CN213423692U - 一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置，通过滤光体对绿光截止波长以进行滤光处理，提升绿光绿色纯度，同时，通过滤光体的滤光面的法线与所述绿光经所述第二准直透镜准直后的出射光线平行设置，能够使得入射滤光体的绿光的入射光线能够正射入滤光体的滤光面进行绿光，从而避免了入射光线斜入射滤光体产生的绿光两侧的颜色差异较大的技术问题，从而提升光线的颜色均匀性。

Description

一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置

技术领域

本申请涉及投影设备技术领域，尤其涉及一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置。

背景技术

随着技术时代的发展，投影显示技术被越来越多的应用领域使用。而投影显示技术在不同的应用领域中，采用的投影照明系统有诸多方案。

在现有的投影照明系统中，照明部分大多数都是采用RGB三色光混合成白光，随着时间的推移，投影市场对光通量的需求越来越高，后续整个市场推出了一款采用蓝光经波长转换器转换得到一种高亮的绿光，从而提升整个投影的亮度。但是这种技术会导致绿光在投影在屏幕上的颜色不均匀，最终导致混合成的白光在屏幕上有差异，在有些特定的色坐标情况下，颜色差异会更加明显。

在现有的投影系统，为了提升蓝光经波长转换器转换得到的绿光的颜色纯度，通常需要截止绿光二侧的光谱波长，从而提升颜色纯度。而在RGB三色光进行合光过程中，通过采用交叉型滤光片进行合光和滤光，并通过交叉型滤光片对绿光进行截至波长，而绿光的出射光线角度一般小于12°，当绿光的出射光线入射到交叉型滤光片时，通常会以0°～45°的入射角入射至交叉型滤光片，而由于滤光片对角度非常敏感，当入射光线出现斜入射滤光片后，会使得经过滤光片出射后的光线的角分步不同，从而导致滤光片的偏振依赖损耗增大，滤光片的峰值和带宽将向短波方向偏移，强度分布将变宽，光束展宽，会导致左右滤光二侧的颜色差异较大且颜色均匀性较差，严重影响滤光效果。

实用新型内容

本申请提供了一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置，用于解决当入射光线斜入射滤光片后，颜色差异较大且颜色均匀性较差的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种提升投影颜色均匀性的匀光装置，包括：红色光源模组、绿色光源模组、蓝色光源模组、合光模组和复眼匀光透镜；

所述红色光源模组包括沿光轴依次设置的红色光源和第一准直透镜，所述红色光源用于发出红光；

所述绿色光源模组包括沿光轴依次设置的第一蓝色光源、波长转换器、第二准直透镜和滤光体，所述波长转换器用于将所述第一蓝色光源发出的蓝光转换为绿光，所述滤光体的滤光面的法线与所述绿光经所述第二准直透镜准直后的出射光线平行设置；

所述蓝色光源模组包括沿光轴依次设置的第二蓝色光源和第三准直透镜，所述第二蓝色光源用于发出蓝光；

所述合光模组用于接收所述红色光源模组、所述绿色光源模组和所述蓝色光源模组分别发出的所述红光、所述绿光和所述蓝光后进行合光，以发出白光；

所述复眼匀光透镜设于所述合光模组的出光侧，用于对所述合光模组发出的所述白光进行匀光处理。

优选地，所述红色光源模组、所述绿色光源模组和蓝色光源模组依次垂直设置，所述合光模组为交叉型合色片，所述交叉型合色片设于所述红色光源模组、所述绿色光源模组和蓝色光源模组的输出光路的交汇处。

优选地，所述交叉型合色片包括第一合色片和第二合色片，所述第一合色片和所述第二合色片交叉设置，所述第一合色片朝向所述蓝色光源模组的表面镀有反射蓝光并透射红光和绿光的第一滤光膜，所述第二合色片朝向所述红色光源模组的表面镀有反射红光并透射蓝光和绿光的第二滤光膜，所述滤光体的截止波长分别与所述第一滤光膜和所述第二滤光膜的截止波长相等。

