CN116360193A - 投影*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种投影***。投影***包括：光源，光源发射激发光；分光轮，分光轮可旋转地设置，分光轮包括反射区和透射区，分光轮用于反射或透射激发光；波长转换装置，波长转换装置为一个或多个，波长转换装置接收分光轮反射的激发光，并转换成与激发光波长不同的受激光；合光组件，合光组件用于接收分光轮透射的激发光和波长转换装置出射的受激光，并引导激发光和受激光至同一光路。本发明解决了现有技术中的投影***存在高转换效率和小型化难以同时兼顾的问题。

Description

投影***

技术领域

本发明涉及激光投影设备技术领域，具体而言，涉及一种投影***。

背景技术

在DLP投影***中，需要通过蓝光、绿光和红光合光形成投影图像，现有技术中通常使用蓝色光源经二向色镜进行引导进入波长转换区域激发荧光材料从而产生绿光和红光，经二向色镜反射入合光光路，同时在非波长转换区域反射蓝色光源，再次透射二向色镜后由后面的反射镜进行反射后再次穿透二向色镜进入合光光路，三种颜色的光按一定的时序入射到光阀(DMD装置)，经DMD反射到镜头出射到投影面，从而形成投影图像。

在现有的单色激光投影***中，通过蓝色激发光入射旋转的荧光轮产生投影所需的三基色光，然而由于产生三基色光都是通过一个荧光轮装置，所以蓝色激发光需要持续照射在荧光轮上，即使是交替照射也仍然是照射在同一个元件上，导致荧光轮过热，进一步可能导致荧光激发效率降低，或者需要较大体积的散热***才能满足持续激发的需求。

也就是说，现有技术中的投影***存在高转换效率和小型化难以同时兼顾的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种投影***，以解决现有技术中的投影***存在高转换效率和小型化难以同时兼顾的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种投影***，包括：光源，光源发射激发光；分光轮，分光轮可旋转地设置，分光轮包括反射区和透射区，分光轮用于反射或透射激发光；波长转换装置，波长转换装置为一个或多个，波长转换装置接收分光轮反射的激发光，并转换成与激发光波长不同的受激光；合光组件，合光组件用于接收分光轮透射的激发光和波长转换装置出射的受激光，并引导激发光和受激光至同一光路。

进一步地，反射区包括第一反射区和第二反射区，第一反射区、透射区和第二反射区沿分光轮的周向设置，第一反射区和第二反射区与多个波长转换装置一一对应设置。

进一步地，波长转换装置为多个，其中一个波长转换装置设置在分光轮的外侧，另一个波长转换装置设置在分光轮上；或者多个波长转换装置均设置在分光轮的外侧。

进一步地，所述波长转换装置包括第一波长转换装置和第二波长转换装置，第一反射区将激发光反射至第一波长转换装置处产生第一受激光，第二反射区将激发光反射至第二波长转换装置处产生第二受激光，第一受激光、第二受激光和透射区透射的激发光经合光组件引导至同一光路。

进一步地，波长转换装置包括第一波长转换装置和第二波长转换装置，第一波长转换装置和第二波长转换装置分开设置或一体成型。

进一步地，分光轮具有中心透射区，至少一个波长转换装置设置在分光轮上，经波长转换装置转换的受激光由中心透射区透射至合光组件处。

进一步地，波长转换装置为一个且为荧光轮，荧光轮具有至少两个波长转换区。

进一步地，波长转换装置包括荧光轮和静态荧光层中的一种，当波长转换装置为荧光轮时，荧光轮包括透射式荧光轮和反射式荧光轮中的一种。

进一步地，投影***还包括分光滤光元件，分光轮与波长转换装置之间设置有分光滤光元件。

进一步地，合光组件包括反射件和至少一个分光滤光元件，分光轮透射的激发光和多个波长转换装置的输出的受激光被反射件或分光滤光元件通过反射或透射引导至同一光路。

进一步地，投影***还包括会聚透镜、滤色装置、匀光装置和光阀，会聚透镜、滤色装置和匀光装置设置在合光组件和光阀之间，合光组件射出的激发光和受激光依次经过会聚透镜、滤色装置和匀光装置进入到光阀中。

