一种用于消除激光散斑的光源系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于消除激光散斑的光源系统，包括：蓝色LD光源组；红色LD光源组；两个相对的表面侧上分别设置有一组反射镜的承载板；用于驱动承载板在蓝色LD光源组发射的蓝光的行进的路径上做先靠近然后再远离蓝色LD光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动的驱动装置；分光装置；荧光色轮；第一合光装置和第二合光装置；滤光色轮；用于根据各色光的目标光功率控制荧光色轮沿其中心轴转动时从荧光色轮出射的色光和同一时刻滤光色轮所允许通过的色光相对应的控制装置；光收集装置；其中，所述蓝光和红光的传播路径上各设置有扩散片；通过上述方式，本实用新型可消除激光散斑。
【专利说明】一种用于消除激光散斑的光源系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及照明及显示【技术领域】，特别是涉及一种用于消除激光散斑的光源系统。
【背景技术】
[0002]单片DLP (Digital Light Processor数字光处理器)投影机由于需要在一个成像装置上同时提供红、绿、蓝三种颜色，其成像原理是通过一个高速旋转的色轮来产生全色彩的投影图像，色轮由红、绿、蓝三色块组成。目前备受注目的光源当属激光光源，但是由于纯色激光的高相干性使得投影图像的散斑效应比较明显，影响了投影显示的成像质量。
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于消除激光散斑的光源系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于消除激光散斑的光源系统，利用驱动装置驱动承载板做靠近一光源组然后再远离该光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动，以使得相邻时间同一 LD出射的光线在同一光学器件上的光斑位置改变，进而可降低激光散斑的不良影响，进而可提高投影显示的画面质量。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种用于消除激光散斑的光源系统，包括:
[0006]蓝色LD光源组；
[0007]红色LD光源组；
[0008]承载板，设置于蓝色LD光源组和红色LD光源组之间，所述承载板的两个相对的表面侧上分别设置有一组反射镜，其中，一组反射镜用于反射蓝色LD光源组出射的蓝光，另一组反射镜用于反射红色LD光源组出射的红光；
[0009]驱动装置，用于驱动承载板在蓝色LD光源组发射的蓝光的行进的路径上做先靠近然后再远离蓝色LD光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动，其中，所述转轴垂直于LD的出射光线，以使得相邻时间同一 LD出射的光在同一光学器件上的光斑位置发生变化；
[0010]分光装置，设置于蓝光的传播路径上，用于透射蓝光并用于反射荧光色轮新产生的色光；
[0011]荧光色轮，设置于分光装置透射的蓝光的传播路径上，包括沿其中心轴呈扇环形的至少两个区域，第一区域用于透射蓝光，第二区域用于转换蓝光为绿光并反射绿光；
[0012]第一合光装置，设置于红光及分光装置反射的荧光色轮新产生的色光的传播路径的交叉点上，用于通过透射红光及反射新产生的色光的方式将红光及新产生的色光光路合并；
[0013]第二合光装置，用于通过反射蓝光而透射其他色光的方式将红光、蓝光和新产生的色光光路合并；
[0014]滤光色轮，设置于第二合光装置合并的色光的下游传播路径上，所述滤光色轮包括沿其中心轴呈扇环形的至少三个滤光区，第一滤光区仅允许蓝光通过，第二滤光区仅允许绿光通过，第三滤光区仅允许红光通过；
[0015]控制装置，用于根据各色光的目标光功率控制荧光色轮沿其中心轴转动时从荧光色轮出射的色光和同一时刻滤光色轮所允许通过的色光相对应，同时用于控制红色LD光源组和蓝色LD光源组电源的工作状态；
[0016]光收集装置，用于收集经滤光色轮透射的不同颜色的时序光；
[0017]其中，所述蓝光和红光的传播路径上各设置有扩散片。
[0018]其中，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光并反射黄光的第三区域，滤光色轮的至少三个滤光区进一步包括第四滤光区，所述第四滤光区用于仅允许黄光通过。
[0019]其中，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为青光并反射青光的第四区域，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第五区域，所述第五区域用于仅允许青光通过。
[0020]其中，所述第二合光装置和滤光色轮之间设置有光隔离器。
[0021]其中，所述驱动装置驱动所述承载板平动的幅度为微米到厘米量级。
[0022]其中，所述驱动装置的驱动频率大于20HZ。
[0023]其中，所述驱动装置的驱动频率是滤光色轮转动频率的η倍，其中，η是自然数。
[0024]其中，η=I。
[0025]其中，所述承载板上的一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角不同，所述承载板上的另一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角也不同。
