应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，包括：激光光源模组及光学引擎系统以及设置于集光棒前端，用于将激光光源模组的入射光源汇集至集光棒的合成棱镜，其中激光光源模组为双激光光源模组；激光光源模组分别设置于合成棱镜的两侧，使得双激光光源模组发出的两束入射光源经由合成棱镜反射汇集至光学引擎系统的集光棒中，再经由集光棒将光线导入到光学引擎系统的中继系统，最后通过投影镜镜头将画面投影到屏幕上。本实用新型有效提高了现有的激光投影机的亮度且使用两个荧光色轮来均分二倍的激光光功率，荧光色轮的直径可以做到不变，有效地解决了激光光功率增加对荧光色轮带来的致命影响，使得投影机的整体厚度维持不变。
【专利说明】应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及图像显示【技术领域】，具体的说是涉及一种应用于激光投影机的投影结构。
【背景技术】
[0002]以激光为光源的投影机已经成为未来投影机的趋势，激光投影机的光源方案基本上有两种，第一种，直接以RGB三色激光为光源，这种方案可以做到非常高的亮度(几万流明的等级)，但是以现在的技术而言，其体积会非常的庞大，而且激光直接投射危险性大，所以只能作为特殊的功能场合固定安装使用，具有一定的局限性；另一种采用RGB三色光，将荧光作为投影机的光源使用，由于从投影机出来的光为荧光粉发出的荧光，所以危险性大大降低，而且激光使用的是半导体激光二极管，体积大大的缩小，同等亮度等级基本上可以做到与传统投影机相当的体积。
[0003]目前，在民用和商用领域，多选用第二种“激光激发荧光粉发光”方案为主要应用方案，这种方案的激光投影机光学系统原理如图1所示:
[0004]半导体激光二极管A发出的激光经过汇聚光学系统B，再经过波长选择透过反射镜C汇聚到荧光色轮D上，激发荧光粉发光，荧光粉发出的光经过波长选择透过反射镜C反射到另一汇聚光学系统E中，荧光经汇聚系统E汇聚到集光棒F中，经激光棒F均光后经过中继系统G及TIR棱镜H后照射到显示元件DMD I，DMD I反射的光线再经过TIR棱镜H后进入投影镜头J，最终投影屏幕上；其中半导体激光二极管A、汇聚光学系统B、反射镜C、荧光色轮D、汇聚系统E组成的系统称为:激光投影机激光光源模组，集光棒F、中继系统G、TIR棱镜H、DMD I组成的系统称为:光学引擎系统。
[0005]但是，实际上激光的能量是非常的高，照射到荧光粉上的光点的温度也会相应的非常高，在持续的激光照射下(即持续的高温环境下)会非常快的劣化失效，为了解决这个问题，通常采用荧光色轮方案，即将荧光粉均匀的涂抹在一个圆盘上，在使用时使圆盘高速旋转达到7200转/秒，这样激光就不会持续的照射在荧光色轮的同一个位置，采用这种办法后荧光粉的寿命可以达到2万小时以上，投影机亮度30001m的等级使用的荧光色轮的直径大概为50mm到70mm之间，要想做更高亮度(如:60001m以上)的投影机就需要成倍的增加半导体激光二极管的光功率——即增加半导体激光二极管的数量，二极管数量成倍的增加意味着光学通光孔径也需要成倍的增加，这样会使整个光学系统设计难度几何次方的增加，成本也会三倍四倍的增加；而且当光功率成倍的增加时，荧光色轮的直径也需要成倍甚至是更多的增加，荧光色轮的直径将达到150_的等级，甚至更大。这么大直径的荧光色轮在高速(7200转/秒)旋转时使用的稳定性很难保证，而且会使投影机的厚度变得非常的大。上述问题就是现有激光投影机关于高亮度的瓶颈问题基本概况。
【发明内容】
[0006]鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种新型的应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，该结构能够不增加荧光色轮的尺寸和投影机本身的体积的条件下，有效提闻激光投影机的投影売度。
[0007]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案:
[0008]应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，包括:激光光源模组及光学引擎系统，其特征在于:还包括设置于集光棒前端，用于将激光光源模组的入射光源汇集至集光棒的合成棱镜，其中所述的激光光源模组为双激光光源模组；上述两个激光光源模组分别设置于合成棱镜的两侧，使得双激光光源模组发出的两束入射光源经由合成棱镜反射汇集至光学引擎系统的集光棒中，再经由集光棒将光线导入到光学引擎系统的中继系统，最后通过投影镜镜头将画面投影到屏幕上。
[0009]所述的合成棱镜由两块结构相同且上下叠加设置的直角梯形台棱镜组成，使得每一反射面对应反射一激光光源模组发出的入射光源，并使得入射光源共同反射到集光棒上。
[0010]从结构空间的布局上考虑，上述两块直角梯形台棱镜的反射面优选为相对设置结构。
[0011]所述直角梯形台棱镜的反射面的倾斜角度优选45°。
[0012]所述集光棒的长度大于两倍的激光光源模组光斑直径，其宽度大于一倍的激光光源模组光斑直径。
