CN107621744A - 光源及投影仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光源及应用该光源的投影仪，包括：发光装置、分光装置、波长转换装置、中继装置、合光装置，所述发光装置发出的单色光，入射到分光装置后在时序地或同时地分成沿第一光通道出射的第一光和沿第二光通道出射的第二光，第一光进入第一光通道照射在波长转换装置上激发产生了第三光；第二光入射到中继装置上，第二光和第三光最终通过合光装置导入出射光接收装置，分配给具有SLM的投影仪产生投影图像。本发明的光源将单色光转化为三基色光，提供了投影仪所需的光源，减少了传统方案中将白光分割形成三基色光时光能的损失，简化了光源的结构，提高了光效。

Description

光源及投影仪

技术领域

本发明涉及一种光源及应用该光源的投影仪。

背景技术

目前，相关的投影系统中，将R(红光)、G(绿光)、B(蓝光)三基色光交替进入图像处理系统而被其调制，调制得到的单色光图像在屏幕上快速交替切换，进而利用人眼的视觉残留效应将各时序的单色光图像混合在一起而形成彩色图像。这些投影系统中最常用的光源，其结构是采用由直流电源驱动的发光装置产生单色光，入射荧光片上，激发其上的荧光粉产生白光，然后用旋转的修色片(R、G、B三种修色片)对白光进行分离，得到对应修色片的三基色时序光。但是这种光源从白光中仅分离出RGB三种单色光，其它颜色的光均被修色片过滤掉了，对光源的利用率不高，光效低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种应用于具有SLM(Spatial Light Modulator空间光调制器)的投影仪光源，旨在简化光源的结构，提高光效。

为实现上述目的，本发明提出的一种光源，包括：

发光装置，用于产生单色光入射到分光装置；

所述分光装置，用于将所述发光装置产生的单色光分成时序地或同时地沿第一光通道出射的第一光和沿第二光通道出射的第二光，所述第一光和第二光均为第一范围波长光；

波长转换装置，设置于第一光通道上，用于吸收所述分光装置出射的第一光，并受激发出射第三光，所述第三光为第二范围波长光；

中继装置，设置于第二光通道上，用于改变所述分光装置出射的第二光的传播方向，将其导入合光装置；

所述合光装置，包括第一合光装置和第二合光装置，所述第一合光装置用于反射所述第一光到所述波长转换装置上，并透射经所述波长转换装置出射的所述第三光到所述第二合光装置；所述第二合光装置用于反射经所述中继装置传输的第二光，且时序地或同时地透射经所述第一合光装置透射出的第三光。

优选地，所述分光装置包括分光转盘以及驱动所述分光转盘旋转的马达，所述分光转盘包括透射单色光的第一区域和反射该单色光的第二区域，所述发光装置产生的所述单色光交替射入所述第一区域与第二区域，所述单色光经所述第一区域透射后形成第一光后进入第一光通道，入射到所述第一合光装置上；所述单色光经所述第二区域反射后形成第二光进入第二光通道，入射到中继装置上。

优选地，所述分光转盘的第一区域与第二区域均为扇形区域，所述扇形区域均以所述分光转盘的旋转中心为顶点，且圆心角之和为360度。

优选地，所述光源还包括设置于所述发光装置和所述分光装置之间的匀光棒，以及消相干装置，所述消相干装置设置于所述匀光棒和所述分光装置之间。

优选地，所述光源还包括消相干装置，所述消相干装置设置于所述分光装置和所述中继装置之间。

优选地，所述分光装置包括分光转盘以及驱动分光转盘旋转的马达，所述分光转盘同时反射和透射所述单色光。

优选地，所述分光转盘包括区域镀反射的AR膜片，所述AR膜片同时反射和透射所述单色光。

优选地，所述分光装置包括分光转盘以及驱动分光转盘旋转的马达，所述分光转盘包括环形的第三区域和第四区域，所述第三区域透射单色光，所述第四区域反射单色光，所述第三区域为内环，所述第四区域为外环；或者所述第三区域为外环，所述第四区域为内环。

