重要因素。激光具有高相干性的特点，激光的高相干性会造成激光投影中存在激光散斑，激光散斑会影响显示画面的质量。

但是，上述的光源系统提供的激光光束的质量较差。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种光源系统和激光投影设备。所述技术方案如下：

根据本实用新型的一方面，提供了一种光源系统，所述光源系统包括：

沿光路方向依次排布的发光组件和柱透镜组件；

所述发光组件包括多个激光器芯片，所述激光器芯片用于射出激光光斑；

所述柱透镜组件包括至少一个柱面，所述柱面接收所述激光器芯片提供的激光光斑，并透射所述激光光斑，所述柱面用于扩大所述激光光斑在快轴方向上的尺寸。

可选地，所述柱面为凹面，所述激光光斑的快轴与所述柱面的母线相交或者异面。

可选地，所述柱透镜组件包括双面柱透镜，所述双面柱透镜包括第一柱面和第二柱面，所述第一柱面和所述第二柱面沿所述激光光束的传输路径依次排布；

所述第一柱面为凸面，所述第二柱面为凹面。

可选地，所述柱透镜组件包括第一柱透镜和第二柱透镜；

所述第一柱透镜为平凸柱面透镜，所述第一柱透镜具有第一柱面，所述第二柱透镜为平凹柱面透镜，所述第二柱透镜具有第二柱面；

所述第一柱透镜和所述第二柱透镜沿所述激光光束的传输路径依次排布。

可选地，所述第一柱面的母线和所述第二柱面的母线相交或者异面。

可选地，照射至所述第一柱面上的激光光斑的慢轴与所述第一柱面的母线垂直，照射至所述第二柱面上的激光光斑的快轴与所述第二柱面的母线垂直。

可选地，所述发光组件包括两行激光器芯片，所述两行激光器芯片中的第一行激光器芯片包括至少两个红色激光器芯片，所述两行激光器芯片中的第二行激光器芯片包括至少一个绿色激光器芯片和至少一个蓝色激光器芯片；

所述光源系统还包括合光组件，所述合光组件位于所述发光组件和所述柱透镜组件之间，所述合光组件接收所述发光组件发出的激光光束，并将合光后的激光光束导向所述柱透镜组件。

可选地，所述合光组件包括第一合光单元和第二合光单元，所述第一合光单元和所述第二合光单元与所述两行激光器芯片一一对应，且所述第一合光单元和所述第二合光单元的排布方向与所述两行激光器芯片的排布方向平行。

可选地，所述第一合光单元包括第一反射镜，所述第二合光单元包括半透半反镜，所述第一反射镜用于接收所述第一行激光器芯片发出的光束，并将所述第一行激光器芯片发出的光束反射向所述半透半反镜，所述半透半反镜用于接收并反射所述第二行激光器芯片发出的光束，所述半透半反镜还用于透射所述第一行激光器芯片发出的光束。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种激光投影设备，所述激光投影设备包括光源系统、光机系统和投影镜头，所述光源系统为上述的光源系统。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

提供了一种包括发光组件和柱透镜组件的光源系统。其中，柱透镜组件包括至少一个柱面，该柱面可以接收发光组件中的激光器芯片提供的激光光斑，并透射激光光斑，并且，该柱面可以用于扩大激光光斑在快轴方向上的尺寸，以增大光源系统提供的激光光斑的面积。如此，可以通过柱透镜组件增加激光光斑的面积，以增加光源系统的光学扩展量，改善光源系统发出的激光光束的散斑现象。可以解决相关技术中光源系统提供的激光光束的质量较差的问题，达到了提高光源系统提供的激光光束的质量的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的一种光源系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种发光组件出射的激光光斑和柱透镜组件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种发光组件出射的激光光斑和柱透镜组件出射的光束的光斑的示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种光源系统的结构示意图；

图5是图4所示的光源系统沿垂直于发光组件的出光面的方向看向光源系统的结构示意图；

图6是图4所示的光源系统沿垂直于发光组件的出光面的方向看向发光组件的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的另一种光源系统的结构示意图；

图8是图7所示的光源系统中的一种发光组件和第一棱镜的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的一种发光组件的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的一种光源系统中的激光光斑示意图；