应用本发明的技术方案，投影***包括：光源，光源发射激发光；分光轮，分光轮可旋转地设置，分光轮包括反射区和透射区，分光轮用于反射或透射激发光；波长转换装置，波长转换装置为一个或多个，波长转换装置接收分光轮反射的激发光，并转换成与激发光波长不同的受激光；合光组件，合光组件用于接收分光轮透射的激发光和波长转换装置出射的受激光，并引导激发光和受激光至同一光路。

分光轮可旋转地设置，这样可通过调整分光轮旋转到不同位置，使得光源发射的激发光经反射区的反射，将激发光引导至不同的波长转换装置处来激发产生不同的受激光，进而不同的受激光和经透射区透射过来的激发光一起进入合光组件中，以将三种颜色的光传输至光阀，进而经光阀反射到投影镜头并出射至投影面形成投影图像。由于分光轮只反射和透射激发光，不会产生热量，同时将激发光分为多路入射到不同的波长转换装置，从而使得单个波长转换装置的热量大大下降，避免了波长转换装置过热导致激发效率下降的风险，保证了波长转换装置的高效率，避免了另外设置散热器件所带来的体积增加和成本增加的情况，在保证较高的激发效率的同时保证了小型化和低成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例一的投影***的光路示意图；

图2示出了图1中的分光轮的示意图；

图3示出了本发明的实施例二的投影***的光路示意图；

图4示出了本发明的实施例三的投影***的光路示意图；

图5示出了图4中的分光轮的示意图；

图6示出了本发明的实施例四的投影***的光路示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、光源；20、分光轮；21、第一反射区；22、第二反射区；23、中心透射区；24、透射区；25、反射区；31、第一波长转换装置；32、第二波长转换装置；33、荧光轮；41、第一分光滤光元件；42、第二分光滤光元件；43、第三分光滤光元件；44、第四分光滤光元件；51、第一受激光；52、第二受激光；60、反射件；70、会聚透镜；80、滤色装置；90、匀光装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的投影***存在高转换效率和小型化难以同时兼顾的问题，本发明提供了一种投影***。

如图1至图6所示，投影***包括光源10、分光轮20、波长转换装置和合光组件，光源10发射激发光；分光轮20可旋转地设置，分光轮20包括反射区和透射区24，分光轮20用于反射或透射激发光；波长转换装置为一个或多个，波长转换装置接收分光轮20反射的激发光，并转换成与激发光波长不同的受激光；合光组件用于接收分光轮20透射的激发光和波长转换装置出射的受激光，并引导激发光和受激光至同一光路。

分光轮20可旋转地设置，这样可通过调整分光轮20旋转到不同位置，使得光源10发射的激发光经反射区的反射，将激发光引导至不同的波长转换装置处来激发产生不同的受激光，进而不同的受激光和经透射区24透射过来的激发光一起进入合光组件中，以将三种颜色的光传输至光阀，进而经光阀反射到投影镜头并出射至投影面形成投影图像。由于分光轮20只反射和透射激发光，不会产生热量，同时将激发光分为多路入射到不同的波长转换装置，从而使得单个波长转换装置的热量大大下降，避免了波长转换装置过热导致激发效率下降的风险，保证了波长转换装置的高效率，避免了另外设置散热器件所带来的体积增加和成本增加的情况，在保证较高的激发效率的同时保证了小型化和低成本。

实施例一

如图1和图2所示，在本实施例中，波长转换装置包括第一波长转换装置31和第二波长转换装置32，第一波长转换装置31和第二波长转换装置32是分开设置的，且第一波长转换装置31设置在在分光轮20的外侧，第二波长转换装置32设置在分光轮20上。