优选地，所述滤光体、所述第一滤光膜和所述第二滤光膜的截止波长均为500～580nm。

优选地，所述滤光体为平板滤光片。

优选地，所述平板滤光片与所述第二准直透镜的空气间隔为0。

优选地，所述滤光体为第三滤光膜，所述第二准直透镜的出光面为凸面，所述第三滤光膜镀在所述所述第二准直透镜的所述出光面上，所述第二准直透镜的入光面不镀所述第三滤光膜。

本申请还提供了一种投影装置，包括上述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，还包括耦合透镜、反射棱镜、成像镜头和成像芯片，所述耦合透镜、所述反射棱镜和所述成像芯片在所述提升投影颜色均匀性的匀光装置的出光侧沿光轴依次设置，所述成像镜头相对所述反射棱镜设置；

所述耦合透镜用于接收所述提升投影颜色均匀性的匀光装置发出的出射光线后耦合至所述反射棱镜中；

所述成像镜头用于发出图像；

所述反射棱镜用于接收所述耦合透镜和所述成像镜头分别发出的所述出射光线和所述图像后，经过反射汇聚至所述成像芯片中。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本实用新型提供了一种提升投影颜色均匀性的匀光装置和投影装置，通过滤光体对绿光截止波长以进行滤光处理，提升绿光绿色纯度，同时，通过滤光体的滤光面的法线与所述绿光经所述第二准直透镜准直后的出射光线平行设置，能够使得入射滤光体的绿光的入射光线能够正射入滤光体的滤光面进行绿光，从而避免了入射光线斜入射滤光体产生的绿光两侧的颜色差异较大的技术问题，从而提升光线的颜色均匀性。

附图说明

图1为本申请一个实施例提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的结构示意图；

图3为本申请另一个实施例提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的绿色光源模组的第一种结构示意图；

图4为本申请另一个实施例提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的绿色光源模组的第二种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种投影装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置，包括：红色光源模组、绿色光源模组、蓝色光源模组、合光模组4和复眼匀光透镜；

红色光源模组包括沿光轴依次设置的红色光源10和第一准直透镜11，红色光源10用于发出红光；

可以理解的是，第一准直透镜11用于对红色光源10发出的红光进行准直处理；

绿色光源模组包括沿光轴依次设置的第一蓝色光源20、波长转换器21、第二准直透镜22和滤光体23，波长转换器21用于将第一蓝色光源20发出的蓝光转换为绿光，滤光体23的滤光面的法线与绿光经第二准直透镜22准直后的出射光线平行设置；

蓝色光源模组包括沿光轴依次设置的第二蓝色光源30和第三准直透镜31，第二蓝色光源30用于发出蓝光；

合光模组4用于接收红色光源模组、绿色光源模组和蓝色光源模组分别发出的红光、绿光和蓝光后进行合光，以发出白光；

复眼匀光透镜5设于合光模组4的出光侧，用于对合光模组4发出的白光进行匀光处理。

本实施例的工作过程为：红色光源模组、绿色光源模组和蓝色光源模组分别发出红光、绿光和蓝光后，由合光模组4接收红光、绿光和蓝光进行合光为一束白光，复眼匀光透镜5再接收白光进行匀光处理，从而提高出射白光的颜色均匀性。

可以理解的是，第一蓝色光源20经过波长转换器21可以发出绿光，绿光经过第二准直透镜22进行准直处理，由于蓝色光源经过波长转换器21得到的绿光颜色纯度较低，为了提高颜色纯度，需要截止其绿光两侧的光谱波长，因此，通过滤光体23对绿光截止波长以进行滤光处理，提升绿光绿色纯度，而由于滤光片对角度非常敏感，而当入射光线斜入射滤光片时，则滤光片的偏振依赖损耗增大，滤光片的峰值和带宽将向短波方向偏移，强度分布将变宽，光束展宽，导致绿光两侧的颜色差异较大，影响合光后的光斑均匀性。

因此，本实施例通过滤光体23的滤光面的法线与绿光经第二准直透镜22准直后的出射光线平行设置，能够使得入射滤光体23的绿光的入射光线能够正射入滤光体23的滤光面进行绿光，从而避免了入射光线斜入射滤光体23产生的绿光两侧的颜色差异较大的技术问题，从而提升光线的颜色均匀性。