优选地，所述发光装置为激光器阵列，用于发射蓝色激光，所述波长转换装置上设有波长转换材料层，所述波长转换材料为黄色荧光粉，用于吸收所述分光装置出射的第一光，并受激发出射第三光。

本发明还提出一种投影仪，包括如上述所述的光源。

本发明技术方案中，光源通过发光装置发出的单色光，入射到分光装置后分成时序地或同时地的两束光，一束透射后形成第一光进入第一光通道照射在波长转换装置上激发产生了第三光；另一束反射后形成第二光进入第二光通道，入射到中继装置上，第二光和第三光最终通过合光装置导入出射光接收装置，分配给具有SLM的投影仪产生投影图像。该光源相比传统方案减少了将白光分割形成三基色光时光能的损失，简化了光源的结构，提高了光效。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光源的实施例一的结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为本发明光源的实施例二的结构示意图；

图4为本发明光源实施例一和实施例二的分光转盘的结构示意图；

图5为本发明光源实施例三的分光转盘的结构示意图；

图6为本发明光源实施例四的分光转盘的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1、图2，在本发明的实施例一提出的一种应用于具有SLM的投影仪的光源，包括：

发光装置10，用于产生单色光入射到分光装置20；

所述分光装置20，用于将所述发光装置10产生的单色光分成时序地或同时地沿第一光通道出射的第一光和沿第二光通道出射的第二光，所述第一光和第二光均为第一范围波长光；

波长转换装置30，设置于第一光通道上，用于吸收所述分光装置20出射的第一光，并受激发出射第三光，所述第三光为第二范围波长光；

中继装置40，设置于第二光通道上，用于改变所述分光装置20出射的第二光的传播方向，将其导入合光装置50；

所述合光装置50，包括第一合光装置51和第二合光装置52，所述第一合光装置51用于反射所述第一光到波长转换装置30上，并透射经所述波长转换装置30出射的所述第三光到所述第二合光装置52；所述第二合光装置52用于反射经所述中继装置40传输的第二光，且时序地或同时地透射经所述第一合光装置51透射出的第三光。

需要说明的是，发光装置10产生的单色光为RGB三基色光中的一种，经过波长转换装置30吸收后受激发产生另外两种基色光的复合光。即发光装置10发出蓝光，那么波长转换装置30吸收蓝光后出射的第一光即为红光和绿光的复合光—黄光；同理，若发光装置10发射的是红光，那么第一光即为蓝光和绿光的复合光—青光，若发光装置10发射的是绿光，那么第一光即为红光和蓝光的复合光—紫光。为了便于叙述，本发明内的单色光均采用蓝光进行描述，因而波长转换装置30受蓝光激发产生的第三光即为黄光，那么相应的合光装置50中包括反蓝透黄膜片。

中继装置40可以是反射镜或者其它光反射装置。

光源通过发光装置10发出的单色光，入射到分光装置20后，在一段时间内单色光透射形成第一光进入第一光通道照射在波长转换装置30上激发产生了第三光；在另一段时间内单色光反射形成第二光进入第二光通道，入射到中继装置40上，第二光和第三光最终通过合光装置50导入出射光接收装置(图未示)，分配给SLM处理系统产生投影图像。该光源将单色光转化为三基色光，提供了投影仪所需的光源，减少了传统方案中将白光分割形成三基色光时光能的损失，简化了光源的结构，提高了光效。此外，发光装置10采用直流电源驱动，也提高了光源的光效。

请参照图4，优选地，所述分光装置20包括分光转盘21以及驱动所述分光转盘21旋转的马达22，所述分光转盘21包括透射单色光的第一区域211和反射该单色光的第二区域212，所述发光装置10产生的所述单色光交替射入所述第一区域211与第二区域212，所述单色光经所述第一区域211透射后形成第一光后进入第一光通道，入射到所述第一合光装置51上；所述单色光经所述第二区域212反射后形成第二光进入第二光通道，入射到中继装置40上。

