CN110361919A - 一种带有复合色轮的三色激光光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有复合色轮的三色激光光源，包括驱动电源、与驱动电源相连的激光器组和设在激光器组之后的望远组件，所述激光器组包括3个激光器且成“C”字型排列，在激光器组中间设有合光组件；所述望远组件后依次设有扩散组件、聚光组件、复合色轮和光棒，利用DLP系统分时合光特性，实现三色激光与荧光粉发光组成混合光，由于荧光为非相干光，在系统中加入一定比例的荧光粉发光，可有效降低散斑对比度，有效解决三色激光显示中的消散斑难题。

Description

一种带有复合色轮的三色激光光源

技术领域

本发明涉及激光显示技术领域，具体的说，是一种带有复合色轮的三色激光光源。

背景技术

激光投影作为一种新发展起来的投影技术，以二极管激光器作为光源，光线经照明系统匀光后投射在光调制芯片(DMD、LCD、LCOS等)上，然后经投影镜头成像在像面上。其中，激光的高相干性引起了激光投影显示中的散斑效应，散斑是指相干光源照射粗糙物体时，散射后的光由于相位差恒定，光波频率相同，振动方向一致，在空间中产生干涉，有些部分干涉相长，有的部分干涉相消，最终的结果就是在屏幕上出现明暗相间的斑点，也即散斑，这些未聚焦的斑点在人眼看来是闪烁的，长时间观看容易引起不适，更严重影响投影画面的质量，降低用户的观看体验。

现有的激光投影显示技术中的消散斑方案为：在照明光路中设置多个动态或静态扩散部件，或动态与静态部件组合方式进行消散斑处理，这种消散斑方式在三色激光显示中达到的消散斑效果仍不能满足显示要求，仍需进一步优化消散斑方案，达到更佳的消散斑效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有复合色轮的三色激光光源，用于解决现有技术在三色激光显示中达到的消散斑效果仍不能满足显示要求的问题。

本发明通过下述技术方案解决上述问题：

一种带有复合色轮的三色激光光源，包括驱动电源、与驱动电源相连的激光器组和设在激光器组之后的望远组件，所述激光器组包括3个激光器且成“C”字型排列，在激光器组中间设有合光组件；所述望远组件后依次设有扩散组件、聚光组件、复合色轮和光棒。

优选地，所述扩散组件为材质为透光材料的扩散片，该扩散片为单面或双面漫散射面，其扩散半角在0°-3.5°之间。

优选地，所述复合色轮包括1-9个扩散区和1-9个激发区，所述激发区包括依次设置的第一透光基板、荧光粉层和第二透光基板。

优选地，所述复合色轮包括第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区、第一激发区、第二激发区和第三激发区；所述第一激发区和第二激发区第一透光基板表面镀二向分色膜，可透过蓝光，反射波长大于480nm波段光。

优选地，所述第一激发区的第二透光基板表面所镀滤光膜透过480nm-700nm波段光；所述第二激发区的第二透光基板表面所镀滤光膜透过480nm-600nm波段光；所述第三激发区的第二基板表面所镀滤光膜透过440nm-500nm波段光。

优选地，所述第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区的扩散半角在0°-5°之间，三个扩散区之间的扩散半角可设置为相同，亦可不同。

优选地，所述第一激发区的荧光粉层为黄色或红色荧光粉，第二激发区的荧光粉层为绿色荧光粉，第三激发区的荧光粉层为蓝色荧光粉。

优选地，所述激光器组包括第一激光器、第二激光器和第三激光器，第一激光器为红光激光器，第二激光器为绿光激光器第三激光器为蓝光激光器。

优选地，所述第三激光器为蓝光激光器和紫外光激光器组合而成混合光源。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明提供一种带有复合色轮的三色激光光源，利用DLP系统分时合光特性，实现三色激光与荧光粉发光组成混合光，由于荧光为非相干光，在系统中加入一定比例的荧光粉发光，可有效降低散斑对比度，有效解决三色激光显示中的消散斑难题。

附图说明

图1为本发明带有复合色轮的三色激光光源意图；

图2为本发明实施例一、实施例二中复合色轮分区示意图；

图3为本发明实施例一、实施例三中复合色轮截面结构示意图；

图4为本发明实施例二中复合色轮截面结构示意图；

图5为本发明实施例三中复合色轮分区示意图；

图6为本发明实施例三中第三激光器的正视图和俯视图；

附图中标记：10-驱动电源；21-第一激光器；22-第二激光器；23-第三激光器；24-合光组件；30-望远组件；40-扩散组件；50-聚光组件；60-复合色轮；601-第一透光基板；602-二向分色膜；603-荧光粉层；604-第二透光基板；605-滤光膜；231-蓝光激光器；232-紫外光激光器；70-光棒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

