WO2023082666A1 - 光源和激光投影设备 - Google Patents

Abstract

一种光源（10）和激光投影设备（1）。光源（10）包括激光器阵列（110），激光器阵列（110）包括基板（113）以及设置在基板（113）上的第一行激光芯片（111）和第二行激光芯片（112）。第一行激光芯片（111）包括至少一个第一色激光芯片（111a）和至少一个第二色激光芯片（111b），第二行激光芯片（112）包括至少两个红色激光芯片（112a）。在第二行激光芯片（112）的行方向上，沿第二行激光芯片（112）的边缘区域（EA1、EA2）指向中央区域（CA1）的方向，第二行激光芯片（112）中的各个红色激光芯片（112a）的中心波长依次增大。

Description

光源和激光投影设备

本申请要求于2021年11月09日提交的、申请号为202111320370.X的中国专利申请、2021年12月31日提交的、申请号为202111662949.4的中国专利申请，以及于2021年12月31日提交的、申请号为202111662936.7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

本公开涉及投影显示领域，尤其涉及一种光源及激光投影设备。

背景技术

激光投影显示技术是市场上的一种新型投影显示技术。相对于发光二极管(light-emitting diode，可以简写为LED)投影产品，激光投影显示技术具有成像更清晰，色彩更鲜艳，亮度更高的特点，这些显著的特点使得激光投影显示技术成为市场上的一个主流发展方向。

发明内容

一方面，本公开一些实施例提供一种光源，包括激光器阵列，所述激光器阵列包括：基板，以及设置在所述基板上的第一行激光芯片和第二行激光芯片，所述第一行激光芯片包括至少一个第一色激光芯片和至少一个第二色激光芯片，所述第二行激光芯片包括至少两个红色激光芯片。在所述第二行激光芯片的行方向上，沿所述第二行激光芯片的边缘区域指向中央区域的方向，所述第二行激光芯片中的各个红色激光芯片的中心波长依次增大。

另一方面，本公开一些实施例提供一种激光投影设备，包括光源、光机和镜头。所述光源为上述光源，所述光源被配置为发出激光光束。所述光机被配置为根据图像信号对射入至所述光机的光束进行调制得到投影光束。所述镜头被配置为对射入至所述镜头的光束进行投影以形成投影画面。

附图说明

图1为根据一些实施例的一种激光投影设备的结构图。

图2为根据一些实施例的激光投影设备中光源、光机和镜头的结构图。

图3为根据一些实施例的一种光源的结构图。

图4为图3所示的光源中的一种激光器阵列的俯视图。

图5为图3所示的光源中的另一种激光器阵列的俯视图。

图6为图3所示的光源中的又一种激光器阵列的俯视图。

图7为图3所示的光源的激光器阵列的俯视图。

图8为根据一些实施例的再一种光源的结构图。

图9A为根据一些实施例的合光镜组射出的光束的光斑的结构图。

图9B为整形镜组透射出的光束形成的光斑的结构图。

图10A为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图10B为图10A所示光源的俯视图。

图11为光束穿过具有柱形弧面的透镜的示意图。

图12A为根据一些实施例的光源的结构图。

图12B为图12A所示光源的俯视图。

图13为合光镜组射出的光束透射第一柱透镜的示意图。

图14为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图15为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图16A为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图16B为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图17为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

图18为图17所示的光源中激光器阵列和第一偏振角转换单元的结构图。

图19为根据一些实施例的一种光源的结构图。

图20为图19所示的光源中激光器阵列、第一偏振角转换单元和第二偏振角转换单元的结构示意图。

图21为根据一些实施例的一种激光器阵列的结构图。

图22为根据一些实施例的一种激光器阵列、第一偏振角转换单元和第二偏振角转换单元的结构图。

图23为根据一些实施例的又一种光源的结构图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，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。

图1为根据一些实施例的一种激光投影设备的结构图。参见图1，激光投影设备1包括光源10，光机20以及镜头30。激光投影设备1还可以包括壳体40(图1中仅示出部分壳体40)。

光源10被配置为提供照明光束(激光光束)。光机20被配置为利用图像信号对光源10提供的照明光束进行调制以获得投影光束。镜头30被配置为将投影光束投射在屏幕或墙壁上，形成投影画面。光源10、光机20以及镜头30可以装配于壳体40中。光源10、光机20和镜头30可以沿着光束传播方向依次连接。

光源10、光机20和镜头30分别可以由对应的壳体进行包裹。光源10、光机20和镜头30各自对应的壳体可以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。示例性地，光源10通过其对应的壳体实现气密性密封，这样，可以改善光源10的光衰问题。

光机20的一端和镜头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(例如平行于N方向)设置。光机20的另一端可以与光源10连接。

在一些实施例中，光源10和光机20的排列方向与光机20和镜头30的排列方向大致垂直，即，在激光投影设备1中，投影光束的出射方向(例如平行于N方向)与照明光束的出射方向(例如平行于M方向)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(将在下文进行说明)的光路特点，另一方面，还有利于缩短光路在一方向上的长度，这样便可以有更多的空间对激光投影设备1的各部件进行排布。

图2为根据一些实施例的激光投影设备中光源、光机和镜头的一种结构图。参见图2，光源10发出的照明光束进入光机20。光机20包括第一匀光部件210、反射镜220、透镜230、光阀240和棱镜组件250。光阀240被配置为根据图像信号将射入其的照明光束调制成投影光束，并将投影光束射向镜头30。第一匀光部件210和光阀240沿光束的传播方向依次设置。第一匀光部件210被配置为将射入其的照明光束匀化后射向光阀240。

在一些实施例中，第一匀光部件210为光导管。该光导管接收光源10提供的照明光束，并对该照明光束进行匀化。在一些实施例中，该光导管的出光口为矩形，这样，该光导管可以对光束的光斑进行整形。

光阀240可以为反射式光阀。光阀240包括多个反射片，每个反射片对应于投影画面中的一个像素。示例性地，根据待显示的投影画面，光阀240的多个反射片中与需呈亮态显示的像素对应的反射片可以将光束反射至镜头30，被反射至镜头30的光束被称为投影光束。这样，光阀240可以对照明光束进行调制以得到投影光束，并通过投影光束实现画面的显示。

在一些实施例中，光阀240为数字微镜器件(digital micromirror device,DMD)。数字微镜器件包括多个(例如成千上万个)可被单独驱动而旋转的微小反射镜片。多个微小反射镜片可以呈阵列排布。一个微小反射镜片(例如每个微小反射镜片)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，微小反射镜片可以摆动。控制每个微小反射镜片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，数字微镜器件可以对照明光束进行调制，进而实现投影画面的显示。

继续参见图2，在一些实施例中，激光投影设备1还可以包括位于光阀240与第一匀光部件210之间的照明镜组，该照明镜组包括反射镜220、透镜230和棱镜组件250。经第一匀光部件210匀化后的光束可以通过该照明镜组射向光阀240。

从第一匀光部件210射出的照明光束射向反射镜220，反射镜220将射向其的照明光束反射至凸透镜230。凸透镜230将射入其的照明光束会聚至棱镜组件250，棱镜组件250将射入其的照明光束反射至光阀240。

本公开的一些实施例还提供了一种光源。该光源可以为上述任一个激光投影设备的光源。当然，该光源也可以为其他设备中的光源，本公开的实施例对此不作限制。

图3为根据一些实施例的一种光源的结构图，图4为图3所示的光源中的一种激光器阵列的俯视图。参见图3和图4，光源10包括激光器阵列110和合光镜组120。

激光器阵列110包括基板113，以及设置在基板113上的多个激光芯片。在激光器阵列110中，多个(例如所有)激光芯片可以呈阵列分布。

多个激光芯片形成第一行激光芯片111和第二行激光芯片112，也可以说，激光器阵列110包括第一行激光芯片111和第二行激光芯片112。在图3和图4中，以第一行激光芯片111指向第二行激光芯片112的方向作为第一方向X，以第一行激光芯片111中各个激光芯片的排列方向作为第二方向Y，并以各个激光芯片的出光方向作为第三方向Z。

第一行激光芯片111的行方向与第二行激光芯片112的行方向平行，均平行于激光芯片阵列的行方向(例如，第二方向Y)；第一行激光芯片111和第二行激光芯片112的排列方向平行于激光芯片阵列的列方向(例如，第一方向X)。

第一行激光芯片111包括至少一个第一色激光芯片111a和至少一个第二色激光芯片111b。第二行激光芯片112包括至少两个红色激光芯片112a。

红色激光芯片112a被配置为发出红色激光光束。第一色激光芯片111a被配置为发出第一色激光光束，第二色激光芯片111b被配置为发出第二色激光光束，并且，第一色激光光束和第二色激光光束的颜色不同。在一些实施例中，第一色激光芯片111a和第二色激光芯片111b中的一者为蓝色激光芯片，被配置为发射蓝色激光光束，另一者为绿色激光芯片，被配置为发射绿色激光光束。

