光源组件与投影设备的制作方法

1.本技术涉及投影技术领域，特别涉及一种光源组件与投影设备。


背景技术：

2.目前，投影设备广泛用于家庭、商业、教育以及广告等各种应用场景。投影设备内具有用于产生光源的光源组件。
3.光源组件中包括激光器、光路转换组件以及荧光轮。激光器发出的光通过光路转换组件处理后形成大小合适的光斑，射至荧光轮上，以激发产生多种激发光。相关技术中，因激光器发出的激光较为密集，因此使得光路转换组件难以对形成在荧光轮上的光斑的尺寸进行调节，从而影响对荧光轮上荧光材料的激发效果，进而导致所产生的光源质量较差。
4.在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

5.本技术的一个目的在于提出一种光源组件，以提高所产生的光源质量。
6.为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：
7.根据本技术的一个方面，本技术提供一种光源组件，包括：
8.激光发生单元，用于发生多束激光；
9.微透镜阵列，设置在所述激光发生单元的一侧，用于对所述多束激光进行匀光；
10.合光组件，设于所述微透镜阵列的一侧，所述合光组件包括邻接的合光反射区以及透射区；
11.调光单元，设置在所述合光组件背离所述激光发生单元的一侧，所述调光单元包括第一透镜组以及荧光轮；所述透射区供多束所述激光穿过，且所述第一透镜组用于将所述多束激光汇聚至所述荧光轮上，激发形成多束调和光，所述多束调和光射至多个所述合光反射区，并被所述合光反射区反射后形成光源。
12.根据本技术的另一个方面，本技术还提供一种光源组件，包括：
13.激光发生单元，用于发生多束激光；
14.微透镜阵列，设置在所述激光发生单元的一侧，用于对所述多束激光进行匀光；
15.合光组件，设于所述微透镜阵列的一侧，所述合光组件包括邻接的合光反射区以及透射区；
16.调光单元，设置在所述合光组件的一侧，所述调光单元包括第一透镜组以及荧光轮；所述合光反射区用于将多束所述激光反射至所述第一透镜组上，所述第一透镜组将多束所述激光汇聚至所述荧光轮上，以激发形成多束调和光，多束所述调和光射至所述透射区，经所述透射区过滤后形成光源。
17.根据本技术一实施例，所述多束激光射在所述微透镜阵列上形成多个光斑；每个所述光斑包括中心区域以及边缘区域，所述微透镜阵列包括多个第一微透镜单元和多个第
二微透镜单元，所述光斑的中心区域覆盖多个所述第一微透镜单元，所述光斑的边缘区域覆盖多个所述第二微透镜单元；其中，所述第一微透镜单元的匀光能力高于所述第二微透镜单元的匀光能力。
18.根据本技术一实施例，所述第一微透镜单元的尺寸大于所述第二微透镜单元的尺寸。
19.根据本技术一实施例，自所述光斑的中心朝边缘的方向，所述第一微透镜单元的尺寸逐渐增大。
20.根据本技术一实施例，所述合光组件包括合光镜，所述合光镜上包括多个所述合光反射区以及多个所述透射区，且所述合光反射区以及所述透射区交替设置，每个所述透射区对应供一束激光光束穿过，以射至所述调光单元。
21.根据本技术一实施例，所述合光镜沿其自身长度方向依次包括第一合光反射区、第一透射区、第二合光反射区、第二透射区；
22.所述第一合光反射区与所述第二透射区的形状和尺寸相应相同，且沿所述合光镜的纵轴线对称；所述第二合光反射区与所述第一透射区的形状和尺寸相应相同，且沿所述合光镜的纵轴线对称。
23.根据本技术一实施例，所述激光发生单元包括激光器以及两个反射镜组，所述两个反射镜组设置在所述激光器与所述合光镜之间；所述激光器用于发出激光，所述两个反射镜组分别用于将所述激光分成两束，并分别反射至所述第一透射区以及所述第二透射区。
24.根据本技术一实施例，所述光源组件还包括第二透镜以及光导管，所述第二透镜以及所述光导管依次设于所述合光组件的一侧，所述第二透镜用于将所述合光反射区反射出的光线汇聚至所述光导管的入口。
25.本技术还提出一种投影设备，包括光机、镜头以及所述的光源组件；
26.所述光源组件用于将单色激光按时序转换为三基色光，并输入所述光机；所述光机调制所述时序三基色光并输出至所述镜头；所述镜头将从光机输入的调制光汇聚成像并投影。