图11是本实用新型实施例提供的另一种光源系统的结构示意图；

图12是本实用新型实施例提供的另一种柱透镜组件的结构示意图；

图13是本实用新型实施例提供的另一种光源系统中的激光光斑示意图；

图14是图7所示的光源系统中的一种柱透镜组件的结构示意图；

图15是本实用新型实施例提供的另一种光源系统的结构示意图；

图16是本实用新型实施例提供的一种激光投影设备的结构示意图；

图17是本实用新型实施例提供的另一种激光投影设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本实用新型明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本实用新型构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

目前投影设备的光源发出的光线的相干性较强，导致投影设备投射的投影画面中存在较为严重的散斑效应，投影画面的显示效果较差。其中，散斑效应指的是相干光源发出的两束激光照射至光学粗糙的表面(即平均起伏大于波长数量级的表面，如投影屏幕)上时，由于表面上大量无规则分布面所散射的子波相干叠加，该两束激光在空间中产生干涉，导致形成的反射光场具有随机的空间光强分布，呈现颗粒状的结构，最终在屏幕上出现颗粒状的明暗相间的斑点的效应，这些斑点可以称作激光散斑。散斑效应使得投影图像的显示效果较差，且明暗相间的这些未聚焦的斑点在人眼看来处于闪烁状态，长时间观看较易使观看者产生眩晕感，导致观看者的观看体验较差。

本实用新型实施例提供一种光源系统，可以解决上述相关技术中的问题。

图1是本实用新型实施例提供的一种光源系统10的结构示意图，图2是本实用新型实施例提供的一种发光组件11出射的激光光斑S1和柱透镜组件12的结构示意图，图3是本实用新型实施例提供的一种发光组件11出射的激光光斑S1和柱透镜组件12出射的激光光斑S2的示意图，请参考图1图2和图3。光源系统10可以包括：沿光路方向依次排布的发光组件11和柱透镜组件12。

发光组件11可以包括多个激光器芯片11a，激光器芯片11a可以用于射出激光光斑s1a。即就是，激光器芯片11a可以用于发出激光光束，发光组件11可以发出多种颜色的激光光束。

柱透镜组件12可以包括至少一个柱面z1，柱面z1可以接收激光器芯片11a提供的激光光斑s1a，并透射激光光斑s1a，柱面z1可以用于扩大激光光斑s1a在快轴方向上的尺寸。即就是该柱面z1可以用于扩大激光光斑s1a在第一方向上的尺寸，第一方向为照射至第一柱面上的激光光斑s1a的快轴的方向，即就是，该柱面可以用于增大激光光斑s1a在快轴方向上的发散角度。其中，激光器芯片11a出射的激光光斑s1a的形状可以为椭圆形的光斑s1a，椭圆形的激光光斑s1a的快轴(也可以称作长轴)a1可以对应激光器芯片11a出射的激光光束的快轴，椭圆形的激光光斑s1a的慢轴(也可以称作短轴)a2可以对应激光器芯片11a出射的激光光束的慢轴。

需要说明的是，发光组件11出射的激光光斑S1中可以包括多个激光器芯片11a发出的椭圆形的激光光斑s1a，柱透镜组件12出射的激光光斑S2可以包括多个被柱透镜组件12扩大后的椭圆形的激光光斑s1b。

由于光源系统10中的散斑是由于激光的高度相干性导致的，而增加光源系统10的光学扩展量可以降低激光的空间相干性。并且，由于光学扩展量为激光光束所通过的面积和激光光束所占有的立体角的积分。因此，可以通过光源系统10中的柱透镜组件12的柱面z1增加激光光斑的面积，以增加光源系统10的光学扩展量，从而降低激光的空间相干性，进而通过增加光学扩展量以减轻光源系统10的散斑现象。本实用新型实施例中的柱透镜组件12可以包括至少一个柱透镜，可以使得光源系统10的结构较为简单、紧凑，且安装难度较低。

