CN109270778B - 一种光源光路系统 - Google Patents
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Abstract
一种光源光路系统，包括：同调性光源、非同调性光源、无PBS非同调光路、PBS非同调光路和出光光路，所述同调性光源经所述无PBS非同调光路调制之后形成同调光束，所述非同调性光源经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路输出照明光束。实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损。
Description
技术领域
本发明涉及光机照明系统，更具体地说，涉及一种光源光路系统。
背景技术
3LCD方式是将灯泡发出的光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色(光的三原色)的光，并使其分别透过各自的液晶板赋予形状和动作。由于经常投射这三种原色，因此可以有效地使用光，显现出明亮清晰的图像。采用3LCD方式的投影机有着图像明亮自然、柔和等特点。LCOS(Liquid Crystal on Silicon)，即液晶附硅，也叫硅基液晶，是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩阵液晶显示装置。LCOS具有利用光效率高、体积小、开口率高、制造技术较成熟等特点，它可以很容易的实现高分辨率和充分的色彩表现。
现有的3LCD或者LCOS技术主要是用一组复眼组件搭配PBS组件,调制进入光机系统的照明光源。其中复眼组件以及PBS组件的功能分别为控制光源的角度,以及将非偏振光转换为偏振光。然而PBS在将非偏振光转换为偏振光的效率约仅有70％～80％,同时也缩减了系统的扩展量(etendue)，更进一步降低效率至约65％～75％。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种光源光路系统，能够有效提高系统效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种光源光路系统，包括：同调性光源、非同调性光源、无PBS非同调光路、PBS非同调光路和出光光路，所述同调性光源经所述无PBS非同调光路调制之后形成同调光束，所述非同调性光源经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路输出照明光束。
在本发明所述的光源光路系统中，所述同调性光源包括用于产生第一同调光束的第一同调性光源和用于产生第二同调光束的第二同调性光源；所述第一同调性光源和所述第二同调性光源彼此平行设置在水平方向上，所述无PBS非同调光路包括垂直于所述第一同调光束和所述第二同调光束设置的第一复眼组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第一复眼组件包括彼此平行间隔设置的第一复眼和第二复眼；所述无PBS非同调光路进一步包括沿着光路方向设置在所述第一复眼组件之前的第一扩束组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述同调性光源包括用于产生第一同调光束的第一同调性光源和用于产生第二同调光束的第二同调性光源；所述第一同调性光源设置在水平方向上而所述第二同调性光源设置在垂直方向上，所述无PBS非同调光路包括第一和光元件、第一反射元件和第二复眼组件，所述第一和光元件设置在水平方向上以分别从所述第一同调性光源接收所述第一同调光束和从所述第二同调性光源接收所述第二同调光束，所述第一反射元件沿着光路方向设置在所述第一和光元件之后并且与水平方向成角度设置，所述第二复眼组件在垂直方向上沿着光路方向设置在所述第一反射元件之后。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第二复眼组件包括彼此平行间隔设置的第三复眼和第四复眼；所述无PBS非同调光路进一步包括沿着光路方向设置在所述第一和光元件和所述第二复眼组件之间的第二扩束组件；所述第一和光元件是同调性介电镀膜分光镜。
在本发明所述的光源光路系统中，所述非同调性光源为水平设置的LED非同调性光源；所述PBS非同调光路包括沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的第三复眼组件和PBS组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第三复眼组件包括彼此平行间隔设置的第五复眼和第六复眼。
在本发明所述的光源光路系统中，所述非同调性光源包括激发光源和荧光体，所述激发光源水平设置，所述荧光体垂直设置，所述PBS非同调光路包括沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的第二和光元件、第四复眼组件和PBS组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第四复眼组件包括彼此平行间隔设置的第七复眼和第八复眼；所述第二和光元件是非同调性介电镀膜分光镜。
在本发明所述的光源光路系统中，所述出光光路包括总和光元件和光阀，所述总和光元件沿着光路方向与水平方向和垂直方向分别成角度设置以分别从所述无PBS非同调光路和所述PBS非同调光路接收所述同调光束和所述非同调光束以生成总和光光束，所述光阀沿着光路在水平方向上设置在所述总和光元件之后以输出照明光束。
实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的第一实施例的光源光路系统的光路示意图；
