CN112114486A - 一种激光照明装置、激光投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光照明装置、激光投影装置，包括：蓝色激光光源，用于发射蓝色激光；复合荧光轮，复合荧光轮包括透射分块和荧光分块，蓝色激光一部分穿过透射分块形成蓝光光路，另一部分被荧光分块激发形成黄色光束；绿穿红返镜，黄色光束穿过绿穿红返镜形成绿光光路和红光光路；蓝光光路、绿光光路和红光光路分别通过选择偏振组件形成第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路，第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路通过合光棱镜形成混合光束。该装置通过使用激光、荧光轮和二向色片的组合提供三色光，使得装置寿命更长，且亮度更高；将荧光激发光路与分光光路共用一部分光路，使得装置整体更紧凑，有利于减小装置的体积。

Description

一种激光照明装置、激光投影装置

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，尤指一种激光照明装置、激光投影装置。

背景技术

现有的应用于投影仪的该类型照明装置，一种是使用LED灯等作为光源，另一种是实用激光作为光源。使用LED灯等元器件作为光源，光效率较低、寿命低，且此类光源的发散角大，光的利用效率普遍较低，同时，靠近光源的镜片形状特殊，较难设计与加工，导致应用此类照明装置的投影仪使用范围受限，因此，使用激光照明装置作为投影光源得到广泛应用。

现有的激光照明装置，荧光激发光路与分光光路普遍分置，使得系统冗长、复杂，设计加工难度较大，且由于光路分置，会使得该类型照明装置无法兼顾亮度与体积，造成了现有的高亮度投影仪体积巨大，使用范围受限。因此，需要一种亮度较高、结构较简单，且体积较小的激光照明装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光照明装置、激光投影装置，通过使用激光、荧光轮和二向色片的组合提供三色光，使得装置寿命更长，且亮度更高；同时，将荧光激发光路与分光光路共用一部分光路，使得装置整体更紧凑、结构更简单，有利于减小装置的体积。

本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种激光照明装置，包括：

蓝色激光光源，用于发射蓝色激光；

复合荧光轮，所述复合荧光轮包括透射分块和荧光分块，所述蓝色激光一部分穿过所述透射分块形成蓝光光路，另一部分被所述荧光分块激发形成黄色光束；

绿穿红返镜，所述黄色光束穿过所述绿穿红返镜形成绿光光路和红光光路；

其中，所述蓝光光路、所述绿光光路和所述红光光路分别通过选择偏振组件形成第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路，所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路通过合光棱镜形成混合光束。

通过设置蓝色激光光源和复合荧光轮，复合荧光轮包括透射分块和荧光分块，使得蓝色激光通过复合荧光轮能够分成蓝光光路和黄色光束，通过设置绿穿红返镜，能够进一步的将黄色光束分成绿光光路和红光光路，再将蓝光光路、绿光光路和红光光路分别通过选择偏振组件，能够对各光路进行选择，最后将各光路通过合光棱镜形成混合光束。通过使用激光、荧光轮和二向色片的组合提供三色光，能够使装置寿命更长，且亮度更高；同时，将荧光激发光路与分光光路共用一部分光路，使得装置整体更紧凑、结构更简单，有利于减小装置的体积。

进一步地，所述蓝色激光光源与所述复合荧光轮之间设置有蓝穿黄反镜，所述蓝色激光穿过所述蓝穿黄反镜射向所述复合荧光轮；

所述蓝穿黄反镜倾斜设置，经所述荧光分块激发形成的所述黄色光束射向所述蓝穿黄反镜，并发生反射，使所述黄色光束和所述蓝光光路形成夹角。

蓝穿黄反镜为二向色片，蓝穿黄反镜靠近光源的一面镀增透膜，用于提高效率，且远离光源的一面镀蓝穿黄反膜，即蓝色穿透，黄色反射的膜层，使得黄色光束在射向蓝穿黄反膜之后发生反射。

通过在蓝色激光光源与复合荧光轮之间设置有蓝穿黄反镜，且蓝穿黄反镜倾斜设置，使得蓝色激光在通过蓝穿黄反镜射到复合荧光轮，并在复合荧光轮的作用下分为蓝光光路和黄色光束后，黄色光束能够在射向蓝穿黄反镜之后发生反射，使得黄色光束和蓝光光路能够形成夹角，有利于黄色光束和蓝光光路的分开处理，避免相互影响。

