CN102096290A - 激光光源移动投影机 - Google Patents

Abstract

激光光源移动投影机，主要包括有由绿色光源、红色光源、蓝色光源组成的光源部份以及显示***和投影***，其特征是：所述光源部份中的绿色光源是采用半导体激光泵浦微型固态绿色激光器；红色光源是采用红色半导体激光器；蓝色光源是采用半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器，并且在光源部份与显示***之间依次设置有：反射透射***，将绿色激光束、红色激光束和蓝色激光束合为彩色光；扩束准直***，对反射透射***发出的彩色光进行扩束准直；匀光***，将扩束准直后的彩色光进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；本发明采用激光源作为投影***的光源，其寿命长，体积小功耗低，色域宽，亮度高且环保，成本低。

Description

激光光源移动投影机

(一)技术领域：本发明涉及影像设备技术领域，尤其是一种激光光源移动投影机。

(二)背景技术：随着光学科技及投影显示技术的发展，能够输出高分辨率及大画面的数字投影机，已成为企业演示文稿、会议活动、教育训练、甚至成为家庭娱乐中，在提供视觉影像上的不可或缺的一环。因此，投影机从诞生到现在，不断向高影像品质、高亮度、体积轻巧发展。

现有投影机使用从光源发出的光在显示面板上形成图像，通过投影透镜单元放大图像并将该图像投影在屏幕上以满足观众对于大尺度屏幕的要求。具体如申请号为02802270的中国专利申请中公开的技术内容：如图1所示，投影机100包括光源102，硅底板液晶(LCOS)显示板104和投影元件106。偏振器110配置在投影机100上，位于光源102和投影芯片104之间的输入光路111上，而偏振器112配置在投影机100中，位于投影芯片104和投影元件106之间的输出光路113上。投影机100还包括一组薄膜晶体管(TFT)驱动器114，该驱动器114接收一个或多个从信号源116输入的电信号，并产生用于控制投影芯片104的相应信号。

在操作中，在信号源116中处理视频信号，由此产生相应的红、绿和蓝信号。该光源102将光分成红、绿和蓝组分的光，这些组分的光可以在偏振器110中形成适当的偏振光，随后，按照规定的扫描指令经输入光路111顺序作用在投影芯片上。使红、绿和蓝组分在整个投影芯片104上被扫描，该板上的液晶显示(LCD)元件由视频信号得到的红、绿和蓝信号控制，使得各个组分由其相应的红、绿或蓝信号调制。然后将最后调制的组分经输出光路113和偏振器112引导到投影元件106上，该投影元件106产生原始视频信号的可观看的彩色图像120。

然而，现有投影机通常采用卤素灯作为光源，但是卤素灯的缺点是尺寸较大阻碍了投影***往小体积的发展、并且制造单位价格昂贵、热辐射强并且平均寿命短。因此逐渐采用发光二极管(LED)代替卤素灯，作为投影机的光源，但是LED的效率低，热辐射强，颜色不丰富。

(三)发明内容：本发明的目的就是要解决现有投影机投影光源体积较大、寿命短、效率低，热辐射强，颜色不丰富等问题，提供一种半导体激光泵浦微型固态绿色激光器光源移动投影机。

为解决上述问题，本发明提供一种激光光源移动投影机，主要包括有由绿色光源、红色光源、蓝色光源组成的光源部份以及显示***和投影***，其特征是：所述光源部份中的绿色光源是采用半导体激光泵浦微型固态绿色激光器，发射绿色激光束；红色光源是采用红色半导体激光器，发射红色激光束；蓝色光源是采用半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器，发射蓝色激光束，并且在光源部份与显示***之间依次设置有：

反射透射***，将绿色激光束、红色激光束和蓝色激光束合为彩色光；

扩束准直***，对反射透射***发出的彩色光进行扩束准直；

匀光***，将扩束准直后的彩色光进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；

并且所述的显示***，接收匀光***发出的彩色光进行调制形成彩色图像；

所述投影***，接收显示***发出的彩色图像放大并投影至屏幕上。

可选的，所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器发射的波长为510纳米～540纳米；所述红色半导体激光器发射的波长为630纳米～670纳米；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器发射的波长为450纳米～480纳米。

