CN115576167A - 一种混合光源投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及投影光源照明系统技术领域，具体涉及一种混合光源投影系统，包括用于发射第一光束的第一光源组件、用于发射第二光束的第二光源组件、偏振分光片、第一光学组件、第二光学组件以及匀光组件；偏振分光片用于将第一光束分为两种相互垂直偏振态的第一分光束以及第二分光束；第一光学组件用于反射第一分光束并将第一分光束的偏振态旋转90°；第二光束的路径上设置有光路调整组件，第二光束通过光路调整组件后射向偏振分光片并与第一分光束进行合光。本申请能有效降低第一光源组件合光损失，从而改善现有技术的混合光源合光效率低的问题。

Description

一种混合光源投影系统

技术领域

本发明涉及投影光源照明系统技术领域，具体涉及一种混合光源投影系统。

背景技术

传统的投影照明一般使用灯泡、半导体发光二极管（Light Emitting Diode，LED）以及激发光激发荧光粉作为光源，同时采用时序分光作为投影光阀进行投影。但使用灯泡作为光源，存在电光转化效率低的问题；半导体发光二极管受限于单位面积电流密度影响，亮度达到瓶颈；激发光激发荧光粉方案虽然效率高，但是色轮体积大，所激发的红光效率低，颜色不纯等问题。

由于自然光源混合激光光源能有效改善上述问题，在选择光源时成为了较好的方案，其主要工作原理为对自然光源以及激光光源进行合光，然后输出。目前主流的合光方案有波长合光以及偏振合光两种。若采用波长合光的方式，由于自然光源以及激光光源的光谱有重叠部分，导致合光效率低；若采用偏振合光的方式，又由于自然光源含有两种偏振态，导致偏振合光效率低。即相关技术采用混合光源时存在合光效率低的问题。

发明内容

因此，本发明为了改善相关技术中采用混合光源存在合光效率低的问题，从而提供一种混合光源投影系统。

一种混合光源投影系统，包括用于发射第一光束的第一光源组件、用于发射第二光束的第二光源组件、偏振分光片、第一光学组件、第二光学组件以及匀光组件；第一光束包含P光以及S光，第二光束为线偏振光；

所述偏振分光片位于第一光束的路径上，所述偏振分光片用于将第一光束分为相互垂直偏振态的第一分光束以及第二分光束；

所述第一光学组件位于所述偏振分光片远离所述第一光源组件的一侧，用于反射第一分光束并将第一分光束的偏振态旋转90°；

所述第二光学组件位于第二分光束的路径上，用于将第二分光束反射至所述偏振分光片，经过所述第二光学组件反射后的第二分光束的偏振态与第二光束的偏振态相同；

所述第二光源组件位于所述第二光学组件远离所述偏振分光片的一侧，第二光束的路径上设置有光路调整组件，第二光束通过所述光路调整组件后射向所述偏振分光片并与第一分光束、第二分光束进行合光。

进一步的，所述第一光学组件包括第一波片以及第一反射镜，所述第一波片为1/4波片，所述第一反射镜位于所述第一波片远离所述偏振分光片的一侧；所述第二光学组件包括第二波片以及第二反射镜，所述第二波片为1/4波片，所述第二反射镜位于所述第二波片远离所述偏振分光片的一侧。

进一步的，所述第二光源组件正对所述第二光学组件，所述光路调整组件包括第一中继透镜，所述第一中继透镜位于所述第二光源组件以及所述第二光学组件之间，第二光束通过所述第一中继透镜后射向所述第二光学组件。

进一步的，所述第二波片的中部开设有用于让第二光束通过的区域，所述第二反射镜的中部开设有用于让第二光束通过的区域，所述第二波片以及所述第二反射镜的区域为通孔或镀膜，所述第二波片的区域与所述第二反射镜的区域连通。

进一步的，所述匀光组件包括复眼匀光器件以及方棒匀光器件，所述复眼匀光器件位于所述第一光源组件以及所述偏振分光片之间，所述方棒匀光器件位于所述第一中继透镜以及所述第二光源组件之间。

进一步的，所述第二光源组件正对所述第二光学组件，所述光路调整组件包括复眼匀光调整器件，所述复眼匀光调整器件位于所述第二光源组件以及所述第二光学组件之间，第二光束通过所述复眼匀光调整器件后射向所述第二光学组件，所述匀光组件包括复眼匀光器件，所述复眼匀光器件位于所述第一光源组件以及所述偏振分光片之间。