图2是本发明的第二实施例的光源光路系统的光路示意图；
图3是本发明的第三实施例的光源光路系统的光路示意图；
图4是本发明的第四实施例的光源光路系统的光路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种光源光路系统，包括：第一同调性光源、第二同调性光源、非同调性光源、无PBS非同调光路、PBS非同调光路和出光光路，所述第一同调性光源和所述第二同调性光源形成的第一同调光束和第二同调光束经所述无PBS非同调光路调制之后形成同调光束，所述非同调性光源经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路输出照明光束。实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
图1是本发明的第一实施例的光源光路系统的光路示意图。如图1所示，本发明的光源光路系统，包括：同调性光源A、非同调性光源A-1、无PBS非同调光路200、PBS非同调光路100和出光光路300。所述同调性光源A经所述无PBS非同调光路200调制之后形成同调光束，所述非同调性光源A-1经所述PBS非同调光路100调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路300输出照明光束。
在本发明的一个优选实施例中，所述同调性光源A和非同调性光源A-1可以分别只包括一个光源，例如所述第一同调性光源A是同调性绿色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述第一同调性光源A是同调性绿色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性蓝色光源。在本发明的其他优选实施例中，还可以选择其他不同的光源。在本发明的优选实施例中，各个光源可以是单一光源，例如LED光源，也可以是组合光源，例如是由激发光源和荧光体构成。
在本发明的一个优选实施例中，所述同调性光源A包括第一同调性光源A-2、第二同调性光源A-3。在该实施例中，所述第一同调性光源A-2和所述第二同调性光源A-3形成的第一同调光束和第二同调光束经所述无PBS非同调光路200调制之后形成同调光束，所述非同调性光源A-1经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路300输出照明光束。
在本发明的优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性蓝色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性蓝色光源。在本发明的再一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性蓝色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性绿色光源。在本发明的优选实施例中，各个光源可以是单一光源，例如LED光源，也可以是组合光源，例如是由激发光源和荧光体构成。
在本发明的优选实施例中，所述无PBS非同调光路200可以采用任何已知的同调光路构成，比如其中可以包括接收所述第一同调性光源A-2和所述第二同调性光源A-3分别发出的第一同调光束和第二同调光束以生成同调光束的和光元件，从所述和光元件接收该同调光束并对该和光光束进行调制的一组同调性复眼组件。该组同调性复眼组件可以包括平行间隔设置的第一和第二同调性复眼组件。
在本发明的优选实施例中，所述PBS非同调光路100可以采用已知的任何非同调光路构成，例如可以包括对非同调光束进行调整的非同调性复眼组件和PBS组件。
在本发明的优选实施例中，所述出光光路300可以采用任何已知的同调光路构成，比如其中可以包括用于和光所述同调光束和所述非同调光束以生成照明光束的和光元件，以及用于输出所述照明光束的光阀元件。
实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
图2是本发明的第二实施例的光源光路系统的光路示意图。如图2所示，本发明的光源光路系统，包括：第一同调性光源A-2、第二同调性光源A-3、非同调性光源A-1、无PBS非同调光路200、PBS非同调光路100和出光光路300，所述第一同调性光源A-2和所述第二同调性光源A-3形成的第一同调光束和第二同调光束经所述无PBS非同调光路200调制之后形成同调光束，所述非同调性光源A-1经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路300输出照明光束。
在本发明的优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性蓝色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性蓝色光源。在本发明的再一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性蓝色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性绿色光源。
如图2所示，在本优选实施例中，所述非同调性光源A-1是非同调性绿色光源，所述第一同调性光源A-2是同调性蓝色光源，且所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源。所述无PBS非同调光路200包括凹透镜K-1、K-3以及扩散片K-2构成的扩束组件，以及复眼C-1、复眼C-2组成的复眼组件。在本发明的简化实施例中，所述扩束组件可以采用其他光学器件构造，也可以省略。在本发明的其他优选实施例中，所述复眼组件可以采用单个复眼或者多个复眼构建。所述PBS非同调光路100包括复眼B-1、复眼B-2构成的复眼组件和PBS组件B-3。在本发明的其他优选实施例中，所述复眼组件可以采用单个复眼或者多个复眼构建。所述出光光路300包括总和光元件D-1和光阀D-2。
