CN115469503B - 一种激光以及led光源组合的投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及投影光源系统技术领域，具体涉及一种激光以及LED光源组合的投影系统，其包括用于发射第一光束、第二光束以及第三光束的LED组件、用于发射激光光束的激光组件以及用于对第一光束、第二光束、第三光束以及激光光束进行合光的合光组件；所述合光组件包括分光片。本发明利用LED组件发射第一光束、第二光束以及第三光束射入至合光组件中，利用激光组件发射激光光束，激光光束射入合光组件中与第一光束、第二光束以及第三光束进行合光继而进行输出，从而提高光源投影系统的亮度，使用LED以及激光组合进行合光输出能有效降低生产制造成本，改善相关技术中光源系统难以兼顾亮度和成本的问题。

Description

一种激光以及LED光源组合的投影系统

技术领域

本发明涉及投影光源系统技术领域，具体涉及一种激光以及LED光源组合的投影系统。

背景技术

目前的投影系统一般采用发光二极管(LED，Light Emitting Diode)或半导体激光器(LD，Laser Diode)作为发光源，为保证光源亮度，一般会采用阵列排布的方式对多个发光源进行排布，即使用LED阵列或LD阵列的方式，将这些光源的光经过合光处理后作为该光源的大功率进行输出。使用纯LED阵列，虽然能降低成本，但由于LED自身所产生的亮度较低，导致投影系统在一些场景中亮度不足；而使用纯LD阵列，虽然能保证投影系统在各个场景中的亮度，但是LD的成本比LED高很多，导致投影系统的制造成本较高。即相关技术中的投影系统存在难以兼顾亮度和成本的缺陷。

发明内容

因此，本发明为了改善相关技术中投影系统存在难以兼顾亮度和成本的问题，从而提供一种激光以及LED光源组合的投影系统。

一种激光以及LED光源组合的投影系统，包括LED组件、激光组件以及合光组件；

所述LED组件包括用于发射第一光束的第一光源件、用于发射第二光束的第二光源件以及用于发射第三光束的第三光源件，所述第一光束与所述第二光束方向相同且相互平行，所述第三光束垂直于所述第一光束以及第二光束并射向第一光束以及第二光束，所述第一光束以及所述第三光束交汇处设置有第一分光镜，所述第二光束以及所述第三光束交汇处设置有第二分光镜；

所述激光组件位于所述第三光源件远离所述第一光源件以及第二光源件的一侧，所述激光组件包括可发射红色、绿色或蓝色的激光光束的激光发射件以及设置在所述激光组件光束路径上的光学轮件；

所述合光组件包括用于对第一光束、第二光束、第三光束以及激光光束进行合光的分光片，所述分光片位于所述第一分光镜远离所述第一光源件的一侧；

所述第一光束经过所述第一分光镜后射向所述合光组件，所述第二光束以及所述第三光束依次经过所述第二分光镜、所述第一分光镜后射向所述合光组件，所述激光光束通过所述光学轮件后射向所述合光组件。

进一步的，所述第三光源件包括第三光源模块以及第三收集透镜，所述第三光源模块包括蓝光芯片，所述蓝光芯片表面涂设有绿荧光粉，所述第三收集透镜位于所述第三光源模块以所述第一分光镜之间。

进一步的，所述激光发射件发射的激光光束与所述第三光源件发射的第三光束平行，所述光学轮件为散射轮，激光光束经过散射轮后射向所述分光片。

进一步的，所述激光发射件位于所述第二分光镜远离所述第二光源件的一侧并与所述第二光源件相对，激光光束与第二光束平行，所述光学轮件为分段滤光轮，激光光束的蓝光经过分段滤光轮后射向所述第二分光镜，然后射向所述第三光源模块激发所述第三光源模块的绿光。

进一步的，所述激光发射件位于所述第一分光镜、所述第二分光镜远离所述第一光源件以及第二光源件的一侧，所述激光发射件位于所述第一分光镜以及所述第二分光镜之间，激光光束与第二光束平行，所述光学轮件为分段滤光轮，激光光束经过分段滤光轮后射向所述合光组件。

进一步的，所述LED组件还包括用于发射第四光束的第四光源件，所述第四光源件位于所述第一分光镜远离所述第二光源件的一侧并与所述第二光源件相对，所述第四光源件包括第四光源模块以及第四收集透镜，所述第四光源模块为蓝LED，第四光束经过所述第一分光镜后射向所述第三光源模块激发所述第三光源模块的绿光。

