CN111025829A - 一种lcd投影机光源光路以及lcd投影机 - Google Patents

Abstract

一种LCD投影机光源光路，包括发出蓝光的蓝光激光光源、设置在所述蓝光的传播方向上以将所述蓝光分光成第一偏振蓝光和第二偏振蓝光的偏振分光组件、用于传播所述第一偏振蓝光的第一偏振蓝光传播光路和用于传播所述第二偏振蓝光的第二偏振蓝光传播光路，设置在所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的交汇处的以反射黄光并透射所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的分色组件，接受第一透射蓝光的激发以生成与所述第一透射蓝光传播方向相反的激发黄光的黄光激发组件；所述激发黄光经所述分色组件反射后产生的反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。本发明还涉及包括所述LCD投影机光源光路的LCD投影机。

Description

一种LCD投影机光源光路以及LCD投影机

技术领域

本发明涉及投影机领域，更具体地说，涉及一种LCD投影机光源光路以及包括所述LCD投影机光源光路的LCD投影机。

背景技术

现有技术中的LCD投影机，一部分使用灯泡作为光源，而另一部分采用LED光源。灯泡光源通常包括超高压汞灯泡UHP、超高压汞灯泡UHE、氙灯、卤素光等高压气体放电光源。采用这类光源的LCD投影机在开机时需要先预热一段时间，关机时也需要时间冷却；使用时光源发热量大，内部很容易达到高温；使用寿命大约为几千小时，使用几百小时后亮度较之前会有所下降；灯泡的发出光线成分复杂，NTSC色域数值仅仅达到70％左右的水平，没有办法实现高色域的画面效果；而且部分灯管中含有汞，破裂会对环境造成危害。采用LED光源的投影机相比采用灯泡光源的投影机的功率低、发热量小、但是光机色域更宽、色彩饱和度更高、使用寿命长达60000小时，能彻底解决灯泡光源寿命短的问题，但缺点是光源面积与角度特性造成效率低，要满足高阶工程机的需求仍有一定难度。

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LCD投影机光源光路以及包括所述LCD投影机光源光路的LCD投影机，其可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，构造一种LCD投影机光源光路，包括发出蓝光的蓝光激光光源、设置在所述蓝光的传播方向上以将所述蓝光分光成第一偏振蓝光和第二偏振蓝光的偏振分光组件、用于传播所述第一偏振蓝光的第一偏振蓝光传播光路和用于传播所述第二偏振蓝光的第二偏振蓝光传播光路，设置在所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的交汇处的以反射黄光并透射所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的分色组件，接受第一透射蓝光的激发以生成与所述第一透射蓝光传播方向相反的激发黄光的黄光激发组件；所述激发黄光经所述分色组件反射后产生的反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述偏振分光组件与水平传播的所述蓝光的成角度设置以将所述蓝光分光成沿垂直方向传播的第一偏振蓝光和沿水平方向传播的第二偏振蓝光。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述第一偏振蓝光传播光路包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿所述垂直方向彼此对称设置，从而使得所述第一偏振蓝光与沿水平方向传播的第二偏振蓝光交汇。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述第一偏振蓝光垂直向上传播并且在经所述第一反射镜反射后沿水平方向传播，再经所述第二反射镜反射之后沿垂直方向传播。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述第一偏振蓝光传播光路包括设置在所述偏振分光组件和所述第一反射镜之间的第一中继透镜，设置在所述第一反射镜和第二反射镜之间的第二中继透镜，以及设置在所述第二反射镜和所述分色组件之间的第三中继透镜。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述第二偏振蓝光传播光路包括沿着所述第二偏振蓝光的传播路径设置在所述偏振分光组件和所述分色组件之间的第四中继透镜。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述分色组件与水平方向成角度设置，从而使得所述第一偏振蓝光沿垂直方向直接透射以形成第二透射蓝光且所述第二偏振蓝光沿水平方向直接透射以形成所述第一透射蓝光。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述黄光激发组件在所述第一透射蓝光的传播方向上设置在所述分色组件后方，从而产生朝着所述分色组件水平传播的激发黄光，所述激发黄光经所述分色组件反射之后形成沿着垂直方向传播的反射黄光，所述反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。

在本发明所述的LCD投影机光源光路中，所述蓝光激光光源发射的蓝光激光与水平方向的角度可调以改变所述白光的色温；所述黄光激发组件为荧光轮。

本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种LCD投影机，包括前述的任意一种LCD投影机光源光路。

实施本发明的LCD投影机光源光路，以及包括所述LCD投影机光源光路的LCD投影机，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。进一步地，通过特定的光路结构设置，能够减小光源光路的体积。更进一步地，通过调节蓝光激光与水平方向的角度可调以改变最终形成的白光的色温。

