CN209640673U - 光源***及投影*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光源***及投影***，涉及照明技术领域，光源***包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，色轮设置在激光器与弧面反射元件之间；色轮包括互连的基板和驱动装置，驱动装置用于驱动基板绕预定的转轴旋转；基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，第一焦点和第二焦点分别位于色轮的波长转换区和滤光色轮区，且第一焦点所处的波长转换区与第二焦点所处的滤光色轮区相对应。与现有的荧光色轮和滤光色轮双轮结构相比，本实用新型提供的光源***及投影***，简化了***结构，从而简化了光源光路，降低了成本和轮子转动产生的噪音，提高了效率。

Description

光源***及投影***

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其是涉及一种光源***及投影***。

背景技术

投影仪又称投影机，是一种利用光学元件将工件的轮廓放大,并将其投影到影屏上的光学仪器。在投影仪的光源中，经常采用荧光色轮来提供彩色光序列；并且DLP(Digital Light Processing，数字光处理)投影仪还需要安装起到滤光作用的色轮(后简称为滤光色轮)，通过变速马达带动滤光色轮的转动，从而达到分离和过滤的作用，进而使不同的颜色刺激视觉感官，即产生相加混合的效果。

随着激光投影行业的迅速发展及日渐成熟化，设计简约、降低成本、提高效率为行业所发展趋势。而采用荧光色轮和滤光色轮双轮结构的传统投影***已经无法满足日益提高的用户需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光源***及投影***，以简化***结构、降低成本、提高效率，从而缓解用户需求。

本实用新型提供了一种光源***，包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，所述色轮设置在所述激光器与所述弧面反射元件之间；

所述色轮包括互连的基板和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述基板绕预定的转轴旋转；所述基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，所述第一焦点和所述第二焦点分别位于所述色轮的波长转换区和滤光色轮区，且所述第一焦点所处的波长转换区与所述第二焦点所处的滤光色轮区相对应；

所述激光器发出的激发光透过所述第一焦点所处的波长转换区后，照射到所述弧面反射元件，经所述弧面反射元件的反射后会聚到所述第二焦点所处的滤光色轮区，并从所述第二焦点所处的滤光色轮区透射输出。

进一步地，所述弧面反射元件为半椭圆形的反光碗。

进一步地，每个所述波长转换区和每个所述滤光色轮区均为扇环状，所述多个波长转换区和所述多个滤光色轮区为同轴设置的两个环状结构。

进一步地，所述第一焦点和所述第二焦点相对于所述两个环状结构的中心呈180度。

进一步地，所述光源***还包括匀光装置，所述匀光装置与所述激光器设置在所述色轮的同侧，且所述匀光装置靠近所述第二焦点所处的滤光色轮区；

所述匀光装置用于对从所述滤光色轮区透射出的光束进行匀光。

进一步地，所述匀光装置包括锥形的光导管，所述光导管的靠近所述色轮一端的端面尺寸小于远离所述色轮一端的端面尺寸。

进一步地，所述激光器与所述色轮之间设置有聚焦装置，所述聚焦装置用于将所述激光器发出的激发光聚焦到所述第一焦点所处的波长转换区。

进一步地，所述激光器与所述聚焦装置之间还设置有准直组件。

进一步地，所述准直组件包括由凸透镜和凹透镜组成的透镜组，所述聚焦装置包括两个凸透镜。

本实用新型还提供了一种投影***，包括上述的光源***。

本实用新型提供的光源***及投影***中，光源***包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，色轮设置在激光器与弧面反射元件之间；色轮包括互连的基板和驱动装置，驱动装置用于驱动基板绕预定的转轴旋转；基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，第一焦点和第二焦点分别位于色轮的波长转换区和滤光色轮区，且第一焦点所处的波长转换区与第二焦点所处的滤光色轮区相对应；激光器发出的激发光透过第一焦点所处的波长转换区后，照射到弧面反射元件，经弧面反射元件的反射后会聚到第二焦点所处的滤光色轮区，并从第二焦点所处的滤光色轮区透射输出。该光源***仅使用一个色轮就实现了荧光色轮和滤光色轮两个轮子的功能，与现有的荧光色轮和滤光色轮双轮结构相比，简化了***结构，从而简化了光源光路，降低了成本和轮子转动产生的噪音；另外通过弧面反射元件可以使光束有效地照射到目的位置，从而提高了效率。因此，本实用新型提供的光源***及投影***能够在一定程度上缓解用户需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统投影***中光源光路的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光源***的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的色轮的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的反光碗的形状示意图。

