CN108776418A - 一种激光光源照明及显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光光源照明及显示系统，该系统包含激光模块、波长转换装置、反光杯以及光管；由激光模块发出的一束激光聚焦于透射式荧光色轮产生转换波长光线，通过反光杯将转换波长光线及部分原波长光线收集到光管中。此系统的优势在于：集光效率高，将透射式荧光色轮两侧辐射的光都收集起来；通过荧光色轮的两面镀膜对转换波长光线直接滤波提纯可省去另外一个滤波色轮，节省了空间与成本，同时也避免了滤波色轮匹配误差带来的颜色偏差；最终收集进光管的光线角度较小，即光展量小，可使投影仪后续光路设计变得简单；避免了多光路合光的麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及照明及投影显示领域，特别是涉及一种激光光源照明及显示系统。
背景技术
在当前的投影市场，LED光源亮度遇到瓶颈，而未来趋势三色激光光源尚未普及的情况下，激光激发荧光粉的光源形式正越来越多地被广大投影仪厂商所采用，目前已经发展出了多种模型，根据荧光色轮的形式分为反射式和透射式，并且仍然有很多优化的空间。比如，现有的透射式光源只能收集荧光轮一侧的光线，浪费了另一侧的，效率低下。反射式由于镜片数量多，造成光线的多次反射损失，效率也不高；而且反射式面临两路光路合成的问题，由于对准误差会导致颜色不均匀。
发明内容
正是在这样的背景下本发明提出了一种新型的激光光源照明及显示系统，将透射式模型与反光杯相结合，实现了更高的效率、更小的体积以及更低的成本。并且不存在多光路对准的问题，简化了设计。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种激光光源照明及显示系统，包括激光模块、波长转换装置以及反光杯；所述激光模块的激光发射口与所述波长转换装置的激光接收端之间设有透镜；所述反光杯为抛物面型；所述波长转换装置的激光接收端安装在所述抛物面反光杯的焦点上；所述波长转换装置的激光接收端为旋转色轮；所述激光模块发射出的激光光束通过透镜汇聚于波长转换装置的旋转色轮上，波长转换装置的旋转色轮接收所述激光模块发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线准直。
进一步地，所述反光杯为椭球面型；所述波长转换装置的激光接收端安装在所述椭球面反光杯的一个焦点上；所述椭球面反光杯的另一个焦点上还设有光管；所述激光模块发射出的激光光束通过透镜汇聚于波长转换装置的旋转色轮上，波长转换装置的旋转色轮接收所述激光模块发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线汇聚于另一个焦点上，所述光管接收经反光杯收集的汇聚光线。
进一步地，所述旋转色轮为透射式荧光色轮，通过双层玻璃将荧光粉夹在中间，被激发的波长转换光从两侧出射。
进一步地，所述透射式荧光色轮的双层玻璃的外表面均镀有滤光膜，对辐射光进行滤波，调整混合光的色温及色域。
进一步地，所述光管的接收面中心位于椭球面反光杯的另一个焦点上；光管可根据需要做成方形或锥形。
进一步地，所述椭球面反光杯通过其不同的椭球面离心率来控制汇聚光光锥的角度。
进一步地，所述激光模块发出的是蓝色激光。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：集光效率高，将透射式荧光色轮两侧辐射的光都收集起来；通过荧光色轮的两面镀膜对转换波长光线直接滤波提纯可省去另外一个滤波色轮，节省了空间与成本，同时也避免了滤波色轮匹配误差带来的颜色偏差；最终收集进光管的光线角度较小，即光展量小，可使投影仪后续光路设计变得简单；避免了多光路合光的麻烦。
附图说明
图1为本发明激光光源照明及显示系统实施例1示意图。
图2 为本发明激光光源照明及显示系统实施例2示意图。
图3为荧光色轮截面结构示意图。
图4 为色轮玻璃层镀膜光谱透过率曲线示意图（以红色波段为例）。
图中：110、激光模块；120、波长转换装置；130、反光杯；140、光管； 121、上层玻璃；122、下层玻璃；123、为荧光粉层。
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。
请参考图1所示，一种激光光源照明及显示系统，包括激光模块110、波长转换装置120以及反光杯130；所述激光模块110的激光发射口与所述波长转换装置120的激光接收端之间设有透镜（图中未标出）；所述反光杯130为抛物面型；所述波长转换装置120的激光接收端安装在所述抛物面反光杯130的焦点上；所述波长转换装置120的激光接收端为旋转色轮；所述激光模块110发射出蓝色激光光束，其通过透镜汇聚于波长转换装置120的旋转色轮上，波长转换装置120的旋转色轮接收所述激光模块110发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯130收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线准直。
