光源系统及投影设备技术方案

本发明专利技术公开了一种光源系统及投影设备。该光源系统包括光源，用于发出相互平行的多束光束；匀光器件，用于调整源光的均匀性，所述匀光器件为双排微透镜阵列，所述源光避开所述双排微透镜阵列上的凹陷区；中继模组，用于将光束汇聚并成像。通过上述方式，本发明专利技术成本低、效率高，而且照度均匀，具有良好的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
光源系统及投影设备
本专利技术涉及光学领域，尤其是涉及一种用于激光光源的光源系统和投影设备。
技术介绍
目前，用于激光光源的匀光器件主要有方棒和复眼。方棒分为实心方棒和空心方棒，其原理是利用光线在方棒内部全反射或镜面反射进行匀光，由于光线在方棒中的反射次数决定了最终的光斑均匀性，因此，方棒的长度较长以保证反射次数，增加了光学系统的光程与体积。相比之下，利用双复眼，即双排微透镜阵列作为匀光器件可以减小系统的体积。根据双复眼的匀光原理，如图1所示，高斯分布的激光入射第一排透镜阵列表面，被分割成若干个小的光斑单元，其光斑的尺寸h与微透镜的外形尺寸相同。在双复眼中，其厚度l即为微透镜单元的焦距f，因此，第一排复眼表面的光斑处于第二排复眼的焦平面上，第一排复眼上的每个光斑单元经第二排复眼叠加后经中继系统像成于像平面。设中继系统焦距为f’，像平面上像高为h’，根据成像关系有：。对于投影系统而言，由于整个光学系统的扩展量的限制，通常要求像高h’较小。另外，入射复眼表面的单束激光光束直径在1mm~3.5mm之间，要保证每束激光光束被第一排复眼分割单元的个数在15以上，以此避免严重的衍射效应，因此微透镜的外形尺寸较大。最终需要双复眼比较厚以达到较大的f。复眼厚度的要求会给复眼的加工带来一定的难度。由于激光的功率大、能量集中，因此所用的复眼匀光器件必须采用石英玻璃材料，普通的塑料材料在激光的照射下极易损坏。制作石英玻璃复眼的工艺方法有光刻加工、机械加工、激光加工、粘接法等。但是利用上述工艺制作石英玻璃复眼成本极高，而普通的机械加工又不能满足精度的要求。另外还有一种溶胶-凝胶法制作复眼匀光器件的方法，其制作过程中需要一个放大两倍以上的复眼母体，母体通常为塑料材质的复眼，这种方法的成本低、效率高；但若采用此方法制成厚度需求大的双复眼，则制成的石英玻璃双复眼的中心会出现凹陷区域。这种中心有凹陷的复眼会造成成像光斑变形并且照度分布不均匀的现象，因此无法满足用户需求。因此，实有必要提供一种新的光源系统及投影设备以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种光源系统及投影设备，不仅成本低、效率高，而且照度均匀，具有良好的用户体验。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，所述光源系统包括：光源，用于发出源光，所述源光包括相互平行的多束光束；匀光器件，所述源光入射至匀光器件，所述匀光器件用于调整源光的均匀性，所述匀光器件为双排微透镜阵列，所述双排微透镜阵列的透镜表面中心具有凹陷区，所述多束光束避开所述双排微透镜阵列上的凹陷区；中继模组，用于将光束汇聚并成像。其中，所述源光的多束光束中两两光束之间的距离大于所述凹陷区的最大直径。其中，所述光源系统还包括位于所述光源与所述匀光器件之间的光路上用于减小所述源光的直径的压缩系统。其中，所述压缩系统均匀地减小各光束之间的距离。其中，所述压缩系统包括靠近所述光源的至少一个正透镜以及靠近所述匀光器件的至少一个负透镜，所述正透镜用于汇聚各所述光束，所述负透镜用于准直各所述光束。其中，所述正透镜和所述负透镜的主光轴重合，且所述正透镜和所述负透镜的靠近所述匀光器件一侧的焦点重合。其中，所述压缩系统用于改变源光的外围光束的光路，使得在垂直于源光中心轴的第一方向上减少光源的外围光束与光源的内围光束之间的距离。其中，所述压缩系统还用于改变源光的外围光束的光路，使得在垂直于源光中心轴的第二方向上减少光源的外围光束与光源的内围光束之间的距离。其中，所述压缩系统包括位于源光中心轴两侧沿第一方向相对设置的两组第一反射装置，所述源光经所述第一反射装置的反射作用减小所述源光在第一方向上的直径。其中，所述压缩系统包括位于源光中心轴两侧沿第二方向相对设置的两组第二反射装置，所述源光经所述第二反射装置的反射作用减小所述源光在第二方向上的直径。其中，所述源光的多束光束中两两光束之间的距离小于所述凹陷区的最大直径。其中，所述光源系统还包括位于所述光源与所述匀光器件之间的光路上的扩展系统，用于改变源光的内围光束的光路，使得所述源光的内围光束经所述扩展系统向光源的外围光束方向扩展，避开所述匀光器件的凹陷区。其中，所述凹陷区的直径为2mm~4mm。其中，所述匀光器件由溶胶-凝胶的工艺制程。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种投影设备，该投影设备包括前文所述的任一项的光源系统。