高亮度荧光粉激光投影系统的制作方法
【专利摘要】本申请公开了高亮度荧光粉激光投影系统，包括第一和第二激光光源、第一和第二双色镜、荧光粉色轮，第一和第二激光光源分别用来发出第一和第二波长的激光，所述荧光粉色轮上涂覆有激发波长分别为所述第一和第二波长的第一和第二荧光带，第一双色镜位于第一激光光源和荧光粉色轮之间，用来将所述第一波长的激光透射到所述荧光粉色轮上的第一荧光带，并将第一荧光带受激发射的第一发射波长的光沿第一方向反射到第二双色镜，第二双色镜位于第二激光光源和荧光粉色轮之间，用来将所述第二波长的激光透射到所述荧光粉色轮上的第二荧光带，并沿第一方向透射所述第一发射波长的光，第二双色镜还用来沿第一方向反射第二荧光带受激发射的第二发射波长的光。
【专利说明】高亮度荧光粉激光投影系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及投影【技术领域】，具体地，涉及一种高亮度的荧光粉激光投影系统。
【背景技术】
[0002]目前的激光显示所用激光光源，由于相干性的存在，激光散斑一直是纯激光光源无法避免的缺陷所在。目前较为流行的解决方案是采取折中方案，三色激光中的绿光采用荧光粉光源的方式来解决散斑问题。然而，采用荧光粉激发绿光，由于荧光粉以及荧光粉粘结剂的耐温性能所限制，最高亮度仅能支持100001m。在实际工程应用场合当中，投影机亮度要求达到150001m甚至更高的200001m。目前的荧光粉方案无法实现此目标。
实用新型内容
[0003]考虑到现有技术的上述情况，作出了本实用新型。
[0004]由于单路荧光粉光源受到材料特性的影响无法实现更高亮度，本实用新型提出了双路荧光粉方案，有效地提高了投影机的输出亮度，总输出亮度能够提升I倍，达到200001m。
[0005]根据本实用新型的实施例，提供了一种高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于包括第一和第二激光光源(10、11)、第一和第二双色镜(30、31)、以及荧光粉色轮，其中，第一和第二激光光源(10、11)分别用来发出第一和第二波长的激光，其中，所述荧光粉色轮上涂覆有激发波长分别为所述第一和第二波长的第一和第二荧光带，其中，第一双色镜
(30)位于第一激光光源(10)和荧光粉色轮之间，用来将所述第一波长的激光透射到所述第一荧光带上，并将第一荧光带受激发射的第一发射波长的光沿第一方向反射到第二双色镜(31)，其中，第二双色镜(31)位于第二激光光源(11)和荧光粉色轮之间，用来将所述第二波长的激光透射到所述第二荧光带上，并用来沿第一方向透射所述第一发射波长的光，其中，第二双色镜(31)还用来沿第一方向，反射所述第二荧光带受激发射的第二发射波长的光。
[0006]根据本实用新型的实施例，所述高亮度荧光粉激光投影系统还包括第三和第四激光光源(12、13)、第三和第四双色镜(32、33)，其中，第三和第四激光光源(10、11)分别用来发出第三和第四波长的激光，其中，第三双色镜(32)用来沿第一方向反射所述第三波长的激光，其中，第三双色镜(32)还用来沿第一方向透射所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光，其中，第四双色镜(33)用来沿第二方向反射所述第三波长的激光、所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光，其中，第四双色镜(33)还用来沿第二方向透射所述第四波长的激光。
[0007]根据本实用新型的实施例，所述第一和第二荧光带是所述荧光粉色轮上的同心但半径不同的两个环形荧光带，所述荧光粉色轮由色轮电机驱动，围绕圆心旋转。
[0008]根据本实用新型的实施例，所述第一方向与所述第二方向垂直。
[0009]根据本实用新型的实施例，所述第一激光光源(10)和所述第一双色镜(30)之间还布置有第一准直透镜(20)，所述第二激光光源(11)和所述第二双色镜(31)之间还布置有第二准直透镜(21)，所述第三激光光源(12)和所述第三双色镜(32)之间还布置有第三准直透镜(22)，所述第四激光光源(13)和所述第四双色镜(33)之间还布置有第四准直透镜(23)。
[0010]根据本实用新型的实施例，所述第一波长为450nm，所述第二波长为405nm，所述第三波长为447至451nm,所述第四波长为635至638nm。
[0011]根据本实用新型的实施例，所述第一发射波长为515nm，所述第二发射波长为545nm。