同时，由于本实施例提升了光线的颜色均匀性，也即提升了整个装置的颜色均匀性，这大大降低了对复眼匀光透镜5的设计要求，降低了复眼匀光透镜5的加工难度和制作成本。

以上为本实用新型提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的一个实施例的详细描述，以下为本实用新型提供的一种提升投影颜色均匀性的匀光装置的另一个实施例的详细描述。

为了方便理解，请参阅图2，本实施例提供了一种提升投影颜色均匀性的匀光装置，包括：红色光源模组、绿色光源模组、蓝色光源模组、合光模组4和复眼匀光透镜5；

红色光源模组包括沿光轴依次设置的红色光源10和第一准直透镜11，红色光源10用于发出红光；

可以理解的是，第一准直透镜11用于对红色光源10发出的红光进行准直处理；

绿色光源模组包括沿光轴依次设置的第一蓝色光源20、波长转换器21、第二准直透镜22和滤光体23，波长转换器21用于将第一蓝色光源20发出的蓝光转换为绿光，滤光体23的滤光面的法线与绿光经第二准直透镜22准直后的出射光线平行设置；

蓝色光源模组包括沿光轴依次设置的第二蓝色光源30和第三准直透镜31，第二蓝色光源30用于发出蓝光；

红色光源模组、绿色光源模组和蓝色光源模组依次垂直设置。

可以理解的是，在本实施例中，红色光源模组和蓝色光源模组在相对绿色光源模组同一侧且上下对应平行设置，绿色光源模组分别与相邻的红色光源模组和蓝色光源模组垂直设置。

合光模组4为交叉型合色片，交叉型合色片设于红色光源模组、绿色光源模组和蓝色光源模组的输出光路的交汇处，用于接收红色光源模组、绿色光源模组和蓝色光源模组分别发出的红光、绿光和蓝光后进行合光，以发出白光；

在本实施例中，交叉型合色片包括第一合色片41和第二合色片42，第一合色片41和第二合色片42交叉设置，第一合色片41朝向蓝色光源模组的表面镀有反射蓝光并透射红光和绿光的第一滤光膜，第二合色片42朝向红色光源模组的表面镀有反射红光并透射蓝光和绿光的第二滤光膜，滤光体23的截止波长分别与第一滤光膜和第二滤光膜的截止波长相等。

可以理解的是，第一合色片41和第二合色片42均相对绿色光源模组的出射光线倾斜设置，第一滤光膜反射蓝光，第二滤光膜反射红光，绿光透过第一滤光膜和第二滤光膜，同时，两个滤光膜的反射方向和透射方向一致，使得红光、绿光和蓝光后进行合光，以发出白光。

由于第一滤光膜和第二滤光膜相对绿色光源模组的出射光线倾斜设置，使得绿光斜射入第一滤光膜和第二滤光膜，则会导致绿光二侧颜色差异较大。因此，设置滤光体23的截止波长分别与第一滤光膜和第二滤光膜的截止波长相等，实现提前截至波长，使得在透过第一滤光膜和第二滤光膜时，直接透射出去，不会发生光谱波长截止的现象，提升出射光线的颜色均匀性。

可以理解的是，滤光体23、第一滤光膜和第二滤光膜的截止波长根据实际需求设定，在一般示例中，滤光体23、第一滤光膜和第二滤光膜的截止波长均为500～580nm。

复眼匀光透镜5设于交叉型合色片的出光侧，用于对交叉型合色片发出的白光进行匀光处理。

在本实施例中，参考图3，滤光体23为平板滤光片。

可以理解的是，平板滤光片的滤光面与其入射光线正交设置。

进一步地，平板滤光片与第二准直透镜22的空气间隔为0。

可以理解的是，平板滤光片与第二准直透镜22之间无空气间隔，可以避免光线在远距离传输时，导致光束的口径和光学扩展量增大从而造成的光效损失的现象。

在另一实施例中，参考图4，滤光体23为第三滤光膜，第二准直透镜22的出光面为凸面，第三滤光膜镀在第二准直透镜22的出光面上，第二准直透镜22的入光面不镀第三滤光膜。