结合附图1所示，一种带有复合色轮的三色激光光源，包括驱动电源10、与驱动电源10相连的激光器组和设在激光器组之后的望远组件30，所述激光器组包括3个激光器且成“C”字型排列，在激光器组中间设有合光组件；所述望远组件30后依次设有扩散组件40、聚光组件50、复合色轮60和光棒70。

所述激光器组包括第一激光器21为红光激光器，第二激光器22为绿光激光器，第三激光器为蓝光激光器。

所述驱动电源10发出信号，分时点亮第一激光器21、第二激光器22、第三激光器23，发出的红绿蓝激光束通过合光组件24合成白光，然后透过望远组件30、扩散组件40和聚光组件50，入射到复合色轮60表面。

所述扩散组件40为静态或动态扩散片，用于散射激光束，降低激光相干性。

如图2所示，所述复合色轮60包括第一激发区R1、第二激发区G1、第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B。

所述第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B为扇形扩散片，材料为玻璃或石英等透光材料；如图3中b所示，第一面和第二面中至少有一个为漫散射面；扩散半角HWHM在0°-5°之间。

如图3中a所示为第一激发区R1和第二激发区G1的截面结构示意图，包括第一透光基板601、荧光粉层603和第二透光基板604；所述第一透光基板601表面镀二向分色膜602，可透过440nm-465nm蓝光，反射480nm-700nm黄绿光和红光；所述第二透光基板604表面镀滤光膜605。

进一步的，当复合色轮60的第三扩散区B旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第三激光器23发出蓝色激光。蓝色激光透过第三扩散区B后，激光束被散射，蓝色激光相干性降低。

进一步的，当复合色轮60的第一扩散区R2旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第一激光器21发红色激光；红色激光透过第一扩散区R2后，激光束被散射，绿色激光相干性降低。当复合色轮60的第一激发区R1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第三激光器23发出蓝色激光，蓝色激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发黄色荧光粉603发出480nm-700nm波长范围的荧光，荧光被二向分色膜602反射，再经过滤色膜605后，红光透过，其余波长的光被反射。第一扩散区R2对应的红色激光与第一激发区R1对应的红色荧光合成系统所需的红色光。

当第二扩散区G2旋转到系统光轴位置时,驱动电源10发出信号，点亮第二激光器22发绿色激光；绿色激光透过第一扩散区R2后，激光束被散射，绿色激光相干性降低。第二激发区G1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第三激光器23发出蓝色激光，蓝色激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发绿色荧光粉603发出480nm-700nm范围的荧光，荧光被二向分色膜602反射，再经过滤色膜605后，透过绿光。第二扩散区G2对应的绿色激光与第二激发区G1对应的绿色荧光合成系统所需的绿色光。

进一步的，第一扩散区R2的角度与第一激发区R1的角度，第二扩散区G2的角度与第二激发区G1的角度，二者之间可自由调整，二者角度变化，红、绿色激光与红、绿色荧光的比例跟随变化，从而可以动态调整红、绿光的消散斑效果。

所述红绿蓝激光和激发的红、绿荧光透过复合色轮后进入光棒70，完成匀光。

实施例二

在实施例一的基础上，如图1所示，本实施例提供一种复合色轮及三色激光光源，在本实施例中，复合色轮60采用新的技术方案，而三色激光光源的其它技术方案与实施例一相同。

如图2所示，所述复合色轮60包括第一激发区R1、第二激发区G1、第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B。

所述第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B技术方案与实施例一相同，而第一激发区R1和第二激发区G2与实施例一不同。

如图4所示为第一激发区R1、第二激发区G1的截面结构示意图，包括第一透光基板601和荧光粉层603，所述第一透光基板601表面镀二向分色膜602。

当复合色轮60的第一激发区R1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第三激光器23发出蓝色激光，蓝色激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发红色荧光粉603发出560nm-700nm波长范围的红色荧光，荧光被二向分色膜602反射。第一扩散区R2对应的红色激光与第一激发区R1对应的红色荧光合成系统所需的红色光。

第二激发区G1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第三激光器23发出蓝色激光，蓝色激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发绿色荧光粉603发出480nm-700nm荧光，荧光被二向分色膜602反射。第二扩散区G2对应的绿色激光与第二激发区G1对应的绿色荧光合成系统所需的绿色光。

进一步的，第一扩散区R2的角度与第一激发区R1的角度，第二扩散区G2的角度与第二激发区G1的角度，二者之间可自由调整，二者角度变化，红、绿色激光与红、绿色荧光的比例跟随变化，从而可以动态调整红、绿光的消散斑效果。

所述红绿蓝激光和激发的荧光透过复合色轮后进入光棒70，完成匀光。

本实施例所能实现的功能与实施例一相同，本实施例的复合色轮结构更加简单。

实施例三

在实施例1的基础上，如图1所示，本实施例提供一种复合色轮及三色激光光源，在本实施例中，复合色轮60和第三激光光源23采用新的技术方案，而三色激光光源的其它技术方案与实施例一相同。