如图1所示，分光轮20由左至右分别处于第一位置、第二位置和第三位置。

需要说明的是，上述第一波长转换装置31和第二波长转换装置32也可以一体成型，可根据实际需求进行设置。

如图2所示，分光轮20具有中心透射区23，分光轮20的反射区包括第一反射区21和第二反射区22，第一反射区21、透射区24和第二反射区22沿分光轮的周向设置，第一反射区21和第二反射区22分别与第一波长转换装置31和第二波长转换装置32一一对应设置。

如图1所示，在本实施例中，光源10发射蓝色激发光，当分光轮20旋转至第一位置时，分光轮20的第一反射区21与光源10对应，此时光源10发射的蓝色激发光入射到第一反射区21，经第一反射区21反射后，由第一分光滤光元件41引导至第一波长转换装置31产生第一受激光51，第一受激光51呈绿色，然后第一受激光51经第一分光滤光元件41反射至合光组件中。其中，第一波长转换装置31可以是静态荧光层或荧光轮，当第一波长转换装置31为荧光轮时，该荧光轮只具有一种波长转化材料且该荧光轮为反射式荧光轮。第一分光滤光元件41可以是用于透射蓝色激发光反射绿色的第一受激光51的二向色镜。

如图1所示，当分光轮20旋转至第二位置时，分光轮20的透射区24与光源10对应，此时光源10发射的蓝色激发光入射到透射区24，该透射区24上设置的是扩散片，蓝色激发光经扩散片直接透射至合光组件中。

如图1所示，当分光轮20旋转至第三位置时，分光轮20的第二反射区22与光源10对应，此时光源10发射的蓝色激发光入射到第二反射区22，经第二反射区22反射后，由第二分光滤光元件42引导至第二波长转换装置32产生第二受激光52，第二受激光52呈红色，然后第二受激光52经第二分光滤光元件42反射由中心透射区23透射至合光组件中。其中，第二波长转换装置32为设置在第一反射区21上的静态荧光层，第二分光滤光元件42可以是用于透射蓝色激发光反射红色的第二受激光52的二向色镜。

如图1中所示，合光组件包括反射件60、第三分光滤光元件43和第四分光滤光元件44，反射件60用于将绿色的第一受激光51反射至第三分光滤光元件43处，第三分光滤光元件43用于透射绿色的第一受激光51，反射蓝色激发光，并将第一受激光51和蓝色激发光顺利引导至第四分光滤光元件44处，进而第四分光滤光元件44用于透射红色的第二受激光52、反射绿色的第一受激光51和反射蓝色激发光，进而将三色激光按照一定时序引导至光阀处。其中，反射件60可以是反射镜；第三分光滤光元件43可以是透射绿色的第一受激光51、反射蓝色激发光的二向色镜；第四分光滤光元件44可以是透射红色的第二受激光52、反射绿色的第一受激光51和反射蓝色激发光的二向色镜。

如图1所示，投影***还包括会聚透镜70、滤色装置80、匀光装置90和光阀，会聚透镜70、滤色装置80和匀光装置90彼此间隔设置在合光组件和光阀之间，三色激光经合光组件的第四分光滤光元件44的引导依次经过会聚透镜70、滤色装置80和匀光装置90进入到光阀中，经光阀反射入射到投影镜头并出射至投影面进行投影。

需要说明的是，在本实施例中滤色装置80为滤色轮，用于对受激光和激发光进行过滤以获得纯度更高的单色激光；在本实施例中匀光装置90为匀光棒，用于提高两束受激光和一束激发光的均匀性。

本实施例通过设置分光轮20，使得分光轮20能够将蓝色激发光分为多路进行反射和透射，进而将激发光分为多路入射到第一波长转换装置31和第二波长转换装置32中，使得第一波长转换装置31和第二波长转换装置32均只激发一种颜色的受激光，从而使得第一波长转换装置31和第二波长转换装置32的热量大大下降，避免了单个波长转换装置过热导致激发效率下降的风险，保证了两个波长转换装置的高效率，同时省去的额外的散热器件，节约了成本和体积，有效保证了小型化和低成本。