波长转换装置采用透射式荧光色轮，产生两个方向上的辐射光；请参考图3所示，所述透射式荧光色轮包括上层玻璃121、下层玻璃122和位于上层玻璃121和下层玻璃122之间的荧光粉层123；荧光粉层123的不同分区涂布不同颜色的荧光粉；波长转换装置通过沿轴心的旋转，可切换不同颜色的荧光粉，荧光粉被激发光激发产生不同波长的荧光；其中一个分区将原激发光进行消散斑，所有分区的荧光粉的散射光最终合成为白光；所述上层玻璃121和下层玻璃122的外表面均镀有滤光膜，一般情况下荧光粉受激发产生的新波长的光谱太宽，在其经过上层玻璃121和下层玻璃122的滤光膜后，可被过滤成较窄的光谱，进而实现广色域。请参考图4所示本发明透射式荧光色轮上层玻璃121和下层玻璃122的滤光膜的参考示意图；此膜层必须允许短波段T1原激发光通过，并滤掉中间波段T2的光线，允许长波段T3荧光通过。
优选的，荧光色轮分为黄色段、绿色段和蓝光消散斑区。
图1中本发明激光光源的照明及显示系统工作原理为：激光模块110发射一束激发光B1，激发光经透镜聚焦于波长转换装置120上的荧光粉区域，由此产生新波长的光向两侧辐射，经由抛物面反光杯130的汇聚形成准直光束F。
请参考图2所示，所述反光杯130为椭球面型；所述波长转换装置120的激光接收端安装在所述椭球面反光杯130的一个焦点上；所述椭球面反光杯130的另一个焦点上还设有光管140；所述激光模块110发射出的激光光束通过透镜（图中未标出）汇聚于波长转换装置120的旋转色轮上，波长转换装置120的旋转色轮接收所述激光模块110发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯130收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线汇聚于另一个焦点上，所述光管140接收经反光杯收集的汇聚光线，并起到匀光作用，为后续投影设计提供照明。
图2中本发明激光光源的照明及显示系统工作原理为：激光模块110发射一束激发光B1，激发光聚焦于波长转换装置120上的荧光粉区域，由此产生新波长的光向两侧辐射，经由椭球面反光杯130的汇聚进入光管140中，完成转换波长及原波长光线的收集。
需要说明的是，对于前述的各实施例，为了简单描述，故将其都表述为的部件或部件组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的部件名称的限制，因为依据本申请，某些部件可以实现上述对应部件的功能的也在本申请的保护范围之内。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的部件并不一定是本申请所必须的。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种系统中的全部或部分部件可以通过硬件来完成。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (7)
1.一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，包括：激光模块、波长转换装置以及反光杯；所述激光模块的激光发射口与所述波长转换装置的激光接收端之间设有透镜；所述反光杯为抛物面型；所述波长转换装置的激光接收端安装在所述抛物面反光杯的焦点上；所述波长转换装置的激光接收端为旋转色轮；所述激光模块发射出的激光光束通过透镜汇聚于波长转换装置的旋转色轮上，波长转换装置的旋转色轮接收所述激光模块发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线准直。
2. 根据权利要求1所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于， 所述反光杯为椭球面型；所述波长转换装置的激光接收端安装在所述椭球面反光杯的一个焦点上；所述椭球面反光杯的另一个焦点上还设有光管；所述激光模块发射出的激光光束通过透镜汇聚于波长转换装置的旋转色轮上，波长转换装置的旋转色轮接收所述激光模块发射的激发光，将接收的激发光转换为其他波长光线并向两侧辐射，所述反光杯收集来自旋转色轮两侧的辐射光，将光线汇聚于另一个焦点上，所述光管接收经反光杯收集的汇聚光线。
3.根据权利要求1所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，所述旋转色轮为透射式荧光色轮，通过双层玻璃将荧光粉夹在中间，被激发的波长转换光从两侧出射。
4.根据权利要求3所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，所述透射式荧光色轮的双层玻璃的外表面均镀有滤光膜，对辐射光进行滤波，调整混合光的色温及色域。
5.根据权利要求2所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，所述光管的接收面中心位于椭球面反光杯的另一个焦点上；光管可根据需要做成方形或锥形。
6.根据权利要求2所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，所述椭球面反光杯通过其不同的椭球面离心率来控制汇聚光光锥的角度。
7.根据权利要求1所述的一种激光光源照明及显示系统，其特征在于，所述激光模块发出的是蓝色激光。
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