其中，光学扩展量是用来描述具有一定孔径角和截面积的光束的几何特性的物理量，光学扩展量与激光光束的空间相干性具有一定关系。具体来说，激光光束的光学扩展量越小，表示激光光束的空间相干性的程度越高，即激光光束的相位在空间上可以保持较高的一致性；激光光束的光学扩展量越大，激光光束的空间相干性越低，即激光光束的相位在空间上变化较快且一致性较低。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种包括发光组件和柱透镜组件的光源系统。其中，柱透镜组件包括至少一个柱面，该柱面可以接收发光组件中的激光器芯片提供的激光光斑，并透射激光光斑，并且，该柱面可以用于扩大激光光斑在快轴方向上的尺寸，以增大光源系统提供的激光光斑的面积。如此，可以通过柱透镜组件增加激光光斑的面积，以增加光源系统的光学扩展量，改善光源系统发出的激光光束的散斑现象。可以解决相关技术中光源系统提供的激光光束的质量较差的问题，达到了提高光源系统提供的激光光束的质量的效果。

在一种可选地实施方式中，该柱面z1可以为凹面，照射至柱面z1上的激光光斑s1a的快轴a1可以与柱面z1的母线相交或者异面。柱面z1是一种几何图形，柱面z1可以由一条动线(该动线可以为直线)在空间连续运动的轨迹形成，产生柱面z1的动线(直线)可以称为母线。柱透镜组件12的凹面在母线L1的延伸方向上具有凹透镜的曲率，在平行于母线L1的延伸方向上没有曲率。柱透镜组件12的凹面可以用于改变经过柱透镜组件12的光束的一个方向的尺寸。本实用新型实施例中的激光器芯片11a发出的激光光斑s1a为椭圆形，通过设置椭圆形的激光光斑s1a的快轴a1与柱面z1的母线L1垂直，以通过柱透镜组件12的柱面z1增大激光光束在快轴方向上的发散角度，进而扩大椭圆形的激光光斑s1a在快轴方向上的尺寸。

需要说明的是，本实用新型实施例中，发光组件11发出的激光光束在柱面z1上的激光光斑S1可以包括多个激光器芯片11a发出的椭圆形的激光光斑s1a，发光组件11发出的激光光斑的形状可以为近似长方形的激光光斑S1，该长方形的激光光斑S1的短边可以与凹面的母线L1相交或者异面。由于本实用新型实施例中的发光组件11发出的激光光斑S1为长方形，使得发光组件11发出的激光光束在柱面z1上的激光光斑也为长方形的光斑S1，该长方形的光斑S1在一个方向上的尺寸较大，在另一个方向上的尺寸较小。因此，可以使得长方形的激光光斑S1的短边与凹面的母线L1垂直，以通过柱透镜组件12的柱面z1扩大长方形的激光光斑在短边方向上的尺寸。该短边方向即为长方形的激光光斑S1的短边的长度方向所在的方向。进而通过柱透镜组件12扩大发光组件11提供的激光光束的整体的长方形的激光光斑S1的面积，以增加光源系统的光学扩展量，改善光源系统发出的激光光束的散斑现象。

图4是本实用新型实施例提供的另一种光源系统10的结构示意图，图5是图4所示的光源系统10沿垂直于发光组件11的出光面的方向看向光源系统10的结构示意图，图6是图4所示的光源系统10沿垂直于发光组件11的出光面的方向看向发光组件11的结构示意图。请参考图4、图5和图6。在一种可选地实施方式中，发光组件11可以包括两行激光器芯片(如图6所示的第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)。两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)中的第一行激光器芯片111可以包括至少两个红色激光器芯片11R(图6中以红色激光器芯片11R发出的光斑来标识红色激光器芯片11R所在的位置)。两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)中的第二行激光器芯片112可以包括至少一个绿色激光器芯片11G(图6中以绿色激光器芯片11G发出的光斑来标识绿色激光器芯片11G所在的位置)和至少一个蓝色激光器芯片11B(图6中以蓝色激光器芯片11B发出的光斑来标识蓝色激光器芯片11B所在的位置)。

红色激光器芯片11R可以用于发出红色激光光束，绿色激光器芯片11G可以用于发出绿色激光光束，蓝色激光器芯片11B可以用于发出蓝色激光光束。在本实用新型实施例中，由于投影设备在进行画面投影时，所需的红色激光光束的分量较多，发光组件11中的红色激光器芯片11R的数量可以大于绿色激光器芯片11G的数量，红色激光器芯片11R的数量也可以大于蓝色激光器芯片11B的数量，以使得发光组件11可以发出较多红色激光光束，因此第一行激光器芯片111可以仅包括红色激光器芯片11R，第二行激光器芯片112可以仅包括绿色激光器芯片11G和蓝色激光器芯片11B。示例性的，发光组件11中的第一行激光器芯片111中的红色激光器芯片11R的数量可以为4个，发光组件11中的第二行激光器芯片112中的蓝色激光器芯片11B的数量可以为2个，绿色激光器芯片11G的数量可以为3个。

