JP2024501613A - 投影光路及び投影装置 - Google Patents

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Abstract

投影光路及び投影装置であり、該投影光路は、第１の波長光を発する第１の光源を含む主光路と、第２の波長光を発する第２の光源と、第３の波長光を発する第３の光源と、第４の波長光を発する第４の光源とを含む補助光路と、第１の光源又は第２の光源に出射される励起光線を発する励起光源と、を含み、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の波長光と順次合流し、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの１種であり、第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、第４の波長光の波長をλ１とし、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たす。投影光路は、赤色光による熱効果を低減させるとともに、光源の発光効率を向上させることにより、投影画面全体の輝度を効果的に向上させることができる。

Description

本願は、光学表示の技術分野に関し、特に投影光路及び投影装置に関する。
光学投影表示において、赤緑青という３つの色の光の組み合わせを投影光源として採用し、投影画面の輝度を向上させるために、対応する色の光線数を増加させ、すなわち光束を増加させる必要がある。現在、光束を増加させる方式として、対応する電源の電流を高めることにより、３種類の色に対応する光源からより多くの光線を生成することができる。しかしながら、赤色光の光源は、温度に敏感であり、電流がある程度増大すると、赤色光線の数が多くなることにより、熱効果が発生するため、１種類の赤色光の光源を用いて互いに協働して、赤色光の光源による熱効果を低減させる。しかしながら、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくい。
このため、従来の投影光源において、２種類の赤色光の光源を用いて互いに協働し、赤色光の光源による熱効果を低減させる場合、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくいという問題に対して、赤色光による熱効果を低減させるとともに、光源の発光効率を向上させることにより、投影画面全体の輝度を効果的に向上させることができる、投影光路及び投影装置を提供する必要がある。
上記目的を達成するために、本願に係る投影光路は、
第１の波長光を発する第１の光源を含む主光路と、
第２の波長光を発する第２の光源と、第３の波長光を発する第３の光源と、第４の波長光を発する第４の光源とを含む補助光路と、
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源又は前記第４の光源に出射される励起光線を発する励起光源と、を含み、
前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の波長光の出射方向に沿って前記第１の波長光と順次合流し、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の色は、それぞれ異なり、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、前記第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、前記第４の波長光の波長をλ１とし、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たす。
好ましくは、前記主光路は、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置された第１の分光シートをさらに含み、前記励起光源は、前記第１の分光シートの前記第２の光源から離れた側に設置され、
前記第１の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射膜が設置され、前記励起光線は、前記第１の分光シートにより前記第１の光源に反射され、
または、前記第２の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射防止膜が設置され、前記励起光線は、前記第２の光源に向かって透過する。
好ましくは、前記第２の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第１の分光シートは、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記第１の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光の反射防止膜が設置され、前記第２の光源に向かって前記第２の波長光の反射膜が設置される。
好ましくは、前記主光路は、第２の分光シートをさらに含み、前記第３の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第２の分光シートは、前記第３の波長光と前記第１の波長光の交差位置に設置され、前記第２の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光と前記第２の波長光の反射防止膜が設置され、前記第２の分光シートには、前記第３の光源に向かって前記第３の波長光の反射膜が設置される。
好ましくは、前記主光路は、第３の分光シートをさらに含み、前記第４の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第３の分光シートは、前記第４の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記主光路は、前記第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面をさらに含み、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、前記第３の分光シートを透過し、前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより反射され、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより収束し、収束した前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の光出射面から出射される。
好ましくは、前記第１の波長光は、緑色光であり、前記第２の波長光は、青色光であり、前記第３の波長光は、赤色光であり、前記第３の分光シートには、第１の光源に向かって前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の反射防止膜が設置され、前記第４の光源に向かって前記第４の波長光の反射膜が設置され、かつλ１＞λ２を満たす。
好ましくは、前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記励起光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記第２の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記第２の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記第２の光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
また、上記目的を達成するために、本願に係る投影装置は、ケース及び上記のような投影光路を含み、前記投影光路は、前記ケースに設置される。
本願に係る技術手段において、主光路の第１の光源は、第１の波長光を発し、補助光路の第２の光源から発した第２の波長光、第３の光源から発した第３の波長光及び第４の光源から発した第４の波長光は、主光路の第１の波長光と順次合流する。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、三種類の色の光の組み合わせを投影画面の光源とする。第４の波長光も赤色であり、このようにして、投影画面の輝度を増加させる場合、投影光源の赤色が２つの光源により提供されることで、単一の赤色光の光源に熱効果が現れる状況を減少させ、発光効率が急激に低下するという問題を減少させることにより、投影光源が安定して動作することを保証する。
また、第４の波長光の赤色波長は、第１の光源、第２の光源又は第３の光源における赤色光の波長と異なる。これにより、投影光路は、複数の光路に分けられて伝達を行い、第４の光源の第４の波長光と他の３種類の光源における赤色光との相互干渉を低減させ、光線が同じ位置で収束した後に出射されることを保証することができる。
