CN106773481A - 一种投影光源及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投影光源及投影设备。投影光源包括：发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束的多个光源，其包括第一光源和荧光晶体；透过第一光源发出的光束并反射从光引导装置出射光束的反射型聚光装置；将透过的光束引导至荧光晶体并将变形反射镜反射的光束引导至反射型聚光装置的光引导装置；受激产生荧光的荧光晶体；将荧光反射至光引导装置的变形反射镜；将部分荧光反射另外部分透射的分光装置；探测透射的荧光的光斑分布形成反馈信号，将反馈信号提供给驱动部件的探测装置。由于探测装置探测荧光的光斑分布并形成反馈信号提供给驱动部件，变形反射镜发生变化，使得被反射光束的角度多样化，从而使荧光的光斑分布均匀化。

Description

一种投影光源及投影设备

技术领域

本发明涉及光束照明领域，尤其涉及一种投影光源及投影设备。

背景技术

目前行业中主要有两种提供光源照明的方式：如图1A所示的架构示意图，包括01激光器，发出的平行或近似平行的激光经02反光碗反射会聚至03荧光轮表面，对荧光材料进行激发。在本示意图中，03荧光轮为透射式荧光轮，受激的荧光从03荧光轮背面射出，并经过04准直透镜组会聚后出射。图1A所示的是通过反光碗收集激光并照射旋转荧光轮的方式提供照明，这种方式下，由于反光碗的面型和镀膜工艺原因，很难做到从反光碗反射的光束聚焦到旋转荧光轮上形成的激发光斑均匀，因此会导致激发旋转荧光轮产生的的荧光分布也不均匀，荧光经过收光后这种不均匀的情况也同样存在。

另一种方式提供光源照明的方式如图1B所示，该架构中包括：激光器101、缩束系统102、二向色镜104、聚焦准直透镜组105、荧光轮103。

激光在图1B所示的光学架构中的传输路径如下所述：从激光器101发出的激光经过缩束系统102出射后到达二向色镜104，从二向色镜103透射后激光光束到达聚焦准直透镜组105，经聚焦准直透镜组105出射的光束打到荧光轮103上激发荧光轮发出荧光，此处示例的荧光轮103可以是反射型荧光轮，因此荧光轮103将荧光反射，反射的荧光经过聚焦准直透镜组105收光，进行会聚准直，将朗伯体(指辐射源各方向上的辐射亮度不变，辐射强度随观察方向与面光源法线之间的夹角θ的变化遵守余弦规律)分布的大角度光束压缩为近似平行光束出射至二向色镜104，二向色镜104将该荧光反射出去从而提供照明。此示例中，荧光被反射后镜准直透镜组进行会聚收光的过程与图1A中，荧光透射后被准直透镜组04进行会聚收光的原理是相同的。

在该照明方式中，由于光路架构中设置了多片透镜，尤其是位于荧光轮正面的准直透镜组105，一方面对激光激发光进行再次会聚，使之形成预设大小的光斑照射到荧光轮上，同时，还对荧光轮反射的荧光进行会聚准直。

无论在上述图1A或图1B所示的照明方式中，一方面由于激光器本身存在快轴和慢轴的会聚速度差别，激光光斑本身存在一定的不均匀性，而当使用如图1B所示的方式时，尤其是经过多片透镜组成的透镜组对激光进行透射时，由于镜片加工工艺，多片镜片像差累积原因，以及镜片受高能量密度的激光光斑照射，本身产生温度梯度差，使得镜片的折射率也发生变化，这些原因均会再次加重激光光斑的不均匀性，而不均匀的激光光斑照射到荧光体上时，必然也导致受激的荧光也存在不均匀的问题。

以及，在图1A和1B所示的方式中，由于荧光的发散角度范围很大，即使收集光的透镜较为靠近旋转荧光轮设置，但大发散角度的光束仍然不可能避免的无法被透镜收集，从而形成光损，导致荧光的收集效率也较低。

因此，提高光束的均匀性及光的利用率是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种投影光源及投影设备，提高光束的均匀性以及光的利用率。

本发明实施例提供的投影光源，包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，所述第一光源发出的光束透过所述通光孔，所述反射型聚光装置的反射面反射将从光引导装置出射的光束反射至分光装置；

光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将变形反射镜反射的光束引导至所述反射型聚光装置；

荧光晶体，所述荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；

变形反射镜，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至所述光引导装置，所述变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；

分光装置，用于对所述反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射；

探测装置，用于探测从所述分光装置透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将所述反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

