CN117897658A - 激光器和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

一种激光器(11)和激光投影设备(1)。激光器(11)包括多个发光部件(120)以及光引导部件(12)。多个发光部件(120)被配置为发出多种颜色的激光光束。光引导部件(12)位于多个发光部件(120)的出光光路上，光引导部件(12)包括多个光引导区(1201、1202、1203)，多个光引导区(1201、1202、1203)对应多种颜色的激光光束，光引导部件(12)被配置为对入射的激光光束进行整形，以使整形后的激光光束的光斑与光调制器件相匹配。

Description

激光器和激光投影设备

本申请要求于2021年08月18日提交的、申请号为202110949509.0的中国专利申请的优先权；2021年08月18日提交的、申请号为202110949508.6的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本公开涉及激光投影技术领域，尤其涉及一种激光器和激光投影设备。

背景技术

激光投影技术是一种以激光作为光源进行投影显示的技术。激光投影技术可以真实地显示客观世界丰富、艳丽的色彩。并且，激光投影技术的色域较高，可以达到人眼色域的90％以上，是传统投影设备的色域的两倍以上。

发明内容

一方面，提供一种激光器。所述激光器包括多个发光部件以及光引导部件。所述多个发光部件被配置为发出多种颜色的激光光束。所述光引导部件位于所述多个发光部件的出光光路上，所述光引导部件包括多个光引导区，所述多个光引导区对应所述多种颜色的激光光束，所述光引导部件被配置为对入射的激光光束进行整形，以使整形后的激光光束的光斑与光调制器件相匹配。

另一方面，提供一种激光器。所述激光器包括多个发光部件、第一合光镜组以及光引导部件。所述多个发光部件被配置为发出多种颜色的激光光束。所述第一合光镜组位于所述多个发光部件的出光光路上，所述第一合光镜组被配置为将所述多个发光部件发出的激光光束合束。所述光引导部件位于所述第一合光镜组的出光侧，所述光引导部件被配置为对经所述第一合光镜组合束后的激光光束进行整形，并将整形后的激光光束的光斑投射至相同位置处。

又一方面，提供一种激光投影设备。所述激光投影设备包括光源组件、光机以及镜头。所述光源组件被配置为发出照明光束，且所述光源组件包括多个激光器以及第二合光镜组。所述激光器为上述激光器。所述第二合光镜组位于所述多个激光器发出的激光光束的交汇处，所述第二合光镜组被配置为对所述多个激光器发出的所述激光光束进行合束。所述光机被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束。所述光机包括光调制器件，所述光调制器件被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束。所述镜头被配置为将所述投影光束进行成像。

又一方面，提供一种激光投影设备。所述激光投影设备包括光源组件、光机以及镜头。所述光源组件包括上述的激光器。所述光源组件被配置为发出照明光束。所述光机被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束。所述光机包括光调制器件，所述光调制器件被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束。所述镜头被配置为将所述投影光束进行成像。

附图说明

图1为根据一些实施例的光斑的光强分布的曲线图；

图2为根据一些实施例的一种激光投影设备的结构图；

图3为根据一些实施例的一种激光投影设备的部分结构图；

图4为根据一些实施例的激光投影设备的光路图；

图5为根据一些实施例的数字微镜器件中微小反射镜片的排列图；

图6为根据一些实施例的另一种激光投影设备的光路图；

图7为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图8为根据一些实施例的光源组件的结构图；

图9为图8中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图；

图10为根据一些实施例的激光器的结构图；

图11为根据一些实施例的光引导部件的结构图；

图12为根据一些实施例的激光光束经过光引导部件后的光斑示意图；

图13为根据一些实施例的另一种光源组件的结构图；

图14为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图；

图15为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图；

图16为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图；

图17为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图18为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图19为图18中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图；

图20为根据一些实施例的另一种光引导部件的结构图；

图21为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图22为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图23为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图；

图24为图23中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图。

附图标记说明：

激光投影设备1；

光源组件10；激光器11；第一激光器11A；第二激光器11B；管壳110；底板101；框体102；开口104；容置空间105；发光部件120；第一发光部件121；第一光斑121A；第四光斑121B；第二发光部件122；第二光斑122A；第五光斑122B；第三发光部件123；第三光斑123A；第六光斑123B；第七光斑124；反射棱镜130；反射面103；透光层140；准直镜组150；准直透镜151；菲涅尔结构160；出光面170；第一出光区171；第二出光区172；第三出光区173；热沉180；光引导部件12；第一光引导区1201；第二光引导区1202；第三光引导区1203；基板1204；衍射部1205；合光镜组13；第一合光镜131；第二合光镜132；第三合光镜133；第二合光镜组15；第四合光镜13A；第五合光镜13B；相位延迟片14；

光机20；反射镜220；透镜组件230；数字微镜器件240；微小反射镜片2401；棱镜组件250；第一棱镜251；第二棱镜252；

镜头30；

整机壳体40。

具体实施方式

下面将结合附图，对本公开一些实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。然而，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括(comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。在说明书的描述中，术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

以下，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一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在描述一些实施例时，可能使用了“连接”及其衍伸的表达。例如，描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。然而，术语“连接”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触，但仍彼此协作或相互作用。这 里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。

“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。

本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。

如本文所使用的那样，“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。

如本文所使用的那样，“平行”、“垂直”、“相等”包括所阐述的情况以及与所阐述的情况相近似的情况，该相近似的情况的范围处于可接受偏差范围内，其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)所确定。

图1为根据一些实施例的光斑的光强分布的曲线图。

相关技术中，在多芯片激光二极管(Multi-Chip Laser Diode，MCL)型的激光器中，单个激光芯片发出的激光光束的光强呈高斯分布(Gaussian distribution)。如图1中的(A)所示，单个激光芯片发出的激光光束的中心位置的光强较大，而其边缘位置的光强较小，该激光光束的光强分布不均匀无法满足激光投影设备的使用要求。