本实施例一中，分光转盘21可由马达22驱动旋转，因而蓝光保持入射角度不变即可依次照射在第一区域211和第二区域212，第一区域211为蓝光透射区，镶嵌AR玻璃(也叫减反射玻璃，能够有效消减玻璃的反射率低于4％，增加玻璃的平均透过率超过95％)或者为镂空结构，第二区域212为反射区，表面为可反射蓝光的膜层，蓝光照射在第一区域211透射后进入第一光通道，入射在第一合光装置51上，被该装置上的反蓝透黄膜片反射后照射在波长转换装置30上激发产生黄光，黄光依次从第一合光装置51和第二合光装置52透射而出，进入出射光接收装置；蓝光照射在第二区域212反射后进入第二光通道，经过中继装置40反射后入射到第二合光装置52再次反射后进入出射光接收装置。

优选地，所述分光转盘21的第一区域211与第二区域212均为扇形区域，所述扇形区域均以所述分光转盘21的旋转中心为顶点，且圆心角之和为360度。

第一区域211与第二区域212自身可以是连续的，也可以是不连续的，但是在分光转盘21上的位置满足在其旋转方向上交替布置。本实施例中，第一区域211与第二区域212呈连续分布的扇形区域，且扇形区域的顶点均为分光转盘21的旋转中心，半径均是分光转盘21的半径，圆心角半径之和为360度。该结构更紧凑，更能满足分光后光的均匀性。

继续参见图1、图2，优选地，所述光源还包括设置于所述发光装置10和所述分光装置20之间的匀光棒60，以及消相干装置70，所述消相干装置70设置于所述匀光棒60和所述分光装置20之间。

匀光棒60用于将激光器阵列发射的高斯分布的激光重新配光，以产生均匀分布的光斑，实现投影图像亮度和色彩的均匀化。同时，采用消相干装置70可以使光的均匀性更好，让投影仪投射的图像明暗能够满足成像的需要，本实施例中的消相干装置70为散光片，结构简单，成本低廉。

请参照图3、图4，本发明的实施例二，所述光源还包括消相干装置70，所述消相干装置70设置于所述分光装置20和所述中继装置40之间。

由于实施例一的消相干装置70也即散光片设置在匀光棒60和分光装置20之间，会使得蓝光入射到波长转换装置30上的光斑变大，影响受激产生的黄光进入出射光接收装置的耦合效率，因此实施例二相比第一实施例做出一些改进，将散光片单独设置在分光装置20和中继装置40之间的第二光通道上，不会对第一光通道上的黄光产生影响。

请参照图5，本发明的实施例三，所述分光装置20包括分光转盘21以及驱动分光转盘21旋转的马达22，所述分光转盘21同时反射和透射所述单色光。

作为分光转盘21同时反射和透射单色光的一种具体实施方式，本实施例的分光转盘21采用了区域镀反射的AR膜片的结构，该膜片为部分反射和部分透射膜片(也就是既透光也反光)，发光装置10产生的蓝光照射在分光转盘21上，同时透射形成第一光，以及反射形成第二光，第一光经过第一合光装置51反射后照射在波长转换装置30上激发产生第三光—黄光，黄光在依次从第一合光装置51和第二合光装置52透射而出；第二光—蓝光依次经过中继装置40和第二合光装置52反射后，与黄光汇聚形成白光进入出射光接收装置，本实施例适用于三片式DMD投影仪(属于具有SLM的投影仪的一种)。

优选地，所述分光转盘21包括区域镀反射的AR膜片，所述AR膜片同时反射和透射所述单色光。

请参照图6，本发明的实施例四，所述分光装置20包括分光转盘21以及驱动分光转盘21旋转的马达22，所述分光转盘21包括环形的第三区域213和第四区域214，所述第三区域213透射单色光，所述第四区域214反射单色光，所述第三区域213为内环，所述第四区域214为外环；或者所述第三区域213为外环，所述第四区域214为内环。

