CN109407453A - 光源光路系统 - Google Patents
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Abstract
一种光源光路系统，包括：第一同调性光源、第二同调性光源、光路切换组件、波长转换元件、同调光光路、非同调光光路和出光光路，所述第一同调性光源发出的同调光经所述光路切换组件形成第一同调光束和第二同调光束，所述第二同调性光源发出的同调光形成第三同调光束，所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路进行调制之后形成同调光束，所述第二同调光束经所述波长转换元件转换成非同调光，所述非同调光经所述非同调光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，无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。
Description
技术领域
本发明涉及照明投影系統，更具体地说，涉及一种光源光路系统。
背景技术
目前市场上常见的序列式照明系统,通常是通过在萤光轮上设置了穿透区,使得萤光轮包含了波长转换区以及穿透区。萤光轮旋转时激光光源可交替的切换区域，为系统序列式的提供各色照明，虽然可以确保激光光源的时间使用率，但是因为萤光体的大范围涂布提升了成本，并且当需要使用陶瓷萤光体或者其他无机材料时因为成本过高而使得架构不可行。
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，提供一种无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。
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：第一同调性光源、第二同调性光源、光路切换组件、波长转换元件、同调光光路、非同调光光路和出光光路，所述第一同调性光源发出的同调光经所述光路切换组件形成第一同调光束和第二同调光束，所述第二同调性光源发出的同调光形成第三同调光束，所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路进行调制之后形成同调光束，所述第二同调光束经所述波长转换元件转换成非同调光，所述非同调光经所述非同调光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，所述同调光光路包括沿着所述第一同调光束和所述第三同调光束的传播光路设置的第一复眼组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述同调光光路进一步包括在所述第一同调光束和所述第三同调光束的传播光路上设置在所述第一复眼组件之前的第一扩束组件；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。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第一同调性光源沿水平方向设置，所述光路切换组件与所述水平方向成角度设置，所述第二同调性光源垂直于所述水平方向设置。
在本发明所述的光源光路系统中，所述第一扩束组件包括与水平方向成角度设置的第一和光元件，垂直于水平方向设置的第一凸透镜、与水平方向成角度设置的第一反射元件，平行于水平方向设置的第二凸透镜，所述第一和光元件接收所述第一同调光束和所述第三同调光束以形成第一同调和光光束，所述第一同调和光光束经所述第一扩束组件扩束后经所述第一复眼组件调制以形成所述同调光束。
在本发明所述的光源光路系统中，所述非同调光光路包括沿着所述非同调光的传播光路依次设置的第二和光元件、第二复眼组件和PBS组件。
在本发明所述的光源光路系统中，所述波长转换元件沿水平方向设置，所述波长转换元件与所述第一同调性光源在垂直方向上彼此间隔；所述光路切换组件包括轴心、沿着轴心旋转的反射区和透射区。
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。
在本发明所述的光源光路系统中，所述波长转换元件包括静态萤光体。
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同调光光路和所述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，通过采用光路切换组件和波长转换元件，无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。进一步地，将同调光束和非同调光束分开经过无PBS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是图2所示的光源光路系统的光路切换组件优选实施例。
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，对本发明进传播一步详细说明。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、光路切换组件、波长转换元件、同调光光路、非同调光光路和出光光路，所述第一同调性光源发出的同调光经所述光路切换组件形成第一同调光束和第二同调光束，所述第二同调性光源发出的同调光形成第三同调光束，所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路进行调制之后形成同调光束，所述第二同调光束经所述波长转换元件转换成非同调光，所述非同调光经所述非同调光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，通过采用光路切换组件和波长转换元件，无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。