CN115437199A - 投影光源系统及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投影光源系统，包括：激光光源，所述激光光源用于发射激发光；荧光轮，包括黄色荧光区、绿色荧光区和蓝色荧光区，所述黄色荧光区、所述绿色荧光区和所述蓝色荧光区用于分时接收所述激发光，并根据所述激发光受激产生不同颜色的荧光；色轮，包括红色色段、绿色色段和蓝色色段，用于接收荧光轮发出的荧光，并时序性地输出红光、绿光和蓝光组成三基色光；光引导组件，位于所述激发光和所述荧光的光路上，用于引导所述激发光至所述荧光轮并引导所述荧光经过所述色轮滤光后作为光源光出射。本发明还提供应用所述投影光源系统的投影设备。

Description

投影光源系统及投影设备

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，特别涉及一种投影光源系统及应用该投影光源系统的投影设备。

背景技术

相较于传统的光源，激光光源具有单色性好、方向性强、光亮度高的优势，近年来被广泛的应用于投影显示领域。基色是指通过其他颜色的混合无法得到的“基本色”，由于人的肉眼有感知红、绿、蓝三种不同颜色的锥体细胞，因此色彩空间通常由三种基本色来表达。在投影技术领域，通常使用激发光照射荧光轮来得到受激光，然后将受激光和激发光进行合光，然后经过色轮滤光后得到三基色，经过匀光处理后达到激光光源照明的功能。

现有的激光投影光源系统在输出三基色光的过程中，需要分别对激发光和受激光进行收集，激发光和受激光从不同的光路中传输后再进行合光。需要设置两条不同的收集光路需要耗费额外的光学元件成本，且布置过程比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种投影光源系统及投影设备，能够在简化激光光源输出基色光的光路并减少光学元件。

本发明一方面提供了一种投影光源系统，包括：

激光光源，所述激光光源用于发射激发光；

荧光轮，包括黄色荧光区、绿色荧光区和蓝色荧光区，所述黄色荧光区、所述绿色荧光区和所述蓝色荧光区用于分时接收所述激发光，并根据所述激发光受激产生不同颜色的荧光，其中所述黄色荧光区用于产生黄色荧光，所述绿色荧光区用于产生绿色荧光，所述蓝色荧光区用于产生蓝色荧光；

色轮，包括红色色段、绿色色段和蓝色色段，用于接收荧光轮发出的荧光，并时序性地输出红光、绿光和蓝光组成三基色光；

光引导组件，位于所述激发光和所述荧光的光路上，用于引导所述激发光至所述荧光轮并引导所述荧光经过所述色轮滤光后作为光源光出射。

本发明另一方面提供了一种投影设备，所述投影设备包括：

投影光源系统，用于出射光源光，所述光源系统如上述；

光调制器，所述光调制器用于将所述光源光调制为投影图像。

上述投影光源系统，通过设置蓝色的基色光由荧光轮发射产生，使得无需额外收集蓝色的基色光，省去了额外收集激发光作为一种基色光的光路，达到简化光路，减少光学元件的效果。

附图说明

图1为本发明实施例的投影装置的示意图。

图2为本发明实施例的投影光源系统的结构示意图。

图3为本发明实施例的荧光轮的结构示意图。

图4为本发明实例的色轮的结构示意图。

主要元件符号说明

投影装置 1

投影光源系统 10

光调制器 20

投影镜头 30

投影屏幕 40

荧光轮 110

色轮 120

激光光源 130

光引导组件 140

光束整形部件 141

凸透镜 1411

凹透镜 1413

扩散片 1415

合光部件 142

光收集部件 150

具体实施方式

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

请参阅图1，图1为本实施例的投影装置1的示意图。该投影装置1包括：投影光源系统10、光调制器20和投影镜头30。该投影光源系统10、光调制器20、投影镜头30沿光束传输方向依次排列。投影光源系统10用于出射光源光，光调制器20用于将光源光调制为投影图像，投影镜头30用于将投影图像投射至投影屏幕40上。

请参阅图2，本实施例中，投影光源系统10包括：荧光轮110、色轮120、激光光源130和光引导组件140。所述激光光源130用于发射至少一种颜色的激发光。可以理解的是，所述激光光源130可以是单色激光光源，即包括一个激光器且该激光器发射一种颜色的激发光；所述激光光源130也可以是混合激光光源，即包括多个激光器且每个激光器发射不同颜色的激发光，多个激光器用于发射多种颜色的激发光。所述激光光源130发射的激发光为波长小于蓝光的可见光，如紫色激发光等，且所述激发光为平行光。本实施例中，所述激光光源130用于发出紫色激光。