可选的，所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器或半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器各自包括有：

激光源，发射单色第一激光束；

聚焦***，对激光源发出的第一激光束进行会聚；

泵浦***，对聚焦***出射的第一激光束进行泵浦，形成第二激光束；

倍频***，将泵浦***发出的第二激光束进行倍频，形成绿色或蓝色激光束。

可选的，所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器中的第一激光束的波长为808纳米，第二激光束的波长为1020纳米～1080纳米；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器中的第一激光束的波长为808纳米，第二激光束的波长为900纳米～960纳米。

可选的，所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器光源移动投影机中的泵浦***为掺钕钒酸钇激光晶体；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器光源移动投影机中的泵浦***为掺钕钇铝石榴石激光晶体。

可选的，所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器光源移动投影机中倍频***为磷酸钛氧钾晶体；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器光源移动投影机中的倍频***为三硼酸锂晶体。

可选的，所述扩束准直***包括至少三个透镜平行并排组合而成；所述透镜为平凸透镜或双凸透镜，直径为6mm～12mm。

可选的，显示***中包括含有驱动电源，输出电信号；投影芯片，接收驱动电源输出的电信号和滤光***发出的彩色光，经过调制，输出彩色图像；其中所述投影芯片，面积为12mm×9mm；

可选的，所述反射透射***包括：

全反射镜，接收蓝色光源发出的蓝色光束，进行全反射；

第一半反半透镜，接收红色光源发出的红色光束并进行反射，接收全反射镜发出的蓝色光束并进行透射，且将红色光束与蓝色光束合并为一束光；

第二半反半透镜，接收绿色激光光源发出的绿色激光束并进行透射，接收第一半反半透镜出射的红色和蓝色合并光束并进行反射，且将各光束合并为彩色光。

可选的，在匀光***与显示***之间加装有：

会聚***，接收匀光***发出的彩色光进行会聚，形成与投影芯片大小一致的光斑；

偏振分光***，接收会聚***发出的彩色光，反射至显示***；再接收显示***沿接收方向出射的彩色图像，改变偏振方向后进行透射给投影***。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用了激光光源作为移动投影机的光源，其寿命长，体积小功耗低，色域宽，亮度高且环保，能批量生产，成本低。

(四)附图说明：

图1是现有投影机的结构示意图；

图2为本发明工作原理方框图；

图3是本发明实施例结构示意图；

图4是本发明中扩束准直***的结构之一示意图；

图5是本发明中扩束准直***的结构之二示意图；

图6是本发明中扩束准直***的结构之三示意图；

图7是本发明绿色(或蓝色)激光光源的结构示意图。

(五)具体实施方式：

现有投影机通常采用使用卤素灯作为光源，但是卤素灯的缺点是尺寸较大阻碍了投影***往小体积的发展、并且制造单位价格昂贵、热辐射强并且平均寿命短。因此逐渐采用发光二极管(LED)代替卤素灯，作为投影***的光源，但是LED的效率低，热辐射强，颜色不丰富。因此，本发明采用了激光源作为投影机的光源，其寿命长，体积小功耗低，色域宽，亮度高且环保，能批量生产，成本低。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明：

本发明包括：绿色激光光源，发射绿色激光束；红色激光光源，发射红色光束；蓝色激光光源，发射蓝色光束；反射透射***，将绿色激光束、红色光束和蓝色光束合为彩色光；扩束准直***，对反射透射***发出的彩色光进行扩束准直；匀光***，将扩束准直后的彩色光进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；显示***，接收匀光***发出的彩色光进行调制形成彩色图像；投影***，接收显示***发出的彩色图像放大并投影至屏幕上。

