CN216052581U - 一种宽屏投影光源光路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及投影设备成像领域，具体涉及一种宽屏投影光源光路结构；包括绿色激光光源和蓝色激光光源，所述绿色激光光源的出光方向为水平方向，蓝色激光光源的出光方向为竖直方向；沿绿色激光光源的出光方向由近及远还顺次设置有振动散射片、透镜A、反红透蓝绿合束镜A、反蓝透红绿合束镜、透镜组B和通光棒B；本实用新型创新性提出将宽屏投影所用左右两台投影机的光源合并为一个光源，且只用一个蓝光激光光源和一个绿光激光光源就产生两台投影机投影所用的三原色荧光激光，同时具有荧光光源寿命长、无散斑和激光光源色域广、颜色饱和度高、亮度高的优点。

Description

一种宽屏投影光源光路结构

技术领域

本实用新型涉及投影设备成像领域，具体涉及一种宽屏投影光源光路结构。

背景技术

荧光激光光源是所有涉及激光激发荧光材料过程的投影显示光源的总称。这类光源通常采用激光远程激发旋转的荧光器件得到荧光，远程激发和旋转荧光器件模式可巧妙地解决了荧光材料的光饱和和热饱和现象，但高流明或长时间的激光照射荧光轮，会使荧光粉局部温度很高，导致荧光效率下降，难以做出高亮投影机。激光具有单色性好、方向性好和高亮度的特性，在显示上有色域广、颜色饱和度高、亮度高的优点，在荧光光源中掺入激光光源，有效提高了光源亮度和显示色域。荧光激光光源有高亮度、长寿命、高效率、无污染、无散斑等优点；且成本较低。目前市面上大多数投影设备不管是采用DLP技术还是LCD技术，均可采用荧光激光作为光源。

宽屏投影是把投影画面展宽，适合人的两眼水平视角大于垂直视角和人们在日常生活中所见到的景物并无限界的特点，使观众扩大视野，增加临场真实感，利于增强艺术表现力，尤其适合表现大自然景色、群众场面和战争镜头，因其优秀的观感体验，宽屏投影被广泛运用于旅游、教育、电影放映等领域。目前市面上使用的宽屏投影技术是将投影画面拆分成左右两个画面，两个画面分别由左右两台单独的投影机投出，之后将投影画面拼接融合为一幅画面，该技术要用两台相同的投影机，即使用两套光机及镜头和两套光源及控制驱动，成本高、体积大。

发明内容

本实用新型为解决解决现有宽屏（双屏）投影设备光源系统结构复杂、体积大、生产成本高、光源耗电量高的技术问题，提供一种宽屏投影光源光路结构。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：一种宽屏投影光源光路结构，包括绿色激光光源和蓝色激光光源，所述绿色激光光源的出光方向为水平方向，蓝色激光光源的出光方向为竖直方向；沿绿色激光光源的出光方向由近及远还顺次设置有振动散射片、透镜A、反红透蓝绿合束镜A、反蓝透红绿合束镜、透镜组B和通光棒B；

沿蓝色激光光源的出光方向并列设有位于同一水平面的汇聚透镜B、透镜B和汇聚透镜A，所述汇聚透镜B、透镜B和汇聚透镜A三者的出射方向上设置有荧光元件，荧光元件的出射方向设置有发散透镜B和发散透镜A；其中发散透镜B位于反红透蓝绿合束镜A的竖直上方，反红透蓝绿合束镜A的竖直下方还设置有与其平行的反射镜；其中发散透镜A位于反蓝透红绿合束镜的竖直上方，反蓝透红绿合束镜的竖直下方还设置有与其平行的反红透蓝绿合束镜B；且反射镜和反红透蓝绿合束镜B位于同一水平面上，沿反红透蓝绿合束镜B的反射方向由远及近顺次设置有透镜组A和通光棒A；

