CN216210438U - 光源组件及投影装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光源组件和投影装置，该光源组件包括激发光源、光转换元件、第一会聚透镜、第一反射元件和合光元件，其中，激发光源用于产生入射至所述光转换元件的激发光，且激发光交替入射至光转换元件的波长转换区域和反射区域，当激发光入射至所述波长转换区域时产生受激光；当激发光入射至反射区域时，激发光在所述反射区域进行反射，经过第一会聚透镜后沿与光转换元件转轴的轴向呈第一角度出射；合光元件用于将受激光和反射的激发光进行合光。本申请不需要二向色镜作为激发光入射引导元件，同时又能对反射的激发光和激发的受激光进行合光，避免了激发光的损失，从而提高了激发效率，提高了投影图像的亮度。

Description

光源组件及投影装置

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种光源组件及投影装置。

背景技术

在DLP投影系统中，需要通过蓝光、绿光和红光合光形成投影图像，通常如专利CN105278226B中所描述的方法，使用蓝色光源经二向色镜进行引导进入波长转换区域激发荧光材料从而产生绿光和红光，经二向色镜反射入合光光路，同时在非波长转换区域反射蓝色光源，再次透射二向色镜后由后面的反射镜进行反射后再次穿透二向色镜进入合光光路，三种颜色的光按一定的时序入射到DMD装置，经DMD反射到镜头出射到投影面，从而形成投影图像。

发明内容

在现有的方案中，二向色镜作为一种滤波元件，理论上用于将蓝色波长的光与其他波长的光通过前者反射后者透射或者前者透射后者反射进行分离，然而在实际中，由于滤波材料的实际性能，例如镀膜的透射率，会导致激发光的部分损失，例如镀膜透射率为97％，那么三次经过二向色镜，效率下降至97％×97％×97％＝91％，由此导致投影图像的亮度降低或色度均匀性的降低。有鉴于此，本申请实施例提供一种光源组件及投影装置，提高投影图像的亮度。

第一方面，本申请实施例提供一种光源组件，所述光源组件包括激发光源、光转换元件、第一会聚透镜、第一反射元件和合光元件，其中，

所述激发光源用于产生入射至所述光转换元件的激发光；

所述光转换元件绕转轴旋转，使得所述激发光交替入射至所述光转换元件的波长转换区域和反射区域，当所述激发光入射至所述波长转换区域时产生受激光，所述受激光经过所述第一会聚透镜后沿所述第一会聚透镜主光轴方向入射至所述第一反射元件，经所述第一反射元件反射至所述合光元件进行合光；当所述激发光入射至所述反射区域时，所述激发光在所述反射区域进行反射，经过所述第一会聚透镜后沿与所述光转换元件转轴的轴向呈第一角度θ1出射，出射光入射至所述合光元件进行合光；

所述合光元件用于将所述受激光和反射的激发光进行合光，且所述合光元件透射所述受激光并反射所述激发光，或者反射所述受激光并透射所述激发光。

在一种可能的实现方式中，所述激发光以与光转换元件转轴的轴向呈锐角入射至所述光转换元件，且所述第一会聚透镜主光轴与所述光转换元件转轴的轴向平行。

在一种可能的实现方式中，所述第一反射元件与所述光转换元件转轴的轴向呈45°角。

在一种可能的实现方式中，所述合光元件与所述光转换元件转轴的轴向呈第二角度θ2，其中，θ2＝(θ1+90)/2。

在一种可能的实现方式中，所述光源组件还包括光引导装置，所述光引导装置用于将所述出射光引导至所述合光元件。

在一种可能的实现方式中，所述光引导装置包括第二反射元件和第三反射元件，所述出射光依次经过所述第二反射元件和所述第三反射元件反射后入射至所述合光元件。

在一种可能的实现方式中，所述第二反射元件与所述光转换元件转轴的轴向呈第三角度θ3，所述第三反射元件和所述光转换元件均与所述光转换元件转轴的轴向呈45°角，其中，θ3＝(θ1+90)/2。

在一种可能的实现方式中，所述光源组件还包括第二会聚透镜，所述第二会聚透镜位于所述激发光源与所述光转换元件之间，所述激发光依次经过所述第二会聚透镜和所述第一会聚透镜后入射至所述光转换元件。

在一种可能的实现方式中，所述光转换元件的表面呈圆形，所述波长转换区域和所述反射区域为同心且具有相同半径的环形区域。

在一种可能的实现方式中，所述光源组件还包括第三会聚透镜、色轮和匀光元件，经所述合光元件透射或反射的受激光和经所述合光元件反射或透射的激发光经过所述第三会聚透镜后入射至所述色轮，经所述色轮滤光后入射至所述匀光元件。