在本公开一些实施例提供的光源中，红色激光芯片112a的数量大于第一色激光芯片111a的数量，也大于第二色激光芯片111b的数量。第一行激光芯片111不包括红色激光芯片112a，第二行激光芯片112不包括第一色激光芯片111a和第二色激光芯片111b。第一行激光芯片111中激光芯片的数量和第二行激光芯片112中激光芯片的数量相同，即，红色激光芯片112a的数量为第一色激光芯片111a的数量和第二色激光芯片111b的数量之和。示例性地，激光器阵列110中第一行激光芯片111和第二行激光芯片112均包含7个激光芯片。

在光的传输过程中，红色激光光束的发散程度相比于蓝色激光光束和绿色激光光束要大，因此红色激光光束的光损率要大于蓝色激光光束和绿色激光光束的光损 率。这样，激光投影设备在进行图像投影时，为达到预定的白平衡，所需的红色激光的分量较多。基于此，一些实施例提供的光源中红色激光芯片的数量比蓝色激光芯片的数量或者绿色激光芯片的数量更多，由此提供更多的红色激光光束。

相关技术中的激光投影设备在投影画面时通常会产生散斑效应。散斑效应是指相干光源发出的两束激光在照射光学粗糙的表面(即平均起伏大于波长数量级的表面)，例如用于接收激光投影设备发射的光束的屏幕，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。这些斑点可以称作激光散斑。需要说明的是，在激光器阵列中，发出波长相同且相位恒定的激光并且位置相邻的两个激光芯片可以为两个相干光源，这两个相干光源可能导致散斑效应。散斑效应使得投影画面的显示效果较差，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，长时间观看易产生眩晕感，使得用户的观看体验较差。

参见图4，为了解决上述问题，在一些实施例中，在第二行激光芯片112的行方向上，沿第二行激光芯片112的一边缘区域(例如第一边缘区域EA1或第二边缘区域EA2)向中央区域(例如第一中央区域CA1)的方向，第二行激光芯片112中的各个红色激光芯片112a的中心波长依次增大。

在第二行激光芯片112的行方向上，第二行激光芯片112具有第一边缘区域EA1和第二边缘区域EA2。一个边缘区域中设置有一个红色激光芯片112a。并且，在第二行激光芯片112中沿该行方向排列的各个红色激光芯片112a中，位于最外侧的两个红色激光芯片112a中的一者位于第一边缘区域，另一者位于第二边缘区域。

在第二行激光芯片112的行方向上，第二行激光芯片112还具有第一中央区域CA1。在一些实施例中，第二行激光芯片112中红色激光芯片112a的数目V为奇数，此时，在这V个红色激光芯片112a中，第(V+1)/2个红色激光芯片112a位于第一中央区域CA1中。在此基础上，第一中央区域CA1中还可以设置有多个红色激光芯片112a，该多个红色激光芯片112a关于第(V+1)/2个红色激光芯片112a对称设置。在另一些实施例中，第二行激光芯片112中红色激光芯片112a的数目V为偶数，此时，在这V个红色激光芯片112a中，第V/2个红色激光芯片112a以及第V/2+1个红色激光芯片112a位于第一中央区域CA1中。在此基础上，第一中央区域CA1中还可以设置有多个红色激光芯片112a，该多个红色激光芯片112a关于第V/2个和第V/2+1个红色激光芯片112a形成的整体对称设置。

需要说明的是，激光芯片的中心波长指在该激光芯片正常工作时，发出的激光的中心波长。基于此，红色激光芯片的中心波长指该红色激光芯片正常工作时，发出的红色激光的中心波长。

基于上述，在第二行激光芯片112的行方向上，沿第一边缘区域EA1指向第一中央区域CA1的方向，或者，沿第二边缘区域EA2指向第二中央区域CA2的方向，各个红色激光芯片112a的中心波长依次增大。这样，对于相邻两个红色激光芯片，二者发出的红色激光的中心波长不同，因此二者并非相干光源，较难产生干涉。这样，可以改善激光投影设备进行投影显示时的散斑效应，提高投影画面的显示效果，改善人眼观看投影画面时产生眩晕感的问题。

此外，发出中心波长较短的红色激光的红色激光芯片112a对于温度的变化敏感且发热量大。基于此，将发出中心波长较短的红色激光芯片112a设置在第二行激光芯片的边缘。这样，能够使得该红色激光芯片112a发出的热量可以有效地散发到外界环境中，减小对其他红色激光芯片112a的影响。

在一些实施例中，第二行激光芯片112包括位于第一中央区域CA1的至少一个第一红色激光芯片a1，以及位于该至少一个第一红色激光芯片a1的两侧的至少两个第二红色激光芯片a2。示例性地，沿第二行激光芯片112的行方向，该至少一个 第一红色激光芯片a1的一侧设置有至少一个第二红色激光芯片a2，另一侧也设置有至少一个第二红色激光芯片a2。

该至少一个第一红色激光芯片a1具有第一中心波长。在该至少两个第二红色激光芯片a2中，与该中央区域CA1的距离相等的两个第二红色激光芯片a2的中心波长相等。这样，在第二行激光芯片112中，各个红色激光芯片112a的中心波长的分布更为规则，可以提高激光投影设备的投影画面的显示效果。

需要说明的是，第二红色激光芯片a2与中央区域CA1的距离可以为该第二红色激光芯片a2的中心与中央区域CA1的中心之间的距离。

示例性地，第二行激光芯片112包括四个第二红色激光芯片a2，例如两个第二红色激光芯片a21和两个第二红色激光芯片a22。两个第二红色激光芯片a21与中央区域CA1的距离相等，且这两个第二红色激光芯片a21的中心波长相等，例如均为639nm。两个第二红色激光芯片a22与中央区域CA1的距离相等，且这两个第二红色激光芯片a22的中心波长相等，例如均为643nm。

继续参见图4，在一些实施例中，第一色激光芯片111a为蓝色激光芯片。第二色激光芯片111b为绿色激光芯片。并且，在第一行激光芯片111的行方向上，第一行激光芯片111的两个边缘区域(例如第三边缘区域EA3和第二边缘区域EA4)中设置有至少一个第一色激光芯片111a。即，在第一行激光芯片111沿其行方向的一端中，位于最外侧的激光芯片为蓝色激光芯片。

在第一行激光芯片111的行方向上，第一行激光芯片111可以具有第三边缘区域EA3和第四边缘区域EA4。第一行激光芯片111的边缘区域与第二行激光器112的边缘区域类似，可以参照上文中关于第二行激光芯片112的边缘区域的说明，在此不再赘述。

激光芯片发出的激光光束在传播的过程中存在发散现象，而光源中的光学镜片(例如合光镜组120)具有一定的接收光束的角度范围，这使得位于第一行激光芯片111的边缘的一个或多个激光芯片发出的激光光束的损耗较大。而蓝色激光芯片的发光功率高于绿色激光芯片和红色激光芯片的发光功率。示例性地，红色激光芯片的发光功率为24W～56W，蓝色激光芯片的发光功率为48W～115W，绿色激光芯片的发光功率为12W～28W。例如，红色激光芯片的发光功率为48W，蓝色激光芯片的发光功率为82W，绿色激光芯片的发光功率为24W。基于此，当将蓝色激光芯片设置在第一行激光芯片111的边缘时，激光器阵列110整体的发光效率可以较高。

在一些实施例中，在第一行激光芯片111的行方向上，第一行激光芯片111的两个边缘区域中均设置有第一色激光芯片111a。并且，分别位于这两个边缘区域的两个第一色激光芯片111a之间设置有至少一个第一色激光芯片111a，且该至少一个第一色激光芯片111a设置在两个第二色激光芯片111b之间。这样，多个第一色激光芯片111a(和多个第二色激光芯片111b可以相间排列，能够提高蓝色激光光束、绿色激光光束和红色激光光束在后续通过合光镜组合光后光束的均匀性，可以提高激光投影设备投影画面的显示质量。

在一些实施例中，第一行激光芯片111中第二色激光芯片111b的数量大于第一色激光芯片111a的数量。在激光器阵列110的尺寸较小时，可以减少发光功率较高的蓝色激光芯片的数量，这样，在不影响激光器阵列110的发光效果的前提下，可以减少激光器阵列110中激光芯片的数量。

在第二行激光芯片112中，红色激光芯片112a的数量为七个。在第一行激光芯片111中，第一色激光芯片111a的数量为三个，第二色激光芯片111b的数量为四个。这样，红色激光芯片112a的数量大于第一色激光芯片111a的数量，且大于第二色激光芯片111b的数量，可以满足激光投影设备的红色激光的分量较多的要求。并且，第二色激光芯片111b的数量大于第一色激光芯片111a的数量，可以在不影 响激光器阵列110的发光效果的前提下，减少激光器阵列110中激光芯片的数量。

