CN218896284U - 光源系统和投影装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光源系统和投影装置。所述光源系统包括第一光源模块、第二光源模块和第一合光装置，所述第一光源模块用于产生第一波长的光和第二波长的光；所述第二光源模块包括第四光源、第五光源和波长转换装置，所述第四光源用于产生第三波长的光；所述第五光源用于产生第一激发光；所述波长转换装置包括激发区，所述激发区用于在所述第一激发光的照射下产生受激光，所述受激光与所述第三波长的光是同色异谱的光；所述第一合光装置用于将所述第一光源模块出射的光和所述第二光源模块出射的光进行合光后出射。本实用新型可提升光源系统或投影装置的整体亮度。

Description

光源系统和投影装置

技术领域

本实用新型涉及光学器件领域，尤其涉及一种光源系统和投影装置。

背景技术

随着投影技术的发展，投影仪已经广泛应用于家用、教育、办公等领域，其中LED投影仪的长寿、发热少、高可靠性、色域广且更方便携带更得到广泛的应用。投影仪整体亮度是由光源亮度、光路的几何效率、光学元件的透过率及反射率和各光源占空比(duty)决定的。目前市场上常见的LED投影仪一般有红(R)、绿(G)、蓝(B)、蓝色激发(BP)四个光路结构，其中BP灯作为绿色荧光(CG)灯的泵浦光源，G灯通过背面B光源和正面的BP光源，实现了双面激发，提升效率约150％。在整体架构和DMD规格确定的基础下，想要大幅度提升光机亮度是很困难的事。并且目前，荧光粉是半导体照明的核心原材料之一，被广泛应用于LED光源与激光光源中，因此，可以利用荧光激发提升R光和G光的亮度，最终提升光机的整体亮度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种光源系统和投影装置，提升光源系统或投影装置的整体亮度。

第一方面，本实用新型提供一种光源系统，包括第一光源模块、第二光源模块和第一合光装置，

所述第一光源模块用于产生第一波长的光和第二波长的光；

所述第二光源模块包括第四光源、第五光源和波长转换装置，所述第四光源用于产生第三波长的光；所述第五光源用于产生第一激发光；所述波长转换装置包括激发区，所述激发区用于在所述第一激发光的照射下产生受激光，所述受激光与所述第三波长的光是同色异谱的光；

所述第一合光装置用于将所述第一光源模块出射的光和所述第二光源模块出射的光进行合光后出射。

一种可能的实现方式中，所述第二光源模块还包括第二合光装置，所述第二合光装置用于将所述第四光源出射的光和所述波长转换装置出射的光进行合光后出射。

一种可能的实现方式中，所述第一波长的光包括波长在440nm-460nm的光；所述第二波长的光包括波长在540nm-570nm的光；所述第三波长的光包括波长在635nm-655nm的光；所述第一激发光包括波长在350nm-380nm或440nm-460nm的光；所述受激光包括波长在600nm-625nm的光。

一种可能的实现方式中，所述第一合光装置用于反射第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，

所述第一合光装置用于透射第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光。

一种可能的实现方式中，所述第一波长的光为LED光或激光；所述第二波长的光为LED光或荧光；所述第四光源为激光光源，所述第五光源为LED光或激光光源。

一种可能的实现方式中，所述波长转换装置还包括透射区，所述透射区用于透射所述第一激发光。

一种可能的实现方式中，所述第一合光装置包括设置有分光膜的基底，所述分光膜用于至少反射波长在430nm-440nm的光和波长在600nm-655nm的光，并至少透射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光；或者，

所述分光膜用于至少透射波长在430nm-440nm光和波长在600nm-655nm的光，并至少反射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光。

一种可能的实现方式中，所述第一波长的光具有第一偏振态；所述第一激发光为具有第二偏振态；

所述第一合光装置包括设置有偏振分光膜的基底，所述偏振分光膜用于反射第一激发光、第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，

