CN203337988U - 一种激光投影光源 - Google Patents
一种激光投影光源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203337988U CN203337988U CN2013203506800U CN201320350680U CN203337988U CN 203337988 U CN203337988 U CN 203337988U CN 2013203506800 U CN2013203506800 U CN 2013203506800U CN 201320350680 U CN201320350680 U CN 201320350680U CN 203337988 U CN203337988 U CN 203337988U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light source
- light
- laser projection
- colour wheel
- projection light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Abstract
本实用新型适用于激光投影技术领域，提供了一种激光投影光源，包括：由至少两个相同线偏振态和波长的蓝光光源经过非球面镜整形再通过台阶镜进行合束的激发光源；在部分扇形区域分别镶嵌有荧光粉层的被所述激发光源的线偏振光进行激发出绿光和红光的色轮；镶嵌在色轮上部分扇形区域的仅适用用于激发光波长的1/4波片；对某一方向偏振的激发光进行反射，并对所述色轮反射回的光进行全透射的偏振光束分离棱镜（PBS）；以及对所述激发光源进行聚焦的非球面聚焦透镜组。本实用新型采用偏振光分离棱镜和1/4波片组合，简化光源系统光路，缩小体积，提高光效。
Description
技术领域
本实用新型属于激光投影技术领域，尤其涉及一种激光投影光源。
背景技术
随着投影技术的不断发展与成熟，投影仪逐渐成为了人们教育，商务交流，家庭娱乐必不可少的数码设备，而激光投影因其具有超高亮度，宽色域，高色纯度等优势是未来投影发展的趋势。
激光投影需要红绿蓝三基色光源，采用纯的激光光源，不仅造价高，而且强相干的激光会产生散斑效应，严重影响投影的图像质量。目前有一种比较低成本同时又能够降低散斑效应的红绿蓝光源方案。采用蓝光激光激发涂有荧光粉的转动色轮，产生红光和绿光荧光，如图1和2所示。当色轮转到涂有绿光或红光荧光粉的色轮区域时，将产生绿光或红光荧光。当色轮转到空白区域时，蓝光透过色轮后经过多个反射镜与反射的红光和绿光荧光混合一起构成红绿蓝三基色光源，如图1所示。或者蓝光被分成两路，一路蓝光作为激发光激发荧光粉色轮产生红光和绿光荧光，另一路蓝光激光被多个反射镜反射与被反射的红光和绿光荧光混合一起构成红绿蓝三基色光源，如图2所示。
上述两种方案系统都很复杂，影响光源的整体效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种激光投影光源，旨在解决光源系统复杂的问题。
本实用新型是这样实现的，一种激光投影光源，其中，包括：
由光源经过非球面镜整形再通过台阶镜进行合束的激发光源；
在部分扇形区域分别镶嵌有荧光粉层的被所述激发光源的线偏振光激发出绿光和红光的色轮；
镶嵌在色轮上部分扇形区域的仅适用于激发光波长的1/4波片；
对某一方向偏振的激发光进行反射，并对所述色轮反射回的光进行全透射的偏振光束分离棱镜；以及
对所述激发光源进行聚焦的非球面聚焦透镜组。
进一步地，所述激发光源由至少两个相同线偏振和波长的蓝光光源合成。
进一步地，还包括复眼透镜，所述复眼透镜放置于所述偏振光束分离棱镜后，对经过所述色轮反射后的红光、绿光和蓝光进行合束和匀光。
进一步地，还包括电机，所述电机安装于所述色轮后，用于带动色轮的转动。
进一步地，所述台阶镜用铝或者铝合金作为基材，在基材上加工出相同斜率的多个台阶，所述台阶上黏贴有反射镜片，所述反射镜片上镀有金属膜或介质膜。
进一步地，所述偏振光束分离棱镜由两个45度等腰直角形状的光学玻璃底边粘合而成的正方形棱镜，粘合面镀有多层膜，用于分离P偏振光和S偏振光。
进一步地，所述色轮为环形荧光粉层的六段色轮，每段色轮分别为间隔开的红光段、蓝光段、绿光段，所述每段色轮由三层组成；第三层是基片层，上表面镀金属高反射膜，用于反射激发光和荧光；红光段和绿光段的第二层是荧光粉层，每段分别涂有不同波长转换的荧光材料；第一层是光学保护层，所述光学保护层的两面镀增透膜，对激发光和荧光全透过。
进一步地，在对激发光全反射的色轮的蓝光段的基片层上镶嵌有1/4波片，具有偏振特性的激发光穿过所述1/4波片后经色轮基片反射再次穿过所述1/4波片后，其偏振面旋转90度，而直接透过所述偏振光束分离棱镜。
进一步地，还包括匀光装置，所述匀光装置置于所述偏振光束分离棱镜前。
进一步地，所述复眼透镜由前后两排参数相同的若干个小透镜阵列组成，所述复眼透镜的长宽比为4:3或者16:9。
本实用新型所述的激光投影光源采用目前技术成熟而且价格低的线偏振的蓝光半导体激光器与波片组合在一起，简化了光源系统的光路，提高光源的光学效率，降低了激光投影的成本。同时激光激发荧光材料发射宽光谱光源，大大降低了投影显示时的散斑效应。
附图说明
图1现有技术激光激发荧光光源示例一；
图2现有技术激光激发荧光光源示例二；
图3是本实用新型实施例提供的激光投影光源结构框图；
图4是本实用新型实施例提供的台阶镜结构图；
图5是本实用新型实施例提供的1/4波片与PBS偏振光选择系统示意图；
图6是本实用新型实施例提供的色轮结构图；
图7是本实用新型实施例提供的色轮功能实现的荧光激发剖面图；
图8是本实用新型实施例提供的色轮功能实现的波片偏振态转换剖面图；