また、補助光路の光源から発した光線を主光路の光線に順次出射するという解決手段を採用することにより、補助光路における第２の光源、第３の光源及び第４の光源から出射された光線が互いに収束する状況を回避して、収束光を減少させることができる。補助光路における光源が主光路を囲んで設置されることにより、光路設計を簡略化して、投影光路をより簡単にする。さらに、本実施例において、投影光路が長帯状に設置されることにより、主光路の両側が占める取付空間を減少させることができる。
さらに、励起光源から出射された励起光線は、第１の光源、第２の光源、第３の光源又は第４の光源の発光効率を向上させることにより、光線の出射量を増加させ、さらに投影画面の輝度を向上させることができる。
本願の実施例又は従来技術における技術手段をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は、本願の一部の図面に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働をすることなく、さらに提供された図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
本願の投影光路の実施例１の概略構成図である。 本願の投影光路の実施例２の概略構成図である。 本願の投影光路の実施例３の概略構成図である。 本願の投影光路の実施例４の概略構成図である。 本願の目的の達成、機能特徴及び利点について、実施例と組み合わせて、図面を参照しながらさらに説明する。
以下、本願の実施例における図面を参照しながら、本願の実施例における技術手段を説明し、明らかに、説明される実施例は、本願の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をしない前提で取得される他の全ての実施例は、いずれも本願の保護範囲に属するものである。
光学投影表示において、赤緑青という３つの色の光の組み合わせを投影光源として採用し、投影画面の輝度を向上させるために、対応する電源の電流を増加させることにより、３つの色の対応する光源は、より多くの光線を生成することができる。しかしながら、赤色光の光源は、温度に敏感であり、電流がある程度増大すると、赤色の光線の数が多くなることにより、熱効果が発生する。このために、２種類の赤色光の光源を用いて互いに協働して、赤色光の光源による熱効果を低減させる。しかしながら、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくい。
上記問題を解決するために、図１に示すように、本願に係る投影光路は、主光路１、補助光路２及び励起光源５０を含む。主光路１は、第１の波長光を発する第１の光源１０を含み、補助光路２は、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０を含み、第２の光源２０は、第２の波長光を発し、第３の光源３０は、第３の波長光を発し、第４の光源４０は、第４の波長光を発し、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の波長光の出射方向に沿って第１の波長光と順次合流し、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の色は、それぞれ異なり、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの１種であり、すなわち、第１の波長光が緑色光である場合、第２の波長光は、赤色光であってもよく、第３の波長光は、青色光であり、或いは、第１の波長光が緑色光である場合、第２の波長光は、青色光であってもよく、第３の波長光は、赤色光である。また、第１の波長光が赤色光である場合、第２の波長光は、緑色光であってもよく、第３の波長光は、青色光であり、或いは、第１の波長光が赤色光である場合、第２の波長光は、青色光であってもよく、第３の波長光は、緑色光である。さらに、第１の波長光が青色光である場合、第２の波長光は、緑色光であってもよく、第３の波長光は、赤色光であり、或いは、第１の波長光が青色光である場合、第２の波長光は、赤色光であってもよく、第３の波長光は、緑色光である。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の３種類の光の色は、赤色光、緑色光及び青色光の三者から選択され、かつ３種類の波長光の色は、異なる。第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、第４の波長光の波長をλ１とし、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たす。例えば、赤色光の波長範囲は、６００ｎｍ～７４０ｎｍの間にあり、第１の波長光は、赤色光であり、第１の波長光の波長λ２＝６２０ｎｍであれば、第４の波長光の波長λ１＝６５０ｎｍである。さらに例えば、第１の波長光の波長λ２＝６２５ｎｍであれば、第４の波長光の波長λ１＝６６０ｎｍである。
第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザ（ＬＤ、Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、超放射半導体デバイス（ＳＬＤ、Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）のうちのいずれか１種であってもよい。
励起光源５０は、励起光線を発し、励起光線は、第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０に出射される。励起光源５０は、励起ランプであり、例えば、励起光線が青色光であり、青色の励起光線が第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０に出射されることにより、対応する光源の蛍光分子を増加させ、さらに対応する光源の光線出射量を増加させる。
また、当業者にとって、よく知られているように、任意の光源から発した光は、いずれも一定の波長範囲を有する光束であるため、本願における第１の波長光は、第１の波長を主波長とする光束を指し、本願における第１の波長光の波長は、第１の波長光の主波長を指す。それに応じて、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光も同様である。主波長は、中心波長として理解されてもよい。
本願に係る技術手段において、主光路１の第１の光源１０は、第１の波長光を発し、補助光路２の第２の光源２０から発した第２の波長光、第３の光源３０から発した第３の波長光及び第４の光源４０から発した第４の波長光は、主光路１の第１の波長光と順次合流する。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、三種類の色の光の組み合わせを投影画面の光源とする。第４の波長光も赤色であり、このようにして、投影画面の輝度を増加させる場合、投影光源の赤色が２つの光源により提供されることで、単一の赤色光の光源に熱効果が現れる状況を減少させ、発光効率が急激に低下するという問題を減少させることにより、投影光源が安定して動作することを保証する。
また、第４の波長光の赤色波長は、第１の光源１０、第２の光源２０又は第３の光源３０における赤色光の波長と異なる。これにより、投影光路は、複数の光路に分けられて伝達を行って、第４の光源４０の第４の波長光と他の３種類の光源における赤色光との相互干渉を低減し、光線が同じ位置で収束した後に出射されることを保証することができる。
また、補助光路２の光源から発した光線を主光路１の光線に順次出射するという解決手段を採用することにより、補助光路２における第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０から出射された光線が互いに収束する状況を回避して、収束光を減少させることができる。補助光路２における光源が主光路１を囲んで設置されることにより、光路設計を簡略化して、投影光路をより簡単にする。さらに、本実施例において、投影光路が長帯状に設置されることにより、主光路１の両側が占める取付空間を減少させることができる。
さらに、励起光源５０から出射された励起光線は、第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０の発光効率を向上させることにより、光線の出射量を向上させ、さらに投影画面の輝度を向上させることができる。
上記実施例において、励起光線が第１の光源１０又は第２の光源２０に正確に出射されることを保証するために、主光路１は、第２の波長光と第１の波長光との交差位置に設置された第１の分光シート７１０をさらに含み、励起光源５０は、第１の分光シート７１０の第２の光源２０から離れた側に設置され、第１の光源１０は、緑色光の光源であり、第１の分光シート７１０の励起光源５０に向かう表面に励起光線の反射膜が設置され、励起光線は、第１の分光シート７１０により第１の光源１０に反射され、励起光線は、青色光であり、第１の分光シート７１０の反射により、青色光の励起光線は、第１の光源１０に出射されると、緑色光の蛍光分子を増加させることにより、緑色光の光出射量を増加させる。