请结合参阅图3，本实施例中，荧光轮110包括黄色荧光区Y、绿色荧光区G和蓝色荧光区B。所述黄色荧光区Y用于接收激发光受激出射黄色荧光，所述绿色荧光区G用于接收激发光受激出射绿色荧光，所述蓝色荧光区B用于接收激发光受激出射蓝色荧光。

请继续参阅图2，荧光轮110设置于所述激光光源130发出的激发光的出射路径中，用于在接收所述激发光，分时根据所述激发光受激产生不同颜色的荧光。所述荧光包括：黄色荧光、绿色荧光和蓝色荧光。色轮120设置于从荧光轮110输出的荧光的出射光路之中。该色轮120包括红色色段、绿色色段和蓝色色段，用于接收荧光轮发出的荧光，并时序性地输出红光、绿光和蓝光，组成三基色光。

请继续参阅图2，光引导组件140设置于激光光源130发出的激发光和荧光轮110发出的荧光的光路上。该光引导组件140用于引导激光光源130发出的紫色激发光至荧光轮110，并用于引导荧光轮110发出的荧光经过色轮120的滤光后作为光源光出射。所述光源光用于显示投影图像。

请继续参阅图2，本实施例中，光引导组件140包括光束整形部件141和合光部件142。光束整形部件141位置紫色激发光的出射光路上，用于将激发光进行压缩以减小激发光光束的面积且压缩后的激发光仍为平行光，并将整形后的激光传输至合光部件142。所以，该光束整形部件141可以提高平行激发光光路之后的光学器件(合光部件142、荧光轮110、色轮120和光收集部件150)中的透过率。示例的，该光束整形部件141可包括一个凸透镜1411和一个凹透镜1413以及一个扩散片1415。凸透镜1411用于汇聚光线、凹透镜1413用于发散光线、扩散片1415用于降低荧光轮上激光聚焦点功率密度，以提升荧光粉发光效率。合光部件142用于将接收的激发光传输至荧光轮110，合光部件142还用于将荧光轮110出射的荧光传输至色轮120。该荧光为激发光照射到荧光区后，由荧光区发射的荧光。示例的，该合光部件142可以包括合光二向色片。

综上，本发明实施例的投影光源系统10通过对光路和荧光轮110结构的设计，使得在产生三基色光的过程中，蓝色的基色光直接由荧光轮110产生，无需设置两个收集光路分开收集蓝光和红光、绿光。一方面，简化了投影光源系统的复杂程度，减少了所需光学元件的数量，减少了制作和使用成本。另一方面，光学元件的减少和光路的简化也必然会降低电子软件控制的复杂程度，从而提高了投影的使用效率，提高了投影画面的观看质量。

进一步的，荧光轮110和色轮120都无需再设置透光区，从而减少了工艺设计制作步骤和复杂程度，减少了成本。

进一步的，更为重要的是，由荧光轮110直接提供三基色光的方式使得三基色光均为荧光，使得三基色光在进入投影设备时，无需分别调制激发光和荧光，将投影设备对基色光进行调制成为投影光束时的步骤、复杂程度和计算难度得到了简化。

进一步的，基色光光路的简化可以减少基色光的损失，进而降低了整个投影画面亮度的损失，利于呈现高质量的投影画面显示。

本实施例中，定义上述黄色荧光区Y、绿色荧光区G和蓝色荧光区B的总数为m，其中3≤m≤6，且m为整数。其中每两个相邻的荧光区出射的光的颜色不同。荧光轮110可包括一个黄色荧光区Y、一个绿色荧光区G和一个蓝色荧光区B；并且也可包括两个黄色荧光区Y、一个绿色荧光区G和一个蓝色荧光区B；同样，可包括一个黄色荧光区Y、两个绿色荧光区G和一个蓝色荧光区B；也可包括一个黄色荧光区Y、一个绿色荧光区G和两个蓝色荧光区B；并且也可包括两个黄色荧光区Y、两个绿色荧光区G和一个蓝色荧光区B；同样，可包括两个黄色荧光区Y、一个绿色荧光区G和两个蓝色荧光区B；也可包括一个黄色荧光区Y、两个绿色荧光区G和两个蓝色荧光区B；并且也可包括两个黄色荧光区Y、两个绿色荧光区G和两个蓝色荧光区B。