光源系统10还可以包括合光组件13，合光组件13可以位于发光组件11和柱透镜组件12之间，合光组件13接收发光组件11发出的激光光束，并将合光后的激光光束导向柱透镜组件12。柱透镜组件12可以用于将合光组件13提供的光束导出光源系统10。

相较于相关技术中发光组件11包括四行发光组件11激光器芯片，本实用新型实施例中的发光组件11可以包括两行激光器芯片，可以使得发光组件11在两行激光器芯片的排布方向上的尺寸较小，从而可以便于安装该发光组件11；还可以使得发光组件11的周围可以预留出较多的空间，以便于设置光源系统10中其他的结构，示例性的，可以使得光源系统10中的散热器、风扇和电路板等结构的摆放位置更加灵活，同时，也有利于减小包括光源系统10在两行激光器芯片的排布方向上的尺寸，从而有利于减小包括光源系统10的投影设备的整机结构在两行激光器芯片的排布方向上的尺寸，进而可以减小投影设备的整机体积。

并且，两行激光器芯片中的第一行激光器芯片111包括至少两个红色激光器芯片11R，两行激光器芯片中的第二行激光器芯片112包括至少一个绿色激光器芯片11G和至少一个蓝色激光器芯片11B。如此，该光源系统10中的合光组件13对两行激光器芯片发出的两束光束进行合光，从而使得光源系统10的光路较为简洁，进而可以使得光源系统10的尺寸较小。可以解决相关技术光源系统10的光路较为复杂，导致光源系统10的尺寸较大的问题，达到了简化光源系统10的光路，减小光源系统10的尺寸的效果。

图7是本实用新型实施例提供的另一种光源系统10的结构示意图，图8是图7所示的光源系统10中的一种发光组件11和第一棱镜14的结构示意图，图9是本实用新型实施例提供的一种发光组件11的结构示意图，请参考图7、图8和图9。在一种可选地实施方式中，发光组件11可以为多芯片封装型(英文：multi chip LD；简写：MCL)激光器组件，即将多颗激光器芯片封装在一块基板上，形成面光源输出。如图8所示，发光组件11还可以包括基板113，基板113上封装有两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)，两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)可以串联，也可以按照行或者列并联进行驱动，或者还可以按照不同的颜色并联进行驱动。多个激光器芯片均可以为长方形，或者多个激光器芯片也可以为椭圆等其他的形状，本实用新型实施例对此不作限制，发光组件11中两行激光器芯片的排布方向可以与激光器芯片的快轴平行，即多个激光器芯片可以沿激光器芯片的慢轴方向排列为一行，沿激光器芯片的快轴方向排为两行。多个激光器芯片射出的光斑的形状可以为椭圆，该激光器芯片的快轴方向可以与椭圆的长轴的延伸方向平行，激光器芯片的慢轴方向可以与椭圆的短轴的延伸方向平行。

基板113的在两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)的行方向上的两侧可以具有多个引脚，多个引脚可以与光源系统10中的电路板电连接，以传输电信号至两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)，从而可以驱动两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)发光。沿着多个激光器芯片的行方向，四个红色的激光器芯片可以排成第一行激光器芯片111，两个蓝色的激光器芯片11B和三个绿色的激光器芯片11G可以排成第二行激光器芯片112。第二行激光器芯片112中两个蓝色激光器芯片11B相邻设置，三个绿色的激光器芯片11G相邻设置，以便于相同颜色的激光器芯片和同一个引脚电连接。

