CN106200234B - 一种具有立体结构的色轮 - Google Patents

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Abstract

一种具有立体结构的色轮，包括光学结构层(1.1)，间隔层(1.2)和色轮层(1.3)，所述三个层固定在一起形成一个整体，其中间隔层(1.2)为空气间隔层，所述光学结构层(1.1)在光路结构上为倒置的开普勒或伽利略望远镜结构，包括前后设置的两个环形透镜，两个环形透镜分别作为倒置的开普勒或伽利略望远镜两个透镜，所述两个透镜环形结构与色轮的环形结构相匹配，沿光路传播方向上第一个环形透镜的宽度大于等于激发光光束的直径，第二个环形透镜的宽度大于等于入射到色轮层上的激发光的光束直径。

Description

一种具有立体结构的色轮
技术领域
本发明涉及一种色轮，属于光学投影技术领域。
背景技术
现有技术的色轮一般都是在基板上形成三个或多个区域的荧光层。激励光通过导光装置入射到色轮上的荧光层，并通过色轮的旋转获得相应颜色的激发光。但是，这样的色轮存在一些缺陷，例如当激发光的功率密度过高时，会导致荧光层集聚过多热量，无法及时散热，从而导致荧光层转换效率大大降低，再有就是现有技术中的荧光层的激发波长一般都会覆盖一个较宽的范围，虽然也是某个颜色的光，例如绿色或红色，但是由于其波长范围过大，还会导致颜色可能不能满足要求。再有就是从荧光层发出的光均匀性不够，为了获得良好的均匀性分布，一般都需要在色轮前面或后面增加相应的扩散装置，但是扩散机构的增加会导致投影机构变得复杂并会增加成本，本发明正是针对上述问题提出来的，利用本发明的色轮可以很好的解决上述问题。
发明内容
本发明就是针对上述问题提出来的，提供了一种具有立体结构的色轮，该色轮的立体结构中的光学结构层可以将激发光束的截面积变大，从而降低激发光束的功率密度，同时色轮层上的荧光粉层的厚度根据激发光束的面积进行相应的变化，从而能够获得一个最好的荧光转换效率。
为解决上述问题，本发明提供了一种具有立体结构的色轮，包括光学结构层(1.1)，间隔层(1.2)和色轮层(1.3)，所述三个层固定在一起形成一个整体，其中间隔层(1.2)为空气间隔层，所述光学结构层(1.1)在光路结构上为倒置的开普勒或伽利略望远镜结构，包括前后设置的两个环形透镜，两个环形透镜分别作为倒置的开普勒或伽利略望远镜两个透镜，所述两个透镜环形结构与色轮的环形结构相匹配，沿光路传播方向上第一个环形透镜的宽度大于等于激发光光束的直径，第二个环形透镜的宽度大于等于入射到色轮层上的激发光的光束直径。其中两个透镜的焦距可根据实际需要进行选择，一般保证经过光学结构层1.1后的激发光束的能量密度不大于50W/mm2即可。
进一步的，所述空气间隔层的厚度大于0.5cm。
进一步的，所述色轮层上的荧光粉层的面积和厚度根据激发光束面积的变化而变化，其变化关系为：荧光粉层的面积正比于激发光束面积的变化，荧光粉层厚度的变化反比于激发光束面积的变化，比例系数都是1∶1。
进一步的，所述两个透镜焦距的选择使得入射到色轮层上的激发光束的能量密度小于50W/mm2。
附图说明
附图1是本发明色轮的结构示意图；
附图2是本发明中所利用的光学结构层1.1的光路结构示意图；
附图3是本发明中顺着光传播方向看过去光学结构层1.1的示意图。
具体实施方式
下面将在结合附图的基础上详细描述本发明的色轮结构。附图1示出了本发明立体结构色轮的结构示意图，该色轮包括光学结构层1.1，间隔层1.2和色轮层1.3。这三个层固定在一起形成一个整体，其中间隔层1.2为空气间隔层，该空气间隔层的厚度大于0.5cm，以这样的设置方式利于色轮层1.3的散热，在色轮层1.3能够及时散热的情况下，有利于保持荧光转换效率。
其中光学结构层1.1在光路结构上利用了倒置的开普勒或伽利略望远镜结构，如图2所示，光束经过倒置的望远镜结构之后，其光束直径被变大，从而可导致功率密度下降，但是总的光能量却未发生变化，但是由于相同的光能量分布到了更大的荧光面积上，则单位面积的荧光物质所承受的功率密度便会下降。这样带来的效果首先是由于色轮的接触面积变大，散热能力更强，并且由于功率密度的降低，导致单位面积上所产生的热量也降低了。
其中光学结构层1.1至少包括沿光路顺序设置的两个环形的透镜，这可以从附图3中看出，其中如果是伽利略式的望远镜则是一个凹透镜和一个凸透镜，如果是开普勒式的望远镜，则是两个凸透镜。无论哪种形式，这两个透镜都是环形的，以与色轮的形状相匹配。沿光路传播方向上第一个环形透镜的宽度(也即凹透镜或凸透镜的直径)要大于等于激发光光束的直径，第二个环形透镜的宽度应大于等于入射到色轮层上的激发光的光束直径。
色轮的结构比较简单，其包括一个基板以及涂覆在基板上的荧光粉层。其中根据发明人经验的总结，为了保持较高的荧光转换效率，荧光粉层的面积和厚度需要根据激发光束面积的变化而变化，其变化关系为：荧光粉层的面积正比于激发光束面积的变化，荧光粉层厚度的变化反比于激发光束面积的变化，比例系数都是1∶1。通过这种参数的设置，可使得荧光粉的转换效率达到最优。
以上只是针对该发明的具体说明，但是并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员预知的变形均处于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种具有立体结构的色轮，包括光学结构层(1.1)，间隔层(1.2)和色轮层(1.3)，所述光学结构层、所述间隔层和所述色轮层固定在一起形成一个整体，其中间隔层(1.2)为空气间隔层，所述光学结构层(1.1)在光路结构上为倒置的开普勒或伽利略望远镜结构，包括前后设置的两个环形透镜，两个环形透镜分别作为倒置的开普勒或伽利略望远镜两个透镜，所述两个透镜的环形结构与色轮的环形结构相匹配，沿光路传播方向上第一个环形透镜的宽度大于等于激发光光束的直径，第二个环形透镜的宽度大于等于入射到色轮层上的激发光的光束直径，所述色轮层上的荧光粉层的面积和厚度根据激发光束面积的变化而变化，其变化关系为：荧光粉层的面积正比于激发光束面积的变化，荧光粉层厚度的变化反比于激发光束面积的变化，比例系数都是1∶1。
2.根据权利要求1所述的立体结构色轮，其特征在于：所述空气间隔层的厚度大于0.5cm。
3.根据权利要求1或2所述的立体结构色轮，其特征在于：所述两个透镜焦距的选择使得入射到色轮层上的激发光束的能量密度小于50W/mm2。
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