进一步的，所述第二光源组件位于所述第二光学组件远离所述偏振分光片的一侧，所述光路调整组件包括第二中继透镜、第一反射件以及第二反射件，所述第二中继透镜正对于所述第二光源组件并位于第二光束的路径上，所述第一反射件位于所述第二中继透镜远离所述第二光源组件的一侧，所述第二反射件位于所述偏振分光片以及所述第二光学组件之间，第二光束通过所述第二中继透镜后射向所述第一反射件，所述第一反射件将第二光束反射向至所述第二反射件，所述第二反射件将第二光束反射向偏振分光片处。

进一步的，所述匀光组件包括复眼匀光器件以及方棒匀光器件，所述复眼匀光器件位于所述第一光源组件以及所述偏振分光片之间，所述方棒匀光器件位于所述第二光源组件以及所述第二中继透镜之间。

进一步的，所述第二光源组件位于所述第二光学组件远离所述偏振分光片的一侧，所述光路调整组件包括复眼匀光调整器件、第一反射件以及第二反射件，所述复眼匀光调整器件正对于所述第二光源组件并位于第二光束的路径上，所述第一反射件位于所述复眼匀光调整器件远离所述第二光源组件的一侧，所述第二反射件位于所述偏振分光片以及所述第二光学组件之间，第二光束通过所述复眼匀光调整器件后射向所述第一反射件，所述第一反射件将第二光束反射向至所述第二反射件，所述第二反射件将第二光束反射向偏振分光片处。

进一步的，所述匀光组件位于所述偏振分光片远离所述第二光学组件的一侧，所述匀光组件包括复眼匀光器件或方棒匀光器件。

与现有技术相比，本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明的一种混合光源投影系统，通过设置第一光源组件、第二光源组件、光路调整组件、偏振分光片、第一光学组件以及第二光学组件，使用第一光源组件发射包含P光以及S光的第一光束，第一光束在经过偏振分光片后分为第一分光束以及第二分光束，第一分光束进入第一光学组件中，第一光学组件将第一分光束的偏振态旋转90°，第二光学组件将第二分光束的偏振态旋转至与第二光源的偏振态相同，随后第一分光束、第二分光束与第二光源发射的线偏振光第二光束在偏振分光片处进行合光输出。对比于现有技术中的合光方式，能有效降低第一光源组件合光损失，提高合光效率，改善现有技术的混合光源合光效率低的问题。

2.本发明的一种混合光源投影系统，第一光学组件采用第一波片以及第一反射镜，第二光学组件采用第二波片以及第二反射镜。第一分光束射入第一光学组件后，进入1/4波片、反射镜，通过反射镜反射后，重新进入1/4波片，即可将偏振态旋转90°。第一光学组件以及第二光学组件的结构紧凑功能完善，有效提高混合光源投影系统的合光效率。

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为本申请一种混合光源投影系统实施例一的示意图；

图2为图1中第二光学组件的平面结构示意图；

图3为本申请一种混合光源投影系统实施例二的示意图；

图4为本申请一种混合光源投影系统实施例三的示意图；

图5为本申请一种混合光源投影系统实施例四的示意图；

图6为本申请一种混合光源投影系统实施例五的示意图；

图7为本申请一种混合光源投影系统实施例六的示意图；

附图标记说明：

1、第一光源组件；2、第二光源组件；3、光路调整组件；31、第一中继透镜；32、复眼匀光调整器件；33、第二中继透镜；34、第一反射件；35、第二反射件；4、偏振分光片；5、第一光学组件；51、第一波片；52、第一反射镜；6、第二光学组件；61、第二波片；62、第二反射镜；7、匀光组件；71、复眼匀光器件；72、方棒匀光器件。

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1，一种混合光源投影系统，包括用于发射第一光束的第一光源组件1、用于发射第二光束的第二光源组件2、偏振分光片4、第一光学组件5、第二光学组件6以及匀光组件7。具体地，第一光源组件1包括第一光源件，第一光源件发射第一光束，第一光束包含P光以及S光，第一光源件具体可以是灯泡，第一光源件具体可以是LED，第一光源件具体也可以是激光激发荧光粉的结构，只要能发射出包含P光以及S光的第一光束即可。同样的，第二光源组件2包括第二光源件，第二光源件发射第二光束，第二光束为线偏振光。

偏振分光片4位于第一光束的路径上，即第一光源组件1发射的第一光束会射向偏振分光片4。第一光束射向偏振分光片4后，偏振分光片4将第一光束分为两种相互垂直偏振态的第一分光束以及第二分光束。其中第一分光束会射向第一光学组件5，第二分光束会射向第二光学组件6。