需要说明的是，高斯分布又称正态分布，正态分布的曲线呈钟型，该曲线两端低、中间高且左右对称。

为了获得光强分布均匀的激光光束，可以在激光器的出光侧设置扩散片以对激光光束进行匀化。但是，在实际使用过程中，如图1中的(B)所示，经扩散片匀化后的激光光束的中心位置的光强与边缘位置的光强之间仍具有一定差异。需要增大激光光束的扩散角度才能使激光光束的光强分布均匀，但是这样又会导致激光光束的损失。

另外，还可以通过光匀化部件(如光导管)将激光光束整形和匀化，以将激光光束的光斑转换为光强分布均匀的矩形光斑。如图1中的(C)所示，该矩形光斑的光强均匀，可以满足激光投影设备的使用要求。但是，光导管的入光口狭小，激光光束在入射至光导管的过程中容易损失。并且，为了使激光光束的光强达到一定的均匀性，需要光导管的长度较长，导致整个光学系统的长度较长，不利于激光投影设备的小型化。

为了解决上述问题，本公开一些实施例提供了一种激光投影设备1。图2为根据一些实施例的一种激光投影设备的结构图。如图2所示，该激光投影设备1包括整机壳体40(图2中仅示出部分整机壳体40)，装配于整机壳体40中的光源组件10，光机20，以及镜头30。该光源组件10被配置为提供照明光束(激光光束)。该光机20被配置为利用图像信号对光源组件10提供的照明光束进行调制以获得投影光束。该镜头30被配置为将投影光束投射在屏幕或墙壁上成像。

光源组件10、光机20和镜头30沿着光束传播方向依次连接，各自由对应的壳体进行包裹。光源组件10、光机20和镜头30各自的壳体对相应的光学部件进行支撑并使得各光学部件达到一定的密封或气密要求。

图3为根据一些实施例的一种激光投影设备的部分结构图。

光机20的一端连接光源组件10，且光源组件10和光机20沿着激光投影设备1的照明光束的出射方向(参照图3中所示的M方向)设置。光机20的另一端和镜头30连接，且光机20和镜头30沿着激光投影设备1的投影光束的出射方向(参照图3中所示的N方向)设置。在光机20的另一端连接有光源组件10。照明光束的出射方向M与投影光束的出射方向N大致垂直。这种连接结构一方面可以适应光机20中反射式光阀的光路特点，另一方面，还有利于缩短一个维度方向上光路的长度，利于整机的结构排布。例如，当将光源组件10、光机20和镜头30设置在一个维度方向(例如，M方向)上时，该维度方向上光路的长度就会很长，从而不利于整机的结构排布。所述反射式光阀将在后文中描述。

在一些实施例中，光源组件10可以时序性地提供三基色光(也可以在三基色光的基础上 增加其他色光)，然后由于人眼的视觉暂留现象，人眼看到的是由三基色光混合形成的白光。或者，光源组件10也可以同时输出三基色光，持续发出白光。光源组件10包括激光器，激光器可发出至少一种颜色的激光光束，比如红色激光光束、蓝色激光光束或绿色激光光束。激光器可以为MCL型的激光器。

图4为根据一些实施例的激光投影设备的光路图。

光源组件10发出的照明光束进入光机20。参考图4，光机20包括数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)240以及棱镜组件250。棱镜组件250将照明光束反射至数字微镜器件240，数字微镜器件240对照明光束进行调制以得到投影光束，并将投影光束反射至镜头30中。

光机20中，数字微镜器件240是利用图像信号对光源组件10提供的照明光束进行调制，即：控制投影光束针对待显示图像的不同像素显示不同的亮度和灰阶，以最终形成光学图像，因此数字微镜器件240也被称为光调制器件或光阀。根据光调制器件(或光阀)对照明光束进行透射还是进行反射，可以将光调制器件(或光阀)分为透射式光调制器件(或光阀)或反射式光调制器件(或光阀)。例如，图4所示的数字微镜器件240对照明光束进行反射，即为一种反射式光调制器件。而液晶光阀对照明光束进行透射，因此是一种透射式光调制器件。此外，根据光机20中使用的光调制器件(或光阀)的数量，可以将光机20分为单片系统、双片系统或三片系统。本公开一些实施例中的光调制器件(或光阀)为数字微镜器件240。

图5为根据一些实施例的数字微镜器件中微小反射镜片的排列图。

如图5所示，数字微镜器件240包括多个(例如成千上万个)可被单独驱动而旋转的微小反射镜片2401。多个微小反射镜片2401可以呈阵列排布。一个微小反射镜片2401(例如每个微小反射镜片2401)对应待显示的投影画面中的一个像素。图像信号通过处理后可以转换成0、1这样的数字代码，响应于这些数字代码，微小反射镜片2401可以摆动。控制每个微小反射镜片2401在开状态和关状态分别持续的时间，来实现一帧图像中每个像素的灰阶。这样，数字微镜器件240可以对照明光束进行调制，进而实现投影画面的显示。微小反射镜片2401的开状态为光源组件10发出的照明光束经微小反射镜片2401反射后可以进入镜头30时，微小反射镜片2401所处且可以保持的状态。微小反射镜片2401的关状态为光源组件10发出的照明光束经微小反射镜片2401反射后未进入镜头30时，微小反射镜片2401所处且可以保持的状态。