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LCD投影机光源光路的第一实施例的原理框图；

图2是本发明的LCD投影机光源光路的第二实施例的光路图；

图3示出了所述蓝色激光光源A-1发出的蓝光与水平方向的角度和优选CCT值之间的关系；

图4示出了所述蓝色激光光源A-1发出的蓝光与水平方向的角度和色域范围的关系。

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。

本发明的一种LCD投影机光源光路，包括发出蓝光的蓝光激光光源、设置在所述蓝光的传播方向上以将所述蓝光分光成第一偏振蓝光和第二偏振蓝光的偏振分光组件、用于传播所述第一偏振蓝光的第一偏振蓝光传播光路和用于传播所述第二偏振蓝光的第二偏振蓝光传播光路，设置在所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的交汇处的以反射黄光并透射所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的分色组件，接受第一透射蓝光的激发以生成与所述第一透射蓝光传播方向相反的激发黄光的黄光激发组件；所述激发黄光经所述分色组件反射后产生的反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。实施本发明的LCD投影机光源光路，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。

图1是本发明的LCD投影机光源光路的第一实施例的原理框图。如图1所示，本发明的LCD投影机光源光路，包括蓝光激光光源100、偏振分光组件200、第一偏振蓝光传播光路300、第二偏振蓝光传播光路400、分色组件500以及黄光激发组件600。所述蓝光激光光源100可以水平设置，垂直设置，或者与水平方向或垂直方向成角度设置，从而发射水平方向，垂直方向，或者与水平方向或垂直方向成角度的蓝光B。在本发明的进一步的优选实施例中，所述蓝光的发射方向可调。

所述偏振分光组件200沿着所述蓝光的传播方向设置在所述蓝光激光光源100的后方，从而将所述蓝光B分光成第一偏振蓝光S和第二偏振蓝光P。优选的，所述偏振分光组件200可以是S光反射，P光透射的偏振分光组件，也可以是S光透射，P光反射的偏振分光组件。本领域技术人员可以根据实际光路需要，选择市面上的偏振分光器件。因此，第一偏振蓝光S可以是S偏振光，或者P偏振光，对应的，第二偏振蓝光P可以是P偏振光，或者S偏振光。

所述第一偏振蓝光传播光路300用于传播所述第一偏振蓝光S，所述第二偏振蓝光传播光路400用于传播所述第二偏振蓝光P。在本申请中，所述第一偏振蓝光传播光路300和所述第二偏振蓝光传播光路400可以包含或者不包含任何光学器件，其只要能够通过光学器件的组合，例如折射，反射，将所述第一偏振蓝光S和所述第二偏振蓝光P在一点交汇即可。在本发明的一个优选实施例中，所述第一偏振蓝光S水平传播，所述第二偏振蓝光P垂直传播，因此可以在所述第二偏振蓝光传播光路400中设置两个反射镜将垂直传播的所述第二偏振蓝光P经两次反射成水平传播。而所述第一偏振蓝光传播光路300可以不含任何光学器件，或者仅包括不改变其传播方向的透镜。同理，也可以设置成所述第一偏振蓝光传播光路300中设置两个反射镜将水平传播的所述第一偏振蓝光S经两次反射成垂直传播。而所述第二偏振蓝光传播光路400中可以不含任何光学器件，或者仅包括不改变其传播方向的透镜。本领域技术人员可以根据实际情况设置相应的所述第一偏振蓝光传播光路300和所述第二偏振蓝光传播光路400，各种实现类似功能的光路都落入本发明的保护范围。

在本发明中，所述分色组件500设置在所述第一偏振蓝光S和所述第二偏振蓝光P的交汇处，其可以是任何市面上可购的分色镜，其可以将黄光(即红光和绿光的混合光，或者红光，或者绿光)进行反射，并且将蓝光进行透射。在本发明的优选实施例中，所述分色组件500将交汇的所述第一偏振蓝光S和所述第二偏振蓝光P透射，因此所述第一偏振蓝光S和所述第二偏振蓝光P将沿着原来的传播方向继续向前传播，从而形成沿着不同方向传播的第一透射蓝光和第二透射蓝光。在本发明中，所述第一透射蓝光可以指代所述第一偏振蓝光S的透射光，也可以指代所述第二偏振蓝光P的透射光。同理，所述第二透射蓝光也是如此，其可以指代所述第二偏振蓝光P的透射光，也可以指代所述第一偏振蓝光S的透射光。在本发明的一个优选实施例中，所述分色组件500可以是分色镜，其将宽频谱的黄光(红光到绿光频段范围)进行反射，而将蓝光进行透射。