可选地，所述变形反射镜的表面呈凸凹结构，所述凸凹结构的表面镀有高反射膜；

所述变形反射镜表面的凹凸结构受所述驱动部件控制发生变化。

可选地，所述反射型聚光装置的通光孔的位置设置在所述第一光源发出的光束会聚的聚焦点处。

可选地，所述光引导装置的内表面涂覆有高反射膜；或者所述光引导装置的外表面涂覆有高反射膜；

所述光引导装置是实心光棒；或者所述光引导装置是空心光棒。

可选地，所述光引导装置包括第一端面和第二端面，所述第一光源发出的光束从所述第一端面入射至光引导装置，从所述第二端面出射至所述荧光晶体，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。

可选地，还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜对所述至少一种颜色的光束进行会聚，所述会聚后的光束透过所述通光孔。

可选地，所述探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

可选地，所述荧光为第一颜色的荧光，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第二颜色的激光光束；

第三光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第一二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光，反射所述第二颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的激光光束，反射第三颜色的激光光束；

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上，所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上。

可选地，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，所述多个光源中还包括

第二光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的光束，反射第三颜色的光束；

所述第二二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上。

可选地，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体。

可选地，所述第一颜色为绿色，第二颜色为红色，第三颜色为蓝色。

本发明实施例提供的投影光源包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束，在第一光源发出的光束传输光路中包括：具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，至少一种颜色的光束透过通光孔，反射型聚光装置的反射面反射从光引导装置出射的光束；光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将变形反射镜反射的光束引导至反射型聚光装置；荧光晶体，荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；变形反射镜，用于将荧光晶体受激产生的荧光反射至光引导装置，变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；分光装置，用于对反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射；探测装置，用于探测从分光装置透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

本发明提供的方案中，一方面，分光装置对部分荧光进行透射至探测装置，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜根据驱动部件的控制改变入射光束的反射角度，光束经过变形反射镜反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了荧光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化；另一方面，受激产生的荧光基本都被变形反射镜反射至光引导装置，提高了光的利用率。

本发明实施例提供的投影光源，包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，所述第一光源发出的光束透过所述通光孔，所述反射型聚光装置的反射面反射将从光引导装置出射的光束反射至分光装置；

光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将全反射镜反射的光束引导至所述反射型聚光装置；

荧光晶体，所述荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；

全反射镜，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至所述光引导装置；

变形反射镜，用于对所述反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射，所述变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；

探测装置，用于探测从所述变形反射镜透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将所述反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

可选地，所述变形反射镜的表面呈凸凹结构，所述凸凹结构的表面镀有高反射膜；

所述变形反射镜表面的凹凸结构受所述驱动部件控制发生变化。

可选地，所述反射型聚光装置的通光孔的位置设置在所述第一光源发出的光束会聚的聚焦点处。

可选地，所述光引导装置的内表面涂覆有高反射膜；或者所述光引导装置的外表面涂覆有高反射膜；

所述光引导装置是实心光棒；或者所述光引导装置是空心光棒。

可选地，所述光引导装置包括第一端面和第二端面，所述第一光源发出的光束从所述第一端面入射至光引导装置，从所述第二端面出射至所述荧光晶体，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。

可选地，还包括聚焦透镜，所述聚焦透镜对所述第一光源发出的光束进行会聚，所述会聚后的光束透过所述通光孔。

可选地，所述探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

可选地，所述荧光为第一颜色的荧光，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第二颜色的激光光束；

第三光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第三二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光，反射所述第二颜色的激光光束和第三颜色的激光光束；

所述第三二向色镜设置在变形反射镜入射光束的传输路径上；或者，

所述第三二向色镜设置在在所述变形反射镜反射光束的传输路径上。

可选地，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的荧光，反射第三颜色的激光光束；

所述第二二向色镜设置在所述变形反射镜入射光束的传输路径上；或者，

所述第二二向色镜设置在所述变形反射镜反射光束的传输路径上。

可选地，所述荧光晶体设置在旋转荧光晶体上，所述旋转荧光晶体上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体。

可选地，所述第一颜色为绿色，第二颜色为蓝色，第三颜色为红色。

本发明另一部分实施例提供的投影光源包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束；具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，第一光源发出的光束透过通光孔，反射型聚光装置的反射面反射将从光引导装置出射的光束反射至分光装置；光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将全反射镜反射的光束引导至反射型聚光装置；荧光晶体，荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；全反射镜，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至光引导装置；变形反射镜，用于对反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射至探测装置，变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；探测装置，用于探测从变形反射镜透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件。本发明提供的方案中，一方面，受激产生的荧光基本都被与荧光晶体紧贴的光引导装置收集，提高了光的利用率；另一方面，变形反射镜置对部分荧光进行透射，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜根据驱动部件的控制发生改变入射光束的反射角度，光束经过变形反射镜表面的凸凹结构反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了荧光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化。