进一步地，所述蓝色激光光源与所述蓝穿黄反镜之间依次设置有与所述蓝色激光光源、所述蓝穿黄反镜同轴心的第一透镜、复眼透镜和第二透镜，

所述第一透镜和所述复眼透镜用于将所述蓝色激光均匀化，

所述第一透镜和所述第二透镜用于缩小所述蓝色激光的光照范围；

所述蓝穿黄反镜与所述复合荧光轮之间设有第三透镜，所述第三透镜用于将所述蓝色激光缩小成光斑。

通过在蓝色激光光源与蓝穿黄反镜之间依次设置与蓝色激光光源、蓝穿黄反镜同轴心的第一透镜、复眼透镜和第二透镜，使得第一透镜和复眼透镜能够将蓝色激光均匀化，第一透镜和第二透镜能够缩小蓝色激光的光照范围，有利于光线的处理，避免光损失；通过在蓝穿黄反镜与复合荧光轮之间设置第三透镜，能够将蓝色激光缩小成光斑。

进一步地，所述复合荧光轮远离所述蓝色激光光源的一侧设置有第一反射镜，

所述第一反射镜与所述蓝穿黄反镜纵向对称设置，使所述蓝光光路经所述第一反射镜反射后与所述黄色光束平行；

所述绿穿红返镜与所述蓝穿黄反镜横向对称设置，使经所述绿穿红返镜形成的所述绿光光路与经所述第一反射镜反射后的所述蓝光光路平行，并与所述红光光路形成夹角。

通过在复合荧光轮远离蓝色激光光源的一侧设置有第一反射镜，第一反射镜与蓝穿黄反镜纵向对称设置，使得蓝光光路经第一反射镜反射后能够与黄色光束平行，从而使对蓝光光路和黄色光束操作的各结构能够在不互相影响的前提下更紧凑，有利于减小装置的体积；同理，通过将绿穿红返镜与蓝穿黄反镜横向对称设置，能够使蓝光光路与绿光光路平行，使处理红光光路的结构位于中间，使装置的体积更小。

进一步地，所述蓝穿黄反镜和所述绿穿红返镜之间依次设置有与所述蓝穿黄反镜和所述绿穿红返镜同轴的极化偏振转换元件和第四透镜，

所述极化偏振转换元件用于将所述黄色光束转换为P偏振光，

所述第四透镜用于将所述黄色光束缩小。

通过在蓝穿黄反镜和绿穿红返镜之间依次设置极化偏振转换元件和第四透镜，能够将黄色光束转换为P偏振光，且能够将黄色光束缩小，使其范围大小满足选择偏振组件。

进一步地，所述选择偏振组件均包括PBS偏振片和LCoS芯片，所述蓝光光路、所述红光光路和所述绿光光路均穿过所述PBS偏振片并射向所述LCoS芯片，

所述LCoS芯片将所述蓝光光路、所述红光光路和所述绿光光路转换为S偏振光，并重新照射到所述PBS偏振片上。

进一步地，所述PBS偏振片均倾斜设置，使所述PBS偏振片反射所述S偏振光形成所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路。

通过将PBS偏振片倾斜设置，能够使重新照射到PBS偏振片上的S偏振光发生反射，并与原光路存在夹角，以便将第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路混合。

进一步地，所述合光棱镜具有三个偏振选择片，且三个偏振选择片呈“凵”形设置，

所述选择偏振组件分别位于对应的所述偏振选择片的一侧，使所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路分别射向对应的所述偏振选择片；

所述合光棱镜的内部具有两个交叉设置的反射膜层，使所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路平行的从所述合光棱镜射出，形成所述混合光束。

通过将合光棱镜的三个偏振选择片呈“凵”形设置，且选择偏振组件分别位于对应的偏振选择片的一侧，使得第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路分别射向对应的偏振选择片，并在交叉设置的反射膜层的作用下混合形成混合光束，以便混合光束的使用。