图标：101、210-激光器；102-二向色镜；103-荧光色轮；104-第一反射镜；105-第二反射镜；106-第三反射镜；107-滤光色轮；220-准直组件；230-聚焦装置；240-色轮；241-基板；242-驱动装置；243-波长转换区；244-滤光色轮区；250-弧面反射元件；251-第一焦点；252-第二焦点；260-光导管。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1所示的传统投影***中光源光路的示意图，传统投影***的光源包括激光器101、二向色镜102、荧光色轮103、第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106和滤光色轮107，其中，荧光色轮103包括波长转换区和透射区，对应的光源光路如下：激光器101发出的激发光经过二向色镜102反射后照射到荧光色轮103上；照射到波长转换区的部分激发光，经荧光色轮103的光波长转换作用变为受激发光，受激发光反射回二向色镜102，透过二向色镜102照射到滤光色轮107；照射到透射区的另一部分激发光透过荧光色轮103，并先后经第一反射镜104、第二反射镜105、第三反射镜106的反射后达到二向色镜102，并被二向色镜102反射后照射到滤光色轮107。

对于上述传统投影***的光源，这种荧光色轮和滤光色轮双轮结构的光源光路比较复杂，且激发光或受激发光的收集效率低，基于此，本实用新型实施例提供的一种光源***及投影***，通过将两个轮子合二为一，并采用基于具有两个焦点的弧面反射元件的特殊光路，可以简化光源光路、降低成本、提高效率，从而缓解用户需求。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种光源***进行详细介绍。

参见图2所示的光源***的结构示意图，该光源***包括激光器210、色轮240和具有第一焦点251和第二焦点252的弧面反射元件250，色轮240设置在激光器210与弧面反射元件250之间。

具体地，参见图3所示的色轮的结构示意图，色轮240包括互连的基板241和驱动装置242，驱动装置242用于驱动基板241绕预定的转轴旋转；基板241上设置有多个波长转换区243和多个滤光色轮区244，第一焦点251和第二焦点252分别位于色轮240的波长转换区243和滤光色轮区244，且第一焦点251所处的波长转换区243与第二焦点252所处的滤光色轮区244相对应。

如图2所示，上述光源***的光源光路如下：激光器210发出的激发光透过第一焦点251所处的波长转换区243后，照射到弧面反射元件250，经弧面反射元件250的反射后会聚到第二焦点252所处的滤光色轮区244，并从第二焦点252所处的滤光色轮区244透射输出。

可选地，上述激光器210可以为LD(Laser diode，激光二极管)或LED(LightEmitting Diode，发光二极管)，激光器210发出的激发光可以为蓝光、紫光或紫外光。例如，激光器210采用Bank450蓝光LD模块。

可选地，上述弧面反射元件250为半椭圆形的反光碗。半椭圆形的反光碗具有两个焦点，从其中一个焦点发出的光能够会聚到另一个焦点，也即从第一焦点251所处的波长转换区243出射的光经反光碗后会全部会聚到第二焦点252所处的滤光色轮区244。这样通过半椭圆形的反光碗进行复杂光路的特定折光及聚光，能够达到需要的光路形成。该反光碗可以是椭球面中按照需要切出的一个弧面，本实施例中对反光碗的具体形状不作限定。

为了便于理解，本实施例提供了反光碗的三种具体形状，参见图4所示的反光碗的形状示意图，反光碗可以呈如(a)的半椭球形，也可以是竖截面呈如(b)的月牙状，还可以是由矩形两端弯折后所形成的如(c)的形状。

可选地，上述基板241可以采用玻璃基板，驱动装置242可以采用马达；不同波长转换区243可以设置有对应不同颜色的波长转换材料，不同滤光色轮区244设置有对应不同颜色的滤光片。其中，波长转换材料可以但不限于为荧光粉，基于此，波长转换区243也可以称为荧光体区。可选地，波长转换材料包括以下中的一种或多种：硅酸盐荧光粉、氮化物荧光粉、铝酸盐荧光粉、氧化物荧光粉、氮氧化物荧光粉、氯化物荧光粉、氮化物荧光粉、硫化物荧光粉、氧硫化物荧光粉、卤化物荧光粉、硫属化合物荧光粉、卤磷酸盐化物荧光粉和石榴石系化合物荧光粉。