进一步地，将同调光束和非同调光束分开经过无PBS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-1、同调性光源A-3、光路切换组件B、波长转换元件A-2、同调光光路10、非同调光光路20和出光光路30。所述同调性光源A-1发出的同调光经所述光路切换组件B形成第一同调光束和第二同调光束。所述同调性光源A-3发出的同调光形成第三同调光束。所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路10进行调制之后形成同调光束。所述第二同调光束经所述波长转换元件A-2转换成非同调光。所述非同调光经所述非同调光光路20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30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-1、同调性光源A-3可以分别只包括一个光源，例如所述同调性光源A-1是同调性绿色光源、所述同调性光源A-3是同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述同调性光源A-1是同调性蓝色光源，所述同调性光源A-3是同调性红色光源。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萤光体构成。
在本发明的一个优选实施例中，所述光路切换元件B可以是任何已知的光路切换元件，其可以将所述同调性光源A-1发出的一部分同调光透射，从而形成第一同调光束，将所述同调性光源A-1发出的一部分光反射，形成第二同调光束。在本发明的一个优选实施例中，可以将所述光路切换元件B的一部分设置成透射区，另一部分设置成反射区，从而分别实现同调光的透射和反射，也可以将所述光路切换元件B设置成，在某个时间段其实现同调光的透射，而另一个时间段实现同调光的反射。在本发明的一个优选实施例中，所述波长转换元件A-2可以是静态萤光体，其在接收到所述第二同调光束之后，将受到激发，从而发出非同调光。
在本发明的一个优选实施例中，所述同调光光路10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同调性光源A-1和所述同调性光源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复眼组件。该组复眼组件可以包括平行间隔设置的第一和第二复眼。
在本发明的优选实施例中，所述非同调光光路20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30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，通过采用光路切换组件和波长转换元件，无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。
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：同调性光源A-1、同调性光源A-3、光路切换组件B、波长转换元件A-2、同调光光路10、非同调光光路20和出光光路30。所述同调性光源A-1发出的同调光经所述光路切换组件B形成第一同调光束和第二同调光束。所述同调性光源A-3发出的同调光形成第三同调光束。所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路10进行调制之后形成同调光束。所述第二同调光束经所述波长转换元件A-2转换成非同调光。所述非同调光经所述非同调光光路20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30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-1、同调性光源A-3可以分别只包括一个光源，例如所述同调性光源A-1是同调性绿色光源、所述同调性光源A-3是同调性红色光源。在本发明的另一优选实施例中，所述同调性光源A-1是同调性蓝色光源，所述同调性光源A-3是同调性红色光源。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萤光体构成。
在图2所示实施例中，所述同调光光路10包括凸透镜K-1、K-3以及扩散片K-2构成的扩束组件，以及复眼F-1、复眼F-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。
所述非同调光光路20包括沿着所述非同调光的传播光路依次设置的和光元件C-1、复眼B-1、复眼B-2构成的复眼组件和PBS组件P-0。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C-1和光阀D-1。
在图2所示的优选实施例中，所述光路切换组件B参照图3构建。如图3所示，所述光路切换组件B-1包括反射区B-11、透射区B-12和轴心B-10。反射区B-11、透射区B-12为环绕轴心B-10设置的扇形区域。反射区B-11、透射区B-12可以围绕轴心B-10旋转。
如图2所示，同调性光源A-1水平设置，其发出的同调光沿水平方向传播，从而照射到所述光路切换组件B。如图3所示，所述同调性光源A-1发出的同调光在所述光路切换组件B的有效区内聚焦成点状光斑B-13。在反射区B-11、透射区B-12可以围绕轴心B-10旋转时，点状光斑B-13将持续交替进入反射区B-11、透射区B-12。所述光路切换组件B沿着同调性光源A-1发出的同调光的传播方向设置，当其旋转到透射区B-12正对所述同调性光源A-1时，形成沿水平方向的透射光，即第一同调光束。当所述光路切换组件B旋转到反射区B-11，正对所述同调性光源A-1时，形成沿垂直方向的反射光，即第二同调光束。
