CN111752082B - 光源装置及投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光源装置及投影系统，涉及光学设备技术领域，所述光源装置包括：激光光源、可调整装置及波长转换装置，所述可调整装置位于所述激光光源和波长转换装置之间，所述可调整装置包括镜体和驱动机构，所述镜体用于透射或者反射所述激光光源发出的激光，从所述镜体出射的激光能够照射在旋转的所述波长转换装置的波长转换区域内，并在所述波长转换区域内形成光斑路径；所述驱动机构与所述镜体连接，所述驱动机构驱动所述镜体运动，用于改变从所述镜体出射的激光的传播方向，以使所述波长转换装置上的激光光斑路径中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置的旋转中心的距离不同。

Description

光源装置及投影系统
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，尤其是涉及一种光源装置及投影系统。
背景技术
激光荧光光源指采用蓝色激光激发荧光粉产生荧光的光源。如图1所示，激光光源100发出激发光，通常情况下为蓝色激光，经过光整形元件500入射到二向色镜400上，发生反射，经过光整形元件500入射到波长转换装置300上，波长转换装置300上分布有波长转换材料，受到激发光激发后，产生受激发光并反射，连续透过光整形元件500和二向色镜400后出射。
现有技术中，将激光光源100发出的激发光在波长转换装置300上会聚成一个小小的光斑进行激发，产生受激发光。当需要提高受激发光的光输出时，就需要相应的提高激发光的功率，同时导致激发效率的降低，为了避免荧光粉激发效率的降低，现有技术是通过增加波长转换装置300的直径，以增加参与激发的荧光粉的面积，从而达到避免激发效率降低的目的。但是，随着光源激发光功率的提高，波长转换装置的直径越来愈大，造成光源体积及成本的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光源装置及投影系统，以缓解现有的激光光源体积大成本高的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供的一种光源装置，所述光源装置包括：激光光源、可调整装置及波长转换装置，所述可调整装置位于所述激光光源和波长转换装置之间，所述可调整装置包括镜体和驱动机构，所述镜体用于透射或者反射所述激光光源发出的激光，从所述镜体出射的激光能够照射在旋转的所述波长转换装置的波长转换区域内，并在所述波长转换区域内形成光斑路径；
所述驱动机构与所述镜体连接，所述驱动机构驱动所述镜体运动，用于改变从所述镜体出射的激光的传播方向，以使所述波长转换装置上的激光光斑路径中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置的旋转中心的距离不同。
进一步的，所述驱动机构用于驱动所述镜体摆动。
进一步的，所述镜体的摆动轴与所述镜体平行；从所述镜体出射的激光能够在所述波长转换装置上形成激发光斑，所述摆动轴的长度方向与所述激发光斑到所述波长转换装置的旋转中心的连线方向平行或垂直。
进一步的，所述光源装置具有摆动轴，所述镜体与所述摆动轴转动连接，所述镜体上设置有第一磁性元件，所述驱动机构包括电磁吸附装置，所述电磁吸附装置靠近所述第一磁性元件，所述电磁吸附装置用于吸引或者排斥所述第一磁性元件，以使所述镜体绕所述摆动轴摆动。
进一步的，所述驱动机构用于驱动所述镜体旋转，且所述镜体的旋转轴与所述镜体的表面所成夹角小于90度。
进一步的，所述镜体为二向色镜，所述二向色镜用于反射所述激光光源发出的光，且透射所述波长转换装置发出的受激光。
进一步的，所述驱动机构用于驱动所述镜体旋转，所述镜体用于透射所述激光光源发出的光；
沿所述镜体的旋转方向，所述镜体上依次设置有多个透射区域，多个透射区域的入光面与出光面所成的夹角不同，且多个透射区域能够旋转经过所述激光光源发出的激光的传播路径。
进一步的，所述驱动机构用于驱动所述镜体旋转，所述镜体用于透射所述激光光源发出的光；
所述镜体包括相对的入光面和出光面，且入光面与所述出光面呈夹角设置。
第二方面，本发明实施例提供的一种投影系统，所述投影系统包括上述的光源装置。
进一步的，所述投影系统包括矩形入口，所述驱动机构用于驱动所述镜体摆动，且所述镜体的摆动方向与所述矩形入口的长边方向一致。
