一种激光光源装置和激光投影设备的制造方法_2

文档序号:9630932阅读:来源:国知局
0上的荧光转换材料发出荧光;光束会聚部件20具有反光曲面,激光 器10和波长转换部件30均位于反光曲面的同一侧;光锥部件40,用于将至少一种颜色的 激光和至少一种颜色的荧光的合光光束进行发散角压缩;匀光部件41,用于将经光锥部件 输出的光束进行匀化输出,具体地,匀化输出至滤光部件50,经过滤色后再时序性输出三基 色,为后面的光机部分提供照明。
[0021] 在具体实施中,光束会聚部件20为反光碗或反光杯,反光碗或反光杯的反射面为 旋转对称非自由曲面或自由曲面。
[0022] 在该架构中,使用反光杯或反光碗接收激光器发出的激光,其中反光碗或反光杯 可以是旋转对称非自由曲面,也可以是自由曲面。
[0023] 实施中,光束会聚部件20反射面为旋转对称抛物面,其中,激光器法向与抛物面 杯的对称轴基本平行,光束会聚部件会聚的激光到达波长转换部件的位置位于旋转对称抛 物面的焦点。
[0024] 具体的,激光器中心法线位于抛物面杯的对称轴上方约45mm,荧光轮光斑位置接 收处位于抛物面杯的焦点上,从而激光器发出的激光经过反光杯的反射会聚在一点,从而 利用一个部件就完成了激光光束到达荧光轮上的会聚,减少了光束压缩过程中多片透镜的 使用,由于光束会聚部件具有反光曲面,激光器和波长转换部件均位于反光曲面的同一侧, 利用光线反射,对光路进行了折叠,压缩了激光入射至波长转换装置之间光路的空间,利于 减小光路的空间体积。
[0025] 实施中,还可以进一步包括:扩散片,位于波长转换部件30的正前方,用于将光束 会聚部件会聚的激光的光斑进行扩散匀化。
[0026] 由于光束会聚部件20对激光光束聚焦成较小的光斑,为了避免光斑能量密度不 均,在波长转换部件30前面还可以设置扩散片,对光束会聚部件20会聚形成的小光斑进行 扩散匀化,扩散片可以是静止的,也可以是运动的。
[0027]图2中,具体地,波长转换部30为透射式荧光轮,可以为透射式荧光轮。图3为荧 光轮平面分布示意图,如图所示,包括荧光区和激光透射区。下面对荧光轮作进一步说明。
[0028]使用透射式荧光轮可以减少准直透镜组的使用以及蓝光回路的设计。
[0029] 实施中,透射式荧光轮包括荧光粉区和激光透射区,其中,荧光区为荧光粉与无机 材料混合烧结形成,或,荧光粉涂在两个透明玻璃之间。无机材料包括陶瓷,石英或玻璃。
[0030]激光经过透射式荧光轮的荧光粉区可以将转换后的光从荧光轮背面射出,激光经 过透射式荧光轮的激光透射区也可以从荧光轮背面射出。
[0031] 实施中,焚光区至少包括一种颜色的焚光粉,其中,该焚光粉区吸收激光后从而激 发出波长不同于激光的荧光。
[0032] 实施中,在波长转换部件30背面设置有一个光锥部件40,从而与波长转换部件的 出光方向相对,用于接收从波长转换部件30背面出射的激光和荧光,并成发散状态的光束 进行发散角角度的压缩,光锥部件40将较小发散角度的光束输出至匀光部件41,比如具体 可以是光棒,再通过光棒进行匀化。
[0033] 具体地,光锥部件40和匀光部件41均包括:一入射端和一出射端;光锥部件40的 入射端位于波长转换30的出光口处,光锥部件40的出射端与匀光部件41的入射端贴合; 在实施中,光锥部件40与匀光部件41可以一体成型,也可以将光锥部件40的出射端与匀 光部件41的入射端通过光学胶粘合;以及,光锥部件40的侧壁镀有高反射膜,用于减少光 束从侧壁折射产生的光损,入射端和出射端镀有增透膜,用于增加进入入射端口和从出射 端口出射的光通量;同理,为达到相同目的,匀光部件41的侧壁镀有高反射膜,入射端和出 射端镀有增透膜。
[0034] 其中,光锥部件40的入射端的面积小于光锥部件40的出射端的面积。