所述偏振分光膜用于透射第一激发光、第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光。

一种可能的实现方式中，所述第一合光装置包括第一区域和第二区域，所述透射区透射的第一激发光全部入射至所述第二区域；

所述第一区域用于透射第一波长的光，所述第二区域用于反射第一激发光；或者，所述第一区域用于反射第一波长的光，所述第二区域用于透射第一激发光。

一种可能的实现方式中，所述波长转换装置包括透明基板和驱动机构，所述透明基板上形成有所述激发区和所述透射区，所述激发区为所述透明基板上设置有荧光粉层的区域，所述透射区为扩散片或所述透明基板上未设置荧光粉层的区域或挖孔区域；所述驱动机构用于驱动所述透明基板，以使所述第一激发光交替照射至所述激发区和透射区。

一种可能的实现方式中，所述第一光源模块包括第一光源、第二光源、第三光源和分光合光装置，所述第一光源用于产生所述第一波长的光；所述第二光源的表面设置有荧光粉层；所述第三光源用于产生第二激发光，所述第二激发光经所述分光合光装置引导照射至所述第二光源表面的荧光粉层产生所述第二波长的光；所述第一波长的光和所述第二波长的光经所述分光合光装置合光后出射。

第二方面，本实用新型提供一种投影装置，包括第一方面所述的光源系统。

本实用新型通过第一激发光激发波长转换装置产生与第四光源产生的第三波长的光同色异谱的光，提高特定颜色的光的亮度，从而提升光源系统或投影装置的整体亮度。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例提供的一种光源系统的模块示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种光源系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，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实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。此外，虽然本实用新型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。

在本实用新型实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。本实用新型中使用的“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实用新型和简化描述，而不是具备暗示或指示意义，因此不能理解为对本实用新型的限制。

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

图1为本实用新型实施例提供的一种光源系统的模块示意图。如图1所示，本实用新型的光源系统包括第一光源模块100、第二光源模块200和合光装置300，第一光源模块100出射的光和第二光源模块200出射的光经合光装置300合光后出射，然后入射至后续的光学元件，如复眼、光棒等。

第一光源模块100用于产生第一波长的光和第二波长的光。示例地，第一波长的光为蓝光，第二波长的光为绿光，如第一波长的光至少包含波长在440nm-460nm的光，第二波长的光至少包括波长在540nm-570nm的光。应理解，第一波长的光和第二波长的光也可为其他颜色的光，如蓝光和红光等，二者也可为同色异谱的光。

第一光源模块100中的光源可为激光光源(LD)、发光二极管(LED)、荧光光源等，如选为LED，则可节约成本；如选为LD，则可提高亮度。在一个具体实施例中，如图2所示，第一光源模块100包括第一光源101、第二光源102、第三光源103和分光合光装置104，第一光源101用于产生第一波长的光；第二光源102的表面设置有荧光粉层，第三光源103用于产生激发光，该激发光经分光合光装置104反射后，照射至第二光源102表面的荧光粉层，荧光粉层经由背面的光源和正面的激发光双面激发，产生第二波长的光；第一波长的光和第二波长的光经分光合光装置104合光后出射，形成第一光源模块100的出射光。

在一些实施例中，第一光源101为蓝色LED光源，第二光源102为表面涂有绿色荧光粉层的蓝色LED光源，第三光源103为蓝色LED光源，分光合光装置104反射蓝光且透射绿光，如至少反射波长在440nm-460nm的光，且至少透射波长在540nm-570nm的光。第二光源102表面的绿色荧光粉层在其背面蓝色LED光源和经分光合光装置104反射的蓝色LED光源的双面激发下产生绿光，绿光经分光合光装置104透射至合光装置300，第一光源101产生的蓝光经合光分光装置104反射至合光装置300。

第二光源模块200包括第四光源201、第五光源202和波长转换装置203，第四光源201和第五光源202可为激光(LD)或发光二极管(LED)等光源，如图2所示。第四光源201用于产生第三波长的光，第五光源202用于产生激发光，波长转换装置203具有激发区，该激发区用于在第五光源202产生的激发光的照射下产生与第三波长的光同色异谱的受激光，示例地，第三波长的光和受激光均是红光，如第三波长的光至少包含波长在635nm-655nm的光，受激光至少包含波长在600nm-625nm的光。应理解，第三波长的光和受激光也可为其他颜色的光，如绿光。波长转换装置203可为静态装置，也可动态装置，本实施例对此不进行限制。

