光源装置及数字光处理投影显示系统的制作方法

本实用新型涉及投影显示技术领域，具体地，涉及一种光源装置及数字光处理投影显示系统。

背景技术：

在数字光处理(Digital Light Processing,即DLP)投影显示系统中，目前常用的光源是灯泡、LED和激光荧光粉。其中，灯泡中的高压汞灯在投影显示上的亮度和色域等方面均无优势，并且高压汞灯的使用并不符合环保要求，属于即将淘汰的产品；而常用于电影放映机的氙灯应用在投影显示系统时，虽然氙灯的亮度可以上去，但是，氙灯的能效低、寿命短、色域小，这些是其明显的缺点；LED则存在亮度局限的瓶颈，其无法应用于高亮度的投影显示系统中作为光源；对于激光荧光粉技术，因为仅仅用了蓝色激光，基色中的红色和绿色都是被激发的荧光，且荧光粉的光转换效率有限，存在亮度低、色域小的缺点。综合上述针对现有技术中投影显示系统中所应用的光源，这些光源的效能、亮度、色域等方面均无法满足日益发展的投影显示系统的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种光源装置及数字光处理投影显示系统，旨在解决现有技术中投影显示系统所应用的光源的效能、亮度、色域等方面均无法满足要求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种光源装置，包括：基色光源；冷却部件，基色光源设置在冷却部件上；汇聚调节模组，汇聚调节模组设置在基色光源的光路上，基色光源射出的光线经汇聚调节模组调节后呈汇聚状态出射；出光光棒，出光光棒设置在汇聚调节模组的下游位置，且经汇聚调节模组出射的光线照射至出光光棒的第一端，并由出光光棒传导光线从其第二端射出。

本实用新型中，基色光源在汇聚调节模组将光能量透射在出光光棒，然后由出光光棒将光导向出射作为显像背光，从而提供光源的光强能量，使得光源装置提供的光线能量能够满足投影显示对光线亮度的要求，并且，通过基色光源直接射出光线进行投影显示的背光，由基色光源符合形成的光线的色域范围宽，为投影显示提供了丰富的色域范围，使得所呈现的投影显示图像更加绚丽多彩。

附图说明

图1是本实用新型的光源装置的第一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的光源装置的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的光源装置的第三实施例的结构示意图；

图4是本实用新型的光源装置的第三实施例中的A模块的结构示意图；

图5是本实用新型的光源装置的第三实施例中的B模块的结构示意图；

图6是本实用新型的光源装置的第四实施例的结构示意图；

图7是本实用新型的光源装置的第四实施例中的C模块的结构示意图；

图8是本实用新型的光源装置的第四实施例中的D模块的结构示意图；

图9是本实用新型的光源装置的第四实施例中的E模块的结构示意图。

在附图中：

10、基色光源； 11、红基色发光光源；

12、绿基色发光光源； 13、蓝基色发光光源；

20、汇聚调节模组； 21、第一反射镜；

22、聚光透镜； 23、第二反射镜；

24、扩散片； 25、调节结构件；

30、出光光棒； 100、冷却部件；

101、水冷散热板； 102、导热板；

40、整形模组； 41、第一整形透镜；

42、第二整形透镜； 51、阶梯光路转换镜组；

52、平齐光路转换镜组； 53、第三反射镜；

54、分色镜； 55、第一分色镜；

56、第二分色镜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1所示，本实用新型的第一实施例的光源装置包括基色光源10、汇聚调节模组20、出光光棒30和冷却部件100，在本实施例中，基色光源10设置在冷却部件100上以实现对基色光源10在发光过程中产生的热量进行散热，从而延长基色光源10的使用寿命，汇聚调节模组20设置在基色光源10的光路上，基色光源10射出的光线经汇聚调节模组20调节后呈汇聚状态出射，出光光棒30设置在汇聚调节模组20的下游位置，且经汇聚调节模组20出射的光线照射至出光光棒30的第一端，并由出光光棒30传导光线从其第二端射出。

应用本实用新型的基色光源10在汇聚调节模组20将光能量透射在出光光棒30，然后由出光光棒30将光导向出射作为显像背光，从而提供光源的光强能量，使得光源装置提供的光线能量能够满足投影显示对光线亮度的要求，并且，通过基色光源10直接射出光线进行投影显示的背光，由基色光源10符合形成的光线的色域范围宽，为投影显示提供了丰富的色域范围，使得所呈现的投影显示图像更加绚丽多彩。

在本实施例中，汇聚调节模组20包括第一反射镜21、聚光透镜22、第二反射镜23、扩散片24和调节结构件25，第一反射镜21设置在基色光源10的出射光路上；第二反射镜23安装在调节结构件25上。在传播光线的过程中，基色光源10出射的光线首先经第一反射镜21反射至聚光透镜22以实现汇聚，然后聚光透镜22经光线汇聚折射至第二反射镜23上，光线经第二反射镜23反射至扩散片24后透过扩散片24照射至出光光棒30的第一端，接着光线在出光光棒30的导光作用下从其第二端以白光的形式照射出去。照射出去的白光作为投影显像的背光使用。