所述荧光元件为旋转荧光轮，包括由内向依次设置的透射式洋红色荧光环、散射片环和透射式黄色荧光环；蓝色激光光源发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜A后汇聚透射于透射式洋红色荧光环上；蓝色激光光源发出的部分蓝色激光透射经过透镜B出射为平行光，透射在散射片环上；蓝色激光光源发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜B，经汇聚透镜B汇聚透射于透射式黄色荧光环上。

由透射式黄色荧光环产生的绿色荧光、由蓝色激光光源产生的蓝色激光和由透射式洋红色荧光环产生的红色荧光，构成投影所用的三原色，经透镜组A合成汇聚射入通光棒A中，经通光棒A匀光后供宽屏投影机的一台光机使用；产生的光源既有激光光源的高亮度，也有荧光光源的无散斑特性。

由透射式黄色荧光环产生的红色荧光、由绿色激光光源产生的绿色激光和由透射式洋红色荧光环产生的蓝色荧光，构成投影所用的三原色，经透镜组B合成汇聚射入通光棒B中，经通光棒B匀光后供宽屏投影机的另一台光机使用；产生的光源既有激光光源的高亮度，也有荧光光源的无散斑特性。

与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：

1）本实用新型的一种宽屏投影光源光路结构，创新性提出将宽屏投影所用左右两台投影机的光源合并为一个光源，且只用一个蓝光激光光源（激光二极管）和一个绿光激光光源（激光二极管）就产生两台投影机投影所用的三原色荧光激光，同时具有荧光光源寿命长、无散斑和激光光源色域广、颜色饱和度高、亮度高的优点；并设计出了相应光源光路结构，优化了世面上宽屏（双屏）投影设备的复杂程度、体积、生产成本和光源能耗。

2）本实用还采用透射式黄色荧光环、散射片环和透射式洋红色荧光环均设置在同一转动荧光轮上错位分布的结构，不仅有效优化了荧光轮的散热问题，也极大减小了光源系统的结构大小，减小了光源体积和重量。

3）本实用新型的一种宽屏投影光源光路结构，可作为单独模块插入到不同的宽屏（双屏）投影系统中使用，应用范围较广，具有很强的推广性和很好的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型光源光路的整体结构示意图。

图2是荧光元件13的结构示意图。

图3为反红透蓝绿合束镜的光学特性图。

图4为反蓝透红绿合束镜的光学特性图。

图中标记如下：

1-绿色激光光源，2-振动散射片，3-透镜A，4-反红透蓝绿合束镜A，5-反射镜，6-反红透蓝绿合束镜B，7-透镜组A，8-通光棒A，9-反蓝透红绿合束镜，10-透镜组B，11-通光棒B，12-发散透镜A，13-荧光元件，14-汇聚透镜A，15-蓝色激光光源，16-透镜B，17-汇聚透镜B，18-发散透镜B，131-透射式黄色荧光环，132-散射片环，133-透射式洋红色荧光环。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，一种宽屏投影光源光路结构，包括绿色激光光源1和蓝色激光光源15，所述绿色激光光源1的出光方向为水平方向，蓝色激光光源15的出光方向为竖直方向；沿绿色激光光源1的出光方向由近及远还顺次设置有振动散射片2、透镜A3、反红透蓝绿合束镜A4、反蓝透红绿合束镜9、透镜组B10和通光棒B11；

沿蓝色激光光源15的出光方向并列设有位于同一水平面的汇聚透镜B17、透镜B16和汇聚透镜A14，所述汇聚透镜B17、透镜B16和汇聚透镜A14三者的出射方向上设置有荧光元件13，荧光元件13的出射方向设置有发散透镜B18和发散透镜A12；其中发散透镜B18位于反红透蓝绿合束镜A4的竖直上方，反红透蓝绿合束镜A4的竖直下方还设置有与其平行的反射镜5；其中发散透镜A12位于反蓝透红绿合束镜9的竖直上方，反蓝透红绿合束镜9的竖直下方还设置有与其平行的反红透蓝绿合束镜B6；且反射镜5和反红透蓝绿合束镜B6位于同一水平面上，沿反红透蓝绿合束镜B6的反射方向由远及近顺次设置有透镜组A7和通光棒A8；