[0026]其中，所述承载板上的一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角相同，所述承载板上的另一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角相同。
[0027]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型提供的用于消除激光散斑的光源系统，利用驱动装置驱动承载板做靠近一光源组然后再远离该光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动，以使得相邻时间同一 LD出射的光在同一光学器件上的光斑位置改变，进而再配合蓝光和红光传播路径上设置的扩散板，可消除激光散斑，进而可提高投影显示的画面质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的第一实施例的结构示意图；
[0029]图2是本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的第二实施例的结构示意图；
[0030]图3是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的荧光色轮的第一实施例的结构示意图；
[0031]图4是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的滤光色轮的第一实施例的结构示意图；
[0032]图5是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的荧光色轮的第二实施例的结构示意图；[0033]图6是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的滤光色轮的第二实施例的结构示意图；
[0034]图7是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的荧光色轮的第三实施例的结构示意图；
[0035]图8是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的滤光色轮的第三实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]请参见图1，图1是本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的用于消除激光散斑的光源系统包括:蓝色LD光源组
11、红色LD光源组12、承载板13、驱动装置(未标不)、分光装置18、突光色轮20、第一合光装置31、第二合光装置23、滤光色轮36、控制装置(未图示)以及光收集装置38。其中，蓝色LD光源组11包括多个用于发射蓝光的蓝色LDl 11，红色LD光源组12包括多个用于发射红光的红色LD121。
[0037]在本实施例中，承载板13设置于蓝色LD光源组11和红色LD光源组12之间，承载板13的两个相对的表面侧上分别设置有一组反射镜，其中，一组反射镜(面向蓝色LD的一组反射镜)用于反射蓝色LD光源组11出射的蓝光，另一组反射镜用于反射红色LD光源组12出射的红光。具体地，每一个LD在承载板13上都存在一个与之一一对应的反射镜，用来反射该LD的出射光，且每个反射镜都不影响其他反射镜反射的色光的传播。
[0038]在本实施例中，承载板13具有配套的驱动装置，该驱动装置用于驱动承载板13在蓝色LD光源组11发射的蓝光的行进的路径上做先靠近然后再远离蓝色LD光源组11的周期性平动或者用于驱动承载板13绕着承载板13 —头上设置的转轴做微小转动。其中，转轴垂直于LD的出射光线，以使得相邻时间同一 LD出射的光落在同一光学器件上的光斑位置发生变化。
[0039]实际中，在驱动装置驱动承载板13周期性平动的过程中，承载板13周期性地靠近红色LD光源组12然后再远离红色LD光源组12。驱动装置驱动承载板13转动的实施例中，对第一个聚焦镜(如图1中的聚焦镜14和24)的要求较高，要求第一个聚焦镜的尺寸较大，且具体的转动最大角由选择的聚焦透镜、承载板的尺寸共同决定，以保证承载板13上的反射镜反射后的光线不超出聚焦镜的范围。驱动装置驱动承载板13平动或转动使得相邻时间相干光形成的光斑位置发生了改变，当变化频率超出人眼的分辨范围时，激光相干引起的散斑获得平均，可减弱干涉引起的激光散斑的不良影响。另外，在红色激光和蓝色激光的传播路径上还设置有扩散板(例如，扩散板16和扩散板26)，驱动装置驱动承载板13平动或转动，再联合扩散板的作用，可消除激光散斑的影响。
[0040]在本实用新型的一个优选实施例中，优选驱动装置驱动承载板13平动的幅度为微米到厘米量级。
[0041]在本实用新型的一个优选实施例中，驱动装置的驱动频率大于20HZ。
[0042]在本实用新型的一个优选实施例中，优选驱动装置的驱动频率为滤光色轮36的转动频率的η倍，其中η为自然数。
[0043]在本实用新型的另一个优选实施例中，优选η=1。[0044]在本实用新型的实施例中，承载板13上的每组反射镜的镜面可以选择相互平行。优选每组反射镜的镜面相互不平行，承载板13的一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板13的夹角不同，且承载板13的另一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板13的夹角也不同，但是各个夹角只是略有不同。反射镜与承载板的夹角不同，使得反射镜反射之后的激光的振动方向不同，且使得反射之后的激光表现为汇聚光，进而使得对第一聚焦镜的尺寸要求得到降低。在本实施例中，红色LD光源组12出射的红光首先经由承载板13上的一组反射镜反射到透镜24上，经聚焦之后的红光依次经过反射镜25、反射镜28以及反射镜30的反射后入射到第一合光装置31上。在本实用新型的具体实施例中，聚焦镜24到第一合光装置31之间的光路上设置的光学器件不限于图1所示。在本实用新型的优选实施例中，可以在反射镜25到反射镜28的光路上再设置一个聚焦镜27，在反射镜28和反射镜30之间的光路上设置聚焦镜29，当然也可以根据具体的实验条件略去聚焦镜27和29。