本发明实施例还提供了一种投影设备，包括光机、镜头、以及如上所述的投影光源；

所述的投影光源为所述光机提供照明，所述光机对光源光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A，图1B为现有技术提供的一种提供照明的光学架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种投影光源的光学架构示意图；

图3A为变形反射镜未调整前荧光光束的光斑的能量的分布示意图；

图3B为变形反射镜根据探测装置反馈的驱动信号调整后荧光光束的光斑的能量分布示意图；

图4A为经变形反射镜调制前光斑光强的分布示意图；

图4B为经变形反射镜调制后光斑光强的分布示意图；

图5为本发明实施例提供的波前传感器探测到的光束的相位分布和光束的强度分布示意图；

图6为本发明实施例基于图2提供的另一种投影光源的光学架构示意图；

图7为本发明实施例基于图2所示的投影光源光学架构提供的另一种光学架构；

图8为本发明实施例基于图7所示的投影光源的光学架构提供的另一种光学架构示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种投影光源的光学架构示意图；

图10为本发明实施例提供的基于图9所示的投影光源的光学架构的另一种光学架构示意图；

图11为本发明实施例基于图9所示的投影光源提供的一种投影设备的光学架构示意图；

图12为本发明实施例提供的激光投影设备示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如背景技术所述，现有技术提供的光源照明方式对光的利用率低，且提供的光分布不均匀，为解决上述提到的问题，本发明实施例提出了一种投影光源及投影设备。

在激光传输的光路中，往往存在较多的光学镜片，一般可以包括有比如：透镜，反射镜，二向色镜等光学镜片。激光器发出的光束在光路中的各个镜片中传输，被透射或反射，进行光学处理。

参见图2，为本发明实施例提供的一种投影光源的光学架构示意图。

如图2所示，投影光源的学架构中包括：蓝色激光器201、透镜202、反射型聚光装置203、光引导装置204、荧光晶体205、变形反射镜206、分光装置207、波前传感器208、二向色镜209a、二向色镜209b、蓝色激光器210、红色激光器211。

上述的光学架构中，激光在整个投影光源中的传输路径如下所述：

蓝色激光器201：用于发出蓝色激光，蓝色激光器201可以分别为一个或多个激光器(图中仅示例性的示出了3个)，多个激光器可调整整个画面的亮度，本发明实施例对激光器的数量不做具体的限制。

蓝色激光器201发出的激光经过透镜202，透镜202对激光光束进行会聚，在光束聚焦点处设置有反射型聚光装置203，该反射型聚光装置203上具有通光孔，该通光孔用于透过经透镜202会聚的激光光束。为了得到最佳的光处理效率和减少受激产生的荧光的光损，反射型聚光装置203上的通光孔尽可能开的较小。经透镜202会聚的激光光束尽可能以会聚的状态入射至该反射型聚光装置203凸起曲面的通光孔中，在具体实施时，可以将该通光孔的位置设置在激光光束会聚的聚焦点处，或者聚焦点附近。

激光光束通过反射型聚光装置203的通光孔后，以发散状态进入光引导装置204，其中，激光光束从光引导装置204的大端面入射，光引导装置204用于将激光光束引导至荧光晶体205，并将激发产生的荧光从光引导装置的小端面出射。光引导装置204可以是锥形导光管，该锥形导光管可以是实心光棒，也可以是空心光棒，在光引导装置204的内表面涂覆有高反射率膜层，以减少光束从光引导装置由内向外的漏光损失，或者在内表面不容易镀高反射膜层的情况下，也可在外表面镀高反射膜层，保证光不会从光引导装置204的内部漏出。

光引导装置204将光束引导入射至荧光晶体205，激发荧光晶体发出绿色的荧光。该荧光晶体上设置有绿色荧光晶体，当然也可以设置黄色的荧光晶体，目前市面上的荧光晶体主要是绿色荧光晶体和黄色荧光晶体，因为它们的转化效率高，当然也可以是其他颜色的荧光晶体，比如红色、紫色等，本发明实施例对此不做具体的限制。

