CN104808426A - 一种投影显示光源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影显示光源。本发明中的投影显示光源至少包括：第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、合束镜片和涂敷有荧光粉的荧光粉轮。通过使用本发明中的投影显示光源，可有效地减小投影显示光源整体的体积，并降低投影显示光源的生产成本。

Description

一种投影显示光源
本申请是2012年11月21日提出的发明名称为“一种投影显示光源”的中国发明专利申请201210103147.4的分案申请。
技术领域
本发明涉及投影显示技术，特别涉及一种投影显示光源。
背景技术
目前，随着投影显示技术的迅猛发展，投影显示产品的体积不断减小， 亮度也不断提高。在投影显示产品中，投影显示光源是十分重要的部件。 在 现 有 技 术 中 ， 投 影 显 示 产 品 所 使 用 的 光 源 一 般 多 为 三 原 色 发 光 二 极 管（LED），且所述三原色 LED 都是独立发光，然后利用三种原色不同波长 的特性分别进行两次合束操作，最终输出所需的白光。由于每进行一次合束操作都需要一片合束镜片，因此现有技术中的投影显示光源中一般至少需要设置两片合束镜片。
图 1 为现有技术中的投影显示光源的结构示意图。如图 1 所示，现有技术中的投影显示光源一般至少包括：红色光源 101、蓝色光源102、绿光源103、第一合束镜片104、第二合束镜片105 和至少一个场镜106。红色光源101 输出的红光与蓝色光源102输出的蓝光通过第一合束镜片104进行合束；上述合束后的光束通过场镜 106后与绿色光源103输出的绿光 通过第二合束镜片105进行合束后，输出所需的白色光束。
一般来说，投影显示光源所占用的空间体积主要是由光源的光学扩展量与合束结构的复杂程度决定的。光源的光学扩展量是光源发出的光束的 发光面积和光束的立体角度（即发散角）的空间积分。LED  所输出的光束一般都具有较大的发光面积，一般平均每 1 瓦的发光面积都在1平方毫米（mm2）以上，而且所输出的光束的立体角度一般都大于60度。由于三原色 LED 输出的光束的发散角度较大，所以三原色 LED 输出的光束一般都必须先经过准直，以减小光束的发散角度。然而，根据光学扩展量不变原理可知，由于光学扩展量不变，因此，如果减小光束的发散角度，则必然会大大增加光束的半径（即光束的发光面积）。所以，为了将两个 LED 输出的光束进行合束，则需要较大直径的合束镜片，而且合束镜片之间的间隔也将相应地增加。
由于每进行一次合束操作一般都需要一片合束镜片，因此现有技术中的三原色LED投影显示光源一般都至少需要配置两片合束镜片；而且，虽然LED 输出的光束经过准直后减小了发散角度，但由于需要进行两次合束 操作，因此整个的光程较长，所以在两个合束镜片之间还需要设置相应的场镜以维持光束的光斑特性，以避免光斑过大而无法利用。
由上述描述可知，由于三原色 LED 所输出的光束的质量不好，光学扩展量大，进而通常需要比较复杂的合束结构合成白光，从而导致投影显示产品的整机体积很难在亮度不变的情况下进一步减少，使得现有技术中的 投影显示产品的整机占用空间较大，并且随之也带来了成本问题。
由上可知，现有技术中的投影显示光源还存在上述的一些问题，因此，有必要提供一种更好的投影显示光源，从而可有效地减小投影显示光源整体的体积，并降低投影显示光源的生产成本。
发明内容
根据本发明，提供了一种投影显示光源，从而可有效地减 小 投影显示光源整体的体积，并降低投影显示光源的生产成本。
根据本发明的一种投影显示光源，包括：第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、合束镜片和涂敷有荧光粉的荧光粉轮，其中，第三激光光源为蓝色激光光源，第一激光光源和第二激光光源分别为蓝色激光光源和红色激光光源；第一激光光源用于输出第一光束并使得第一光束被所述合束镜片的背面呈90度角反射；第二激光光源用于输出第二光束并使得第二光束被所述合束镜片的背面呈90度角反射；第三激光光源所输出第三光束被所述合束镜片的正面呈90度角反射到所述荧光粉轮的荧光粉上，所述荧光粉轮用于根据所接收的第三光束受激输出第四光束，并使得第四光束照射到所述合束镜片上；所述合束镜片用于通过所述合束镜片的背面反射第一光束和第二光束；还用于透射第四光束，使得透射后的第四光束与所述被合束镜片的背面反射后的第一光束和第二光束合成所需的白色光束。
可选的，第一激光光源、第二激光光源和第三激光光源中均设置有准直镜；所述准直镜用于对激光光源输出的光束进行准直。
可选的，所述合束镜片和荧光粉轮之间还设置有至少一个聚焦镜；所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过所述聚焦镜照射到所述合束镜片上。
