CN114397794A - 光学系统和投影装置 - Google Patents

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陈红运
李屹
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Abstract

本发明保护一种光学系统，包括至少一个固态光源发光阵列，所述固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光；荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光；锥形光学器件，用于将所述受激光和未被转换的光源光引导至准直光学元件；偏振元件，用于处理从所述准直光学元件出射的光束；光调制器，用于对从所述偏振元件出射的光束进行处理以形成图像光。

Description

光学系统和投影装置
技术领域
本发明涉及投影装置技术领域，特别是涉及一种光学系统和投影装置。
背景技术
现有的投影装置中，液晶(LCD)投影光学装置多数采用三片式，硅基液晶(LCOS)投影装置也多数采用三片式，数字光处理(DLP)投影装置则多数采用单片式。一般说来，三片的性能更好，但成本高得多。成像器件采用三片或单片，取决于投影装置的性能价格比定位。
对于LED灯作为白光源应用在投影领域时,多采用RGB LED多芯片进行实现白光，并采用单片式DLP或单片式LCD对RGB三颜色光进行时序处理，但是会存在色散的问题，容易出现彩虹效应,导致投影效果不好。而且，单片式DLP的价格远远高于LCD，导致投影装置的成本也高，结构复杂，体积也大。
发明内容
针对上述现有技术的投影效果不好、成本高、结构复杂、体积大的缺陷，本发明提供一种光学系统和投影装置。
一种光学系统，包括至少一个固态光源发光阵列，所述固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光；荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光；锥形光学器件，用于将所述受激光和未被转换的光源光引导至准直光学元件；偏振元件，用于处理从所述准直光学元件出射的光束；光调制器，用于对从所述偏振元件出射的光束进行处理以形成图像光。
其中，还包括聚焦光学元件，用于汇聚从所述光调制器出射的光束。
其中，所述光调制器为LCD。
其中，所述准直光学元件和所述聚焦光学元件均为菲涅尔透镜。
其中，还包括反射元件，所述反射元件用于引导从所述聚焦光学元件出射的光束。
其中，所述固态光源发光阵列为蓝色LED阵列或蓝色激光器阵列。
其中，所述荧光粉层为黄色荧光粉层。
其中，所述偏振元件上设置有隔热透光部件，用于隔离所述固态光源发光阵列产生的热。
其中，所述隔热透光部件为隔热玻璃，用于隔断所述固态光源发光阵列产生的热通过空气传导至光调制器上。
其中，所述锥形光学器件为反光杯或光学漏斗，所述锥形光学器件靠近所述固态光源发光阵列一侧的开口小于远离所述固态光源发光阵列一侧的开口。
其中，所述受激光和未被转换的光源光混合形成白光。
其中，所述偏振元件设置于所述隔热透光部件上，所述隔热透光部件用于承载所述偏振元件，并用于隔离所述固态光源发光阵列产生的热传导至所述光调制器上。
一种投影装置，包括如上所述的光学系统。
与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：投影装置、光学系统通过设置至少一个固态光源发光阵列，固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光，荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光,所述受激光和未被转换的光源光混合形成白光，通过光调制器对白光进行处理形成所需的图像光，与现有的投影装置相比，实现了投影装置成本低，投影效果好，且结构简单，体积小，能够避免彩虹效应。
附图说明
为更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对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为本发明第一实施例的光学系统的示意图。
图2为图1的固态光源发光阵列的示意图。
图3为本发明第二实施例的光学系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1，图1是本发明第一实施例的光学系统的示意图，一种光学系统100包括至少一个固态光源发光阵列101，所述固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光；荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光；锥形光学器件102，用于将所述受激光和未被转换的光源光引导至准直光学元件103；所述准直光学元件103即是即是对光束进行准直，使光线之间变成平行的光；偏振元件104，用于处理从所述准直光学元件103出射的光束；光调制器105，用于对从所述偏振元件104出射的光束进行处理以形成图像光。
所述固态光源发光阵列、荧光粉层、锥形光学器件、准直光学元件、偏振元件、光调制器呈线性排布。该排布方式能够降低设计的难度，且便于安装和调整。
本实施例中的光学系统，固态光源发光阵列101可以为蓝色LED阵列或蓝色激光器阵列,根据需要选择即可,固态光源发光阵列数量，可以是一个也可以是多个，可以根据实际亮度需要进行设置。
荧光粉层为黄色荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，荧光粉层可以是紧贴设置在发光芯片上，便于散热，进而提高荧光粉的转换效率。