如图4所示，棱镜组件250包括两个相对设置第一棱镜251和第二棱镜252。第一棱镜251和第二棱镜252分别为全反射棱镜，当照明光束以预定角度入射至第一棱镜251时，照明光束的入射角度满足第一棱镜251的全反射条件，第一棱镜251可以将照明光束以设定角度反射至数字微镜器件240。照明光束经数字微镜器件240的调制后转变为投影光束并再次入射至第一棱镜251。此时，投影光束的入射角度不满足全反射条件，因此投影光束从第一棱镜251出射，并入射至第二棱镜252。然后，该投影光束经过第二棱镜252的折射后，垂直入射至镜头30。

当然，棱镜组件250也可以采用反射镜220(如图18所示)替代。照明光束在以预定角度入射至反射镜220后，经反射镜220以满足数字微镜器件240的入射角度反射至数字微镜器件240。

图6为根据一些实施例的另一种激光投影设备的光路图。

在一些实施例中，如图6所示，光机20还包括位于光源组件10与棱镜组件250之间的透镜组件230。透镜组件230被配置为对入射的照明光束进行准直后进行会聚并出射至数字微镜器件240，以满足数字微镜器件240的使用要求。数字微镜器件240前端的透镜组件230形成照明光路，光源组件10发出的照明光束经过照明光路后形成符合数字微镜器件240所要求的光束尺寸和入射角度。

图7为根据一些实施例的又一种激光投影设备的光路图。

如图7所示，镜头30包括多片透镜组合，通常按照群组进行划分，分为前群、中群和后群三段式，或者前群和后群两段式。前群是靠近激光投影设备1出光侧(如，图7中镜头30 沿着N方向远离光机20的一侧)的镜片群组，后群是靠近光机20出光侧(如，图7中镜头30沿着N方向的反方向靠近光机20的一侧)的镜片群组。镜头30可以是变焦镜头，或者为定焦可调焦镜头，或者为定焦镜头。

为了便于叙述，本公开一些实施例主要以光源组件10时序性地输出三基色光、激光投影设备1采用DLP投影架构，光源组件10中的激光器为MCL型的激光器，以及光机20中光调制器件为数字微镜器件240为例进行说明，然而，这并不能理解为对本公开的限制。

下面详细描述根据本公开一些实施例的光源组件10。

在一些实施例中，如图4所示，光源组件10包括激光器11，且激光器11被配置为发出激光光束。

图8为根据一些实施例的光源组件的结构图。图9为图8中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图。图10为根据一些实施例的激光器的结构图。

在一些实施例中，如图8所示，激光器11包括管壳110、多个发光部件120、反射棱镜130、透光层140以及准直镜组150。

如图10所示，管壳110被配置为容置多个发光部件120，且多个发光部件120封装在管壳110内。管壳110包括底板101和框体102。框体102设置在底板101上，且环绕多个发光部件120。例如，框体102可以呈环状(如方环状)且贴装在底板101上，这样，底板101和框体102可以形成容置空间105，以容置多个发光部件120。

在一些实施例中，底板101与框体102可以为一体件或者分体件。

在一些实施例中，如图10所示，多个发光部件120设置在底板101上，且被配置为发出激光光束。

在一些实施例中，多个发光部件120包括多个第一发光部件121、多个第二发光部件122或多个第三发光部件123中的至少两个。例如，如图8所示，多个发光部件120包括多个第一发光部件121、多个第二发光部件122以及多个第三发光部件123。第一发光部件121发出第一颜色激光光束、第二发光部件122发出第二颜色激光光束，第三发光部件123发出第三颜色激光光束。第一颜色激光光束、第二颜色激光光束和第三颜色激光光束合束形成白光，且第一颜色激光光束、第二颜色激光光束和第三颜色激光光束的波长各不相同。

例如，第一颜色激光光束为蓝色激光光束，第二颜色激光光束为绿色激光光束，第三颜色激光光束为红色激光光束。本公开对第一颜色激光光束、第二颜色激光光束和第三颜色激光光束的颜色不做限定，只要第一颜色激光光束、第二颜色激光光束和第三颜色激光光束能够混合形成白光即可。当然，多个发光部件120还可以发出四种颜色或更多种颜色的激光光束，本公开对此不做限定。

以下以第一颜色激光光束为蓝色激光光束，第二颜色激光光束为绿色激光光束，以及第三颜色激光光束为红色激光光束为例进行说明。

在一些实施例中，多个发光部件120阵列排布。例如，多个第一发光部件121按照1×4阵列排布，多个第二发光部件122按照1×4阵列排布，多个第三发光部件123按照2×4阵列排布。这样，一行第一发光部件121、一行第二发光部件122和两行第三发光部件123依次排列，构成4×4阵列。当然，多个第一发光部件121、多个第二发光部件122以及多个第三发光部件123也可以按照其他阵列进行排布。不同阵列的多个发光部件120对应的激光器11的整体发光功率不同，可根据实际需求进行选择。

需要说明的是，人眼对不同波长的光的反应灵敏度不同，例如，人眼对绿色光的反应灵敏度较大，而对红色光和紫色光的反应灵敏度较小。因此，在激光投影设备1中，激光器11中的发出红色激光光束的发光部件120(如第三发光部件123)的数量大于发出其他颜色激光光束的发光部件120的数量。

在一些实施例中，激光器11的出光面170包括第一出光区171、第二出光区172或第三出光区173中的至少两个，且多个出光区分别与发出不同颜色的激光光束的发光部件120对应。例如，激光器11的出光面170包括第一出光区171、第二出光区172以及第三出光区173。在 图8中，为便于区分，各出光区以虚线进行分隔。多个阵列排布的第一发光部件121与第一出光区171对应，多个阵列排布的第二发光部件122与第二出光区172对应，多个阵列排布的第三发光部件123与第三出光区173对应。这样，第一出光区171被配置为出射第一颜色激光光束；第二出光区172被配置为出射第二颜色激光光束；第三出光区173被配置为出射第三颜色激光光束。