第一光学组件5位于偏振分光片4远离第一光源组件1的一侧，用于反射第一分光束并将第一分光束的偏振态旋转90°。具体地，第一光学组件5包括第一波片51以及贴合安装在第一波片51上的第一反射镜52，第一波片51为1/4波片，第一反射镜52位于第一波片51远离偏振分光片4的一侧。当第一分光束射向第一光学组件5后，通过1/4波片以后射向反射镜，反射镜对第一分光束反射后，使得第一分光束重新进入1/4波片，第一分光束偏振态旋转90°，最后射向偏振分光片4。

同样的，第二光学组件6位于偏振分光片4以及第一光源组件1之间并位于第二分光束的路径上。具体地，第二光学组件6包括第二波片61以及贴合安装在第二波片61上的第二反射镜62，第二波片61为1/4波片，第二反射镜62位于第二波片61远离偏振分光片4的一侧。

第二光源组件2位于第二光学组件6远离偏振分光片4的一侧，第二光束的路径上设置有光路调整组件3，第二光束通过光路调整组件3后射向偏振分光片4。在本实施例中，第二光源组件2正对第二光学组件6，第二光源发射的第二光束会射向第二光学组件6。光路调整组件3包括第一中继透镜31，第一中继透镜31位于第二光源组件2以及第二光学组件6之间，第二光束通过第一中继透镜31后射向第二光学组件6。

参照图2，在本实施例中，第二光束在第二光学组件6中通过，第二波片61的中部开设有用于让第二光束通过的区域，第二反射镜62的中部开设有用于让第二光束通过的区域，第二波片61以及第二反射镜62的区域为通孔或镀膜，第二波片61的区域与第二反射镜62的区域大小相同并连通，使得第二光束能从第二光学组件6中通过后射向偏振分光片4，第二光束与第一分光束在偏振分光片4处进行合光后输出。与此同时，第二分光束通过第二光学组件6的通孔或镀膜区域的部分会有损失，即第二分光束与第二光束的合光损失，第二分光束其余没有通过通孔或镀膜区域的部分会被第二光学组件6反射，与第一分光束合光，需要说明的是，第二光束偏振态与第一光源第二分光束经过第二光学组件反射后的偏振态相同。

在本实施例中，匀光组件7位于偏振分光片4远离第二光学组件6的一侧，用于对第一分光束、第二分光束以及第二光束进行匀光。第一分光束射向偏振分光片4后会被偏振分光片4反射向匀光组件7，第二分光束被第二光学组件6反射后会透过偏振分光片4射向匀光组件，第二光束从第二光学组件6通过后会射向匀光组件7。匀光组件7包括复眼匀光器件71或方棒匀光器件72，图1的上方采用了复眼匀光器件71，图1的下方采用了方棒匀光器件72，第一分光束、第二分光束及第二光束射入匀光组件7后进行匀光后输出。

实施例二：

本实施例与实施例一的不同之处在于，匀光组件7中的器件以及匀光组件7的位置不同。

参照图3，具体地，在本实施例中，匀光组件7同时包括复眼匀光器件71以及方棒匀光器件72。复眼匀光器件71位于第一光源组件1以及偏振分光片4之间，方棒匀光器件72位于第一中继透镜31以及第二光源组件2之间。

第一光源组件1发射的第一光束先通过复眼匀光器件71后射向偏振分光片4。第二光源组件2发射的第二光束依次通过方棒匀光器件72以及第一中继透镜31后射向第二光学组件6，并从第二光学组件6中通过射向偏振分光片4，与第一分光束、第二分光束进行合光。

实施例三：

本实施例与实施例一的不同之处在于：光路调整组件3不同，匀光组件7的器件以及位置不同。

参照图4，具体地，在本实施例中，光路调整组件3包括复眼匀光调整器件32，复眼匀光调整器件32位于第二光源组件2以及第二光学组件6之间，第二光束通过复眼匀光调整器件32后射向第二光学组件6，匀光器件包括复眼匀光器件71，复眼匀光器件71位于第一光源组件1以及偏振分光片4之间，第一光源组件1发射的第一光束通过复眼匀光器件71后射向偏振分光镜，第一分光束、第二分光束以及第二光束在偏振分光片处合光后输出。

实施例四：本实施例与实施例一的不同之处在于，第二光源的位置不同，第二光学组件6不同，光路调整组件3不同，光路调整组件3的位置不同。

参照图5，具体地，在本实施例中，第二光源组件2位于第二光学组件6远离偏振分光片4的一侧而并非正对第二光学组件6。光路调整组件3包括第二中继透镜33、第一反射件34以及第二反射件35，第二中继透镜33正对于第二光源组件2并位于第二光束的路径上，第一反射件34位于第二中继透镜33远离第二光源组件2的一侧，第二反射件35位于偏振分光片4以及第二光学组件6之间。第一反射件34具体可以是反射镜或分光片，第二反射件35具体可以是反射镜或波长分光片，根据需要选择即可。同时，第二光学组件6包括第二波片61以及第二反射镜62，第二波片61以及第二反射镜62中没有设置区域。