可选的，所述合束镜片的正面和背面均具有镀膜结构；所述镀膜结构用于反射第一光束、第二光束，并透射第四光束。
可选的，所述投影显示光源还进一步包括：第一聚焦镜组；第一聚焦镜组设置于所述合束镜片和荧光粉轮之间；第一聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；所述被合束镜片的正面反射的第三光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述荧光粉轮的荧光粉上；所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述合束镜片上。
可选的，第三光束为蓝色光束，第四光束为绿色光束；第一光束为红色光束，第二光束为蓝色光束；或者，第一光束为蓝色光束，第二光束为红色光束。
可选的，当所述第三激光光源中包括多个激光器时，所述第三激光光源中还可进一步包括：阶梯镜；所述阶梯镜中包括多个与激光器一一对应的且呈阶梯状排列的反射镜，用于将所述激光器输出的光束反射到所述合束镜片上。
可选的，所述荧光粉轮的基板由具有透视特性的材料制成；第三激光光源输出的第三光束从所述荧光粉轮的背面透射到所述荧光粉轮的荧光粉上；所述荧光粉轮上的荧光粉受激而输出第四光束。
可选的，所述投影显示光源还进一步包括：第一聚焦镜组和第二聚焦镜组；第一聚焦镜组设置于所述合束镜片和荧光粉轮之间；第一聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；第二聚焦镜组设置于第三激光光源和荧光粉轮之间；第二聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；第三激光光源输出的第三光束通过第二聚焦镜组中的聚焦镜从所述荧光粉轮的背面透射到所述荧光粉轮的荧光粉上；所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述合束镜片上。
可选的，第一激光光源和第二激光光源封装于同一个基板上；第一激光光源包括：多个设置于所述基板上的可输出第一光束的第一芯片；第二激光光源包括：多个设置于所述基板上的可输出第二光束的第二芯片。
由上述技术方案可见，本发明中的投影显示光源中主要包括：第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、合束镜片和涂敷有荧光粉的荧光粉轮。通过使用上述投影显示光源，可将两种原色的激光光源输出的光束 与被激发的荧光粉所输出的光束仅进行一次合束操作，即可得到所需输出 的白色光束，从而可有效地减小投影显示光源整体的体积，并降低投影显示光源的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对 实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地， 以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图 1 为现有技术中的投影显示光源的结构示意图；
图 2 为本发明中的投影显示光源的结构示意图；
图 3 为本发明实施例中的一种准直镜的示意图；
图 4 为本发明实施例中的一种镀膜结构的示意图；
图 5 为本发明实施例一中的投影显示光源的结构示意图；
图 6 为本发明实施例一中的投影显示光源的另一结构示意图；
图 7 为 本发明实施 例中的第一激光光源和第二 激光光源所组成的阵列的示意图；
图 8 为本发明实施例二中的投影显示光源的结构示意图；
图 9 为本发明实施例二中第三激光光源所形成的光斑示意图；
图 10 为本发明实施例三中的投影显示光源的结构示意图；
图 11 为本发明实施例四中的投影显示光源的结构示意图；
图 12 为本发明实施例四中的基板的结构示意图；
图 13 为本发明实施例五中的投影显示光源的结构示意图；
图 14 为本发明实施例五中的荧光粉轮的结构示意图；
图 15 为本发明实施例五中的各种颜色光束的发光时间示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并 举实施例，对本发明进一步详细说明。
激光具有光学扩展量小的特性，而且目前红色激光和蓝色激光的技术都已经非常成熟，每1瓦的发光面积只有不到0.2mm2 。光束的发散角度也只有20度左右。所以，激光的光学扩展量远远小于LED的 光学扩展量 。
因此，在本发明的技术方案中，将使用激光作为投影显示光源中的光源。另外，由于激光的光学扩展量很小，因此，在本发明的技术方案中，可以将激光聚焦到一个很小的光点以激发荧光粉发光，被激光所激发的荧光粉所输出的光束也同样具有较小的光学扩展量 。因此，在本发明的技术方案中，可以将两种原色的激光光源输出的光束与被激发的荧光粉所输出的光束仅进行一次合束操作，即可得到所需输出的白色光束。