本发明中，该荧光轮110包括基板(图未示)。该荧光轮110的黄色荧光区Y、绿色荧光区G和蓝色荧光区B可以沿圆周方向排列在基板(图未示)上。请继续参阅图3，荧光轮110的基板上分别设置有黄色荧光粉(图未示)、绿色荧光粉(图未示)和蓝色荧光粉(图未示)以分別形成黄色荧光区Y、绿色荧光区G和蓝色荧光区B；使得荧光区可以在激发光的照射下，通过激发相应颜色的荧光粉，从而发出荧光粉对应颜色的光。示例的，上述荧光区出射的光的颜色包括：黄色、绿色和蓝色。图3以基板(图未示)上具有一个黄色荧光区Y、一个绿色荧光区G和一个蓝色荧光区B为例进行说明。

本实施例中，当荧光轮110处于工作状态时，沿着顺时针或者逆时针的方向环绕荧光轮110的圆心匀速旋转，使得黄色荧光区Y、绿色荧光区G和蓝色荧光区B周期性地位于所述激发光的出射路径上。所述激发光入射至黄色荧光区Y时，荧光轮110出射黄色荧光，所述紫色激发光入射至绿色荧光区G时，荧光轮110出射绿色荧光，所述紫色激发光入射至蓝色荧光区B时，荧光轮110出射蓝色荧光。

因此，黄色荧光区Y、绿色荧光区G、蓝色荧光区B出射不同颜色的荧光。随着荧光轮110周期性旋转，黄色荧光区Y、绿色荧光区G及蓝色荧光区B周期性地位于所述激发光的出射路径上。使得荧光轮110周期性地出射黄光、绿光和蓝光。

可选的，荧光轮110的每个荧光区的形状可以为扇形或者扇环形，且每个荧光区的面积的大小，即每个荧光区的对应的圆周角的大小，也即输出的光束的光强可以根据实际情况进行设定。

本实施例中，定义上述红色色段R、绿色色段G和蓝色色段B的总数量为n，其中3≤n≤6，且n为整数。色轮120出射的光至少具有三种颜色，且色轮120的各个相邻的色段滤色的光的颜色不同。例如色轮120入射的光为黄色光(对应红色色段R)、绿色光(对应绿色色段G)和蓝色光(对应蓝色色段B)，出射的光为红色光(对应红色色段R)、绿色光(对应绿色色段G)和蓝色光(对应蓝色色段B)。色轮120可包括一个红色色段R、一个绿色色段G和一个蓝色色段B；并且也可包括两个红色色段R、一个绿色色段G和一个蓝色色段B；同样，可包括一个红色色段R、两个绿色色段G和一个蓝色色段B；也可包括一个红色色段R、一个绿色色段G和两个蓝色色段B；并且也可两个包括红色色段R、两个绿色色段G和一个蓝色色段B；同样，可包括两个红色色段R、一个绿色色段G和两个蓝色色段B；也可包括一个红色色段R、两个绿色色段G和两个蓝色色段B；并且也可包括两个红色色段R、两个绿色色段G和两个蓝色色段B。

请参阅图4，该色轮120包括：基板(图未示)。上述色轮的红色色段R、绿色色段G和蓝色色段B可以沿圆周方向排列在基板(图未示)上。请继续参阅图4，色轮120的基板上分别设置有红色染料(图未示)、绿色染料(图未示)和蓝色染料(图未示)。其中，红色色段R中设置有红色染料(图未示)，绿色色段G中设置有绿色染料(图未示)，蓝色色段B中设置有蓝色染料(图未示)。从而吸收除了相应颜色以外的光，即红色色段R只能出射红光，绿色色段只能出色绿光，蓝色色段B只能出射蓝光。图4以色轮120的基板(图未示)上具有一个红色色段R、一个绿色色段G和一个蓝色色段B进行说明。

可选的，荧光轮110和色轮120被配置为同步转动。荧光轮110的每个荧光区的形状可以为扇形或者扇环形。且每个荧光区的面积的大小，即每个荧光区的对应的圆周角的大小，也即输出的光束的光强可以根据实际情况确定。