受激产生的荧光经荧光晶体205后面紧贴的变形反射镜206的反射后，在光引导装置204内部经过多次反射并从光引导装置的大端面处出射，并到达反射型聚光装置203。其中，荧光晶体205与变形反射镜206之间具有微小的间隙，该间隙用于为变形反射镜206表面的面形变化时预留空间，变形反射镜206的表面呈凸凹结构，并镀有高反射膜，变形反射镜凸凹结构的分布受驱动部件的控制发生变化针对同一入射角的光束，反射时反射角不同，从而达到光束的传输角度变得多样化，从而改变经变形反射镜206表面反射的光束的波前相位分布，从而使光束的分布均匀。整个变形反射镜206的工作过程由反馈控制完成，该反馈控制的反馈信号由波前传感器208提供。其中，变形反射镜由多个变形单元组成，本申请实施例中采用的变形反射镜由压电陶瓷或者音圈电机驱动，本申请实施例对具体采用什么驱动变形反射镜不作具体的限制。

反射型聚光装置203将从光引导装置204出射的具有一定发散角度范围的荧光进行准直变成平行光束，并使该荧光的整体光路偏转90度，然后入射至分光装置207。其中，反射型聚光装置203的反射面通常是抛物线面形，该抛物线的曲率可以依据光引导装置204的端口尺寸，以及反射型聚光装置203和光引导装置204之间的距离进行优化设计。

分光装置207反射大部分从反射型聚光装置203反射的光束，透过极少部分从反射型聚光装置203反射的光束。该分光装置207可以是45度放置的反射镜，该分光装置具有超过98％以上的反射率，并具有1％的透射率，使得极少部分的光束从分光装置透射出去。

分光装置207背面设置有波前传感器208，波前传感器208对从分光装置207透射的极少部分进行收光，该波前探测器208用于探测透射的光束光斑的分布强度，得到光斑的均匀性情况。波前传感器208根据检测的均匀性的情况形成反馈信号，输出给变形反射镜206的驱动部件，变形反射镜的驱动部件根据到该反馈信号调整变形反射镜206的凸凹结构发生变化。

在分光装置207的后设置二向色镜209a，二向色镜209a透过从分光装置207反射的绿色荧光，并反射蓝色激光器210发出的激光。

二向色镜209a透过的绿色荧光和反射的蓝色激光到达二向色镜209b，二向色镜209b透过绿色荧光和蓝色激光，其中，二向色镜209b设置为具有高透功能的二向色镜。

在二向色镜209b的后面设置有红色激光器211，二向色镜209b反射红色激光器211发出的激光，从二向色镜透过的绿色荧光和蓝色激光，以及二向色镜反射的红色激光器211发出的红色激光混合，形成投影用的白光，当然也可以将三种颜色的光耦合进入光纤(图中未示出)，本发明实施例对此不做具体的限制。

图2只设置了一种颜色的荧光晶体，当然也可以设置两种颜色的荧光晶体，此时这两种颜色的荧光晶体设置在旋转色轮上，该旋转色轮按照设定的时序旋转，此时在投影光源中设置发出光束的颜色不同于这两种荧光的光源，该光源激发该旋转色轮产生两种颜色的荧光，只设置一个二向色镜，该二向色镜透过受激产生的两种荧光，反射该光源发出的光束，其中，该旋转色轮可以设置为圆形，旋转色轮上设置的两种荧光晶体按照扇形设置在该旋转色轮上；当然还可以设置三种颜色的荧光晶体，此时三种颜色的荧光晶体设置在旋转色轮上，该旋转色轮按照设定的时序旋转，投影光源中的光源激发该旋转荧光轮产生三种颜色的荧光，在该投影光源中也不需要再设置另外的光源，其中，该旋转色轮可以设置为圆形，旋转色轮上设置的三种荧光晶体设置按照扇形的分布设置在该旋转色轮上，本发明实施例对在旋转色轮上设置荧光晶体的形式、以及对荧光晶体的颜色和数量不做具体的限制。

图2所示的光引导装置204的端面的形状可以根据产品的实际需要设计为圆形、椭圆、矩形或者不规则四边形，本发明实施例对此不做具体的限制，但光引导装置的两端面均为一大一小的形式，即大端面与小端面的面积比大于1。

图2所示的波前传感器是在电荷耦合器件传感器(Charge Coupled Device，简称CCD)前加入了一个微透镜阵列，通过微透镜数组，可以得到波前局部斜率，根据波前局部斜率可以实时测量光束的光强、位相、像差等参数。当然波前传感器也可以是具有相同功能的别的探测装置，本发明实施例对此不做具体的限制。