图5为图3所示的光源中的另一种激光器阵列的俯视图。参见图5，在一些实施例中，激光器阵列110还包括设置在基板113上的三个第一导电引脚114a和一个第二导电引脚114b。三个第一导电引脚114a分别与串联的多个红色激光芯片112a的第一端、串联的多个第一色激光芯片111a的第一端以及串联的多个第二色激光芯片111b的第一端连接。第二导电引脚114b与串联的多个红色激光芯片112a的第二端、串联的多个第一色激光芯片111a的第二端以及串联的多个第二色激光芯片111b的第二端连接。并且，一个第一导电引脚114a(例如每个第一导电引脚114a)和第二导电引脚114b中的一个为正极引脚，另一个为负极引脚。

需要说明的是，串联的多个激光芯片具有第一端和第二端。可以在该第一端和第二端分别施加一定的电压，可以使得该串联的多个激光芯片同时工作。串联的多个激光芯片的第一端和第二端可以分别与第一导电引脚114a和第二导电引脚114b连接。通过在第一导电引脚114a和第二导电引脚114b上写入电信号，可以实现在该串联的多个激光芯片的第一端和第二端分别施加电压，可以使得该串联的多个激光芯片工作。示例性地，第一导电引脚114a和第二导电引脚114b还与激光投影设备中的电路板(图中未示出)连接，这样，可以通过电路板向第一导电引脚114a和第二导电引脚114b上写入电信号。

示例性地，第一导电引脚114a为正极引脚，第二导电引脚114b为负极引脚。在此情况下，串联的多个红色激光芯片112a、串联的多个第一色激光芯片111a以及串联的多个第二色激光芯片111b共用一个负极引脚。又示例性地，第一导电引脚114a为负极引脚，第二导电引脚114b为正极引脚。在此情况下，串联的多个红色激光芯片112a、串联的多个第一色激光芯片111a以及串联的多个第二色激光芯片111b共用一个正极引脚。这样，在激光器阵列110中，通过共用正极引脚或负极引脚，可以减少激光器阵列的制造成本，并且可以简化激光器阵列的封装工艺。

在一些实施例中，激光器阵列110为多芯片封装型激光器(multi-chip laser diode，MCL)组件，即将多颗激光芯片封装在一块基板上，形成面光源输出。

在一些实施例中，在第一行激光芯片111和第二行激光芯片112中，相邻两个激光芯片之间的距离d为至少3mm，例如为1.3mm、1.5mm、2.0mm、2,5mm或3.0mm。这样，第一行激光芯片111和第二行激光芯片112中相邻两个激光芯片之间的距离较小，可以进一步减小激光器阵列110的整体体积。

在激光器阵列110的俯视图中，激光器阵列110中的一个激光芯片(例如每个激光芯片)呈矩形，或者，也可以呈椭圆形等其他形状，本公开的实施例对此不作限制。图6为图3所示的光源中的又一种激光器阵列的俯视图。需要说明的是，图6中通过激光芯片发出的光斑来标识激光芯片所在的位置。图6中示出的第一色激光芯片111a、第二色激光芯片111b以及红色激光芯片112a不能理解为对本公开实施例中的相应激光芯片的形状的限制。

参见图6，激光器阵列110中的激光芯片射出的光斑的形状可以为椭圆，该激光芯片的快轴方向可以与椭圆的长轴平行，该激光芯片的慢轴方向可以与椭圆的短轴平行。示例性地，该激光芯片的快轴方向与第一方向X平行，该激光芯片的慢轴方向与第二方向Y平行。一般快轴的发散角度大于慢轴的发散角度，例如对于一些激光芯片而言，快轴的发散角度是慢轴的发散角度的3倍以上。因此激光芯片所形成的光斑大致为椭圆形的光斑，但并不局限于此。

在一些实施例中，激光器阵列110中第一行激光芯片111和第二行激光芯片112的排列方向与一个激光芯片(例如每个激光芯片)的快轴方向平行。相应地，第一行激光芯片111和第二行激光芯片112的行方向与一个激光芯片的慢轴方向平行。这样，在激光器阵列110所包括的激光芯片的数量相同且各个激光芯片发射的光束的光斑不交叠的前提下， 可以减小激光器阵列110的行方向尺寸与列方向尺寸之间的差异。

参见图3，光源10还包括合光镜组120。合光镜组120被配置为将激光器阵列110发出的激光光束合光。合光镜组120设置在激光器阵列110的出光侧。示例性地，合光镜组120和激光器阵列110的排列方向与合光镜组120出射光束的方向大致垂直。

在相关技术中，激光投影设备的光源包括四行激光芯片。在这四行激光芯片中，一行激光芯片均为第一色激光芯片(例如蓝色激光芯片)，一行激光芯片均为第二色激光芯片(例如绿色激光芯片)，另两行激光芯片均为红色激光芯片。这四行激光芯片可以沿某一方向依次设置。由于发射不同颜色激光光束的激光芯片位于不同的行中，因此，为了将不同颜色的激光光束合光，光源中的合光镜组需要对至少三行激光芯片发射的激光光束进行合光。相比之下，参见图4，在根据本公开一些实施例的光源中，第一色激光芯片111a和第二色激光芯片111b位于同一行，合光镜组可以对两行激光芯片发出的激光光束进行合光。这样，根据本公开一些实施例的光源中光路可以更简洁，光源的尺寸也可以更小。

图7为图3所示的光源的激光器阵列的俯视图。参见图7，在一些实施例中，合光镜组120包括第一合光单元121和第二合光单元122。

第一合光单元121被配置为接收第一行激光芯片111发射的光束。示例性地，在激光器阵列的出光面110a(例如平行于X-Y平面，X-Y平面为第一方向X和第二方向Y确定的平面)上，第一行激光芯片111的正投影的至少一部分位于第一合光单元121的正投影以内。这样，第一行激光芯片111出射的激光光束的至少一部分可以照射在第一合光单元121上。需要说明的是，在第一行激光芯片111出光方向上，第一合光单元121和第一行激光芯片111之间可以设置其他元件(例如缩束透镜)，也可以没有其他元件，本公开对此不作限制，只要第一合光单元121可以接收到第一行激光芯片111发射的激光光束即可。

第二合光单元122被配置为接收第二行激光芯片112发射的光束。示例性地，在激光器阵列的出光面110a上，第二行激光芯片112的正投影的至少一部分位于第二合光单元122的正投影以内。这样，第二行激光芯片112出射的激光光束的至少一部分可以照射在第二合光单元122上。需要说明的是，在第二行激光芯片112的出光方向上，第二合光单元122和第二行激光芯片112之间可以设置其他元件(例如缩束透镜)，也可以没有其他元件，本公开对此不作限制，只要第二合光单元122可以接收到第二行激光芯片112发射的激光光束即可。

第一合光单元121和第二合光单元122的排列方向与第一行激光芯片111和第二行激光芯片112的排列方向平行。示例性地，第一合光单元121和第二合光单元122的排列方向平行于第一方向X。

基于上述设置，第一合光单元121可以被配置为接收第一行激光芯片111中各个第一色激光芯片和各个第二色激光芯片发射的激光光束，第二合光单元122可以被配置为接收第二行激光芯片112中各个红色激光芯片发射的激光光束，并且，第一合光单元121和第二合光单元122可以将各自接收的激光光束合光。例如，第一合光单元121和第二合光单元122可以将第一行激光芯片111中各个第一色激光芯片发射的第一色激光光束、各个第二色激光芯片发射的第二色激光光束以及第二行激光芯片112中各个红色激光芯片发射的红色激光光束合光。示例性地，第一行激光芯片111出射的激光光束从第一合光单元121出射的光路与第二行激光芯片112出射的激光光束从第二合光单元122出射的光路大致重合。

相较于相关技术中，合光镜组包括三个甚至更多的合光单元，本公开一些实施例中的合光镜组的光路较为简洁，光学构造也较为简单，使得光源的光路较为简洁，可以进一步缩小光源的尺寸。

参见图7，在一些实施例中，第一合光单元121包括第一反射镜1211，第二合光单元122包括半透半反镜1221。第一反射镜1211被配置为接收第一行激光芯片111发出的激光光束，并将第一行激光芯片111发出的激光光束反射向半透半反镜1221。半透半反镜 1221被配置为接收并反射第二行激光芯片112发出的激光光束，并透射第一行激光芯片111发出的激光光束。这样，第一合光单元121和第二合光单元122可以将第一行激光芯片111发射的激光光束和第二行激光芯片112发射的激光光束合光，且第二合光单元122可以沿第一合光单元121和第二合光单元122的排列方向(例如第一方向X)出射光束。

图8为根据一些实施例的再一种光源的结构图。参见图8，在一些实施例中，半透半反镜1221被配置为接收并透射第二行激光芯片112发出的激光光束，并反射第一行激光芯片111发出的激光光束。这样，第一合光单元121和第二合光单元122可以将第一行激光芯片111发射的激光光束和第二行激光芯片112发射的激光光束合光，且第二合光单元122出射的光束可以具有与第一合光单元121和第二合光单元122的排列方向(例如第一方向X)不同的传播方向，例如，第二合光单元122可以沿与第三方向Z平行的方向出射光束。