[0035]由于波长转换部件30产生的荧光可看作是朗伯体,发散角很大,且激光经在波长 转换部件30会聚后再呈发散状态。而DMD芯片及投影镜头对从光棒输出的光线角度有特 殊要求。比如,一般的超短焦投影镜头,要求从光棒输出光线角度不大于25度,所以本发明 实施例中通过控制光锥部件40入射面和出射面的面积对进入光棒的荧光发散角度进行压 缩。
[0036] 参考图4所示的光锥部件40的入射端和出射端的平面示意图,具体 的,光锥部件缩小荧光发散角度的原理为:光线照射到光锥侧壁上发生全反 射,每反射一次,光线的发散角就相应的减小一次,最终减小光锥出射端412射 出光线的发散角。根据光在透射型元件中传输光学扩展量不变原理,可得:Shill2Θ=C,其中,S为光束面积,为光束的发散角度,c为常数。因为光锥部件40入射 端401的面积小于光锥部件40的出射端402的面积,所以由上述公式可知当面积增大时, 光束的发散角度缩小,所以通过使光锥部件40的入射端401的面积小于光锥部件40的出 射端402的面积,能够对荧光的发散角进行缩小。
[0037] 以下以光锥部件40的入射端401为边长为a的正方向,光锥部件40的出射端402 为边长为b的正方向为例对上述实施例中光锥的工作原理进行进一步的说明。
[0038] 由光在透射型元件中传输光学扩展量不变原理可得:
;其中$为荧光射入光锥部件40时的入射角度;θ2为荧光射 出光锥部件40时的出射角度。由于光锥部件40的入射端401的面积小于光锥部件40的 出射端402的面积;所以b大于a;所以荧光的出射角度θ2小于荧光的入射角度$,即荧光 经过光锥部件40后扩散角度缩小。可通过改变a,b的值,得到所需的種也。
[0039] 需要说明的是,以上以光锥部件40的入射端401和出射端402均为正方形为例对 光锥的原理进行说明,但本发明实施例并不限定于此,本发明实施例中的光锥部件40的入 射端401和出射端402和可以为其他形状,例如:长方形、三角形、五边形等其他多边形。本 发明的实施例中对光锥部件40的入射端401和出射端402的形状不作限定,只需满足光锥 部件40的入射端401的面积小于光锥部件40的出射端402的面积即可。
[0040] 此外,上述实施例中的光锥部件40和匀光部件41可以为实心的也可以为空心的, 当光锥部件40和匀光部件41为实心时,可以采用透明材质(例如:玻璃、光学塑料、透明无 机陶瓷等)按照预设的光锥部件40和匀光部件41的形态切割形成光锥部件40和匀光部件 41 ;当光锥部件40和匀光部件41为空心时,可以通过反射材质(例如:反光片、反射镜等) 切割形成光锥部件40和匀光部件41各个面的形状,然后通过切割形成的各个面围设形成 光锥部件40和匀光部件41。
[0041] 现有技术中通过一准直透镜组和一聚焦透镜缩小入射光棒的光束的发散角度,而 准直透镜组至少包括一较小的超球面透镜和以较大的球面透镜,因此光束传播过程中需要 经过多个透镜,使得光路中透镜使用较多,光路复杂且光路长,从而光路体积大,同时光束 的亮度损失较大,且准直透镜组中的超球面透镜加工难度较大,成本较高。本发明实施例通 过光锥部件缩小入射光棒的光束的发散角度,因为光束只需经过一个光锥部件就完成光束 发散角度的压缩,且光锥部件的出射端与光棒的入射端贴合,可以减小光束的亮度损失,此 外,由于无需使用超球面透镜,所以还可以降低镜片的加工难度和生产成本。
[0042] 进一步的,若将匀光部件41的入射端411与光锥部件40的出射端402直接紧密 贴合,且光锥部件40的出射端402的面积与匀光部件41的入射端411的面积相等,则会有 光线从光锥部件40的出射端402与
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1