进一步的，所述荧光元件13为旋转荧光轮，上面设有透射式黄色荧光环131、散射片环132和透射式洋红色荧光环133，使其在同一个旋转荧光轮上可以由两个激发光源进行激发，极大地提高了旋转荧光轮的激发效率，在减小光路体积的同时，由于两个荧光环互不影响，极大提高了其散热效率。

如图1所示，蓝色激光光源15（激光二极管）工作时发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜B17，经汇聚透镜B17汇聚透射于荧光元件13上，荧光元件13上设有透射式黄色荧光环131，透射式黄色荧光环131经蓝色激光照射，受激发产生黄色荧光入射经过发散透镜B18，平行照射于反红透蓝绿合束镜A4上，由于黄光是由红光和绿光合成，红色荧光经反红透蓝绿合束镜A4反射平行透射经过反蓝透红绿合束镜9后，入射在透镜组B10上；绿色荧光平行透射经过反红透蓝绿合束镜A4后，入射在反射镜5上，经反射镜5反射，平行透射经过反红透蓝绿合束镜B6后，入射在透镜组A7上。

蓝色激光光源15（激光二极管）工作时发出的部分蓝色激光透射经过透镜B16出射为平行光，透射在荧光元件13上，荧光元件13上设有散射片环132，透射经过其的蓝色激光入射角度不断发生变化，从而降低激光光束的时间相干性和空间相干性，从而有效抑制了激光散斑，提升了匀场。从荧光元件13上出射的蓝色激光透射经过反红透蓝绿合束镜A4，入射在反射镜5上，经过反射镜5反射，透射经过反红透蓝绿合束镜B6后，入射在透镜组A7上。

蓝色激光光源15（激光二极管）工作时发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜A14，经汇聚透镜A14汇聚透射于荧光元件13上，荧光元件13上设有透射式洋红色荧光环133，透射式洋红色荧光环133经蓝色激光照射，受激发产生洋红色荧光透射经过发散透镜A12，平行照射于反蓝透红绿合束镜9上，由于洋红色光是由红光和蓝光光合成，红色荧光透射经过反蓝透红绿合束镜9入射于反红透蓝绿合束镜B6上，经反红透蓝绿合束镜B6反射，入射在透镜组A7上；蓝色荧光经反蓝透红绿合束镜9反射，平行入射在透镜组B10上。

绿色激光光源1（激光二极管）工作时发出的绿色激光透射经过振动散射片2，入射在透镜A3上，经透镜A3平行透射经过反红透蓝绿合束镜A4入射在反蓝透红绿合束镜9上，透射经过反蓝透红绿合束镜9后，平行入射在透镜组B10上。

进一步地，振动散射片2的随机振动会使得透射经过的绿色激光入射位置以及入射角度不断发生变化，从而降低激光光束的时间相干性和空间相干性，从而有效抑制了激光散斑，提升了匀场。

由透射式黄色荧光环131产生的绿色荧光、由蓝色激光光源产生的蓝色激光和由透射式洋红色荧光环133产生的红色荧光，构成投影所用的三原色，经透镜组A7合成汇聚射入通光棒A8中，经通光棒A8匀光后供宽屏投影机的一台光机使用；产生的光源既有激光光源的高亮度，也有荧光光源的无散斑特性。

由透射式黄色荧光环131产生的红色荧光、由绿色激光光源产生的绿色激光和由透射式洋红色荧光环133产生的蓝色荧光，构成投影所用的三原色，经透镜组B10合成汇聚射入通光棒B11中，经通光棒B11匀光后供宽屏投影机的另一台光机使用；产生的光源既有激光光源的高亮度，也有荧光光源的无散斑特性。