在本发明的优选实施例中，所述黄光激发组件600可以是任何受到蓝光激发后生成黄光的材料或者器件。其例如可以是黄色荧光轮，也可以是例如黄色染料等等。所述黄光激发组件600可以设置在所述第一偏振蓝光S的透射光的传播方向上，也可以设置在所述第二偏振蓝光P的透射光的传播方向上，从而受到所述第一偏振蓝光S的透射光激发或者受到所述第二偏振蓝光P的透射光的激发，从而生成与该透射光传播方向相反的激发黄光Y1。该激发光黄Y1因此将返回到所述分色组件500。而该分色组件500将其反射，产生反射黄光Y2。该反射黄光Y2与所述第二偏振蓝光P的透射光，或者该反射黄光Y2与所述第一偏振蓝光S的透射光混合形成白光。该反射黄光Y2具体与哪个透射光混合，取决于具体光路。本领技术人员可以根据本发明的教导，对光路进行设计，从而获得该混合白光。

实施本发明的LCD投影机光源光路，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。

图2是本发明的LCD投影机光源光路的第二实施例的光路图。如图2所示，本发明的LCD投影机光源光路包括蓝色激光光源A-1、偏振分光组件D-1、第一偏振蓝光传播光路、第二偏振蓝光传播光路、荧光轮A-2、分色镜D-4。在图2所示实施例中，第一偏振蓝光传播光路包括反射镜D-2、D-3，中继透镜E-1、E-2和E-3。第二偏振蓝光传播光路包括中继透镜E-5。如图2所示，所述蓝光激光光源A-1为水平设置。由于激光光源出射光束具有单一偏振的特性，因此当蓝光激光光源A-1发射的蓝光B-1的传播方向与偏振分光组件D-1设置成平行或者垂直时，对于偏振分光组件D-1来说，只有S光或者只有P光，但当蓝光激光光源A-1发射的蓝光的传播方向与偏振分光组件D-1设置成成角度，例如45度角时，就包括S偏振光C-1和P偏振光C-2。如图2所示，蓝光激光光源A-1水平设置，而偏振分光组件D-1与水平方向成角度设置，这样，蓝光激光光源A-1发射的蓝光B-1传播到偏振分光组件D-1时，偏振分光组件D-1将对S偏振光C-1进行反射，对P偏振光C-2进行透射，从而形成在垂直方向上向上传播的S偏振光C-1和在水平方向上传播的P偏振光C-2。随后，S偏振光C-1传播到与垂直方向成角度设置的反射镜D2，其方向改变成在水平方向上传播，然而照射到同样与垂直方向成角度且与反射镜D2对称设置的反射镜D3上，其方向改变成垂直向下传播。在图2所示的优选实施例中，在偏振分光组件D-1和反射镜D2之间，在反射镜D2和D3之间，在反射镜D3和分色镜D-4之间，分别设置中继透镜E-1到E-3。当然，也可以省略中继透镜。沿水平方向传播的P偏振光C-2经中继透镜E-5继续沿原方向水平传播。本领域技术人员知悉，任何类型的中继透镜都均可以用于本发明。此外，还可以设置其他类型的光学器件在该光路中，只要其不改变S偏振光C-1和P偏振光C-2的传播方向即可。在本实施例中，分色镜D-4与水平方向成角度设置在P偏振光C-2和S偏振光C-1的交汇位置附近。而分色镜D-4的功能是将宽频谱的黄光(红光到绿光频段范围)进行反射，而将蓝光进行透射。这样由于P偏振光C-2和S偏振光C-1均是蓝光，因此均将从分色镜D-4透射，然后沿原传播方向继续向前传播。即S偏振光C-1穿透分色镜D-4后形成继续沿垂直方向向下传播的第一透射蓝光F1，而于P偏振光C-2穿透分色镜D-4后形成继续沿水平方向向外传播的第二透射蓝光F2。在图2所示实施例中，所述荧光轮A-2沿水平方向设置在分色镜D-4之后，因此第二透射蓝光F2在照射到荧光轮A-2之后，将激发荧光轮A-2产生沿水平方向反向传播的激发黄光Y-1。该激发黄光Y-1将返回到分色镜D-4，然后经分色镜D-4反射，行程沿垂直方向向下传播反射黄光。该反射黄光将会与沿垂直方向向下传播的第一透射蓝光F1混合，从而形成沿垂直方向向下传播的混合白光。该混合白光可以输出到投影机内部的光机，供投影机使用。当然，本领域技术人员知悉，荧光轮A-2可以沿垂直方向设置，而这样生成的混合白光将沿水平方向传播。本领域技术人员可以对相关光路进行适应性修改或改变，从而获得等效的光路。进一步的，在荧光轮A-2和分色镜D-4还可以进一步设置中继透镜E-4。此外，还可以设置其他类型的光学器件在该光路中。