合光装置300用于反射第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，用于透射第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光，从而对第一光源模块100和第二光源模块200的出射光进行合光。

继续参阅图2，第二光源模块200还可包括合光装置204，第四光源201产生的第三波长的光和波长转换装置203的出射光可先经合光装置204合光后再出射，形成第二光源模块200的出射光。

在一些实施例中，第四光源201为红色LD，第五光源202为蓝色LD，如红色LD产生的第三波长的光至少包含波长在635nm-655nm的光，蓝色LD产生的蓝色激发光至少包含波长在430nm-440nm的光，且蓝色LD产生的蓝色激发光具有偏振态，如S偏振态。波长转换装置203可为透射式荧光轮，该荧光轮包括透明基板和驱动机构，透明基板上形成有激发区和透射区，激发区为透明基板上设置有红色荧光粉层的区域，透射区为扩散片或透明基板上未设置荧光粉层的区域或挖孔区域，如图3所示；驱动机构用于驱动透明基板，以使第五光源202产生的激发光交替照射至激发区和透射区。可选地，波长转换装置203也可为透射式荧光片，通过驱动机构带动荧光片进入或移出光路，如需要红色荧光时，荧光片位于光路中，如需要蓝光时，荧光片移出光路。

第五光源202产生的蓝色激发光在通过透射式荧光轮时，可以照射激发区产生红色荧光，如至少包含波长在600nm-625nm的光，以及照射透射区透射出蓝色激发光，红色荧光和蓝色激发光在合光装置204处反射，第四光源201产生的红色激光在合光装置204处透射，合光装置204将红色荧光或蓝色激发光和红色激光波长合光后出射，具体地，合光装置204可以至少透射波长在635nm-655nm的红色激光，并至少反射波长在600nm-625nm的红色荧光和波长在430nm-440nm的蓝色激发光，合光后的红光和蓝色激发光在合光装置300处反射。

该实施例中，合光装置300需要反射经波长转换装置203透射的蓝色激光，并透射第一光源模块100出射光中的蓝光。在一些实施例中，合光装置300包括设置有分光膜的基底，分光膜用于至少反射波长在430nm-440nm的光和波长在600nm-655nm的光，并至少透射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光，实现第一光源模块100的出射光和第二光源模块200的出射光的合光。

可选地，也可将合光装置300分为第一区域和第二区域，让波长转换装置203透射的蓝色激光全部入射至第二区域，利用第二区域反射该蓝色激光，该第二区域可为偏振镀膜区域，第一光源101产生的蓝光入射至第一区域和第二区域，波长转换装置203透射的蓝色激光经第二区域反射，第一光源101产生的大部分蓝光经第一区域透射，只有很少部分蓝光经第二区域反射而不被利用，提高蓝光的合光效率。第一区域和第二区域对其他颜色的光具有相同的特性，从而引导第一光源模块100和第二光源模块200出射的其他颜色的光从同一方向出射。

可选地，如果第一光源101产生的第一波长的光具有第一偏振态，如P偏振态，第五光源202产生的激发光具有第二偏振态，如S偏振态，则合光装置300可利用偏振特性对第一波长的光和激发光进行合光，如合光装置300包括设置有偏振分光膜的基底，偏振分光膜用于反射第一激发光、第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，偏振分光膜用于透射第一激发光、第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光。

在其他一些实施例中，波长转换装置203可只包括激发区，如透射式荧光轮的透明基底上均设置有红色荧光粉层，此时波长转换装置203也可以是静态荧光片，第五光源202产生的蓝色激发光在通过透射式荧光轮时，照射激发区产生红色荧光，如至少包含波长在600nm-625nm的光，红色荧光在合光装置204处反射，第四光源201产生的红色激光在合光装置204处透射，合光装置204将红色荧光和红色激光波长合光后出射，具体地，合光装置204可以至少透射波长在635nm-655nm的红色激光，并至少反射波长在600nm-625nm的红色荧光，合光后的红光和蓝色激发光在合光装置300处反射。

