一种光源系统及投影装置的制作方法

[0001]
本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种光源系统及投影装置。


背景技术：

[0002]
激光投影作为新一代的投影显示技术逐步应用到各种场合，现在主流的投影技术包括3lcd(liquid crystal display)、dlp(digital light processing)和lcos(liquid crystal on silicon)。其中，由3lcd和dlp作为显示技术的投影技术中，使用了很多的激光器、半导体固体光源及透镜，使得光源架构和光路复杂，光源系统体积较大且成本较高。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种光源系统及投影装置，通过优化光源系统的整体构成，以减小体积并降低成本，提升产品竞争力。
[0004]
为实现上述目的，本实用新型实施例第一方面提供一种光源系统，作为其中一种实施方式，该光源系统包括蓝色半导体激光器、第一光学偏振光形态转换组件、分色组件、第一偏振蓝光处理光路、第二偏振蓝光处理光路，其中，所述蓝色半导体激光器用于发出蓝光；所述第一光学偏振光形态转换组件设置于所述蓝色激光的传播方向上，用于调整所述蓝光中第一偏振蓝光与第二偏振蓝光的光线比例；所述分色组件用于对来自所述光学偏振光形态转换组件的光进行偏振分离；所述第一偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第一偏振蓝光转换为与所述偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向相反的黄光；所述第二偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第二偏振蓝光转换为与所述偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光；所述黄光与所述偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光经过所述分色组件后调制混合以产生白光；其中，所述第二偏振蓝光处理光路包括至少两个散射板，以对光线进行匀光处理。
[0005]
作为其中一种实施方式，所述光源系统还包括柱面镜，所述柱面镜设置于所述蓝色半导体激光器和所述第一光学偏振光形态转换组件之间，用于收集光线并校准平行光线。
[0006]
作为其中一种实施方式，所述光源系统还包括第一凸透镜和第一凹透镜，所述第一凸透镜和所述第一凹凸镜依次设置于所述蓝色半导体激光器和所述第一光学偏振光形态转换组件之间，用于收集光线并校准平行光线。
[0007]
作为其中一种实施方式，所述光源系统还包括第一散射板，所述第一散射板设置于所述第一光学偏振光形态转换组件后，用于对通过所述第一光学偏振光形态转换组件后的光线进行发散。
[0008]
作为其中一种实施方式，所述第一偏振蓝光处理光路包括沿所述偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向依次设置的非球面透镜、第二凸透镜及黄光波长转换装置。
[0009]
作为其中一种实施方式，所述第二偏振蓝光处理光路包括沿所述偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向依次设置的第三凸透镜、第二散射板、第三散射板、第二光学偏振光
形态转换组件以及蓝光反射组件。
[0010]
作为其中一种实施方式，所述第一光学偏振光形态转换组件的旋转方向设置有调整装置，通过旋转所述第一光学偏振光形态转换组件以按预设要求调节所述蓝光中第一偏振蓝光与第二偏振蓝光的光线比例。
[0011]
作为其中一种实施方式，所述光源系统还包括反射组件，所述反射组件与所述白光的传播方向成角度设置，以改变所述白光的传播方向。
[0012]
作为其中一种实施方式，所述光源系统还包括光学校准/增透镜片和积分透镜，所述光学校准/增透镜片和所述积分透镜沿所述白光的传播方向依次设置。
[0013]
为实现上述目的，本实用新型实施例第二方面提供一种投影装置，作为其中一种实施方式，该投影装置包括上述任一项实施方式所述的光源系统。
[0014]
综上，本实用新型提供的光源系统及投影装置，通过蓝光光源经由光形态转换及波长转换得到最终需要的白色光源，同时通过优化光源系统的整体构成，以减小体积并降低成本，提升产品竞争力。
附图说明
[0015]
图1示出本实用新型第一实施例提供的光源系统的结构示意图；
[0016]
图2示出本实用新型第二实施例提供的光源系统的结构示意图；
[0017]
图3示出本实用新型第二实施例提供的光源系统中蓝色半导体激光器和柱面镜的光路示意图。
具体实施方式
[0018]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图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的一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。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。