需要说明的是，上述第一反射区21为导热反射材料，第一反射区21和第二反射区22的形状和承接激发光的表面的倾斜角度可根据实际情况进行设置，不限于图中的形状。

需要说明的是，图1只是示意性的展示了分光轮20在第一位置、第二位置和第三位置的光路走向，并不是实际应用时的光路示意图，也就是说在实际应用时并不是采用三个光源10，而是一个，也不是采用三个分光轮20而是一个，同时合光组件中的部件也不是图中所示的布置方式，合光组件这样设置只是为了方便理解和光路走向合理性，在实际应用中可根据具体情况进行调整，仅需保证能够顺利将三色激光引导至光阀处即可。

实施例二

与实施例一的区别是，多个波长转换装置均设置在分光轮20的外侧，也就是说，第二波长转换装置32不是设置在分光轮20上的，而是设置在分光轮20的外侧。

如图3所示，不仅第一波长转换装置31设置在分光轮20的外侧，且第二波长转换装置32也设置在分光轮20的外侧。此时，第一波长转换装置31可以是静态荧光层或动态的荧光轮，第二波长转换装置32可以是静态荧光层或动态的荧光轮。此时分光轮20上的第二反射区22承接蓝色激发光的表面的倾斜角度与实施例一中不同，第二分光滤光元件42的倾斜角度也有所不同，可根据具体情况进行调整，仅需保证分光轮20在第三位置时，第二反射区22能够顺利将光源10发射的蓝色激发光反射，进而经第二分光滤光元件42引导至分光轮20外侧的第二波长转换装置32上，第二波长转换装置32产生的第二受激光52经第二分光滤光元件42不经过分光轮20反射至合光组件中。

实施例三

与实施例一的区别是，波长转换装置为一个且为荧光轮33，荧光轮33具有两个波长转换区，分别为第一波长转换区和第二波长转换区；分光轮20的反射区25只有一个，且一个反射区25和一个透射区24首尾顺次连接以呈环状。

如图4和图5所示，当分光轮20处于第一位置时，分光轮20的反射区25与光源10对应，光源10发射的蓝色激发光入射至反射区25，反射区25将蓝色激发光反射至第一分光滤光元件41处，第一分光滤光元件41将蓝色激发光透射引导至荧光轮33上，荧光轮33在转轴的驱动下使得第一波长转换区和第二波长转换区轮流的出现在蓝色激发光的光路上并分别产生绿色的第一受激光51和红色的第二受激光52，并经过第一分光滤光元件41引导至合光元件中的反射件60上，第一分光滤光元件41可以是让蓝色激发光透射、绿色的第一受激光51和红色的第二受激光52反射的二向色镜。当分光轮20处于第二位置时，分光轮20的透射区24与光源10对应，光源10发射的蓝色激发光经透射区24直接透射至合光组件中的第二分光滤光元件42上，同时第二分光滤光元件42被设计成反射蓝色激发光、透射反射件60传过来的绿色的第一受激光51和红色的第二受激光52，进而将三色激光按照一定时序经过会聚透镜70入射到滤色装置80，进而经匀光装置90到达光阀中。

需要说明的是，在本实施例中，荧光轮33为反射式荧光轮。

需要说明的是，图4只是示意性的展示了分光轮20在第一位置和第二位置的光路走向，并不是实际应用时的光路示意图，也就是说在实际应用时并不是采用两个光源10，而是一个，也不是采用两个分光轮20而是一个，同时合光组件中的部件也不是图中所示的布置方式，合光组件这样设置只是为了方便理解和光路走向合理性，在实际应用中可根据具体情况进行调整，仅需保证能够顺利将三色激光引导至光阀处即可。

实施例四

与实施例三的区别是，荧光轮33不是反射式荧光轮，而是透射式荧光轮。

如图6所示，当分光轮20处于第一位置时，光源10发射的蓝色激发光经反射区25反射后直接入射至荧光轮33，省去了第一分光滤光元件，荧光轮33被蓝色激发光照射产生的第一受激光51和第二受激光52从荧光轮33背向蓝色激发光入射的一面出射，经反射件60引导至合光组件，本实施例中的合光组件与实施三中的相同。