第二光源组件2发射的第二光束，通过第二中继透镜33后射向第一反射件34，第一反射件34将第二光束反射向至第二反射件35，第二反射件35将第二光束反射向偏振分光片4处。

第一光源组件1发射第一光束，偏振分光片4将第一光束分为第一分光束以及第二分光束，第一分光束经过第一光学组件5的反射后偏振态旋转90°。第二分光束射向第二反射件35，当第二反射件35是反射镜时，第二分光束的部分光束在第二反射件35处损失，第二分光束的剩余光束透过反射镜后射向第二光学组件6，第二光学组件6将第二分光束的偏振态旋转90°；当第二反射件35是波长分光片时，第二分光束会透过第二反射件35，此过程中，第二分光束与第二光束的光谱重合部分会损失，但其余光谱部分不受影响，随后第二分光束的其余光谱部分射向第二光学组件6，第二光学组件6将第二分光束的偏振态旋转90°，第二分光束再次透过第二反射件35后与第二光束以及第一分光束在偏振分光片4处进行合光。同样的，第二光束的偏振态与第二分光束经过第二光学组件6反射后的偏振态相同，第一分光束、第二分光束以及第二光束在偏振分光片处进行合光后输出。

实施例五：本实施例与实施例一的不同之处在于，第二光源的位置不同，光路调整组件3不同，光路调整组件3的位置不同，匀光组件7的器件和位置也不同。

参照图6，具体地，在本实施例中，第二光源组件2位于第二光学组件6远离偏振分光片4的一侧而并非正对第二光学组件6。光路调整组件3包括第二中继透镜33、第一反射件34以及第二反射件35，第二中继透镜33正对于第二光源组件2并位于第二光束的路径上，第一反射件34位于第二中继透镜33远离第二光源组件2的一侧，第二反射件35位于偏振分光片4以及第二光学组件6之间。

同时，匀光组件7包括复眼匀光器件71以及方棒匀光器件72。复眼匀光器件71位于第一光源组件1以及偏振分光片4之间，第一光源组件1发射的第一光源经过复眼匀光器件71后射向偏振分光片4，方棒匀光器件72位于第二光源组件2以及第二中继透镜33之间，第二光源组件2射出的第二光束依次经过方棒匀光器件72以及第二中继透镜33后射向第一反射件34，第一反射件34将第二光束反射向至第二反射件35，第二反射件35将第二光束反射向偏振分光片4处。

实施例六：本实施例与实施例一的不同之处在于，第二光源的位置不同，光路调整组件3不同，光路调整组件3的位置不同，匀光组件7的器件和位置也不同。

参照图7，具体地，在本实施例中，第二光源组件2位于第二光学组件6远离偏振分光片4的一侧，光路调整组件3包括复眼匀光调整器件32、第一反射件34以及第二反射件35，复眼匀光调整器件32正对于第二光源组件2并位于第二光束的路径上，第一反射件34位于复眼匀光调整器件32远离第二光源组件2的一侧，第二反射件35位于偏振分光片4以及第二光学组件6之间。

第二光源件发出的第二光束先通过复眼匀光调整器件32进行匀光，随后射向第一反射件34，第一反射件34将第二光束反射至第二反射件35处，第二反射件35将第二光束反射向偏振分光片4。匀光组件7包括复眼匀光器件71。复眼匀光器件71位于第一光源组件1以及偏振分光片4之间，第一光源组件1发射的第一光源经过复眼匀光器件71后射向偏振分光片4。

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 (10)

1.一种混合光源投影系统，其特征在于，包括用于发射第一光束的第一光源组件(1)、用于发射第二光束的第二光源组件(2)、偏振分光片(4)、第一光学组件(5)、第二光学组件(6)以及匀光组件(7)；第一光束包含P光以及S光，第二光束为线偏振光；

所述偏振分光片(4)位于第一光束的路径上，所述偏振分光片(4)用于将第一光束分为相互垂直偏振态的第一分光束以及第二分光束；

所述第一光学组件(5)位于所述偏振分光片(4)远离所述第一光源组件(1)的一侧，用于反射第一分光束并将第一分光束的偏振态旋转90°；

所述第二光学组件(6)位于第二分光束的路径上，用于将第二分光束反射至所述偏振分光片(4)，经过所述第二光学组件(6)反射后的第二分光束的偏振态与第二光束的偏振态相同；