由上述移动投影机进行投影的原理如图2所示，执行步骤S101，通过绿色激光光源发射绿色激光束，通过红色光源发射红色光束，通过蓝色光源发射蓝色光束；执行步骤S102，反射透射***将绿色激光束、红色光束和蓝色光束合为彩色光后输出；执行步骤S103，扩束准直***接收反射透射***发出的彩色进行扩束准直并输出；执行步骤S104，匀光***接收扩束准直后的彩色光进行调节形成与投影芯片相同形状的均匀光斑后输出；执行步骤S105，显示***接收到匀光***发出的彩色光进行调制形成彩色图像并输出；执行步骤S106，投影***将显示***发出的彩色图像放大并投影至屏幕上。

图3是本发明移动投影机的实施例结构示意图。它包括：绿色激光光源200，发射绿色激光束；红色激光光源201，发射红色光束；蓝色激光光源202，发射蓝色光束；反射透射***203，将绿色激光束、红色光束和蓝色光束合为彩色光；扩束准直***208，对反射透射***203发出的彩色光进行扩束准直；匀光***210，将扩束准直后的彩色光进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；显示***216，接收匀光***210发出的彩色光进行调制形成彩色图像；投影***218，接收显示***216发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。

在本实施例中，所述绿色激光光源200为半导体激光泵浦微型固态绿色激光器，其波长为510纳米～540纳米，具体可以是532纳米。所述蓝色光源202为半导体激光器，其波长为450纳米～480纳米，具体可以是946纳米；红色光源201是采用红色半导体激光器，其波长为630纳米～670纳米，具体可以是650纳米。

如图7所示，所述半导体激光器泵浦固体激光器作为绿色激光光源200包括：激光源200a，发射单色第一激光束；聚焦***200b，对激光源200a发出的第一激光束进行会聚；泵浦***200c，对聚焦***200b出射的第一激光束进行泵浦，形成第二激光束；倍频***200d，将泵浦***200c发出的第二激光束进行倍频，形成绿色激光束。

本实施例中，聚焦***200b是包括至少两个透镜的聚焦镜组，所述透镜透镜可以是双凸透镜，也可以是平凸透镜。

所述激光源200a发出的第一激光束的波长为808纳米。所述泵浦***为掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)激光晶体；泵浦后形成的第二激光束的波长为1020纳米～1080纳米，具体为1064纳米。所述倍频***为磷酸钛氧钾(KTP)晶体。

本实施例中所述半导体泵浦固体激光器作为蓝色激光光源其基本结构基本同上述半导体激光器泵浦固体绿色激光器光源结构，不同的是激光源200a发出的第一激光束波长为808纳米，并且泵浦***为掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光晶体；泵浦后形成的第二激光束的波长为900纳米～960纳米，具体为946纳米。所述倍频***为三硼酸锂(LBO)晶体。

本实施例中所述反射透射***203包括：全反射镜206，接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射；第一半反半透镜205，接收红色光源201发出的红色光束并进行反射，接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射，将输出的红色光束与蓝色光束合并为一束光；第二半反半透镜204，接收绿色激光光源200发出的绿色激光束并进行透射，接收第一半反半透镜205出射的红色和蓝色合并光束并进行反射，且将各光束合并为彩色光。

本发明中的扩束准直***可有多种结构形式，例如：

结构之一如图4所示，扩束准直***208中包括至少三个双凸透镜208b组合，其中，双凸透镜208b的直径6mm～12mm。

结构之二如图5所示，扩束准直***208中包括至少三个平凸透镜208a组合，其中，平凸透镜208a的直径6mm～12mm。

结构之三如图6所示，扩束准直***208中包括至少三个透镜组合，其中可以一个为双凸透镜208b，其余两个为平凸透镜208a，其排列可以自由组合；还可以是两个双凸透镜208b，其余一个为平凸透镜208a。双凸透镜208b和平凸透镜208a的直径6mm～12mm。