27.在本技术中，采用单面微透镜阵列对激光发生单元发出的激光束进行匀光，在激光束经过单面微透镜阵列时，光束会按微透镜阵列的光学角度进行发散，最后经第一透镜阵列聚焦形成一均匀的设定大小的光斑射至荧光轮上。经过匀光后的激光光束更为发散，从而得以被第一透镜阵列进一步的处理，最终实现了在荧光轮上投射形成大小合适的光斑，提高了对荧光轮中荧光材料的激发效果，因此本技术方案提高了所产生的光源质量。
28.并且，单面微透镜阵列对入射光角度限制较少，能够接收并处理的大角度的入射光(对应为激光发生单元的出光角度)，从而提高了光线利用率。
29.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
30.通过参照附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
31.图1是根据一示例实施方式示出的一种光源组件的结构示意图。
32.图2是根据一示例性实施方式示出的一种光斑显示在微透镜整列上的示意图。
33.图3是根据另一示例实施方式示出的一种光源组件的结构示意图。
34.图4是根据一示例实施方式示出的一种荧光轮的结构示意图。
35.附图标记说明如下：1、激光发生单元；11、激光器；12、反射镜组；121、第一平面镜；122、第二平面镜；123、第三平面镜；124、第四平面镜。
36.2、合光镜；21、合光反射区；22、透射区；23、第一合光反射区；24、第一透射区；25、第二合光反射区；26、第二透射区；3、微透镜阵列；31、第一微透镜单元；32、第二透镜单元；7、光斑；
37.41、第一透镜组；42、荧光轮；421、基板；422、反射区；423、光转换区；51、第二透镜组；61、第二透镜；62、光导管。
具体实施方式
38.尽管本技术可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本技术原理的示范性说明，而并非旨在将本技术限制到在此所说明的那样。
39.由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本技术的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本技术的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
40.在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本技术的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
41.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本技术的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本技术的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
42.以下结合本说明书的附图，对本技术的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
43.本技术提出一种光源组件以及投影设备，投影设备包括光机、镜头、光源组件；光源组件用于将单色激光按时序转换为三基色光，并输入光机；光机调制时序三基色光并输出至镜头；镜头将从光机输入的调制光汇聚成像并投影。
44.请参阅图1，图1是根据一示例实施方式示出的一种光源组件的结构示意图。在一实施例中，光源组件包括激光发生单元1、微透镜阵列3、合光组件、调光单元。激光发生单元1用于发生多束激光；微透镜阵列3设置在激光发生单元1的一侧，多束激光射在微透镜阵列3上形成多个光斑7。合光组件设于微透镜阵列3的一侧；调光单元设置在合光组件背离激光发生单元的一侧，调光单元包括第一透镜组41以及荧光轮42；第一透镜组41将汇聚从合光