在本实施例中，聚光透镜22为凸透镜，其中，聚光透镜22可以选用双凸透镜，也可以选用平凸透镜(即凸透镜一侧为平面，另一侧则为凸面)。本实施例优选为平凸透镜。

进一步地，扩散片24为静止状态设置；或者，扩散片24为绕其自身中心轴线转动地设置；或者，扩散片24为振动状态设置。通过对扩散片24的工作状态的设计，能够更有效地实现扩散片24对光线进行整理的效果，并且通过扩散片24更优化地调整出射光线的出射角度。优选地，本实施例的扩散片24为转动设置，并且通过马达进行驱动旋转，强化匀场效果，减轻基色光源10的显示光斑。

在本实施例中，光源装置还包括整形模组40，具体地，整形模组40包括第一整形透镜41和第二整形透镜42，第一整形透镜41和第二整形透镜42沿着光线传播的路径间隔地设置，第一整形透镜41可以是双凸透镜或者平凸透镜，第二整形透镜42可以是双凹透镜也可以是平凹透镜。优选地，平凸透镜和双凹透镜配合，或者平凹透镜和双凸透镜配合，对光线进行整形的效果最佳。整形模组40设置在基色光源10与汇聚调节模组20之间，基色光源10射出的光线经过整形模组40之后平行射向汇聚调节模组20上。整形之后的光线是平行出射，也可以是微发散或者微汇聚出射。

如图1所示，在本实施例中，基色光源10包括多个照射出红色光线的红基色发光光源11、多个照射出绿色光线的绿基色发光光源12和多个照射出蓝色光线的蓝基色发光光源13，多个红基色发光光源11、多个绿基色发光光源12和多个蓝基色发光光源13相互交替地排列在冷却部件100的两侧上，其中，光源装置还包括两个阶梯光路转换镜组51(该阶梯光路转换镜组51中的各个镜片与水平面之间的夹角均相等，并且各个镜片的镜面均为平面且相互平行设置，各个镜片的同一朝向的端部相对于同一水平面的逐渐升高设置，并且相邻两个镜片在竖直方向上可以是间隔设置或者是相邻两个镜片的相邻端部之间在竖直方向上不具有间隔)，其中一个阶梯光路转换镜组51与冷却部件100一侧上的基色光源10相对设置，另一个阶梯光路转换镜组51与冷却部件100另一侧上的基色光源10相对设置。在光源装置进行光路传播的过程中，阶梯光路转换镜组51中的各个反射镜片的反射面将相应的基色光源10所射出的基色光线反射至相应的整形模组40中，通过第一整形透镜41和第二整形透镜42将光线整形为近似平行光出射并照射在第一反射镜21上，然后第一反射镜21将光线反射至聚光透镜22汇聚出射至第二反射镜23上，光线由第二反射镜23反射至扩散片24并透过扩散片24照射至出光光棒30，最终以白光出射以成为投影显像的背光。

本实施例中红基色发光光源11、绿基色发光光源12和蓝基色发光光源13为准直光的半导体激光光源，红基色半导体激光的波长为630nm～645nm，绿基色半导体激光的波长为520nm～530nm，红基色半导体激光的波长为420nm～430nm。

在第一实施例中，红基色发光光源11、绿基色发光光源12和蓝基色发光光源13通过阶梯光路转换镜组51转换光路之后的组合光斑的整体尺寸差异不超过50％，该阶梯形式的阶梯光路转换镜组51的作用是减小各个光斑的间隙，缩小光斑的整体尺寸。

另外，在第一实施例中，可以不设置整形模组40，这样，从基色光源10照射出来的光线经过阶梯光路转换镜组51中的各个镜片直接反射至第一反射镜21，然后光线再依次经过聚光透镜22、第二反射镜23、扩散片24和出光光棒30出射为白光，该白光直接作为投影显像的背光光源使用。

在第一实施例中，调节结构件25为固定设置，如图1所示，第二反射镜23的连接端部连接在调节结构件25上，此时，第二反射镜23能够绕着该连接端部为支点相对于调节结构件25转动，从而调节第二反射镜23的反射镜面与扩散片24之间的相对角度，使得经第二反射镜23反射的出光光线能够准确照射至扩散片24以获得符合出光照射要求的背光照射光线。

在第一实施例中，设置在水冷散热板101两侧的基色光源10是相对于该水冷散热板101完全对称地设置，有利于高效地进行批量生产。

本实施例的基色光源10中的RGB三基色(即红、绿、蓝三基色)也可以采用YRGB四基色(即黄、红、绿、蓝四基色)光源进行替换，或者采用WRGB四基色(即白、红、绿、蓝四基色)光源进行替换。