图 2 为本发明中的投影显示光源的结构示意图。如图2 所示，在本发明的具体实施例中，所述投影显示光源至少包括：第一激光光源 201、第二激光光源202、第三激光光源203、合束镜片204 和涂敷有荧光粉的荧光粉轮 205。
其中，所述第一激光光源 201，用于输出第一光束并使得所述第一光 束被所述合束镜片204 的背面呈90度角反射；
所述第二激光光源202，用于输出第二光束并使得所述第二光束被所述合束镜片204 的背面呈90度角反射；
所述第三激光光源203，用于输出第三光束并使得所述第三光束照射到所述荧光粉轮205 的荧光粉上；
所述荧光粉轮205，用于根据所接收的第三光束受激输出第四光束，并使得所述第四光束照射到所述合束镜片204 ；所述合束镜片 204，用于通过所述合束镜片 204 的背面反射所述第一光束和第二光束 ；还用于透射所述第四光束 ，使得所述透射后的第四光束与所述被合束镜片204的背面反射 后的第一光束和第二光束合成所需的白色光束。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第三光束为蓝色光束；所述第四光束为绿色光束；
所述第一光束为红色光束，所述第二光束为蓝色光束；或者，所述第一光束为蓝色光束，所述第二光束为红色光束。
因 此，所述 第三激光光源203 为蓝色 激光光源 ；所述第 一激光光源201为红色激光光源，所述第二激光光源202为蓝色激光光源；或者，所述第一激光光源 201 为蓝色激光光源，所述第二激光光源 202 为红色激光光源。
较佳的，如图 2 所示，在本发明的具体实施例中，所述合束镜片 204和荧光粉轮205之间还设置有至少一个聚焦镜 206；所述荧光粉轮 205 受 激输出的第四光束通过所述聚焦镜 206 照射到所述合束镜片 204 上。由于上述聚焦镜206的存在 ，可以减小照射到所述合束境片上的光斑 ，从而减小所述合束镜片204的直径。进一步的，当所述第三光束被合束镜片204的正面呈90度角反射时，所述被反射的第三光束可通过所述聚焦镜206照射到所述荧光粉轮 205的荧光粉上。
较佳的，如图3所示，在本发明的具体实施例中，所述第一激光光源201、第二激光光源202和第三激光光源203中均设置有准直镜207。所述准直镜207用于对激光光源输出的光束进行准直。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述合束镜片204的正面和背面均具有镀膜结构；所述镀膜结构可用于反射所述第一光束、第二光束，并透射所述第四光束。进一步的，所述镀膜结构也可以用于反射第三光束，从而使得所述第三光束可被合束镜片204的正面呈90 角反射后，照射到所述荧光粉轮205的荧光粉上。例如，在图4所示的镀膜结构中，该镀膜结构对于波长小于500nm 的 可见光光束（例如，激光光束）以及波长 大于 610nm 的 可见光束（例如，红光光束）的反射率为 100％或接近于100％，而对于波长在 500nm～610nm 之 间 的可见光光束（例如，绿光光束）的反射率为 0 或接近于0。因此，该镀膜结构可以反射蓝光光光束和红光光束，并透射绿光光束。
根据上述的描述可知，在本发明的投影显示光源中，所使用的光源都是激光光源。相对于传统的LED光源而言，激光光源的光学扩展量大大减小，远远小于投影显示系统所能接受的光学扩展量。因此，由所述第一激光光源 201 和第二激光光源 202 分别输出的第一光束和第二光束，即使 不经过合束操作就输出到投影显示系统的匀光设备中，也仍然能够满足光学 扩 展 量 的 要 求 ， 特 别 是 数 字 微 透 镜 装 置（ DMD） 等 核 心 成 像 元 件 的 光学扩 展量的要求。所以 ，在本发明的投影显示光源中，只需使用一个合束镜片204将所述第四光束与所述第一光束和第二光束进行合束操作，以输出所需的白色光束，从而可减少投影显示光源中所使用的合束镜片204 的数量，因而可大大减小所述投影显示光源的整体体积，同时还可降低所述投影显示光源的生产成本。
另外，由于本发明的投影显示光源中仅使用了一个合束镜片 204，因此投影显示光源中的光程较短，所以所需使用的场镜的数目也大为减少。进一步的，第一激光光源 201 和第二激光光源 202 所输出的光束经过准直镜的准直后 ，将具有较小的发光面积 ，而且经过准直后的光束的发散角度只有毫弧度量级 ，因此准直后的光束可以传输很远的距离而不扩散 。所以在 本发明的投影显示光源中甚至 可以 不使 用场 镜，从而可以进一步减小所述投影显示光源的整体体积，并进一步降低所述投影显示光源的生产成本。
以下将以具体实施例的方式对本发明的技术方案进行进一步地介绍。
实施例一
图 5 为本发明实施例一中的投影显示光源的结构示意图。图6为本发明实施例一中的投影显示光源的另一结构示意图。
如图5和图6所示，本实施例中的投影显示光源中也至少包括：第一激光光源 201、第二激光光源 202、第三激光光源 203、合束镜片 204 和 涂敷有荧光粉的荧光粉轮 205。
其中，所述第一激光光源 201，用于输出第一光束并使得所述第一光束被所述合束镜片 204 的背面呈 90 度角反射；