如图3所示，每个波长转换区243和每个滤光色轮区244均为扇环状，多个波长转换区243和多个滤光色轮区244为同轴设置的两个环状结构。这样波长转换区243和滤光色轮区244采用一体设计，并能够同步转动。

需要说明的是，虽然图3中波长转换区243位于外圈，滤光色轮区244位于内圈，但本实用新型的保护范围不限于此，可以根据需要将波长转换区243置于内圈，滤光色轮区244置于外圈。

进一步可选地，如图3所示，多个波长转换区243的颜色排布和多个滤光色轮区244的颜色排布是对角180度定制的，也即第一焦点251和第二焦点252相对于两个环状结构的中心呈180度。每个波长转换区243对应的颜色(进行光波长转换后的颜色)和每个滤光色轮区244对应的颜色(从滤光色轮区244输出的颜色)均可以根据需要定制，这里不作限定。

以图3为例，一种可能的颜色排布的对应关系如下表1所示：

表1

波长转换区对应的颜色	滤光色轮区对应的颜色
		Y	Y
Y	R
		G	G
AR+扩散	B

表1中Y表示黄色，R表示红色，G表示绿色，AR+扩散表示透光区(无色)，B表示蓝色(此处激发光为蓝色光)。其中，AR+扩散对应的波长转换区是指将AR玻璃与扩散片合二为一的一面高透、另一面毛糙的玻璃，激发光从高透侧入射，从毛糙侧射出，这样既具有AR玻璃的提高光透过率功能，又能够消除激发光的散斑。

需要说明的是，上述颜色排布的对应关系并不限于对角180度，可以是相对于两个环状结构的中心呈0至360度中的任意角度，只需要将上述弧面反射元件的两个焦点的位置对应设置即可。

本实用新型实施例中，光源***包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，色轮设置在激光器与弧面反射元件之间；色轮包括互连的基板和驱动装置，驱动装置用于驱动基板绕预定的转轴旋转；基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，第一焦点和第二焦点分别位于色轮的波长转换区和滤光色轮区，且第一焦点所处的波长转换区与第二焦点所处的滤光色轮区相对应；激光器发出的激发光透过第一焦点所处的波长转换区后，照射到弧面反射元件，经弧面反射元件的反射后会聚到第二焦点所处的滤光色轮区，并从第二焦点所处的滤光色轮区透射输出。该光源***仅使用一个色轮就实现了荧光色轮和滤光色轮两个轮子的功能，与现有的荧光色轮和滤光色轮双轮结构相比，简化了***结构，从而简化了光源光路，降低了成本和轮子转动产生的噪音；另外通过弧面反射元件可以使光束有效地照射到目的位置，从而提高了效率。因此，本实用新型实施例提供的光源***能够在一定程度上缓解用户需求。

可选地，上述光源***还包括匀光装置，匀光装置与激光器210设置在色轮240的同侧，且匀光装置靠近第二焦点252所处的滤光色轮区244；匀光装置用于对从滤光色轮区244透射出的光束进行匀光。通过匀光装置对光束的匀光作用，能够提高投影***的显示效果。

具体地，如图2所示，上述匀光装置可以但不限于为光导管260，光导管260的端面与投影***中的光调制器芯片的大小和形状有关，光导管260的端面形状可以为具有平行边的多边形，例如矩形、正方形、菱形、六边形等。

优选地，如图2所示，上述光导管260呈锥形，光导管260的靠近色轮240一端的端面尺寸小于远离色轮240一端的端面尺寸。锥形的光导管260可以减小光束的出光角度(发散角)，从而将光束的发散角调整到合适的角度，使得光束能够在后续的光学***中得到有效利用。

可选地，如图2所示，上述激光器210与色轮240之间设置有聚焦装置230，聚焦装置230用于将激光器210发出的激发光聚焦到第一焦点251所处的波长转换区243。通过聚焦装置230可以降低激发光进入波长转换区243时的能量损失，从而提高波长转换区243上波长转换材料的激发效率。

可选地，如图2所示，上述激光器210与聚焦装置230之间还设置有准直组件220。这样先通过准直组件220缩小激发光的光斑，再通过聚焦装置230进一步缩小激发光的光斑，进一步提高了波长转换材料的激发效率。

