CN211180515U - 光源装置及包括其的投影装置 - Google Patents

Abstract

一种光源装置及包括其的投影装置，该光源装置包括激光模组、分色镜、1/4波片以及荧光轮，其中，激光模组产生第一色光，第一色光中的第一偏振分量通过分色镜后，被1/4波片转换为椭圆偏振光，该椭圆偏振光能够汇聚于荧光轮；荧光轮包括第一反射区域和第二反射区域，能够交替切换至椭圆偏振光能够汇聚的位置，该椭圆偏振光在第一反射区域激发产生第二色光，并将第二色光反射回1/4波片，第二反射区域将椭圆偏振光反射回1/4波片；反射回1/4波片的椭圆偏振光转换成第一色光的第二偏振分量，与反射回1/4波片的第二色光分别通过分色镜输出。本实用新型的光源装置具有构造简单、尺寸小的优点，有利于缩小投影装置的尺寸。

Description

光源装置及包括其的投影装置

技术领域

本实用新型涉及投影技术领域，尤其涉及一种光源装置及包括其的投影装置。

背景技术

在激光投影显示中，成像画面通常是由三基色光(蓝色光、红色光和绿色光)组成，目前比较广泛使用能够产生红绿蓝三基色的光源方案是：蓝色光由激光光源输出；红色光和绿色光由蓝色激光激发黄色荧光粉产生。

具体而言，如图1所示，激光模组1发出的蓝色光经过整形透镜组2后以一定比例压缩，以便缩小后续的光学部件的尺寸，压缩后的蓝色光通过匀光部件3均匀分布后，入射到分色镜4，分色镜4镀有反射蓝色光、透过红色光和绿色光的膜。经分色镜4反射的蓝色光经过聚光透镜组5汇聚入射至荧光轮6，荧光轮6上涂有黄色荧光粉的反射区域以及透过蓝色光的透射区域。经荧光轮6反射区域的黄色荧光粉所激发的黄色光反射回分色镜4后进入到后面的光学系统。经荧光轮6透射的蓝色光经过聚光透镜组5’准直后再经过多个反射镜7、7’、7”以及中继透镜组8、8’后，入射到分色镜4，经分色镜4反射的蓝色光与前述的黄色光混合成白光进入到后面的光学系统。

可见，上述的光源方案中，蓝色光路需经过多组透镜、反射镜，过长的光路和过多的光学部件会导致蓝色光的损耗较大，输出效率较低。此外，也导致整个光源的尺寸过大。因此，目前亟需提供一种构造简单、尺寸较小的光源装置来供投影装置使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种光源装置及包括其的投影装置，以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

作为本实用新型的一个方面，提供了一种光源装置，包括激光模组、分色镜、1/4波片以及荧光轮，其中：激光模组，产生第一色光，所述第一色光与一第二色光能合成白色光；分色镜，对所述激光模组产生的第一色光中的第一偏振分量进行反射，并能够透射所述第一色光的第二偏振分量以及所述第二色光；1/4波片，将所述分色镜反射的第一偏振分量转换为椭圆偏振光，并能够使所述椭圆偏振光转换为第二偏振分量；荧光轮，包括第一反射区域和第二反射区域，能够交替切换至所述椭圆偏振光能够汇聚的位置，其中：所述第一反射区域涂覆有荧光材料，响应于所述椭圆偏振光而激发产生所述第二色光，并将所述第二色光反射回1/4波片；所述第二反射区域能够将所述椭圆偏振光反射回1/4波片；其中，反射回所述1/4波片的椭圆偏振光所转换的所述第一色光的第二偏振分量，与反射回所述1/4波片的第二色光能够分别通过所述分色镜透射输出。