本实施例中，上述透镜上可以镀一层增透膜，用以增加激光的透过率。

本实施例中所述显示***216包括：驱动电源216b，输出电信号；投影芯片216a，接收驱动电源216b输出的电信号和匀光***210发出的彩色光，经过调制，输出彩色图像。其中，驱动电源216b还包括：信号源216b1，输出电信号；驱动器216b2，接收一个或多个从信号源216b1输入的电信号，并产生用于控制投影芯片216a的电信号。

投影芯片位于显示***216中，其面积为12mm×9mm，当然适当扩大或缩小也是可行的。

本实施例中，匀光***210的材料可以是石英或玻璃棒等，其长度为30mm，截面为4mm×3mm。匀光***210能使接收到的彩色光在预定范围内能量、光强达到均匀分布。

绿色激光光源200发射绿色激光束，红色激光光源201发射红色激光光束，蓝色激光光源202发射蓝色激光光束；反射透射***203中的全反射镜206接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射后输出；反射透射***203中的第一半反半透镜205接收红色光源201发出的红色光束并进行反射，同时接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射，将反射的红色光束与透射的蓝色光束合并为一束光输出；反射透射***203中的第二半反半透镜204接收绿色激光光源200发出的绿色激光束并进行透射，同时接收第一半反半透镜205出射的红色和蓝色合并光束并进行反射，且将各光束合并为彩色光输出；扩束准直***208接收第一半反半透镜205发出的彩色光进行扩束准直并输出；匀光***210接收扩束准直后的彩色光并进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；显示***216中的信号源216b1输出电信号；显示***216中的驱动器216b2接收信号源216b1发出的电信号并进行处理形成用于控制显示***216中的投影芯片216a的信号；投影芯片216a接收到驱动器216b2的电信号及匀光***210发出的彩色光，进行调制形成彩色图像并输出；投影***218将显示***216发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。

本实施例中，如图7所示，以半导体激光器泵浦的固体激光器作为绿色(或蓝色)激光光源200的工作原理包括：通过激光源200a发射单色第一激光束；聚焦***200b接收激光源200a发出的第一激光束进行会聚输出；泵浦***200c接收聚焦***200b出射的第一激光束进行泵浦，形成第二激光束后输出；倍频***200d接收泵浦***200c发出的第二激光束进行倍频，形成绿色激光束后输出。

本实施例第一优选的方案为：在上述投影机中加装有会聚***212，接收匀光***210发出的彩色光进行会聚，形成与投影芯片大小一致的光斑；偏振分光***214，接收会聚***212发出的彩色光，反射至显示***216；再接收显示***216沿接收方向射出的彩色图像，改变偏振方向后进行透射给投影***218。

本实施例中，会聚***212至少包括一个透镜，所述透镜可以是双凸透镜，直径为6mm～12mm。所述偏振分光***可直接采用立方体玻璃，沿对角剖分为两半，再粘结一体。

绿色激光光源200发射绿色激光束，红色光源201发射红色光束，蓝色光源202发射蓝色光束；反射透射***203中的全反射镜206接收蓝色光源202发出的蓝色光束进行全反射后输出；反射透射***203中的第一半反半透镜205接收红色光源201发出的红色光束并进行反射，同时接收全反射镜206发出的蓝色光束并进行透射，将反射的红色光束与透射的蓝色光束合并为一束光输出；反射透射***203中的第二半反半透镜204接收绿色激光光源200发出的绿色激光束并进行透射，同时接收第一半反半透镜205出射的红色和蓝色合并光束并进行反射，且将各光束合并为彩色光输出；扩束准直***208接收第一半反半透镜205发出的彩色光进行扩束准直并输出；匀光***210接收扩束准直后的彩色光并进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；会聚***212接收匀光***210发出的彩色光进行会聚，形成与投影芯片大小一致的光斑后输出；偏振分光***214接收会聚***210发出的彩色光，反射输出；显示***216中的信号源216b1输出电信号；显示***216中的驱动器216b2接收信号源216b1发出的电信号并进行处理形成用于控制显示***216中的投影芯片216a的信号；投影芯片216a接收到驱动器216b2的电信号及偏振分光***214发出的彩色光，进行调制形成彩色图像并输出；偏振分光***214接收显示***216沿接收方向出射的彩色图像，改变偏振方向后进行透射输出；投影***218将偏振分光***214发出的彩色图像放大并投影至屏幕220上。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.激光光源移动投影机，主要包括有由绿色光源、红色光源、蓝色光源组成的光源部份以及显示***和投影***，其特征是：所述光源部份中的绿色光源是采用半导体激光泵浦微型固态绿色激光器，发射绿色激光束；红色光源是采用红色半导体激光器，发射红色激光束；蓝色光源是采用半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器，发射蓝色激光束，并且在光源部份与显示***之间依次设置有：