或いは、第２の光源２０は、緑色光の光源であり、第１の分光シート７１０の励起光源５０に向かう表面に励起光線の反射防止膜が設置され、励起光線は、第２の光源２０に向かって透過する。第１の分光シート７１０を介した透過により、青色光の励起光線が第２の光源２０に出射されると、緑色光の蛍光分子を増加させることにより、緑色光の光出射量を増加させる。
上記実施例において、第１の波長光と第２の波長光を効果的に収束させるために、第２の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第１の分光シート７１０は、第２の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、第１の分光シート７１０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光の反射防止膜が設置され、第２の光源２０に向かって第２の波長光の反射膜が設置される。第１の分光シート７１０により、第１の波長光が透過し、第２の波長光が反射されることにより、第１の波長光及び第２の波長光は、第１の分光シート７１０の同じ表面から出射して、第１の波長光と第２の波長光との収束を完了する。第１の波長光の反射防止膜と第２の波長光の反射膜は、第１の分光シート７１０の同じ表面に設置されてもよく、第１の分光シート７１０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、第３の波長光を主光路１に合流させるために、主光路１は、第２の分光シート７２０をさらに含み、第３の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第２の分光シート７２０は、第３の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、第２の分光シート７２０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光及び第２の波長光の反射防止膜が設置され、第３の光源３０に向かって第３の波長光の反射膜が設置される。第２の分光シート７２０により、第１の波長光及び第２の波長光が透過し、第３の波長光が反射されることにより、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第１の分光シート７１０の同じ表面から出射されて、第３の波長光の第１の波長光への収束を完了する。第１の波長光及び第２の波長光の反射防止膜と第３の波長光の反射膜は、第２の分光シート７２０の同じ表面に設置されてもよく、第２の分光シート７２０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、主光路１は、第３の分光シート７３０をさらに含み、第４の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第３の分光シート７３０は、第４の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、主光路１は、第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面９１０をさらに含み、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第４の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の光出射面９１０から出射される。４種類の波長光を収束させ、かつ４種類の波長光を同じ光出射面から出射させる。
例を挙げて説明すると、第１の波長光は、緑色光であり、第２の波長光は、青色光であり、第３の波長光は、赤色光であり、第３の分光シート７３０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射膜が設置され、かつλ１＞λ２を満たす。緑色光の第１の波長光と青色光の第２の波長光の波長範囲が近いことにより、第１の分光シート７１０を通過する時に高い透過率を取得することができる。緑色光の第１の波長光、青色光の第２の波長光及び赤色光の第３の波長光は、第３の分光シート７３０を通過するとともに、第４の波長光も透過現象が発生することを回避するために、第４の波長光の波長範囲については、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の波長範囲を排除する必要があるため、第４の波長光の波長λ１は、第３の波長光の波長λ２より大きい。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜と、第４の波長光の反射膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、主光路１は、第１の集光レンズ８１０及び第２の集光レンズ８２０をさらに含み、第１の集光レンズ８１０は、第１の分光シート７１０と第２の分光シート７２０との間の光路に設置され、第２の集光レンズ８２０は、第２の分光シート７２０と第３の分光シート７３０との間の光路に設置される。具体的には、第１の波長光及び第２の波長光の発散を低減させるために、投影光路は、第１の分光シート７１０と第２の分光シート７２０との間の光路に設置された第１の集光レンズ８１０をさらに含む。第１の集光レンズ８１０の集光作用により第１の波長光と第２の波長光を収束させることができ、さらに第１の波長光と第２の収束光を混合するとともに、第１の波長光と第２の波長光の発散を低減させることができる。
さらに、投影光路は、第２の分光シート７２０と第３の分光シート７３０との間の光路に設置された第２の集光レンズ８２０をさらに含み、収束した第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第２の集光レンズ８２０に出射される。第２の集光レンズ８２０の集光作用により第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光をさらに収束させることにより、光線の発散を低減させることができる。
さらに、投影光路は、複数のコリメータレンズ群６０を含み、コリメータレンズ群６０は、少なくとも第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０のうちの１つの光出射方向に設置され、コリメータレンズ群６０により、対応する光線を対応する位置に正確に出射させることができる。例えば、コリメータレンズ群６０は、第１のコリメータレンズ６１０及び第２のコリメータレンズ６２０を含み、第１のコリメータレンズ６１０は、対応する光源に向かって設置され、第２のコリメータレンズは、対応する光源と逆向きに設置され、第１のコリメータレンズ６１０及び第２のコリメータレンズ６２０は、球面レンズ、非球面レンズ又は自由曲面レンズのうちのいずれか１種である。コリメータレンズ群６０は、３つのコリメータレンズを含んでもよく、３つのコリメータレンズは同様に、球面レンズ、非球面レンズ又は自由曲面レンズのうちのいずれか１種であってもよい。
上記実施例において、投影光路は、第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面９１０を含み、第１の波長光、第２の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第３の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の光出射面９１０から出射される。第３の分光シート７３０には、第１の分光シート７１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射膜が設置される。このようにして、第３の分光シート７３０により、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光が透過し、第４の波長光が反射される場合、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、収束し、かつ第１の光出射面９１０から出射することができる。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜と、第４の波長光の反射膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