参见图7和图8，由于第一行激光芯片111射出的光束的面积可以小于或等于第一行激光芯片111和第二行激光芯片112射出的光束的重叠面积，因此，第一反射镜1211的面积可以小于或等于半透半反镜1221的面积。这样，半透半反镜1221可以接收第一行激光芯片111和第二行激光芯片112射出的全部光束。

光源10在工作时可以依序出射不同颜色的光斑。例如在一个时刻，光源10仅出射一种颜色的光斑。图9A为根据一些实施例的合光镜组射出的光束的光斑的结构图。参见图9A，多个同一色激光芯片发射的光束混合后形成矩形的光斑S1。由于激光器阵列中同一色激光芯片位于同一行，且合光镜组中一个合光单元(例如第一合光单元或第二合光单元)可以接收一行激光芯片射出的激光光束，因此，在激光器阵列工作时，位于同一行的一个或多个同色激光芯片射出的激光光束，经过合光镜组后得到的光斑S1的尺寸与该一个或多个同色激光芯片的位置和排列有关。

例如，由于一行激光芯片在行方向上的尺寸大于在其列方向(列方向可以为第一行激光芯片和第二行激光芯片的排列方向，例如与行方向垂直)上的尺寸，因此，在一个或多个同色激光芯片发光时，合光镜组射出的光束的光斑S1的尺寸在该光斑S1的一个方向上的尺寸较大，在另一个方向上的尺寸较小。例如，该光斑S1的长边尺寸与短边尺寸之间的比值大致为3:1(有时甚至可以达到7:1)。然而，用于接收光源发出的光束的投影屏幕的长宽比大致为16:9，这导致从合光镜组出射的光束形成的光斑的形状与投影屏幕的形状不适配。

此外，根据光学原理中的光学扩展量的计算公式可知，激光投影设备的照明的扩展量计算公式为：

π×S×(SinQ) ²  (1)。

在上述公式(1)中，S为激光投影设备中的光阀240的受光面的面积，这里，光阀的受光面通常为矩形，因此，光阀的受光面的面积S可以用受光面的长边的宽度H1与短边的宽度H2的乘积表示；Q为激光光束经过激光投影设备中的镜头30的出射角度，在镜头的型号确定后，镜头的F#的值是确定的，F#为镜头30的焦距与镜头30的通光直径的比值。因此，可以根据镜头的F#确定激光光束经过镜头后的出射角Q，其中，F#与Q之间的关系如下：Q＝1/(2F#)。

也即是，激光投影设备的照明的扩展量计算公式为：

π×H1×H2×Sin ²(1/(2F#))  (2)。

根据上述公式(2)可知，在光阀240的型号和镜头30的型号确定后，激光投影设备的照明的扩展量是确定的，对应的长边和短边的拉格朗日不变量是确定的。然而，由于激光器阵列发出的激光光束经合光镜组合光后形成的光斑的长边的尺寸大于短边的尺寸，因此，合光镜组出射的激光光束在光斑的长边方向上的出射角大于在光斑在短边方向上的出射角。如此，光斑的长边和短边中的至少一个的拉格朗日不变量是不满足要求的。

例如，拉格朗日不变量的公式如下：

n×SinQ×Y＝n’×SinQ’×Y’  (3)。

在上述公式(3)中，n与n’为传输介质的折射率，在激光投影设备中，n与n’均可以为空气的折射率，因此，n＝n’；Q为激光光束经过激光投影设备中的镜头的出射角度；Y为成像物体的像高；Q’为激光光束射向镜头的入射角度，由于光源的激光光束从第一匀光部件210出射后会经过多次反射或透射，并射向镜头。因此，Q’可以用第一匀光部件210的出射角度来表示；Y’为成像物体的物高。

由于激光光束经过镜头后的成像画面的长宽比与光阀的受光面的长宽比相同。因此，根据拉格朗日不变量的公式可知，光斑的长边在经过镜头出射后的表达式可以为：n×Sin(1/(2F#))×H1，光斑的短边在经过镜头出射后的表达式可以为：n×Sin(1/(2F#))×H2。而光斑的长边在射向投影镜头时的表达式可以为：n’×Sin(Q1’)×d1，光斑的短边在射向镜头时的表达式可以为：n’×Sin(Q2’)×d2。其中，d1为激光光束合光后形成的光斑的长边的尺寸，d2为激光光束合光后形成的光斑的短边的尺寸；Q1’为射向第一匀光部件210的激光光束在光斑的长边方向上的出射角，Q2’为射向第一匀光部件210的激光光束在光斑的短边方向上的出射角。

为了保证激光投影设备对出光效率较高，通常需要让光斑的长边满足拉格朗日不变量。也即，需要保证k×Sin(1/(2F#))×H1＝Sin(Q1’)×d1。其中，k为常数。

上述表达式中的Q1’与Q2’满足以下关系式：

在上述公式(4)和公式(5)中，D1为第一匀光部件210的长边的宽度，D2为第一匀光部件的短边的宽度，F为第一匀光部件的焦距。在激光投影设备中，光阀需要与第一匀光部件对应。也即，第一匀光部件的长宽比需要与光阀的受光面的长宽比近似相同。如此，根据上述关系是可以得出：Q1’与Q2’之间的比值近似等于H1：H2。

由上可知，由于激光光束合光后形成的光斑的长边的尺寸大于短边的尺寸，因此，当k×Sin(1/(2F#))×H1＝Sin(Q1’)×d1时，k×Sin(1/(2F#))×H2＞Sin(Q2’)×d2。如此，由于激光光束合光后形成的光斑的长边的尺寸大于短边的尺寸，从而激光光束在光斑的短边方向上的光学扩展量损失量较大，进而导致光阀对光源发出的激光光束的传输效率较低。

图10A为根据一些实施例的又一种光源的结构图。图10B为图10A所示光源的俯视图。需要说明的是，图10B中省略了第一行激光芯片和第二行激光芯片的具体结构。

参见图10A和图10B，为了解决上述问题，在一些实施例中，光源10还包括整形镜组130。整形镜组130被配置为接收合光镜组120射出的光束。示例性地，整形镜组130设置在合光镜组120的出光路径上。

需要说明的是，第一柱透镜131和合光镜组120之间也可以设置其他元件(例如缩束透镜181，将在下文进行说明)，也可以没有其他元件，本公开对此不作限制，只要合光镜组120射出的光束可以透射第一柱透镜131和第二柱透镜132即可。

整形镜组130被配置为对接收到的光束进行整形，使得从整形镜组130出射的光束的光斑在该光斑的长边方向上的宽度，小于入射至整形镜组130的光束的光斑在该光斑的长边方向上的宽度。这样，可以减小光束在其光斑的短边方向上的光学扩展量的损失量，进而可以提高光阀对光源发出的激光光束的传输效率。

在一些实施例中，从整形镜组130出射的光束的光斑在该光斑的长边方向上的宽度，可以等于入射至整形镜组130的光束的光斑在该光斑的短边方向上的宽度，即，二者的比值可以为1。示例性地，当k×Sin(1/(2F#))×H1＝Sin(Q1’)×d1时，由于d1:d2的值为1，因此，可以满足k×Sin(1/(2F#))×H2＝Sin(Q2’)×d2。如此，能够减小激光光束在光斑的短边方向上的光学扩展量损失量，进一步提高了光阀对光源发出的激光束的传 输效率。

在一些实施例中，整形镜组130具有第一柱形弧面131a和第二柱形弧面132a。沿合光镜组120射出光束的光路方向，第一柱形弧面131a相对于第二柱形弧面132a更靠近合光镜组120，这样，合光镜组120射出的光束可以通过第一柱形弧面131a射至第二柱形弧面132a。整形镜组130被配置为通过第一柱形弧面131a在合光镜组120射出的光束的光斑的长边方向将该光束进行会聚，并且，整形镜组130还被配置为通过第二柱形弧面132a将会聚后的光束进行准直。

图11为光束穿过具有柱形弧面的透镜的示意图。参见图11，具有柱形弧面(也可以称为柱面)的透镜在垂直于柱形弧面的母线L的方向上具有曲率，可以改变光束的聚散度，而在平行于柱形弧面的母线L的方向上没有曲率，不改变光束的聚散度。这样，具有柱形弧面的透镜可以用于改变经过该透镜的光束的一个方向的尺寸。

基于上述，整形镜组130通过第一柱形弧面131a和第二柱形弧面132a，可以在不改变合光镜组120射出的光束的光斑的长边方向上的形状的前提下，减小光束的光斑在长边方向上的尺寸。

继续参见图10A和图10B，在一些实施例中，整形镜组130包括第一柱透镜131和第二柱透镜132。沿激光器阵列110射出光束的光路方向，第一柱透镜131相比于第二柱透镜132更靠近合光镜组120。这样，合光镜组120射出的光束可以通过第一柱透镜131射至第二柱透镜132。第一柱透镜131具有第一柱形弧面131a，第二柱透镜132具有第二柱形弧面132a。

图11示出了具有柱形弧面的柱透镜。需要说明的是，图11中柱透镜为平凸柱面透镜，可以理解地，柱透镜为平凹柱面透镜时，其在不同方向上对光线也具有不同的调制作用，相关说明可以参照下文。平凸柱面透镜与平凸柱面透镜的主要区别在于，平凸柱面透镜可以会聚光束，而平凹柱面透镜可以扩散光束。