[0012]根据本实用新型的实施例的高亮度荧光粉激光投影系统，还包括匀光装置和投影成像装置，所述匀光装置用来对第四双色镜(33)反射的所述第三波长的激光、所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光、第四双色镜(33)透射的所述第四波长的激光进行匀光并输出到所述投影成像装置。
[0013]根据本实用新型的实施例，所述投影成像装置为DLP、Lcos或者IXD成像装置中的一种。
[0014]本实用新型的有益效果主要在于:双荧光粉绿光激发源的应用，将投影亮度提高I倍，直接决定了投影机的应用领域，包括了绝大多数的工程投影应用需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是根据本实用新型的实施例的高亮度荧光粉激光投影系统的结构示意图。
[0016]图2是根据本实用新型的实施例的高亮度荧光粉激光投影系统的双路荧光粉波分复用结构的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步具体说明，由此，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。
[0018]本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本实用新型的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本实用新型的原理的示例、而不意味着任何限制。本实用新型能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本实用新型的原理和精神即可。
[0019]另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
[0020]图1是根据本实用新型的实施例的高亮度荧光粉激光投影系统的结构示意图。
[0021]如图1所示，一种投影领域的高亮度荧光粉激光投影系统，主要包括双路荧光粉波分复用结构、红绿蓝光合光系统、匀光系统和投影成像系统。
[0022]如图2所示，双路荧光粉波分复用结构采用一个荧光粉色轮系统，其中两路激发激光分别对应于荧光粉带I和荧光粉带II，从而简化了结构。荧光粉带I和荧光粉带II粘结(涂覆)在一个圆形色轮盘上，荧光粉带I和荧光粉带II是同心但不同半径的环带，其上分别涂覆具有不同发射波长的两路荧光粉，色轮盘使用色轮电机驱动旋转。
[0023]红绿蓝合光系统包括四个双色镜30、31、32、33，其中，双色镜30是绿光双色镜，双色镜31、32、33是红蓝双色镜。红蓝双色镜镀膜可以针对激光波长进行设计，绿光双色镜镀膜需要将针对激光的反射膜更替为绿光波段的宽带膜系。
[0024]匀光系统(图中未示出)位于双色镜33后端，其可以是匀光棒或者复眼透镜组匀光结构的一种。
[0025]投影成像系统可以是DLP、Lcos或者IXD成像系统的一种。
[0026]荧光粉的激发波长可以通过不同设计实现调节，荧光粉的发射半高宽为28nm，利用此特性，分别采用520nm和540nm左右的发射波段的荧光粉，利用带通反射片将上述两个波长的光合束使用，从而将绿光功率提升I倍以上。
[0027]下面详细说明根据本实用新型的实施例的高亮度荧光粉激光投影系统的工作原理。
[0028]两路荧光粉绿光光源的激发激光波长均为450nm，发射波长分别为515nm、545nm，两路荧光粉绿光光源的波谱半高宽均为28nm。
[0029]激发激光器10发出450nm(也可为405nm)波长的蓝光，通过透镜20准直后经过双色镜30，然后经过透镜组40，聚焦在荧光粉带I上，发射出515nm的绿光，515nm绿色荧光经过透镜组40准直后经过双色镜30反射；双色镜30针对450nm激光45°增透，515nm荧光45°高反。
[0030]激发激光器11发出450nm(也可为405nm)波长的蓝光，通过透镜21准直后经过双色镜31，然后经过透镜组41，聚焦在荧光粉带II上，发射出545nm的绿光，545nm绿色荧光经过透镜组41准直后经过双色镜31反射；双色镜31针对450nm激光45°增透，515nm荧光45°增透，545nm荧光45°高反。515nm和545nm的增透高发镀膜曲线在530nm处反向。
[0031]蓝光激光器12通过透镜22准直后经过双色镜32反射；双色镜32针对450nm左右的激光45°高反，515nm荧光45°增透，545nm荧光45°增透。
[0032]红光激光器13通过透镜23准直后经过双色镜33投射；双色镜33针对638nm左右的激光45°增透，450nm左右的激光45°高反，515nm荧光45°高反，545nm荧光45°高反。