また、本実施例は、別の光出射方向をさらに提供し、投影光路は、第１の波長光の出射方向に平行である第２の光出射面９２０を含み、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第４の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第２の光出射面９２０から出射される。第３の分光シート７３０には、第１の分光シート７１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射防止膜が設置される。このようにして、第３の分光シート７３０により、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光が反射され、第４の波長光が透過する場合、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、収束し、かつ第２の光出射面９２０から出射することができる。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射膜と、第４の波長光の反射防止膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
再び図１を参照すると、取付空間に基づいて、投影光路の取付位置を柔軟に調整するために、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０及び第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができる。
図２に示すように、励起光源５０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、第２の光源２０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０及び第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができる。
図３に示すように、第２の光源２０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０及び第３の光源３０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０の第１の波長光の出射光路に対する上側の空間を効果的に節約することができ、第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を節約することもできる。
図４に示すように、第２の光源２０及び第３の光源３０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができ、第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する上側の空間を節約することもできる。
本願に係る投影装置は、ケース及び上記のような投影光路を含み、投影光路は、ケースに設置される。ケースは、取付空間を有し、投影光路は、取付空間内に設置され、ケースは、投影光路を保護し、投影光路における光学部品が破損される確率を減少させることができる。同時に、ケースは、さらに、塵埃が投影光路内に落ちることを防止することにより、塵埃の投影光路への影響を減少させることができる。また、ケースは、さらに、防水し、雨水又は汗等の液体が投影光路内に浸透することを減少させ、液体が投影光路内の光学部品を腐食することを回避することができる。
本明細書における各実施例は、並列又は漸進的な方式で説明され、各実施例について他の実施例との相違点を重点として説明し、各実施例間の同じ又は類似する部分は互いに参照すればよい。実施例に開示された装置は、実施例に開示された方法に対応するため、簡単に説明されるが、関連する部分については方法の説明を参照すればよい。
当業者であれば理解できるように、本明細書で開示される実施例を参照して説明された各例のユニット及びアルゴリズムのステップを電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又は両者の組み合わせにより実現することができ、ハードウェアとソフトウェアの互換性を明確に説明するために、上記説明において機能に応じて各例の構成及びステップを一般的に説明した。これらの機能をハードウェアで実行するかソフトウェアで実行するかは、技術手段の特定の応用及び設計上の制約条件により決定される。当業者は、各特定の応用に対して異なる方法で説明された機能を実現することができるが、このような実現は本願の範囲を超えると見なされるべきではない。
本明細書に開示された実施例を参照して説明された方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサにより実行されたソフトウェアモジュール、又は両者の組み合わせを直接使用して実施することができる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、メモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、又は技術分野内で公知の任意の他の形式の記憶媒体に配置することができる。
なお、本明細書において、第１、第２等の関係用語は、１つのエンティティ又は操作を別のエンティティ又は操作と区別するためのものに過ぎず、必ずしもこれらのエンティティ又は操作の間にこのような如何なる実際の関係又は順序が存在することを要求又は示唆するものではない。また、用語「含む」、「備える」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図することにより、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は装置は、それらの要素を含むだけでなく、明確に列挙されない他の要素をさらに含むか、又はこのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有の要素をさらに含む。更なる限定がない場合、「…１つの…を含む」という語句で限定された要素は、上記要素を含むプロセス、方法、物品又は装置に他の同様な要素がさらに存在することを排除しない。
本願は、２０２０年１１月１３日に中国国家知識産権局に提出された、発明の名称が「投影光路及び投影装置」である中国特許出願第２０２０２２６３９０８２．８号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
１ 主光路
２ 補助光路
１０ 第１の光源
２０ 第２の光源
３０ 第３の光源
４０ 第４の光源
５０ 励起光源
６０ コリメータレンズ群
６１０ 第１のコリメータレンズ
６２０ 第２のコリメータレンズ
７１０ 第１の分光シート
７２０ 第２の分光シート
７３０ 第３の分光シート
８１０ 第１の集光レンズ
８２０ 第２の集光レンズ
９１０ 第１の光出射面
９２０ 第２の光出射面
本願は、光学表示の技術分野に関し、特に投影光路及び投影装置に関する。
光学投影表示において、赤緑青という３つの色の光の組み合わせを投影光源として採用し、投影画面の輝度を向上させるために、対応する色の光線数を増加させ、すなわち光束を増加させる必要がある。現在、光束を増加させる方式として、対応する電源の電流を高めることにより、３種類の色に対応する光源からより多くの光線を生成することができる。しかしながら、赤色光の光源は、温度に敏感であり、電流がある程度増大すると、赤色光線の数が多くなることにより、熱効果が発生するため、１種類の赤色光の光源を用いて互いに協働して、赤色光の光源による熱効果を低減させる。しかしながら、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくい。
このため、従来の投影光源において、２種類の赤色光の光源を用いて互いに協働し、赤色光の光源による熱効果を低減させる場合、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくいという問題に対して、赤色光による熱効果を低減させるとともに、光源の発光効率を向上させることにより、投影画面全体の輝度を効果的に向上させることができる、投影光路及び投影装置を提供する必要がある。
上記目的を達成するために、本願に係る投影光路は、
第１の波長光を発する第１の光源を含む主光路と、
第２の波長光を発する第２の光源と、第３の波長光を発する第３の光源と、第４の波長光を発する第４の光源とを含む補助光路と、
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源又は前記第４の光源に出射される励起光線を発する励起光源と、を含み、
前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の波長光の出射方向に沿って前記第１の波長光と順次合流し、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の色は、それぞれ異なり、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、前記第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、前記第４の波長光の波長をλ１とし、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たす。