参见图11，柱透镜(例如第一柱透镜或第二柱透镜)可以具有一个上述柱形弧面A和一个平面B。柱透镜在垂直于柱面的母线L的方向上具有曲率，可以改变光束的聚散度，而在平行于柱面的母线L的方向上没有曲率，不改变光束的聚散度。这样，柱透镜可以用于改变经过柱透镜的光束的一个方向的尺寸。

继续参见图10A和图10B，在一些实施例中，第一柱透镜131为平凸柱面透镜，具有第一柱形弧面131a。第二柱透镜132为平凹柱面透镜，具有第二柱形弧面132a。第一柱形弧面131a的母线L1与第二柱形弧面132a的母线L2平行，且第二柱透镜132的焦点f2与第一柱透镜的焦点f1重合。在此情况下，第二柱透镜132的焦点f2与第一柱透镜131的焦点f1重合的位置位于第二柱透镜132远离第一柱透镜131的一侧。当第一柱透镜131和第二柱透镜132按照上述方式设置时，合光镜组120射出的大致平行的光束可以被第一柱透镜131接收，第一柱透镜131可以将该光束在垂直于第一柱透镜131的母线L1的方向(例如在平行于X-Y平面的方向)上进行会聚后透射至第二柱透镜132。第二柱透镜132接收光束，第二柱透镜132可以将该光束在垂直于第二柱透镜132的母线L2的方向(例如在平行于X-Z平面的方向)上进行发散，可以使得透射第二柱透镜132的光束大致平行地出射。也可以说，第二柱透镜132将第一柱透镜131会聚后的光束进行准直。这样，第一柱透镜131和第二柱透镜132可以在不改变光束的光斑在垂直于第一柱形弧面131a的母线L1的方向(例如在平行于X-Y平面的方向)上的形状的前提下减小光束的光斑在该方向上的尺寸。此外，由于第二柱透镜132的焦点f2与第一柱透镜131的焦点f1重合的位置位于第二柱透镜132远离第一柱透镜131的一侧，因此，第一柱透镜131和第二柱透镜132之间的距离较近，进而光源10整体的体积可以较小。

图12A为根据一些实施例的光源的结构图。图12B为图12A所示光源的俯视图。需要说明的是，图12B中省略了第一行激光芯片和第二行激光芯片的具体结构。

参见图12A和图12B，在一些实施例中，第一柱透镜131为平凸柱面透镜，具有第一 柱形弧面131a。第二柱透镜132也为平凸柱面透镜，具有第二柱形弧面132a。第一柱形弧面131a的母线L1与第二柱形弧面132a的母线L2平行，且第二柱透镜132的焦点f2与第一柱透镜的焦点f1重合。在此情况下，第二柱透镜132的焦点f2与第一柱透镜131的焦点f1重合的位置位于第二柱透镜132和第一柱透镜131之间。当第一柱透镜131和第二柱透镜132按照上述方式设置时，合光镜组120射出的大致平行的光束可以被第一柱透镜131接收，第一柱透镜131可以将该光束在垂直于第一柱透镜131的母线L1的方向(例如在平行于X-Y平面的方向)上进行会聚后透射至第二柱透镜132。第二柱透镜132接收光束，并可以使得透射第二柱透镜132的光束大致平行地出射。也可以说，第二柱透镜132将第一柱透镜131会聚后的光束进行准直。这样，第一柱透镜131和第二柱透镜132可以在不改变光束在垂直于第一柱透镜131的柱面母线L1的方向(例如在平行于X-Y平面的方向)上的形状的前提下减小光束在该方向上的尺寸。

图13为合光镜组射出的光束透射第一柱透镜的示意图。参见图13，在一些实施例中，参照上文的说明，合光镜组射出的光束的光斑S1为矩形光斑，该矩形光斑的长边S1a垂直于第一柱形弧面131a的母线L1。参照上文的说明，第一柱透镜131可以是平凸柱面透镜，可以减小合光镜组射出的光束的光斑在垂直于第一柱形弧面131a的母线L1的方向上的尺寸。又因为合光镜组射出的光束的矩形光斑的长边S1a垂直于第一柱形弧面131a的母线L1，因此，第一柱透镜131可以减小光斑S1在其长边方向上的尺寸。此外，合光镜组射出的光束的矩形光斑的短边S1b平行于第一柱形弧面131a的母线L1，因此，第一柱透镜131可以不改变光斑S1在其短边方向上的尺寸。示例性地，参见图9A和图9B，图9B为整形镜组透射出的光束形成的光斑的结构图。第一柱透镜可以将光斑S1在其长边方向上的尺寸缩小至原来的三分之一或者二分之一，可以形成图9B所示的光斑S2。相比于光斑S1,光斑S2的形状与投影屏幕的形状可以更匹配，进而可以提高用户的使用体验。

此外，由于矩形光斑的长边垂直于第一柱形弧面的母线，因此，第一柱透镜对合光镜组射出的光束的会聚效率较高，可以提高光源中光束传输效率，减小合光镜组出射的光束在传输过程中发散程度较大而导致的亮度损耗。

图14为根据一些实施例的又一种光源的结构图。参见图14，在一些实施例中，光源10还包括缩束透镜181和第二匀光部件182。示例性地，缩束透镜181和第二匀光部件182可以沿光路方向依次设置。缩束透镜181和第二匀光部件182可以被配置为接收合光镜组120出射的光束，并对该光束进行相应调整。

缩束透镜181可以为球面透镜或非球面透镜。示例性地，光源10包括两片凸透镜(即，两个缩束透镜181)，这两片凸透镜可以均为球面透镜。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，因此光源的制造难度和成本可以较小。当然，上述两片凸透镜也可以均为非球面透镜，本公开对此不作限制。

第二匀光部件182被配置为对接收到的光束进行整形匀化。需要说明的是，光束匀化可以指将强度分布不均匀的光束整形成强度分布均匀的光束。

第二匀光部件182可以为光导管或复眼透镜。光导管可以是空心光导管，即一种由四片平面反射片拼接而成的管状器件。光导管也可以为实心光导管。光线可以在光导管内部多次反射，可以实现匀光的效果。示例性地，光导管的入光口和出光口为形状和面积均相同的矩形。在光导管接收到的光束的光斑为矩形的情况下，该矩形光斑的长边可以与第二匀光部件182的矩形入光口的长边平行。这样，可以使得更多的光束射入第二匀光部件182，可以减少光束的损耗。

缩束透镜181被配置为对第二柱透镜132射出的光束进行会聚，并将会聚后的光束导向第二匀光部件182。示例性地，缩束透镜181的焦点可以设置于第二匀光部件182的入光面处。这样，可以提高第二匀光部件182的收光效率。

需要说明的是，在光源10包括第二匀光部件182的情况下，可以省略光机20中的第一匀光部件210。

图15为根据一些实施例的又一种光源的结构图。参见图15，在一些实施例中，光源10还包括第二反射镜140。第一柱透镜131、第二反射镜140和第二柱透镜132沿光路方向依次设置。

第二反射镜140可以使光源10中的光束的传播路径发生转折，从而减小光源10在一个方向上的尺寸。例如，在平行于合光镜组120透射的光的出射方向(例如第一方向X)上，光源10的尺寸可以较小。在一些实施例中，第一柱透镜131与第二反射镜140的排布方向垂直于第二反射镜140与第二柱透镜132的排布方向。这样，第二反射镜140可以使光束的传播路径转折90°，可以进一步减小光源10在一个方向(例如第一方向X)上的尺寸。

如图15所示，光源10还包括消散斑部件183。消散斑部件183可以为扩散轮或振动扩散片。消散斑部件183可以起到消散斑效果，以进一步提高激光光束的光斑的均匀性。示例性地，沿光路方向，消散斑部件183位于缩束透镜181和第二匀光部件182之间。当消散斑部件183为扩散轮时，其与扩散轮186可以具有相同的结构和功能，二者可以互换。

在激光器阵列中，不同颜色激光芯片中发光材料的发光机理不同。示例性地，蓝色激光芯片和绿色激光芯片是利用砷化镓发光材料产生蓝色激光光束和绿色激光光束，而红色激光芯片是利用氮化镓发光材料产生红色激光光束。由于不同颜色激光芯片中发光材料的发光机理不同，红色激光芯片与蓝色激光芯片和绿色激光芯片在发光过程中的谐振腔震荡的方向不同，使得红色激光光束的偏振方向与蓝色激光光束的偏振方向不同，并且与绿色激光光束的偏振方向也不同。示例性地，红色激光光束可以为P偏振光，蓝色激光光束和绿色激光光束可以为S偏振光。P偏振光的偏振方向和S偏振光的偏振方向垂直。