在一些实施例中，如图8和图10所示，激光器11还包括热沉(Heat Sink)180。发光部件120设置在热沉180的远离底板101的一侧，且通过对应的热沉180贴装在底板101上。通过热沉180可以将发光部件120发出激光光束时产生的热量快速传导至底板101，以对发光部件120进行散热。

在一些实施例中，如图8和图10所示，反射棱镜130设置在底板101上。反射棱镜130对应至少一个发光部件120，且反射棱镜130位于对应的发光部件120的出光侧，被配置为反射对应的发光部件120的发出的激光光束，以使经反射棱镜130反射的激光光束朝向该发光部件120对应的出光区出射。例如，第一发光部件121发出的第一颜色激光光束经反射棱镜130反射后，入射至第一出光区171，并从第一出光区171出射。

在一些实施例中，如图8和图10所示，反射棱镜130包括反射面103，反射面103为反射棱镜130的与对应的发光部件120相对的表面，用于反射发光部件120发出的激光光束。

在一些实施例中，如图8所示，反射面103与对应的发光部件120的出光方向之间形成有预设夹角θ，预设夹角θ为45°。这样，可以通过调整反射棱镜130的位置调整经反射棱镜130反射的激光光束的出光位置，利于减小光学系统的误差。

在一些实施例中，如图8所示，透光层140设置在框体102的远离底板101的一侧，以封闭容置空间105。例如，如图10所示，框体102的远离底板101的一侧敞开，以形成开口104，透光层140用于封闭该开口104。透光层140的材料为透光材料(如，玻璃、或树脂等)，以透过发光部件120发出的激光光束。

在一些实施例中，透光层140的边缘可以粘贴在框体102的远离底板101的表面上，或者，透光层140也可以通过其他部件固定在框体102上。

在一些实施例中，如图8所示，准直镜组150设置在透光层140的远离发光部件120的一侧，且被配置为准直入射的激光光束。例如，准直镜组150包括非球面透镜，且该非球面透镜固定在透光层140上。

在一些实施例中，准直镜组150可以为一体件，或者，如图8所示，准直镜组150包括多个独立设置的准直透镜151。

在一些实施例中，如图8所示，激光器11还包括光引导部件12(如衍射光学元件(Diffractive Optical Element，DOE))。光引导部件12被配置为对多个发光部件120发出的激光光束进行整形(如匀化)，以使整形后的激光光束转变为光强分布均匀的矩形光斑。并且，经光引导部件12形成的矩形光斑与数字微镜器件240的受光面相匹配。

例如，数字微镜器件240的受光面通常呈矩形形状，经光引导部件12形成的矩形光斑的长宽比与数字微镜器件240的受光面的长宽比相等或大致相等，并且矩形光斑可以覆盖数字微镜器件240的受光面，以使数字微镜器件240的整个受光面被激光光束照射，从而提高光调制器件(光阀)对光源组件10发出的激光光束的传输效率。

图11为根据一些实施例的光引导部件的结构图。图12为根据一些实施例的激光光束经过光引导部件后的光斑示意图。

在一些实施例中，如图11所示，光引导部件12包括基板1204和多个衍射部1205。多个衍射部1205设置在基板1204上，且多个衍射部1205呈二维矩阵排布。多个衍射部1205呈台阶状，且多个衍射部1205的高度不同，使激光光束在透过不同衍射部1205时其相位改变不同，从而对激光光束的波前位相进行调控。这样，激光光束经过衍射部1205后发生衍射，并在一定距离处产生干涉，从而形成光强分布均匀且具有特定形状的光斑。

例如，多个衍射部1205可以采用微纳刻蚀工艺形成。并且，多个衍射部1205可以分别具 有不同的形状、尺寸、或折射率等，以对应激光光束的波长、光强或入射角。

例如，可以根据入射至光引导部件12的激光光束的振幅分布、入射的激光光束的相位以及所需要的激光光束的振幅分布，通过衍射理论和优化算法(如盖尔-沙普利算法(Gale-Shapley algorithm)、模拟退火算法、遗传算法(Genetic Algorithm，GA)等)，计算得到光引导部件12中的多个衍射部1205对应参数(如形状，尺寸、折射率等)。

这样，通过光引导部件12中的衍射部1205，可以使激光光束在经过光引导部件12后的光斑转变为光强分布均匀的矩形光斑(如图12所示)，以满足激光投影设备1中的使用要求。

需要说明的是，多个衍射部1205的参数也可以根据多个发光部件120的排布进行调整，以获得所需的矩形光斑。因此，本公开一些实施例不对多个发光部件120的排布，以及光引导部件12的参数进行限定。

在一些实施例中，通过调整光引导部件12中的多个衍射部1205的参数，可以使经光引导部件12衍射后的激光光束的光斑的光强分布均匀，使该光斑的尺寸符合数字微镜器件240的使用要求。这样，经光引导部件12整形后的激光光束可以作为光源组件10的照明光束直接通过棱镜组件250入射至数字微镜器件240，从而简化照明光路。当然，上述经光引导部件12整形后的激光光束也可以在经过透镜组件230后入射至棱镜组件250以及数字微镜器件240。

在本公开一些实施例中，通过在激光器11中设置光引导部件12对激光光束进行整形和匀化，可以获得所需的光强分布均匀且具有特定形状的光斑，从而无需在激光投影设备1中设置光导管、扩散片等部件，减小了激光光束的损失，简化了激光投影设备1中的光学系统的结构，利于激光投影设备1的小型化。并且，还可以匀化光斑的光强分布，利于消除散斑。