[0045]在本实用新型的实施例中，蓝色LD光源组11出射的蓝光首先经过聚焦镜14聚焦后入射到反射镜15上，然后再经聚焦镜17聚焦后入射到分光装置18上，蓝光经分光装置18透射后入射到荧光色轮20上。荧光色轮20包括沿其中心轴呈扇环形的至少两个区域，第一区域用于透射蓝光，第二区域用于转换蓝光为绿光并反射绿光。经荧光色轮20波长转换产生的新的色光被反射到分光装置18后，再被分光装置18反射到第一合光装置31上。在荧光色轮20和分光装置18之间可设置一聚焦镜19。
[0046]本实用新型采用的第一合光装置31通过透射红光反射荧光色轮20新产生的色光的方式将红光和新产生的色光光路合并。合并之后光线再经反射镜33反射到第二合光装置23上。经荧光色轮20透射的蓝光也入射到第二合光装置23上，第二合光装置23通过反射蓝光而透射其他色光的方式将红光、蓝光和新产生的色光光路合并。经第二合光装置23光路合并之后的色光入射到滤光色轮36上。
[0047]在本实施例中，滤光色轮36设置于第二合光装置23合并的色光的下游传播路径上，所述滤光色轮36包括沿其中心轴呈扇环形的至少三个滤光区，第一滤光区仅允许蓝光通过，第二滤光区仅允许绿光通过，第三滤光区仅允许红光通过。经滤光色轮36滤光之后的时序光入射进入光收集装置38，并经光收集装置38匀光后入射到DMD芯片上。
[0048]请参见图3，图3是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统中荧光色轮的第一实施例的结构示意图。如图3所示，荧光色轮20包括沿其中心轴呈扇环形分布的第一区域201和第二区域202，蓝光入射到第一区域201后透射，蓝光入射到第二区域202上后激发第二区域202上的绿色荧光材料产生绿光，且第二区域202呈反射式而不透射。其中，第一区域201是透明的玻璃层或者是表面镀设有蓝光增透膜的玻璃层再或者是空的区域。与之相对应的滤光色轮36的结构示意图请参见图4所示。如图4所示，滤光色轮36 (滤光色轮)包括沿其中心轴呈扇环形的三个区域，第一区域361用于仅允许蓝光通过，第二区域362用于仅允许绿光通过，第三区域363用于仅允许红光通过。
[0049]请参见图5和图6，图5是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的荧光色轮的第二实施例的结构示意图，图6是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的滤光色轮的第二实施例的结构示意图。与图3所示的第一实施例相比较，图5所示的荧光色轮20'的第二实施例除了包括第一区域201'和第二区域202'，荧光色轮20'还进一步包括沿荧光色轮20'中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光并反射黄光的第三区域203'。与图4相比较，图6所示的滤光色轮36'的至少三个滤光区进一步包括第四滤光区364'，所述第四滤光区用于仅允许黄光通过。
[0050]请参见图7和图8，图7是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的荧光色轮的第三实施例的结构示意图，图8是图1所示的本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的滤光色轮的第三实施例的结构示意图。与图3所示的第一实施例相比较，图7所示的第二实施例的荧光色轮20''的除了包括第一区域201''和第二区域202''，荧光色轮20''还进一步包括沿荧光色轮20''中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光并反射黄光的第三区域203''以及用于转换蓝光为青光并反射青光的第四区域204''。与图4相比较，图8所示的滤光色轮36''的至少三个滤光区进一步包括第四滤光区364''和第五滤光区365''，所述第四滤光区364''用于仅允许黄光通过，第五滤光区365''仅允许青光通过。
[0051]当然，在本实用新型的其他实施例中，荧光色轮不限于图3、图5和图7所示，滤光色轮也不限图4、图6和图8所示，荧光色轮还可包括产生其他色光的区域，相应地滤光色轮的结构也相应地有所改变，本实用新型对此不做限制。
[0052]在本实用新型的实施例中，可在第二合光装置23和滤光色轮36之间设置光隔离器35，以防止反射光影响光源的正常工作。
[0053]在本实用新型的具体实施例中，光线的行进路径上设置的多个聚焦镜以实现对光线的聚焦，当然不限于图1所示的聚焦镜27、29、17、19、22、32和34。
[0054]请参见图2，图2是本实用新型的用于消除激光散斑的光源系统的第二实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的光源系统包括蓝色LD光源组11'、红色LD光源组12'、承载板13'、驱动装置(未标示)、分光装置25'、荧光色轮27'、第一合光装置18'、第二合光装置20'、滤光色轮32'、控制装置(未图示)以及光收集装置34'。其中，蓝色LD光源组11'包括多个用于发射蓝光的蓝色LD111'，红色LD光源组12'包括多个用于发射红光的红色 LD121'。
