CN105446065B - 一种激光投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光投影系统，包括作为发光源的半导体激光二极管；激光光源模块，具有多个光学元件和会聚透镜I，该模块将半导体激光二极管发出的激光光束经过会聚、反射通过所述会聚透镜I；以及光学引擎模块，设置于激光光源模块的邻侧，该光学引擎模块用于反射通过激光光源模块的激光光束使该光束照射于投影镜头上。本系统利用激光为偏振光的特点，采用PBS分光与偏振光转换相结合的技术，使蓝色激光与红绿荧光处于同一光路中，极大的缩小了激光投影机光学系统的体积，提高了激光投影机的光学一致性。

Description

一种激光投影系统
技术领域
本发明涉及激光投影技术领域，尤其涉及一种激光投影系统。
背景技术
以激光为光源的投影机已经成为未来投影机的趋势，激光投影机的光源方案基本上有两种，第一种，直接以RGB三色激光为光源，这种方案可以做到非常高的亮度(几万流明的等级)，但是以现在的技术体积会非常的庞大，所以只能作为特殊的功能场合固定安装使用。第二种，使用荧光色轮和激光作为投影机光源使用，但由于市场上缺少蓝色荧光粉，因此用蓝色激光激发荧光粉发出RG光，将荧光作为投影机的RG光源使用，B光则使用激光作为光源，激光使用的是半导体激光二极管，与第一种方案相比，体积大大的缩小，同等亮度等级基本上可以做到与传统投影机相当的体积。
在民用和商用上第二种“激光激发荧光粉发光”方案，为主要应用方案，这种方案的激光投影机光学系统原理如图1所示。
B光由半导体激光二极管1发出的蓝色激光通过汇聚光学系统2经过GDM镜3经过汇聚光学系统4汇聚到高速旋转的反射式荧光色轮5上，分时域透过蓝色激光，经过中继透镜6、全反射镜7、中继透镜8、全反射镜9、中继系统10到达波长发射镜11，经BDM镜11反射透过会聚透镜12进入均光棒13，均光后经过中继透镜14进入TIR棱镜15，经TIR后照射到显示原件DMD16上，DMD16反射光线再经TIR进入投影镜头17，最终投影在屏幕上。
RG光由半导体激光二极管1发出的蓝色激光通过汇聚光学系统2经过GDM镜3经过汇聚光学系统4汇聚到高速旋转的反射式荧光色轮5上，分时域激光荧光色轮5发出RG光，透过聚透镜4到达GDM镜3，经GDM镜3反射后透过BDM镜11，经过会聚透镜12进入均光棒13，均光后经过中继透镜14进入TIR棱镜15，经TIR后照射到显示原件DMD16上，DMD16反射光线再经TIR进入投影镜头17最终投影在屏幕上。
RG光和B光在经过反射式荧光色轮5后，所进行的光路不同，造成体积较大，并且由于是单独的两个光路，因机构公差所导致两路光在进入均光棒13时，每次光路位置都不相同，导致产品色温一致性较差，这也是目前激光投影机在设计和生产中所遇到的体积大、色温一致性较差的瓶颈。
发明内容
根据现有技术存在的问题，一种激光投影系统，包括
作为发光源的半导体激光二极管，所述半导体激光二极管发出蓝色P偏振激光；
激光光源模块，具有多个光学元件和会聚透镜I，该模块将半导体激光二极管发出的激光光束经过会聚、反射再通过所述会聚透镜I；以及
光学引擎模块，设置于激光光源模块的邻侧，该光学引擎模块用于反射通过激光光源模块的激光光束使该光束照射于投影镜头上。
所述激光光源模块包括并排设置的会聚透镜II、PBS波长选择反射镜、会聚透镜III、反射式荧光色轮、λ/4波长板和全反射镜，所述激光光束经过会聚透镜II后再经过PBS波长选择反射镜、会聚透镜III、高速旋转的反射式荧光色轮、λ/4波长板再经过全反射镜返射回λ/4波长板上，再经过高速旋转的反射式荧光色轮、会聚透镜III到达PBS波长选择反射镜，经PBS波长选择反射镜的分光反射，进入均光棒。
所述PBS波长选择反射镜包括多个PBS棱镜和波长反射镜，所述多个PBS棱镜固定设置在波长反射镜的镀膜面上。
所述光学引擎模块包括均光棒、中继透镜、TIR棱镜和显示原件，所述激光光束经过激光光源模块的一系列反射全反射后进入均光棒的均光后经过中继透镜再进入TIR棱镜，激光光束经过TIR棱镜后照射到显示原件上。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种激光投影系统，利用激光为偏振光的特点，采用PBS分光与偏振光转换相结合的技术，使蓝色激光与红绿荧光处于同一光路中，极大的缩小了激光投影机光学系统的体积，提高了激光投影机的光学一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种激光投影系统的结构示意图；
图2为本发明中激光投影系统的结构示意图；
图3为本发明中PBS波长选择反射镜的原理图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图2所示的一种激光投影系统，包括