本发明实施例提供的光源装置包括：激光光源、可调整装置及波长转换装置，所述可调整装置位于所述激光光源和波长转换装置之间，激光光源发出的激光经过可调整装置后照射到波长转换装置的波长转换区内。所述可调整装置包括镜体和驱动机构，所述镜体用于透射或者反射所述激光光源发出的激光，从所述镜体出射的激光在旋转的所述波长转换区域内形成光斑路径。所述驱动机构与所述镜体连接，所述驱动机构驱动所述镜体运动，镜体的运动改变了入射光的入射角以及出射的激光的传播方向，那么出射光不再以固定方向照射在波长转换装置上，出射光照射位置的变化与旋转的波长转换装置配合，可以在波长转换装置上形成非圆形的光斑路径，并且波长转换装置上的激光光斑路径中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置的旋转中心的距离不同，即形成了非规则的运动路径，并且该光斑路径的长度相对于圆形的光斑路径明显增加了，在相同直径的波长转换装置中，增加荧光粉的照射面积，提升激发效率，增加光源亮度输出。从而在不增加波长转换装置直径的情况下，产生更多的受激发光。
本发明实施例提供的投影系统包括上述的光源装置。因为本发明实施例提供的投影系统引用了上述的光源装置，所以，本发明实施例提供的投影系统也具备光源装置的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的光源装置的示意图；
图2为现有技术中的光源装置的光斑路径的示意图；
图3为本发明实施例1提供的光源装置的示意图；
图4为图3中光源装置的光斑路径的示意图；
图5为本发明实施例2提供的光源装置的示意图；
图6为本发明实施例3提供的光源装置的示意图；
图7A和7B为本发明实施例3提供的光源装置的镜体旋转180度前后的示意图；
图8为本发明实施例提供的投影系统的示意图。
图标：100-激光光源；210-镜体；221-电机；222-电磁吸附装置；223-第一磁性元件；300-波长转换装置；310-波长转换区域；320-光斑路径；400-二向色镜；500-光整形元件；600-会聚模块；700-光机系统入口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图3所示，本发明实施例提供的光源装置包括：激光光源100、可调整装置及波长转换装置300，所述可调整装置位于所述激光光源100和波长转换装置300之间，激光光源发出的激光经过可调整装置后照射到波长转换装置300的波长转换区域310内。
其中，所述可调整装置包括镜体210和驱动机构，所述镜体210可以为反射镜，也可以为透射镜，用于透射或者反射所述激光光源100发出的激光。
波长转换装置300工作时，其上的波长转换区域是旋转的，从所述镜体210出射的激光在旋转的所述波长转换区域内可以形成光斑路径320，如图2所示，现有技术中，照射在波长转换装置300上的激光的传播方向是不变的，所以，配合旋转的波长转换装置300，通过光整形元件500在波长转换装置300上形成的光斑路径320为呈圆形。
所述驱动机构与所述镜体210连接，所述驱动机构驱动所述镜体210运动，镜体210的运动改变了入射光的入射角以及出射的激光的传播方向，那么出射光不再以固定方向照射在波长转换装置300上，出射光照射位置的变化与旋转的波长转换装置300配合，可以通过光整形元件500在波长转换装置300上形成非圆形的光斑路径320，并且波长转换装置300上的激光光斑路径320中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置300的旋转中心的距离不同，即形成了非规则的运动路径，并且该光斑路径320的长度相对于圆形的光斑路径320明显增加了，在相同直径的波长转换装置300中，增加荧光粉的照射面积，提升激发效率，增加光源亮度输出。从而在不增加波长转换装置300直径的情况下，产生更多的受激发光。
本实施例中，所述驱动机构可以用于驱动所述镜体210摆动。
也就是说，镜体210在驱动机构的驱动下可以绕某一旋转轴进行往复的小角度的转动，从而改变了镜体210的入光面的朝向，进而改变了激光的入射角和出射角，以使从可调整装置出射的激光落在波长转换装置300上的位置成周期性的变化。
如图3所示，具体的，本实施例的一种实施方式，镜体210可以为反射镜，镜体210具有反光面，镜体210进行小角度的摆动，将出射光反射到波长转换区域310内，因为镜体210在不断的运动，配合旋转的波长转换装置300，可以通过光整形元件500在波长转换装置300上形成不规则的光斑路径320，示例的，镜体210的摆动方向可以与所述波长转换装置300的径向方向相同，那么，最终在波长转换装置300上形成的光斑路径320如图4所示。波长转换装置300转速一定时，当镜体210的摆动频率越高，激发光斑在波长转换装置300上的轨迹就越长；反之，摆动频率越低，激发光斑路径320越短。可以通过试验及实际需求，选择合适的摆动频率，既满足激发效率又满足成本与噪声。
需要说明的，镜体210的摆动角度受到波长转换区域310宽度的限制，镜体210摆动角度过大，部分激光将无法落在波长转换区域310内，造成损失。
具体的，所述镜体210的摆动轴与所述镜体210平行；从所述镜体210出射的激光能够在所述波长转换装置300上形成激发光斑，所述摆动轴的长度方向与所述激发光斑到所述波长转换装置300的旋转中心的连线方向平行或垂直。
