CN104765240B - 一种双激光光源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双激光光源系统，包括：蓝色LD和红色LD；部分透射部分反射蓝光、反射荧光色轮新产生的色光的分光装置；至少能转换蓝光为绿光、反射绿光的荧光色轮及驱动荧光色轮转动的第一驱动装置；合并红光和新产生的色光的第一合光装置；合并红光、新产生的色光和蓝光的第二合光装置；滤光色轮以及驱动滤光色轮转动的第三驱动装置；光收集装置；控制装置，用于控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置以及蓝色LD和红色LD的电源开关，使得荧光色轮和滤光色轮保持同步，以产生目标光功率的各时序色光。通过上述方式，本发明提供的双激光光源系统可提高投影显示画面的亮度以及色饱和度。
Description
技术领域
本发明涉及照明及显示技术领域，特别是涉及一种双激光光源系统。
背景技术
单片DLP（Digital Light Processor数字光处理器）投影机由于需要在一个成像装置上同时提供红、绿、蓝三种颜色，其成像原理是通过一个高速旋转的色轮来产生全色彩的投影图像，色轮由红、绿、蓝三色块组成。现有技术中，利用由光源发射的白色光通过旋转的色轮后，白色光中的红绿蓝三色会顺序交替投射到DMD（Digtal Micromirror Device数字微镜装置）芯片表面上，经DMD芯片上的小镜子反射抵达镜头，再由镜头投射至屏幕使之呈像。但是灯泡光源的使用寿命有限，并且用其进行投影显示画面亮度和色彩的纯度都只能算是相对够用的，不能满足高亮度、高色彩纯度投影显示，特别是室外投影显示的要求。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种双激光光源系统。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种双激光光源系统，通过控制分光板的不同反射率的区域设置于蓝色LD的传播路径上以及后续利用旋转滤光色轮对红绿蓝光进行分时选色，可提高投影显示画面的亮度以及光源三基色的色彩纯度，进而可提高投影画面的显示质量。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种双激光光源系统，包括：
蓝色LD和红色LD；
分光装置，设置于蓝色LD的出光路径上，用于部分透射部分反射蓝光，并用于反射荧光色轮新产生的色光；
双反射镜组，用于反射分光装置反射的蓝光到第二合光装置上；
荧光色轮，设置于分光装置透射的蓝光的下游传播路径上，至少包括沿其中心轴呈扇环形分布且不重叠的用于转换蓝光为绿光第一波长转换区，并用于反射荧光色轮新产生的色光到分光装置上；
第一驱动装置，用于驱动荧光色轮沿其中心轴转动；
第一合光装置，设置于红色LD出射的红光的下游传播路径上，经分光装置反射的新产生的色光入射到第一合光装置上，所述第一合光装置将红光和荧光色轮新产生的色光合并为一路光；
第二合光装置，设置于第一合光装置合并的色光的的下游传播路径上，用于透射蓝光、反射第一合光装置合并之后的色光进而将红光、新产生的色光和蓝光合并为一路光；
滤光色轮，设置于第二合光装置输出的多色光的传播路径上，所述滤光色轮包括沿其中心轴呈扇环形的至少三个区域，第一区域用于仅通过蓝光，第二区域用于仅通过红光，第三区域用于仅通过绿光；
第三驱动装置，用于驱动滤光色轮沿其中心轴转动且与荧光色轮保持同步；
控制装置，用于控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置以及蓝色LD和红色LD的电源开关，使得荧光色轮和滤光色轮保持同步，以产生目标光功率的各时序色光；
光收集装置，用于收集经滤光色轮透射的时序光；
其中，所述分光装置包括分光板和第二驱动装置，所述分光板包括至少3个区域，且所述至少3个区域中的不同区域对蓝光的反射率不同、对荧光色轮新产生的色光的反射率相同，所述第二驱动装置用于驱动分光板运动以使得不同的区域处于蓝光光斑的照射下。
其中，所述分光板包括的至少3个区域都呈扇环形并组成与分光板的中心轴同心的环状。
其中，所述分光板包括6个区域。
其中，所述分光板呈矩形，且所述至少3个区域为依次相互平行排布的矩形，所述第二驱动装置用于驱动分光板平动，使得不同时刻分光板所包括的不同矩形区域分布于蓝光的传播路径上。
其中，所述分光板包括6个区域。
