CN110543076A - 一种高亮投影机的激光光源结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光光源领域，具体涉及一种高亮投影机的激光光源结构，包括激光器，所述激光器的光束出射方向设有第一透镜组，还设有一二向色镜，该二向色镜的下方依次设有第二透镜组和荧光粉轮，二向色镜的上方依次设有第三透镜组和积分匀光元件，所述激光器发出的激光光束通过第一透镜组照射到一二向色镜上，所述激光光束中的绿色波段光束经过二向色镜反射后，通过第二透镜组照射在荧光粉轮上转换成荧光，该荧光依次通过第二透镜组、二向色镜和第三透镜组，成像在积分匀光元件的入光平面，使积分匀光元件收光平面的光斑与显示芯片对应的长方形形状相匹配的同时，使热能分散，大大减小了温度对荧光粉的发光效率的影响，提高了投影机的输出亮度。

Description

一种高亮投影机的激光光源结构
技术领域
本发明涉及激光光源领域，具体涉及一种高亮投影机的激光光源结构。
背景技术
激光荧光粉投影是投影行业发展的趋势，激光荧光粉投影中关键的环节-荧光粉的受激发光，受到荧光粉自身温度的影响。荧光粉受激过程中，激光能量非常集中，发光点产生了近一二百摄氏度的高温，如散热处理不好会大大影响荧光粉的发光效率，从而影响投影整机的输出。
目前激光荧光粉的激光光斑多是圆形或者方形，此发光面型发出的光经收集入射到投影机积分匀光光学元件（如光棒）时依然保留了部分发光面的面型特性，而光棒的收光面绝大多数都是与显示芯片对应的长方形。在光棒收光角度不变的情况下，减少光束的大小才能让尽可能多的光入射到光棒中，使光棒的收光面的光斑与显示芯片对应的长方形形状相匹配。而减少光束的大小就要减少荧光上激发光的光束大小，而过小的激光光束又带来了热能集中，温度的增加大大影响了荧光粉的发光效率，从而影响投影整机的输出亮度。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种高亮投影机的激光光源结构，在积分匀光元件的收光角度不变的情况下，使积分匀光元件的收光平面的光斑与显示芯片对应的长方形形状相匹配的同时，使热能分散，大大减小了温度对荧光粉的发光效率的影响，提高了投影机的输出亮度。
本发明的目的是采用下述方案实现的：一种高亮投影机的激光光源结构，包括激光器，所述激光器的光束出射方向设有第一透镜组，还设有一二向色镜，该二向色镜的下方依次设有第二透镜组和荧光粉轮，二向色镜的上方依次设有第三透镜组和积分匀光元件，所述激光器发出的激光光束通过第一透镜组照射到一二向色镜上，所述激光光束中的绿色波段光束经过二向色镜反射后，通过第二透镜组照射在荧光粉轮上转换成荧光，该荧光依次通过第二透镜组、二向色镜和第三透镜组，成像在积分匀光元件的入光平面。
所述荧光在第三透镜组的像方焦平面的投影的大小与积分匀光元件的入光平面的大小相同。
所述二向色镜与激光光束的入射方向的夹角α等于45°。
所述第一透镜组和第二透镜组均包括至少2个透镜。
所述第三透镜组包括至少一个透镜。
本发明包含如下有益效果：包括激光器，所述激光器的光束出射方向设有第一透镜组，还设有一二向色镜，该二向色镜的下方依次设有第二透镜组和荧光粉轮，二向色镜的上方依次设有第三透镜组和积分匀光元件，所述激光器发出的激光光束通过第一透镜组照射到一二向色镜上，所述激光光束中的绿色波段光束经过二向色镜反射后，通过第二透镜组照射在荧光粉轮上转换成荧光，该荧光依次通过第二透镜组、二向色镜和第三透镜组，成像在积分匀光元件的入光平面，使积分匀光元件的收光平面的光斑与显示芯片对应的长方形形状相匹配。
所述荧光在第三透镜组的像方焦平面的投影的大小与积分匀光元件的入光平面的大小相同，使热能分散，大大减小了温度对荧光粉的发光效率的影响，提高了投影机的输出亮度。
所述二向色镜与激光光束的入射方向的夹角α等于45°，以保证激光光束中的绿色波段光束经过二向色镜反射后可以通过第二透镜组照射在荧光粉轮上。
所述第一透镜组和第二透镜组均包括至少2个透镜，用于调节光斑大小。
所述第三透镜组包括至少一个透镜，用于调节积分匀光元件的入光平面的光斑大小。
本发明的优点在于，结构简单，易于批量化生产，可以在积分匀光元件的收光角度不变的情况下，通过多个透镜组使积分匀光元件的收光平面的光斑与显示芯片对应的长方形形状相匹配的同时，使热能分散，大大减小了温度对荧光粉的发光效率的影响，提高了投影机的输出亮度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为荧光粉轮上的光束形状示意图；