返回图2可见，所述同调性光源A-3垂直设置，并且在垂直方向上向外发射同调光以形成第三同调光束。如图2所示，由于所述同调性光源A-3垂直设置，而所述同调性光源A-1水平设置，因此，所述同调光光路进一步包括和光元件C-0，从而接收所述第一同调光束和第三同调光束。本领域技术人员知悉，当所述同调性光源A-3和所述同调性光源A-1采用其他位置设置时，可以采用其他光路，只要其能够接收所述第一同调光束和第三同调光束即可。
在本实施例中，在水平方向上设置凸透镜K-3和反射镜F-0，在垂直方向上设置扩散片K-2和凸透镜K-1，这样，所述第一同调光束和第三同调光束经过凸透镜K-3扩束之后，射入反射镜F-0，再经反射镜F-0进行反射之后沿垂直方向传播进入沿垂直方向设置的扩散片K-2和凸透镜K-1进行扩束。本领域技术人员知悉，也可以采用其他的光路设置，比如可以将所述第一同调光束和第三同调光束直接沿着水平方向传播，这样就不需要设置反射镜F-0。在本发明的其他优选实施例中，还可以采用其他的光路设置。扩束后的混合光束将进入同样设置垂直设置的复眼F-1、复眼F-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F-1、复眼F-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。
同样如图2所示，第二同调光束沿着垂直方向传播，其可以通过反射元件将其反射到水平设置的波长转换元件A-2上。可以采用静态萤光体作为波长转换元件，从而提高转换效率并且降低成本。波长转换元件A-2将第二同调光束转换成非同调光束，并通过依次间隔水平设置的和光元件C-1、复眼F-3、F-4进行角度控制调制传送调制，并且经过PBS组件P-0进行偏振转换调节，从而生成非同调光束。在图2所示的优选实施例中，在PBS组件P-0之后，可以进一步设置凸透镜K-6进行扩束。在本发明的其他优选实施例中，还可以采用其他光路设置，在此就不再累述了。
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同调光光路10的所述复眼组件F-2和所述非同调光光路20的PBS组件B-0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。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。在图2所示优选实施例中，在总和光元件D-1和光阀D-2之间进一步设置凸透镜K-5。
在本发明的进一步的优选实施例中，所述同调光光路10、非同调光光路20、所述出光光路300中可以包括更多或者更少数量的复眼以及PBS组件，或者进一步包括多个凹透镜或者凹透镜。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F-1、F-2、F-3和F-4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，通过采用光路切换组件和波长转换元件，无需使用分段式萤光轮，又可以确保激光光源的时间使用率，因此能够有效提高系统效率的光源光路系统。进一步地，将同调光束和非同调光束分开经过无PBS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 (10)
1.一种光源光路系统，其特征在于，包括：第一同调性光源、第二同调性光源、光路切换组件、波长转换元件、同调光光路、非同调光光路和出光光路，所述第一同调性光源发出的同调光经所述光路切换组件形成第一同调光束和第二同调光束，所述第二同调性光源发出的同调光形成第三同调光束，所述第一同调光束和所述第三同调光束进入所述同调光光路进行调制之后形成同调光束，所述第二同调光束经所述波长转换元件转换成非同调光，所述非同调光经所述非同调光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。
2.根据权利要求1所述的光源光路系统，其特征在于，所述同调光光路包括沿着所述第一同调光束和所述第三同调光束的传播光路设置的第一复眼组件。
3.根据权利要求2所述的光源光路系统，其特征在于，所述同调光光路进一步包括在所述第一同调光束和所述第三同调光束的传播光路上设置在所述第一复眼组件之前的第一扩束组件；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。
4.根据权利要求3所述的光源光路系统，其特征在于，所述第一同调性光源沿水平方向设置，所述光路切换组件与所述水平方向成角度设置，所述第二同调性光源垂直于所述水平方向设置。
5.根据权利要求3所述的光源光路系统，其特征在于，所述第一扩束组件包括与水平方向成角度设置的第一和光元件，垂直于水平方向设置的第一凸透镜、与水平方向成角度设置的第一反射元件，平行于水平方向设置的第二凸透镜，所述第一和光元件接收所述第一同调光束和所述第三同调光束以形成第一同调和光光束，所述第一同调和光光束经所述第一扩束组件扩束后经所述第一复眼组件调制以形成所述同调光束。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的光源光路系统，其特征在于，所述非同调光光路包括沿着所述非同调光的传播光路依次设置的第二和光元件、第二复眼组件和PBS组件。
7.根据权利要求1所述的光源光路系统，其特征在于，所述波长转换元件沿水平方向设置，所述波长转换元件与所述第一同调性光源在垂直方向上彼此间隔；所述光路切换组件包括轴心、沿着轴心旋转的反射区和透射区。
8.根据权利要求7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。
9.根据权利要求7所述的光源光路系统，其特征在于，所述波长转换元件包括静态萤光体。
10.根据权利要求1所述的光源光路系统，其特征在于，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同调光光路和所述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。
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