其中，所述荧光色轮进一步包括至少包括沿荧光色轮心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光第二波长转换区，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第四区域，所述第四区域用于仅允许黄光通过。
其中，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为青光第三波长转换区，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第五区域，所述第五区域用于仅允许青光通过。
其中，所述蓝光的传播路径上设置有一扩散片，所述扩散片用于对蓝光进行匀光和消除蓝光散斑。
其中，所述扩散片设置于蓝色LD和分光装置之间蓝光行进路径上，或者设置于分光装置和第一反射镜之间蓝光行进路径上，或者设置于第一反射镜和第二反射镜之间蓝光行进路径上，或者设置于第二反射镜和第二合光装置之间蓝光行进路径上。
其中，所述第二合光装置和滤光色轮之间设置有光隔离器。
根据上述任意一项对双激光光源系统的描述，所述蓝色LD与分光装置之间依次设置有第一平凸透镜和第一准直镜，且第一平凸透镜的凸面面向蓝色LD，第一准直镜用于对第一平凸透镜的出射光进行准直，分光装置和双反射镜组之间设置有第二平凸透镜且第二平凸透镜的凸面面向双反射镜组，双反射镜组所包括的两个反射镜之间设置有第三平凸透镜且第三平凸透镜的凸面面向第二个反射镜，分光装置与荧光色轮之间设置有第四平凸透镜且第四平凸透镜的凸面面向分光装置，分光装置与第一合光装置之间设置有第五平凸透镜且第五平凸透镜的凸面面向第一合光装置，红色LD与第一合光装置之间依次设置有第六平凸透镜和第二准直镜，且第六平凸透镜的凸面面向红色LD，第二准直镜用于对第六平凸透镜的出射光进行准直，所述第二合光装置之后设置有一个凸透镜，所述凸透镜用于汇聚经第二合光装置合并之后的色光。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的双激光光源系统，通过控制分光板的对蓝光不同反射率的区域设置于蓝色LD的传播路径上以及后续利用旋转滤光色轮对多色光进行分时选色，可提高投影显示光源的色饱和度以及基色光的色彩纯度，进而可提高投影画面的显示质量。
附图说明
图1是本发明的双激光光源系统的一实施例的结构示意图；
图2是本发明的双激光光源系统中分光板的第一实施例的结构示意图；
图3是本发明的双激光光源系统中分光板的第二实施例的结构示意图；
图4是本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第一实施例的结构示意图；
图5是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第一实施例的结构示意图；
图6是本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第二实施例的结构示意图；
图7是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第二实施例的结构示意图；
图8是本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第三实施例的结构示意图；
图9是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第三实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参见图1，图1是本发明的双激光光源系统的一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的双激光光源系统包括：蓝色LD11、红色LD12、分光装置（包括分光板13和第二驱动装置（未图示））、双反射镜组（包括第一反射镜14和第二反射镜15）、荧光色轮16、第一驱动装置（未图示）、第一合光装置17、第二合光装置18、滤光色轮19、第三驱动装置20和光收集装置21。
在本实施例中，分光装置设置于蓝色LD11的出光路径上，分光装置对入射到其上的蓝光部分透射部分反射，且分光装置反射入射到其上的荧光色轮16新产生的色光。其中，蓝光被分光装置反射之后入射到双反射镜组上。具体地，蓝光首先被反射到第一反射镜14上，继而被被第二反射镜15反射到第二合光装置18上。
在本实施例中，控制装置用于控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置20以及蓝色LD11和红色LD12的电源开关，使得荧光色轮16和滤光色轮19保持同步，以产生目标光功率的各时序色光。