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供一种光源系统及投影设备，光源系统包括：光源，匀光器件，中继模组，其中，光源用于发射具有相互平行的多束光束的源光，述匀光器件为双排微透镜阵列，所述双排微透镜阵列的透镜表面中心具有凹陷区，所述多束光束避开所述双排微透镜阵列上的凹陷区，解决了现有技术中光斑变形照明不均匀的技术问题。不仅成本低、效率高，而且照度均匀，具有良好的用户体验。附图说明图1是现有技术中双复眼的匀光原理图；图2是本专利技术光源系统的第一种实施方式的结构示意图；图3是图2所示结构在匀光器件上的光斑示意图；图4是本专利技术光源系统的第二种实施方式的结构示意图；图5是图4所示结构在匀光器件上的光斑示意图；图6是本专利技术光源系统的第三种实施方式的结构示意图；图7是本专利技术光源系统的第三种实施方式中光路示意图；图8是图6所示结构在匀光器件上的光斑示意图。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一请参阅图2，是本专利技术第一种实施例提供的一种光源系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的光源系统包括光源401、压缩系统402、匀光器件403、中继模组404以及像平面405。其中，光源401用于发出源光，其中源光包括相互平行的多束光束。本实施例的光源为激光光源，发出多束激光光束。像平面405上涂覆有荧光粉，光源发出的激光源光通过本专利技术光源系统在像平面405成像并激发荧光粉发光。匀光器件403的中心具有直径为2mm~4mm的凹陷区，多束光束避开该凹陷区。在本实施方式中，源光的多束光束中两两光束之间的距离大于所述凹陷区的最大直径。中继模组404为收集透镜，具体在本实施方式中为一凸透镜，其用于将光线汇聚到像平面405上成像。在可选择的其他实施方式中，也可以为起到汇聚作用的多个透镜，只要能够起到汇聚光线到像平面成像的作用，既是可以实施的。压缩系统402位于激光光束的光路上，用于减小源光的直径，减小不同激光光束之间的距离，同时也可以缩小系统的长度。匀光器件403用于调整光束的均匀性，在本实施方式中，匀光器件403为双排微透镜阵列，其表面由若干矩阵排列的微透镜单元组成。其中，每个透镜单元的焦距相同，第二排阵列处于第一排透镜的焦平面上，并且第二排阵列与第一排阵列完全相同且透镜单元一一对应。具体的，微透镜的外形为矩形或六边形。当源光的各个光束射入匀光器件403时，首先，激光光束入射第一排阵列时被分割成很多个小区域，在每个小区域内光斑的均匀性是较好的，第二排阵列将第一排阵列中每个区域的光斑叠加并通过后续的光学系统成像，所成像的均匀性是第一排每个区域均匀性的叠加与互补，因此，可以得到较好的均匀性。其中，双排微透镜阵列为采用溶胶-凝胶法的工艺制成，具体为采用石英玻璃粉作为溶质溶于溶剂中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：光源，用于发出源光，所述源光包括相互平行的多束光束；匀光器件，所述源光入射至匀光器件，所述匀光器件用于调整所述源光的均匀性，所述匀光器件为双排微透镜阵列，所述双排微透镜阵列的透镜表面中心具有凹陷区，所述多束光束避开所述双排微透镜阵列上的凹陷区；中继模组，用于将光束汇聚并成像。

【技术特征摘要】
1.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：光源，用于发出源光，所述源光包括相互平行的多束光束；匀光器件，所述源光入射至匀光器件，所述匀光器件用于调整所述源光的均匀性，所述匀光器件为双排微透镜阵列，所述双排微透镜阵列的透镜表面中心具有凹陷区，所述多束光束避开所述双排微透镜阵列上的凹陷区；中继模组，用于将光束汇聚并成像。2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述源光的多束光束中两两光束之间的距离大于所述凹陷区的最大直径。3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括位于所述光源与所述匀光器件之间的光路上用于减小所述源光的直径的压缩系统。4.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述压缩系统均匀地减小各光束之间的距离。5.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述压缩系统包括靠近所述光源的至少一个正透镜以及靠近所述匀光器件的至少一个负透镜，所述正透镜用于汇聚各所述光束，所述负透镜用于准直各所述光束。6.根据权利要求5所述的光源系统，其特征在于，所述正透镜与所述负透镜的主光轴重合，且所述正透镜和所述负透镜的靠近所述匀光器件一侧的焦点重合。7.根据权利要求3所述的光源系统，其特征在于，所述压缩系统用于改变所述源光的外围光束的光路，使得在垂直于源光中心轴的第一方向上减少所述光源的外围光束与所述光源的内围光束...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭祖强，杜鹏，李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44