[发明专利]混光式带荧光粉激发的单色光源及使用其的投影光学引擎

说明书

技术领域

本发明涉及基于荧光粉激发的光源及投影显示技术，尤其涉及一种混光式带荧光粉激发的单色光源及使用其的投影光学引擎。

背景技术

光源是液晶投影机重要的部件之一，其亮度、光利用率和发热量直接影响到投影图像的质量、投影机的功耗、投影机使用和维护成本等问题。在过去，大多数投影机均采用超高压汞灯(UHP)或金卤灯作为光源，这类光源虽然亮度能满足要求，但是其耗能高寿命短，光转换效率较低，发热量大，而且会对环境造成污染，因此不是很适合用作投影光源。如今，越来越多的液晶投影机都开始使用环保、转换效率高的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为光源。

作为显示和照明领域的LED光源，现有的低成本LED光源通常采用荧光转换，即，利用预定波长的发射光来激发荧光粉，产生白光。例如：日本日亚(Nichia)公司的白光专利，就是利用蓝光LED来激发黄色YAG荧光粉来产生白光。然而，这种利用单一光源配合荧光粉的方式，荧光粉的激发能量比较低，从而降低输出亮度。

为了满足高亮度和高输出功率的要求，通常采用加大芯片尺寸、提高驱动电流等方式来提高性能。例如：Luminus Devices推出专为微型显示器(包括高亮度口袋型投影机、智慧型投影显示器及通用照明等应用)设计的三基色(RGB)芯片组，使用独立封装的红色LED芯片、绿色LED芯片和蓝色LED芯片，每颗LED即为单一、高亮度、大尺寸单电路芯片，可承受极大的功率和快闪。当三种芯片结合时，芯片组在脉冲模式下可产生高亮度的白光，满足液晶投影等的需求。然而，芯片面积越大，驱动电流越高，所产生的热量也越来越大，往往会缩短光源的使用寿命，且，单个芯片的输出也有限；另外，高亮度、大芯片LED，价格昂贵，使光源的制作成本较高，进而导致液晶投影的成本相对较高，限制了液晶投影的发展。

发明内容

有鉴于此，须提供一种荧光粉的激发能量大、亮度高、成本低的混光式带荧光粉激发的单色光源，从而使最终出射的单色光的功率增大。

另外，还需提供一种亮度高、成本低、投影显示效果好的投影光学引擎。

本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种混光式带荧光粉激发的单色光源，包括第一泵浦光源模组，第二泵浦光源模组，合色镜，滤光片，光学透镜以及荧光粉层。其中，第一泵浦光源模组出射第一泵浦光。第二泵浦光源模组出射第二泵浦光，该第二泵浦光的峰值波长与所述第一泵浦光的峰值波长不同。合色镜用于合并所述第一泵浦光和第二泵浦光为一束泵浦光。滤光片设置在所述合色镜的出射光路上。光学透镜设置在所述滤光片的出射光路上。荧光粉层设置在所述滤光片与光学透镜之间，用于吸收第一泵浦光、第二泵浦光，激发出波长不同与该第一泵浦光、第二泵浦光的荧光。所述光学透镜朝向荧光粉层的表面镀有第一薄膜，用于透射荧光，反射第一泵浦光、第二泵浦光。所述滤光片朝向荧光粉层的表面镀有第二薄膜，用于透射第一泵浦光、第二泵浦光，反射荧光。

一种投影光学引擎，包括微显示面板，投影镜头以及照明装置。其中，微显示面板对入射光进行调制，并调制出携有图像信息的图像光。投影镜头用于将所述微显示面板上的图像信息投影成像到屏幕上。照明装置照射所述微显示面板。该照明装置包括至少一个上述所述的混光式带荧光粉激发的单色光源。

一种投影光学引擎，包括照明装置，数字微镜器件，全内反射棱镜以及投影镜头。其中，照明装置用于提供入射光线，其包括至少一个上述所述的混光式带荧光粉激发的单色光源。数字微镜器件选择性的反射所述入射光线以产生影像光线。全内反射棱镜设置于所述照明装置与数字微镜器件之间，将入射光线导入所述数字微镜器件并反射所述数字微镜器件出射的影像光线。投影镜头用于接收该数字微镜器件所出射的影像光线，并将该影像光线投影成影像画面。

本发明的单色光源，通过两种泵浦光源模组所出射的泵浦光的混光方式，增加荧光粉的激发能量，从而增加荧光的出射亮度，与传统的大芯片相比，成本低，且使最终出射的单色光的功率增大。另外，利用滤光片、光学透镜上设置的波通特性相反的两种薄膜，使得向泵浦光源模组散射的荧光得到利用，由单色光源的出射面出射，同时，避免了射到荧光粉层上未被吸收利用的泵浦光由单色光源的出射面出射，提高光输出纯度。而使用这种单色光源的投影光学引擎，激发能量大、成本低的至少一个混光式带荧光粉激发的单色光源出射亮度高的光，不同单色光源出射不同颜色的光，照射微显示面板/数字微镜器件，之后，由微显示面板/数字微镜器件调制出图像光，从投影镜头输出到外部屏幕，结构简单，亮度高，生产成本较低，投影显示效果好。