图2所示的激光器可以是半导体激光器、固体激光器、气体激光器等，本发明实施例对此不做具体的限制，当然蓝色激光器201还可以其它的照明光源，比如发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)和超高亮度汞灯等，也可以是它们之间混合发出，只要这些光源发出红色光束、蓝色光束、绿色光束中的任何一种即可，本发明实施例对比也不做具体的限制。

从图2所示的光学架构中看出，波前传感器对从分光装置透射出来的极少部分光束进行收光，探测透射的光束光斑的分布强度，从而得到光斑的均匀性情况，根据检测得到的均匀性情况形成反馈信号，输出给变形反射镜的驱动部件，该驱动部件控制变形反射镜表面的凸凹结构发生变化，光束经过变形反射镜凸凹结构的表面反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，通过人眼的积分作用散斑效果减弱，进而减轻了光源散斑、投影图像质量劣化的问题，同时还能降低光斑光强的强弱对比度，达到光斑分布均匀化的效果。

另外，图2所示的光学架构中，受激产生的荧光基本都被与荧光晶体紧贴的光引导装置收集，因此荧光的损失较少，与现有技术相比，提高了荧光的利用率，匀化的荧光使得出射光斑的热点减少，热点主要是由荧光光斑造成的，即为光强较大的点，热点减少，提高了各个光源器件长期光照的可靠性。进一步地，由于光能的利用率提高，使得光能转化为热能的比例减小，因此散热结构也得以极大地简化，使得整个投影光源的体积相比与现有投影光源的结构体积下降。

本申请实施例提供的投影光源中，包括多个光源，该多个光源发出的光束包括第一颜色的光束、第二颜色的光束、和第三颜色的光束，该多个光源中包括第一光源和荧光晶体，第一光源用于发出至少一种颜色的光束。

参见图3A、3B为荧光光束能量的分布图。图3A、图3B的横坐标代表光束的发散角度，纵坐标为光束的能量密度(W/cm²)。

如图3A为变形反射镜未调整前荧光光束的光斑的能量的分布示意图，图3B为变形反射镜根据探测装置反馈的驱动信号调整后荧光光束的光斑的能量分布示意图。图3B不同颜色的线条表示经变形反射镜调制后不同发散角度的光束的能量分布，从整个光束的能量分布的趋势可以看出，经变形反射镜调制后，光束的发散角度变得多样化，因此光束的能量分布比图3A的能量分布相比分布较均匀。

参见图4A，为经变形反射镜调制前光斑光强的分布示意图，图4B为经变形反射镜调制后光斑光强的分布示意图。从图4A和4B可以看出，起始不均匀的光斑光强分布经过变形反射镜调制后变成了平顶的矩形光斑光强分布。

参见图5，为本发明实施例提供的波前传感器探测到的光束的相位分布图和光束的强度分布图。光束的强度分布图中用灰色的深浅表明强度的高低，其中，边缘部分的浅灰色表明该部分的光束的强度较低，中间部分的深灰色表明该部分的光束的强度较高。光束的相位分布图中用灰色的深浅表明相位超前的程度，其中灰色越深表明相位分布越超前，根据该相位分布和强度分布，生成用于控制变形反射镜的电压信号，通过电压信号的高低控制变形反射镜的凸凹变化。其中，变形反射镜由多个促动单元组成，通常由压电陶瓷或者音圈电机驱动，根据本实施中需要的小尺寸、高频振动要求，具体采用压电陶瓷的变形镜。变形反射镜表面可以是连续的可发生形变的膜结构，也可以是无数个各自独立的小反射镜。具体实施时，可将探测到的用于反映相位分布和强度分布的波前分布数据作为SPGD算法或退火算法的输入参数，利用该算法生成用于控制变形反射镜的电压信号。所述SPGD算法或退火算法的原理为：根据相位分布和强度分布确定波像差(波像差是指实际波面与理想波面之间的光程差)，并根据确定出的波像差生成符号相反的波像差，根据该符号相反的波像差生成用于控制变形反射镜的电压信号，作用于凸凹结构(即反射面单元)，并经过多次迭代运算，就可以将波前传感器测得的光斑的不平整的波前分布优化为近似平面的理想波前分布，从而实现光斑的均匀分布。

参见图6，为基于图2提供的另一种投影光源的光学架构示意图。图6所示的光学架构的示意图与图2所示的架构图相似，不同之处在于，红色激光器和蓝色激光器的放置位置不一样，图6中光束的传输路径与图2所示的架构图一样，在此不做具体的说明，具体可参见上述对图2的具体描述。