第二方面，本申请实施例提供一种投影装置，所述投影装置包括第一方面及第一方面可能的实现方式中所述的光源组件。

本申请不需要二向色镜作为激发光入射引导元件，同时又能对反射的激发光和激发的受激光进行合光，避免了激发光的损失，从而提高了激发效率，提高了投影图像的亮度。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。其中：

图1为本申请实施例提供的一种光源组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种光转换元件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种光源组件的结构示意图。

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中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。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，都应当属于本申请保护的范围。此外，虽然本申请中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而是仅用于区分描述。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。需要理解的是，“上”、“下”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等术语，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是具备暗示或指示意义，因此不能理解为对本申请的限制。

为了彻底理解本申请，将在下面提供详细的描述，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

图1为本申请实施例提供的一种光源组件的结构示意图。如图1所示，光源组件包括激发光源101、光转换元件121、会聚透镜106、反射元件102和合光元件120。其中，激发光源101用于产生入射至光转换元件121的激发光，激发光优选为蓝光，但不限于蓝光。

光转换元件121包括波长转换区域1211和反射区域1212，可选地，光转换元件121的表面呈圆形，波长转换区域1211和反射区域1212为同心且具有相同半径的环形区域，如图2所示，进一步波长转换区域1211还可以包含一个或多个转换不同波长光的转换区，例如包含转换为绿光的转换区和转换为黄光的转换区，或者包含转换为绿光的转换区和转换为红光的转换区，或者包含转换为黄光的转换区。可选地，波长转换区域1211可以为涂覆有荧光粉等波长转换材料的区域；反射区域1212表面还可以呈扩散结构，如反射区域1212可为扩散片；光转换元件121可为荧光轮，但不限于此，在其他实施方式中光转换元件121也可以是其他装置。

会聚透镜106主光轴与光转换元件121转轴的轴向平行，需要说明的是，本申请实施例中的会聚透镜可以是一个会聚透镜，或者是多个会聚透镜组成的会聚透镜组；反射元件可为反射镜等能反射相关光束的元件。

合光元件120用于将受激光和反射的激发光进行合光，如合光元件120可为二向色元件，假设激发光为蓝光，可以通过镀膜反射蓝光所在波段的光来使得在合光光路中透射受激光并反射激发光，或者可以通过镀膜透射蓝光所在波段的光来使得在合光光路中反射受激光并透射激发光。本申请实施例假设合光元件120透射受激光并反射激发光。

激发光源101以与光转换元件121转轴的轴向呈一定角度θ4的方向发送激发光至光转换元件121，其中，θ4可为小于180°的任一角度，优选地，0°＜θ4＜90°。可选地，还可以在激发光源101与光转换元件121之间设置会聚透镜105，如图1所示，激发光经过会聚透镜105后再入射至光转换元件121，进一步地，激发光可依次经过会聚透镜105和会聚透镜106后，再入射至光转换元件121，使得光斑能在波长转换区域1211和反射区域1212的范围之内。

驱动装置(图中未示出)通过转轴123驱动光转换元件121旋转，使得激发光交替入射至光转换元件121的波长转换区域1211和反射区域1212，当激发光入射至波长转换区域1211时产生受激光(如图1中虚线所示)，受激光经过会聚透镜106后沿会聚透镜106主光轴方向入射至反射元件102，经反射元件102反射至合光元件120进行合光；当激发光入射至反射区域1212时，激发光在反射区域1212进行反射(如图1中实线所示)，经过会聚透镜106后沿与光转换元件121转轴的轴向呈第一角度θ1出射，出射光入射至合光元件120进行合光，其中，θ1的范围由θ4和反射区域1212决定，可选地，0°＜θ1＜90°。在一些实施例中，反射元件102与光转换元件121转轴的轴向呈45°角，使得受激光经反射元件102反射后光路方向与光转换元件121转轴的轴向垂直；假设合光元件120与光转换元件121转轴的轴向呈第二角度θ2，则可使得θ2＝(θ1+90)/2，从而使得经合光元件120反射后的激发光的光路与光转换元件121转轴的轴向垂直，即与受激光的光路一致或平行。

