CN106842785A - 光源模组和应用该光源模组的投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光源模组和应用该光源模组的投影系统，包括：发射宽谱光的宽谱光源；发射窄谱光的窄谱光源；位于宽谱光源出光光路上的分光器件，分光器件用于对宽谱光进行扩束，以使宽谱光的波长宽度展开为空间宽度；位于分光器件出射的部分宽谱光的光路上的反射镜，反射镜用于将部分宽谱光反射出去，并将与部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至部分宽谱光的原光路上，以使窄谱光替代部分宽谱光；位于分光器件和反射镜的出光光路上的合光器件，合光器件用于将未被替换的宽谱光和窄谱光合成一束光。本发明中的窄谱光即红激光可直接与宽谱光即荧光进行合光，减少了色轮对红激光的散射损失，从而可以提高红光的利用率，相对降低成本。

Description

光源模组和应用该光源模组的投影系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，更具体地说，涉及一种光源模组和应用该光源模组的投影系统。

背景技术

现有的投影系统大多通过蓝激光激发不同颜色的荧光粉来产生不同颜色的荧光，并将不同颜色的荧光混合在一起来形成投影用的白光。由于激光激发的荧光的光谱较宽、色彩饱和度较差，不能满足投影的需求，因此，现有技术中在荧光粉产生荧光后，会利用滤光片对荧光进行滤光，来使荧光的光谱收窄、色彩饱和度提升。但是，该方法是以荧光的亮度为代价来提升色彩饱和度的，对于出光效率本身就不高的红色荧光而言，过滤掉其光谱中的部分光会大大降低红光的亮度以及在混合光中的占比，进而大大降低投影系统的整体亮度。

基于此，现有技术中公开了一种投影系统，如图1所示，该投影系统包括蓝激光光源101、红激光光源102、合光镜103、收集透镜104、色轮105和收集透镜106。其中，蓝激光光源101发射的蓝激光和红激光光源102发射的红激光经过合光镜103合光后，通过收集透镜104汇聚到色轮105上，在色轮105的红色荧光粉段转动到光路上时，蓝激光和红激光同时打开，蓝激光激发红色荧光粉产生红色荧光，红激光不激发红色荧光粉而是在其中散射，最终散射后的红激光和红色荧光的合光从色轮105上出射，经过收集透镜106收集后，提供给后续的光中继系统。

该投影系统通过将红激光与红色荧光混合来减少红色荧光的亮度损失，其能够使红光的亮度提升为原来的3倍以上，不但大大提升了红光在混合光中的占比，而且大大提升了投影系统的整机亮度。但是，透过色轮105出射的红激光会有散射损失，会使得激光的利用率较低。由于与蓝激光相比，红激光的成本更高，更易受温度的影响，需要更好的散热措施，因此，为了相对降低投影系统的成本，需保证红激光的利用率达到最大化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光源模组和应用该光源模组的投影系统，以提高红激光的利用率，相对降低投影系统的成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光源模组，包括：

发射宽谱光的宽谱光源；

发射窄谱光的窄谱光源；

位于所述宽谱光源出光光路上的分光器件，所述分光器件用于对所述宽谱光进行扩束，以使所述宽谱光的波长宽度展开为空间宽度；

位于所述分光器件出射的部分宽谱光的光路上的反射镜，所述反射镜用于将所述部分宽谱光反射出去，并将与所述部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至所述部分宽谱光的原光路上，以使所述窄谱光替代所述部分宽谱光；

位于所述分光器件和所述反射镜的出光光路上的合光器件，所述合光器件用于将未被替换的宽谱光和所述窄谱光合成一束光。

优选的，所述宽谱光源包括：

发射激发光的激发光源；

位于所述激发光源出光光路上的荧光色轮，所述荧光色轮在所述激发光的照射下产生相应颜色的荧光，所述荧光为所述宽谱光。

优选的，所述分光器件为分光棱镜；所述合光器件为合光棱镜。

优选的，所述光源模组包括一个窄谱光源和一个反射镜，所述窄谱光源为发射红光的窄谱光源。

优选的，所述光源模组包括多个窄谱光源和多个反射镜，每一反射镜对应反射一窄谱光源发射的光，且所述反射镜还用于将与所述窄谱光源发射的光的波长对应的部分宽谱光反射出去。