图6所示的投影光源的光学架构图中，相比图2，二向色镜209、蓝色激光器210以及红色激光器211设置在分光装置207的前面，二向色镜209透过从反射型聚光装置203反射过来的绿色荧光到分光装置207，反射蓝色激光器210发出的蓝色激光和红色激光器211发出的红色激光到分光装置207，其中，在该分光装置207上针对二向色镜209透射荧光的位置上设置透射部，该透射部透射探测荧光光斑均匀性的部分光束，并反射大部分从二向色镜透射和反射的大部分光束，反射的光束包括绿色荧光、蓝色激光以及红色激光，这三种光束混合形成投影用的白光。

在图2所示的另一种实施例中，也可以不使用波前传感器，而是采用CCD传感器测量光束的光斑分布情况，具体可参见图7。

参见图7，为本发明实施例基于图2所示的投影光源光学架构提供的另一种光学架构，图7所示的光学架构示意图与图2所示的架构图相似，不同之处在于，图2采用波前传感器而图7中使用CCD传感器，CCD传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

图7所示的光学架构中，光束的传输路径与图2相同，只是控制变形反射镜发生变化的反馈控制过程与图2中的不一样，在此对激光的传输路径不做具体的说明，可参见上述对图2的描述。图7中，从分光装置207透过的极少部分荧光照射到CCD传感器208a上，在CCD传感器208a上光强分布不均匀时，会形成不均匀灰度的光斑图像，随机并行梯度下降算法(stochastic parallel gradient descent algorithm，简称SPGD)就可以根据荧光在照射面上的灰度值作为能量集中度的量度，形成反馈信号控制变形反射镜，使被照射面的灰度迅速集中，形成能量利用率高的均匀能量光斑。整个过程即结合SPGD算法调整变形反射镜表面的凸凹结构分布规律，改变反射荧光的匀化程度，进而提高荧光光束的匀化程度。其中，SPGD算法不需要进行波前测量，系统中不需要采用波前传感器，也无需进行波前重构，而是以成像清晰度和接受光能量为性能指标直接作为算法优化的目标函数，降低了系统和算法的复杂性。

参见图8，为本发明实施例基于图7所示的投影光源的光学架构提供的另一种光学架构示意图。

图7所示的光学架构的示意图与图7所示的架构图相似，不同之处在于，红色激光器和蓝色激光器的放置位置不一样，图8中光束的传输路径与图7所示的架构图一样，在此不做具体的说明，具体可参见上述对图7的具体描述。

图8所示的投影光源的光学架构图中，相比图7，将二向色镜209、蓝色激光器210以及红色激光器211设置在分光装置207的前面，二向色镜209透过从反射型聚光装置203反射过来的绿色荧光到分光装置207，反射蓝色激光器210发出的蓝色激光和红色激光器211发出的红色激光到分光装置207，分光装置207透过极少部分用于探测光斑均匀性的荧光，并反射大部分从二向色镜透射和反射的大部分光束，反射的光束包括绿色荧光、蓝色激光以及红色激光，这三种光束混合形成投影用的白光。

图9示出了不同于图2的另一种光学架构示意图。图9与图2所示的架构的不同之处在于，将图2的荧光晶体后的变形反射镜改成全反射镜，分光装置改成变形反射镜，且荧光的传输光路中放置的激光器的位置不同，具体参见图9。

参见图9，为本发明实施例提供的另一种投影光源的光学架构示意图。

如图9所示，投影光源的光学架构中包括：蓝色激光器501、透镜502、反射型聚光装置503、光引导装置504、荧光晶体505、全反射镜506、二向色镜507、蓝色激光器508、红色激光器509、变形反射镜510、波前传感器511。

图9所示的光学架构中，激光在整个投影光源中的传输路径如下所述：

蓝色激光器501发出的激光经过透镜502的会聚，以会聚状态入射至反射型聚光装置503的通光孔，从通光孔透过的光束以发散状态入射至光引导装置504，光引导装置504将光束引导至荧光晶体505，该荧光晶体上设置有绿色的荧光晶体，光束激发荧光晶体发出绿色荧光，该绿色荧光被荧光晶体505后面的全反射镜506反射后在光引导装置504内经过多次反射并出射，到达反射型聚光装置503，反射型聚光装置503将从光引导装置504出射的光束反射入二向色镜507，二向色镜507透过该荧光到达变形反射镜510，蓝色激光器508发出的蓝色激光和红色激光器509发出的红色激光被二向色镜507反射后到达变形反射镜510，其中，在二向色镜507上针对反射型聚光装置503反射过来的荧光的位置设置透射部，在红色激光和蓝色激光到达的位置设置反射部，该透射部透过探测光斑分布均匀性的荧光，该反射部用于反射红色激光器509发出的红色激光和蓝色激光器508发出的蓝色激光。