作为本实用新型的另一个方面，提供了一种光源装置，包括激光模组、分色镜、1/4波片以及荧光轮，其中：激光模组，产生第一色光，所述第一色光与一第二色光能合成白色光；分色镜，对所述激光模组产生的第一色光中的第一偏振分量进行透射，并能够反射所述第一色光的第二偏振分量以及所述第二色光；1/4波片，将所述分色镜透射的第一偏振分量转换为椭圆偏振光，并能够使所述椭圆偏振光转换为第二偏振分量；荧光轮，包括第一反射区域和第二反射区域，能够交替切换至所述椭圆偏振光能够汇聚的位置，其中：所述第一反射区域涂覆有荧光材料，响应于所述椭圆偏振光而激发产生所述第二色光，并将所述第二色光反射回1/4波片；所述第二反射区域能够将所述椭圆偏振光反射回1/4波片；其中，反射回所述1/4波片的椭圆偏振光所转换的所述第一色光的第二偏振分量，与反射回所述1/4波片的第二色光能够分别通过所述分色镜反射输出。

其中，所述荧光轮包括转盘和驱动马达，所述转盘由所述驱动马达驱动旋转；所述转盘上设置有所述第一反射区域和第二反射区域，共同形成一环形条带；其中所述第一反射区域的面积大于第二反射区域。

其中，所述激光模组产生的第一色光为蓝色光，所述第二色光为黄色光。

其中，所述第一偏振分量为s偏振光，且所述第二偏振分量为p偏振光；或者所述第一偏振分量为p偏振光，且所述第二偏振分量为s偏振光。

其中，所述光源装置还包括聚焦透镜组，设置于所述分色镜与1/4波片之间或者所述1/4波片与荧光轮之间，以使所述椭圆偏振光能够汇聚。

其中，所述光源装置还包括整形透镜组和匀光部件，其中：整形透镜组，对所述激光模组产生的第一色光进行压缩整形；匀光部件，将所述整形透镜组压缩的第一色光进行均匀分布；所述匀光部件例如为扩散板、复眼透镜阵列等。

其中，所述分色镜为二向分色镜。

作为本实用新型的再一个方面，提供了一种投影装置，包括如上所述的光源装置。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果在于：

(1)利用分色镜实现线偏振光的分离，以及1/4波片对椭圆偏振光和线偏振光的转化，使得第一色光和第二色光能够通过同一组光学部件进行传播，而仅是在荧光轮上的反射区域存在区别，相比于现有的投影光源，具有光路较短、构造简单的优点；

(2)上述传播过程无需经过多组反射镜和透镜，具有能量损耗小、效率高的优势；

(3)得益于第一色光的光路简化，使得光源的整体尺寸大幅缩小，进而有利于投影装置整体尺寸的缩小。

附图说明

图1是本领域现有的光源装置的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例的光源装置的结构示意图；

图3是图2中荧光轮的右视结构示意图；

图4是本实用新型第二实施例的光源装置的结构示意图。

上述附图中，附图标记含义如下：

1-激光模组；2-整形透镜组；3-匀光部件；4-分色镜；5，5’-聚焦透镜组；6-荧光轮；61-转盘；61a、第一反射区域；61b、第二反射区域；62、驱动马达；7、7’、7”-反射镜；8、8’-中继透镜组；9-1/4波片。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型提供了一种光源装置及包括其的投影装置，采用的光源三基色构成为：一基色由激光光源提供，其余两基色由该基色激发荧光轮产生，分别通过同一组光学部件传播，具有构造简单、尺寸小的优点，有利于缩小投影装置的整机尺寸。

具体而言，在本实用新型的第一实施例中，如图2和图3所示，提供了一种光源装置，包括激光模组1、分色镜4、1/4波片9以及荧光轮6，其中：激光模组1，产生第一色光，第一色光与一第二色光能合成白光；分色镜4，对激光模组1产生的第一色光中的第一偏振分量进行反射，并能够透射第一色光的第二偏振分量以及第二色光；1/4波片9，将分色镜4反射的第一偏振分量转换为椭圆偏振光，并能够使椭圆偏振光转换为第二偏振分量；荧光轮6，包括第一反射区域61a和第二反射区域61b，能够交替切换至椭圆偏振光能够汇聚的位置，其中：第一反射区域61a涂覆有荧光材料，响应于该椭圆偏振光而激发产生第二色光，并将第二色光反射回1/4波片9；第二反射区域61b能够将椭圆偏振光反射回1/4波片9；其中，反射回1/4波片9的椭圆偏振光所转换的第二偏振分量，与反射回1/4波片9的第二色光能够分别通过分色镜4透射输出。