如图2所示，同调性蓝色光源A-2和同调性红色光源A-3均垂直设置，并且在垂直方向上向外发射同调性蓝色光束和同调性红色光束给同样垂直设置的扩束组件。扩束组件通过在垂直方向上顺序设置的凹透镜K-3、扩散片K-2以及凹透镜K-1将接收到的混合光束扩束之后，将其发送给同样设置垂直设置的复眼C-1、复眼C-2。在垂直方向上在光路上依次设置在扩束组件之后的复眼C-1、复眼C-2对接收到的混合光束进行角度控制，进而调制之后形成同调光束R-2。
同样如图2所示，非同调性绿色光源A-1在水平方向上向外发射非同调性绿色光束给沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的复眼B-1、B-2进行角度控制调制，然后经过PBS组件B-3进行偏振转换调节，从而生成非同调光束R-1。
同样如图2所示，所述出光光路300包括总和光元件D-1和光阀D-2，所述总和光元件D-1沿着光路方向与水平方向和垂直方向分别成角度设置，优选成45度角设置以分别从所述无PBS非同调光路200的所述同调性复眼组件C-2和所述PBS非同调光路100的PBS组件B-3分别接收垂直方向上的所述同调光束和水平方向上的所述非同调光束以生成总和光光束R-3，所述光阀D-2沿着光路在水平方向上设置在所述总和光元件D-1之后以进行开关所述总和光光束R-3从而按照需要输出照明光束。
在本发明的进一步的优选实施例中，所述无PBS非同调光路200、PBS非同调光路100中可以包括更多或者更少数量的复眼以及PBS组件。本领域技术人员可以根据实际需要进行相关数量和型号设置。进一步的，各个光学元件之间的距离，位置设置，本领域技术人员也可以根据光源的波长，光学元件的各个具体参数通过常规光学实验进行确定，在此就不再累述了。
所述复眼C-1、C-2、B-1和B-2为玻璃复眼组件。所述总和光元件D-1是同调性介电镀膜分光镜。基于本发明的教导，本领域技术人员能够在市面上购买或者采用相关光学元器件构建这样的光学元件，在此就不做累述了。
本领域技术人员知悉，图2所示的电路，也适用于仅仅包括一个同调性光源的例子，例如仅仅包括所述第一同调性光源A-2或者仅仅包括所述第二同调性光源A-3，其原理也是类似。在此就不再类似了。
实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
图3是本发明的第三实施例的光源光路系统的光路示意图。如图3所示，本发明的光源光路系统，包括：第一同调性光源A-2、第二同调性光源A-3、非同调性光源A-1、无PBS非同调光路200、PBS非同调光路100和出光光路300，所述第一同调性光源A-2和所述第二同调性光源A-3形成的第一同调光束和第二同调光束经所述无PBS非同调光路200调制之后形成同调光束，所述非同调性光源A-1经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路300输出照明光束。
在本发明的优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性蓝色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性绿色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性蓝色光源。在本发明的再一优选实施例中，所述第一同调性光源A-2是同调性蓝色光源、所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源、所述非同调性光源A-1是非同调性绿色光源。
如图3所示，在本优选实施例中，所述非同调性光源A-1是非同调性绿色光源，所述第一同调性光源A-2是同调性蓝色光源，且所述第二同调性光源A-3是同调性红色光源。所述无PBS非同调光路200包括同调性和光元件C-0，反射元件F-0，凹透镜K-1、K-3以及扩散片K-2构成的扩束组件，复眼C-1、复眼C-2构成的复眼组件。所述PBS非同调光路100包括复眼B-1、复眼B-2和PBS组件B-3。所述出光光路300包括总和光元件D-1和光阀D-2。
如图3所示，同调性蓝色光源A-2水平设置并在水平方向上向外发射同调性蓝色光束给与水平方向成角度设置，优选成45度角设置的同调性和光元件C-0。同调性红色光源A-3水平设置并且在垂直方向上向外发射调性红色光束给与水平方向成角度设置，优选成45度角设置的同调性和光元件C-0。所述同调性和光元件C-0将分别在水平方向上接收到的同调性蓝色光束和在垂直方向上接收到的同调性红色光束和光之后，将形成水平和光同调光束发送给水平设置的凸透镜K-3，经凸透镜K-3扩束之后提供给反射元件F-0。所述反射元件F-0设置成与水平方向成角度设置，优选成45度角设置从而将接收到的水平方向上的水平和光同调光束调节成在垂直方向上行进的垂直和光同调光束R-2，然后将其提供给在垂直方向上在光路上依次设置在所述反射元件F-0之后扩散片K-2和凸透镜K-1进行后续扩束。然后将扩束后的光束提供给同样在垂直方向上在光路上依次设置在所述凸透镜K-1之后的所述复眼C-1和所述复眼C-2对接收到的垂直和光同调光束R-2进行角度控制，进而调制之后形成同调光束。在本发明的简化实施例中，所述扩束组件可以采用其他光学器件构造，也可以省略。在本发明的其他优选实施例中，所述复眼组件可以采用单个复眼或者多个复眼构建。