进一步地，两个所述反射膜层90°交叉，且均与水平轴呈45°夹角。

另外，本发明还提供一种激光投影装置，包括上述的激光照明装置。通过使用上述的激光照明装置作为激光投影装置，能够使投影装置的亮度更高、体积更小，且使用寿命更长。

根据本发明提供的一种激光照明装置，通过设置蓝色激光光源和复合荧光轮，复合荧光轮包括透射分块和荧光分块，使得蓝色激光通过复合荧光轮能够分成蓝光光路和黄色光束，通过设置绿穿红返镜，能够进一步的将黄色光束分成绿光光路和红光光路，再将蓝光光路、绿光光路和红光光路分别通过选择偏振组件，能够对各光路进行选择，最后将各光路通过合光棱镜形成混合光束。通过使用激光、荧光轮和二向色片的组合提供三色光，能够使装置寿命更长，且亮度更高；同时，将荧光激发光路与分光光路共用一部分光路，使得装置整体更紧凑、结构更简单，有利于减小装置的体积。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本方案的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图中标号：1-蓝色激光光源；2-复合荧光轮；3-绿穿红返镜；4-合光棱镜；5-蓝穿黄反镜；6-第一透镜；7-复眼透镜；8-第二透镜；9-第三透镜；10-第一反射镜；11-极化偏振转换元件；12-第四透镜；13-PBS偏振片1；14-LCoS芯片；15-偏振选择片；16-反射膜层。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例1

本发明的一个实施例，如图1所示，本发明提供一种激光照明装置，包括蓝色激光光源1、复合荧光轮2、绿穿红返镜3和合光棱镜4，蓝色激光光源1用于发射蓝色激光，绿穿红返镜3为二向色片。

复合荧光轮2包括透射分块和荧光分块，蓝色激光一部分穿过透射分块形成蓝光光路，另一部分被荧光分块激发形成黄色光束；黄色光束穿过绿穿红返镜3形成绿光光路和红光光路。

其中，蓝光光路、绿光光路和红光光路分别通过选择偏振组件形成第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路，第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路通过合光棱镜4形成混合光束。

通过设置蓝色激光光源1和复合荧光轮2，复合荧光轮2包括透射分块和荧光分块，使得蓝色激光通过复合荧光轮2能够分成蓝光光路和黄色光束，通过设置绿穿红返镜3，能够进一步的将黄色光束分成绿光光路和红光光路，再将蓝光光路、绿光光路和红光光路分别通过选择偏振组件，能够对各光路进行选择，最后将各光路通过合光棱镜4形成混合光束。通过使用激光、荧光轮和二向色片的组合提供三色光，能够使装置寿命更长，且亮度更高；同时，将荧光激发光路与分光光路共用一部分光路，使得装置整体更紧凑、结构更简单，有利于减小装置的体积。

实施例2

本发明的一个实施例，如图1所示，在实施例1的基础上，蓝色激光光源1与复合荧光轮2之间设置有蓝穿黄反镜5，蓝色激光穿过蓝穿黄反镜5射向复合荧光轮2；蓝穿黄反镜5倾斜设置，经荧光分块激发形成的黄色光束射向蓝穿黄反镜5，并发生反射，使黄色光束和蓝光光路形成夹角。

优选的，蓝穿黄反镜5与水平轴呈45°夹角设置，使得黄色光束射向蓝穿黄反镜5后发生反射，能够与蓝光光路形成90°夹角，有利于装置各结构的紧密布置。

蓝穿黄反镜5为二向色片，蓝穿黄反镜5靠近光源的一面镀增透膜，用于提高效率，且远离光源的一面镀蓝穿黄反膜，即蓝色穿透，黄色反射的膜层，使得黄色光束在射向蓝穿黄反膜之后发生反射。

通过在蓝色激光光源1与复合荧光轮2之间设置有蓝穿黄反镜5，且蓝穿黄反镜5倾斜设置，使得蓝色激光在通过蓝穿黄反镜5射到复合荧光轮2，并在复合荧光轮2的作用下分为蓝光光路和黄色光束后，黄色光束能够在射向蓝穿黄反镜5之后发生反射，使得黄色光束和蓝光光路能够形成夹角，有利于黄色光束和蓝光光路的分开处理，避免相互影响。

