光源系统及光源亮度调整方法以及投影设备与流程

本发明涉及光学
技术领域：
，特别是涉及一种投影显示领域。
背景技术：
：近年来，激光投影机因其寿命长、画面亮度高以及色彩丰富等优点而被广泛地应用于多种场合，例如电视投影、微型投影以及一些商用、教育和家用娱乐系统等。众所周知，光学画面至少需要由不同主波长的光波组成，例如由蓝色、绿色和红色光波组成。在目前的现有技术中，通常情况下会以一种波长的光源作为激发光来生成另一种波长的光源，而后再与其他波长的光源分时发射，在投影屏幕上显示出各种画面。例如，可以以蓝光半导体激光器所发出的蓝色激光作为激发光，激发绿光荧光粉来产生绿光。在大部分投影机中，荧光粉被涂覆在波长转换装置上，现有技术通常采用色轮作为波长转换装置。激发光在波长转换装置上的光斑较小时，光密度较高，会使得荧光材料温度升高，荧光材料发光效率下降，出射光中的受激光比例下降，未被激发光的激发光的比例升高，导致出射光偏蓝。激发光在波长转换装置上的光斑较大时，光密度较小，荧光材料的发光效率相对前者较高，出射光中的受激光比例提高，使得出射光偏黄。波长转换装置发出朗伯分布的光，光斑大小的改变将导致光在后续光路中发生变化，可能导致后续光路中光斑大小超过光学元件的面积，导致照明或显示效果不佳。因此实有必要提供一种新的光源系统以及光源亮度调整方法以解决上述问题。技术实现要素：本发明提供一种光源系统及光源亮度调整方法以及投影设备，能够有效迅速的找出荧光激发效率、后方光学系统收集、耦合效率的最佳平衡点，提升光源的输出效率，具有良好的用户体验。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，沿光轴方向依次设置有：激光器，用于发出激发光；第一收集透镜，用于汇聚所述激发光；波长转换装置，所述激光器发出的激发光经所述波长转换装置转换成受激光出射；第二收集透镜和匀光器件，所述受激光经所述第二收集透镜的收集和整形进入所述匀光器件内匀光后出射；所述第一收集透镜与所述波长转换装置之间设置有用于调节光路的散光装置，所述散光装置可移动设置在所述第一收集透镜与所述波长转换装置之间并调整入射到所述波长转换装置上的光斑大小和所述波长转换器上汇聚的光密度。优选的，所述散光装置沿光轴方向和/或垂直所述光轴方向移动。优选的，所述波长转换装置上的光斑的长轴半径为r，所述第一收集透镜到所述波长转换装置的光程为l，则满足0.004＜r/l＜0.3。优选的，所述第一收集透镜为正透镜。优选的，所述波长转换装置为涂覆有荧光粉的色轮。优选的，所述匀光器件为方棒。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光源亮度调整方法，其采用如上所述的光源系统，其特征在于，包括如下步骤：波长转换装置上的光斑的长轴半径为r，所述第一收集透镜到所述波长转换装置的光程为l，移动散光装置使得r与l之间满足0.004＜r/l＜0.3；微调散光装置的位置，当出射光线亮度达到最大时达到最佳位置；在最佳位置固定散光装置，完成光源亮度的调整。为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种投影设备，该投影设备包括前文所述的任一项的光源系统。本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种光源系统及光源亮度调整方法以及投影设备，在第一收集透镜与波长转换装置之间设置有用于调节光路的散光装置，所述散光装置可移动地设置在所述第一收集透镜与所述波长转换装置之间从而调整入射到所述波长转换装置上的光斑大小和所述波长转换器上汇聚的光密度，能够有效迅速的找出荧光激发效率、后方光学系统收集、耦合效率的最佳平衡点，提升光源的输出效率，具有良好的用户体验。附图说明图1是本发明光源系统的结构示意图。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明主要解决的技术问题是提供一种光源系统及光源亮度的调整方法及投影设备，能够有效迅速的找出荧光激发效率、后方光学系统收集、耦合效率的最佳平衡点，提升光源的输出效率具有良好的用户体验。请参阅图1所示，是本发明提供的一种光源系统的结构示意图。本实施方式的光源系统沿光轴方向依次包括激光器1、第一收集透镜2、散光装置3、波长转换装置5、第二收集透镜6和匀光器件7。激光器1用于发出激发光，具体在本实施方式中，激光器1为蓝光激光器，用于发出蓝色激发光。波长转换装置5为涂覆有荧光材料的色轮，激发光经过波长转换装置5产生荧光形式的受激光。