反射透射***，将绿色激光束、红色激光束和蓝色激光束合为彩色光；

扩束准直***，对反射透射***发出的彩色光进行扩束准直；

匀光***，将扩束准直后的彩色光进行调节，形成与投影芯片相同形状的均匀光斑；

并且所述的显示***，接收匀光***发出的彩色光进行调制形成彩色图像；

所述投影***，接收显示***发出的彩色图像放大并投影至屏幕上。

2.根据权利要求1所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器发射的光束波长为510纳米～540纳米；所述红色半导体激光器发射的光束波长为630纳米～670纳米；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器发射的波长为450纳米～480纳米。

3.根据权利要求1或2所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器或半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器各自包括有：

激光源，发射单色第一激光束；

聚焦***，对激光源发出的第一激光束进行会聚；

泵浦***，对聚焦***出射的第一激光束进行泵浦，形成第二激光束；

倍频***，将泵浦***发出的第二激光束进行倍频，形成绿色或蓝色激光束。

4.根据权利要求3所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器中的第一激光束的波长为808纳米，第二激光束的波长为1020纳米～1080纳米；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器中的第一激光束的波长为808纳米，第二激光束的波长为900纳米～960纳米。

5.根据权利要求3所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器光源移动投影机中的泵浦***为掺钕钒酸钇激光晶体；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器光源移动投影机中的泵浦***为掺钕钇铝石榴石激光晶体。

6.根据权利要求3所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述半导体激光泵浦微型固态绿色激光器光源移动投影机中倍频***为磷酸钛氧钾晶体；所述半导体激光泵浦微型固态蓝色激光器光源移动投影机中的倍频***为三硼酸锂晶体。

7.根据权利要求1所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述扩束准直***包括至少三个透镜平行并排组合而成；所述透镜为平凸透镜或双凸透镜，直径为6mm～12mm。

8.根据权利要求1所述的激光光源移动投影机，其特征是：显示***中包括含有驱动电源，输出电信号；投影芯片，接收驱动电源输出的电信号和滤光***发出的彩色光，经过调制，输出彩色图像；其中所述投影芯片，面积为12mm×9mm；

9.根据权利要求1所述的激光光源移动投影机，其特征是：所述反射透射***包括：

全反射镜，接收蓝色光源发出的蓝色光束，进行全反射；

第一半反半透镜，接收红色光源发出的红色光束并进行反射，接收全反射镜发出的蓝色光束并进行透射，且将红色光束与蓝色光束合并为一束光；

第二半反半透镜，接收绿色激光光源发出的绿色激光束并进行透射，接收第一半反半透镜出射的红色和蓝色合并光束并进行反射，且将各光束合并为彩色光。

10.根据权利要求1所述的激光光源移动投影机，其特征是：在匀光***与显示***之间加装有：

会聚***，接收匀光***发出的彩色光进行会聚，形成与投影芯片大小一致的光斑；

偏振分光***，接收会聚***发出的彩色光，反射至显示***；再接收显示***沿接收方向射出的彩色图像，改变偏振方向后进行透射。

Images