进一步的，图2是图1的固态光源发光阵列的示意图，固态光源发光阵列101上设置有多个发光芯片，发光芯片图中未示出，荧光粉层108分布在其上，把发光芯片给覆盖。
在一种变形实施方式中，每个发光芯片均可以覆盖一层荧光粉层，进而实现荧光粉层将多个发光芯片发出的部分光源光转换成受激光。
发光芯片发出光源光，荧光粉层至少将部分光源光转换成受激光，受激光和未被转换的光源光混合形成白光。
锥形光学器件102用来引导将所述受激光和未被转换的光源光引导至准直光学元件103,可以为反光杯或光学漏斗，锥形光学器件102靠近所述固态光源发光阵列一侧的开口小于远离固态光源发光阵列一侧的开口，便于更好的引导和收集光束，也可以为其他光学引导元件，只要能够起到引导收集光束即可。锥形光学器件102其实是将白光引导至准直光学元件104，数量也可以为多个，根据需要设置即可。
偏振元件104，用于处理从所述准直光学元件103出射的光束，即所述受激光和未被转换的光源光，也即是白光，通过处理光束的偏振态，使光束以一种偏振态进入光调制器，以便于后续被光调制器处理，数量也可以为多个，根据需要设置即可。
光调制器105，对从偏振元件104出射的光束进行调制处理，即是对白光进行处理，光调制器105上设置有滤光片和偏振片，对白光进行处理，以得到投影所需要的图像光。光调制器可以是LCD。
进一步的，光学系统还可以设置聚焦光学元件106，用于汇聚从所述光调制器出射的光束。
准直光学元件103和聚焦光学元件106均可以设置为菲涅尔透镜，当然也可以设置为其他的准直和聚焦透镜。
进一步的，光学系统还可以设置反射元件107，用于引导从所述聚焦光学元件出射的光束，以使光束到达投影装置的镜头。
请参阅图3，图3为本发明第二实施例的光学系统的示意图，本实施例的光学系统200和第一实施例的光学系统区别主要在于偏振元件204上设置有隔热透光部件209，用于隔离固态光源发光阵列产生的热，隔热透光部件209可以为隔热玻璃，用于隔断所述固态光源发光阵列产生的热通过空气传导至光调制器上；
所述偏振元件204设置于隔热透光部件209上，所述隔热透光部件209用于承载偏振元件204，并用于隔离固态光源发光阵列产生的热传导至所述光调制器上,隔热透光部件和偏振元件可以紧贴设置，也可以一体成型设置，均可以减小光学系统体积，节约材料，降低成本。
本发明进一步提供一种由上述光学系统形成的投影装置。
投影装置、光学系统通过设置至少一个固态光源发光阵列，固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光，荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光,所述受激光和未被转换的光源光混合形成白光，通过光调制器对白光进行处理形成所需的图像光，与现有的投影装置相比，实现了投影装置成本低，投影效果好，且结构简单，体积小，能够避免彩虹效应。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种光学系统，其特征在于，包括至少一个固态光源发光阵列，所述固态光源发光阵列设置有多个发光芯片，用于发出光源光；
荧光粉层，所述荧光粉层设置于所述固态光源发光阵列上，用于将至少部分光源光转换成受激光；锥形光学器件，用于将所述受激光和未被转换的光源光引导至准直光学元件；
偏振元件，用于处理从所述准直光学元件出射的光束；
光调制器，用于对从所述偏振元件出射的光束进行处理以形成图像光。
2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，还包括聚焦光学元件，用于汇聚从所述光调制器出射的光束。
3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光调制器为LCD。
4.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，所述准直光学元件和所述聚焦光学元件均为菲涅尔透镜。
5.根据权利要求2所述的光学系统，其特征在于，还包括反射元件，所述反射元件用于引导从所述聚焦光学元件出射的光束。
6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述固态光源发光阵列为蓝色LED阵列或蓝色激光器阵列。
7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述荧光粉层为黄色荧光粉层。
8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述偏振元件上设置有隔热透光部件，用于隔离所述固态光源发光阵列产生的热。
9.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述隔热透光部件为隔热玻璃，用于隔断所述固态光源发光阵列产生的热通过空气传导至光调制器上。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述锥形光学器件为反光杯或光学漏斗，所述锥形光学器件靠近所述固态光源发光阵列一侧的开口小于远离所述固态光源发光阵列一侧的开口。
11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述受激光和未被转换的光源光混合形成白光。
12.根据权利要求8所述的光学系统，其特征在于，所述偏振元件设置于所述隔热透光部件上，所述隔热透光部件用于承载所述偏振元件，并用于隔离所述固态光源发光阵列产生的热传导至所述光调制器上。
13.一种投影装置，其特征在于，包括权利要求1-12中任一项所述的光学系统。
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