具体在本实施方式中，蓝色激发光激发荧光粉产生红、绿荧光作为r、g两基色光，b基色则采用激光器本身的蓝激光，光源系统时序地提供rgb三基色光，经过人眼的积分混色成白光。第一收集透镜2和第二收集透镜6均为正透镜，起到光线的汇聚作用。第一收集透镜2用于将激光器1发出的激发光汇聚起来，经过散光装置的散光作用，形成汇聚在波长转换装置5上的光斑。第二收集透镜6用于汇聚受激光，受激光经第二收集透镜6的收集和整形进入所述匀光器件7内匀光后形成出射光出射。匀光器件7在本实施方式中为方棒，在可选择的其他实施方式中，也可以为可以起到匀光作用的其他结构。散光装置3可移动地设置在第一收集透镜2与波长转换装置5之间，能够起到扩散光路的作用，使得入射到波长转换装置5上的光斑更加均匀，且光斑的照射面积增大，大大提高了波长转换装置5的激发效率。如图1所示，激发光本来应该在波长转换装置5的位置汇聚成一个点，如图中虚线所示的光路走向，加入散光装置3后，光路发生了改变，如图中实线所示的光路走向，入射光被扩散为一个光斑，光密度减小。这样，可以提高波长转换装置5上的荧光激发效率，从而提高出射光中受激光的比例。根据光路的走向而形成圆形的光斑或椭圆形或不规则形状的光斑。具体在本实施方式中，光源系统通过一驱动装置4实现散光装置3的移动。在本实施方式中，驱动装置4为可移动的底座，散光装置3设置在驱动装置4上。驱动装置4驱动散光装置3的移动方向即可以为沿光轴的方向，也可以为垂直光轴的方向，当然，也可以为两个方向均可以移动。当驱动装置4带动散光装置3沿光轴方向移动时，即散光装置的中心位于光轴上时，光斑呈圆形，散光装置3的移动主要影响光斑半径的大小；当驱动装置4带动散光装置3沿垂直光轴方向移动时，此时散光装置3向光轴的两侧偏移，会导致光斑沿左右两侧方向伸长。当然，在可选择的其他实施方式中，驱动装置4也可以为其他结构，只要能够实现散光装置3的移动即是可以实施的。在可选择的另外的实施方式中，也可以不设置驱动装置，而是采用自身可移动的散光装置，也是可行的。散光装置4到第一收集透镜之间的距离为l；光斑的最长边，即光斑的长轴半径为r，其中r随l的变化而变化；第一收集透镜2到波长转换装置5的光程为l。则r与l的关系应该满足0.004＜r/l＜0.3，这是因为虽然光斑增大可以提高波长转换装置5上的荧光激发效率，但是若光斑过大，会导致较大的光学扩展量，而作为匀光器件7的方棒的口径与后方的光机系统相关，不能轻易改动，若光学扩展量增大，会导致后方的光学系统收集荧光的难度增大，耦合效率降低。如表1所示，为实验所测得的数据，测得当散光装置分别处于abcd四个位置时所对应的方棒前后的光通量。其中0<la<lb<lc<ld，当散光装置在位置b时的输出光通量最大。散光装置位置abcd方棒前光通量97.910094.793.1方棒后光通量83.485.281.280.6表1通过上表可知不同的散光装置的位置对应着色轮上不同的光斑大小和荧光激发效率。通过移动散光装置，找出荧光激发效率和后方光学系统耦合效率的最佳平衡点，能够得到最大的光通量输出。因此，应保证l在一定范围内，也即要满足0.004＜r/l＜0.3，此时为获得最大的光输出效率的位置。在满足这一关系后，可以进一步通过微调散光装置3的位置以达到肉眼观察的亮度最大的位置，此时散光装置3所在的位置为最佳位置。本发明还提供一种光源亮度的调整方法，包括如下步骤：波长转换装置上的光斑的长轴半径为r，所述第一收集透镜到所述波长转换装置的光程为l，移动散光装置使得r与l之间满足0.004＜r/l＜0.3；微调散光装置的位置，当出射光线亮度达到最大时达到最佳位置；在最佳位置固定散光装置，完成光源亮度的调整。本发明还提供一种投影设备，其包括如上所述的光源系统，由于采用的光源系统稳定性好，照明效果好，且色度适中，使投影设备的显示效果更稳定，效果更佳。本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种光源系统及光源亮度调整方法以及投影设备，在第一收集透镜与波长转换装置之间设置有用于调节光路的散光装置，所述散光装置可移动地设置在所述第一收集透镜与所述波长转换装置之间从而调整入射到所述波长转换装置上的光斑大小和所述波长转换器上汇聚的光密度，能够有效迅速的找出荧光激发效率、后方光学系统收集、耦合效率的最佳平衡点，提升光源的输出效率，具有良好的用户体验。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12