[发明专利]光源装置、光源产生方法及包含光源装置的激光投影机

说明书

技术领域

本发明涉及激光投影技术，尤其涉及一种光源装置、光源产生方法及包含该光源装置的激光投影机。

背景技术

近年来，激光投影机因其原理简单、制造难度低、色彩丰富以及视觉影响小等优点而被广泛地应用于多种场合，例如电视投影、微型投影以及一些商用和娱乐系统等。

众所周知，光学画面至少需要由不同主波长的光波组成，例如蓝色、绿色和红色光波。基于目前的技术，通常情况下会以一种波长的光源作为激发光来生成另一种波长的光源，而后再与其他波长的光源分时发射，在投影屏幕上显示出各种画面。例如以蓝光半导体激光器所发出的蓝色激光作为激发光，激发绿光荧光粉来产生绿光。

图1是现有技术中光源装置的结构及原理示意图。参见图1，这里的光源包括：波长各不相同的第一光源101、第二光源(未示出)和第三光源116。该光源装置包括：准直镜102、反射镜群103、第一聚光透镜104、第一二向色片105、第二聚光透镜106、荧光轮107、第一转向镜109a、第二转向镜109b、第一反射镜110a、第二反射镜110b、第二二向色片111、第三聚光透镜112、光棒113、第四聚光透镜114和第三转向镜115。

其中第一二向色片105允许第一光源和第三光源透过、对第二光源进行反射，第二二向色片111允许第一光源透过，对第二光源和第三光源进行反射。

并且，荧光轮107的部分区域内涂敷有荧光粉，在以第一光源101为激发光的情况下，涂敷有荧光粉的区域产生第二光源。由于荧光轮可旋转，第一光源照射到荧光轮107的不同区域，会产生不同波长的光。

在图1中，第一光源101出射的具有第一波长的光束呈发散状入射至准直镜102，准直镜102将该光束准直成平行光束；反射镜的反射作用使得该平行光束的光轴旋转90度，第一聚光透镜104对旋转光轴后的平行光束进行会聚，向第一二向色片105出射；第一光源的光束透过第一二向色片105后，经第二聚光透镜106会聚处理后，到达荧光轮107。

荧光轮107在驱动马达117的驱动下旋转。对于旋转中的荧光轮107，若第一光源101入射于荧光粉区域时，激发荧光粉发射出具有第二波长的第二光源，该第二光源以相反于第一光源入射方向的方向出射，到达第一二向色片105后，其光轴在反射作用下被旋转90度，再经过第一转向镜109a、第一反射镜110a、第二转向镜109b后，向第二二向色片111入射；由于第二二向色片111对第二光源进行反射，则第二光源的光束射向第三聚光透镜112，最后聚焦到光棒113内。简言之，第一光源101入射于荧光轮107的荧光粉区域时，光棒113收集到的是具有第二波长的第二光源。

若第一光源101入射于荧光轮107上未涂敷荧光粉的透过区域时，第一光源101透射荧光轮107，经第四聚光透镜114、第二反射镜110b和第三转向镜115的会聚、反射和转向后，透过第二二向色片111传输至第三聚光透镜112，最终聚焦到光棒113内。也就是说，第一光源101入射于荧光轮107的透过区域时，光棒113收集到的是具有第一波长的第一光源。

具有第三波长的第三光源116以平行于第一光源的光轴的方向出射，经过第二聚光透镜106的会聚后，到达第一二向色片105，由于第一二向色片105允许第三光源透过，则第三光源再经过第一转向镜109a、第一反射镜110a、第二转向镜109b的转向、反射和再转向后，到达第二二向色片111；第二二向色片111将第三光源116的光轴旋转90度，经过第三聚光透镜112，最终聚焦到光棒113内。

基于以上的结构和原理，通过控制第一光源和第三光源的点亮时间，同时控制荧光轮的旋转速度，可以实现第一光源、第二光源、第三光源分时进入光棒113内，得到不同颜色的光斑，进而构成显示画面。

虽然上述现有的光源装置使得激光投影得以实现，但是，从图1中可以非常直观地发现，该光源装置中的光学部件过多、光路过长。光束每经过一个光学部件，都会损失一部分能量，并且光路的长短也会影响光束的能量损耗。因此各个光源在图1所示的光源装置中传输之后，能量会有较大程度的降低，能量利用率较低。

而且，现有的光源装置中，光学部件数量较多导致整体结构较为复杂，并且体积也会相应地较大。这样的光源装置显然无法适应越来越明显的小型化要求。

此外，为了保证光源装置的正常运行，必须保证每个光学部件自身安装位置及相对位置的正确性，装配难度较大；当其中的光学部件出现故障时，无法短时间找到问题所在，维修难度较高。

因此，存在一种对能够提高能量利用率的光源装置的需要。