在本实施例中，分光板13包括至少3个区域，且所述至少3个区域中的不同区域对蓝光的反射率不同、对荧光色轮16新产生的色光的反射率相同，第二驱动装置用于驱动分光板13运动以使得不同时刻不同的区域可处于蓝光光斑的照射下。
在本发明的一个优选实施例中，分光板13包括的至少3个区域都呈扇环形并组成与分光板13的中心轴同心的环状。本发明的实施例中，分光板包括6个呈扇环形并组成与分光板13的中心轴同心的环状，具体地请参见图2，图2是本发明的双激光光源系统中分光板的第一实施例的结构示意图。当然在本发明的其他实施例中分光板13可包括其他数目的扇环形区域，当然分光板13也可以包括至少沿同一圆心分布的多个圆形区域，本发明对此不作限制，都在本发明的保护范围之内。如图2所示，分光板13包括6个扇环形区域131、132、133、134、135和136，且每个扇环对蓝光的反射率不同。可优选从扇环形区域131到扇环形区域136对蓝光的反射率呈递增/递减设置，但是同一扇环区域内蓝光的反射率相同，且不同扇环区域对荧光色轮16新产生的色光的反射率是一致的。
在本发明的另一个优选实施例中，分光板13呈矩形，且所述至少3个区域为依次相互平行排布的矩形，第二驱动装置用于驱动分光板13平动，使得不同十二款分光板13所包括的不同矩形区域分布于蓝光的传播路径上。在本实施例中优选所述至少3个区域包括6个矩形区域，具体地请参见图3，图3是本发明的双激光光源系统分光板的第二实施例的结构示意图，当然在本发明的其他实施例中分光板13可包括其他数目的矩形区域。如图3所示，分光板13`包括6个矩形区域131`、132`、133`、134`、135`和136`，且每个矩形区域对蓝光的反射率不同。可优选从矩形区域131``到矩形形区域136``对蓝光的反射率呈递增/递减设置，但是不同矩形区域对荧光色轮16新产生的色光的反射率是一致的。
在本发明的其他实施例中，分光板13可包括至少3个其他形状的区域，本发明对此不做限制。在本发明的实施例中，分光板13包括至少3个对蓝光反射率不同的区域，目的在于，利用第二驱动装置驱动分光板13运动使得不同区域设置于蓝光的传播路径上，进而可调节入射到滤光色轮19上蓝光的功率和新产生的其他色光的功率之比。
在本实施例中，蓝色LD11发射的蓝光被分光装置透射之后入射到荧光色轮16上。其中，荧光色轮16至少包括沿其中心轴呈扇环形分布且不重叠的用于转换蓝光为绿光第一波长转换区，并用于反射新产生的色光到分光装置上；当荧光色轮16上的波长转换材料被蓝光照射到时，蓝光将被转换为其他颜色的色光进而被反射到分光装置上继而再被分光装置反射到第一合光装置17上。且在第一驱动装置的驱动下，荧光色轮16可绕其中心轴转动。
在本实施例中，红色LD12发射的红光首先入射到第一合光装置17上，继而被第一合光装置17透射，而入射到第一合光装置17上的新产生的色光被第一合光装置17反射，第一合光装置17通过对红光透射对新产生的色光反射的方式将红光和新产生的色光合并为一路光，且经第一合光装置17合光之后的光线入射到第二合光装置18上。第二合光装置18通过透射入射到其上的蓝光、反射入射到其上其他颜色的光线合并为一路光，经第二合光装置18合并之后的多色光继而入射到滤光色轮19上。
请参见图4，图4是在本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第一实施例的结构示意图。如图4所示，荧光色轮16包括沿其中心轴呈扇环形分布的第一波长转换区161，第一波长转换区161用于转换蓝光为绿光。相应地，滤光色轮19的结构如图5所示，图5是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第一实施例的结构示意图。如图5所示，滤光色轮19包括沿其中心轴呈扇环形的三个区域，第一区域191用于仅允许蓝光通过，第二区域192用于仅允许红光通过，第三区域193用于仅允许绿光通过。第三驱动装置20在驱动滤光色轮19沿其中心轴转动的过程中，第一区域191、第二区域192、第三区域193交替设置于红绿蓝光的传播路径上，因此在同一时间只有一个区域被红绿蓝光照射到，且在同一时间只有一种颜色的光通过滤光色轮19。经滤光色轮19出射的光呈红、绿、蓝三基色时序光。红、绿、蓝三基色时序光入射进入光收集装置21并经光收集装置21匀光后入射到DMD芯片上。