需要说明的是，从光源组件10出射的、并经光引导部件12整形和匀化后的激光光束可以作为光源组件10发出的照明光束直接入射至光机20中。

在一些实施例中，如图8所示，光引导部件12包括第一光引导区1201、第二光引导区1202和第三光引导区1203。第一光引导区1201位于第一出光区171的出光侧，且第一光引导区1201对应第一颜色激光光束的波长和发散角度设置。第一光引导区1201被配置为对第一颜色激光光束进行整形和匀化，并将整形后的第一颜色激光光束的光斑投射至第一位置处。第二光引导区1202位于第二出光区172的出光侧，且第二光引导区1202对应第二颜色激光光束的波长和发散角度设置。第二光引导区1202被配置为对第二颜色激光光束进行整形和匀化，并将整形后的第二颜色激光光束的光斑投射至第二位置处。第三光引导区1203位于第三出光区173的出光侧，且第三光引导区1203对应第三颜色激光光束的波长和发散角度设置。第三光引导区1203被配置为对第三颜色激光光束进行整形和匀化，并将整形后的第三颜色激光光束的光斑投射至第三位置处。

需要说明的是，上述第一位置、第二位置以及第三位置指的是光斑中心之间的距离小于或等于3mm。

如图9所示，第一发光部件121发出的第一颜色激光光束在入射至第一光引导区1201前的第一光斑121A、第二发光部件122发出的第二颜色激光光束在入射至第二光引导区1202前的第二光斑122A、以及第三发光部件123发出的第三颜色激光光束在入射至第三光引导区1203前的第三光斑123A分别呈高斯分布，且光斑的形状呈椭圆形。经第一光引导区1201整形后，第一颜色激光光束的第一光斑121A转变为光强分布均匀的第四光斑121B。经第二光引导区1202整形后，第二颜色激光光束的第二光斑122A转变为光强分布均匀的第五光斑122B。经第三光引导区1203整形后，第三颜色激光光束的第三光斑123A转变为光强分布均匀的第六光斑123B。并且，第四光斑121B、第五光斑122B以及第六光斑123B呈矩形形状。

由于不同颜色的激光光束的光斑尺寸、波长以及发散角度不同，因此，通过设置多个对应不同颜色的激光光束的光引导部件12，可以提高光引导部件12的衍射效率，并且提高光引导部件12对激光光束的光斑形状整形的准确度，以及提高光斑的光强分布的均匀性。这样，可以将不同颜色的激光光束整形为光强分布均匀且具有相同尺寸的矩形光斑，满足了激光投影设备1的使用要求，利于提高光斑的重合度，以及投影画面的显示效果。

图13为根据一些实施例的另一种光源组件的结构图。图14为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图。这里，相比于图8，图13和图14中的光引导部件12与激光器11一体化封装。

在一些实施例中光引导部件12位于容置空间105内。这样，光引导部件12封装在激光器11中。

例如，如图13所示，光引导部件12设置在透光层140的靠近发光部件120的一侧。这样，可以将光引导部件12封装在激光器11的内部，以保护光引导部件12，从而提高光引导部件12的使用寿命。

又例如，如图14所示，光引导部件12替代透光层140，且设置在框体102的远离底板101的一侧，以封闭容置空间105，从而对发光部件120进行封装，简化了激光器11的结构，利于激光器11的小型化。

在此情况下，准直镜组150可由菲涅尔(Fresnel)结构160替代。例如，如图14所示，激光器11包括菲涅尔结构160。菲涅尔结构160设置在光引导部件12的靠近发光部件120的表面(如，基板1204的远离多个衍射部1205的表面)，且菲涅尔结构160被配置为准直入射的激光光束。这样，光引导部件12既可以准直激光光束又可以对激光光束进行整形和匀化，无需额外设置准直镜组150，进一步简化了激光器11的结构，利于激光器11的小型化。并且，菲涅尔结构160设置在光引导部件12的入光侧，可以提高入射至光引导部件12的激光光束的平行度，利于提高光引导部件12的衍射效率。

当然，在激光器11包括透光层140的情况下，准直镜组150也可以由菲涅尔结构160替代。例如，菲涅尔结构160设置在透光层140的靠近发光部件120的一侧，并且，光引导部件12设置在透光层140的远离发光部件120的一侧。

当然，本公开一些实施例并不局限于此。在一些实施例中，如图8所示，光引导部件12设置在激光器11的出光面170的远离发光部件120的一侧。这样，无需改变激光器11的封装结构，在激光器11封装完成后再设置光引导部件12即可，便于光引导部件12的安装与拆卸。

图15为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图。图16为根据一些实施例的又一种光源组件的结构图。相比于图8，图15和图16在光源组件10中增加了第一合光镜组13。

在一些实施例中，如图15和图16所示，激光器11还包括第一合光镜组13。第一合光镜组13位于光引导部件12的出光侧，且被配置为将经光引导部件12整形后的第一颜色激光光束、第二颜色激光光束以及第三颜色激光光束合束。第一合光镜组13可以包括多个合光镜，多个合光镜分别与激光器11中的不同的出光区对应。

例如，如图15和图16所示，第一合光镜组13包括第一合光镜131、第二合光镜132和第三合光镜133。第一合光镜131位于第一出光区171的出光侧；第二合光镜132位于第一合光镜131反射的第一颜色激光光束与第二出光区172出射的第二颜色激光光束的交汇处；第三合光镜133位于第二合光镜132出射的激光光束与第三出光区173出射的第三颜色激光光束的交汇处。