组件射出的激光汇聚至荧光轮上，从而进而激发荧光轮上的荧光材料产生受激光，受激光汇聚后形成调和光。调和光射至合光组件上，以形成光源。
45.在该实施例中，激光发生单元1可以包括激光器11，激光器11用于产生激光。激光器11可以仅发射一束激光，也可以用于发出多束激光。在一具体的实施例中，激光器11内包括14个激光源，14个激光源呈7*2阵列排布，因此激光器11可以发出14束激光。
46.激光发生单元1还可以包括第二透镜组51，第二透镜组51位于反射镜组与合光镜2之间，以对反射镜组的反射后的两束光线进行缩束整理。
47.在本实施例中，采用单面微透镜阵列3对第二透镜组51的出光进行匀光。单面微透镜阵列3匀光原理是激光束经过单面微透镜阵列3，光束会被微透镜阵列3分束，各光束已微透镜阵列3为单元，将激光光斑7分割为不同角度光束0
‑
θ度的发散光束，其中最大角度θ，再经准直镜矩阵在荧光轮42处，在荧光轮42处成一y＝f*tanθ的光斑。如微透镜阵列3在x，y(对应为微透镜阵列3的长宽方向)方向角度不同，对应θx、θy，则在荧光轮42处形成一lx＝f*tanθx,ly＝f*tanθy的光斑。lx为光斑沿x方向的长度，ly为光斑沿y方向的长度。
48.在本实施例中，微透镜阵列3设置在第二透镜组51背离激光器11的一侧，微透镜阵列3可以是单面微透镜阵列3，微透镜阵列3上具有呈阵列分布的多个微透镜单元，单面微透镜阵列3主要作用为对光束分束并形成阵列的多角度光束，光斑7尺寸由单面微透镜阵列3所分割的角度决定。
49.如前，第二透镜组51包括一个凸透镜和一个凹透镜。相关技术中，由于凸透镜和凹透镜的球面差关系，导致在复眼透镜上形成光斑7强度不均匀，从而影响了匀光效果。
50.上述激光器11能够在微透镜阵列3单元上形成14个光斑7，由于第二透镜组51的球差(球差是由于透镜中心区域和边缘区域对光的会聚能力不同而造成的)的影响，因此在微透镜阵列3上呈现的光斑7并非为规则的圆形，且由于光斑7为高斯光束，能量分布中心较高，边缘较低。
51.请参阅图2，图2是根据一示例性实施方式示出的一种光斑显示在微透镜整列上的示意图。在一实施例中，每个光斑7包括中心区域以及边缘区域，微透镜阵列3包括多个第一微透镜单元31和多个第二微透镜单元32，第一微透镜单元31对应位于中心区域，第二微透镜单元32对应位于光斑7对应于边缘区域；其中，第一微透镜单元31的匀光能力高于第二微透镜单元32的匀光能力。
52.根据中心区域的大小，可以设置相应数量的第一微透镜单元31。这些第一微透镜单元31在尺寸、性能上可以是完全相同的，也可以不同，只要综合匀光能力大于位于边缘区域的第二微透镜单元32的综合匀光能力即可。同样根据边缘区域的大小，可以设置相应数量的第二微透镜单元32。这些第二微透镜单元32在尺寸、性能上可以是完全相同的，也可以不同，只要综合匀光能力小于位于中心区域的第一微透镜单元31的综合匀光能力即可。
53.在本实施例中，通过设置多个第一微透镜单元31和多个第二微透镜单元32，以分别对应光斑7的中心区域和边缘区域，从而分别对中心区域和边缘区域的光进行针对性匀光处理，由于第一微透镜单元31的匀光能力高于第二微透镜单元32的匀光能力，因此能够使得光斑7中心区域的激光得到更好的均匀效果，从而提高了整体匀光能力，更为均匀的激光照射在荧光轮42上，能够提高光线利用率，提高所激发出的颜色饱和度。
54.进一步的，在一实施例中，第一微透镜单元31的尺寸大于第二微透镜单元32的尺
寸。在此，第一/第二微透镜单元可以是圆形或方形或是其他的形状。微透镜的尺寸可以以微透镜的受光面的面积进行确定。针对方形的微透镜单元来说，其尺寸为受光面的长度与宽度的乘积。
55.在另一实施例中，自光斑7的中心朝边缘的方向，第一微透镜单元31的尺寸逐渐增大，和/或第二微透镜单元32的尺寸逐渐增大。整体来看，自光斑7的中心朝边缘的方向，微透镜单元的尺寸是逐渐增大的，从而能够更好的匹配光斑7内能量高斯分布的特点，从而提高对光斑7的匀光效果。
56.在另一实施例中，第一微透镜单元31对光的扩散角度大于第二微透镜单元32对光的扩散角度。具体的，微透镜具有焦距，通过调节微透镜单元的焦距以及微透镜单元的长宽比，能够确定微透镜的扩散角度。因此在本实施例中，可以对光斑7中心对应的微透镜单元的焦距进行调整，或对微透镜单元受光面的长宽比进行调整。