好ましくは、前記主光路は、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置された第１の分光シートをさらに含み、前記励起光源は、前記第１の分光シートの前記第２の光源から離れた側に設置され、
前記第１の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射膜が設置され、前記励起光線は、前記第１の分光シートにより前記第１の光源に反射され、
または、前記第２の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射防止膜が設置され、前記励起光線は、前記第２の光源に向かって透過する。
好ましくは、前記第２の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第１の分光シートは、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記第１の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光の反射防止膜が設置され、前記第２の光源に向かって前記第２の波長光の反射膜が設置される。
好ましくは、前記主光路は、第２の分光シートをさらに含み、前記第３の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第２の分光シートは、前記第３の波長光と前記第１の波長光の交差位置に設置され、前記第２の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光と前記第２の波長光の反射防止膜が設置され、前記第２の分光シートには、前記第３の光源に向かって前記第３の波長光の反射膜が設置される。
好ましくは、前記主光路は、第３の分光シートをさらに含み、前記第４の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第３の分光シートは、前記第４の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記主光路は、前記第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面をさらに含み、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、前記第３の分光シートを透過し、前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより反射され、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより収束し、収束した前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の光出射面から出射される。
好ましくは、前記第１の波長光は、緑色光であり、前記第２の波長光は、青色光であり、前記第３の波長光は、赤色光であり、前記第３の分光シートには、第１の光源に向かって前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の反射防止膜が設置され、前記第４の光源に向かって前記第４の波長光の反射膜が設置され、かつλ１＞λ２を満たす。
好ましくは、前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記励起光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記第２の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記第２の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
好ましくは、前記第２の光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置される。
また、上記目的を達成するために、本願に係る投影装置は、ケース及び上記のような投影光路を含み、前記投影光路は、前記ケースに設置される。
本願に係る技術手段において、主光路の第１の光源は、第１の波長光を発し、補助光路の第２の光源から発した第２の波長光、第３の光源から発した第３の波長光及び第４の光源から発した第４の波長光は、主光路の第１の波長光と順次合流する。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、三種類の色の光の組み合わせを投影画面の光源とする。第４の波長光も赤色であり、このようにして、投影画面の輝度を増加させる場合、投影光源の赤色が２つの光源により提供されることで、単一の赤色光の光源に熱効果が現れる状況を減少させ、発光効率が急激に低下するという問題を減少させることにより、投影光源が安定して動作することを保証する。
また、第４の波長光の赤色波長は、第１の光源、第２の光源又は第３の光源における赤色光の波長と異なる。これにより、投影光路は、複数の光路に分けられて伝達を行い、第４の光源の第４の波長光と他の３種類の光源における赤色光との相互干渉を低減させ、光線が同じ位置で収束した後に出射されることを保証することができる。
また、補助光路の光源から発した光線を主光路の光線に順次出射するという解決手段を採用することにより、補助光路における第２の光源、第３の光源及び第４の光源から出射された光線が互いに収束する状況を回避して、収束光を減少させることができる。補助光路における光源が主光路を囲んで設置されることにより、光路設計を簡略化して、投影光路をより簡単にする。さらに、本実施例において、投影光路が長帯状に設置されることにより、主光路の両側が占める取付空間を減少させることができる。
さらに、励起光源から出射された励起光線は、第１の光源、第２の光源、第３の光源又は第４の光源の発光効率を向上させることにより、光線の出射量を増加させ、さらに投影画面の輝度を向上させることができる。
本願の実施例又は従来技術における技術手段をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は、本願の一部の図面に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働をすることなく、さらに提供された図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
本願の投影光路の実施例１の概略構成図である。 本願の投影光路の実施例２の概略構成図である。 本願の目的の達成、機能特徴及び利点について、実施例と組み合わせて、図面を参照しながらさらに説明する。
以下、本願の実施例における図面を参照しながら、本願の実施例における技術手段を説明し、明らかに、説明される実施例は、本願の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。本願における実施例に基づいて、当業者が創造的な労働をしない前提で取得される他の全ての実施例は、いずれも本願の保護範囲に属するものである。
光学投影表示において、赤緑青という３つの色の光の組み合わせを投影光源として採用し、投影画面の輝度を向上させるために、対応する電源の電流を増加させることにより、３つの色の対応する光源は、より多くの光線を生成することができる。しかしながら、赤色光の光源は、温度に敏感であり、電流がある程度増大すると、赤色の光線の数が多くなることにより、熱効果が発生する。このために、２種類の赤色光の光源を用いて互いに協働して、赤色光の光源による熱効果を低減させる。しかしながら、他の色の光源の発光効率が依然として低く、投影画面全体の輝度を効果的に向上させにくい。
上記問題を解決するために、図１に示すように、本願に係る投影光路は、主光路１、補助光路２及び励起光源５０を含む。主光路１は、第１の波長光を発する第１の光源１０を含み、補助光路２は、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０を含み、第２の光源２０は、第２の波長光を発し、第３の光源３０は、第３の波長光を発し、第４の光源４０は、第４の波長光を発し、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の波長光の出射方向に沿って第１の波長光と順次合流し、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の色は、それぞれ異なり、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの１種であり、すなわち、第１の波長光が緑色光である場合、第２の波長光は、赤色光であってもよく、第３の波長光は、青色光であり、或いは、第１の波長光が緑色光である場合、第２の波長光は、青色光であってもよく、第３の波長光は、赤色光である。また、第１の波長光が赤色光である場合、第２の波長光は、緑色光であってもよく、第３の波長光は、青色光であり、或いは、第１の波長光が赤色光である場合、第２の波長光は、青色光であってもよく、第３の波長光は、緑色光である。さらに、第１の波長光が青色光である場合、第２の波長光は、緑色光であってもよく、第３の波長光は、赤色光であり、或いは、第１の波長光が青色光である場合、第２の波長光は、赤色光であってもよく、第３の波長光は、緑色光である。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の３種類の光の色は、赤色光、緑色光及び青色光の三者から選択され、かつ３種類の波長光の色は、異なる。第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、第４の波長光の波長をλ１とし、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たす。例えば、赤色光の波長範囲は、６００ｎｍ～７４０ｎｍの間にあり、第１の波長光は、赤色光であり、第１の波長光の波長λ２＝６２０ｎｍであれば、第４の波長光の波長λ１＝６５０ｎｍである。さらに例えば、第１の波長光の波長λ２＝６２５ｎｍであれば、第４の波長光の波長λ１＝６６０ｎｍである。