请参见图6和图7，图6是本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第二实施例的结构示意图，图7是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第二实施例的结构示意图。如图6所示，荧光色轮16`包括沿其中心轴呈扇环形分布的第一波长转换区161`和第二波长转换区162`，第一波长转换区161`用于转换蓝光为绿光，第二波长转换区162`用于转换蓝光为黄光。相应地，如图7所示，滤光色轮19`包括沿其中心轴呈扇环形的四个区域，第一区域191`用于仅允许蓝光通过，第二区域192`用于仅允许红光通过，第三区域193`用于仅允许绿光通过，第四区域194`用于仅允许黄光通过。第三驱动装置20在驱动滤光色轮19`沿其中心轴转动的过程中，第一区域191`、第二区域192`、第三区域193`和第三区域194`交替设置于红绿蓝黄光的传播路径上，因此在同一时间只有一个区域被红绿蓝黄光照射到，且在同一时间只有一种颜色的光透过滤光色轮19`。经滤光色轮19`透射的光呈红、绿、蓝、黄四基色时序光。红、绿、蓝、黄三基色时序光入射进入光收集装置21并经光收集装置21匀光后入射到DMD芯片上。
请参见图8和图9，图8是本发明的双激光光源系统的荧光色轮的第三实施例的结构示意图，图9是本发明的双激光光源系统的滤光色轮的第三实施例的结构示意图。如图8所示，荧光色轮16``包括沿其中心轴呈扇环形分布的第一波长转换区161``、第二波长转换区162``和第三波长转换区162``，第一波长转换区161``用于转换蓝光为绿光，第二波长转换区162``用于转换蓝光为黄光，第三波长转换区162``用于转换蓝光为青光并反射青光。相应地，如图9所示，滤光色轮19``包括沿其中心轴呈扇环形的五个区域，第一区域191``用于仅允许蓝光通过，第二区域192``用于仅允许红光通过，第三区域193``用于仅允许绿光通过，第四区域194``用于仅允许黄光通过，第五区域195``用于仅允许青光通过。第三驱动装置20在驱动滤光色轮19``沿其中心轴转动的过程中，第一区域191``、第二区域192``、第三区域193``、第四区域194``和第五区域195``交替设置于红绿蓝黄青光的传播路径上，因此在同一时间只有一个区域被红绿蓝黄光照射到，且在同一时间只有一种颜色的光透过滤光色轮19``。经滤光色轮19``透射的光呈红、绿、蓝、黄、青五基色时序光。红、绿、蓝、黄、青三基色时序光入射进入光收集装置21并经光收集装置21匀光后入射到DMD芯片上。
在本发明的实施例中，荧光色轮16和滤光色轮19保持同步，使得某滤光区设置于第二合光装置出射的色光的传播路径上时，该滤光区能对与之对应颜色的色光的波长范围进行窄化进而获得更纯的色光。
在本发明的一个优选实施例中，蓝光的传播路径上设置有一个扩散片，该扩散片用于对蓝光进行匀光和消除蓝光散斑。优选，扩散片设置于蓝色LD11和分光装置之间蓝光行进路径上，或者设置于分光装置和第一反射镜之间蓝光行进路径上，或者设置于第一反射镜14和第二反射镜15之间蓝光行进路径上，或者设置于第二反射镜15和第二合光装置18之间蓝光行进路径上。
在本发明的实际应用中，为了隔离反射光对光源的影响，可在蓝光和/或红光行进的路径上设置隔离器，优选在滤光色轮19与第二合光装置18之间设置一下光隔离器。
根据上述任意一项对本发明的双激光光源系统的描述，在实际使用中优选：
在蓝色LD11与分光装置之间依次设置第一平凸透镜22和第一准直镜23，且第一平凸透镜22的凸面面向蓝色LD11，第一准直镜23用于对第一平凸透镜22的出射光进行准直；
在分光装置和双反射镜组之间设置第二平凸透镜24且第二平凸透镜24的凸面面向双反射镜组；
在双反射镜组所包括的两个反射镜14、15之间设置第三平凸透镜25且第三平凸透镜25的凸面面向第二个反射镜15；
在分光装置与荧光色轮16之间设置第四平凸透镜26且第四平凸透镜26的凸面面向分光装置；
在分光装置与第一合光装置17之间设置第五平凸透镜27且第五平凸透镜27的凸面面向第一合光装置17；
在红色LD12与第一合光装置17之间依次设置第六平凸透镜28和第二准直镜29，且第六平凸透镜28的凸面面向红色LD12，第二准直镜29用于对第六平凸透镜28的出射光进行准直；
在第二合光装置18之后设置有一个凸透镜30，凸透镜30用于汇聚经第二合光装置18合并之后的多色光。
通过上述方式，本发明提供的双激光光源系统，通过控制分光板的不同反射率的区域设置于蓝色LD的传播路径上以及后续利用旋转滤光色轮对多色光进行分时选色，可提高投影显示画面的亮度以及光源三基色的色彩纯度，进而可提高投影画面的显示质量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种双激光光源系统，其特征在于，所述双激光光源系统包括：