图9是本实用新型另一实施例提供的激光投影光源结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型所述的激光投影光源采用阵列半导体激光器光源实现超高功率荧光激发源，系统光源只采用了目前技术成熟而且价格低的线偏振蓝光半导体激光器，大大降低了成本，而且激光激发荧光材料发射宽光谱光源，大大降低了投影显示时的散斑效应。另外激发光光谱主要由材料自身决定，长时间投影显示时具有优异的颜色一致性。而高速旋转的色轮解决了高功率激发时荧光材料热淬灭问题。利用PBS（Polarizing Beam Splitter，偏振光束分离器）和1/4波片的组合简化了光源系统装置，同时保证了光源色彩的纯度。
如图3所示，一种激光投影光源，包括：高功率的激发光源，采用多个相同的光源101经过非球面镜102整形再通过台阶镜103进行合束，所激发光源由至少两个相同线偏振和波长的光源合成；色轮106，在部分扇形区域涂有荧光粉的被所述激发光源的线偏振光激发出绿光和红光；偏振光束分离棱镜104，仅对某一方向偏振的激发光进行反射，并对所述色轮106反射回的光进行全透射；以及对所述激发光源进行聚焦的非球面聚焦透镜组105。
与上述实施例相结合，激光投影光源还包括复眼透镜108，所述复眼透镜108放置于所述偏振光束分离棱镜104后，对经过所述色轮106反射后的红光、绿光和蓝光进行合束和匀光。
与上述各实施例相结合，所述激光投影光源还包括电机107，所述电机107安装于所述色轮106后，用于带动色轮106的转动。采用所述的非球面聚焦透镜组105对激发光源聚焦，有利于由电机107驱动的所述色轮106上的绿光和红光荧光的激发。
与上述各实施例相结合，如图4所示，所述台阶镜103用铝或者铝合金作为基材，在基材上加工出相同斜率的多个台阶，并在各台阶上黏贴反射镜片，所述反射镜片上镀有金属膜或者介质膜，以实现对阵列激发光源高效率的反射。
如图6至图8所示，本实用新型中所述的色轮106采用六段色轮的设计，有效地减少了边缘的彩虹效应和运动图像，视频动态效果更好，图像的色彩更丰富、更艳丽。由于激发光被聚焦于荧光材料上，为提高荧光粉的利用率，优选的，采用环形荧光粉层。涂有荧光粉的每段色轮由三层组成：第三层是基片层703，上表面镀金属高反射膜702，以反射激发光和荧光；红光段和绿光段的第二层是荧光粉层701，红光段602、绿光段601分别涂有不同波长转换的荧光材料；第一层是光学保护层704，光学保护层的两面镀增透膜，对激发的荧光全透过。在对激发光全反射的色轮蓝光段区域的基片上，同样镀有金属高反射膜，并镶嵌上1/4波片501。当具有偏振特性的激发光穿过所述1/4波片501后经色轮基片反射再次穿过所述1/4波片501后，其偏振面旋转90度，而直接透过偏振光束分离棱镜104。同时，在激发荧光粉区域反射回的激发光不能透过偏振光束分离棱镜104到达复眼透镜108，这样保证了荧光光色的纯度。高速电机107的作用是带动色轮106转动，使荧光粉层701和激发光之间做高速的相对运动，这样荧光粉层701相当于被脉冲光源激发，在荧光粉层701因激发产热还没有达到热猝灭温度时，就和激发光分离，这样有效保证了荧光粉的热稳定性。为避免因动平衡产生光学噪音问题，在需要内嵌1/4波片501的位置将基材掏薄，没有涂抹荧光粉的色轮内环603掏空或者做薄。而为了更好地解决热猝灭，提高激发效率，荧光涂层尽量靠近色轮边缘位置。色轮106和电机107的结构示意图如图7、图8所示。
1/4波片相位延迟系统为：波片由一定厚度的双折射单晶薄片构成。光通过波片后产生的相位差为：当或者其基数倍时，该波片称为1/4波片（quarter-wave plate）。由上式可知波片所产生的相位延迟与波长有关。利用这个特性设计出只针对激发光源的相位延迟系统。1/4波片501与PBS（偏振光束分离棱镜）构成的偏振光选择系统如图5所示。入射的S偏振的激发光经过偏振光束分离棱镜104时被全反射通过所述1/4波片501，此时相位延迟
变成圆偏振光。当圆偏振光经反射面板502反射回来再次经过所述1/4波片501时相位再次延迟此时激发光变成与入射时垂直的P偏振光，P偏振光完全通过PBS，这样便实现了偏振光的选择。
复眼透镜108的原理是利用前排的多个参数相同的小透镜阵列将光源的宽光束重新分割成细光束，处于对称位置的细光束相互叠加补偿不均匀性，然后再通过后排小透镜阵列重新聚光，得到光能量的有效均匀利用。在设计的过程中，复眼透镜的长宽比决定照明面的照明区域的长宽比，比例可以采用4:3或者16:9。采用边缘光线分析法可以获得复眼系统透镜之间的焦距以及透镜之间的间隔等参数。
对于复眼透镜，两排复眼的焦距相同，后排复眼放在前排复眼的焦平面上，所以有
对于透镜，根据几何光学原理可以得到，对于透镜，可以得到
其中给定d2、d3、d4，可以确定f1和f2。通过光学软件可以优化得到特定的复眼系统的参数。
本实用新型的另一实施例如图9所示，为了进一步解决激发光聚焦于荧光粉层时所产生的热猝灭和局部饱和问题，在激发光进入偏振光束分离棱镜之前加入匀光装置901，所述匀光装置901置于所述偏振光束分离棱镜前，可以为复眼，光学积分棒等，得到能量分布较为均匀的激发光源。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光投影光源，其特征在于，包括：
由光源经过非球面镜整形再通过台阶镜进行合束的激发光源；
在部分扇形区域分别镶嵌有荧光粉层的被所述激发光源的线偏振光激发出绿光和红光的色轮；
镶嵌在色轮上部分扇形区域的仅适用于激发光波长的1/4波片；
对某一方向偏振的激发光进行反射，并对所述色轮反射回的光进行全透射的偏振光束分离棱镜；以及
对所述激发光源进行聚焦的非球面聚焦透镜组。
2.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，所述激发光源由至少两个相同线偏振和波长的蓝光光源合成。
3.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，还包括复眼透镜，所述复眼透镜放置于所述偏振光束分离棱镜后，对经过所述色轮反射后的红光、绿光和蓝光进行合束和匀光。