第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、発光ダイオード（ＬＥＤ、Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、半導体レーザ（ＬＤ、Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、超放射半導体デバイス（ＳＬＤ、Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）のうちのいずれか１種であってもよい。
励起光源５０は、励起光線を発し、励起光線は、第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０に出射される。励起光源５０は、励起ランプであり、例えば、励起光線が青色光であり、青色の励起光線が第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０に出射されることにより、対応する光源の蛍光分子を増加させ、さらに対応する光源の光線出射量を増加させる。
また、当業者にとって、よく知られているように、任意の光源から発した光は、いずれも一定の波長範囲を有する光束であるため、本願における第１の波長光は、第１の波長を主波長とする光束を指し、本願における第１の波長光の波長は、第１の波長光の主波長を指す。それに応じて、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光も同様である。主波長は、中心波長として理解されてもよい。
本願に係る技術手段において、主光路１の第１の光源１０は、第１の波長光を発し、補助光路２の第２の光源２０から発した第２の波長光、第３の光源３０から発した第３の波長光及び第４の光源４０から発した第４の波長光は、主光路１の第１の波長光と順次合流する。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの一種であり、三種類の色の光の組み合わせを投影画面の光源とする。第４の波長光も赤色であり、このようにして、投影画面の輝度を増加させる場合、投影光源の赤色が２つの光源により提供されることで、単一の赤色光の光源に熱効果が現れる状況を減少させ、発光効率が急激に低下するという問題を減少させることにより、投影光源が安定して動作することを保証する。
また、第４の波長光の赤色波長は、第１の光源１０、第２の光源２０又は第３の光源３０における赤色光の波長と異なる。これにより、投影光路は、複数の光路に分けられて伝達を行って、第４の光源４０の第４の波長光と他の３種類の光源における赤色光との相互干渉を低減し、光線が同じ位置で収束した後に出射されることを保証することができる。
また、補助光路２の光源から発した光線を主光路１の光線に順次出射するという解決手段を採用することにより、補助光路２における第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０から出射された光線が互いに収束する状況を回避して、収束光を減少させることができる。補助光路２における光源が主光路１を囲んで設置されることにより、光路設計を簡略化して、投影光路をより簡単にする。さらに、本実施例において、投影光路が長帯状に設置されることにより、主光路１の両側が占める取付空間を減少させることができる。
さらに、励起光源５０から出射された励起光線は、第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０の発光効率を向上させることにより、光線の出射量を向上させ、さらに投影画面の輝度を向上させることができる。
上記実施例において、励起光線が第１の光源１０又は第２の光源２０に正確に出射されることを保証するために、主光路１は、第２の波長光と第１の波長光との交差位置に設置された第１の分光シート７１０をさらに含み、励起光源５０は、第１の分光シート７１０の第２の光源２０から離れた側に設置され、第１の光源１０は、緑色光の光源であり、第１の分光シート７１０の励起光源５０に向かう表面に励起光線の反射膜が設置され、励起光線は、第１の分光シート７１０により第１の光源１０に反射され、励起光線は、青色光であり、第１の分光シート７１０の反射により、青色光の励起光線は、第１の光源１０に出射されると、緑色光の蛍光分子を増加させることにより、緑色光の光出射量を増加させる。
或いは、第２の光源２０は、緑色光の光源であり、第１の分光シート７１０の励起光源５０に向かう表面に励起光線の反射防止膜が設置され、励起光線は、第２の光源２０に向かって透過する。第１の分光シート７１０を介した透過により、青色光の励起光線が第２の光源２０に出射されると、緑色光の蛍光分子を増加させることにより、緑色光の光出射量を増加させる。
上記実施例において、第１の波長光と第２の波長光を効果的に収束させるために、第２の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第１の分光シート７１０は、第２の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、第１の分光シート７１０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光の反射防止膜が設置され、第２の光源２０に向かって第２の波長光の反射膜が設置される。第１の分光シート７１０により、第１の波長光が透過し、第２の波長光が反射されることにより、第１の波長光及び第２の波長光は、第１の分光シート７１０の同じ表面から出射して、第１の波長光と第２の波長光との収束を完了する。第１の波長光の反射防止膜と第２の波長光の反射膜は、第１の分光シート７１０の同じ表面に設置されてもよく、第１の分光シート７１０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、第３の波長光を主光路１に合流させるために、主光路１は、第２の分光シート７２０をさらに含み、第３の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第２の分光シート７２０は、第３の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、第２の分光シート７２０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光及び第２の波長光の反射防止膜が設置され、第３の光源３０に向かって第３の波長光の反射膜が設置される。第２の分光シート７２０により、第１の波長光及び第２の波長光が透過し、第３の波長光が反射されることにより、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第１の分光シート７１０の同じ表面から出射されて、第３の波長光の第１の波長光への収束を完了する。第１の波長光及び第２の波長光の反射防止膜と第３の波長光の反射膜は、第２の分光シート７２０の同じ表面に設置されてもよく、第２の分光シート７２０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、主光路１は、第３の分光シート７３０をさらに含み、第４の波長光の出射方向は、第１の波長光の出射方向に直交し、第３の分光シート７３０は、第４の波長光と第１の波長光との交差位置に設置され、主光路１は、第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面９１０をさらに含み、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第４の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の光出射面９１０から出射される。４種類の波長光を収束させ、かつ４種類の波長光を同じ光出射面から出射させる。