图3为实施例二的示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种高亮投影机的激光光源结构，包括激光器1，所述激光器1的光束出射方向设有第一透镜组3，还设有一二向色镜5，该二向色镜5的下方依次设有第二透镜组10和荧光粉轮7，所述第一透镜组3和第二透镜组10均包括至少2个透镜。二向色镜5的上方依次设有第三透镜组11和积分匀光元件9，所述二向色镜5与激光光束2的入射方向的夹角α等于45°。所述第三透镜组11包括至少一个透镜。所述激光器1发出的激光光束2通过第一透镜组3照射到一二向色镜5上，所述激光光束2中的绿色波段光束4经过二向色镜5反射后，通过第二透镜组10照射在荧光粉轮7上转换成荧光8，该荧光8依次通过第二透镜组10、二向色镜5和第三透镜组11，成像在积分匀光元件9的入光平面。所述荧光8在第三透镜组11的像方焦平面的投影的大小与积分匀光元件9的入光平面的大小相同。激光器1发出剖面为方形发散角度近似0度的激光光束2经过第一透镜组3后，照射到二向色镜5上，所述激光光束2中的绿色波段光束4经过二向色镜5反射后，通过第二透镜组10照射在荧光粉轮7上，在荧光粉轮上形成一个椭圆形光斑，如图2所示。所述激光光束2中的绿色波段光束4经过荧光粉轮7转换成荧光8后，该荧光8依次通过第二透镜组10和二向色镜5，与透射出二向色镜5的红蓝波段光束6合光后，合光光束12通过第三透镜组11，成像在积分匀光元件9的入光平面，通过调整透镜组的参数，改变在荧光粉轮7上的聚焦的光斑的长宽比，满足积分匀光元件9的入光平面接收的光斑的尺寸与入射角的角度要求。
实例一：
本实施例中，该结构用于一种1080P分辨率的DLP激光荧光粉投影机，其成像芯片的长宽比是16：9，积分匀光元件9的入光平面也是近似长宽比16：9的长方形，通过调整透镜组的参数，增加了荧光粉轮7上的绿色波段光束4的光斑面积，充分利用了积分匀光元件9的入光平面面积，使得激光光束2在荧光粉轮7上的光斑的长宽比近似16：9，积分匀光元件9的收光平面的光斑尺寸的长宽比依然是16：9，有效缓解了散热情况。
实例二：
本实施例以显示芯片为XGA分辨率的3LCD投影机为例，XGA芯片的长宽比为4：3，由于常规配合3LCD适用的偏振转换***会让光束单方向光学扩展两翻倍，所以激光荧光光源输出的光束在x、y面的角度一样时，长宽比为2：3最为合适。如图3所示，使用弧面反射镜13和柱透镜15，依然可以在荧光粉轮7上实现长宽比不同的光斑。本实施例中，激光光斑的尺寸的长宽比为2：3，荧光粉轮7的发光面上的光斑尺寸的长宽比为3：2，荧光8依次通过第二透镜组10和二向色镜5，与透射出二向色镜5的红蓝波段光束6合光后，合光光束12通过第三透镜组11，成像在积分匀光元件9的入光平面，照射入复眼积分匀光元件14。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高亮投影机的激光光源结构，包括激光器（1），所述激光器（1）的光束出射方向设有第一透镜组（3），其特征在于：还设有一二向色镜（5），该二向色镜（5）的下方依次设有第二透镜组（10）和荧光粉轮（7），二向色镜（5）的上方依次设有第三透镜组（11）和积分匀光元件（9），所述激光器（1）发出的激光光束（2）通过第一透镜组（3）照射到一二向色镜（5）上，所述激光光束（2）中的绿色波段光束（4）经过二向色镜（5）反射后，通过第二透镜组（10）照射在荧光粉轮（7）上转换成荧光（8），该荧光（8）依次通过第二透镜组（10）、二向色镜（5）和第三透镜组（11），成像在积分匀光元件（9）的入光平面。
2.根据权利要求1所述的一种高亮投影机的激光光源结构，其特征在于：所述荧光（8）在第三透镜组（11）的像方焦平面的投影的大小与积分匀光元件（9）的入光平面的大小相同。
3.根据权利要求1所述的一种高亮投影机的激光光源结构，其特征在于：所述二向色镜（5）与激光光束（2）的入射方向的夹角α等于45°。
4.根据权利要求1所述的一种高亮投影机的激光光源结构，其特征在于：所述第一透镜组（3）和第二透镜组（10）均包括至少2个透镜。
5.根据权利要求1所述的一种高亮投影机的激光光源结构，其特征在于：所述第三透镜组（11）包括至少一个透镜。
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