所述第二光源组件(2)位于所述第二光学组件(6)远离所述偏振分光片(4)的一侧，第二光束的路径上设置有光路调整组件(3)，第二光束通过所述光路调整组件(3)后射向所述偏振分光片(4)并与第一分光束、第二分光束进行合光。

2.根据权利要求1所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第一光学组件(5)包括第一波片(51)以及第一反射镜(52)，所述第一波片(51)为1/4波片，所述第一反射镜(52)位于所述第一波片(51)远离所述偏振分光片(4)的一侧；所述第二光学组件(6)包括第二波片(61)以及第二反射镜(62)，所述第二波片(61)为1/4波片，所述第二反射镜(62)位于所述第二波片(61)远离所述偏振分光片(4)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第二光源组件(2)正对所述第二光学组件(6)，所述光路调整组件(3)包括第一中继透镜(31)，所述第一中继透镜(31)位于所述第二光源组件(2)以及所述第二光学组件(6)之间，第二光束通过所述第一中继透镜(31)后射向所述第二光学组件(6)。

4.根据权利要求3所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第二波片(61)的中部开设有用于让第二光束通过的区域，所述第二反射镜(62)的中部开设有用于让第二光束通过的区域，所述第二波片(61)以及所述第二反射镜(62)的区域为通孔或镀膜，所述第二波片(61)的区域与所述第二反射镜(62)的区域连通。

5.根据权利要求3或4所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述匀光组件(7)包括复眼匀光器件(71)以及方棒匀光器件(72)，所述复眼匀光器件(71)位于所述第一光源组件(1)以及所述偏振分光片(4)之间，所述方棒匀光器件(72)位于所述第一中继透镜(31)以及所述第二光源组件(2)之间。

6.根据权利要求2所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第二光源组件(2)正对所述第二光学组件(6)，所述光路调整组件(3)包括复眼匀光调整器件(32)，所述复眼匀光调整器件(32)位于所述第二光源组件(2)以及所述第二光学组件(6)之间，第二光束通过所述复眼匀光调整器件(32)后射向所述第二光学组件(6)，所述匀光组件(7)包括复眼匀光器件(71)，所述复眼匀光器件(71)位于所述第一光源组件(1)以及所述偏振分光片(4)之间。

7.根据权利要求2所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第二光源组件(2)位于所述第二光学组件(6)远离所述偏振分光片(4)的一侧，所述光路调整组件(3)包括第二中继透镜(33)、第一反射件(34)以及第二反射件(35)，所述第二中继透镜(33)正对于所述第二光源组件(2)并位于第二光束的路径上，所述第一反射件(34)位于所述第二中继透镜(33)远离所述第二光源组件(2)的一侧，所述第二反射件(35)位于所述偏振分光片(4)以及所述第二光学组件(6)之间，第二光束通过所述第二中继透镜(33)后射向所述第一反射件(34)，所述第一反射件(34)将第二光束反射向至所述第二反射件(35)，所述第二反射件(35)将第二光束反射向偏振分光片(4)处。

8.根据权利要求7所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述匀光组件(7)包括复眼匀光器件(71)以及方棒匀光器件(72)，所述复眼匀光器件(71)位于所述第一光源组件(1)以及所述偏振分光片(4)之间，所述方棒匀光器件(72)位于所述第二光源组件(2)以及所述第二中继透镜(33)之间。

9.根据权利要求2所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述第二光源组件(2)位于所述第二光学组件(6)远离所述偏振分光片(4)的一侧，所述光路调整组件(3)包括复眼匀光调整器件(32)、第一反射件(34)以及第二反射件(35)，所述复眼匀光调整器件(32)正对于所述第二光源组件(2)并位于第二光束的路径上，所述第一反射件(34)位于所述复眼匀光调整器件(32)远离所述第二光源组件(2)的一侧，所述第二反射件(35)位于所述偏振分光片(4)以及所述第二光学组件(6)之间，第二光束通过所述复眼匀光调整器件(32)后射向所述第一反射件(34)，所述第一反射件(34)将第二光束反射向至所述第二反射件(35)，所述第二反射件(35)将第二光束反射向偏振分光片(4)处。

10.根据权利要求3或8所述的一种混合光源投影系统，其特征在于，所述匀光组件(7)位于所述偏振分光片(4)远离所述第二光学组件(6)的一侧，所述匀光组件(7)包括复眼匀光器件(71)或方棒匀光器件(72)。

Images