例を挙げて説明すると、第１の波長光は、緑色光であり、第２の波長光は、青色光であり、第３の波長光は、赤色光であり、第３の分光シート７３０には、第１の光源１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射膜が設置され、かつλ１＞λ２を満たす。緑色光の第１の波長光と青色光の第２の波長光の波長範囲が近いことにより、第１の分光シート７１０を通過する時に高い透過率を取得することができる。緑色光の第１の波長光、青色光の第２の波長光及び赤色光の第３の波長光は、第３の分光シート７３０を通過するとともに、第４の波長光も透過現象が発生することを回避するために、第４の波長光の波長範囲については、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の波長範囲を排除する必要があるため、第４の波長光の波長λ１は、第３の波長光の波長λ２より大きい。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜と、第４の波長光の反射膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
上記実施例において、主光路１は、第１の集光レンズ８１０及び第２の集光レンズ８２０をさらに含み、第１の集光レンズ８１０は、第１の分光シート７１０と第２の分光シート７２０との間の光路に設置され、第２の集光レンズ８２０は、第２の分光シート７２０と第３の分光シート７３０との間の光路に設置される。具体的には、第１の波長光及び第２の波長光の発散を低減させるために、投影光路は、第１の分光シート７１０と第２の分光シート７２０との間の光路に設置された第１の集光レンズ８１０をさらに含む。第１の集光レンズ８１０の集光作用により第１の波長光と第２の波長光を収束させることができ、さらに第１の波長光と第２の波長光を混合するとともに、第１の波長光と第２の波長光の発散を低減させることができる。
さらに、投影光路は、第２の分光シート７２０と第３の分光シート７３０との間の光路に設置された第２の集光レンズ８２０をさらに含み、収束した第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第２の集光レンズ８２０に出射される。第２の集光レンズ８２０の集光作用により第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光をさらに収束させることにより、光線の発散を低減させることができる。
さらに、投影光路は、複数のコリメータレンズ群６０を含み、コリメータレンズ群６０は、少なくとも第１の光源１０、第２の光源２０、第３の光源３０又は第４の光源４０のうちの１つの光出射方向に設置され、コリメータレンズ群６０により、対応する光線を対応する位置に正確に出射させることができる。例えば、コリメータレンズ群６０は、第１のコリメータレンズ６１０及び第２のコリメータレンズ６２０を含み、第１のコリメータレンズ６１０は、対応する光源に向かって設置され、第２のコリメータレンズは、対応する光源と逆向きに設置され、第１のコリメータレンズ６１０及び第２のコリメータレンズ６２０は、球面レンズ、非球面レンズ又は自由曲面レンズのうちのいずれか１種である。コリメータレンズ群６０は、３つのコリメータレンズを含んでもよく、３つのコリメータレンズは同様に、球面レンズ、非球面レンズ又は自由曲面レンズのうちのいずれか１種であってもよい。
上記実施例において、投影光路は、第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面９１０を含み、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第４の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第１の光出射面９１０から出射される。第３の分光シート７３０には、第１の分光シート７１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射膜が設置される。このようにして、第３の分光シート７３０により、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光が透過し、第４の波長光が反射される場合、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、収束し、かつ第１の光出射面９１０から出射することができる。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射防止膜と、第４の波長光の反射膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
また、本実施例は、別の光出射方向をさらに提供し、投影光路は、第１の波長光の出射方向に平行である第２の光出射面９２０を含み、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光は、第３の分光シート７３０により反射され、第４の波長光は、第３の分光シート７３０を透過し、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第３の分光シート７３０により収束し、収束した第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、第２の光出射面９２０から出射される。第３の分光シート７３０には、第１の分光シート７１０に向かって第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射膜が設置され、第４の光源４０に向かって第４の波長光の反射防止膜が設置される。このようにして、第３の分光シート７３０により、第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光が反射され、第４の波長光が透過する場合、第１の波長光、第２の波長光、第３の波長光及び第４の波長光は、収束し、かつ第２の光出射面９２０から出射することができる。第１の波長光、第２の波長光及び第３の波長光の反射膜と、第４の波長光の反射防止膜は、第３の分光シート７３０の同じ表面に設置されてもよく、第３の分光シート７３０の２つの表面にそれぞれ設置されてもよい。
再び図１を参照すると、取付空間に基づいて、投影光路の取付位置を柔軟に調整するために、第２の光源２０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０及び第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができる。
図２に示すように、励起光源５０、第３の光源３０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、第２の光源２０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０及び第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができる。
さらなる一実施例において、第２の光源２０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０及び第３の光源３０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０の第１の波長光の出射光路に対する上側の空間を効果的に節約することができ、第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を節約することもできる。
また、さらなる一実施例において、第２の光源２０及び第３の光源３０は、第１の波長光の出射光路の上側に設置され、励起光源５０及び第４の光源４０は、第１の波長光の出射光路の下側に設置される。本実施例において、第３の光源３０の第１の波長光の出射光路に対する下側の空間を効果的に節約することができ、第４の光源４０の第１の波長光の出射光路に対する上側の空間を節約することもできる。
本願に係る投影装置は、ケース及び上記のような投影光路を含み、投影光路は、ケースに設置される。ケースは、取付空間を有し、投影光路は、取付空間内に設置され、ケースは、投影光路を保護し、投影光路における光学部品が破損される確率を減少させることができる。同時に、ケースは、さらに、塵埃が投影光路内に落ちることを防止することにより、塵埃の投影光路への影響を減少させることができる。また、ケースは、さらに、防水し、雨水又は汗等の液体が投影光路内に浸透することを減少させ、液体が投影光路内の光学部品を腐食することを回避することができる。
本明細書における各実施例は、並列又は漸進的な方式で説明され、各実施例について他の実施例との相違点を重点として説明し、各実施例間の同じ又は類似する部分は互いに参照すればよい。実施例に開示された装置は、実施例に開示された方法に対応するため、簡単に説明されるが、関連する部分については方法の説明を参照すればよい。
