CN110967909A - 一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，包括产生蓝色激光的光源激发单元、反射镜组、色镜组、红色滤光片、中继透镜组及双向激发色轮；所述反射镜组包括用于反射所有色光的第一直角反射镜、第二反射镜和第三梯形反射镜；所述色镜组包括用于反射蓝光透射绿光的第一色镜、反射红光或黄光透射蓝光的第二色镜及反射蓝光或绿光透射红光的第三色镜；所述中继透镜组包括第一中继透镜和第二中继透镜；位于第一色镜与双向激发色轮之间的第一中继透镜，位于第一直角反射镜与双向激发色轮之间的第二中继透镜。与现有技术相比，本发明通过采用此种双向激发色轮来实现采用双色轮双驱动的光源才能输出的三基色效果，进而简化结构。

Description

一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统
技术领域
本发明涉及一种投影技术领域，特别是一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统。
背景技术
随着大屏显示的市场快速发展，液晶显示技术已存在巨大的技术难题及高成本问题，使得激光投影市场愈演愈烈。目前行业内使用的激光和荧光粉受激产生的荧光组成的光源中，通常使用蓝色激光作为激光投影系统的激光光源和激励光光源。该技术方案已经成熟，且被广泛应用于家庭、教育、商用等场合。
现有技术中多采用蓝光来激发黄光和绿光，再经过红色滤光片产生红光，即蓝色激光打到荧光色轮上会激发绿色荧光粉和黄色荧光粉分别产生绿色光和黄色光，再从黄色光中过滤得到红色光，蓝光激发产生的绿光和黄光位于同一光路中，然而由于黄光和绿光的光谱有重叠，经过红色滤光片的同时会降低绿光的能量，为得到高效的红光，大多数采用双色轮结构，蓝色激光通过荧光轮和滤色轮来实现。关键是保证荧光轮和滤色轮的同步，一个时序段中，通过滤色轮后只有一种颜色输出，比如当荧光轮输出黄时，滤色轮也旋转到黄光滤光区，否则可能造成输出不同颜色的叠加，色彩发生改变，无法形成正常的时序性输出的三基色。
现有的双色轮结构的光源系统，即两个驱动装置分别驱动荧光轮和滤光轮，结构复杂，成本高，且要保证两个轮子的完全同步。然而，使用单色轮光源系统，又不能达到高效率的三基色输出，为此我们设计了本方案。
发明内容
为解决上述技术方案，本发明的目的是提供一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，通过将黄光和绿光分开后，再滤除红光的方法，实现获得高效率的三基色光源。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：包括产生蓝色激光的光源激发单元、反射镜组、色镜组、红色滤光片、中继透镜组及双向激发色轮；
所述反射镜组包括用于反射所有色光的第一直角反射镜、第二反射镜和第三梯形反射镜。
所述色镜组包括用于反射蓝光透射绿光的第一色镜、反射红光或黄光透射蓝光的第二色镜及反射蓝光或绿光透射红光的第三色镜；
所述中继透镜组包括第一中继透镜和第二中继透镜；位于第一色镜与双向激发色轮之间的第一中继透镜，位于第一直角反射镜与双向激发色轮之间的第二中继透镜；
所述双向激发色轮包括第一工作面和设于第一工作面背面的第二工作面，所述第一工作面具有第一工作环，所述第一工作环包括第一透光区和第一荧光区；所述第二工作面具有第二工作环和位于第二工作环外侧的第三工作环，所述第二工作环与第一工作环具有区域相同的第二透光区，所述第三工作环包括第二荧光区和第三透光区；
所述第二色镜、第二反射镜、第三色镜和第三梯形反射镜围成一个矩形，且分别位于矩形的四个顶点位置，第一直角反射镜设于第二色镜左侧，第一色镜设于第一直角反射镜和第三梯形反射镜之间；所述第一色镜、第三色镜及第三梯形反射镜靠近双向激发色轮的第一工作面一侧设置，第一直角反射镜、第二色镜及第二反射镜靠近双向激发色轮的第二工作面一侧设置。
进一步地，所述第二工作环的工作半径与第一工作环相等，所述第一工作环和第二工作环的半径均小于第三工作环，第一工作环、第二工作环及第三工作环均与双向激发色轮的转轴同心。
所述第二工作环的第二透光区的角度等于所述第三工作环的第二荧光区和第三透光区的角度之和。
所述第二荧光区和第三透光区过圆心的角度延长线与第二透光区过圆心的角度延长线一致。