可以理解的是，第三滤光膜只设置在第二准直透镜22的出光面，可以保证出射光的颜色一致性，提高颜色均匀性。

如图5所示，本申请还提供了一种投影装置，包括上述实施例中的提升投影颜色均匀性的匀光装置，还包括耦合透镜6、反射棱镜7、成像镜头8和成像芯片9，耦合透镜6、反射棱镜7和成像芯片9在提升投影颜色均匀性的匀光装置的出光侧沿光轴依次设置，成像镜头8相对反射棱镜7设置；

耦合透镜6用于接收提升投影颜色均匀性的匀光装置发出的出射光线后耦合至反射棱镜7中；

成像镜头8用于发出图像；

反射棱镜7用于接收耦合透镜6和成像镜头8分别发出的出射光线和图像后，经过反射汇聚至成像芯片9中。

本实施例中，通过匀光装置可以提升投射在成像芯片9中的光斑的颜色均匀性。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，包括：红色光源模组、绿色光源模组、蓝色光源模组、合光模组和复眼匀光透镜；

所述红色光源模组包括沿光轴依次设置的红色光源和第一准直透镜，所述红色光源用于发出红光；

所述绿色光源模组包括沿光轴依次设置的第一蓝色光源、波长转换器、第二准直透镜和滤光体，所述波长转换器用于将所述第一蓝色光源发出的蓝光转换为绿光，所述滤光体的滤光面的法线与所述绿光经所述第二准直透镜准直后的出射光线平行设置；

所述蓝色光源模组包括沿光轴依次设置的第二蓝色光源和第三准直透镜，所述第二蓝色光源用于发出蓝光；

所述合光模组用于接收所述红色光源模组、所述绿色光源模组和所述蓝色光源模组分别发出的所述红光、所述绿光和所述蓝光后进行合光，以发出白光；

所述复眼匀光透镜设于所述合光模组的出光侧，用于对所述合光模组发出的所述白光进行匀光处理。

2.根据权利要求1所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述红色光源模组、所述绿色光源模组和蓝色光源模组依次垂直设置，所述合光模组为交叉型合色片，所述交叉型合色片设于所述红色光源模组、所述绿色光源模组和蓝色光源模组的输出光路的交汇处。

3.根据权利要求2所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述交叉型合色片包括第一合色片和第二合色片，所述第一合色片和所述第二合色片交叉设置，所述第一合色片朝向所述蓝色光源模组的表面镀有反射蓝光并透射红光和绿光的第一滤光膜，所述第二合色片朝向所述红色光源模组的表面镀有反射红光并透射蓝光和绿光的第二滤光膜，所述滤光体的截止波长分别与所述第一滤光膜和所述第二滤光膜的截止波长相等。

4.根据权利要求3所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述滤光体、所述第一滤光膜和所述第二滤光膜的截止波长均为500～580nm。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述滤光体为平板滤光片。

6.根据权利要求5所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述平板滤光片与所述第二准直透镜的空气间隔为0。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，所述滤光体为第三滤光膜，所述第二准直透镜的出光面为凸面，所述第三滤光膜镀在所述第二准直透镜的所述出光面上，所述第二准直透镜的入光面不镀所述第三滤光膜。

8.一种投影装置，包括权利要求1～7中任一项所述的提升投影颜色均匀性的匀光装置，其特征在于，还包括耦合透镜、反射棱镜、成像镜头和成像芯片，所述耦合透镜、所述反射棱镜和所述成像芯片在所述提升投影颜色均匀性的匀光装置的出光侧沿光轴依次设置，所述成像镜头相对所述反射棱镜设置；

所述耦合透镜用于接收所述提升投影颜色均匀性的匀光装置发出的出射光线后耦合至所述反射棱镜中；

所述成像镜头用于发出图像；

所述反射棱镜用于接收所述耦合透镜和所述成像镜头分别发出的所述出射光线和所述图像后，经过反射汇聚至所述成像芯片中。

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