所述第二激光光源 202，用于输出第二光束并使得所述第二光束被所 述合束镜片 204 的背面呈 90 度角反射；
所述第三激光光源 203，用于输出第三光束并使得所述第三光束被所 述合束镜片 204 的正面呈 90 度角反射到所述荧光粉轮 205 的荧光粉上； 所述荧光粉轮 205，用于根据所述被合束镜片 204 反射后的第三光束受激输出第四光束，并使得所述第四光束照射到所述合束镜片 204 上； 所述合束镜片 204，用于通过所述合束镜片 204 的背面反射所述第一光 束和第二 光束；还 用于通过 所述合束 镜片204的正面 反射所述 第三光束 ；还用于透射所述第四光束 ，使得所述透射后的第四光束与所述被合束 镜片 204 的背面反射后的第一光束和第二光束合成所需的白色光束；
所述第三光束为蓝色光束；所述第四光束为绿色光束；
所述第一光束为红色光束，所述第二光束为蓝色光束；或者，所述第 一光束为蓝色光束，所述第二光束为红色光束。
因此，在本发明的具体实施例中，所述第三激光光源203 为蓝色激光光源；所述第一激光光源201 为红色 激光光源 ，所述第二激光光源  202为蓝色激光光源；或者，所述第一激光光源201为蓝色激光光源，所述第二激光光源202为红色激光光源。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述投影显示光源还可进一步包 括：第一聚焦镜组 208。
所述第一聚焦镜组 208 设置于所述合束镜片204和荧光粉轮205之间；所述第一聚焦镜组208至少包括一个聚焦镜；所述被合束镜片204的正面反射的第三光束可通过所述第一聚焦镜组208 中的聚焦镜照射到所述荧光粉轮 205 的荧光粉上；所述荧光粉轮205 受激输出的第四光束可通过所述第一聚焦镜组 208 中的聚焦镜照射到所述合束镜片 204 上。
举例来说，如图 5 和图 6 所示，在本发明的具体实施例中，所述第一激光光源 201 和第二激光光源 202 设置于所述第三激光光源 203 的下方， 所述合束镜片204 设置于所述第一激光光源 201、第二激光光源 202 与所述第三激光光源 203 之间，且所述合束镜片204与所述第一、二激光光源和所述第三激光光源203 之间的连线呈45 度角设置。
 以所述第一激光光源201为红色激光光源 ，所述第二激光光源202为蓝色激光光源为例，所述第一激光光源 201 所输出的红色光束（即第一光束）以及所述第二激光光源202所输出的蓝色光束（即第二光束）均可向上垂直照射到所述呈45度角设置的合束镜片204上，被所述合束镜片204的背面呈90度角反射后沿水平方向向右射出。由于红色激光光源和杧 色激光光源的光学扩展量都很小，因此所述第一光束和第二光束并不进行合束操作就可直接输出到投影显示系统的匀光设备中，仍然能够满足光学扩展量的要求。
所述第三激光光源 203 所输出的蓝色光束（即第三光束）可向下垂直照射到所述呈 45 度角设置的合束镜片204上，被所述合束镜片204的正面呈90 度角反射后沿水平方向向左射出，经过第一聚焦镜组208中的聚焦镜后照射到所述荧光粉轮205的荧光粉上，并可在荧光粉轮 205 上会聚成一 个很小的光斑点；所述荧光粉轮205上的荧光粉被上述蓝色光束照射后，可受激输出绿色光束（即第四光束）并经过第一聚焦镜组208中的聚焦镜后照射到所述合束镜片204 上。由于所述合束镜片204可以透射绿色光，因此上述绿色光束可穿过所述合束镜片 204 后沿水平方向向右射出。 由于红色光 束和 蓝色 光束 的光学扩展量之和也依然小于绿色光束的光学扩展量，因此，上述绿色光束即可与所述红色光束和蓝色光束进行合束操作，以合成为所需的白色光束。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述投影显示光源还可进一步包 括：设置于所述第一激光光源 201 和第二激光光源 202 之前的第一光源聚焦镜 209 以及设置于所述第三激光光源 203 之前的第二光源聚焦镜 210。 所述第一激光光源 201 和第二激光光源 202 输出的光束通过所述第一光源聚焦镜 209 后照射到所述合束镜片 204 上；所述第三激光光源 203 输出的光束通过所述第二光源聚焦镜 210 后照射到所述合束镜片204 上。 通过上述的第一光源聚焦镜 209 和第二光源聚焦镜 210，可进一步缩小激光光源所输出的光束照射到所述合束镜片204上所形成的光斑，从而可以进一步缩小所述合束镜片 204 的尺寸。