4.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，还包括电机，所述电机安装于所述色轮后，用于带动色轮的转动。
5.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，所述台阶镜用铝或者铝合金作为基材，在基材上加工出相同斜率的多个台阶，所述台阶上黏贴有反射镜片，所述反射镜片上镀有金属膜或介质膜。
6.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，所述偏振光束分离棱镜由两个45度等腰直角形状的光学玻璃底边粘合而成的正方形棱镜，粘合面镀有多层膜，用于分离P偏振光和S偏振光。
7.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，所述色轮为环形荧光粉层的六段色轮，每段色轮分别为间隔开的红光段、蓝光段、绿光段，所述每段色轮由三层组成；第三层是基片层，上表面镀金属高反射膜，用于反射激发光和荧光；红光段和绿光段的第二层是荧光粉层，每段分别涂有不同波长转换的荧光材料；第一层是光学保护层，所述光学保护层的两面镀增透膜，对激发光和荧光全透过。
8.根据权利要求7所述的激光投影光源，其特征在于，在对激发光全反射的色轮的蓝光段的基片层上镶嵌有1/4波片，具有偏振特性的激发光穿过所述1/4波片后经色轮基片反射再次穿过所述1/4波片后，其偏振面旋转90度，而直接透过所述偏振光束分离棱镜。
9.根据权利要求1所述的激光投影光源，其特征在于，还包括匀光装置，所述匀光装置置于所述偏振光束分离棱镜前。
10.根据权利要求3所述的激光投影光源，其特征在于，所述复眼透镜由前后两排参数相同的若干个小透镜阵列组成，所述复眼透镜的长宽比为4:3或者16:9。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013203506800U CN203337988U (zh) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 一种激光投影光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013203506800U CN203337988U (zh) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 一种激光投影光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203337988U true CN203337988U (zh) | 2013-12-11 |
Family
ID=49706653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2013203506800U Expired - Lifetime CN203337988U (zh) | 2013-06-18 | 2013-06-18 | 一种激光投影光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203337988U (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104950561A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-30 | 西安域视光电科技有限公司 | 一种用于激光显示的半导体激光光源模组 |
| CN106324966A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-01-11 | 四川长虹电器股份有限公司 | 激光光源照明系统 |
| CN106556964A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-05 | 上海激亮光电科技有限公司 | 一种全反射式荧光轮投影装置和投影方法 |
| CN106872525A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-20 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种血液细胞检测装置及方法 |
| CN106873291A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 光源模组和投影设备 |
| CN107479309A (zh) * | 2016-06-07 | 2017-12-15 | 无锡视美乐激光显示科技有限公司 | 一种荧光轮装置及光源系统 |
| CN108803222A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-13 | 苏州佳世达光电有限公司 | 偏振式合光装置及激光投影机 |
| WO2018209723A1 (zh) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 广景视睿科技（深圳）有限公司 | 一种投影照明光路及其投影装置 |
| CN111384668A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | Tcl集团股份有限公司 | 一种激光光源模组及激光投影系统 |
| US11153545B2 (en) | 2019-04-30 | 2021-10-19 | Coretronic Corporation | Projection device and illumination system thereof |
