[發明專利]一種高光效小體積的投影機的光源系統

在審

• 申請號: 201810660886.0
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN109100910A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 黃江;何磊;向思衡;王子君
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G02B27/10
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 蔣秀清;李春芳

本發明公開了一種高光效小體積的投影機的光源系統，屬于激光投影顯示技術領域，包括順次設置的光源、光束整形裝置、分光裝置、第一聚焦裝置、熒光輪、第二聚焦裝置、合光裝置以及光棒；光束整形裝置，對光源發出的光進行匯聚整形；分光裝置，對經過匯聚整形后的光束進行部分透射、部分反射，從而將光束分為若干光束(≧2)；第一聚焦裝置分別將若干光束匯聚到熒光輪上的相對位置不同處，激發熒光并從熒光輪透射，任意時刻各光束激發的熒光顏色相同。本發明的有益效果是，將高功率光源分為多個光束匯聚在熒光輪相對位置不同處，降低單點的功率和溫度，提高了熒光粉的轉換效率，系統光效大幅提升且相比現有的高功率激光投影機，體積小，成本低。

技術領域

本發明屬于激光投影顯示技術領域，具體涉及一種高光效小體積的激光投影機光源系統。

背景技術

激光投影機相比傳統投影機，具有壽命長、色域廣和維護方便等優點，光源部分一般采用藍激光，照射熒光粉后獲得綠光、紅光和黃光等，也有采用藍色和紅色激光器的雙激光方案，以及紅綠藍三種激光器的三色方案。目前放映機和工程機中所使用的激光投影機，光通量要求上萬流明，激光光源功率高，散熱要求高，一般體積較大，結構復雜，光路損耗較多，光效低，成本非常高。

激光投影機的核心元件是光學引擎，而光學引擎中熒光輪主要用于產生除激發光以外的熒光，對系統光效影響非常大。熒光輪根據功能要求不同，分為反射式熒光輪和透射式熒光輪。反射式熒光輪一般采用鋁基板作為基底，激發熒光后反射，與激發光傳輸方向相反。透射式熒光輪一般采用藍寶石作為基底，涂覆熒光粉，激發熒光后直接透射，與激發光傳輸方向一致。相比反射式熒光輪，透射式熒光輪具有光路簡單、系統結構體積小的特點。

另外熒光輪根據工藝不同，一般可分為有機熒光輪、無機熒光輪和玻璃熒光輪：有機熒光輪采用有機硅膠，一般可耐受200度；無機熒光輪采用陶瓷膠，可耐受1000度以上高溫；玻璃熒光輪，可耐受1000度以上高溫。但熒光粉均存在飽和效應，溫度越高，熒光粉的激發效率越低，系統光效越低；溫度越低，熒光粉的激發效率越高，系統光效越高。產品實際應用中，根據拉亥不變定理，光路上受限于DMD芯片的大小和入射角度要求，因此熒光輪上的光斑大小也受到限制。當光斑大小固定，而照射其上的功率增加時，熒光粉溫度升高，熒光粉產生飽和效應，也就是隨著入射功率增加，輸出光通量不變甚至下降。另外，熒光粉的激發效率在光斑越均勻時效果越好。

對于高流明機器的需求，因受限于熒光粉的飽和效應，現有激光投影機一般都是熒光輪上單點激發熒光，通過多個低功率的光源組合，這樣導致體積非常大，成本昂貴。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有高流明激光投影機一般都是熒光輪上單點激發熒光，通過多個低功率的光源組合來實現，單點高功率激發容易導致熒光粉產生飽和效應，光效下降的問題，本發明提供一種高光效小體積的激光投影機光源系統。

本發明采用的技術方案如下：一種高光效小體積的投影機的光源系統，包括順次設置的光源、光束整形裝置、分光裝置、第一聚焦裝置、熒光輪、第二聚焦裝置、合光裝置以及光棒；

所述第一聚焦裝置包括多個第一聚焦鏡片組，每一個第一聚焦鏡片組包括多個第一聚焦鏡片；第二聚焦裝置包括多個第二聚焦鏡片組，每一個第二聚焦鏡片組包括多個第二聚焦鏡片；

所述分光裝置包括一個反射鏡和至少一個分光元件；

所述分光裝置，對經過匯聚整形后的光束進行部分透射和部分反射，從而將光束分為若干光束(≧2)；第一聚焦裝置將若干光束匯聚到熒光輪上的相對位置不同處，激發熒光并從熒光輪透射或激發光直接透射，任意時刻各光束從熒光輪透射出的光的顏色相同；所述熒光輪分為熒光粉的熒光激發透射區和激發光透射區；所述第二聚焦裝置分別對各光束進行匯聚整形后進入合光裝置合并為一路，進入光棒勻光。