在本发明的具体实施例中，所述荧光粉受激所输出的绿色光束的光学扩展量主要受两方面影响：一是激发光束（即反射后的第三光束）的光斑点的大小，该光斑点的大小决定了荧光粉受激所输出的绿色光束的发光面积；二是光束的发光角度，由于荧光粉是空间全方位出光，因此只能根据 实际需要接收部分角度的光能，此角度便决定了荧光粉受激所输出的绿色光束的光学扩展量。由于激发荧光粉的过程与对原色能量需求的差异 ，相对于第一光束和第二光束而言 ，荧光粉受激所输出的绿色光束（即第四光束）的光学扩展量一般都较大。因此，第一光束与第二光束的光学扩展量之和将与荧光粉受激所输出的绿色光束的光学扩展量相当，所以只需使用一个合束镜片即可完成合束操作，因而有效地减少了投影显示光源中的合 束镜片的数目，同时也减少了投影显示光源中的场镜的数目，从而可以有效地减小投影显示光源整体的体积，并降低投影显示光源的生产成。
进一步的，与图 2 相比，由于在图 5 和图 6 所示的投影显示光源中，所述合束镜片 204 和荧光粉轮 205 之间还设置有多个聚焦镜（即第一聚焦镜组 208），用于减小照射到所述合束境片上的光斑，从而进一步减小所述合束镜片的直径，因此，不但可以在水平方向上减小投影显示光源的整体体积，而且还可在垂直纸面的方向上也大大减小合束境片的尺寸，因而可以设计小型高集成度的投影显示设备。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述蓝色光束可以是波长为 430～460nm 的 光束，所述红色光束可以是波长为 635～640nm 的 光 束。
进一步的，输出蓝色光束的激光光源可以包括至少一个蓝光激光器；所述蓝光激光器可以是 430～460nm 的激光器；所述蓝光激光器可以是半导体激光器 。其中，每 一个蓝光激光器的输出功率可以是 1 瓦（ W）、1.4瓦或 1.6 瓦。 当所述输出蓝色光束的激光光源包括多个蓝光激光器时，所述输出蓝色光束的激光光源可以是由多个蓝光激光器组成的蓝光激光器阵列。
 具体来说，当所述输出蓝色光束的激光光源为第一激光光源 201 或第二激光光源 202 时，所述蓝光激光器阵列中可以包括 8 个蓝光激光器 ，组成一个 2×4 的激光器阵列。当所述输出蓝色光束的激光光源为第三激光 光源 203 时，所述激光激光器阵列中可以包括 24 个蓝光激光器，组成一 个 3*8 的激光器阵列。
进一步的，输出红色光束的激光光源可以包括至少一个红光激光器； 所述红光激光器可以是 635～640nm 的激光器；所述红光激光器可以是半导体激光器。其中，每一个红光激光器的输出功率可以是 0.5 瓦（ W）。
当所述输出红色光束的激光光源包括多个红光激光器时，所述输出红色光束的激光光源可以是由多个红光激光器组成的红光激光器阵列。
具体来说，所述红光激光器阵列中可以包括 8 个红光激光器，组成一个 2×4 的激光器阵列。
图  7  为 本发明实施 例中的第 一激光光 源和第二 激光光源 所组成的阵 列的示意图。由于在本实施例中，第一激光光源 201 和第二激光光源 202均设置于所述合束镜片 204 的下方，因此第一激光光源 201 和第二激光光 源 202 可以组成如图 7 所示的激光器阵列。
由 于图7中所示的 蓝光半导 体激光器 和红光半 导体激光 器的出射光角度相近，发光面积也都为 0.1mm2 左右，因此蓝光半导体激光器和红光 半导体激光器中可以使用同样的准直镜 ，而且色差影响不大 。准直镜在激光发射角度内可设计成具有较小的相差。由于半导体激光器的发光面积非常小 ，经过准直后的光束发散角度一般都小于 1 度 ，因此光束所形成的光 斑一般成椭圆形，最大直径大约为 6mm 左 右 。
在图7所述的激光器阵列中，每个激光器之间的间隔可以为 9mm。
当每个激光器经过准直后的光斑的直径为 6mm 时 ，图 7 所述的激光器阵 列最后所形成的整个光斑将是一个边长为 (6+9*3)＝ 33mm 的 方 形光斑。
由于第三激光光源 203 的蓝光激光器阵列中可以包括 24 个蓝光激光 器，组成了一个 3×8 的激光器阵列，因此当每个激光器经过准直后的光 斑的直径为 6mm 时，所述第三激光光源 203 的蓝光激光器阵列最后所形成的整个光斑将是一个尺寸为 51mm*33mm 的 光 斑。
在本发明的具体实施例中，可以根据上述两个激光器阵列所形成的光斑的大小， 预先设置所述合束 镜片 204的尺 寸，使得所 述合束镜片204可以接收上述两个激光器阵列所输出的全部光束。
实施例二 在实际应用场景中，有时可能会需要高亮度的光束输出。一般而言，可以通过增加绿色光束的输出强度的手段来提高亮度 。然而 ，在提高绿色光束的输出强度时，一般需要增加激光光源中的激光器的数目。但是，当激光光源中的激光器的数目较多时，激光光源所形成的光斑半径一般也将随之增大，从而将超出所需的光斑半径。
图 8 为本发明实施例二中的投影显示光源的结构示意图。图 9 为本发明实施例二中第三激光光源所形成的光斑示意图。 本实施例中的投影显示光源的结构与实施例一中所描述的投影显示光源的结构大体相同，相同部分的描述在此不再赘述。与实施例一中所示的投影显示光源相比，本实施例中的投影显示光源的区别在于： 当所述第三激光光源 203 中包括多个激光器时 ，所述第三激光光源 203中还可进一步包括：阶梯镜211。
所述阶梯镜211中 包括多个 与激光器 一一对应 的且呈阶梯状排列的反射镜，用于将所述激光器输出的光束反射到所述合束镜片 204 上。