第一合光镜131被配置为将第一出光区171出射的第一颜色激光光束反射至第二合光镜132。第二合光镜132被配置为透射第一颜色激光光束，反射第二出光区172出射的第二颜色激光光束。第三合光镜133被配置为透射第二合光镜132出射的第一颜色激光光束和第二颜色激光光束，反射第三出光区173出射的第三颜色激光光束。这样，可以将第一、第二以及第三颜色激光光束合束，并使合束后的激光光束由第三合光镜133的一侧出射。

图17为根据一些实施例的又一种激光投影设备的结构图。图18为根据一些实施例的又一种激光投影设备的结构图。图19为图18中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图。相比于图15和图16，图17和图18中的第一合光镜组13与光引导部件12的相对位置发生改变。

在一些实施例中，第一合光镜组13也可以设置在光引导部件12的入光侧。这样，在不同颜色的激光光束经第一合光镜组13合束后，光引导部件12可以对合束后的激光光束进行整形和匀化。

例如，如图17和图18所示，第一合光镜组13位于出光面170的远离发光部件120的一侧，且光引导部件12位于第一合光镜组13的出光侧，光引导部件12被配置为对合束后的激光光束进行整形和匀化。

第一发光部件121、第二发光部件122和第三发光部件123发出的激光光束经第一合光镜组13合束后的光斑如图19所示。第一发光部件121和第二发光部件122发出的激光光束经第一合光镜组13合束后的第一光斑121A和第二光斑122A的位置相近、且呈高斯分布。第三发光部件123发出的第三颜色激光光束经第一合光镜组13合束后的第三光斑123A呈高斯分布。且第一光斑121A、第二光斑122A以及第三光斑123A呈椭圆形。

经光引导部件12整形后，第一颜色激光光束的第一光斑121A和第二颜色激光光束的第二光斑122A被整形为光强分布均匀的第七光斑124，第三颜色激光光束的第三光斑123A被整形为光强分布均匀的第六光斑123B，且第六光斑123B和第七光斑124呈矩形形状。并且，光引导部件12还可以将整形后的第六光斑123B、第七光斑124投射在相同的位置，使第六光斑123B以及第七光斑124合成光强分布均匀，且具有设定尺寸的白色矩形光斑。

通过将光引导部件12设置在第一合光镜组13的出光侧，可以对经第一合光镜组13合束后的激光光束的光斑整形和匀化，并通过将整形后的光斑投射至相同位置，可以进一步提高合束后的激光光束的光斑的重合度，利于提高投影画面的显示效果。

需要说明的是，上述相同位置指的是光斑中心之间的距离小于或等于3mm。

图20为根据一些实施例的另一种光引导部件的结构图。

在一些实施例中，光引导部件12可移动，此时，图17中的光引导部件12可以包括第一光引导区1201、第二光引导区1202以及第三光引导区1203。

例如，如图20所示，光引导部件12包括第一光引导区1201、第二光引导区1202以及第三光引导区1203。激光器11分时发出第一颜色激光光束、第二颜色激光光束以及第三颜色激光光束。在激光器11发出第一颜色激光光束的情况下，驱动部件(如电机)驱动光引导部件12旋转，使得第一光引导区1201位于第一合光镜组13的出射的第一颜色激光光束的光路上，从而对第一颜色激光光束进行整形。在激光器11发出第二颜色激光光束的情况下，驱动部件驱动光引导部件12旋转，使得第二光引导区1202位于第一合光镜组13的出射的第二颜色激光光束的光路上，从而对第二颜色激光光束进行整形。在激光器11发出第三颜色激光光束的情况下，驱动部件驱动光引导部件12旋转，使得第三光引导区1203位于第一合光镜组13出射的第三颜色激光光束的光路上，从而对第三颜色激光光束进行整形。

这样，位于第一合光镜组13出光侧的光引导部件12可以分别对应不同颜色的激光光束，并对不同颜色的激光光束进行整形。

当然，本公开一些实施例并不限于此。

图21为根据一些实施例的又一种激光投影设备的结构图。相比于图17和图18，图21中的光源组件10省略了第一合光镜组13。

在一些实施例中，第一光引导区1201、第二光引导区1202以及第三光引导区1203可以将整形后的矩形光斑投射在相同的位置。此时，可以省去第一合光镜组13。

例如，如图21所示，第一光引导区1201、第二光引导区1202以及第三光引导区1203将整形后的矩形光斑投射在相同的位置，使得第四光斑121B、第五光斑122B和第六光斑123B混合成光强分布均匀，且具有设定尺寸的白色矩形光斑。并且该白色矩形光斑可以满足光调制器件的使用要求。这样，光引导部件12出射的激光光束可以作为照明光束直接入射至光调制器件，无需额外设置第一合光镜组13以对激光光束进行合束，利于简化光学系统的结构。

需要说明的是，图21以光引导部件12与激光器11互相独立设置为例进行示意，当然本公开一些实施例并不限于此。在光引导部件12与激光器11一体化封装的情况下，第一光引导区1201、第二光引导区1202以及第三光引导区1203也可以将整形后的矩形光斑投射在相同的位置，以简化光学系统的结构。

在一些实施例中，第一颜色激光光束、第二颜色激光光束以及第三颜色激光光束分别为线 偏振光。并且，第一颜色激光光束和第二颜色激光光束的偏振方向相同，且第一颜色激光光束以及第二颜色激光光束的偏振方向与第三颜色激光光束的偏振方向垂直。例如，第一颜色激光光束为蓝色激光光束、第二颜色激光光束为绿色激光光束，第三颜色激光光束为红色激光光束，蓝色激光光束和绿色激光光束为S偏振光，红色激光光束为P偏振光，P偏振光垂直于S偏振光。