光源系统10还可以包括第一棱镜14，第一棱镜14位于发光组件11的出光面外。由于蓝色激光器芯片11B的发光效率高于绿色激光器芯片11G的发光效率，并且由于第二行激光器芯片112发出的光束在传输的过程中，光束存在发散现象，光源系统1010中的光学镜片具有一定的收光范围，这使得位于第二行激光器芯片112的边缘的激光器芯片发出的光束的损耗较大，因此，可以通过设置第一棱镜14，使得第二行激光器芯片112中最边缘处的蓝色激光器芯片11B发出的光束照射至第一棱镜14，并在第一棱镜14内发生两次全反射，以使得第一棱镜14出射的激光光束的激光光斑中，蓝色的光束位于绿色的光束的边缘，以使得发光组件11的整体的效率较高。即就是，在三种颜色的激光器芯片不同的光学特性下，可以较好的平衡各色激光光束在传输过程中的损耗，使得三种颜色的激光光束的功率配比接近预设值，避免三种颜色的激光光束的功率配比发生失衡，从而可以实现符合理论设计的颜色配比。

图10是本实用新型实施例提供的一种光源系统10中的激光光斑示意图，请参考图10，图10所示的三个光斑示意图分别为发光组件11发出的激光光束的第一激光光斑s11示意图，第一棱镜14出射的激光光束的第二激光光斑s12示意图，以及合光单元出射的激光光束的第三激光光斑s13示意图。可选地，合光组件13可以包括第一合光单元131和第二合光单元132，第一合光单元131和第二合光单元132可以与两行激光器芯片一一对应，且第一合光单元131和第二合光单元132的排布方向可以与两行激光器芯片的排布方向平行。

可选地，如图7所示，合光组件13可以包括第一合光单元131和第二合光单元132，第一合光单元131和第二合光单元132与两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)一一对应，且第一合光单元131和第二合光单元132的排布方向与两行激光器芯片(第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112)的排布方向平行。即第一合光单元131可以接收第一行激光器芯片111中的红色激光器芯片11R发出的红色激光光束，第二合光单元132可以接收第二行激光器芯片112中的绿色激光器芯片11G发出的绿色激光光束和蓝色激光器芯片11B发出的蓝色激光光束。

合光组件13可以将接收到的红色激光光束、绿色激光光束和蓝色激光光束汇聚成一束白色光束。合光组件13通过第一合光单元131和第二合光单元132将三种颜色的激光光束汇聚成一束白色光束，相较于相关技术中，合光组件13包括三个甚至更多的合光单元，本实用新型实施例中的合光组件13的光路较为简洁，光学构造也较为简单，从而可以使得光源系统10的光路较为简洁，进而可以进一步使得该光源系统10的尺寸较小。

图11是本实用新型实施例提供的另一种光源系统10的结构示意图，图12是本实用新型实施例提供的另一种柱透镜组件12的结构示意图，请参考图11和图12，可选地，柱透镜组件12可以包括双面柱透镜121，双面柱透镜121可以包括第一柱面z11和第二柱面z12，第一柱面z11和第二柱面z12沿激光光束的传输路径依次排布。第一柱面z11为凸面，第二柱面z12为凹面。双面柱透镜121靠近发光组件11的一面可以为凸面，该第一柱面z11可以在激光器芯片提供的激光光斑的慢轴方向上对该激光光斑进行压缩，也即是在激光器芯片提供的激光光束的慢轴方向上对该激光光束进行压缩。

该第一柱面z11可以对合光组件13提供的长方形的激光光斑的在长边方向上的尺寸进行压缩，并且不改变长方形的激光光斑在其他方向上的尺寸。双面柱透镜121背离发光组件11的一面可以为凹面，该凹面可以对合光组件13提供的长方形的激光光斑的在短边方向上的尺寸进行扩大，并且不改变长方形的激光光斑在其他方向上的尺寸。如此，可以得到经过柱透镜组件12处理后的形状近似为正方形的激光光斑，相较于合光组件13出射的长方形的激光光斑，该正方形的激光光斑的光学扩展量较大，且由于激光投影仪设备中，在光源系统10之后还具有其他的光学原件，该光学元件可以包括汇聚透镜2111，该正方形的激光光斑可以与汇聚透镜2111的收光面的形状匹配度较高，可以减小汇聚透镜2111的尺寸，进而减小激光投影设备20的尺寸。

需要说明的是，本实用新型实施例中，长方形的激光光斑可以为形状近似为长方形的激光光斑，正方形的激光光斑可以为形状近似为正方形的激光光斑，并非指形状规则的长方形或者正方形。