摆动轴的长度方向可以与所述激发光斑到所述波长转换装置300的旋转中心的连线方向平行，也就是说，当波长转换装置300停止转动，且镜体210停止摆动时，波长转换装置上的会产生一个激发光斑，而当镜体210摆动，且摆动轴的长度方向可以与所述激发光斑到所述波长转换装置300的旋转中心的连线方向平行时，可以在波长转换装置300上形成沿第一方向延伸的线段；同理，当波长转换装置300停止转动，且镜体210停止摆动时，波长转换装置上的会产生一个激发光斑，而当镜体210摆动，且摆动轴的长度方向可以与所述激发光斑到所述波长转换装置300的旋转中心的连线方向垂直时，在波长转换装置300上形成沿第二方向延伸的线段，且第一方向和第二方向垂直。运动的出射光与旋转的波长转换装置300配合形成的光斑路径320可以在波长转换装置300上占据较大的面积，进而在相同激发功率的条件下，单位面积上波长转换材料的照射时间就降低了，使得单位面积上波长转换材料的热量降低，从而，提高了转换的效率，达到增加光源光通量的目的。
所述光源装置具有摆动轴，所述镜体210与所述摆动轴转动连接，所述镜体210上设置有第一磁性元件223，所述驱动机构包括电磁吸附装置222，所述电磁吸附装置222靠近所述第一磁性元件223，所述电磁吸附装置222用于吸引或者排斥所述第一磁性元件223，以使所述镜体210绕所述摆动轴摆动。
当电磁吸附装置222启动时，通过电流方向的改变，改变电磁的方向，从而周期性的对第一磁性元件223产生引力或者斥力，以使镜体210可以绕摆动轴进行摆动。
驱动装置不限于电磁吸附装置，能够使得镜体往复振动的装置都可以，例如步进电机等。
如图1和图3所示，现有技术中的光源装置内，在激光光源100和波长转换装置300之间设置有一个二向色镜400，该二向色镜400可以反射激光光源100发出的激光，并且透射波长转换装置300转换后的受激光。而本实施例中，镜体210可以为起到上述作用的二向色镜400，反射激光光源100发出的光，且透射所述波长转换装置300发出的受激光，驱动机构与二向色镜400连接，用于驱动二向色镜400摆动。
在光源和可调整装置之间，以及在可调整装置和波长转换装置300之间设置有光整形元件500，光整形元件500用于对光束进行处理，光整形元件500属于现有技术，其作用不再赘述。
实施例2
如图5所示，与实施例1不同之处在于，所述驱动机构用于驱动所述镜体210旋转，且所述镜体210的旋转轴与所述镜体210的表面所成夹角小于90度。
本实施例的一种实施方式，镜体210可以为反射镜，驱动机构可以为电机221，镜体210的旋转轴与镜体210的反射面呈夹角设置，且旋转轴不垂直于镜体210的反射面。镜体210绕旋转轴转动时，镜体210的反射面的朝向在不停的改变，随着反射面朝向的改变，激光的入射角也在不停的改变，从而改变了激光落在波长转换装置300上的位置，配合旋转的波长转换装置300，可以在波长转换装置300上形成非规则的运动路径，并且该光斑路径320的长度相对于圆形的光斑路径320明显增加了。
旋转轴与镜体210表面的夹角受到波长转换装置300上波长转换区域310宽度的影响，夹角过大，部分激光将无法落在波长转换区域310内，造成损失。通常，二者的夹角可以为1～5度。
如图1和图5所示，现有技术中的光源装置内，在激光光源100和波长转换装置300之间设置有一个二向色镜400，该二向色镜400可以反射激光光源100发出的激光，并且透射波长转换装置300转换后的受激光。而本实施例中，镜体210可以为起到上述作用的二向色镜400，反射激光光源100发出的光，且透射所述波长转换装置300发出的受激光，驱动机构与二向色镜400连接，用于驱动二向色镜400转动。
实施例3
与实施例1和实施例2不同之处在于，本实施例中，镜体210被驱动机构驱动旋转，镜体210的入射面和出射面的呈夹角设置的。
本实施例的一种实施方式，所述驱动机构用于驱动所述镜体210旋转，所述镜体210用于透射所述激光光源100发出的光；沿所述镜体210的旋转方向，所述镜体210上依次设置有多个透射区域，多个透射区域的入光面与出光面所成的夹角不同，且多个透射区域能够旋转经过所述激光光源100发出的激光的传播路径。
上述实施方式中，镜体210为非规则形状，驱动机构可以为电机221，多个透射区域处的倾斜角度不同，当不同倾斜角度的透射区域转动到入射光的传播路径上时，可以将激光朝不同的方向折射，从而改变出射光的传播路径。
本实施例的另一种实施方式，所述驱动机构用于驱动所述镜体210旋转，所述镜体210用于透射所述激光光源100发出的光；所述镜体210包括相对的入光面和出光面，且入光面与所述出光面呈夹角设置。
如图6、图7A和图7B所示，本实施方式中，镜体210可以为具有一定角度的圆心片，驱动机构可以为电机221，可以位于镜体210中心位置，镜体210旋转的过程中，不同的位置对入射光的角度改变不一样。