[0019]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术与科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
[0020]
第一实施例
[0021]
请参考图1，图1示出本实用新型第一实施例提供的光源系统的结构示意图。如图1所示，该光源系统包括蓝色半导体激光器1、第一光学偏振光形态转换组件6、分色组件9、第一偏振蓝光处理光路以及第二偏振蓝光处理光路，其中，蓝色半导体激光器1用于发出蓝光，第一光学偏振光形态转换组件6设置于所述蓝色激光的传播方向上，用于调整蓝光中第一偏振蓝光与第二偏振蓝光的光线比例，分色组件9用于对来自光学偏振光形态转换组件的光进行偏振分离，第一偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第一偏振蓝光转换为与偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向相反的黄光，第二偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第二偏振蓝光转换为与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光，黄光与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光经过分色组件9后调制混合以产生白光，其中，第二偏振蓝光处理光路包括至少两个散射板，以对光线进行匀光处
理。
[0022]
具体地，蓝色半导体激光器1发出蓝色激光，该蓝色激光包括第一偏振形态和第二偏振形态，其中，第一偏振形态可以是p偏振形态或s偏振形态，对应的，第二偏振形态可以是s偏振形态或p偏振形态。设置在蓝色激光传播方向上的第一光学偏振光形态转换组件6将蓝色激光中一部分第一偏振形态或第二偏振形态的光线转换为第二偏振形态或第一偏振形态，以调节第一偏振形态和第二偏振形态的光线的比例，其中，第一光学偏振光形态转换组件6可以是光学偏振光形态转换镜片。然后，经过第一光学偏振光形态转换组件6调节后的光线射至其传播方向上的分色组件9，以进行偏振分离，即该分色组件9反射第一偏振蓝光、透射第二偏振蓝光和黄光。从而第一偏振蓝光经过该分色组件9反射后，进入第一偏振蓝光处理光路，该第一偏振蓝光处理光路将偏振分离后的第一偏振蓝光转换为与偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向相反的黄光，对应地，第二偏振蓝光经过该分色组件9透射后，进入第二偏振蓝光处理光路，第二偏振蓝光处理光路将偏振分离后的第二偏振蓝光转换为与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光，黄光与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光，汇聚于分色组件9后，调制混合以产生白光。
[0023]
需要说明的是，在本实施例中，蓝色半导体激光器1与第一光学偏振光形态转换组件6之间不加入任何镜片，直接利用蓝色半导体激光器1的本身光学效果，然后拉近蓝色半导体激光器1与第一光学偏振光形态转换组件6的距离将光路做至紧凑化，由于蓝色半导体激光器1与第一光学偏振光形态转换组件6之间不加入任何镜片，因此为了达到匀光的要求，第二偏振蓝光处理光路包括至少两个散射板，以对光线进行匀光处理。值得说明的是，蓝色半导体激光器1与第一光学偏振光形态转换组件6的具体距离可以根据实际的光学效果具体确定。
[0024]
在一实施方式中，光源系统还包括第一散射板7，第一散射板7与第一光学偏振光形态转换组件6相平行，其设置于第一光学偏振光形态转换组件6后，用于对通过第一光学偏振光形态转换组件6后的光线进行发散。
[0025]
具体地，如图1所示，第一散射板7平行设置于第一光学偏振光形态转换组件6后，该散射板可以是由玻璃制造而成，由表面的微细的凹凸形状使光线发散，将通过第一光学偏振光形态转换组件6后的光线发散至分色组件9进行偏振分离。
[0026]
在一实施方式中，第一偏振蓝光处理光路包括沿偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向依次设置的非球面透镜5、第二凸透镜4及黄光波长转换装置3。
[0027]
具体地，经过分色组件9反射后进入非球面透镜5和第二凸透镜4，然后收集于黄光波长转换装置3，经由黄光波长转换装置3波长转换后产生的黄光再汇聚于分色组件9。其中黄色波长装换装置3可以是任何受到蓝光激发后生成黄光的材料或器件，其例如可以是黄色荧光轮，也可以是黄色染料等，当为黄色荧光轮时其可以为马达带动旋转运动方式，也可以是固定形态方式，此处不作限制。
[0028]
在一实施方式中，第二偏振蓝光处理光路包括沿偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向依次设置的第三凸透镜10、第二散射板15、第三散射板14、第二光学偏振光形态转换组件17以及蓝光反射组件16。