所述第三工作环的第二荧光区涂有红色荧光粉或黄色荧光粉，形成红色荧光区或黄色荧光区。
当第二荧光区涂有黄色荧光粉时，在第二反射镜与第三色镜之间设置红色滤光片。
所述第一工作环的第一荧光区涂有绿色荧光粉。
第一荧光区和第一透光区设置为一个或多个，交叉进行分布，即包括多个第一荧光区和第一透光区。
第二荧光区与第三透光区设置为交叉分布的一个或多个，其中第二荧光区一个或多个的分布与第一透光区的分布相对应，间隔分布的多个第二荧光区与间隔分布的多个第三透光区的角度之和等于间隔分布的多个第一透光区的角度之和。
本发明在工作时，光源激发单元发出蓝光，经第一色镜反射至双向激光色轮的第一工作面的第一工作环，当蓝光接触第一工作环的第一荧光区时产生绿光并反射，反射出的绿光透射第一色镜，经第三梯形反射镜反射至第三色镜，第三色镜将绿光反射出光源系统；当蓝光接触双向激发色轮第一工作环的第一透光区时，透射的蓝光经第一直角反射镜，通过第二色镜到达第二工作面的第三工作环，当蓝光接触到第三工作环的第二荧光区（此时为红色荧光粉）时产生红光并反射，反射的红光经过第二色镜、第二反射镜反射，经过第三色镜将红光透射出光源系统；当蓝光接触到第三工作环的第三透光区时，透射的蓝光经第三梯形反射镜反射至第三色镜，第三色镜将蓝光反射出光源系统，由此实现整个光源系统依次输出绿光、红光和蓝光三基色。
上述工作原理中，红光也可以以这样的方式产生：当蓝光接触双向激发色轮第一工作环的第一透光区时，透射的蓝光经第一直角反射镜，通过第二色镜到达第二工作面的第三工作环，当蓝光接触到第三工作环的第二荧光区（此时为黄色荧光粉）时产生黄光并反射，反射的黄光经过第二色镜、第二反射镜反射，到达红色滤光片，滤出红光后，经过第三色镜将红光透射出光源系统。
本发明的有益效果：通过采用此种双向激发色轮的方法，蓝色激光激发黄色荧光粉、绿色荧光粉产生的黄光和绿光，分别位于不同的光路中，取消了传统的滤色轮，在黄光的光路中添加红色滤光片，从黄光中过滤得到红色光，不会导致绿光的衰减，也不存在荧光轮和滤色轮同步问题。实现了采用双色轮双驱动的光源才能输出的三基色效果，进而简化结构。
附图说明
下面结合附图及实施例，对本发明的结构和特征作进一步描述。
图1是本发明的工作原理示意图。
图2是图1的另一种实施例。
图3是本发明中所述双向激发色轮的第一工作面和第二工作面的结构示意图。
图4是图3的另一种实施例。
图5是图3的第三种实施例。
附图1-5中，10.双向激发色轮，11.第一荧光区，12.第一透光区，13.第二荧光区，14.第三透光区，16.第一工作环，17.第二工作环，18.第三工作环，20.光源激发单元，21.第二透光区，31.第一色镜，32.第二色镜，33.第三色镜，41.第一直角反射镜，42.第二反射镜，43.第三梯形反射镜，51.第一中继透镜，52.第二中继透镜，60.红色滤光片，61.光源输出单元。
具体实施方式
实施例一
附图1和图3作为本发明的实施例一，公开了一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，包括产生蓝色激光的光源激发单元20、反射镜组、色镜组、红色滤光片60、中继透镜组及双向激发色轮；
所述反射镜组包括用于反射所有色光的第一直角反射镜41、第二反射镜42和第三梯形反射镜43。
所述色镜组包括用于反射蓝光透射绿光的第一色镜31、反射红光或黄光透射蓝光的第二色镜32及反射蓝光或绿光透射红光的第三色镜33；
所述中继透镜组包括第一中继透镜51和第二中继透镜52；位于第一色镜31与双向激发色轮10之间的第一中继透镜51，位于第一直角反射镜41与双向激发色轮10之间的第二中继透镜52；
所述双向激发色轮包括第一工作面和设于第一工作面背面的第二工作面，所述第一工作面具有第一工作环，所述第一工作环包括第一透光区12和第一荧光区11；所述第二工作面具有第二工作环和位于第二工作环外侧的第三工作环，所述第二工作环与第一工作环具有区域相同的第二透光区12，所述第三工作环包括第二荧光区13和第三透光区14；图3中左侧为第一工作面，右侧为第二工作面；
所述第二色镜32、第二反射镜42、第三色镜33和第三梯形反射镜43围成一个矩形，且分别位于矩形的四个顶点位置，第一直角反射镜41设于第二色镜32左侧，第一色镜31设于第一直角反射镜41和第三梯形反射镜43之间；所述第一色镜31、第三色镜33及第三梯形反射镜43靠近双向激发色轮10的第一工作面一侧设置，第一直角反射镜41、第二色镜32及第二反射镜42靠近双向激发色轮10的第二工作面一侧设置。