在此种情况下，如图21所示，激光器11还包括相位延迟片14(如半波片)。相位延迟片14设置在第一出光区171和第二出光区172的出光侧，且被配置为改变入射的激光光束的偏振方向。这样，通过相位延迟片14，可以使第一颜色激光光束以及第二颜色激光光束的偏振方向、与第三颜色激光光束的偏振方向相同，避免由于光学镜片对于不同偏振光的透射率不同，导致投影画面存在色块的问题。

当然，相位延迟片14也可以设置在第三出光区173的出光侧，以改变第三出光区173发出的第三颜色激光光束的偏振方向，使得第三出光区173发出的第三颜色激光光束的偏振方向、与第一出光区171以及第二出光区172发出的激光光束的偏振方向相同。

图22为根据一些实施例的又一种激光投影设备的结构图。图23为根据一些实施例的又一种激光投影设备的结构图。图24为图23中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图。相比于图17，图22和图23增加了激光器11的数量。

在一些实施例中，光源组件10可以包括至少两个上述激光器11。在此情况下，第一合光镜组13可以省略，此时光源组件包括第二合光镜组15，第二合光镜组15位于该至少两个激光器11发出的激光光束的交汇处，以对该至少两个激光器11发出的激光光束进行合束。

例如，如图22和图23所示，光源组件10包括第一激光器11A和第二激光器11B，且第一激光器11A的出光方向与第二激光器11B的出光方向垂直。并且，第一激光器11A和第二激光器11B结构相同。例如，第一激光器11A和第二激光器11B包括第一发光部件121、第二发光部件122以及第三发光部件123，且三种发光部件120的排布结构相同。

此时，第二合光镜组15位于第一激光器11A和第二激光器11B发出的激光光束的交汇处，且被配置为对第一激光器11A和第二激光器11B发出的激光光束进行合束。

第二合光镜组15包括第四合光镜13A和第五合光镜13B。第四合光镜13A位于第一激光器11A发出的第三颜色激光光束、与第二激光器11B发出的第一颜色激光光束以及第二颜色激光光束的交汇处。第四合光镜13A被配置为透射第三颜色激光光束，反射第一颜色激光光束以及第二颜色激光光束。第五合光镜13B位于第一激光器11A发出的第一颜色激光光束以及第二颜色激光光束、与第二激光器11B发出的第三颜色激光光束的交汇处。第五合光镜13B被配置为透射第一颜色激光光束和第二颜色激光光束、且反射第三颜色激光光束。这样，可以将两个激光器11发出的不同颜色的激光光束进行合束。

需要说明的是，在光源组件10包括两个激光器11以及第二合光镜组15的情况下，光引导部件12可以设置在容置空间105中(如图22所示)、或者设置在出光面170与第二合光镜组15之间，或者，设置在第二合光镜组15的出光侧(如图23所示)。

图24为图23中的激光光束经过光引导部件前后的光斑示意图。

如图24所示，第一发光部件121、第二发光部件122和第三发光部件123发出的激光光束被第二合光镜组15合束后的第一光斑121A、第二光斑122A和第三光斑123A位置相近，且呈高斯分布。三个光斑的位置相近，从而形成了多个相互独立的白色光斑。

经过光引导部件12衍射后，第一光斑121A、第二光斑122A和第三光斑123A形成的白色光斑被投射至相同位置，从而将多个白色光斑整形为一个光强分布均匀，且具有设定尺寸的矩形光斑。当然，光源组件10也可以采用三个以上的激光器11。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1. 一种激光器，包括：

   多个发光部件，所述多个发光部件被配置为发出多种颜色的激光光束；以及

   光引导部件，位于所述多个发光部件的出光光路上，所述光引导部件包括多个光引导区，所述多个光引导区对应所述多种颜色的激光光束，所述光引导部件被配置为对入射的激光光束进行整形，以使整形后的激光光束的光斑与光调制器件相匹配。
2. 根据权利要求1所述的激光器，其中，

   所述多个发光部件被配置为发出第一颜色激光光束，第二颜色激光光束以及第三颜色激光光束；

   所述多个光引导区包括第一光引导区、第二光引导区以及第三光引导区，所述第一光引导区、所述第二光引导区以及所述第三光引导区分别与所述第一颜色激光光束，所述第二颜色激光光束以及所述第三颜色激光光束对应。
3. 根据权利要求2所述的激光器，其中，

   所述第一光引导区位于发出所述第一颜色激光光束的发光部件的出光光路上，所述第一光引导区被配置为对所述第一颜色激光光束进行整形；

   所述第二光引导区位于发出所述第二颜色激光光束的发光部件的出光光路上，所述第二光引导区被配置为对所述第二颜色激光光束进行整形；

   所述第三光引导区位于发出所述第三颜色激光光束的发光部件的出光光路上，所述第三光引导区被配置为对所述第三颜色激光光束进行整形；其中

   所述第一光引导区、所述第二光引导区和所述第三光引导区被配置为将整形后的激光光束的光斑投射至相同位置处。
4. 根据权利要求3所述的激光器，其中，所述激光器还包括：

   管壳，所述管壳包括：

   底板；以及

   框体，设置在所述底板上，所述框体与所述底板形成有容置空间，以容置所述多个发光部件；

   透光层，设置在所述框体的远离所述底板的一侧，且封闭所述容置空间；以及

   准直结构，设置在所述透光层上，且被配置为准直入射的激光光束；其中

   所述光引导部件设置在所述透光层的远离所述准直结构的一侧。
5. 根据权利要求4所述的激光器，其中，

   所述准直结构包括准直镜组，所述准直镜组设置在所述透光层的远离所述发光部件的一侧，且被配置为准直入射的激光光束，所述光引导部件设置在所述透光层的靠近所述发光部件的一侧；或