进一步的，其特征在于，所述分光片上开设有用于让激光光束穿过的通孔，激光光束穿过所述分光片的通孔后射向所述合光组件。

进一步的，所述第一光源件包括第一光源模块以及第一收集透镜，所述第一光源模块为蓝LED，所述第一收集透镜位于所述第一光源模块以及所述分光片之间。

进一步的，所述第二光源件包括第二光源模块以及第二收集透镜，所述第二光源模块为红LED，所述第二收集透镜位于所述第二光源模块以及所述第一分光镜之间。

进一步的，所述合光组件还包括设置在所述分光片一侧的匀光器件，所述匀光器件包括复眼或方棒。

与现有技术相比，本发明技术方案，具有如下优点：

1.本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统，利用LED组件发射第一光束、第二光束以及第三光束射入至合光组件中，利用激光组件发射激光光束，激光光束经过光学轮件后会射入合光组件中与第一光束、第二光束以及第三光束进行合光继而进行输出，从而提高光源投影系统的亮度，使用LED以及激光组合进行合光输出能有效降低生产制造成本，改善相关技术中光源系统难以兼顾亮度和成本的问题；

2.本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统，激光组件的光学轮件采用分段滤光轮，转动分段滤光轮使得分段滤光轮处于不同的区域，从而对各色激光进行反射，同时设置第四光源组件发射深蓝色光束，深蓝色光束经过第一分光镜后射向第三光源件的第三光源模块转换成绿色荧光光束，从而进一步提升亮度；

3.本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统，可以通过在分段滤光轮上设置反射绿光透过蓝光段，使得激光组件的绿光经过第一分光镜后射向第三光源件的第三光源模块转换成绿色荧光光束，无需设置其他光源组件从而从而进一步提升亮度，使得本申请的光源投影系统结构更加紧凑，在保证亮度的同时降低制造成本。

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为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例一使用方棒匀光的示意图；

图2为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例一使用复眼匀光的示意图；

图3为本申请中分光片的结构示意图；

图4为一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例一的时序示意图；

图5为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例二的示意图；

图6为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例二的时序示意图；

图7为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例三的示意图；

图8为本申请一种激光以及LED光源组合的投影系统实施例三的时序示意图。

附图标记说明：

1、LED组件；11、第一光源件；111、第一光源模块；112、第一收集透镜；12、第二光源件；121、第二光源模块；122、第二收集透镜；13、第三光源件；131、第三光源模块；132、第三收集透镜；14、第四光源件；141、第四光源模块；142、第四收集透镜；2、激光组件；21、激光发射件；22、激光复眼；23、光学轮件；24、激光透镜；3、合光组件；31、分光片；32、匀光器件；4、第一分光镜；5、第二分光镜。

具体实施方式

下面将结合附图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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一：

参照图1，一种激光以及LED光源组合的投影系统，包括LED组件1、激光组件2以及合光组件3。LED组件1包括用于发射第一光束的第一光源件11、用于发射第二光束的第二光源件12以及用于发射第三光束的第三光源件13，第一光束与第二光束方向相同且相互平行，第三光束垂直于第一光束以及第二光束并射向第一光束以及第二光束，第一光束以及第三光束交汇处设置有第一分光镜4，第二光束以及第三光束交汇处设置有第二分光镜5。

激光组件2位于第三光源件13远离第一光源件11以及第二光源件12的一侧，激光组件2包括可发射红色、绿色或蓝色的激光光束的激光发射件21以及设置在激光组件2光束路径上的光学轮件23。合光组件3包括用于对第一光束、第二光束、第三光束以及激光光束进行合光的分光片31以及合光透镜，分光片31位于第一分光镜4远离第一光源件11的一侧。第一光束经过第一分光镜4后射向合光组件3，第二光束以及第三光束依次经过第二分光镜5、第一分光镜4后射向合光组件3，激光光束通过光学轮件23后射向合光组件3。

具体地，第一光源件11包括第一光源模块111以及第一收集透镜112，第一光源模块111为蓝LED，即第一光束为蓝光，第一收集透镜112位于第一光源模块111以及第一分光镜4之间，当第一光源模块111发射第一光束后，第一光束经过第一收集透镜112后射向并透过第一分光镜4，然后射向合光组件3。