以下对该光源装置的各个组成部分作详细说明：

在本实施例中，如图2所示，激光模组1发出的第一色光为蓝色光，相应地，第二色光即为包括红色光和绿色光的黄色光，由此构成光源三基色。

分色镜4为二向分色镜，其上镀有反射蓝色光的第一偏振分量、透射蓝色光的第二偏振分量和红色光、绿色光的膜；在本实施例中，第一偏振分量为s偏振光，第二偏振分量为p偏振光，在其他实施例中，第一偏振分量可以是p偏振光，第二偏振分量为s偏振光。

在激光模组1和分色镜4之间还设置有整形透镜组2和匀光部件3，其中，整形透镜组2，对激光模组1产生的蓝色光进行压缩整形，其在图2中简化示意，但应当理解，整形透镜组是由多个透镜组合而成；匀光部件3，将整形透镜组2压缩的蓝色光进行均匀分布，然后输出至分色镜4，能够使光束能量分布均匀的匀光部件3例如扩散板、复眼透镜阵列等。

被分色镜4反射的蓝色s偏振光经过1/4波片9，基于1/4波片9对偏振态的转化特性，该蓝色s偏振光被转换为蓝色的椭圆偏振光。

之后，为了使该椭圆偏振光能够汇聚至荧光轮6，可以在1/4波片9和荧光轮之间设置如图2简化示意的聚焦透镜组5，其由多个透镜组合而成。当然在其他实施例中，还可以将聚焦透镜组5设置于1/4波片9和分色镜4之间，同样能使椭圆偏振光汇聚至荧光轮6。

如图3所示，荧光轮6包括转盘61和驱动马达62，转盘61由驱动马达62驱动旋转，转盘上设置有第一反射区域61a和第二反射区域61b，共同形成一环形条带。蓝色的椭圆偏振光即可以汇聚至前述环形条带处，通过转盘61不断旋转，使得第一反射区域61a和第二反射区域61b不断交替切换至椭圆偏振光的汇聚位置。

相应的，本实施例中，该第一反射区域61a涂覆有荧光材料，响应于该蓝色的椭圆偏振光而激发产生黄色光，并反射该黄色光；第二反射区域61b则镀有反射蓝色光的膜，反射该蓝色的椭圆偏振光。其中第一反射区域61a的面积大于第二反射区域61b，有利于该椭圆偏振光充分地激发荧光材料产生黄色光。

在本实施例中，黄色光反射回1/4波片9，也即，该黄色光经过聚焦透镜组5准直后，入射至1/4波长板，然后通过分色镜4透射输出，进入到后续的光学系统中；而蓝色的椭圆偏振光反射回1/4波片9后，同样是基于1/4波片对偏振态的转化特性，该蓝色的椭圆偏振光被转换为蓝色的p偏振光，能够通过分色镜4透射输出，进入到后续的光学系统中。