本实施例中，当色轮120处于工作状态时，沿着顺时针或者逆时针的方向环绕色轮120的圆心匀速旋转，使得红色色段R、绿色色段G和蓝色色段B周期性地位于荧光的出射路径上。由于荧光轮110和色轮120被配置为同步转动，设置色轮120的红色色段R对应荧光轮110的黄色荧光区Y,绿色色段G对应荧光轮110的绿色荧光区域G,蓝色色段B对应荧光轮110的蓝色荧光区B。使得当荧光轮110发出黄色荧光时，该黄色荧光在通过色轮120的红色色段R后，黄光全部被滤除，使得该色轮120出射红光；当荧光轮110发出绿色荧光时，该绿色荧光在通过色轮120的绿色色段G，使得该色轮120出射绿光；当荧光轮110发出蓝色荧光时，该蓝色荧光在通过色轮120的蓝色色段后B，使得该色轮120出射蓝光，从而使得激光投影系统可以有效出射基色光。红色色段R、绿色色段G和蓝色色段B出射不同颜色的基色光。随着色轮120周期性旋转，红色色段R、绿色色段G和蓝色色段B周期性地位于所述荧光的出射路径上，则色轮120周期性地出射红光、绿光和蓝光。

其中，由于色轮120的多个色段与荧光轮110的多个荧光区相对应，因此，当荧光轮110的多个区域的排列顺序发生改变时，该色轮120的多个色段的排列顺序发生改变。

请继续参阅图2，投影光源系统10还包括：光收集部件150用于对色轮120出射的红光、绿光和蓝光三基色光进行匀光处理，可以实现光束均匀输出。光收集部件150可以包括光棒。

请继续参阅图2，该投影光源系统10的出光过程包括：激光光源130发出紫色激发光，由光束整形部件141对紫色激发光束压缩整形后，出射至合光部件142，再透射至荧光轮110。荧光轮110时序性地转动，当紫色激发光照射到荧光轮110时，激发荧光区的荧光粉(图未示)发出至少一种颜色的荧光(黄色荧光或绿色荧光或蓝色荧光)。荧光轮110的多个荧光区时序性的发出黄色荧光、绿色荧光和蓝色荧光至合光部件142。黄色荧光、绿色荧光和蓝色荧光透过合光部件142，之后进入色轮120后，黄色荧光被滤光为红光，绿色荧光和红色荧光从色轮120发出。色轮120出射红光、绿光和蓝光进入光收集部件160。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种投影光源系统，其特征在于，包括：

激光光源，所述激光光源用于发射激发光；

荧光轮，包括黄色荧光区、绿色荧光区和蓝色荧光区，所述黄色荧光区、所述绿色荧光区和所述蓝色荧光区用于分时接收所述激发光，并根据所述激发光受激产生不同颜色的荧光，其中所述黄色荧光区用于产生黄色荧光，所述绿色荧光区用于产生绿色荧光，所述蓝色荧光区用于产生蓝色荧光；

色轮，包括红色色段、绿色色段和蓝色色段，用于接收荧光轮发出的荧光，并时序性地输出红光、绿光和蓝光组成三基色光；

光引导组件，位于所述激发光和所述荧光的光路上，用于引导所述激发光至所述荧光轮并引导所述荧光经过所述色轮滤光后作为光源光出射。

2.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述荧光轮和所述色轮被配置为同步转动。

3.根据权利要求2所述的投影光源系统，其特征在于，所述荧光轮和所述色轮同步转动使得每个色段周期性位于所述荧光轮发出的荧光的出射路径上。

4.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述激发光为波长小于蓝光的可见光。

5.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述激发光为平行光。

6.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述黄色荧光区、所述绿色荧光区和所述蓝色荧光区的形状分别为扇形或者扇环形。

7.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述红色色段、所述绿色色段和所述蓝色色段的形状分别为扇形或者扇环形。

8.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述投影光源系统包括光收集部件，所述光收集部件用于将从所述色轮输出的红光、绿光和蓝光进行匀光处理。

9.根据权利要求1所述的投影光源系统，其特征在于，所述光引导组件包括光束整形部件，所述光束整形部件用于将所述激光光源发射的激发光压缩，以减小所述激发光光束的面积；且经所述光束整形部件压缩的所述激发光为平行光。

10.一种投影设备，其特征在于，所述投影设备包括：

投影光源系统，用于出射光源光，所述投影光源系统为如权利要求1至9中任一所述的投影光源系统；

光调制器，用于将所述光源光调制为投影图像。

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