同样的，第二光源件12包括第二光源模块121以及第二收集透镜122，第二光源模块121为红LED，即第二光束为红光，第二收集透镜122位于第二光源模块121以及第二分光镜5之间，当第二光源模块121发射第二光束后，第二光束经过第二收集透镜122后射向第二分光镜5，第二分光镜5反射第二光束至第一分光镜4处，第一分光镜4将第二光束反射至合光组件3。第三光源件13包括第三光源模块131以及第三收集透镜132，需要说明的是，第三光源件13包括第三光源模块131以及第三收集透镜132，需要说明的是，第三光源模块131所述第三光源模块131包括蓝光芯片，蓝光芯片表面涂设有绿荧光粉，当蓝光芯片发出第三光束后，第三光束会射向蓝光芯片表面的绿荧光粉上继而转化成绿荧光光束。第三收集透镜132位于第三光源模块131以第二分光镜5之间。第三光束经过第三收集透镜132后射向第二分光镜5，第二分光镜5反射第三光束至合光组件3处。

在本实施例中，激光发射件21位于第二分光镜5远离第二光源件12的一侧，激光发射件21发出的激光光束与第三光束平行。同时，光学轮件23为散射轮，散射轮与激光发射件21之间设置有激光复眼22，散射轮与合光组件3之间具有激光透镜24。需要说明的是，激光发射件21可以发射红色、绿色或蓝色的激光光束的一种、任意二种结合或全部。激光光束依次经过激光复眼22、散射轮以及激光复眼22后射向合光组件3。

参照图2和图3，分光片31上具有反射段以及通过段，分光片31的反射段用于对第一光束、第二光束以及第三光束进行反射，分光片31的通过段用于让激光光束通过。具体地，分光片31呈扁平长方体型，分光片31的中部开设有通孔，通孔的截面呈长方形，分光片31的通孔处即通过段，分光片31长度方向的两端即为反射段。合光透镜位于分光片31远离激光组件2的一侧，第一光束、第二光束以及第三光束经过分光片31的反射后射向合光透镜，激光光束从分光片31的通孔穿过后射向合光透镜。此外，合光组件3还包括设置在分光片31远离激光组件2一侧的匀光器件32，匀光器件32包括复眼或方棒，在实际应用中根据需要选择即可。

参照图4，在使用光源投影系统时，第一光源件11、第二光源件12以及第三光源件13会随着系统时序的变化而开启，系统时序会在蓝段、红段以及绿段之间切换。系统时序周期与显示的帧率对应，当显示帧率为60帧时为1/60秒，当显示帧率为144帧时为1/144秒。

当系统时序处于蓝段时，第二光源件12以及第三光源件13关闭，第一光源模块111开启发射第一光束，第一光束射向分光片31处作为蓝基色。同时激光发射件21发射蓝色激光光束，蓝色激光光束经过散射轮后射向分光片31作为补充基色，作为补充基色的蓝色激光光束与作为蓝基色的第一光束在合光透镜处进行合光后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于红段时，第一光源件11以及第三光源件13关闭，第二光源模块121开启发射第二光束，第二光束射向第二分光镜5，第二分光镜5将第二光束反射后射向第一分光片31，第一分光片31将第二光束反射至分光片31作为红基色。同时激光发射件21发射红色激光光束，红色激光光束经过散射轮后射向分光片31作为补充基色，作为补充基色的红色激光光束与作为红基色的第二光束在合光透镜处进行合光后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于绿段时，第一光源以及第二光源关闭，第三光源模块131开启发射第三光束，第三光束经过第三透镜射向第二分光镜5，第二分光镜5将第三光束反射后射向第一分光镜4，第一分光片31将第二光束反射至分光片31作为红基色。同时激光发射件21发射绿色激光光束，绿色激光光束经过散射轮后射向分光片31作为补充基色，作为补充基色的绿色激光光束与作为绿基色的第三光束进行合光后射向匀光器件32。

通过这样设置LED组件1以及激光组件2，利用合光组件3对LED组件1以及激光组件2进行合光后输出，能保证光源投影系统所输出的光源亮度，利用散射轮对光源稳定性要求不高的特点，使得LED组件1以及激光组件2结合能有效降低光源投影系统的生产和制造成本。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于：激光组件2不同，同时还设置有用于激发第三光源件13的第四光源件14。

参照图5和图6，具体地，激光发射件21位于第一分光镜4、第二分光镜5远离第一光源件11以及第二光源件12的一侧，激光发射件21同时位于第一分光镜4以及第二分光镜5之间，激光光束与第二光束平行。在本实施例中，光学轮件23为分段滤光轮，分段滤光轮也称滤光色轮，其结构为一玻璃圆盘上镀有分光膜，根据分光膜段种类从而具有不同类型的区域，在本实施例中段分段滤光轮具有反射蓝光段、反射红光段以及反射绿光段区域，通过转动分段滤光轮即可对分段滤光轮的区域进行切换，激光光束经过分段滤光轮后射向合光组件3的分光片31。