实施例3

本发明的一个实施例，如图1所示，在实施例2的基础上，蓝色激光光源1与蓝穿黄反镜5之间依次设置有与蓝色激光光源1、蓝穿黄反镜5同轴心的第一透镜6、复眼透镜7和第二透镜8。

第一透镜6和复眼透镜7用于将蓝色激光均匀化，第一透镜6和第二透镜8用于缩小蓝色激光的光照范围；蓝穿黄反镜5与复合荧光轮2之间设有第三透镜9，第三透镜9用于将蓝色激光缩小成光斑。

通过在蓝色激光光源1与蓝穿黄反镜5之间依次设置与蓝色激光光源1、蓝穿黄反镜5同轴心的第一透镜6、复眼透镜7和第二透镜8，使得第一透镜6和复眼透镜7能够将蓝色激光均匀化，第一透镜6和第二透镜8能够缩小蓝色激光的光照范围，有利于光线的处理，避免光损失；通过在蓝穿黄反镜5与复合荧光轮2之间设置第三透镜9，能够将蓝色激光缩小成光斑。

优选的，复合荧光轮2远离蓝色激光光源1的一侧设置有第一反射镜10，第一反射镜10与蓝穿黄反镜5纵向对称设置，使蓝光光路经第一反射镜10反射后与黄色光束平行。

进一步优选的，绿穿红返镜3与蓝穿黄反镜5横向对称设置，使经绿穿红返镜2形成的绿光光路与经第一反射镜10反射后的蓝光光路平行，并与红光光路形成夹角。

在本实施例中，蓝穿黄反镜5与水平轴呈45°夹角设置，使得红光光路能够与绿光光路蓝光光路垂直，有利于各结构的紧凑布置，在其它实施例中，蓝穿黄反镜5等倾斜角度可以进行调整。

通过在复合荧光轮2远离蓝色激光光源1的一侧设置有第一反射镜10，第一反射镜10与蓝穿黄反镜5纵向对称设置，使得蓝光光路经第一反射镜10反射后能够与黄色光束平行，从而使对蓝光光路和黄色光束操作的各结构能够在不互相影响的前提下更紧凑，有利于减小装置的体积；同理，通过将绿穿红返镜3与蓝穿黄反镜5横向对称设置，能够使蓝光光路与绿光光路平行，使处理红光光路的结构位于中间，使装置的体积更小。

实施例4

本发明的一个实施例，如图1所示，在实施例2或3的基础上，蓝穿黄反镜5和绿穿红返镜3之间依次设置有与蓝穿黄反镜5和绿穿红返镜3同轴的极化偏振转换元件11和第四透镜12，极化偏振转换元件11用于将黄色光束转换为P偏振光，第四透镜12用于将黄色光束缩小。

通过在蓝穿黄反镜5和绿穿红返镜3之间依次设置极化偏振转换元件11和第四透镜12，能够将黄色光束转换为P偏振光，且能够将黄色光束缩小，使其范围大小满足选择偏振组件。

优选的，选择偏振组件均包括PBS偏振片13和LCoS芯片14，蓝光光路、红光光路和绿光光路均穿过PBS偏振片13并射向LCoS芯片14，LCoS芯片14将蓝光光路、红光光路和绿光光路转换为S偏振光，并重新照射到PBS偏振片13上。

优选的，PBS偏振片13均倾斜设置，使PBS偏振片13反射S偏振光形成第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路。在本实施例中，PBS偏振片13与水平轴呈45°夹角设置，使得第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路能够以T形射向合光棱镜4，有利于合光棱镜4的合光。

通过将PBS偏振片13倾斜设置，能够使重新照射到PBS偏振片13上的S偏振光发生反射，并与原光路存在夹角，以便将第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路混合。

进一步优选的，合光棱镜4具有三个偏振选择片15，且三个偏振选择片15呈“凵”形设置，选择偏振组件分别位于对应的偏振选择片15的一侧，使第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路分别射向对应的偏振选择片15。

合光棱镜4的内部具有两个交叉设置的反射膜层16，使第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路平行的从合光棱镜4射出，形成混合光束。

通过将合光棱镜4的三个偏振选择片15呈“凵”形设置，且选择偏振组件分别位于对应的偏振选择片15的一侧，使得第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路分别射向对应的偏振选择片15，并在交叉设置的反射膜层16的作用下混合形成混合光束，以便混合光束的使用。