实施本发明的LCD投影机光源光路，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温(优选可以低于80度)，延长投影机使用寿命，同时衰减速度降低，使得用户可以长时间享受优质画面，并且有效减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源因而更加环保，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。

进一步地，在本发明的进一步的优选实施例中，所述蓝色激光光源A-1的角度可调，从而使得其发射的蓝光与偏振分光组件D-1之间的角度可调，从而使得生成的P偏振光C-2和S偏振光C-1的分量不同，从而可以调节生成的白光的色温。本领域技术人员知悉，P偏振光C-2与S偏振光C-1的分量与偏振分光组件D-1与水平方向的角度以及偏振分光组件D-1与垂直方向的角度成比例。因此通过调节该角度，即可以调节P偏振光C-2和S偏振光C-1的分量。而通过调节S偏振光C-1可以调节获得的反射黄光的分量。图3示出了所述蓝色激光光源A-1发出的蓝光与水平方向的角度和优选CCT值之间的关系。图4示出了所述蓝色激光光源A-1发出的蓝光与水平方向的角度和色域范围的关系。本领域技术人员可以根据图3和4，以及实际的需要，选择相关角度，从而获得所需的白光，例如在本发明的一个优选实施例中，与水平方向的角度(即旋转角度)为51-75度。

实施本发明的LCD投影机光源光路，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。进一步地，通过特定的光路结构设置，能够减小光源光路的体积。更进一步地，通过调节蓝光激光与水平方向的角度可调以改变最终形成的白光的色温。

本发明还涉及一种LCD投影机，其包括上述任意一种LCD投影机光源光路。本领域技术人员知悉，可以采用现有技术中的任何一种LCD投影机部件构造本发明的LCD投影机的光源之外的其他部件。基于本发明的教导和本领域中的公知常识，本领域技术人员能够构造这样一种LCD投影机。实施本发明的LCD投影机，通过蓝光激光搭配黄光激发组件的模式，可以改善使用时光源发热产生的高温，延长投影机使用寿命，减短开关机时所用的缓冲时间，无需使用含有汞的光源，并且亮度更高、能耗更低、光线更加纯净，色域数值更好。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

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LCD投影机光源光路，其特征在于，包括发出蓝光的蓝光激光光源、设置在所述蓝光的传播方向上以将所述蓝光分光成第一偏振蓝光和第二偏振蓝光的偏振分光组件、用于传播所述第一偏振蓝光的第一偏振蓝光传播光路和用于传播所述第二偏振蓝光的第二偏振蓝光传播光路，设置在所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的交汇处的以反射黄光并透射所述第一偏振蓝光和所述第二偏振蓝光的分色组件，接受第一透射蓝光的激发以生成与所述第一透射蓝光传播方向相反的激发黄光的黄光激发组件；所述激发黄光经所述分色组件反射后产生的反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。

2.根据权利要求1所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述偏振分光组件与水平传播的所述蓝光的成角度设置以将所述蓝光分光成沿垂直方向传播的第一偏振蓝光和沿水平方向传播的第二偏振蓝光。

3.根据权利要求2所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述第一偏振蓝光传播光路包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿所述垂直方向彼此对称设置，从而使得所述第一偏振蓝光与沿水平方向传播的第二偏振蓝光交汇。

4.根据权利要求3所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述第一偏振蓝光垂直向上传播并且在经所述第一反射镜反射后沿水平方向传播，再经所述第二反射镜反射之后沿垂直方向传播。

5.根据权利要求4所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述第一偏振蓝光传播光路包括设置在所述偏振分光组件和所述第一反射镜之间的第一中继透镜，设置在所述第一反射镜和第二反射镜之间的第二中继透镜，以及设置在所述第二反射镜和所述分色组件之间的第三中继透镜。

6.根据权利要求1所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述第二偏振蓝光传播光路包括沿着所述第二偏振蓝光的传播路径设置在所述偏振分光组件和所述分色组件之间的第四中继透镜。

7.根据权利要求6所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述分色组件与水平方向成角度设置，从而使得所述第一偏振蓝光沿垂直方向直接透射以形成第二透射蓝光且所述第二偏振蓝光沿水平方向直接透射以形成所述第一透射蓝光。

8.根据权利要求7所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述黄光激发组件在所述第一透射蓝光的传播方向上设置在所述分色组件后方，从而产生朝着所述分色组件水平传播的激发黄光，所述激发黄光经所述分色组件反射之后形成沿着垂直方向传播的反射黄光，所述反射黄光与所述第二透射蓝光混合以产生白光。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的LCD投影机光源光路，其特征在于，所述蓝光激光光源发射的蓝光激光与水平方向的角度可调以改变所述白光的色温，所述黄光激发组件为荧光轮。

10.一种LCD投影机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任意一项所述的LCD投影机光源光路。

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