在激光投影设备的应用中，激光投影设备可以配置具有较高增益和对比度的超短焦投影屏幕，例如菲涅尔光学屏幕，以较好地还原高亮度和高对比度的投影画面。由于菲涅尔光学屏幕会对不同偏振方向的光束的透过率和反射率呈现明显的不同，因此，在红色激光光束的偏振方向与蓝色激光光束的偏振方向不同，并且与绿色激光光束的偏振方向也不同的情况下，不同颜色的光被屏幕反射进入人眼的光通量可能发生失衡，这会导致在投影画面上局部区域的偏色的问题，进而导致投影画面中出现“色块”等色度不均匀的现象。

图16A为根据一些实施例的又一种光源的结构图。图16B为根据一些实施例的又一种光源的结构图。参见图16A和图16B，为了解决上述问题，在一些实施例中，光源10还包括半波片184。半波片184可以被配置为改变接收到的光束的偏振方向。

参见图16A，在一些实施例中，半波片184设置在第一行激光芯片111的出光面与第一合光单元121之间。半波片184可以根据第一色激光光束(例如为蓝色激光光束)和第二色激光光束(例如为绿色激光光束)二者之间的波长进行设置。这样，使得第一行激光芯片111发射的第一色激光光束和第二色激光光束经过半波片184后，光束偏振方向可以发生90°变化。例如，第一行激光芯片111发射的蓝色激光光束和绿色激光光束透过半波片184后，变为P偏振光。这样，光源10射出的红色激光光束、第一色激光光束和第二色激光光束的偏振方向一致，可以改善投影画面出现“色斑”或“色块”等色度不均匀的问题。

参见图16B，在一些实施例中，半波片184设置在第二行激光芯片112的出光面与第二合光单元122之间。半波片184可以根据红色激光光束的波长设置。这样，第二行激光芯片112射出的红色激光光束经过半波片184后，光束偏振方向可以发生90°变化。例如，第二行激光芯片112发射的红色激光光束透过半波片184后，变为S偏振光。这样，光源10射出的红色激光光束、第一色激光光束和第二色激光光束的偏振方向一致，可以改善投影画面出现“色斑”或“色块”等色度不均匀的问题。

此外，在合光镜组120射出的光束具有一致的偏振方向的情况下，该光束在经过相同的光学部件(例如，整形镜组130、第二反射镜140、缩束透镜181等)时，可以具有相同的光学透过率或反射率，从而可以提高光束的均匀性，有利于提高投影显示效果。但是， 这样的光源发出的光相干性较强，导致激光投影设备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。

图17为根据一些实施例的又一种光源的结构图，图18为图17所示光源中激光器阵列和第一偏振角转换单元的结构图。参见图17和18，在一些实施例中，为了解决上文所说明的散斑问题，光源10还包括第一偏振角转换单元171。

在光源10中，第一行激光芯片111包括至少两个第一色激光芯片111a。第一行激光芯片111包括第一激光芯片组G1和第二激光芯片组G2。第一激光芯片组G1包括至少一个第一色激光芯片111a，第二激光芯片组G2包括至少一个第一色激光芯片111a。也可以说，第一激光芯片组G1和第二激光芯片组G2均包括至少一个第一色激光芯片111a。

需要说明的是，参见上文的说明，第一色激光芯片111a为蓝色激光芯片。但并不局限于此，第一色激光芯片111a也可以为绿色激光芯片。

沿第一激光芯片组G1射出的光束的光路方向，第一偏振角转换单元171设置在第一激光芯片组G1与合光镜组120之间。示例性地，在激光器阵列110的出光面110a上，第一激光芯片组G1的正投影位于第一偏振角转换单元171的正投影以内。这样，第一激光芯片组G1中各个激光芯片发射的激光光束可以经过第一偏振角转换单元171射入至合光镜组120。

第一偏振角转换单元171可以被配置为改变射入第一偏振角转换单元171的激光光束的偏振方向。

参照上文的说明，由于不同颜色激光芯片中发光材料的发光机理不同，红色激光芯片与蓝色激光芯片和绿色激光芯片在发光过程中的谐振腔震荡的方向不同，使得红色激光光束的偏振方向与蓝色激光光束的偏振方向不同，并且与绿色激光光束的偏振方向也不同。示例性地，红色激光光束可以为P偏振光，蓝色激光光束和绿色激光光束可以为S偏振光。P偏振光和S偏振光的偏振方向垂直。

基于上述，并继续参见图17和图18，第一偏振角转换单元171可以接收第一激光芯片组G1中各个激光芯片出射的激光光束，并改变该激光光束的偏振方向。例如，将该激光光束的偏振方向旋转90°。这样，第一激光芯片组G1中的至少一个第一色激光芯片111a发射的第一色激光光束可以通过第一偏振角转换单元171后入射合光镜组120，并且，相比于第二激光芯片组G2中的至少一个第一色激光芯片111a发出的直接入射合光镜组120的第一色激光光束，第一激光芯片组G1中的至少一个第一色激光芯片111a发射的第一色激光光束通过第一偏振角转换单元171后，偏振方向发生了90°的偏转。这样，入射至合光镜组120的第一色激光光束可以具有两种偏振方向，可以使得第一色激光光束的相干性降低，从而改善激光投影设备发出的光束的散斑现象。

在一些实施例中，第一行激光芯片111包括至少两个第二色激光芯片111b。第一激光芯片组G1还包括至少一个第二色激光芯片111b，第二激光芯片组G2还包括至少一个第二色激光芯片111b。也可以说，第一激光芯片组G1和第二激光芯片组G2均包括至少一个第二色激光芯片111b。

由于第一偏振角转换单元171设置在第一激光芯片组G1与合光镜组120之间，因此，第一激光芯片组G1中各个第二色激光芯片111b发射的第二色激光光束可以通过第一偏振角转换单元171而入射至合光镜组120。这样，与第一色激光光束类似地，入射合光镜组120的第二色激光光束也可以具有两种偏振方向，从而使得第二色激光光束的相干性降低，进一步改善了激光投影设备发出的光束的散斑效应。

第二色激光芯片111b可以为蓝色激光芯片或绿色激光芯片，且第二色激光芯片111b发射激光光束的颜色与第一色激光芯片111a发射激光光束的颜色不同。示例性地，第一色激光芯片111a为蓝色激光芯片，第二色激光芯片111b为绿色激光芯片。又示例性地，第一色激光芯片111a为绿色激光芯片，第二色激光芯片111b为蓝色激光芯片。

图19为根据一些实施例的又一种光源的结构图，图20为图19所示的光源中激光器 阵列、第一偏振角转换单元和第二偏振角转换单元的结构示意图。参见图19和图20，在一些实施例中，光源10还包括第二偏振角转换单元172。沿第二行激光芯片射出的光束的光路方向，第二偏振角转换单元172设置在第二行激光芯片112中的部分红色激光芯片112a与合光镜组120之间。示例性地，在激光器阵列110的出光面110a上，第二行激光芯片112中的部分红色激光芯片112a的正投影位于第二偏振角转换单元172的正投影以内。这样，第二激光芯片组G1中该部分红色激光芯片112a发射的红色激光光束可以通过第二偏振角转换单元172而入射至合光镜组120。

与第一偏振角转换单元171类似地，第二偏振角转换单元172可以被配置为改变射入第二偏振角转换单元172的激光光束的偏振方向。示例性地，第二偏振角转换单元172可以接收第二行激光芯片112中该部分红色激光芯片112a出射的红色激光光束，并改变该激光光束的偏振方向。例如，将该激光光束的偏振方向旋转90°。这样，与第一色激光光束或第二色激光光束类似地，入射至合光镜组120的红色激光光束可以具有两种偏振方向，可以使得红色激光光束的相干性较低，可以改善激光投影设备发出的光束的散斑现象。

需要说明的是，参见图20，本公开对第一激光芯片组G1包含的激光芯片的数量不作限制。示例性地，第一激光芯片组G1包括三个激光芯片。或者，第一激光芯片组G1包括四个激光芯片。类似地，本公开对第二偏振角转换单元172对应部分红色激光芯片的数量不作限制。示例性地，该部分红色激光芯片的数量为三个。或者，该部分红色激光芯片的数量为四个。

需要说明的是，在一些实施例中，光源10包括第一偏振角转换单元，而不包括第二偏振角转换单元。在另一些实施例中，光源10包括第二偏振角转换单元，而不包括第一偏振角转换单元。在又一些实施例中，参见图19和图20，光源10既包括第一偏振角转换单元171，又包括第二偏振角转换单元172。在此情况下，在光源10中，合光镜组120接收的第一色激光光束、第二色激光光束和红色激光光束可以均具有两种偏振方向，使得相同颜色的激光光束的相干性较低，可以进一步改善激光投影设备发出的光束的散斑现象。

参见图19和图20，在一些实施例中，光源10包括第一偏振角转换单元171和第二偏振角转换单元172。第一色激光芯片111a和第二色激光芯片111b发出的激光光束的偏振方向可以为第一偏振方向，红色激光芯片112a发出的激光光束的偏振方向可以为第二偏振方向。第一偏振角转换单元171可以被配置为将具有第一偏振方向的激光光束转换为具有第二偏振方向的激光光束，并且，第二偏转角转换单元172可以被配置为将具有第二偏振方向的激光光束转换为具有第一偏振方向的激光光束。