优选的，所述多个窄谱光源发射的光的颜色相同，但每一所述窄谱光源发射的光的波长均不同，其中所述窄谱光源为发射红光的红光光源。

优选的，所述多个窄谱光源为不同种类的窄谱光源，每一种窄谱光源发射的光的颜色均不同，其中所述多个窄谱光源中的至少一个为发射红光的窄谱光源。

优选的，所述窄谱光源为激光器。

一种投影系统，包括如上任一项所述的光源模组。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的光源模组和应用该光源模组的投影系统，分光器件将宽谱光进行扩束后，反射镜将部分宽谱光反射出去，并将与部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至这部分宽谱光的原光路上，以使所述窄谱光替代所述部分宽谱光，之后合光器件将未被替换的宽谱光和窄谱光合成用于投影的白光。本发明提供的窄谱光即红激光可直接与宽谱光即荧光进行合光，减少了色轮对红激光的散射损失，从而可以提高红光的利用率，提高荧光与激光的合光效率，相对降低投影系统的成本。

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，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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的一种投影系统的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的投影系统的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的黄色荧光的光谱曲线示意图；

图4为本发明的另一个实施例提供的投影系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施例提供了一种光源模组，该光源模组包括发射宽谱光的宽谱光源、发射窄谱光的窄谱光源、位于宽谱光源出光光路上的分光器件、位于分光器件出射的部分宽谱光的光路上的反射镜和位于分光器件和反射镜的出光光路上的合光器件。

其中，宽谱光源一般指具有较宽光谱以及高亮度光源，例如荧光；窄谱光源一般指具有较窄光谱以及高色彩饱和度光源，例如激光；分光器件用于对宽谱光进行扩束，以使宽谱光的波长宽度展开为空间宽度，即展开后的空间光束中每一细束光对应每一波长段；反射镜用于将部分宽谱光反射出去，并将与部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至部分宽谱光的原光路上，以使窄谱光替代部分宽谱光；合光器件用于将未被替换的宽谱光和窄谱光合成一束光，从而在保持光学扩展量不变的同时实现了合光的最大效率。

下面以宽谱光源包括激发光源和荧光色轮，窄谱光源为激光光源为例来对本实施例提供的光源模组进行说明，如图2所示，该光源模组包括发射激发光的激发光源1、位于激发光源1出光光路上的荧光色轮2、激光光源3、分光器件4、反射镜5和合光器件6。其中，本实施例中的分光器件4为分光棱镜，合光器件6为合光棱镜，二者互补设置，但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，分光合光器件还可以为光栅等。

激发光源1发射的激发光如蓝激光入射到荧光色轮2上，荧光色轮2在激发光的照射下产生相应颜色的荧光如黄色荧光，宽谱的荧光入射到分光器件4上后，分光器件4将入射的荧光进行扩束，将宽谱光的波长宽度展开为空间宽度，出射从长波长到短波长范围内的光束，也可以认为该范围内的光束是由很多窄光谱光束组合而成，且这些窄光谱光束按照波长大小依次排列。在这些窄光谱光束的传播过程中，反射镜5会将对应波长的部分荧光反射出去，并将激光光源3出射的激光如红激光反射至这部分荧光的原光路上，即红激光会替换该部分荧光继续沿原光路传输，之后合光器件6会将未被替换的荧光和红激光合成一束用于投影的白光。

其中，被反射镜5反射出去的部分荧光的波长与红激光的波长相同或相近。由于红激光替换了黄色荧光Y中与其相同或近似波段的红光R，如图3所示，由此仅仅损失了黄色荧光Y中很小的一段光谱，而增加了红激光光谱，就可以提高该处红光的相对强度，改善合光后的整个光谱的颜色。

本实施例中，光源模组包括一个窄谱光源和一个反射镜，且该窄谱光源为发射红光的窄谱光源，进一步地，该窄谱光源为发射红激光的激光器。但是，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，光源模组还可包括多个窄谱光源和多个反射镜。

本发明的另一实施例提供了一种光源模组，如图4所示，该光源模组与图2所示的光源模组的结构大体相同，其不同之处在于，图4所示的光源模组包括窄谱光源30和31以及反射镜50和51。