发光装置10产生的蓝光照射在分光转盘21上第一区域211和第二区域212的交界处，同时透射形成第一光，以及反射形成第二光，第一光经过第一合光装置51反射后照射在波长转换装置30上激发产生第三光—黄光，黄光再依次从第一合光装置51和第二合光装置52透射而出；第二光—蓝光依次经过中继装置40和第二合光装置52反射后，与黄光汇聚形成白光进入出射光接收装置，本实施例同样适用于三片式DMD投影仪。

优选地，所述发光装置10为激光器阵列，用于发射蓝色激光，所述波长转换装置30上设有波长转换材料层(图未示)，所述波长转换材料为黄色荧光粉，用于吸收所述分光装置20出射的第一光，并受激发出射第三光。

激光具有方向性好、颜色纯度高、亮度极高等特点，因此采用激光作为投影设备中光源的初始光能产生极佳的显示效果。由于蓝光在三基色中频率最高、波长最短，在光的传播过程中能量的损失也就最小，因此能保证较高的传输效率；而黄色荧光材料是目前效率最高、性能最为稳定的荧光材料(波长转换材料)，因此本发明的波长转换材料采用黄色荧光粉用于产生黄光，能够提高入射蓝色激光的利用率，同时保证该部件的工作可靠性。

本发明还提出一种投影仪，包括如上述所述的光源。该光源的具体结构参照上述实施例，由于本投影仪采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光源，其特征在于，包括：

发光装置，用于产生单色光入射到分光装置；

所述分光装置，用于将所述发光装置产生的单色光分成时序地或同时地沿第一光通道出射的第一光和沿第二光通道出射的第二光，所述第一光和第二光均为第一范围波长光；

波长转换装置，设置于第一光通道上，用于吸收所述分光装置出射的第一光，并受激发出射第三光，所述第三光为第二范围波长光；

中继装置，设置于第二光通道上，用于改变所述分光装置出射的第二光的传播方向，将其导入合光装置；

所述合光装置，包括第一合光装置和第二合光装置，所述第一合光装置用于反射所述第一光到所述波长转换装置上，并透射经所述波长转换装置出射的所述第三光到所述第二合光装置；所述第二合光装置用于反射经所述中继装置传输的第二光，且时序地或同时地透射经所述第一合光装置透射出的第三光。

2.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述分光装置包括分光转盘以及驱动所述分光转盘旋转的马达，所述分光转盘包括透射单色光的第一区域和反射单色光的第二区域，所述发光装置产生的所述单色光交替射入所述第一区域与第二区域，所述单色光经所述第一区域透射后形成第一光后进入第一光通道，入射到所述第一合光装置上；所述单色光经所述第二区域反射后形成第二光进入第二光通道，入射到中继装置上。

3.如权利要求2所述的光源，其特征在于，所述分光转盘的第一区域与第二区域均为扇形区域，所述扇形区域均以所述分光转盘的旋转中心为顶点，且圆心角之和为360度。

4.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光源还包括设置于所述发光装置和所述分光装置之间的匀光棒，以及消相干装置，所述消相干装置设置于所述匀光棒和所述分光装置之间。

5.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光源还包括消相干装置，所述消相干装置设置于所述分光装置和所述中继装置之间。

6.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述分光装置包括分光转盘以及驱动分光转盘旋转的马达，所述分光转盘同时反射和透射所述单色光。

7.如权利要求6所述的光源，其特征在于，所述分光转盘包括区域镀反射的AR膜片，所述AR膜片同时反射和透射所述单色光。

8.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述分光装置包括分光转盘以及驱动分光转盘旋转的马达，所述分光转盘包括环形的第三区域和第四区域，所述第三区域透射单色光，所述第四区域反射单色光，所述第三区域为内环，所述第四区域为外环；或者所述第三区域为外环，所述第四区域为内环。

9.如权利要求1所述的光源，其特征在于，所述发光装置为激光器阵列，用于发射蓝色激光，所述波长转换装置上设有波长转换材料层，所述波长转换材料为黄色荧光粉，用于吸收所述分光装置出射的第一光，并受激发出射第三光。

10.一种投影仪，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的光源。