示例性地，第一色激光芯片111a为蓝色激光芯片，第二色激光芯片111b为绿色激光芯片，蓝色激光光束以及绿色激光光束均为S偏振光，具有第一偏振方向。红色激光光束为P偏振光，具有第二偏振方向。在此情况下，第一偏振方向可以与第二偏振方向垂直。在一些实施例中，第一偏振角转换单元171和第二偏振角转换单元172均可以为半波片，半波片可以将射入至该半波片的激光光束的偏振方向旋转90°。这样，合光镜组120接收到的红色激光光束中的一部分可以具有第一偏振方向，另一部分可以具有第二偏振方向。合光镜组120接收到的第一色激光光束和第二色激光光束中均存在一部分激光光束具有第一偏振方向，另一部分激光光束具有第二偏振方向。这样，光源10中红色激光光束、第一色激光光束和第二色激光光束的相干性可以较小，从而改善激光投影设备发出的光束的散斑效应。此外，合光镜组120接收到的三种颜色的激光光束中的每一种均具有两种不同的偏振方向，且该两种不同的偏振方向为第一偏振方向和第二偏振方向。这样，光源10中三种激光光束的偏振性质较为统一，便于对这三种激光光束进行调控，可以简化光源的结构。

在一些实施例中，第二行激光芯片112包括第一红色激光芯片组G3和第二红色激光芯片组G4。第一红色激光芯片组G3包括至少一个红色激光芯片112a，第二红色激光芯片组G4包括至少一个红色激光芯片112a。在一些实施例中，第一红色激光芯片组G3包括 多个红色激光芯片112a，多个红色激光芯片112a连续排列。类似地，在一些实施例中，第二红色激光芯片组G3包括多个红色激光芯片112a，多个红色激光芯片112a连续排列。

第二偏振角转换单元172设置在第二红色激光芯片组G4与合光镜组120之间。这样，第二红色激光芯片组G4中各个红色激光芯片112a发射的红色激光光束可以通过第二偏振角转换单元172而射入合光镜组120。

在一些实施例中，第一激光芯片组G1和第一红色激光芯片组G3在激光器阵列110中排成一列，并且，第二激光芯片组G2和第二红色激光芯片组G4在激光器阵列110中排成一列。示例性地，第一激光芯片组G1和第一红色激光芯片组G3在激光器阵列110中沿第一方向X排成一列，第二激光芯片组G2和第二红色激光芯片组G4在激光器阵列110中沿第一方向X排成一列。

图21为激光器阵列的结构图。参见图20和图21，由于第一激光芯片组G1和第一红色激光芯片组G3在激光器阵列110中排成一列，并且，第二激光芯片组G2和第二红色激光芯片组G4在激光器阵列110中排成一列，因此，激光器阵列110可以具有第一区域AR1和第二区域AR2，排成一列的第一激光芯片组G1和第一红色激光芯片组G3位于第一区域AR1中，排成一列的第二激光芯片组G2和第二红色激光芯片组G4位于第二区域AR2中。

由于第一激光芯片组G1发出的激光光束具有第一偏振方向，该激光光束经过第一偏振角转换单元171后可以具有第二偏振方向，并且第一红色激光芯片组G3发射的激光光束具有第二偏振方向，因此，从第一区域AR1出射的激光光束均可以具有第二偏振方向。类似地，由于第二激光芯片组G2发出的激光光束具有第一偏振方向，并且第二红色激光芯片组G4发射的激光光束具有第二偏振方向，且该激光光束经过第二偏振角转换单元172后可以具有第一偏振方向，因此，从第二区域AR2出射的激光光束均可以具有第一偏振方向。这样，光源10中三种激光光束的偏振性质较为统一，且分布较为规则，便于对这三种激光光束进行调控，可以简化光源的结构。

参见图19和图20，在一些实施例中，合光镜组120包括第三合光单元123和第四合光单元124。第三合光单元123被配置为接收第一激光芯片组G1射出且通过第一偏振角转换单元171的光束，并且被配置为接收第一红色激光芯片组G3射出的光束。这样，第三合光单元123可以被配置为接收具有第二偏振方向的第一色激光光束、第二色激光光束和红色激光光束。

第四合光单元124被配置为接收第二激光芯片组G2射出的光束，并且被配置为接收第二红色激光芯片组G4射出且通过第二偏振角转换单元172的光束。这样，第四合光单元124可以被配置为接收具有第一偏振方向的第一色激光光束、第二色激光光束和红色激光光束。

第三合光单元123和第四合光单元124可以将各自接收到的激光光束进行合光这样，可以使得第一偏振态的激光光束和第二偏振态的激光光束较为均匀地混合成一束混合光束，使得从合光镜组120出射的激光光束的相干性较低，可以改善激光投影设备发出的光束的散斑效应，提高激光投影设备的投影效果。

参见图19，在一些实施例中，第三合光单元123和第四合光单元124的排列方向平行于第一行激光芯片111或第二行激光芯片112的行方向。在一些实施例中，第一行激光芯片111的行方向平行于第二行激光芯片112的行方向。在此情况下，第三合光单元123和第四合光单元124的排列方向、第一行激光芯片111的行方向以及第二行激光芯片112的行方向，这三者相互平行，例如均平行于第二方向Y。

如上设置，可以实现第三合光单元123和第四合光单元124将同一行激光芯片发射的、同色但具有不同偏振方向的两种激光光束合光的目的，并且合光镜组的光路可以较为简单，光源的结构也可以较为简单。

在一些实施例中，第三合光单元123包括第三反射镜1231，第四合光单元124包括偏 振分束器1241。第三反射镜1231被配置为将接收到的光束反射向偏振分束器1241。偏振分束器1241被配置为透射第三反射镜1231反射的光束，并且，偏振分束器1241还被配置为反射透过第二偏振角转换单元172的光束，并反射第二激光芯片组G2射出的光束。

偏振分束器1241可以允许射入的第二偏振方向的偏振光完全通过，而将射入的第一偏振方向的偏振光反射。这样，偏振分束器1241可以将接收到的第一偏振态的激光光束和接收到的第二偏振态的激光光束合光后导向后续的光学元件中，可以使得第一偏振态的激光光束和第二偏振态的激光光束较为均匀地混合成一束混合光束，可以使得该混合光束的相干性较低。

参见图19，在一些实施例中，第一偏振角转换单元171包括第一波片1711。第一波片1711被配置为接收第一激光芯片组G1包含的至少一个第一色激光芯片111a射出的光束(即第一色激光光束)，以及接收第一激光芯片组G1包含的至少一个第二色激光芯片111b射出的光束(即第二色激光光束)。这样，第一激光芯片组G1中的各个第一色激光芯片111a和各个第二色激光芯片111b可以对应一块第一波片1711，可以使得第一偏振角转换单元171的结构较为简单。

在一些实施例中，第一波片1711可以根据第一色激光光束和第二色激光光束对应的两种波长中的一种波长进行配置。在一些实施例中，第一波片1711可以根据第一色激光光束和第二色激光光束对应的两种波长的中间值进行配置。

图22为一种激光器阵列、第一偏振角转换单元和第二偏振角转换单元的结构图。参见图22，在一些实施例中，第一偏振角转换单元171包括第二波片1712和第三波片1713。第二波片1712被配置为接收第一激光芯片组G1包含的至少一个第一色激光芯片111a射出的光束(即第一色激光光束)。第三波片1713被配置为接收第一激光芯片组G1中包含的至少一个第二色激光芯片111b射出的光束(即第二色激光光束)。这样，第二波片1712可以根据第一色激光光束的波长进行配置，第三波片1713可以根据第二色激光光束的波长进行配置，可以使得第一色激光光束和第二色激光光束分别经过第二波片1712和第三波片1713后，光束的偏振极性发生90°变化。

图23为根据一些实施例的又一种光源的结构图。参见图23，在一些实施例中，光源10还包括扩散片组件187、缩束透镜181、消散斑部件183以及第二匀光部件182。沿合光镜组120射出的光束的光路方向，扩散片组件187、缩束透镜181、消散斑部件183以及第二匀光部件182可以依次设置。

对于缩束透镜181、消散斑部件183以及第二匀光部件182的说明可以参照上文的相关说明，在此不再赘述。

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，以及在不冲突的情况下所做的各种特征的组合，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 (23)

1. 一种光源，包括：

   激光器阵列，所述激光器阵列包括：

   基板，

   设置在所述基板上的第一行激光芯片，所述第一行激光芯片包括至少一个第一色激光芯片和至少一个第二色激光芯片；

   设置在所述基板上的第二行激光芯片，所述第二行激光芯片包括至少两个红色激光芯片；

   其中，在所述第二行激光芯片的行方向上，沿所述第二行激光芯片的边缘区域指向中央区域的方向，所述第二行激光芯片中的各个红色激光芯片的中心波长依次增大。
2. 根据权利要求1所述的光源，其中，