示例性的，图13是本实用新型实施例提供的另一种光源系统10中的激光光斑示意图，请参考图13，图13所示的四个激光光斑示意图分别为发光组件11发出的激光光束的第一激光光斑s11示意图，第一棱镜14出射的激光光束的第二激光光斑s12示意图，合光单元出射的激光光束的第三激光光斑s13示意图，以及柱透镜组件12出射的第四激光光斑s14示意图。发光组件11发出的多个激光器芯片发出的第一激光光斑s11可以为长方形，合光组件13出射的光束的第三激光光斑s13也可以为长方形，该第三激光光斑s13的长宽比可以为3：1，柱透镜组件12出射的第四激光光斑s14的长宽比可以为1：1，且第四激光光斑s14的面积大于第三激光光斑s13的面积。用于接收光源系统1010发出的光束的汇聚透镜2111的收光面的形状可以为圆形。如此，柱透镜组件12可以对长方形的激光光斑的长边方向上的尺寸进行压缩，并且对长方形的激光光斑的短边方向上的尺寸进行扩大，以增大光源系统10的光学扩展量，减轻光源系统10的散斑现象，并且，使得光源系统10发出的激光光斑的形状与激光投影设备20中的其他光学元件的形状相匹配。

图14是图7所示的光源系统10中的一种柱透镜组件12的结构示意图，请参考图7和图14，在一种可选地实施方式中，柱透镜组件12可以包括第一柱透镜122和第二柱透镜123。第一柱透镜122可以为平凸柱面z1透镜，第一柱透镜122具有第一柱面z11，第二柱透镜123为平凹柱面z1透镜，第二柱透镜123具有第二柱面z12。第一柱透镜122和第二柱透镜123沿激光光束的传输路径依次排布。第一柱透镜122可以包括第一平面z13和第一柱面z11，第一柱透镜122靠近发光组件11的一侧为平面，远离发光组件11的一侧为凸圆柱面z1，或者，第一柱透镜122靠近发光组件11的一侧为凸圆柱面z1，远离发光组件11的一侧为平面。第二柱透镜123可以包括第二平面z14和第一柱面z11，第二柱透镜123靠近发光组件11的一侧为平面，远离发光组件11的一侧为凹圆柱面z1，或者，第二柱透镜123靠近发光组件11的一侧为凹圆柱面z1，远离发光组件11的一侧为平面。

如此，合光组件13出射的长方形的激光光斑可以经过第一柱透镜122和第二柱透镜123处理，对长方形的激光光斑的长边方向上的尺寸进行压缩，并且对长方形的激光光斑的短边方向上的尺寸进行扩大，以增大光源系统10的光学扩展量，减轻光源系统10的散斑现象，并且，使得光源系统10发出的激光光斑的形状与激光投影设备20中的其他光学元件的形状相匹配。

如图14所示，可选地，第一柱面z11的母线L11和第二柱面z12的母线L12相交或者异面。即就是，第一柱面z11的母线L11和第二柱面z12的母线L12不平行，进一步的，第一柱面z11的母线L11和第二柱面z12的母线L12互相垂直。如此，可以通过柱透镜组件12中的第一柱面z11和第二柱面z12分别对合光组件13提供的长方形的激光光斑的长边方向上的尺寸进行缩小，以及对该长方形的激光光斑的短边方向上的尺寸进行扩大，以增加光源系统10出射的激光光束的激光光斑的面积，增加光源系统10的光学扩展量，从而可以降低光源系统10出射的激光光束的空间相干性，以减轻光源系统10的散斑现象。

请参考图14，在一种示例性的实施方式中，照射至第一柱面z11上的激光光斑的慢轴a2(即椭圆形的激光光斑的短轴)可以与第一柱面z11的母线L11垂直，照射至第一柱面z11上的激光光斑的快轴a1(即椭圆形的激光光斑的长轴)与第二柱面z12的母线L12垂直。可以使得第一柱面z11和第二柱面z12对发光组件11发出的激光光束(或者合光组件13提供的激光光束)的在慢轴方向上汇聚效率较高，且在长轴方向上的扩大的效率也较高。