-
2013
- 2013-06-18 CN CN2013203506800U patent/CN203337988U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104950561A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-09-30 | 西安域视光电科技有限公司 | 一种用于激光显示的半导体激光光源模组 |
| CN104950561B (zh) * | 2015-06-26 | 2016-08-17 | 西安域视光电科技有限公司 | 一种用于激光显示的半导体激光光源模组 |
| CN106873291A (zh) * | 2015-12-11 | 2017-06-20 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 光源模组和投影设备 |
| CN107479309A (zh) * | 2016-06-07 | 2017-12-15 | 无锡视美乐激光显示科技有限公司 | 一种荧光轮装置及光源系统 |
| CN106324966A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-01-11 | 四川长虹电器股份有限公司 | 激光光源照明系统 |
| CN106556964A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-05 | 上海激亮光电科技有限公司 | 一种全反射式荧光轮投影装置和投影方法 |
| CN106872525A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-20 | 深圳开立生物医疗科技股份有限公司 | 一种血液细胞检测装置及方法 |
| WO2018209723A1 (zh) * | 2017-05-17 | 2018-11-22 | 广景视睿科技（深圳）有限公司 | 一种投影照明光路及其投影装置 |
| CN108803222A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-13 | 苏州佳世达光电有限公司 | 偏振式合光装置及激光投影机 |
| CN111384668A (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-07 | Tcl集团股份有限公司 | 一种激光光源模组及激光投影系统 |
| US11153545B2 (en) | 2019-04-30 | 2021-10-19 | Coretronic Corporation | Projection device and illumination system thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203337988U (zh) | 一种激光投影光源 | |
| JP6283932B2 (ja) | 照明装置および映像表示装置 | |
| TWI236568B (en) | Projector | |
| CN205992115U (zh) | 光源系统及投影设备 | |
| CN102096293A (zh) | 三片式lcos激光投影显示用光学引擎 | |
| CN201926855U (zh) | 一种三片式lcos激光投影显示用光学引擎 | |
| CN102854723B (zh) | 发光装置和投影装置 | |
| US20040207818A1 (en) | Method and apparatus for a projection system | |
| JP2006209061A (ja) | 投射型表示装置 | |
| JP2013029831A (ja) | 照明装置及び投写型映像表示装置 | |
| JP2012032585A (ja) | プロジェクター | |
| US10509303B2 (en) | Laser projection device with reflective component and 1/4 wave plate | |
| TW201235703A (en) | Illumination system and projection device comprising the same | |
| US10281809B2 (en) | Projection apparatus and illumination system | |
| CN101825829A (zh) | 微型投影机用光学引擎 | |
| CN212411007U (zh) | 一种基于dlp技术的用于aoi检测领域的高亮小体积光路结构 | |
| CN109212756A (zh) | 一种基于Micro LED实现AR直接投射显示的方法 | |
| WO2012068725A1 (zh) | 投影机光源、投影机及电视机 | |
| CN201886267U (zh) | 单片式lcos激光投影系统的光学引擎 | |
| JP2010271551A (ja) | 平面・立体画像表示装置とその省電力光源 | |
| US20220005988A1 (en) | Led display screen | |
| US20190270116A1 (en) | Phosphor device | |
| CN103189792A (zh) | 立体投影方法及系统、电视机 | |
| CN103955068A (zh) | 激光投影机消散斑装置 | |
| CN1249480C (zh) | 投影式图象显示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20131211 |