在一种可能的实现方式中，如图2所示，上述准直组件220包括由凸透镜和凹透镜组成的透镜组，聚焦装置230包括两个凸透镜。

综上可知，本实施例提供的光源***具有以下特点：

1.双轮合一。与传统激光光路相比，减少了一个轮子。通过把两个轮子合二为一，简化了激光光路。

2.半椭圆形的反光碗。该反光碗规律地反射光束后，能够让光束有效地照射到目的位置。

3.物料成本降低。至少减少了一个轮子的费用。

4.整机噪音降低。减少了一个轮子，等于减少了轮子转动导致的噪音。

本实用新型实施例还提供了一种投影***，该投影***包括上述的光源***。

本实用新型实施例提供的投影***中，光源***包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，色轮设置在激光器与弧面反射元件之间；色轮包括互连的基板和驱动装置，驱动装置用于驱动基板绕预定的转轴旋转；基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，第一焦点和第二焦点分别位于色轮的波长转换区和滤光色轮区，且第一焦点所处的波长转换区与第二焦点所处的滤光色轮区相对应；激光器发出的激发光透过第一焦点所处的波长转换区后，照射到弧面反射元件，经弧面反射元件的反射后会聚到第二焦点所处的滤光色轮区，并从第二焦点所处的滤光色轮区透射输出。该投影***中的光源***仅使用一个色轮就实现了荧光色轮和滤光色轮两个轮子的功能，与现有的荧光色轮和滤光色轮双轮结构相比，简化了***结构，从而简化了光源光路，降低了成本和轮子转动产生的噪音；另外通过弧面反射元件可以使光束有效地照射到目的位置，从而提高了效率。因此，本实用新型实施例提供的投影***能够在一定程度上缓解用户需求。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的投影***的具体工作过程，可以参考前述光源***实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本实用新型实施例提供的投影***，与上述实施例提供的光源***具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种光源***，其特征在于，包括激光器、色轮和具有第一焦点和第二焦点的弧面反射元件，所述色轮设置在所述激光器与所述弧面反射元件之间；

所述色轮包括互连的基板和驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述基板绕预定的转轴旋转；所述基板上设置有多个波长转换区和多个滤光色轮区，所述第一焦点和所述第二焦点分别位于所述色轮的波长转换区和滤光色轮区，且所述第一焦点所处的波长转换区与所述第二焦点所处的滤光色轮区相对应；

所述激光器发出的激发光透过所述第一焦点所处的波长转换区后，照射到所述弧面反射元件，经所述弧面反射元件的反射后会聚到所述第二焦点所处的滤光色轮区，并从所述第二焦点所处的滤光色轮区透射输出。

2.根据权利要求1所述的光源***，其特征在于，所述弧面反射元件为半椭圆形的反光碗。

3.根据权利要求1所述的光源***，其特征在于，每个所述波长转换区和每个所述滤光色轮区均为扇环状，所述多个波长转换区和所述多个滤光色轮区为同轴设置的两个环状结构。

4.根据权利要求3所述的光源***，其特征在于，所述第一焦点和所述第二焦点相对于所述两个环状结构的中心呈180度。

5.根据权利要求1所述的光源***，其特征在于，所述光源***还包括匀光装置，所述匀光装置与所述激光器设置在所述色轮的同侧，且所述匀光装置靠近所述第二焦点所处的滤光色轮区；

所述匀光装置用于对从所述滤光色轮区透射出的光束进行匀光。

6.根据权利要求5所述的光源***，其特征在于，所述匀光装置包括锥形的光导管，所述光导管的靠近所述色轮一端的端面尺寸小于远离所述色轮一端的端面尺寸。

7.根据权利要求1所述的光源***，其特征在于，所述激光器与所述色轮之间设置有聚焦装置，所述聚焦装置用于将所述激光器发出的激发光聚焦到所述第一焦点所处的波长转换区。

8.根据权利要求7所述的光源***，其特征在于，所述激光器与所述聚焦装置之间还设置有准直组件。

9.根据权利要求8所述的光源***，其特征在于，所述准直组件包括由凸透镜和凹透镜组成的透镜组，所述聚焦装置包括两个凸透镜。

10.一种投影***，其特征在于，包括如上述权利要求1-9中任一项所述的光源***。