优选的，两个反射膜层16以90°交叉设置，且均与水平轴呈45°夹角，有利于第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路平行的从合光棱镜4射出。

实施例5

本发明的一个实施例，在上述任一实施例的基础上，本发明还提供一种激光投影装置，包括上述的激光照明装置。通过使用上述的激光照明装置作为激光投影装置，能够使投影装置的亮度更高、体积更小，且使用寿命更长。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光照明装置，其特征在于，包括：

蓝色激光光源，用于发射蓝色激光；

复合荧光轮，所述复合荧光轮包括透射分块和荧光分块，所述蓝色激光一部分穿过所述透射分块形成蓝光光路，另一部分被所述荧光分块激发形成黄色光束；

绿穿红返镜，所述黄色光束穿过所述绿穿红返镜形成绿光光路和红光光路；

其中，所述蓝光光路、所述绿光光路和所述红光光路分别通过选择偏振组件形成第一组合光路、第二组合光路和第三组合光路，所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路通过合光棱镜形成混合光束。

2.根据权利要求1所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述蓝色激光光源与所述复合荧光轮之间设置有蓝穿黄反镜，所述蓝色激光穿过所述蓝穿黄反镜射向所述复合荧光轮；

所述蓝穿黄反镜倾斜设置，经所述荧光分块激发形成的所述黄色光束射向所述蓝穿黄反镜，并发生反射，使所述黄色光束和所述蓝光光路形成夹角。

3.根据权利要求2所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述蓝色激光光源与所述蓝穿黄反镜之间依次设置有与所述蓝色激光光源、所述蓝穿黄反镜同轴心的第一透镜、复眼透镜和第二透镜，

所述第一透镜和所述复眼透镜用于将所述蓝色激光均匀化，

所述第一透镜和所述第二透镜用于缩小所述蓝色激光的光照范围；

所述蓝穿黄反镜与所述复合荧光轮之间设有第三透镜，所述第三透镜用于将所述蓝色激光缩小成光斑。

4.根据权利要求2所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述复合荧光轮远离所述蓝色激光光源的一侧设置有第一反射镜，

所述第一反射镜与所述蓝穿黄反镜纵向对称设置，使所述蓝光光路经所述第一反射镜反射后与所述黄色光束平行；

所述绿穿红返镜与所述蓝穿黄反镜横向对称设置，使经所述绿穿红返镜形成的所述绿光光路与经所述第一反射镜反射后的所述蓝光光路平行，并与所述红光光路形成夹角。

5.根据权利要求2所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述蓝穿黄反镜和所述绿穿红返镜之间依次设置有与所述蓝穿黄反镜和所述绿穿红返镜同轴的极化偏振转换元件和第四透镜，

所述极化偏振转换元件用于将所述黄色光束转换为P偏振光，

所述第四透镜用于将所述黄色光束缩小。

6.根据权利要求1所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述选择偏振组件均包括PBS偏振片和LCoS芯片，所述蓝光光路、所述红光光路和所述绿光光路均穿过所述PBS偏振片并射向所述LCoS芯片，

所述LCoS芯片将所述蓝光光路、所述红光光路和所述绿光光路转换为S偏振光，并重新照射到所述PBS偏振片上。

7.根据权利要求6所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述PBS偏振片均倾斜设置，使所述PBS偏振片反射所述S偏振光形成所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路。

8.根据权利要求1所述的一种激光照明装置，其特征在于：所述合光棱镜具有三个偏振选择片，且三个偏振选择片呈“凵”形设置，

所述选择偏振组件分别位于对应的所述偏振选择片的一侧，使所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路分别射向对应的所述偏振选择片；

所述合光棱镜的内部具有两个交叉设置的反射膜层，使所述第一组合光路、所述第二组合光路和所述第三组合光路平行的从所述合光棱镜射出，形成所述混合光束。

9.根据权利要求8所述的一种激光照明装置，其特征在于：两个所述反射膜层90°交叉，且均与水平轴呈45°夹角。

10.一种激光投影装置，其特征在于：包括如权利要求1-9任一所述的激光照明装置。

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