57.在另一实施例中，光源组件还包括发散层，发散层用于发散光；发散层贴合于微透镜阵列3背离激光发生单元1的一侧，且对应于每个光斑7的中心区域。发散层可以是发散膜，因此位于光斑7中心会依次经过微透镜阵列3的匀光处理以及发散层的匀光处理，从而提高光线均匀能力。
58.上述实施例通过对微透镜阵列3的结构进行调整，使其对应于光斑7中心的微透镜单元的散光能力高于对应于光斑7边缘处的微透镜单元的散光能力，从而提高对光斑7中心的匀光能力。并且，由于对应于光斑7边缘处的微透镜单元的尺寸较大，能够提高对光斑7外边缘角度的收光能力，保证位于边缘的激光线仍能被微透镜单元处理而入射到荧光轮42上。因此，本技术微透镜阵列3的结构设置提高对光斑7的均匀效果以及外边缘角度收光，提高了光利用率。
59.在一实施例中，合光组件包括合光镜2，合光镜2设于激光发生单元1的一侧，合光镜2沿其自身的长度方向包括交替设置的合光反射区21以及透射区22，每透射区22对应供一束激光直穿过。
60.合光镜2相对于微透镜阵列3倾斜放置。透射区22可以具有二向色功能，能够供蓝光直接透射，并对其他颜色的光束进行反射。反射区422可以包括能够用于反射的镜片，镜片上可以镀有全反射模，以提高光反射效率。
61.在一实施例中，合光镜2仅具有一个合光反射区21和一个透射区22。其中合光反射区21更靠近荧光轮42一侧，透射区22更靠近激光器11一侧。合光反射区21和透射区22可以是一整块镜片，通过镀不同的膜层实现对光的不同处理过程。或者，第一部分和第二部分为拼接形成的两块镜片。
62.请参阅图3，图3是根据另一示例实施方式示出的一种光源组件的结构示意图。在另一实施例中，合光镜2沿其自身长度方向依次包括第一合光反射区23、第一透射区24、第二合光反射区25、第二透射区26。激光器11用于发出激光，两个反射镜组分别用于将激光分成两束，并分别反射至第一透射区24以及第二透射区26。
63.示意性的，以激光器11发出的激光方向为第一方向，与第一方向垂直的方向为第二方向。在一些实施例中，激光发生单元1还包括反射镜组，两个反射镜组设置在激光器11与合光镜2之间。反射镜组的数量可以与激光束的数量对应。在一具体的实施例中，设置了两个反射镜组12，以用于反射上述14束激光。每个反射镜组12可以包括两个平行设置的反
射镜，两个反射镜可以与第一方向呈45
°
夹角设置，从而使得经过两次反射后的激光仍旧沿第一方向传播。反射镜组12包括第一平面镜121、第二平面镜122、第三平面镜123、第四平面镜124，其中，第一平面镜121、第二平面镜122用于反射s1、第三平面镜123、第四平面镜124用于反射s2。
64.光路的传播在此有两种实施例，第一种实施例中，经过反射镜组12反射后的激光射至合光镜2的透射区22，透射区22可以供多束激光中的蓝光穿过，以形成多束蓝光，自透射区22射出的激光到达第一透镜组41，并经过第一透镜组41汇聚后，在荧光轮42上形成光斑，进而激发荧光轮上的荧光材料产生受激光，受激光汇聚后形成多束调和光，多束调和光射至多个合光反射区21，并被合光反射区21反射后形成光源。
65.示意性的，在此，通过调整反射镜组12之间的间距，使得激光器11发出的光束经过两个反射镜组、第二透镜组51、微透镜单元后形成的两束均匀的激光，分别一一对应的射至第一透射区24以及第二透射区26，从而减少光损失。
66.在第二种实施例中，调光单元设置在所述合光组件的一侧，经过反射镜组12反射后的激光射至合光镜2的合光反射区21，合光反射区21用于将多束激光反射至第一透镜组41上，激光经过第一透镜组41汇聚后，在荧光轮42上形成光斑，进而激发荧光轮42上的荧光材料产生受激光，受激光汇聚形成多束调和光，多束调和光进而射至透射区22，经透射区22过滤后形成光源。