当業者であれば理解できるように、本明細書で開示される実施例を参照して説明された各例のユニット及びアルゴリズムのステップを電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア又は両者の組み合わせにより実現することができ、ハードウェアとソフトウェアの互換性を明確に説明するために、上記説明において機能に応じて各例の構成及びステップを一般的に説明した。これらの機能をハードウェアで実行するかソフトウェアで実行するかは、技術手段の特定の応用及び設計上の制約条件により決定される。当業者は、各特定の応用に対して異なる方法で説明された機能を実現することができるが、このような実現は本願の範囲を超えると見なされるべきではない。
本明細書に開示された実施例を参照して説明された方法又はアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサにより実行されたソフトウェアモジュール、又は両者の組み合わせを直接使用して実施することができる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、メモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラマブルＲＯＭ、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、又は技術分野内で公知の任意の他の形式の記憶媒体に配置することができる。
なお、本明細書において、第１、第２等の関係用語は、１つのエンティティ又は操作を別のエンティティ又は操作と区別するためのものに過ぎず、必ずしもこれらのエンティティ又は操作の間にこのような如何なる実際の関係又は順序が存在することを要求又は示唆するものではない。また、用語「含む」、「備える」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図することにより、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は装置は、それらの要素を含むだけでなく、明確に列挙されない他の要素をさらに含むか、又はこのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有の要素をさらに含む。更なる限定がない場合、「…１つの…を含む」という語句で限定された要素は、上記要素を含むプロセス、方法、物品又は装置に他の同様な要素がさらに存在することを排除しない。
本願は、２０２０年１１月１３日に中国国家知識産権局に提出された、発明の名称が「投影光路及び投影装置」である中国特許出願第２０２０２２６３９０８２．８号の優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
１ 主光路
２ 補助光路
１０ 第１の光源
２０ 第２の光源
３０ 第３の光源
４０ 第４の光源
５０ 励起光源
６０ コリメータレンズ群
６１０ 第１のコリメータレンズ
６２０ 第２のコリメータレンズ
７１０ 第１の分光シート
７２０ 第２の分光シート
７３０ 第３の分光シート
８１０ 第１の集光レンズ
８２０ 第２の集光レンズ
９１０ 第１の光出射面
９２０ 第２の光出射面

Claims (11)

  1. 第１の波長光を発する第１の光源を含む主光路と、
    第２の波長光を発する第２の光源と、第３の波長光を発する第３の光源と、第４の波長光を発する第４の光源とを含む補助光路と、
    前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源又は前記第４の光源に出射される励起光線を発する励起光源と、を含み、
    前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の波長光の出射方向に沿って前記第１の波長光と順次合流し、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の色は、それぞれ異なり、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、それぞれ赤色光、緑色光及び青色光のうちの１種であり、前記第４の波長光の波長範囲は、赤色光の波長範囲内にあり、前記第４の波長光の波長をλ１とし、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光のうち赤色光に設定された波長光の波長をλ２とすると、λ１≠λ２を満たすことを特徴とする、投影光路。
  2. 前記主光路は、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置された第１の分光シートをさらに含み、前記励起光源は、前記第１の分光シートの前記第２の光源から離れた側に設置され、
    前記第１の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射膜が設置され、前記励起光線は、前記第１の分光シートにより前記第１の光源に反射され、
    または、前記第２の光源は、緑色光の光源であり、前記第１の分光シートの前記励起光源に向かう表面に前記励起光線の反射防止膜が設置され、前記励起光線は、前記第２の光源に向かって透過することを特徴とする、請求項１に記載の投影光路。
  3. 前記第２の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第１の分光シートは、前記第２の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記第１の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光の反射防止膜が設置され、前記第２の光源に向かって前記第２の波長光の反射膜が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の投影光路。
  4. 前記主光路は、第２の分光シートをさらに含み、前記第３の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第２の分光シートは、前記第３の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記第２の分光シートには、前記第１の光源に向かって前記第１の波長光と前記第２の波長光の反射防止膜が設置され、前記第３の光源に向かって前記第３の波長光の反射膜が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の投影光路。
  5. 前記主光路は、第３の分光シートをさらに含み、前記第４の波長光の出射方向は、前記第１の波長光の出射方向に直交し、前記第３の分光シートは、前記第４の波長光と前記第１の波長光との交差位置に設置され、前記主光路は、前記第１の波長光の出射方向に垂直である第１の光出射面をさらに含み、前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光は、前記第３の分光シートを透過し、前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより反射され、前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第３の分光シートにより収束し、収束した前記第１の波長光、前記第２の波長光、前記第３の波長光及び前記第４の波長光は、前記第１の光出射面から出射されることを特徴とする、請求項４に記載の投影光路。
  6. 前記第１の波長光は、緑色光であり、前記第２の波長光は、青色光であり、前記第３の波長光は、赤色光であり、前記第３の分光シートには、第１の光源に向かって前記第１の波長光、前記第２の波長光及び前記第３の波長光の反射防止膜が設置され、第４の光源に向かって前記第４の波長光の反射膜が設置され、かつλ１＞λ２を満たすことを特徴とする、請求項５に記載の投影光路。
  7. 前記第２の光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の投影光路。
  8. 前記励起光源、前記第３の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記第２の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の投影光路。
  9. 前記第２の光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の投影光路。
  10. 前記第２の光源及び前記第３の光源は、前記第１の波長光の出射光路の上側に設置され、前記励起光源及び前記第４の光源は、前記第１の波長光の出射光路の下側に設置されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の投影光路。
  11. ケース及び請求項１～１０のいずれか一項に記載の投影光路を含み、前記投影光路は、前記ケースに設置されることを特徴とする、投影装置。
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