作为发光源的半导体激光二极管1；
激光光源模块，具有多个光学元件和会聚透镜I 12，该模块将半导体激光二极管1发出的激光光束经过会聚、分光、反射等一系列光学处理再通过所述会聚透镜I12进行光束汇聚；该系统还包括
光学引擎模块，设置于激光光源模块的邻侧，该光学引擎模块用于反射通过激光光源模块的激光光束使该光束照射于投影镜头17上。本发明的发明点在于激光光源模块的结构设置，采用PBS波长选择反射镜18实现了让P光透过、S光反射的效果。PBS波长选择反射镜的原理为：将PBS棱镜与波长反射镜胶合在一起，P偏振光经过PBS波长选择反射镜透射，S偏振光和RG光经过PBS波长选择反射镜反射，方案如图3所示。所述PBS波长选择反射镜18包括多个PBS棱镜和波长反射镜，多个PBS棱镜固定设置在波长反射镜的镀膜面上。
进一步的，激光光源模块包括并排设置的会聚透镜II2、PBS波长选择反射镜18、会聚透镜III4、反射式荧光色轮5、λ/4波长板19和全反射镜20，激光光束经过会聚透镜II2后再经过PBS波长选择反射镜18、会聚透镜III4、高速旋转的反射式荧光色轮5、λ/4波长板19再经过全反射镜20返射回λ/4波长板19上，再经过高速旋转的反射式荧光色轮5、会聚透镜III4到达PBS波长选择反射镜18，经PBS波长选择反射镜18的分光反射，进入均光棒13。会聚透镜II2、会聚透镜III4和会聚透镜I 12都起到对激光光束的汇聚作用；由于激光激发高速旋转的反射式荧光色轮5上的红绿荧光粉部分，发出红绿荧光经色轮圆盘反射，激光则通过高速旋转色轮上的玻璃部分，透过色轮，成为投影所需要的蓝光。
λ/4波长板19的原理为：P偏振光经过后变为圆偏振光，再次经过后变为S偏振光。
因为本发明中B光与RG光使用同一光路，在体积上可以大大缩减，并且可以是RGB三色光在进入光棒时的光点位置是相同的，大大提高的产品色温的一致性，而亮度保持不变，综上两点，可在激光投影机的市场竞争中更具有优势。
进一步，光学引擎模块包括均光棒13、中继透镜14、TIR棱镜15和显示原件16，激光光束经过激光光源模块的一系列反射全反射后进入均光棒13的均光后经过中继透镜14再进入TIR棱镜15，激光光束经过TIR棱镜15后照射到显示原件16上。
实施例：B光由半导体激光二极管1发出的蓝色激光通过会聚透镜II2，由于激光的特殊性，激光为线偏振光-P光，透过PBS波长反射镜18，经过会聚透镜III4透过高速旋转的反射式荧光色轮5，经过λ/4波长板19再经过全反射镜20返射回λ/4波长板19，此时P光转换为线偏振光-S光，经过高速旋转的反射式荧光色轮5再经过会聚透镜III4，经由PBS波长选择反射镜18的反射，再经过会聚透镜I 12，进入均光棒13，均光后经过中继透镜14进入TIR棱镜15，经TIR后照射到显示原件16上，显示原件16反射光线再经TIR进入投影镜头17最终投影在屏幕上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种激光投影系统，其特征在于：包括
作为发光源的半导体激光二极管(1)，所述半导体激光二极管(1)发出蓝色P偏振激光；
激光光源模块，具有多个光学元件和会聚透镜I(12)，该模块将半导体激光二极管(1)发出的激光光束经过会聚、反射再通过所述会聚透镜I(12)；以及
光学引擎模块，设置于激光光源模块的邻侧，该光学引擎模块用于反射通过激光光源模块的激光光束使该光束照射于投影镜头(17)上；
所述激光光源模块包括并排设置的会聚透镜II(2)、PBS波长选择反射镜(18)、会聚透镜III(4)、反射式荧光色轮(5)、λ/4波长板(19)和全反射镜(20)，所述激光光束经过会聚透镜II(2)后再经过PBS波长选择反射镜(18)、会聚透镜III(4)、高速旋转的反射式荧光色轮(5)、λ/4波长板(19)再经过全反射镜(20)返射回λ/4波长板(19)上，再经过高速旋转的反射式荧光色轮(5)、会聚透镜III(4)到达PBS波长选择反射镜(18)，经PBS波长选择反射镜(18)的分光反射，进入均光棒(13)。
2.根据权利要求1所述的一种激光投影系统，其特征还在于：所述PBS波长选择反射镜(18)包括多个PBS棱镜和波长反射镜，所述多个PBS棱镜固定设置在波长反射镜的镀膜面上。
3.根据权利要求1所述的一种激光投影系统，其特征还在于：所述光学引擎模块包括均光棒(13)、中继透镜(14)、TIR棱镜(15)和显示原件(16)，所述激光光束经过激光光源模块的一系列反射全反射后进入均光棒(13)的均光后经过中继透镜(14)再进入TIR棱镜(15)，激光光束经过TIR棱镜(15)后照射到显示原件(16)上。
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