变形反射镜510上针对二向色镜507透射过来的荧光的位置设置透射部，针对二向色镜507反射过来的红色激光和蓝色激光的位置设置有反射部，该透射部用于透过极少部分用于探测光斑均匀性的荧光，该反射部用于反射大部分的荧光以及蓝色激光和红色激光，其中变形反射镜510表明镀有反射膜，该反射膜具有98％以上的反射率，并具有1％的透射率。

变形反射镜510的背面设置有波前传感器511，波前传感器511对从变形反射镜510透射的极少部分荧光进行收光，用于探测透射荧光的光斑分布情况，得到光斑的均匀性情况。波前传感器511根据检测的均匀性的情况形成反馈信号，输出给变形反射镜510的驱动部件，该驱动部件根据反馈信号调整变形反射镜510表面的凸凹结构发生变化，并将到达变形反射镜510的光束反射出去，反射的光束包括绿色荧光、蓝色激光以及红色激光，这三种光束混合形成投影用的白光。

从变形反射镜510反射后的光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，从而降低光斑光强的强弱对比度，达到光斑分布均匀化的效果。

进一步地，图9所示的光学架构中，激光光束同时入射至变形反射镜510表面时，光束经过变形反射镜凸凹不平的表面反射后，光束的传输角度变得多样化，使得激光光束高斯型能量的分布能够远离光轴，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，通过人眼的积分作用散斑效果减弱，进而减轻了光源散斑、投影图像质量劣化的问题。

图10提供了基于图9所示的投影光源的光学架构的另一种光学架构示意图，图10所示的光学架构示意图与图9所示的光学架构示意图相似，不同之处在于，红色激光器和蓝色激光器的放置位置不一样，图9中荧光的传输路径与图8一致，在此不做具体的说明，具体可参见上述图9的描述。

图10所示的投影光源的光学架构示意图中，相比图9，将二向色镜507、蓝色激光器508以及红色激光器509设置在变形反射镜510后面。

如图10所示，在变形反射镜510后设置二向色镜507a，二向色镜507a透过从变形反射镜510反射的绿色荧光，并反射蓝色激光器508发出的激光；从二向色镜507a透过的绿色荧光和反射的蓝色激光到达二向色镜507b，二向色镜507b透过绿色荧光和蓝色激光，在二向色镜507b的后面设置有红色激光器509，从二向色镜透过的绿色荧光和蓝色激光，以及红色激光器发出的红色激光混合，形成投影用的白光。

参见图11，为本发明实施例基于图8所示的投影光源提供的一种投影设备的光学架构示意图。相比图8，图10所示的光学架构多了匀光部件511、数字微镜元件(DigitalMicromirror Device，简称DMD)芯片512、投影镜头513以及投影屏幕514。

图11所示的光学架构中，光束在匀光部件511之前的器件中的传输路径与图5所示的传输路径一样，在此不做具体的说明。从变形反射镜509反射的光束混合形成投影用的白光进入匀光部件511，匀光部件511对该光束进行匀光后射到DMD芯片512上。DMD芯片前端的照明系统(未在图中示出)将光束引导至DMD表面，DMD由成千上万的小反射镜组成，这些小反射镜将光束反射入投影镜头513成像，并投射至投影屏幕514，形成投影图像。

当然在图2、图6、图7、图8、图9、图10所示的投影光源的光学结构示意图的后面同样的设置匀光部件511、DMD芯片512、投影镜头513以及投影屏幕514，也能构成投影设备，对此不做具体的描述。

从上述的实施例可以看出，本发明提供的方案中，分光装置对部分荧光进行透射至探测装置，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜表面的凸凹结构根据驱动部件控制发生变化，光束经过变形反射镜表面的凸凹结构反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化。

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种激光投影设备，该激光投影设备可以包括本发明上述实施例所提供的激光光源，该激光投影设备具体可以是激光影院或者激光电视，或者其他激光投影仪器等。

