[发明专利]光源系统及投影设备

说明书

本发明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，本发明成本低、效率高，而且照度均匀，具有良好的用户体验。

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其是涉及一种用于激光光源的光源系统和投影设备。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。