同样如图3所示，非同调性绿色光源A-1并在水平方向上向外发射非同调性绿色光束给与水平方向成角度设置，优选成45度角设置的非同调性和光元件。当然，在本发明的优选实施例中，可以省略该和光元件。直接将水平的非同调性绿色光束R-1发送给沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的复眼B-1、复眼B-2进行角度控制调制，然后经过PBS组件B-3进行偏振转换调节，从而生成非同调光束。
同样如图3所示，所述出光光路300包括总和光元件D-1和光阀D-2，所述总和光元件D-1沿着光路方向与水平方向和垂直方向分别成角度设置，优选成45度角设置以分别从所述无PBS非同调光路200的所述复眼C-2和所述PBS非同调光路100的PBS组件B-3分别接收垂直方向上的所述同调光束和水平方向上的所述非同调光束以生成总和光光束R-3，所述光阀D-2沿着光路在水平方向上设置在所述总和光元件D-1之后以进行开关所述总和光光束R-3从而按照需要输出照明光束。
在本发明的进一步的优选实施例中，所述无PBS非同调光路200、PBS非同调光路100中可以包括更多或者更少数量的复眼和/或非复眼，以及PBS组件。本领域技术人员可以根据实际需要进行相关数量和型号设置。进一步的，各个光学元件之间的距离，位置设置，本领域技术人员也可以根据光源的波长，光学元件的各个具体参数通过常规光学实验进行确定，在此就不再累述了。
在本发明的优选实施例中，所述同调性和光元件C-0是同调性介电镀膜分光镜，所述复眼C-1、复眼C-2为玻璃复眼组件。所述复眼B-1和所述复眼B-2为玻璃复眼组件。所述总和光元件D-1是同调性介电镀膜分光镜。基于本发明的教导，本领域技术人员能够在市面上购买或者采用相关光学元器件构建这样的光学元件，在此就不做累述了。
实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
图4是本发明的第四实施例的光源光路系统的光路示意图。图4所示实施例与图3所示实施例类似，其区别仅在于，在本实施例中，非同调性绿色光源A-1并非是单一LED光源，而是由激光光源A-1和荧光体A-0构成。下面仅对该区别部分进一步说明如下。在本实施例中，所述激发光源A-1水平设置，所述荧光体A-0垂直设置，所述PBS非同调光路200包括沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的和光元件B-4、复眼B-1、B-2和PBS组件B3。在本实施例中，和光元件B-4与水平方向成角度设置，优选成45度角设置。激光光源A-1在水平方向上向外发射激发光，和光元件B-4将一部分激发光在垂直方向上反射给所述荧光体A-0，将另一部分激发光透射，而所述荧光体A-0受到激发之后产生激发荧光，所述激发荧光与该另一部分激发光混合，即产生非同调性绿色光束，该非同调性绿色光束继续发送给沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的复眼B-1、复眼B-2进行角度控制调制，然后经过PBS组件B-3进行偏振转换调节，从而生成非同调光束R-1。
实施本发明的光源光路系统，将同调性光源发出的同调性光和非同调性光源发出的非同调性光分开两个无PBS非同调光路和PBS非同调光路进行调制，然后将调制后的两个光路以和光元件进行和光之后形成照明光束，因为无PBS非同调光路中没有PBS元件，因此避免了25％～35％的耗损；整体来说等同于提升了10％～15％的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种光源光路系统，其特征在于，包括：同调性光源、非同调性光源、无PBS非同调光路、PBS非同调光路和出光光路，所述同调性光源经所述无PBS非同调光路调制之后形成同调光束，所述非同调性光源经所述PBS非同调光路调制之后形成非同调光束，所述同调光束和所述非同调光束经所述出光光路输出照明光束；所述无PBS非同调光路中没有PBS元件；所述同调性光源包括用于产生第一同调光束的第一同调性光源和用于产生第二同调光束的第二同调性光源；所述无PBS非同调光路包括第一和光元件、第一反射元件和第二复眼组件，所述第一和光元件设置在水平方向上以分别从所述第一同调性光源接收所述第一同调光束和从所述第二同调性光源接收所述第二同调光束，所述第一反射元件沿着光路方向设置在所述第一和光元件之后并且与水平方向成角度设置，所述第二复眼组件在垂直方向上沿着光路方向设置在所述第一反射元件之后；所述PBS非同调光路包括沿着光路方向依次间隔设置在水平方向上的第二和光元件、第四复眼组件和PBS组件；所述出光光路包括总和光元件和光阀，所述总和光元件沿着光路方向与水平方向和垂直方向分别成角度设置以分别从所述无PBS非同调光路和所述PBS非同调光路接收所述同调光束和所述非同调光束以生成总和光光束，所述光阀沿着光路在水平方向上设置在所述总和光元件之后以输出照明光束。
2.根据权利要求1所述的光源光路系统，其特征在于，所述第一同调性光源设置在水平方向上而所述第二同调性光源设置在垂直方向上。
3.根据权利要求2所述的光源光路系统，其特征在于，所述第二复眼组件包括彼此平行间隔设置的第三复眼和第四复眼；所述无PBS非同调光路进一步包括沿着光路方向设置在所述第一和光元件和所述第二复眼组件之间的第二扩束组件；所述第一和光元件是同调性介电镀膜分光镜。
4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的光源光路系统，其特征在于，所述非同调性光源包括激发光源和荧光体，所述激发光源水平设置，所述荧光体垂直设置。
5.根据权利要求4所述的光源光路系统，其特征在于，所述第四复眼组件包括彼此平行间隔设置的第七复眼和第八复眼；所述第二和光元件是非同调性介电镀膜分光镜。
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