[0033]简而言之，激发出的绿光515nm经过双色镜31与绿光545nm合为一束，合束后的光经过双色镜32与蓝光450nm合为一束，合束后的光经过双色镜33与红光638nm合为一束，形成准直的白光输出。
[0034]准直的白光束经过耦合镜(未示出)进入匀光棒，匀光棒后端面经过投影成像在DMD芯片上，经过DMD芯片调制形成图像，经过镜头投影在屏幕上。
[0035]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种高亮度突光粉激光投影系统，其特征在于包括第一和第二激光光源(10、11)、第一和第二双色镜(30、31)、以及荧光粉色轮， 其中，第一和第二激光光源(10、11)分别用来发出第一和第二波长的激光， 其中，所述荧光粉色轮上涂覆有激发波长分别为所述第一和第二波长的第一和第二荧光带， 其中，第一双色镜(30)位于第一激光光源(10)和荧光粉色轮之间，用来将所述第一波长的激光透射到所述第一荧光带上，并将第一荧光带受激发射的第一发射波长的光沿第一方向反射到第二双色镜(31)， 其中，第二双色镜(31)位于第二激光光源(11)和荧光粉色轮之间，用来将所述第二波长的激光透射到所述第二荧光带上，并用来沿第一方向透射所述第一发射波长的光， 其中，第二双色镜(31)还用来沿第一方向，反射所述第二荧光带受激发射的第二发射波长的光。
2.根据权利要求1所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于还包括第三和第四激光光源(12、13)、第三和第四双色镜(32、33)， 其中，第三和第四激光光源(10、11)分别用来发出第三和第四波长的激光， 其中，第三双色镜(32)用来沿第一方向反射所述第三波长的激光， 其中，第三双色镜(32)还用来沿第一方向透射所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光， 其中，第四双色镜(33)用来沿第二方向反射所述第三波长的激光、所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光， 其中，第四双色镜(33)还用来沿第二方向透射所述第四波长的激光。
3.根据权利要求2所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于，所述第一和第二荧光带是所述荧光粉色轮上的同心但半径不同的两个环形荧光带，所述荧光粉色轮由色轮电机驱动，围绕圆心旋转。
4.根据权利要求3所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
5.根据权利要求4所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于， 所述第一激光光源(10)和所述第一双色镜(30)之间还布置有第一准直透镜(20)， 所述第二激光光源(11)和所述第二双色镜(31)之间还布置有第二准直透镜(21)， 所述第三激光光源(12)和所述第三双色镜(32)之间还布置有第三准直透镜(22)， 所述第四激光光源(13)和所述第四双色镜(33)之间还布置有第四准直透镜(23)。
6.根据权利要求5所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于，所述第一波长为450nm,所述第二波长为405nm,所述第三波长为447至451nm,所述第四波长为635至638nm。
7.根据权利要求6所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于，所述第一发射波长为515nm,所述第二发射波长为545nm。
8.根据权利要求7所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于还包括匀光装置和投影成像装置， 所述匀光装置用来对第四双色镜(33)反射的所述第三波长的激光、所述第一发射波长的光、以及所述第二发射波长的光、第四双色镜(33)透射的所述第四波长的激光进行匀光并输出到所述投影成像装置。
9.根据权利要求8所述的高亮度荧光粉激光投影系统，其特征在于，所述投影成像装置为DLP、Lcos或者IXD成像装置中的一种。
【文档编号】G03B21/20GK203965786SQ201420407116
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】赵振宇, 王玉鲁 申请人:中视迪威激光显示技术有限公司