[0029]
具体地，第二光线偏振光形态转换组件17用于将第二偏振形态的光线转换为第一
偏振形态的光线，蓝色半导体激光器1本身的第二偏振形态光线和部分由第一光学偏振光形态转换组件6转换产生的第二偏振形态光线通过第三凸透镜10，然后连续经过第二散射板15和第三散射板14，连续经过两片散射板达到蓝色光的匀光需求，然后经过第二光学偏振光形态转换组件17，再经由蓝光反射组件反射到达分色组件9。其中，第二散射板15和第三散射板14的散射角度要求匹配成像端光线入射角度要求，较优的，3度<θ1+θ2<6度，θ1为第二散射板的散射角，θ2为第三散射板的散射角。
[0030]
在一实施方式中，第一光学偏振光形态转换组件6的旋转方向设置有调整装置，通过旋转第一光学偏振光形态转换组件6以按预设要求调节蓝光中第一偏振蓝光与第二偏振蓝光的光线比例。
[0031]
具体地，可以调节第一光学偏振光形态转换镜片旋转角度+/-10度范围，用于增加或降低第一偏振形态转换为第二偏振形态光线的比例，以调节调制混合生成的白光的色温。
[0032]
在一实施方式中，光源系统还包括第四凸透镜11，第四凸透镜11设置于白光的传播方向上，用于对白光进行汇聚。
[0033]
在一实施方式中，光源系统还包括反射组件8，反射组件8与白光的传播方向成角度设置，以改变白光的传播方向。
[0034]
具体地，通过设置反射组件8改变白光的传播方向，缩短光路的长度，优化光源系统的布局，进而减小光源系统的体积。
[0035]
在一实施方式中，光源系统还包括光学校准/增透镜片12和积分透镜13，光学校准/增透镜片12和积分透镜13沿白光的传播方向依次设置。
[0036]
具体地，混合生成的白光经过光学校准/增透镜片12，达到调整进入积分透镜13前的光轴作用要求，然后经过积分透镜13进行大光斑的匀光处理后进入光机。
[0037]
综上，本实施例提供的光源系统，通过蓝光光源经由光形态转换及波长转换得到最终需要的白色光源，同时通过优化光源系统的整体构成，以减小体积并降低成本，提升产品竞争力。
[0038]
第二实施例
[0039]
请参考图2，图2示出本实用新型第二实施例提供的光源系统的结构示意图。如图2所示，该光源系统包括蓝色半导体激光器1、柱面镜2、第一光学偏振光形态转换组件6、分色组件9、第一偏振蓝光处理光路以及第二偏振蓝光处理光路，其中，蓝色半导体激光器1用于发出蓝光，柱面镜2设置在蓝色半导体激光器1后，用于收集光线并校准平行光线，第一光学偏振光形态转换组件6设置于所述蓝色激光的传播方向上，用于调整蓝光中第一偏振蓝光与第二偏振蓝光的光线比例，分色组件9用于对来自光学偏振光形态转换组件的光进行偏振分离，第一偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第一偏振蓝光转换为与偏振分离后的第一偏振蓝光的传播方向相反的黄光，第二偏振蓝光处理光路用于将偏振分离后的第二偏振蓝光转换为与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光，黄光与偏振分离后的第二偏振蓝光的传播方向相反的第一偏振蓝光经过分色组件9后调制混合以产生白光，其中，第二偏振蓝光处理光路包括至少两个散射板，以对光线进行匀光处理。
[0040]
具体地，本实施例提供的光源系统与第一实施例提供的光源系统区别在于，蓝色半导体激光器1和第一光学偏振光形态转换组件6之间还包括一柱面镜2，该柱面镜2用于收
集蓝色半导体激光器1发出的光线，并同时校准平行光线，保证光学平行。具体工作原理请参考图3，图3示出本实用新型第二实施例提供的光源系统中蓝色半导体激光器1和柱面镜2的光路示意图。如图3所示，从蓝色半导体激光器1与柱面镜2在x/y两个方向上的位置及光路，可以看出该柱面镜2通过单一镜片实现光线汇聚/平行的目的。
[0041]
当然，该柱面镜2也可以使用其他透镜进行组合替代，例如，在一实施方式中，光源系统包括第一凸透镜和第一凹透镜，第一凸透镜和第一凹凸镜依次设置于蓝色半导体激光器1和第一光学偏振光形态转换组件6之间，用于收集光线并校准平行光线。
[0042]
综上，本实施例提供的光源系统，通过设置蓝色半导体激光器1、柱面镜、第一光学偏振光形态转换组件6、分色组件9、第一偏振蓝光处理光路以及第二偏振蓝光处理光路，使得蓝光光源发出的光线经汇聚和平行处理后，由光形态转换及波长转换得到最终需要的白色光源，同时通过优化光源系统的整体构成，以减小体积并降低成本，提升产品竞争力。
[0043]
本实用新型实施例还提供一种投影装置，该投影装置包括上述任一实施方式的光源系统。本领域技术人员知悉，可以采用现有技术中的任何一种投影装置的部件构造本实用新型的投影装置的光源系统之外的其他部件。基于本实用新型的实施例和本领域中的公知常识，本领域技术人员能够构造包括本实用新型提供的光源系统的投影装置，使得蓝光光源发出的光线经汇聚和平行处理后，由光形态转换及波长转换得到最终需要的白色光源，同时通过优化光源系统的整体构成，以减小体积并降低成本，提升产品竞争力。
[0044]
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。