示例性的，发光组件11提供的长方形的激光光斑的长边D1可以与第一柱面z11的母线L11垂直，长方形的激光光斑的短边D2可以与第二柱面z12的母线L12垂直。可以使得第一柱面z11和第二柱面z12对发光组件11发出的激光光束(或者合光组件13提供的激光光束)的在长边方向上汇聚效率较高，且在短边方向上的扩大的效率也较高。发光组件11出射的激光光束的长方形的激光光斑的长边可以和合光组件13出射的激光光束的长方形的激光光斑的长边平行。

请参考图11，可选地，第一合光单元131可以包括第一反射镜，第二合光单元132可以包括半透半反镜，第一反射镜用于接收第一行激光器芯片111发出的光束，并将第一行激光器芯片111发出的光束反射向半透半反镜，半透半反镜可以用于接收并反射第二行激光器芯片112发出的光束，半透半反镜还用于透射第一行激光器芯片111发出的光束，半透半反镜还用于透射第一行激光器芯片111发出的光束，也即是半透半反镜用于将第二行激光器芯片112发出的光束和第一行激光器芯片111发出的光束导向柱透镜组件12。

半透半反镜的面积可以大于第一反射镜的面积，以使得半透半反镜能够接收第一行激光器芯片111和第二行激光器芯片112射出的全部光束。

图15是本实用新型实施例提供的另一种光源系统10的结构示意图，请参考图15，可选地，光源系统10还可以包括扩散片15，扩散片15位于合光组件13和柱透镜组件12之间，扩散片15接收合光组件13提供的激光光束，并将激光光束透射至柱透镜组件12。扩散片15可以进一步提高发光组件11提供的激光光束的激光光斑的均匀性，可以起到对激光光束的消散斑效果。在扩散片15的入光面和出光面均设置有微结构。微结构可以通过光刻工艺形成，也可以为涂覆在透射区区域表面的散射颗粒层，其目的是在透射区的两侧表面形成非抛光面，能够对激光形成扩散作用。激光在入射扩散片15的入光面时能够被该表面的微结构进行扩散，对激光光束产生一定数量的空间上的随机相位，随机相位的产生能够破坏干涉条件，可以减弱激光的相干特性，以及从扩散片15的出光面射出时，能够再次被设置在出光面的微结构进行扩散，再次造成随机相位的产生，进一步减弱激光的相干特性，可以提高扩散片15的消散斑效果。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种包括发光组件和柱透镜组件的光源系统。其中，柱透镜组件包括至少一个柱面，该柱面可以接收发光组件中的激光器芯片提供的激光光斑，并透射激光光斑，并且，该柱面可以用于扩大激光光斑在快轴方向上的尺寸，以增大光源系统提供的激光光斑的面积。如此，可以通过柱透镜组件增加激光光斑的面积，以增加光源系统的光学扩展量，改善光源系统发出的激光光束的散斑现象。可以解决相关技术中光源系统提供的激光光束的质量较差的问题，达到了提高光源系统提供的激光光束的质量的效果。

图16是本实用新型实施例提供的一种激光投影设备20的结构示意图，图17是本实用新型实施例提供的另一种激光投影设备20的结构示意图，请参考图16和图17，激光投影设备20可以包括光源系统10、光机系统21和投影镜头22，光源系统10为上述任一实施例中的光源系统10。

光机系统21可以包括沿光路方向依次排布的匀光组件211、照明透镜组212和棱镜组件213。可选地，如图16所示，匀光组件211可以包括会聚透镜2111、扩散轮2112、光导管2113。会聚透镜2111可以包括球面透镜，和/或，非球面透镜。示例性的，会聚透镜2111可以包括一片凸透镜，该凸透镜可以均为球面透镜，也可以均为非球面透镜，球面透镜在成型和精度控制上相较于非球面透镜更加容易，可以降低光源系统的制造难度和制造成本。

会聚透镜2111可以用于对光源系统射出的光束进行会聚，并将汇聚后的光束导向光导管2113。会聚透镜2111的焦点可以设置于光导管2113的入光口处，可以提高光导管2113的收光效率。