该实施例中，合光装置300可用于至少反射波长在600nm-655nm的光，并至少透射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光，实现第一光源模块100的出射光和第二光源模块200的出射光的合光。

本实用新型实施例还提供一种投影装置，包括上述实施例涉及的光源系统，投影装置中还可包括其他组件，如镜头组件等，这些组件的设置可参见相关现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种光源系统，其特征在于，包括第一光源模块、第二光源模块和第一合光装置，

所述第一光源模块用于产生第一波长的光和第二波长的光；

所述第二光源模块包括第四光源、第五光源和波长转换装置，所述第四光源用于产生第三波长的光；所述第五光源用于产生第一激发光；所述波长转换装置包括激发区，所述激发区用于在所述第一激发光的照射下产生受激光，所述受激光与所述第三波长的光是同色异谱的光；

所述第一合光装置用于将所述第一光源模块出射的光和所述第二光源模块出射的光进行合光后出射。

2.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述第二光源模块还包括第二合光装置，所述第二合光装置用于将所述第四光源出射的光和所述波长转换装置出射的光进行合光后出射。

3.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一波长的光包括波长在440nm-460nm的光；所述第二波长的光包括波长在540nm-570nm的光；所述第三波长的光包括波长在635nm-655nm的光；所述第一激发光包括波长在350nm-380nm或440nm-460nm的光；所述受激光包括波长在600nm-625nm的光。

4.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一合光装置用于反射第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，

所述第一合光装置用于透射第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光。

5.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一波长的光为LED光或激光；所述第二波长的光为LED光或荧光；所述第四光源为激光光源，所述第五光源为LED光或激光光源。

6.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述波长转换装置还包括透射区，所述透射区用于透射所述第一激发光。

7.根据权利要求6所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一合光装置包括设置有分光膜的基底，所述分光膜用于至少反射波长在430nm-440nm的光和波长在600nm-655nm的光，并至少透射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光；或者，

所述分光膜用于至少透射波长在430nm-440nm光和波长在600nm-655nm的光，并至少反射波长在450nm-460nm和波长在540nm-570nm的光。

8.根据权利要求6所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一波长的光具有第一偏振态；所述第一激发光为具有第二偏振态；

所述第一合光装置包括设置有偏振分光膜的基底，所述偏振分光膜用于反射第一激发光、第三波长的光和受激光，并透射第一波长的光和第二波长的光；或者，

所述偏振分光膜用于透射第一激发光、第三波长的光和受激光，并反射第一波长的光和第二波长的光。

9.根据权利要求6所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一合光装置包括第一区域和第二区域，所述透射区透射的第一激发光全部入射至所述第二区域；

所述第一区域用于透射第一波长的光，所述第二区域用于反射第一激发光；或者，所述第一区域用于反射第一波长的光，所述第二区域用于透射第一激发光。

10.根据权利要求6所述的一种光源系统，其特征在于，所述波长转换装置包括透明基板和驱动机构，所述透明基板上形成有所述激发区和所述透射区，所述激发区为所述透明基板上设置有荧光粉层的区域，所述透射区为扩散片或所述透明基板上未设置荧光粉层的区域或挖孔区域；所述驱动机构用于驱动所述透明基板，以使所述第一激发光交替照射至所述激发区和透射区。

11.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述第一光源模块包括第一光源、第二光源、第三光源和分光合光装置，所述第一光源用于产生所述第一波长的光；所述第二光源的表面设置有荧光粉层；所述第三光源用于产生第二激发光，所述第二激发光经所述分光合光装置引导照射至所述第二光源表面的荧光粉层产生所述第二波长的光；所述第一波长的光和所述第二波长的光经所述分光合光装置合光后出射。

12.一种投影装置，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的光源系统。

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