如图2所示，其示出了本实用新型的第二实施例的结构。在第二实施例中，与第一实施例相比较，第二实施例具有以下不同之处。在第二实施例中，光源装置的基色光源10包括多个红基色发光光源11、多个绿基色发光光源12和多个蓝基色发光光源13，并且冷却部件100包括水冷散热板101和导热板102，导热板102与水冷散热板101之间形成T字形连接(在本实施例中，导热板102为垂直于水冷散热板101的导热铝板)。基色光源10分成第一部分和第二部分，第一部分基色光源10分别设置在水冷散热板101的上侧和下侧，第二部分基色光源10设置在导热板102上。光源装置还包括两个平齐光路转换镜组52(在本实施例中，平齐光路转换镜组52的各个镜片的反射镜面均为平面，且各个镜片的反射面均设置在同一平面上，该平面与水平面之间具有夹角，并且相邻两个镜片之间是间隔设置)，其中一个平齐光路转换镜组52设置在水冷散热板101上侧的基色光源10与一部分设置在导热板102上的基色光源之间，另一个平齐光路转换镜组52设置在水冷散热板101下侧的基色光源10与另一部分设置在导热板102上的基色光源10之间，设置在导热板102上的基色光源10射出的光线通过平齐光路转换镜组52的相邻两个镜片之间的间隙照射至相应的整形模组40，设置在水冷散热板101上的基色光源10射出的光线由平齐光路转换镜组52的各个镜片反射至相应的整形模组40。除上述结构不同之外，第二实施例的其余结构均与第一实施例的结构相同，在此不再赘述。

如图3至图5所示，其示出了本实用新型的第三实施例的结构。在第三实施例中，与第一实施例、第二实施例相比较，具有以下不同之处。在第三实施例中，冷却部件100包括两个水冷散热板101和一个导热板102，导热板102与第一个水冷散热板101之间形成T字形连接；红基色发光光源11设置在第二个水冷散热板101的上侧和下侧；多个绿基色发光光源12和多个蓝基色发光光源13交替设置，交替设置的绿基色发光光源12和蓝基色发光光源13分成两部分，一部分设置在第一个水冷散热板101的上侧和下侧，另一部分设置在导热板102上；光源装置还包括阶梯光路转换镜组51、平齐光路转换镜组52、第三反射镜53和分色镜54；阶梯光路转换镜组51与红基色发光光源11相对设置，红基色发光光源11射出的光线经阶梯光路转换镜组51反射至相应的整形模组40并透过整形模组40之后照射至第三反射镜53，第三反射镜53将光线反射至分色镜54，分色镜54将红基色发光光源11射出的光线反射至第一反射镜21；设置在导热板102上的绿基色发光光源12、蓝基色发光光源13射出的光线通过平齐光路转换镜组52的相邻两个镜片的间隙照射至分色镜54并透过分色镜54照射至第一反射镜21，设置在第一个水冷散热板101的绿基色发光光源12、蓝基色发光光源13射出的光线由平齐光路转换镜组52的各个镜片反射至分色镜54并透过分色镜54照射至第一反射镜21。除上述结构不同外，第三实施例的其余结构均与第一实施例或第二实施例的结构相同，在此不再赘述。

如图6至图9所示，其示出了本实用新型的第四实施例的结构。与第一实施例、第二实施例以及第三实施例相比较，第四实施例具有以下不同之处。第四实施例中，冷却部件100为三个水冷散热板101，多个红基色发光光源11设置在第一个水冷散热板101的上侧或下侧，多个绿基色发光光源12设置在第二个水冷散热板101的上侧或下侧，多个蓝基色发光光源13设置在第三个水冷散热板101的上侧或下侧；发光装置还包括六个阶梯光路转换镜组51、一个第三反射镜53、第一分色镜55和第二分色镜56；其中两个阶梯光路转换镜组51分别与设置在第一个水冷散热板101上侧的红基色发光光源11及下侧的红基色发光光源11相对设置，红基色发光光源11射出的光线经阶梯光路转换镜组51的各个镜片反射至相应的整形模组40并透过整形模组40照射至第三反射镜53，第三反射镜53反射光线至第一分色镜55并透过第一分色镜55照射至第二分色镜56，第二分色镜56将光线照射至第一反射镜21；其中两个阶梯光路转换镜组51分别与设置在第二个水冷散热板101上侧的绿基色发光光源12及下侧的绿基色发光光源12相对设置，绿基色发光光源12射出的光线经阶梯光路转换镜组51的各个镜片反射至相应的整形模组40并透过整形模组40照射至第一分色镜55，第一分色镜55将光线反射至第二分色镜56，第二分色镜56将光线照射至第一反射镜21；剩余两个阶梯光路转换镜组51分别与设置在第三个水冷散热板101上侧的蓝基色发光光源13及下侧的蓝基色发光光源13相对设置，蓝基色发光光源13射出的光线经阶梯光路转换镜组51的各个镜片反射至第二分色镜56并透过第二分色镜56照射至第一反射镜21。除上述结构不同之外，第四实施例的其余结构均与第一、第二、第三实施例的结构相同，在此不再赘述。

根据本发明的另一方面，提供了一种数字光处理投影显示系统，该数字光处理投影显示系统包括前述的光源装置。利用本实用新型提供的光源装置射出的光线作用投影显示用的背光，能够在光线亮度，光线色域等方面得到改善，并且延长了光源装置的使用寿命。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。