镜体210旋转的快慢同样决定了激发光斑在波长转换装置300上的轨迹的长度。
本发明实施例提供的投影系统包括上述的光源装置。因为本发明实施例提供的投影系统引用了上述的光源装置，所以，本发明实施例提供的投影系统也具备光源装置的优点。
如图8所示，所述投影系统包括矩形入口，所述驱动机构用于驱动所述镜体210摆动，且所述镜体210的摆动方向与所述矩形入口的长边方向一致。
为了满足光源装置出来的光能够会聚到光机系统中，光机系统入口700为矩形的口径，需要使得二向色镜400的振动方向与矩形口径的长边方向一致，受激发光的光斑像在矩形口径的长边方向来回移动，这样可以满足最大的光源效率，不会造成能量的损失。
在光机系统入口700和光源装置之间设置有会聚模块600，用于将光线会聚。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：激光光源(100)、可调整装置及波长转换装置(300)，所述可调整装置位于所述激光光源(100)和波长转换装置(300)之间，所述可调整装置包括镜体(210)和驱动机构，所述镜体(210)用于反射所述激光光源(100)发出的激光，从所述镜体(210)出射的激光能够照射在旋转的所述波长转换装置(300)的波长转换区域内，并在所述波长转换区域内形成光斑路径(320)；
所述驱动机构与所述镜体(210)连接，所述驱动机构驱动所述镜体(210)运动，用于改变从所述镜体(210)出射的激光的传播方向，以使所述波长转换装置(300)上的激光光斑路径(320)中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置(300)的旋转中心的距离不同；
所述驱动机构用于驱动所述镜体(210)摆动；
所述光源装置具有摆动轴，所述镜体(210)与所述摆动轴转动连接，所述镜体(210)上设置有第一磁性元件(223)，所述驱动机构包括电磁吸附装置(222)，所述电磁吸附装置(222)靠近所述第一磁性元件(223)，所述电磁吸附装置(222)用于吸引或者排斥所述第一磁性元件(223)，以使所述镜体(210)绕所述摆动轴摆动。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述镜体(210)的摆动轴与所述镜体(210)平行；从所述镜体(210)出射的激光能够在所述波长转换装置(300)上形成激发光斑，所述摆动轴的长度方向与所述激发光斑到所述波长转换装置(300)的旋转中心的连线方向平行或垂直。
3.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述镜体(210)为二向色镜(400)，所述二向色镜(400)用于反射所述激光光源(100)发出的光，且透射所述波长转换装置(300)发出的受激光。
4.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括：激光光源(100)、可调整装置及波长转换装置(300)，所述可调整装置位于所述激光光源(100)和波长转换装置(300)之间，所述可调整装置包括镜体(210)和驱动机构，所述镜体(210)用于透射所述激光光源(100)发出的激光，从所述镜体(210)出射的激光能够照射在旋转的所述波长转换装置(300)的波长转换区域内，并在所述波长转换区域内形成光斑路径(320)；
所述驱动机构与所述镜体(210)连接，所述驱动机构驱动所述镜体(210)运动，用于改变从所述镜体(210)出射的激光的传播方向，以使所述波长转换装置(300)上的激光光斑路径(320)中至少存在连续的一段，该段上任意两点距离波长转换装置(300)的旋转中心的距离不同；
所述驱动机构用于驱动所述镜体(210)旋转，所述镜体(210)用于透射所述激光光源(100)发出的光；沿所述镜体(210)的旋转方向，所述镜体(210)上依次设置有多个透射区域，多个透射区域的入光面与出光面所成的夹角不同，且多个透射区域能够旋转经过所述激光光源(100)发出的激光的传播路径；
或者，所述驱动机构用于驱动所述镜体(210)旋转，所述镜体(210)用于透射所述激光光源(100)发出的光；所述镜体(210)包括相对的入光面和出光面，且入光面与所述出光面呈夹角设置。
5.一种投影系统，其特征在于，所述投影系统包括权利要求1-3任意一项，或者权利要求4所述的光源装置。
6.根据权利要求5所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统包括矩形入口，所述驱动机构用于驱动所述镜体(210)摆动，且所述镜体(210)的摆动方向与所述矩形入口的长边方向一致。
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