67.为了进一步提高光利用率，在一实施例中，第一合光反射区23与第二透射区26的形状和尺寸相应相同，且沿合光镜2的纵轴线对称；第二合光反射区25与第一透射区24的形状和尺寸相应相同，且沿合光镜2的纵轴线对称。示意性的，当有两个光束s1、s2时，光束s1自第一透射区24透射至第一透镜组41上，经过第一透镜组41折射，再经过荧光轮42反射后，绝大部分均能够射至第二合光反射区25上，减少了光线在经过第一透射区24和第二合光反射区25上的损失。同样，光束s2自第二透射区26透射至第一透镜组41上，经过第一透镜组41折射，再经过荧光轮42反射后，绝大部分均能够射至第一合光反射区23上。如此设置，减少了光线在经过第二透射区26和第一合光反射区23上的损失。
68.在该实施例中，合光镜2可以是一整块镜片，通过在不同的区域镀相应的膜层，以形成上述第一合光反射区23、第一透射区24、第二合光反射区25、第二透射区26。在其他实施例中，合光镜2也可以由四块小镜片通过拼接形成，如此能够实现合光镜2长度以及投射区、合光区数量的灵活配置。
69.示意性的，第一透镜组41包括两个凸透镜，用于汇聚自合光镜2透射出的激光，并将自荧光轮42反射的光透射至合光镜2的合光反射区21上。基于前述示例，光束s1进入第一透镜组41后，分别以α的角度发生折射，最终汇聚形成一个光斑7，投射到荧光轮42上，经过荧光轮42反射后的光束经过第一透镜组41的发散处理，投射到合光反射区21上。
70.请参阅图4，图4是根据一示例实施方式示出的一种荧光轮的结构示意图。在一实施例中，荧光轮42包括圆形基板421，以及还包括至少一个光转换区423，反射区422以及至少一个光转换区423依次沿基板421的周向排布于基板421上。
71.具体的，荧光轮42为三原色荧光色轮，光转换区423有两个，其中一光转换区423内具有红色荧光材料，红色荧光材料能够在蓝色激光的激发下发出红光；其中一光转换区423内包括绿色荧光材料，能够在蓝色激光的激发下发出绿光。加上射至反射区422上的蓝光，
因此能够形成红黄蓝三原色光。在投影设备工作过程中，荧光色轮高速旋转，因此荧光轮42每旋转一个周期，将有两次完整的光源波长转换，形成红光和绿光，因此在荧光轮42每旋转一个周期均会产生红黄蓝三原色光。
72.进一步的，在一实施例中，光源组件还包括第二透镜61以及光导管62，第二透镜61以及光导管62依次设于合光镜2的一侧，第二透镜61用于将合光反射区21反射出的光线汇聚至光导管62的入口。进一步通过光导光的出口进入到光机中。
73.在一实施例中，第二透镜61和光导管62之间还具有滤色轮，以用于对光束进行滤色，提高光束的光纯度，有助于提高颜色显示效果。
74.在此对光传播路径的一实施例进行整体说明。首先，激光器11发出的光线s1与s2经过两个反射镜组的反射后，投射到第二透镜组51，经第二透镜组51处理后的光束为圆形光束，该光束入射到复眼透镜上，复眼透镜对蓝色的激光光束进行扩散，从而将蓝色激光光束的角度以一定长宽角度发散，经过发散的光束入射到合光镜2第一透射区24和第二透射区26，并穿过第一透射区24和第二透射区26射至第一透镜组41上，经由第一透镜组41处理后的蓝光入射到荧光轮42上。在荧光轮42的转动过程中，蓝光射到蓝光反射区422，部分蓝光经蓝光反射区422反射，部分蓝光经射至调光区，而激发出第一颜色光后而被反射；反射后的蓝光和第一颜色的受激光打到合光镜2上的反射区422(包括第一合光反射区23和第二合光反射区25)反射，进而入射到第二透镜61上，第二透镜61对光线进行会聚。会聚后的光线经由光导管62的入射口进入光导管62，最后进入至光机中。
75.通过设置反射镜组能够对激光器11发出的激光束之间的距离进行调节。并且，通过设置反射镜组的位置的设计，能够调节分束激光后的间距，得以适配于上述合光镜2中透射区22之间的间距，从而提高光线利用效率，并且还能够形成与第一透镜组41不同光轴的光束，从而使得第一透镜组41顺利地对光束进行折射处理。
76.虽然已参照几个典型实施方式描述了本技术，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本技术能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。