实施例五

与实施例一的区别是，第一波长转换装置31不是反射式荧光轮，而是透射式荧光轮，此时可省去第一分光滤光元件41，当分光轮20处于第一位置时，光源10发射的蓝色激发光经第一反射区21反射后直接入射至荧光轮，荧光轮被蓝色激发光照射产生的第一受激光51从荧光轮背向蓝色激发光入射的一面出射，经反射件60引导至合光组件中。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种投影***，其特征在于，包括：

光源(10)，所述光源(10)发射激发光；

分光轮(20)，所述分光轮(20)可旋转地设置，所述分光轮(20)包括反射区和透射区(24)，所述分光轮(20)用于反射或透射所述激发光；

波长转换装置，所述波长转换装置为一个或多个，所述波长转换装置接收所述分光轮(20)反射的所述激发光，并转换成与所述激发光波长不同的受激光；

合光组件，所述合光组件用于接收所述分光轮(20)透射的所述激发光和所述波长转换装置出射的所述受激光，并引导所述激发光和所述受激光至同一光路。

2.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述反射区包括第一反射区(21)和第二反射区(22)，所述第一反射区(21)、所述透射区(24)和所述第二反射区(22)沿所述分光轮(20)的周向设置，所述第一反射区(21)和所述第二反射区(22)与多个所述波长转换装置一一对应设置。

3.根据权利要求2所述的投影***，其特征在于，

所述波长转换装置为多个，其中一个所述波长转换装置设置在所述分光轮(20)的外侧，另一个所述波长转换装置设置在所述分光轮(20)上；或者

多个所述波长转换装置均设置在所述分光轮(20)的外侧。

4.根据权利要求2所述的投影***，其特征在于，所述波长转换装置包括第一波长转换装置(31)和第二波长转换装置(32)，所述第一反射区(21)将所述激发光反射至所述第一波长转换装置(31)处产生第一受激光(51)，所述第二反射区(22)将所述激发光反射至所述第二波长转换装置(32)处产生第二受激光(52)，所述第一受激光(51)、所述第二受激光(52)和所述透射区(24)透射的所述激发光经所述合光组件引导至同一光路。

5.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述波长转换装置包括第一波长转换装置(31)和第二波长转换装置(32)，所述第一波长转换装置(31)和所述第二波长转换装置(32)分开设置或一体成型。

6.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述分光轮(20)具有中心透射区(23)，至少一个所述波长转换装置设置在所述分光轮(20)上，经所述波长转换装置转换的所述受激光由所述中心透射区(23)透射至所述合光组件处。

7.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述波长转换装置为一个且为荧光轮，所述荧光轮具有至少两个波长转换区。

8.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述波长转换装置包括荧光轮和静态荧光层中的一种，当所述波长转换装置为荧光轮时，所述荧光轮包括透射式荧光轮和反射式荧光轮中的一种。

9.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述投影***还包括分光滤光元件，所述分光轮(20)与所述波长转换装置之间设置有所述分光滤光元件。

10.根据权利要求1所述的投影***，其特征在于，所述合光组件包括反射件(60)和至少一个分光滤光元件，所述分光轮(20)透射的所述激发光和多个所述波长转换装置的输出的所述受激光被所述反射件(60)或所述分光滤光元件通过反射或透射引导至同一光路。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的投影***，其特征在于，所述投影***还包括会聚透镜(70)、滤色装置(80)、匀光装置(90)和光阀，所述会聚透镜(70)、所述滤色装置(80)和所述匀光装置(90)设置在所述合光组件和所述光阀之间，所述合光组件射出的所述激发光和所述受激光依次经过所述会聚透镜(70)、所述滤色装置(80)和所述匀光装置(90)进入到所述光阀中。

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