在荧光轮的常规转速下，利用人眼的视觉暂留，该蓝色的p偏振光和黄色光在后续的光学系统中即构成了光源三基色。

本实施例还提供了一种投影装置，包括上述的光源装置，由于光源装置的构造简化，尺寸缩小，也使得投影装置的整机尺寸缩小。

在本实用新型的第二实施例中，如图4所示，提供了一种光源装置，与第一实施例的区别仅在于：将1/4波片9、聚焦镜组5和荧光轮6旋转90°，放置于分色镜4远离激光模组1的另一侧，与此同时，分色镜4上的镀膜改为：能够透射蓝色的s偏振光，并且反射蓝色的p偏振光以及黄色光。此时，激光模组1发出的蓝色光经过整形透镜组2和匀光部件3后入射至分色镜4；通过分色镜4透射的蓝色的s偏振光经过1/4波片9转换为蓝色的椭圆偏振光，被聚焦透镜组5汇聚至荧光轮6的环形条带处，在环形条带处通过第一反射区域61a激发产生黄色光并反射黄色光，通过第二反射区域61b反射蓝色的椭圆偏振光；该黄色光通过聚焦镜组5和1/4波片9后返回至分色镜4被反射，进入后续的光学系统，而蓝色的椭圆偏振光通过聚焦镜组和1/4波片9后被转换为蓝色的p偏振光，返回至分色镜4被反射，进入后续的光学系统。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括激光模组、分色镜、1/4波片以及荧光轮，其中：

激光模组，产生第一色光，所述第一色光与一第二色光能合成白色光；

分色镜，对所述激光模组产生的第一色光中的第一偏振分量进行反射，并能够透射所述第一色光的第二偏振分量以及所述第二色光；

1/4波片，将所述分色镜反射的第一偏振分量转换为椭圆偏振光，并能够使所述椭圆偏振光转换为第二偏振分量；

荧光轮，包括第一反射区域和第二反射区域，能够交替切换至所述椭圆偏振光能够汇聚的位置，其中：

所述第一反射区域涂覆有荧光材料，响应于所述椭圆偏振光而激发产生所述第二色光，并将所述第二色光反射回1/4波片；

所述第二反射区域能够将所述椭圆偏振光反射回1/4波片；

其中，反射回所述1/4波片的椭圆偏振光所转换的所述第一色光的第二偏振分量，与反射回所述1/4波片的第二色光能够分别通过所述分色镜透射输出。

2.一种光源装置，其特征在于，所述光源装置包括激光模组、分色镜、1/4波片以及荧光轮，其中：

激光模组，产生第一色光，所述第一色光与一第二色光能合成白色光；

分色镜，对所述激光模组产生的第一色光中的第一偏振分量进行透射，并能够反射所述第一色光的第二偏振分量以及所述第二色光；

1/4波片，将所述分色镜透射的第一偏振分量转换为椭圆偏振光，并能够使所述椭圆偏振光转换为第二偏振分量；

荧光轮，包括第一反射区域和第二反射区域，能够交替切换至所述椭圆偏振光能够汇聚的位置，其中：

所述第一反射区域涂覆有荧光材料，响应于所述椭圆偏振光而激发产生所述第二色光，并将所述第二色光反射回1/4波片；

所述第二反射区域能够将所述椭圆偏振光反射回1/4波片；

其中，反射回所述1/4波片的椭圆偏振光所转换的所述第一色光的第二偏振分量，与反射回所述1/4波片的第二色光能够分别通过所述分色镜反射输出。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述荧光轮包括转盘和驱动马达，所述转盘由所述驱动马达驱动旋转；

所述转盘上设置有所述第一反射区域和第二反射区域，共同形成一环形条带；其中所述第一反射区域的面积大于第二反射区域。

4.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述激光模组产生的第一色光为蓝色光，所述第二色光为黄色光。

5.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述第一偏振分量为s偏振光，且所述第二偏振分量为p偏振光；或者所述第一偏振分量为p偏振光，且所述第二偏振分量为s偏振光。

6.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还包括聚焦透镜组，设置于所述分色镜与1/4波片之间或者所述1/4波片与荧光轮之间，以使所述椭圆偏振光能够汇聚。

7.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述光源装置还包括整形透镜组和匀光部件，其中：

整形透镜组，对所述激光模组产生的第一色光进行压缩整形；

匀光部件，将所述整形透镜组压缩的第一色光进行均匀分布。

8.根据权利要求7所述的光源装置，其特征在于，所述匀光部件为扩散板或复眼透镜阵列。

9.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述分色镜为二向分色镜。

10.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括如权利要求1或2所述的光源装置。

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