进一步地，所述第二工作环的工作半径与第一工作环相等，所述第一工作环和第二工作环的半径均小于第三工作环，第一工作环、第二工作环及第三工作环均与双向激发色轮10的转轴同心，所述转轴通过电机来带动。
所述第二工作环的第二透光区21的角度等于所述第三工作环的第二荧光区13和第三透光区14的角度之和。
所述第二荧光区13和第三透光区14过圆心的角度延长线与第二透光区21过圆心的角度延长线一致。
所述第三工作环的第二荧光区13涂有红色荧光粉，形成红色荧光区。
所述第一工作环的第一荧光区11涂有绿色荧光粉。
本实施例在工作时，光源激发单元20发出蓝光，经第一色镜31反射至双向激光色轮10的第一工作面的第一工作环，当蓝光接触第一工作环的第一荧光区11时产生绿光并反射，反射出的绿光透射第一色镜31，经第三梯形反射镜43反射至第三色镜33，第三色镜33将绿光反射出光源系统；当蓝光接触双向激发色轮10第一工作环的第一透光区12时，透射的蓝光经第一直角反射镜41，通过第二色镜32到达第二工作面的第三工作环，当蓝光接触到第三工作环的第二荧光区13（此时为红色荧光粉）时产生红光并反射，反射的红光经过第二色镜32、第二反射镜42反射，经过第三色镜33将红光透射出光源系统；当蓝光接触到第三工作环的第三透光区14时，透射的蓝光经第三梯形反射镜43反射至第三色镜33，第三色镜36将蓝光反射出光源系统，由此实现整个光源系统依次输出绿光、红光和蓝光三基色。
实施例二
附图2和图3作为本发明的实施例二，公开了一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，包括产生蓝色激光的光源激发单元20、反射镜组、色镜组、中继透镜组及双向激发色轮；
与实施例一结构不同之处在于：所述第三工作环的第二荧光区13涂有黄色荧光粉，形成黄色荧光区，当第二荧光区13涂有黄色荧光粉时，在第二反射镜42与第三色镜33之间设置红色滤光片60，用于滤出红光。
与实施例一光路的不同之处在于红光的产生方式：当蓝光接触双向激发色轮10第一工作环的第一透光区12时，透射的蓝光经第一直角反射镜41，通过第二色镜32到达第二工作面的第三工作环，当蓝光接触到第三工作环的第二荧光区13（此时为黄色荧光粉）时产生黄光并反射，反射的黄光经过第二色镜32、第二反射镜42反射，到达红色滤光片60，滤出红光后，经过第三色镜33将红光透射出光源系统。
实施例三
附图4作为图3的另一种实施例，图4中左侧为第一工作面，右侧为第二工作面；与图3所示的双向激发色轮的结构不同之处在于：
第一工作环中的第一荧光区11和第一透光区12设置为一个或多个，交叉进行分布，即第一荧光区11包括荧光区111和112，第一透光区12包括透光区121和122，
第二工作环上的第二透光区21也设置为一个或多个，即第二透光区包括透光区211和212，与第一工作环的第一透光区12包括的透光区121和122对应；第三工作环上的第二荧光区13与第三透光区14设置为交叉分布的一个或多个，其中第二荧光区13和第三透光区14一个或多个的分布与第二透光区21的分布相对应，间隔分布的多个第二荧光区13与间隔分布的多个第三透光区14的角度之和等于间隔分布的多个第二透光区21的角度之和；上述的第二荧光区包括荧光区131和132，第三透光区包括透光区141和142。
所述第三工作环的荧光区131和132涂有红色或黄色荧光粉，形成红色荧光区或黄色荧光区。
所述第一工作环的荧光区111和112涂有绿色荧光粉。
实施例四
附图5作为图3的另一种实施例，图5中左侧为第一工作面，右侧为第二工作面；与图3所示的双向激发色轮的结构不同之处在于：
第二工作面的第二工作环与第三工作环的位置互换，使第二工作环设于第三工作环的外侧，由于第二工作环是第一工作环的投影，因此第一工作环置于第一工作面的外侧。
第一透光区12和第二透光区21，可以为通孔也可为涂有增透膜的透明玻璃，且本发明可根据实际工作情况调整光源激发单元的位置，并通过增加或减少反射镜来实现光线的传输。