   所述第二行激光芯片包括位于所述中央区域的至少一个第一红色激光芯片，以及位于所述至少一个第一红色激光芯片两侧的至少两个第二红色激光芯片；

   所述至少一个第一红色激光芯片具有第一中心波长，在所述至少两个第二红色激光芯片中，与所述中央区域之间的距离相等的两个第二红色激光芯片的中心波长相等。
3. 根据权利要求1或2所述的光源，其中，

   所述第一色激光芯片被配置为发射蓝色激光光束，所述第二色激光芯片被配置为发射绿色激光光束；

   在所述第一行激光芯片的行方向上，所述第一行激光芯片的两个边缘区域的至少一个中设置有第一色激光芯片。
4. 根据权利要求3所述的光源，其中，

   在所述第一行激光芯片的行方向上，所述第一行激光芯片的两个边缘区域中均设置有第一色激光芯片；

   分别位于所述两个边缘区域的两个第一色激光芯片之间设置有至少一个第一色激光芯片，且所述至少一个第一色激光芯片设置在两个第二色激光芯片之间。
5. 根据权利要求1～4任一项所述的光源，其中，

   所述第一色激光芯片被配置为发射蓝色激光光束，所述第二色激光芯片被配置为发射绿色激光光束；

   所述第一行激光芯片中所述至少一个第二色激光芯片的数量大于所述至少一个第一色激光芯片的数量。
6. 根据权利要求5所述的光源，其中，

   所述红色激光芯片的数量为七个，所述第一色激光芯片的数量为三个，所述第二色激光芯片的数量为四个。
7. 根据权利要求1～6任一项所述的光源，其中，

   所述激光器阵列还包括：

   设置在所述基板上的三个第一导电引脚和一个第二导电引脚；

   其中，所述三个第一导电引脚分别与串联的多个红色激光芯片的第一端、串联的多个第一色激光芯片的第一端以及串联的多个第二色激光芯片的第一端连接；

   所述第二导电引脚与串联的多个红色激光芯片的第二端、串联的多个第一色激光芯片的第二端以及串联的多个第二色激光芯片的第二端连接；

   所述第一导电引脚和所述第二导电引脚中的一个为正极引脚，另一个为负极引脚。
8. 根据权利要求1～7任一项所述的光源，还包括：

   合光镜组，被配置为将所述激光器阵列发出的激光光束合光；

   整形镜组，被配置为接收所述合光镜组射出的光束，并对接收到的光束进行整形，使得从所述整形镜组出射的光束的光斑在所述光斑的长边方向上的宽度，小于入射至所述整形镜组的光束的光斑在所述光斑的长边方向上的宽度。
9. 根据权利要求8所述的光源，其中，

   所述整形镜组具有第一柱形弧面和第二柱形弧面，沿所述激光器阵列射出光束的光路方向，所述第一柱形弧面相对于所述第二柱形弧面靠近所述合光镜组；

   所述整形镜组被配置为通过所述第一柱形弧面在所述合光镜组射出的光束的光斑的长边方向将所述光束进行会聚，所述整形镜组还被配置为通过所述第二柱形弧面将会聚后的光束进行准直。
10. 根据权利要求9所述的光源，其中，

    所述整形镜组包括第一柱透镜和第二柱透镜，沿所述激光器阵列射出光束的光路方向，所述第一柱透镜相比于所述第二柱透镜更靠近所述合光镜组；

    所述第一柱透镜具有所述第一柱形弧面，所述第二柱透镜具有所述第二柱形弧面。
11. 根据权利要求10所述的光源，其中，

    所述第一柱透镜为平凸柱面透镜，所述第二柱透镜为平凹柱面透镜或平凸柱面透镜；所述第一柱透镜的所述第一柱形弧面的母线与所述第二柱透镜的所述第二柱形弧面的母线平行，所述第二柱透镜的焦点与所述第一柱透镜的焦点重合。
12. 根据权利要求11所述的光源，其中，

    所述合光镜组射出的光束的光斑为矩形光斑，所述矩形光斑的长边垂直于所述第一柱形弧面的母线。
13. 根据权利要求10所述的光源，还包括：

    第二反射镜，所述第一柱透镜、所述第二反射镜和所述第二柱透镜沿所述激光器阵列射出光束的光路方向依次设置。
14. 根据权利要求8所述的光源，其中，

    所述合光镜组包括第一合光单元和第二合光单元，所述第一合光单元被配置为接收所述第一行激光芯片发射的光束，所述第二合光单元被配置为接收所述第二行激光芯片发射的光束，所述第一合光单元和所述第二合光单元的排列方向与所述第一行激光芯片和所述第二行激光芯片的排列方向平行。
15. 根据权利要求14所述的光源，其中，

    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；

    所述第一反射镜被配置为接收所述第一行激光芯片发出的激光光束，并将所述第一行激光芯片发出的激光光束反射向所述半透半反镜；

    所述半透半反镜被配置为接收并反射所述第二行激光芯片发出的激光光束，并透射所述第一行激光芯片发出的激光光束；或者，所述半透半反镜被配置为接收并透射所述第二行激光芯片发出的激光光束，并反射所述第一行激光芯片发出的激光光束。
16. 根据权利要求8所述的光源，其中，

    所述第一行激光芯片包括至少两个第一色激光芯片组；

    所述第一行激光芯片包括第一激光芯片组和第二激光芯片组，所述第一激光芯片组包括至少一个第一色激光芯片，所述第二激光芯片组包括至少一个第一色激光芯片；

    所述光源还包括：

    第一偏振角转换单元，沿所述第一激光芯片组射出的光束的光路方向，所述第一偏振角转换单元设置在所述第一激光芯片组与所述合光镜组之间。
17. 根据权利要求16所述的光源，其中，

    所述第一行激光芯片包括至少两个第二色激光芯片；

    所述第一激光芯片组还包括至少一个第二色激光芯片，所述第二激光芯片组还包括至少一个第二色激光芯片。
18. 根据权利要求17所述的光源，还包括：

    第二偏振角转换单元，沿所述第二行激光芯片射出的光束的光路方向，所述第二偏振角转换单元设置在所述第二行激光芯片中的部分红色激光芯片与所述合光镜组之间。
19. 根据权利要求18所述的光源，其中，

    所述第一色激光芯片和所述第二色激光芯片发出的激光光束的偏振方向为第一偏振方向，所述红色激光芯片发出的激光光束的偏振方向为第二偏振方向，所述第一偏振角转换单元被配置为将具有所述第一偏振方向的激光光束转换为具有所述第二偏振方向的激光光束，所述第二偏振角转换单元被配置为将具有所述第二偏振方向的激光光束转换为具有所述第一偏振方向的激光光束；

    所述第二行激光芯片包括第一红色激光芯片组和第二红色激光芯片组，所述第一红色激光芯片组包括至少一个红色激光芯片，所述第二红色激光芯片组包括至少一个红色激光芯片，沿所述第二红色激光芯片组射出的光束的光路方向，所述第二偏振角转换单元设置在所述第二红色激光芯片组与所述合光镜组之间；

    所述第一激光芯片组和所述第一红色激光芯片组在所述激光器阵列中排成一列，所述第二激光芯片组和所述第二红色激光芯片组在所述激光器阵列中排成另一列。
20. 根据权利要求19所述的光源，其中，

    所述合光镜组包括第三合光单元和第四合光单元，所述第三合光单元被配置为接收所述第一激光芯片组射出且通过所述第一偏振角转换单元的光束，以及所述第一红色激光芯片组射出的光束；所述第四合光单元被配置为接收所述第二激光芯片组射出的光束，以及所述第二红色激光芯片组射出且通过所述第二偏振角转换单元的光束；

    所述第三合光单元和所述第四合光单元的排列方向平行于所述第一行激光芯片或所述第二行激光芯片的行方向。
21. 根据权利要求20所述的光源，其中，

    所述第三合光单元包括第三反射镜，所述第四合光单元包括偏振分束器；

    所述第三反射镜被配置为将接收到的光束反射向所述偏振分束器，所述偏振分束器被配置为透射所述第三反射镜反射的光束，并且被配置为反射透过所述第二偏振角转换单元的光束，以及所述第二激光芯片组射出的光束。
22. 根据权利要求17所述的光源，其中，

    所述第一偏振角转换单元包括第一波片，所述第一波片被配置为接收所述第一激光芯片组中的至少一个第一色激光芯片射出的光束，以及接收所述第一激光芯片组中的至少一个第二色激光芯片射出的光束；或者，所述第一偏振角转换单元包括第二波片和第三波片，所述第二波片被配置为接收所述第一激光芯片组中的至少一个第一色激光芯片射出的光束，所述第三波片用于接收所述第一激光芯片组中的至少一个第二色激光芯片射出的光束。
23. 一种激光投影设备，包括：

    光源，所述光源为根据权利要求1～22任一项所述的光源，所述光源被配置为发出激光光束；

    光机，所述光机被配置为根据图像信号对射入至所述光机的光束进行调制；以及

    镜头，所述镜头被配置为对射入至所述镜头的光束进行投射以形成投影画面。

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