蓝色LD和红色LD；
分光装置，设置于蓝色LD的出光路径上，用于部分透射部分反射蓝光，并用于反射荧光色轮新产生的色光；
双反射镜组，用于反射分光装置反射的蓝光到第二合光装置上；
荧光色轮，设置于分光装置透射的蓝光的下游传播路径上，至少包括沿其中心轴呈扇环形分布且不重叠的用于转换蓝光为绿光第一波长转换区，并用于反射荧光色轮新产生的色光到分光装置上；
第一驱动装置，用于驱动荧光色轮沿其中心轴转动；
第一合光装置，设置于红色LD出射的红光的下游传播路径上，经分光装置反射的新产生的色光入射到第一合光装置上，所述第一合光装置将红光和荧光色轮新产生的色光光路合并一；
第二合光装置，设置于第一合光装置合并的色光的的下游传播路径上，用于透射蓝光、反射第一合光装置合并之后的色光进而将红光、新产生的色光和蓝光光路合并；
滤光色轮，设置于第二合光装置输出的多色光的传播路径上，所述滤光色轮包括沿其中心轴呈扇环形的至少三个区域，第一区域仅通过蓝光，第二区域仅通过红光，第三区域仅通过绿光；
第三驱动装置，用于驱动滤光色轮沿其中心轴转动且与荧光色轮保持同步；
控制装置，用于控制第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置以及蓝色LD和红色LD的电源开关，使得荧光色轮和滤光色轮保持同步，以产生目标光功率的各时序色光；
光收集装置，用于收集经滤光色轮透射的时序光；
其中，所述分光装置包括分光板和第二驱动装置，所述分光板包括至少3个区域，且所述至少3个区域中的不同区域对蓝光的反射率不同、对荧光色轮新产生的色光的反射率相同，所述第二驱动装置用于驱动分光板运动以使得不同的区域处于蓝光的照射下；所述分光板呈矩形，且所述至少3个区域为依次相互平行排布的矩形，所述第二驱动装置用于驱动分光板平动，使得不同时刻分光板所包括的不同矩形区域分布于蓝光的传播路径上。
2.根据权利要求1所述的双激光光源系统，其特征在于，所述分光板包括6个区域。
3.根据权利要求1所述的双激光光源系统，其特征在于，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光第二波长转换区，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第四区域，所述第四区域用于仅允许黄光通过。
4.根据权利要求3所述的双激光光源系统，其特征在于，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为青光第三波长转换区，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第五区域，所述第五区域用于仅允许青光通过。
5.根据权利要求1所述的双激光光源系统，其特征在于，所述蓝光的传播路径上设置有一扩散片，所述扩散片用于对蓝光进行匀光和消除蓝光散斑。
6.根据权利要求5所述的双激光光源系统，其特征在于，所述扩散片设置于蓝色LD和分光装置之间蓝光行进路径上，或者设置于分光装置和第一反射镜之间蓝光行进路径上，或者设置于第一反射镜和第二反射镜之间蓝光行进路径上，或者设置于第二反射镜和第二合光装置之间蓝光行进路径上。
7.根据权利要求1所述的双激光光源系统，其特征在于，所述第二合光装置和滤光色轮之间设置有光隔离器。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的双激光光源系统，其特征在于，所述蓝色LD与分光装置之间依次设置有第一平凸透镜和第一准直镜，且第一平凸透镜的凸面面向蓝色LD，第一准直镜用于对第一平凸透镜的出射光进行准直，分光装置和双反射镜组之间设置有第二平凸透镜且第二平凸透镜的凸面面向双反射镜组，双反射镜组所包括的两个反射镜之间设置有第三平凸透镜且第三平凸透镜的凸面面向第二个反射镜，分光装置与荧光色轮之间设置有第四平凸透镜且第四平凸透镜的凸面面向分光装置，分光装置与第一合光装置之间设置有第五平凸透镜且第五平凸透镜的凸面面向第一合光装置，红色LD与第一合光装置之间依次设置有第六平凸透镜和第二准直镜，且第六平凸透镜的凸面面向红色LD，第二准直镜用于对第六平凸透镜的出射光进行准直，所述第二合光装置之后设置有一个凸透镜，所述凸透镜用于汇聚经第二合光装置光路合并之后的色光。
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