[0055]比较图1和图2，图2不同于图1所示的光源系统之处在于:蓝色LD光源组11'和红色LD光源组12'的位置发生了改变，使得后续光路上设置的分光装置25'、第一合光装置18'和第二合光装置20'的位置相应地发生了变化。但是图2所示的实施例相对于图1所示的实施例在光路原理方面并没有发生实质的改变，完全不影响图2所示的实施例实现消除激光散斑的功能。
[0056]通过上述方式，本实用新型提供的用于消除激光散斑的光源系统，利用驱动装置驱动承载板做靠近一光源组然后再远离该光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动，以使得相邻时间同一 LD出射的光在同一光学器件上的光斑位置改变，进而再配合蓝光和红光传播路径上设置的扩散板，可消除激光散斑，进而可提高投影显示的画面质量。
[0057]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述光源系统包括: 蓝色LD光源组； 红色LD光源组； 承载板，设置于蓝色LD光源组和红色LD光源组之间，所述承载板的两个相对的表面侧上分别设置有一组反射镜，其中，一组反射镜用于反射蓝色LD光源组出射的蓝光，另一组反射镜用于反射红色LD光源组出射的红光； 驱动装置，用于驱动承载板在蓝色LD光源组发射的蓝光的行进的路径上做先靠近然后再远离蓝色LD光源组的周期性平动或者用于驱动承载板绕着承载板一头上设置的转轴做微小转动，其中，所述转轴垂直于LD的出射光线，以使得相邻时间同一 LD出射的光在同一光学器件上的光斑位置发生变化； 分光装置，设置于蓝光的传播路径上，用于透射蓝光并用于反射荧光色轮新产生的色光; 荧光色轮，设置于分光装置透射的蓝光的传播路径上，包括沿其中心轴呈扇环形的至少两个区域，第一区域用于透射蓝光，第二区域用于转换蓝光为绿光并反射绿光； 第一合光装置，设置于红光及分光装置反射的荧光色轮新产生的色光的传播路径的交叉点上，用于通过透射红光及反射新产生的色光的方式将红光及新产生的色光光路合并；第二合光装置，用于通过反射蓝光而透射其他色光的方式将红光、蓝光和新产生的色光光路合并； 滤光色轮，设置于第二合光装置合并的色光的下游传播路径上，所述滤光色轮包括沿其中心轴呈扇环形的至少三个滤光区，第一滤光区仅允许蓝光通过，第二滤光区仅允许绿光通过，第三滤光区仅允许红光通过； 控制装置，用于根据各色光的目标光功率控制荧光色轮沿其中心轴转动时从荧光色轮出射的色光和同一时刻滤光色轮所允许通过的色光相对应，同时用于控制红色LD光源组和蓝色LD光源组电源的工作状态； 光收集装置，用于收集经滤光色轮透射的不同颜色的时序光； 其中，所述蓝光和红光的传播路径上各设置有扩散片。
2.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述荧光色轮进一步包括沿突光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为黄光并反射黄光的第三区域，滤光色轮的至少三个滤光区进一步包括第四滤光区，所述第四滤光区用于仅允许黄光通过。
3.根据权利要求2所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述荧光色轮进一步包括沿荧光色轮中心轴呈扇环形分布的用于转换蓝光为青光并反射青光的第四区域，滤光色轮的至少三个区域进一步包括第五区域，所述第五区域用于仅允许青光通过。
4.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述第二合光装置和滤光色轮之间设置有光隔离器。
5.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述驱动装置驱动承载板平动的幅度为微米到厘米量级。
6.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述驱动装置的驱动频率大于20HZ。
7.根据权利要求6所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述驱动装置的驱动频率是滤光色轮转动频率的η倍，其中，η是自然数。
8.根据权利要求7所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，η=1。
9.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述承载板上的一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角不同，所述承载板上的另一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角也不同。
10.根据权利要求1所述的用于消除激光散斑的光源系统，其特征在于，所述承载板上的一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角相同，所述承载板上的另一组反射镜中的每个反射镜的镜面与承载板的夹角相同。
【文档编号】G03B21/14GK203786412SQ201420041481
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】刘美鸿, 母林, 彭水海 申请人:深圳市亿思达显示科技有限公司