如图6所示，第三激光光源23包括蓝光激光器231和紫外光激光器232。

所述蓝色激光器231发出波长为455nm或445nm的蓝光，紫外激光器232发出波长小于400nm的紫外光。

如图5所示，所述复合色轮60包括第一激发区R1、第二激发区G1、第三激发区B1、第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B2。

如图3所示的复合色轮截面示意图，所述第一扩散区R2、第二扩散区G2和第三扩散区B2技术方案与实施例一中相同。所述第一激发区R1、第二激发区G1、第三激发区B1结构相同，包括第一透光基板601、荧光粉涂层603和第二透光基板604，所述第一透光基板601表面镀二向分色膜602，所述第二透光基板604表面镀滤光膜605。

当复合色轮60的第一扩散区R2旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第一激光器21发红色激光；

当复合色轮60的第二扩散区G2旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮第二激光器22发绿色激光；

当复合色轮60的第三扩散区B2旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮蓝色激光器231发蓝色激光；

当复合色轮60的第一激发区R1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮紫外激光器232发出紫外激光，紫外激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发黄色荧光粉603发出480nm-700nm波长范围的荧光，荧光被二向分色膜602反射，再经过滤色膜605后得到红光。第一扩散区R2对应的红色激光与第一激发区R1对应的红色荧光合成系统所需的红色光。

当复合色轮60的第二激发区G1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮紫外激光器232发出紫外激光，紫外激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发绿色荧光粉603发出480nm-700nm波长范围的荧光，荧光被二向分色膜602反射，再经过滤色膜605后得到绿光。第一扩散区G2对应的绿色激光与第二激发区G1对应的绿色荧光合成系统所需的绿色光。

当复合色轮60的第三激发区B1旋转到系统光轴位置时，驱动电源10发出信号，点亮紫外激光器232发出紫外激光，紫外激光透过第一透光基板601和二向分色膜602并激发蓝色荧光粉603发出410nm-550nm波长范围的荧光，荧光被二向分色膜602反射，再经过滤色膜605后得到蓝光。第一扩散区B2对应的蓝色激光与第三激发区B1对应的蓝色荧光合成系统所需的蓝色光。

进一步的，第一扩散区R2的角度与第一激发区R1的角度，第二扩散区G2的角度与第二激发区G1的角度，第三扩散区B2的角度与第三激发区B1的角度，二者之间可自由调整，二者角度变化，红、绿、蓝色激光与红、绿、蓝色荧光的比例跟随变化，从而可以动态调整红、绿、蓝光的消散斑效果。

所述红绿蓝激光和激发的红、绿、蓝荧光透过复合色轮后进入光棒，完成匀光。

本实施例中采用紫色激光器激发红、绿、蓝荧光粉发光，可得到更高的激发效率和更佳的消散斑效果。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (9)

1.一种带有复合色轮的三色激光光源，包括驱动电源、与驱动电源相连的激光器组和设在激光器组之后的望远组件，其特征在于：所述激光器组包括3个激光器且成“C”字型排列，在激光器组中间设有合光组件；所述望远组件后依次设有扩散组件、聚光组件、复合色轮和光棒。

2.根据权利要求1所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述扩散组件为材质为透光材料的扩散片，该扩散片为单面或双面漫散射面，其扩散半角在0°-3.5°之间。

3.根据权利要求1所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述复合色轮包括1-9个扩散区和1-9个激发区，所述激发区包括依次设置的第一透光基板、荧光粉层和第二透光基板。

4.根据权利要求3所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述复合色轮包括第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区、第一激发区、第二激发区和第三激发区；所述第一激发区和第二激发区第一透光基板表面镀二向分色膜，可透过蓝光，反射波长大于480nm波段光。

5.根据权利要求4所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述第一激发区的第二透光基板表面所镀滤光膜透过480nm-700nm波段光；所述第二激发区的第二透光基板表面所镀滤光膜透过480nm-600nm波段光；所述第三激发区的第二基板表面所镀滤光膜透过440nm-500nm波段光。

6.根据权利要求4所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区的扩散半角在0°-5°之间，三个扩散区之间的扩散半角可设置为相同，亦可不同。

7.根据权利要求4所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述第一激发区的荧光粉层为黄色或红色荧光粉，第二激发区的荧光粉层为绿色荧光粉，第三激发区的荧光粉层为蓝色荧光粉。

8.根据权利要求1所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述激光器组包括第一激光器、第二激光器和第三激光器，第一激光器为红光激光器，第二激光器为绿光激光器第三激光器为蓝光激光器。

9.根据权利要求8所述的带有复合色轮的三色激光光源，其特征在于：所述第三激光器为蓝光激光器和紫外光激光器组合而成混合光源。