   所述准直结构包括菲涅尔结构，所述菲涅尔结构设置在所述透光层的靠近所述发光部件的一侧，且被配置为准直入射的激光光束，所述光引导部件设置在所述透光层的远离所述发光部件的一侧。
6. 根据权利要求3所述的激光器，其中，所述激光器还包括：

   管壳，所述管壳包括：

   底板；以及

   框体，设置在所述底板上，所述框体与所述底板形成有容置空间，以容置所述多个发光部件；以及

   菲涅尔结构，设置在所述光引导部件的靠近所述发光部件的表面上，且被配置为准直入射的激光光束；其中

   所述光引导部件设置在所述框体的远离所述底板的一侧，以封闭所述容置空间。
7. 根据权利要求3所述的激光器，其中，所述激光器还包括出光面，所述激光光束从所述出光面出射，所述光引导部件设置在所述出光面的远离所述发光部件的一侧，且与所述出光面间隔设置。
8. 根据权利要求3所述的激光器，其中，所述激光器还包括：

   出光面，所述激光光束从所述出光面出射；以及

   第一合光镜组，所述第一合光镜组位于所述出光面的远离所述发光部件的一侧，所述第一合光镜组被配置为将所述出光面出射的激光光束合束；

   所述多个发光部件被配置为分时发出不同颜色的激光光束，所述光引导部件位于所述第一合光镜组的出光侧，所述光引导部件可运动，且所述光引导部件被配置为在不同时刻使所述光引导部件中的光引导区对对应颜色的激光光束进行整形。
9. 根据权利要求2至8中任一项所述的激光器，其中，

   所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束的偏振方向相同，且垂直于所述第三颜色激光光束的偏振方向；

   所述激光器还包括相位延迟片，所述相位延迟片被配置为改变入射的激光光束的偏振方向，所述相位延迟片位于所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束、与所述第三颜色激光光束合束前的光路中；或者，所述相位延迟片设置在所述第三颜色激光光束、与所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束合束前的光路中。
10. 根据权利要求2至9中任一项所述的激光器，其中，所述第一颜色激光光束为绿色激光光束和蓝色激光光束中的一个，所述第二颜色激光光束为绿色激光束和蓝色激光束中的另一个，所述第三颜色激光光束为红色激光光束。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的激光器，其中，所述光引导部件包括：

    基板；以及

    多个衍射部，设置在所述基板上，所述多个衍射部按照二维矩阵分布，所述多个衍射部呈阶梯状，且所述多个衍射部的高度不同。
12. 一种激光器，包括：

    多个发光部件，所述多个发光部件被配置为发出多种颜色的激光光束；

    第一合光镜组，位于所述多个发光部件的出光光路上，所述第一合光镜组被配置为将所述多个发光部件发出的激光光束合束；以及

    光引导部件，位于所述第一合光镜组的出光侧，且被配置为对经所述第一合光镜组合束后的激光光束进行整形，并将整形后的激光光束的光斑投射至相同位置处。
13. 根据权利要求12所述的激光器，其中，

    所述多个发光部件被配置为发出第一颜色激光光束，第二颜色激光光束以及第三颜色激光光束，所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束的偏振方向相同，且垂直于所述第三颜色激光光束的偏振方向；

    所述激光器还包括相位延迟片，所述相位延迟片被配置为改变入射的激光光束的偏振方向，所述相位延迟片位于所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束、与所述第三颜色激光光束合束前的光路中；或者，所述相位延迟片设置在所述第三颜色激光光束、与所述第一颜色激光光束以及所述第二颜色激光光束合束前的光路中。
14. 根据权利要求13中所述的激光器，其中，所述第一颜色激光光束为绿色激光光束和蓝色激光光束中的一个，所述第二颜色激光光束为绿色激光束和蓝色激光束中的另一个，所述第三颜色激光光束为红色激光光束。
15. 一种激光投影设备，包括：

    光源组件，所述光源组件被配置为发出照明光束，且所述光源组件包括：

    多个激光器，所述激光器为根据权利要求1至14中任一项所述的激光器；以及

    第二合光镜组，位于所述多个激光器发出的激光光束的交汇处，所述第二合光镜组被配置为对所述多个激光器发出的所述激光光束进行合束；

    光机，所述光机被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束，所述光机包括光调制器件，所述光调制器件被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束；以及

    镜头，所述镜头被配置为将所述投影光束进行成像。
16. 根据权利要求15所述的激光投影设备，其中，所述光机还包括：

    反射组件，设置在所述光源组件的出光侧，所述反射组件包括反射镜或全反射的棱镜组件，且所述反射组件被配置为将所述光源组件发出的所述照明光束以设定角度反射至所 述光调制器件。
17. 根据权利要求16所述的激光投影设备，其中，所述光机还包括：

    透镜组件，设置在所述光源组件和所述反射组件之间，所述透镜组件被配置为对所述照明光束先进行准直后进行会聚并出射至所述反射组件。
18. 一种激光投影设备，包括：

    光源组件，所述光源组件包括权利要求1至14中任一项所述的激光器，所述光源被配置为发出照明光束；

    光机，所述光机被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束，所述光机包括光调制器件，所述光调制器件被配置为将所述光源组件发出的照明光束进行调制以获得投影光束；以及

    镜头，所述镜头被配置为将所述投影光束进行成像。
19. 根据权利要求18所述的激光投影设备，其中，所述光机还包括：

    反射组件，设置在所述光源组件的出光侧，所述反射组件包括反射镜或全反射的棱镜组件，且所述反射组件被配置为将所述光源组件发出的所述照明光束以设定角度反射至所述光调制器件。
20. 根据权利要求19所述的激光投影设备，其中，所述光机还包括：

    透镜组件，设置在所述光源组件和所述反射组件之间，所述透镜组件被配置为对所述照明光束先进行准直后进行会聚并出射至所述反射组件。