其中，反射镜50反射窄谱光源30发射的光，该反射镜50还用于将与窄谱光源30发射的光的波长对应的部分宽谱光反射出去；反射镜51反射窄谱光源31发射的光，该反射镜51还用于将与窄谱光源31发射的光的波长对应的部分宽谱光反射出去。

进一步地，多个窄谱光源发射的光的颜色可以相同，但是，每一窄谱光源发射的光的波长均不同，即窄谱光源30和31可以为同一种窄谱光源，即窄谱光源30和31发射的光的颜色相同，但是，窄谱光源30和31发射的光的波长不同或部分重叠。例如，窄谱光源30和31都为发射红光的激光器，但是，窄谱光源30发射的红光的波长与窄谱光源31发射的红光的波长不同或部分重叠，以通过窄谱光源30和31替换黄色荧光中不同波段的红光，进一步提高合光后的光谱色彩饱和度和亮度。

当然，所述多个窄谱光源也可以为不同种类的窄谱光源，每一种窄谱光源发射的光的颜色均不同，其中多个窄谱光源中的至少一个为发射红光的窄谱光源。也就是说，窄谱光源30和31可以为不同种类的窄谱光源，例如，窄谱光源30发射的光为红激光，以使该红激光替换黄色荧光中的红光波段，窄谱光源31发射的光为绿激光，以使该绿激光替换黄色荧光中的绿光波段，由此可以根据需求进行针对性的替换，从而提高了光源模组的灵活性。

本实施例提供的光源模组，分光器件将宽谱光进行扩束后，反射镜将部分宽谱光反射出去，并将与部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至这部分宽谱光的原光路上，以使所述窄谱光替代所述部分宽谱光，之后合光器件将未被替换的宽谱光和窄谱光合成用于投影的白光。本实施例提供的窄谱光即红激光可直接与宽谱光即荧光进行合光，减少了色轮对红激光的散射损失，提高了红光的利用率，提高了荧光与激光的合光效率，相对降低了投影系统的成本。

本发明的又一实施例提供的投影系统，该投影系统包括如上任一实施例提供的光源模组，该投影系统对于红激光具有最大化的利用率，由此保证了红激光和黄色荧光的合光效率，能够相对降低成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种光源模组，其特征在于，包括：

发射宽谱光的宽谱光源；

发射窄谱光的窄谱光源；

位于所述宽谱光源出光光路上的分光器件，所述分光器件用于对所述宽谱光进行扩束，以将所述宽谱光的波长宽度展开为空间宽度；

位于所述分光器件出射的部分宽谱光的光路上的反射镜，所述反射镜用于将所述部分宽谱光反射出去，并将与所述部分宽谱光的波长对应的窄谱光反射至所述部分宽谱光的原光路上，以使所述窄谱光替代所述部分宽谱光；

位于所述分光器件和所述反射镜的出光光路上的合光器件，所述合光器件用于将未被替换的宽谱光和所述窄谱光合成一束光。

2.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述宽谱光源包括：

发射激发光的激发光源；

位于所述激发光源出光光路上的荧光色轮，所述荧光色轮在所述激发光的照射下产生相应颜色的荧光，所述荧光为所述宽谱光。

3.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述分光器件为分光棱镜；所述合光器件为合光棱镜。

4.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组包括一个窄谱光源和一个反射镜，所述窄谱光源为发射红光的窄谱光源。

5.根据权利要求2所述的光源模组，其特征在于，所述光源模组包括多个窄谱光源和多个反射镜，每一反射镜对应反射一窄谱光源发射的光，且所述反射镜还用于将与所述窄谱光源发射的光的波长对应的部分宽谱光反射出去。

6.根据权利要求5所述的光源模组，其特征在于，所述多个窄谱光源发射的光的颜色相同，但每一所述窄谱光源发射的光的波长均不同，其中所述窄谱光源为发射红光的红光光源。

7.根据权利要求5所述的光源模组，其特征在于，所述多个窄谱光源为不同种类的窄谱光源，每一种窄谱光源发射的光的颜色均不同，其中所述多个窄谱光源中的至少一个为发射红光的窄谱光源。

8.根据权利要求1所述的光源模组，其特征在于，所述窄谱光源为激光器。

9.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的光源模组。