继续参阅图1，光源组件还可包括会聚透镜108、色轮109和匀光元件122，受激光和反射的激发光经过合光元件120的透射或反射后，经过会聚透镜108会聚后入射至色轮109，经色轮109滤光后入射至匀光元件122，后出射至光阀(图中未示出)，经光阀引导至镜头透射到投影面。其中，光阀可以是穿透式光阀或是反射式光阀，其中穿透式光阀可以为穿透式液晶面板，而反射式光阀可以为数字微镜元件(Digital Micro-mirror Device，DMD)、液晶显示器(liquid-crystal display，LCD)、液晶覆硅板(Liquid Crystal OnSilicon panel，LCoS panel)、透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)等。

图3为本申请实施例提供的另一种光源组件的结构示意图。与图1所示实施例相比，该实施例中的光源组件还包括光引导装置，该光引导装置用于将经反射区域1212反射并经过会聚透镜106后的出射光引导至合光元件120，其中，光引导装置可以为棱镜、反射元件等，示例性地，光引导装置包括反射元件104和反射元件103，出射光依次经过反射元件104和反射元件103反射后入射至合光元件120，如图3所示。可选地，假设反射元件104与光转换元件121转轴的轴向呈第三角度θ3，可使得θ3＝(θ1+90)/2，从而将激发光的光路调整为与光转换元件121转轴的轴向垂直，进一步可将反射元件103和合光元件120均以与光转换元件121转轴的轴向呈45°角设置，经反射元件103反射后，可将激发光光路调整为与光转换元件121转轴的轴向平行，入射到与光转换元件121转轴的轴向呈45°角的合光元件120，经反射后与受激光的光路一致或平行。该实施例的其他合光光路与图1所示实施例相同，这里不再赘述。

本申请实施例还提供一种投影装置，包括上述实施例涉及的光源组件，投影装置中还包括其他组件，如投影镜头等，这些组件的设置可参见相关技术，在此不再赘述。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种光源组件，其特征在于，所述光源组件包括激发光源、光转换元件、第一会聚透镜、第一反射元件和合光元件，其中，

所述激发光源用于产生入射至所述光转换元件的激发光；

所述光转换元件绕转轴旋转，使得所述激发光交替入射至所述光转换元件的波长转换区域和反射区域，当所述激发光入射至所述波长转换区域时产生受激光，所述受激光经过所述第一会聚透镜后沿所述第一会聚透镜主光轴方向入射至所述第一反射元件，经所述第一反射元件反射至所述合光元件进行合光；当所述激发光入射至所述反射区域时，所述激发光在所述反射区域进行反射，经过所述第一会聚透镜后沿与所述光转换元件转轴的轴向呈第一角度θ1出射，出射光入射至所述合光元件进行合光；

所述合光元件用于将所述受激光和反射的激发光进行合光，且所述合光元件透射所述受激光并反射所述激发光，或者反射所述受激光并透射所述激发光。

2.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述激发光以与光转换元件转轴的轴向呈锐角入射至所述光转换元件，且所述第一会聚透镜主光轴与所述光转换元件转轴的轴向平行。

3.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述第一反射元件与所述光转换元件转轴的轴向呈45°角。

4.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述合光元件与所述光转换元件转轴的轴向呈第二角度θ2，其中，θ2＝(θ1+90)/2。

5.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述光源组件还包括光引导装置，所述光引导装置用于将所述出射光引导至所述合光元件。

6.根据权利要求5所述的一种光源组件，其特征在于，所述光引导装置包括第二反射元件和第三反射元件，所述出射光依次经过所述第二反射元件和所述第三反射元件反射后入射至所述合光元件。

7.根据权利要求6所述的一种光源组件，其特征在于，所述第二反射元件与所述光转换元件转轴的轴向呈第三角度θ3，所述第三反射元件和所述光转换元件均与所述光转换元件转轴的轴向呈45°角，其中，θ3＝(θ1+90)/2。

8.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述光源组件还包括第二会聚透镜，所述第二会聚透镜位于所述激发光源与所述光转换元件之间，所述激发光依次经过所述第二会聚透镜和所述第一会聚透镜后入射至所述光转换元件。

9.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述光转换元件的表面呈圆形，所述波长转换区域和所述反射区域为同心且具有相同半径的环形区域。

10.根据权利要求1所述的一种光源组件，其特征在于，所述光源组件还包括第三会聚透镜、色轮和匀光元件，经所述合光元件透射或反射的受激光和经所述合光元件反射或透射的激发光经过所述第三会聚透镜后入射至所述色轮，经所述色轮滤光后入射至所述匀光元件。

11.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括权利要求1-10中任一项所述的光源组件。

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