如图 9 所示，以所述第三激光光源 203 中包括 24 个激光器，且所述24个激光器组成一个 3×8 的激光器阵列为例，在所述第三激光光源 203所形成的光斑的短边方向上排列有 8 个激光器。所述第三激光光源 203 中 的 各 个 激 光 器 所 输 出 的 光 束 经 过 准 直 后 ， 照 射 在 呈 阶 梯 状 排 列 的 反 射 镜 上，然后再反射到合束镜片 204 上。由于上述反射镜是呈阶梯状排列的，排列比较紧密，因此被反射镜反射后的各个光束所形成的光斑之间的距离 将被大大缩小 ，各个光束所形成的光斑的整体排列更为紧密 ，从而可以在第三激光光源 203 所形成的整体光斑大小变化不大的前提下，增加第三激光光源 203 中的激光器的数目，从而可以有效地提高第三激光光源 203 的 输出亮度，而且并不需要增大合束镜片 204 的尺寸。
由此可知，通过使用图 8 所示的投影显示光源，可以有效地提高第三 激光光源 203 的输出亮度，而且还不需要增大合束镜片 204 的尺寸。
实施例三
图 10 为本发明实施例三中的投影显示光源的结构示意图。本实施例中的投影显示光源的结构与实施例一中所描述的投影显示光 源的结构大体相同，相同部分的描述在此不再赘述。与实施例一中所示的
投影显示光源相比，本实施例中的投影显示光源的区别在于： 所述荧光粉轮 205 的基板由具有透视特性的材料制成；所述第三激光光源 203 输出的第三光束是从所述荧光粉轮 205 的背面透射到所述荧光粉轮 205 的荧光粉上，而不是通过合束镜片 204 的反射后再照射到所述荧光 粉轮 205 的荧光粉上 ；所述荧光粉轮 205 上的荧光粉受激而输出第四光束。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述投影显示光源还可进一步包
括：第一聚焦镜组 208 和第二聚焦镜组 212。
所述第一聚焦镜组 208 设置于所述合束镜片 204 和荧光粉轮 205 之间 ；所述第一聚焦镜组 208 至少包括一个聚焦镜；
所述第二聚焦镜组 212 设置于所述第三激光光源 203 和荧光粉轮 205之间；所述第二聚焦镜组 212 至少包括一个聚焦镜；
所述第三激光光源 203 输出的第三光束可通过所述第二聚焦镜组 212中的聚焦镜从所述荧光粉轮 205 的背面透射到所述荧光粉轮 205 的荧光粉2上；所述荧光粉轮 205 受激输出的第四光束可通过所述第一聚焦镜组 208中的聚焦镜照射到所述合束镜片 204 上。
举例来说，如图 10 所示，在本发明的具体实施例中，所述第一激光光 源 201 和第二激光光源 202 设置于所述合束镜片 204 的下方，所述合束镜 片 204 与所述第一、二激光光源输出光束的方向呈 45 度角设置。
以所述第一激光光源201为红色激光光源 ，所述第二激光光源  202为蓝色激光光源为例（所述第一激光光源201为蓝色激光光源 ，所述第二激光光源202为红色激光光源的情况可依此类推），所述第一激光光源 201所输出的红色光束（ 即第一光束）以及所述第二激光光源 202 所输出的杧 色光束（即第二光束）均可向上垂直照射到所述呈 45 度角设置的合束镜片 204 上，被所述合束镜片 204 的背面呈 90 度角反射后沿水平方向向右射出。此时，所述第一光束和第二光束并不进行合束操作就可直接输出到投 影显示系统的匀光设备中。
所述第三激光光源 203 所输出的蓝色光束（即第三光束）可沿水平方 向向右射出，通过所述第二聚焦镜组 212 中的聚焦镜从所述荧光粉 轮 205 的背面透射到所述荧光粉轮 205 的荧光粉上，并可在荧光粉轮 205 上会聚成一个很小的光斑点；所述荧光粉轮 205 上的荧光粉被上述蓝色光束照射后，可受激输出绿 色光束（即第四光束）并经过第一聚焦镜组 208 中的聚焦镜后照射到所述合束镜片 204 上。由于所述合束镜片 204 可以透射绿色光，因此上述绿色 光束可穿过所述合束镜片 204 后沿水平方向向右射出。
上述绿色光束即可与所述红色光束和蓝色光束进行合束操作，以合成为所需的白色光束。
实施例四
图 11 为本发明实施例四中的投影显示光源的结构示意图。图 12 为本 发明实施例四中的基板的结构示意图。
本实施例中的投影显示光源的结构与实施例一中所描述的投影显示光源的结构大体相同，相同部分的描述在此不再赘述。与实施例一中所示的 投影显示光源相比，本实施例中的投影显示光源的区别在于：
所述第一激光光源201和第二激光光源202封装于同一个基板213上；
所述第一激光光源 201 包括：多个设置于所述基板 213 上的可输出第一光束的第一芯片；
所述第二激光光源 202 包括：多个设置于所述基板 213 上的可输出第二光束的第二芯片。
以所述第一光束为红色光束，所述第二光束为蓝色光束为例，所述第一芯片为可输出红色光束的红光芯片，所述第二芯片为可输出蓝色光束的蓝光芯片 。所述第一光束为蓝色光束，所述第二光束为红色光束的情形可 依此类推，在此不再赘述。