同时，LED组件1还包括用于发射第四光束的第四光源件14，第四光源件14位于第二分光镜5远离第二光源件12的一侧并与第二光源件12相对，第四光源件14包括第四光源模块141以及第四收集透镜142，第四光源模块141为深蓝LED，即第四光束为深蓝光，第四光束射向第二分光镜5，第二分光镜5对第四光束反射至第三光源模块131激发第三光源模块131的绿光。

当系统时序处于蓝段时，第二光源件12以及第三光源件13关闭，第一光源模块111开启发射第一光束，第一光束透过第一分光镜4后射向分光片31作为蓝基色。同时激光发射件21发射蓝色激光光束，分段滤光轮转动至蓝光反射段，蓝色激光光束通过分段滤光轮反射段的反射后射向分光片31并从分光片31的通孔穿过，蓝色激光光束作为补充基色与作为蓝基色的第一光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于红段时，第一光源件11以及第三光源件13关闭，第二光源模块121开启发射第二光束，第二光束射向第二分光镜5，第二分光镜5将第二光束反射后射向第一分光镜4，第一分光镜4反射第二光束至分光片31处作为红基色。同时激光发射件21发射红色激光光束，分段滤光轮转动至红光反射段，红色激光光束通过分段滤光轮反射段的反射后射向分光片31并从分光片31的通孔穿过，红色激光光束作为补充基色与作为红基色的第二光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于绿段时，第一光源以及第二光源关闭，第三光源模块131开启发射第三光束，第三光束射向并透过第二分光镜5，第三光束透过第二分光镜5后射向第一分光镜4，第一分光镜4将第三光束反射至分光片31为绿基色。同时激光发射件21发射绿色激光光束，分段滤光轮转动至反射绿光段，绿色激光光束被分段滤光轮反射至分光片31处并从分光片31的通孔中穿过，绿色激光光束作为补充基色与作为绿基色的第三光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。与此同时，第四光源件14的第四光源模块141发射第四光束，第四光束射向第二分光镜5，第二分光镜5反射第四光束至第三光源模块131从而转换成绿色荧光光束，转换成绿色荧光光束作为补充基色与作为绿基色的第三光束以及由激光发射件21直接发射的绿色激光光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

实施例三：

本实施例与实施例一的不同之处在于：激光组件2不同，同时利用激光组件2对第三光源模块131进行绿光激发。

参照图7和图8，具体地，激光发射件21位于第二分光镜5远离第二光源件12的一侧并与第二光源件12相对，激光光束与第二光束平行。在本实施例中，光学轮件23为分段滤光轮，分段滤光轮具有反射蓝光段、反射红光段以及透过蓝光反射绿光段区域段。

当系统时序处于蓝段时，第二光源件12以及第三光源件13关闭，第一光源模块111开启发射第一光束，第一光束透过第一分光镜4后射向分光片31作为蓝基色。同时激光发射件21发射蓝色激光光束，分段滤光轮转动至蓝光反射段，蓝色激光光束通过分段滤光轮反射段的反射后射向分光片31并从分光片31的通孔穿过，蓝色激光光束作为补充基色与作为蓝基色的第一光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于红段时，第一光源件11以及第三光源件13关闭，第二光源模块121开启发射第二光束，第二光束射向第二分光镜5，第二分光镜5将第二光束反射后射向第一分光镜4，第一分光镜4反射第二光束至分光片31处作为红基色。同时激光发射件21发射红色激光光束，分段滤光轮转动至红光反射段，红色激光光束通过分段滤光轮反射段的反射后射向分光片31并从分光片31的通孔穿过，红色激光光束作为补充基色与作为红基色的第二光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

当系统时序处于绿段时，第一光源以及第二光源关闭，第三光源模块131开启发射第三光束，第三光束射向并透过第二分光镜5，第三光束透过第二分光镜5后射向第一分光镜4，第一分光镜4将第三光束反射至分光片31为绿基色。同时激光发射件21发射绿色激光光束以及蓝色激光光束，分段滤光轮转动至透过蓝光反射绿光段，绿色激光光束被分段滤光轮反射至分光片31处并从分光片31的通孔中穿过作为补充基色，而蓝色激光光束透过分段滤光轮射向第二分光镜5，第二分光镜5反射蓝色激光光束至第三光源模块131处转换成绿色荧光光束，绿色荧光光束依次通过第二分光镜5、第一分光镜4后射向分光片31作为第二补充基色。第二补充基色的绿色激光光束与作为绿基色的第三光束以及作为补充基色的绿色荧光光束通过合光透镜后射向匀光器件32进行匀光和输出。