现有技术中虽然采用，蓝色激光激发绿色荧光粉和黄色荧光粉分别产生绿色光和黄色光，再从黄色光中过滤得到红色光的方法。但是不同于传统的方法，传统方法是在荧光轮的单面上涂布黄光荧光粉、绿光荧光粉，蓝光激发产生的绿光和黄光位于同一光路中，为得到高效的红光，需要在荧光轮的出光侧，添加滤色轮，严格保持荧光轮和滤色轮的同步，过滤后得到三基色的输出。本装置采用双向激发荧光轮的方法，蓝色激光激发黄色荧光粉、绿色荧光粉产生的黄光和绿光，分别位于不同的光路中，取消了传统的滤色轮，在黄光的光路中添加红色滤光片，得到红色光同时，不会导致绿光的衰减，也不存在荧光轮和滤色轮同步问题。实现了高效率的三基色输出。
以上所述实施例，仅为本发明的一部分实施例，本发明的构思和范围不限于上述示范性实施例的细节。因此，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域其他技术人员根据本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的内容全部记载在权力要求书中。

Claims (9)

1.一种具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：包括产生蓝色激光的光源激发单元、反射镜组、色镜组、红色滤光片、中继透镜组及双向激发色轮；
所述反射镜组包括用于反射所有色光的第一直角反射镜、第二反射镜和第三梯形反射镜；
所述色镜组包括用于反射蓝光透射绿光的第一色镜、反射红光或黄光透射蓝光的第二色镜及反射蓝光或绿光透射红光的第三色镜；
所述中继透镜组包括第一中继透镜和第二中继透镜；位于第一色镜与双向激发色轮之间的第一中继透镜，位于第一直角反射镜与双向激发色轮之间的第二中继透镜；
所述双向激发色轮包括第一工作面和设于第一工作面背面的第二工作面，所述第一工作面具有第一工作环，所述第一工作环包括第一透光区和第一荧光区；所述第二工作面具有第二工作环和位于第二工作环外侧的第三工作环，所述第二工作环与第一工作环具有区域相同的第二透光区，所述第三工作环包括第二荧光区和第三透光区；
所述第二色镜、第二反射镜、第三色镜和第三梯形反射镜围成一个矩形，且分别位于矩形的四个顶点位置，第一直角反射镜设于第二色镜左侧，第一色镜设于第一直角反射镜和第三梯形反射镜之间；所述第一色镜、第三色镜及第三梯形反射镜靠近双向激发色轮的第一工作面一侧设置，第一直角反射镜、第二色镜及第二反射镜靠近双向激发色轮的第二工作面一侧设置。
2.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：所述第二工作环的工作半径与第一工作环相等，所述第一工作环和第二工作环的半径均小于第三工作环，第一工作环、第二工作环及第三工作环均与双向激发色轮的转轴同心。
3.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：所述第二工作环的第二透光区的角度等于所述第三工作环的第二荧光区和第三透光区的角度之和。
4.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：所述第二荧光区和第三透光区过圆心的角度延长线与第二透光区过圆心的角度延长线一致。
5.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：所述第三工作环的第二荧光区涂有红色荧光粉或黄色荧光粉，形成红色荧光区或黄色荧光区。
6.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：当第二荧光区涂有黄色荧光粉时，在第二反射镜与第三色镜之间设置红色滤光片。
7.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：所述第一工作环的第一荧光区涂有绿色荧光粉。
8.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：第一荧光区和第一透光区设置为一个或多个，交叉进行分布，即包括多个第一荧光区和第一透光区。
9.根据权利要求1所述的具有直角反射镜和双向激发色轮的激光光源系统，其特征在于：第二荧光区与第三透光区设置为交叉分布的一个或多个，其中第二荧光区一个或多个的分布与第一透光区的分布相对应，间隔分布的多个第二荧光区与间隔分布的多个第三透光区的角度之和等于间隔分布的多个第一透光区的角度之和。
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