较佳的，在本发明的具体实施例中，所述第一芯片和第二芯片的数量和排列方式可以预先确定。所述芯片的数量可根据所需的功率和白色的色 温来预先确定。因此，整个基板 213  可作为一个可输出两种颜色的光束的光学元件来使用，每种芯片的供电可以单独进行控制。进一步的，所述第一芯片和第二芯片输出的光束可经过微透镜阵列或者快慢轴轴直镜准直后 直接照射到合束镜片 204 上。
实施例五
图 13 为本发明实施例五中的投影显示光源的结构示意图。图 14 为本 发明实施例五中的荧光粉轮的结构示意图。图 15 为本发明实施例五中的各种颜色光束的发光时间示意图。
如图 13  所示，本实施例中的投影显示光源至少包括：第 一 激 光 光 源201、第三激光光源 203、合束镜片 204 和涂敷有荧光粉的荧光粉轮 205。其中，所述第一激光光源 201，用于在第一时间段时输出第一光束并使得所述第一光束被所述合束镜片 204 的背面 呈 90 度角反射；所述第三激光光源 203，用于输出第三光束，并使得所述第三光束从所述荧光粉轮 205 的背面照射到所述荧光粉轮 205 上；
所述荧光粉轮 205，用于在第二时间段时透射所接收的第三光束，使 得所述透射的第三光束照射到所述合束镜片 204 上；还用于在第三时间段时根据所接收的第三光束受激输出第四光束，并使得所述第四光束照射到 所述合束镜片 204 上；
所述合束镜片 204，用于通过所述合束镜片 204 的背面反射所述第一光束；还用于透射所述第三光束和第四光束 ，使得所述透射后的第三光束和 第四光束 与所述被 合束镜片204的背面反射 后的第一光束合成 所需的白色光束；
所述第一光束为红色光束，所述第三光束为蓝色光束；所述第四光束为绿色光束。
较佳的，如图 14 所示，在本发明的具体实施例中，所述荧光粉轮 205的基板由具有透视特性的材料制成 ；所述荧光粉轮 205 的正面包括 ：第一 指定区域 141、第二指定区域 142 和第三指定区域 143；所述荧光粉 轮 205 的正面的第一指定区域 141 内涂敷有遮光材料；所述荧光粉轮 205 的正面的第二指定区域 142 为未涂敷区域 ，呈透明状态 ；所述荧光粉轮 205 的正 面的第三指定区域 143 内涂敷有荧光粉。当所述投影显示光源处于工作状 态时，所述荧光粉轮 205 将按照预定的旋转速度进行旋转。
由于在所述投影显示光源处于工作状态时，所述荧光粉轮 205 将发生 旋转 ，因此，当所述第三激光光源 203 输出的第三光束照射在所述荧光粉轮 205 上的第一指定区域 141 内时（即处于第一时间段时），第三光束不能从所述荧光粉轮 205 的背面透射到所述合束镜片 204 上，所述荧光粉轮205 也不会输出第四光束；当所述第三激光光源 203 输出的第三光束照射在所述荧光粉轮 205 上的第二指定区域 142 内时（即处于第二时间段时）， 第三光束将从所述荧光粉轮 205 的背面透射到所述合束镜片 204 上；而当 所述第三激光光源 203 输出的第三光束照射在所述荧光粉轮 205 上的第三指定区域 143 内时（即处于第三时间段时），所述荧光粉轮 205 上的荧光粉将根据所接收的第三光束受激输出第四光束，所述第四光束沿水平方向 向右射出，照射到所述合束镜片 204 上。
参见图 15，并结合图 13 和图 14 可知，在第一时间段时，第一激光 光源 201 输出第一光束（即红色光束），所述第一光束被所述合束镜片 204 的背面呈 90  度角反射后沿水平方向向右射出；在第二时间段时，所述荧光粉轮 205 将透射所述第三光束（即蓝色光束），所述第三光束从所述合 束镜片 204 透射后沿水平方向向右射出；在第三时间段时 ，所述荧光粉轮205 将输出第四光束（即绿色光束），所述第四光束从所述合束镜片 204透射后沿水平方向向右射出。因此，最后输出的光束是由三种轮流输出的 红、绿、蓝色光束合成的白色光束。
进一步的，在本发明的较佳实施例中，所述荧光粉轮 205 的正面的第一指定区域 141 内可以不涂敷遮光材料，而也涂敷荧光粉。此时，所述荧 光粉轮 205 的正面的第一指定区域 141 和第三指定区域 143 内均涂敷有荧 光粉，只有所述荧光粉轮 205 的正面的第二指定区域 142 为未涂敷区域，呈透明状态 。因此，当所述第三激光光源 203 输出的第三光束照射在所述荧光粉轮 205 上的第一指定区域 141 和第三指定区域 143 内时（即处于第 一和第三时间段时），所述荧光粉轮 205 上的荧光粉都将根据所接收的第三光束受激输出第四光束，所述第四光束沿水平方向向右射出，照射到所 述合束镜片 204 上。
所以，在本发明的较佳实施例中，所述荧光粉轮，还用于在第一时间段时根据所接收的第三光束受激输出第四光束，并使得所述第四光束照射 到所述合束镜片上。
由于在第一时间段内，所述第一激光光源 201 将输出第一光束。因此 ，在第一时间段内将有第一光束和第四光束同时输出，从而可以进一步提升 亮度，而且在电路控制上也更容易操作。