图12示出了本发明实施例提供的激光投影设备示意图。

如图12所示，所述激光投影设备包括：投影光源701，光机702，镜头703、投影介质704。

其中，投影光源701是本发明上述实施例所提供的投影光源，具体可参见前述实施例，在此将不再赘述。

具体地，投影光源701为光机702提供照明，光机702对光源光束进行调制，并输出至镜头703进行成像，投射至投影介质704(比如屏幕或者墙体等)形成投影画面。其中，所述的光机702是上述基于激光光源光学架构中的DMD芯片。

本实施例提供的投影设备，一方面，分光装置对部分荧光进行透射至探测装置，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜根据驱动部件的控制改变入射光束的反射角度，光束经过变形反射镜反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了荧光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化；另一方面，受激产生的荧光基本都被变形反射镜反射至光引导装置，提高了光的利用率。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种投影光源，其特征在于，包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，所述第一光源发出的光束透过所述通光孔，所述反射型聚光装置的反射面将从光引导装置出射的光束反射至分光装置；

光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将变形反射镜反射的光束引导至所述反射型聚光装置；

荧光晶体，所述荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；

变形反射镜，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至所述光引导装置，所述变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；

分光装置，用于对所述反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射；

探测装置，用于探测从所述分光装置透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将所述反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

2.如权利要求1所述的投影光源，其特征在于，所述反射型聚光装置的通光孔的位置设置在所述第一光源发出的的光束会聚的聚焦点处。

3.如权利要求1所述的投影光源，其特征在于，所述光引导装置包括第一端面和第二端面，所述第一光源发出的光束从所述第一端面入射至光引导装置，从所述第二端面出射至所述荧光晶体，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。

4.如权利要求1所述的投影光源，其特征在于，所述探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光为第一颜色的荧光，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第二颜色的激光光束；

第三光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第一二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光，反射所述第二颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的激光光束，反射第三颜色的激光光束；

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上，所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上。

6.如权利要求1至4中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的荧光，反射第三颜色的激光光束；

所述第二二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上。

7.如权利要求1至4中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体。

8.如权利要求5-7中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述第一颜色为绿色，第二颜色为红色，第三颜色为蓝色。

9.一种投影光源，其特征在于，包括：多个光源，所述多个光源发出的光束包括第一颜色、第二颜色和第三颜色的光束，所述多个光源中包括第一光源和荧光晶体，所述第一光源发出至少一种颜色的光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，所述第一光源发出的光束透过所述通光孔，所述反射型聚光装置的反射面将反射从光引导装置出射的光束反射至分光装置；

光引导装置，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将全反射镜反射的光束引导至所述反射型聚光装置；

荧光晶体，所述荧光晶体受所述光引导装置引导的光束激发产生荧光；

全反射镜，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至所述光引导装置；

变形反射镜，用于对所述反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射，所述变形反射镜的表面受驱动部件驱动发生变化；

探测装置，用于探测从所述变形反射镜透过的荧光的光斑分布形成反馈信号，并将所述反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

10.如权利要求9所述的投影光源，其特征在于，所述反射型聚光装置的通光孔的位置设置在所述第一光源发出的光束会聚的聚焦点处。

11.如权利要求9所述的投影光源，其特征在于，所述光引导装置包括第一端面和第二端面，所述第一光源发出的光束从所述第一端面入射至光引导装置，从所述第二端面出射至所述荧光晶体，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。

12.如权利要求9所述的投影光源，其特征在于，所述探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

13.如权利要求9-12中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光为第一颜色的荧光，所述多个光源中还包括：

第二光源，用于发出第二颜色的激光光束；

第三光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第三二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光，反射所述第二颜色的激光光束和第三颜色的激光光束；

所述第三二向色镜设置在所述变形反射镜入射光束的传输路径上；或者，

所述第三二向色镜设置在所述变形反射镜反射光束的传输路径上。

14.如权利要求9-12中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光晶体设置在旋转色轮上，所述旋转色轮上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，所述多个光源中还包括

第二光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的荧光，反射第三颜色的激光光束；

所述第二二向色镜设置在所述变形反射镜入射光束的传输路径上；或者，

所述第二二向色镜设置在所述变形反射镜反射光束的传输路径上。

15.如权利要求9-12中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述荧光晶体设置在旋转荧光晶体上，所述旋转荧光晶体上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体。

16.如权利要求13-15中任一项所述的投影光源，其特征在于，所述第一颜色为绿色，第二颜色为红色，第三颜色为蓝色。

17.一种投影设备，其特征在于，包括光机、镜头、以及如权利要求1至16中任一项所述的投影光源；

所述的投影光源为所述光机提供照明，所述光机对光源光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面。