优选的，经束镜透射或反射的光束均以45°角入射，经反射镜5反射的光束均以45°角入射。

进一步的，反红透蓝绿合束镜A4和反红透蓝绿合束镜B6具有附图3所示透光特性，在光沿45°角入射反红透蓝绿合束镜时，580 ~660nm波长色光平均透过率小于1%，420~550nm波长色光平均透过率大于97%。

优选的，反蓝透红绿合束镜9具有附图4所示透光特性，在光沿45°角入射反红透蓝绿合束镜时，440 ~480nm波长色光平均透过率小于1%，490~680nm波长色光平均透过率大于97%。

进一步的，所述蓝色激光光源15所用半导体蓝色激光二极管光源波长为455nm~465nm，所述绿色激光光源1所用半导体绿色激光二极管光源波长为520nm~525nm。

该光源光路结构可作为单独模块插入到不同的宽屏（双屏）投影系统中使用，应用范围较广，具有很强的推广性和很好的实际应用价值。

Claims (5)

1.一种宽屏投影光源光路结构，其特征在于：包括绿色激光光源（1）和蓝色激光光源（15），所述绿色激光光源（1）的出光方向为水平方向，蓝色激光光源（15）的出光方向为竖直方向；沿绿色激光光源（1）的出光方向由近及远还顺次设置有振动散射片（2）、透镜A（3）、反红透蓝绿合束镜A（4）、反蓝透红绿合束镜（9）、透镜组B（10）和通光棒B（11）；沿蓝色激光光源（15）的出光方向并列设有位于同一水平面的汇聚透镜B（17）、透镜B（16）和汇聚透镜A（14），所述汇聚透镜B（17）、透镜B（16）和汇聚透镜A（14）三者的出射方向上设置有荧光元件（13），荧光元件（13）的出射方向设置有发散透镜B（18）和发散透镜A（12）；其中发散透镜B（18）位于反红透蓝绿合束镜A（4）的竖直上方，反红透蓝绿合束镜A（4）的竖直下方还设置有与其平行的反射镜（5）；其中发散透镜A（12）位于反蓝透红绿合束镜（9）的竖直上方，反蓝透红绿合束镜（9）的竖直下方还设置有与其平行的反红透蓝绿合束镜B（6）；且反射镜（5）和反红透蓝绿合束镜B（6）位于同一水平面上，沿反红透蓝绿合束镜B（6）的反射方向由远及近顺次设置有透镜组A（7）和通光棒A（8）；

所述荧光元件（13）为旋转荧光轮，包括由内向依次设置的透射式洋红色荧光环（133）、散射片环（132）和透射式黄色荧光环（131）；蓝色激光光源（15）发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜A（14）后汇聚透射于透射式洋红色荧光环（133）上；蓝色激光光源（15）发出的部分蓝色激光透射经过透镜B（16）出射为平行光，透射在散射片环（132）上；蓝色激光光源（15）发出的部分蓝色激光入射进入汇聚透镜B（17），经汇聚透镜B（17）汇聚透射于透射式黄色荧光环（131）上。

2.根据权利要求1所述的一种宽屏投影光源光路结构，其特征在于：经束镜透射或反射的光束均以45°角入射，经反射镜（5）反射的光束均以45°角入射。

3.根据权利要求1所述的一种宽屏投影光源光路结构，其特征在于：反红透蓝绿合束镜A（4）和反红透蓝绿合束镜B（6）在光沿45°角入射反红透蓝绿合束镜时，580 ~660nm波长色光平均透过率小于1%，420~550nm波长色光平均透过率大于97%。

4.根据权利要求1所述的一种宽屏投影光源光路结构，其特征在于：反蓝透红绿合束镜（9）在光沿45°角入射反红透蓝绿合束镜时，440 ~480nm波长色光平均透过率小于1%，490~680nm波长色光平均透过率大于97%。

5.根据权利要求1所述的一种宽屏投影光源光路结构，其特征在于：所述蓝色激光光源（15）所用半导体蓝色激光二极管光源波长为455nm~465nm，所述绿色激光光源（1）所用半导体绿色激光二极管光源波长为520nm~525nm。

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