[0013]本实用新型主要设计思想是:采用双光源系统来解决【背景技术】中提到的激光投影机高亮瓶颈问题，即采用两套激光光源模组，将两套激光光源模组作为一个“激光光源模组”，利用上述合成棱镜将两个入射光源的光合成后进入集光棒中，再经由集光棒将光线导入到光学引擎系统，最后通过投影镜镜头将画面投影到屏幕上。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:
[0015]采用本实用新型可以有效的将现有的激光投影机的亮度提高一倍，达到主流的工程投影机的水平^OOOlm以上)，使激光投影机在与传统的高压汞灯光源投影机的竞争中更具优势；具体的因为光学引擎系统与投影镜头与单光源系统组件相同，本实用新型的整体的成本只是激光光源模组部分增加一倍，整体设计难度会大大降低，而对比于单光源直接提升一倍亮度，成本则大大的降低；在整个结构中使用两个荧光色轮来均分二倍的激光光功率，荧光色轮的直径可以做到不变，这样可以有效地解决激光光功率增加对荧光色轮带来的致命影响，使得投影机的整体厚度维持不变。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为现有技术原理结构图；
[0017]图2为本实用新型的系统结构框架图；
[0018]图3为本实用新型合成棱镜原理图；
[0019]图4为本实用新型合成棱镜-直角梯形台棱镜结构示意图。
[0020]图中:1、激光光源模组I , 2、激光光源模组II, 3、合成棱镜,4、光学引擎系统,4a、集光棒，5、投影镜头,6、直角梯形台棱镜I ,7、直角梯形台棱镜II。
【具体实施方式】
[0021]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，对本实用新型进行进一步详细说明。
[0022]如图2所示，本实用新型主要设计原理是:激光投影机激光光源模组I I发出的光进过合成棱镜3反射进入光学引擎系统4，激光投影机激光光源模组II 2发出的光也经过合成棱镜3进入到光学引擎系统4的集光棒4a中，再通过投影镜头5将图像投射到屏幕上，同时本技术方案所使用其他结构均为现有组件，有效地解决激光光功率增加对荧光色轮带来的致命影响，且整体设计难度不变。
[0023]在这里所使用的合成棱镜3需要特殊设计，如图3、图4所示，所述的合成棱镜由两块结构相同且反射面的倾斜角度为45°的直角梯形台棱镜组成，一直角梯形台棱镜I 6的下端面叠加到另一直角梯形台棱镜II 7的上端面，且使得上述两块直角梯形台棱镜的反射面相对设置，并保证合成棱镜3每一反射面对应反射一激光光源模组发出的入射光源，并将两束入射光源共同反射到光学引擎系统4的集光棒上。
[0024]鉴于现有激光光源模组发出近似圆形的光斑，使得光斑的直径小于集光棒短边(宽)长度，这样就可以做到一个集光棒接收两个激光光源模组发出的近似圆形的光斑，同时保证激光光源模组I I发出的近似圆形的光斑的直径与激光光源模组II 2发出的近似圆形的光斑并列排在集光棒的长边(长)方向，即保证所述集光棒的长度大于两倍的激光光源模组光斑直径，其宽度大于一倍的激光光源模组光斑直径。
[0025]本技术方案中的激光光源模组I I与激光光源模组II 2的具体位置需要根据合成棱镜3的结构进行上下偏移调整，根据技术人员的经验即可调整，这里不再赘述，具体偏移量为激光光源模组发出的近似圆形的光斑的直径大小范围值，具体原理如图3所示。
[0026]鉴于现有的DMD的长宽比例为16:9，所以应用的集光棒的长宽比例也应尽量为16:9为宜。
[0027]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，包括:激光光源模组及光学引擎系统，其特征在于:还包括设置于集光棒前端，用于将激光光源模组的入射光源汇集至集光棒的合成棱镜，其中所述的激光光源模组为双激光光源模组；上述两个激光光源模组分别设置于合成棱镜的两侧，使得双激光光源模组发出的两束入射光源经由合成棱镜反射汇集至光学引擎系统的集光棒中，再经由集光棒将光线导入到光学引擎系统的中继系统，最后通过投影镜镜头将画面投影到屏幕上。
2.根据权利要求1所述的应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，其特征在于:所述的合成棱镜由两块结构相同且上下叠加设置的直角梯形台棱镜组成，并使得两块直角梯形台棱镜的每一反射面对应反射一激光光源模组发出的入射光源，并将该入射光源共同反射到集光棒上。
3.根据权利要求2所述的应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，其特征在于:上述两块直角梯形台棱镜的反射面为相对设置结构，使得每一反射面对应反射一激光光源模组发出的入射光源，并使得将入射光源共同反射到集光棒上。
4.根据权利要求2所述的应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，其特征在于:所述直角梯形台棱镜的反射面的倾斜角度优选45°。
5.根据权利要求1所述的应用于激光投影机的双激光光源模组投影结构，其特征在于:所述集光棒的长度大于两倍的激光光源模组光斑直径，其宽度大于一倍的激光光源模组光斑直径。
【文档编号】G02B27/10GK203950112SQ201420406932
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】孔维成, 杜健, 付瑶, 李晓龙, 陈易, 王力 申请人:中国华录集团有限公司