光导管2113可以用于对光源系统射出的激光光束进行整形匀化。光导管2113是一种由四片平面反射片拼接而成的管状器件，也即为空心光导管2113，光线在光导管2113内部多次反射，达到匀光的效果，光导管2113也可以采用实心光导管2113，光导管2113的入光口和出光口为形状面积均一致的矩形，光束从光导管2113的入光口进入，再从光导管2113的出光口射出，在经过光导管2113的过程中完成光束匀化以及激光光斑优化。复眼透镜2114通常由一系列小透镜组合形成，将两列复眼透镜2114阵列平行排列，以对输入的激光光束的光斑分割，在通过后续聚焦透镜将分割的光斑累加，从而得到对光束的匀化以及光斑优化。

扩散轮2112可以进一步提高激光光斑的均匀性，可以起到激光束的消散斑效果。

照明透镜组212可以包括两个凸透镜，或者可以包括一个凸透镜和一个凹透镜，以对光导管2113出射的光束进行汇聚或者准直。

棱镜组件213可以包括第一棱镜14和第二棱镜，棱镜组件213可以用于分离光路中的照明光束和成像光束，并将成像光束导向投影镜头22。

可选地，如图17所示，匀光组件211可以包括扩散轮2112或者振动扩散片，以及复眼透镜2114，扩散轮2112或者振动扩散片，以及复眼透镜2114均可以用于对光源系统射出的激光光束进行整形匀化。

可选地，光机系统21还可以包括光阀214，照明透镜组212可以将匀光组件211提供的光束导向光阀214，光阀214对接收到的光束进行调制后通过棱镜组件213入射至投影镜头22。

在本实用新型中，术语“第一”和“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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

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

Claims (9)

1.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：沿光路方向依次排布的发光组件和柱透镜组件；

所述发光组件包括多个激光器芯片，所述激光器芯片用于射出激光光斑；

所述柱透镜组件包括至少一个柱面，所述柱面接收所述激光器芯片提供的激光光斑，并透射所述激光光斑，所述柱面用于扩大所述激光光斑在快轴方向上的尺寸；

其中，所述发光组件包括两行激光器芯片，所述两行激光器芯片中的第一行激光器芯片包括至少两个红色激光器芯片，所述两行激光器芯片中的第二行激光器芯片包括至少一个绿色激光器芯片和至少一个蓝色激光器芯片；

所述光源系统还包括合光组件，所述合光组件位于所述发光组件和所述柱透镜组件之间，所述合光组件接收所述发光组件发出的激光光束，并将合光后的激光光束导向所述柱透镜组件。

2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述柱面为凹面，所述激光光斑的快轴与所述柱面的母线相交或者异面。

3.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述柱透镜组件包括双面柱透镜，所述双面柱透镜包括第一柱面和第二柱面，所述第一柱面和所述第二柱面沿所述发光组件发出的激光光束的传输路径依次排布；

所述第一柱面为凸面，所述第二柱面为凹面。

4.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述柱透镜组件包括第一柱透镜和第二柱透镜；

所述第一柱透镜为平凸柱面透镜，所述第一柱透镜具有第一柱面，所述第二柱透镜为平凹柱面透镜，所述第二柱透镜具有第二柱面；

所述第一柱透镜和所述第二柱透镜沿所述发光组件发出的激光光束的传输路径依次排布。

5.根据权利要求3或者4所述的光源系统，其特征在于，所述第一柱面的母线和所述第二柱面的母线相交或者异面。

6.根据权利要求3或者4所述的光源系统，其特征在于，照射至所述第一柱面上的激光光斑的慢轴与所述第一柱面的母线垂直，照射至所述第二柱面上的激光光斑的快轴与所述第二柱面的母线垂直。

7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述合光组件包括第一合光单元和第二合光单元，所述第一合光单元和所述第二合光单元与所述两行激光器芯片一一对应，且所述第一合光单元和所述第二合光单元的排布方向与所述两行激光器芯片的排布方向平行。

8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，所述第一合光单元包括第一反射镜，所述第二合光单元包括半透半反镜，所述第一反射镜用于接收所述第一行激光器芯片发出的光束，并将所述第一行激光器芯片发出的光束反射向所述半透半反镜，所述半透半反镜用于接收并反射所述第二行激光器芯片发出的光束，所述半透半反镜还用于透射所述第一行激光器芯片发出的光束。

9.一种激光投影设备，其特征在于，所述激光投影设备包括光源系统、光机系统和投影镜头，所述光源系统为权利要求1-8任一所述的光源系统。