综上可知，在本发明中所提供的投影显示光源中，将激光 光 源 发 光 与荧光粉激发发光这两种发光方式进行结合，将荧光粉受激输出的光束替代 了绿色激光器所输出的绿色光束，从而构建了新的投影显示光源。在该投影显示光源中 ，充分利用激光光源光学扩展量小的特性，将两种原色的激 光光源输出的光束与被激发的荧光粉所输出的光束仅进行一次合束操作， 只使用一个合束镜片即可得到所需输出的白色光束，因此简化了现有技术中的合光结构，缩短了整个投影显示光源的光程，减少了配套场镜的使用，从而有效地减小了投影显示光源整体的体积，并降低了投影显示光源的生 产成本。同时，本发明中所提供的投影显示光源，还具有光束质量好、光学扩展量小和亮度高等优点。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何怱改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投影显示光源，其特征在于，包括：第一激光光源、第二激光光源、第三激光光源、合束镜片和涂敷有荧光粉的荧光粉轮，其中，第三激光光源为蓝色激光光源，第一激光光源和第二激光光源分别为蓝色激光光源和红色激光光源；
第一激光光源用于输出第一光束并使得第一光束被所述合束镜片的背面呈90度角反射；
第二激光光源用于输出第二光束并使得第二光束被所述合束镜片的背面呈90度角反射；
第三激光光源所输出第三光束被所述合束镜片的正面呈90度角反射到所述荧光粉轮的荧光粉上，所述荧光粉轮用于根据所接收的第三光束受激输出第四光束，并使得第四光束照射到所述合束镜片上；
所述合束镜片用于通过所述合束镜片的背面反射第一光束和第二光束；还用于透射第四光束，使得透射后的第四光束与所述被合束镜片的背面反射后的第一光束和第二光束合成所需的白色光束。
2.如权利要求1所述投影显示光源，其特征在于：
第一激光光源、第二激光光源和第三激光光源中均设置有准直镜；
所述准直镜用于对激光光源输出的光束进行准直。
3.如权利要求1所述投影显示光源，其特征在于：
所述合束镜片和荧光粉轮之间还设置有至少一个聚焦镜；
所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过所述聚焦镜照射到所述合束镜片上。
4.如权利要求1所述投影显示光源，其特征在于：
所述合束镜片的正面和背面均具有镀膜结构；
所述镀膜结构用于反射第一光束、第二光束，并透射第四光束。
5.如权利要求1所述投影显示光源，其特征在于，所述投影显示光源还进一步包括：第一聚焦镜组；
第一聚焦镜组设置于所述合束镜片和荧光粉轮之间；第一聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；
所述被合束镜片的正面反射的第三光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述荧光粉轮的荧光粉上；
所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述合束镜片上。
6.如权利要求1-5中任一所述投影显示光源，其特征在于：
第三光束为蓝色光束，第四光束为绿色光束；
第一光束为红色光束，第二光束为蓝色光束；
或者，第一光束为蓝色光束，第二光束为红色光束。
7.如权利要求1-6任一所述投影显示光源，其特征在于，当所述第三激光光源中包括多个激光器时，所述第三激光光源中还可进一步包括：阶梯镜；
所述阶梯镜中包括多个与激光器一一对应的且呈阶梯状排列的反射镜，用于将所述激光器输出的光束反射到所述合束镜片上。
8.如权利要求1-7任一所述投影显示光源，其特征在于：
所述荧光粉轮的基板由具有透视特性的材料制成；
第三激光光源输出的第三光束从所述荧光粉轮的背面透射到所述荧光粉轮的荧光粉上；
所述荧光粉轮上的荧光粉受激而输出第四光束。
9.如权利要求1-8任一所述投影显示光源，其特征在于，所述投影显示光源还进一步包括：第一聚焦镜组和第二聚焦镜组；
第一聚焦镜组设置于所述合束镜片和荧光粉轮之间；第一聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；
第二聚焦镜组设置于第三激光光源和荧光粉轮之间；第二聚焦镜组至少包括一个聚焦镜；
第三激光光源输出的第三光束通过第二聚焦镜组中的聚焦镜从所述荧光粉轮的背面透射到所述荧光粉轮的荧光粉上；
所述荧光粉轮受激输出的第四光束通过第一聚焦镜组中的聚焦镜照射到所述合束镜片上。
10.如权利要求1-8任一所述的投影显示光源，其特征在于：
第一激光光源和第二激光光源封装于同一个基板上；
第一激光光源包括：多个设置于所述基板上的可输出第一光束的第一芯片；
第二激光光源包括：多个设置于所述基板上的可输出第二光束的第二芯片。
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