通过这样设置激光组件2，不需要设置其他的组件便可对第三光源件13进行激发。在保证投影系统输出亮度的情况下有效降低制造成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，包括LED组件(1)、激光组件(2)以及合光组件(3)；

所述LED组件(1)包括用于发射第一光束的第一光源件(11)、用于发射第二光束的第二光源件(12)以及用于发射第三光束的第三光源件(13)，所述第一光束与所述第二光束方向相同且相互平行，所述第三光束垂直于所述第一光束以及第二光束并射向第一光束以及第二光束，所述第一光束以及所述第三光束交汇处设置有第一分光镜(4)，所述第二光束以及所述第三光束交汇处设置有第二分光镜(5)；

所述激光组件(2)位于所述第三光源件(13)远离所述第一光源件(11)以及第二光源件(12)的一侧，所述激光组件(2)包括可发射红色、绿色或蓝色的激光光束的激光发射件(21)以及设置在所述激光组件(2)光束路径上的光学轮件(23)；

所述合光组件(3)包括用于对第一光束、第二光束、第三光束以及激光光束进行合光的分光片(31)，所述分光片(31)位于所述第一分光镜(4)远离所述第一光源件(11)的一侧；

所述第一光束经过所述第一分光镜(4)后射向所述合光组件(3)，所述第二光束以及所述第三光束依次经过所述第二分光镜(5)、所述第一分光镜(4)后射向所述合光组件(3)，所述激光光束通过所述光学轮件(23)后射向所述合光组件(3)；

所述分光片(31)上开设有用于让激光光束穿过的通孔，激光光束穿过所述分光片(31)的通孔后射向所述合光组件(3)；

所述光学轮件(23)与激光发射件(21)之间设置有激光复眼(22)，所述光学轮件(23)与合光组件(3)之间具有激光透镜(24)。

2.根据权利要求1所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述第三光源件(13)包括第三光源模块(131)以及第三收集透镜(132)，所述第三光源模块(131)包括蓝光芯片，所述蓝光芯片表面涂设有绿荧光粉，所述第三收集透镜(132)位于所述第三光源模块(131)以所述第一分光镜(4)之间。

3.根据权利要求2所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述激光发射件(21)发射的激光光束与所述第三光源件(13)发射的第三光束平行，所述光学轮件(23)为散射轮，激光光束经过散射轮后射向所述分光片(31)。

4.根据权利要求2所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述激光发射件(21)位于所述第二分光镜(5)远离所述第二光源件(12)的一侧并与所述第二光源件(12)相对，激光光束与第二光束平行，所述光学轮件(23)为分段滤光轮，激光光束的蓝光经过分段滤光轮后射向所述第二分光镜(5)，然后射向所述第三光源模块(131)激发所述第三光源模块(131)的绿光。

5.根据权利要求2所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述激光发射件(21)位于所述第一分光镜(4)、所述第二分光镜(5)远离所述第一光源件(11)以及第二光源件(12)的一侧，所述激光发射件(21)位于所述第一分光镜(4)以及所述第二分光镜(5)之间，激光光束与第二光束平行，所述光学轮件(23)为分段滤光轮，激光光束经过分段滤光轮后射向所述合光组件(3)。

6.根据权利要求5所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述LED组件(1)还包括用于发射第四光束的第四光源件(14)，所述第四光源件(14)位于所述第一分光镜(4)远离所述第二光源件(12)的一侧并与所述第二光源件(12)相对，所述第四光源件(14)包括第四光源模块(141)以及第四收集透镜(142)，所述第四光源模块(141)为蓝LED，第四光束经过所述第一分光镜(4)后射向所述第三光源模块(131)激发所述第三光源模块(131)的绿光。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述第一光源件(11)包括第一光源模块(111)以及第一收集透镜(112)，所述第一光源模块(111)为蓝LED，所述第一收集透镜(112)位于所述第一光源模块(111)以及所述分光片(31)之间。

8.根据权利要求7所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述第二光源件(12)包括第二光源模块(121)以及第二收集透镜(122)，所述第二光源模块(121)为红LED，所述第二收集透镜(122)位于所述第二光源模块(121)以及所述第一分光镜(4)之间。

9.根据权利要求8所述的一种激光以及LED光源组合的投影系统，其特征在于，所述合光组件(3)还包括设置在所述分光片(31)一侧的匀光器件(32)，所述匀光器件(32)包括复眼或方棒。

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