[发明专利]一种激光混合光源投影机及其光源装置

说明书

 

技术领域

本发明属于投影显示技术领域，具体涉及一种激光混合光源投影机及其光源装置。

背景技术

激光混合光源指投影机的光源由LED和LD（Laser Diode，半导体激光器）共同组成。目前，激光混合/纯激光光源（R+B）投影机，原理方案见图1：通过红色LED（或红色LD）、蓝色LD激励色轮上的绿色荧光粉产生绿光，蓝色LD直接出光，在时间上交替照射DMD（Digital Micro mirror Device），利用人眼的视觉残留效应，通过投影镜头在屏幕上呈现出彩色图像。

在色轮上，约1/5～1/4的圆周区域，是一片透明玻璃，而剩下约3/4～4/5的区域，是一片和玻璃一样厚的金属板，金属板和玻璃在保证极高的平面度和旋转动平衡性能上，粘接成一个圆盘（色轮），再组装于马达的转轴上。在金属板上面，涂了一圈环带状的绿色荧光粉，色轮按DMD的场序同步旋转，在图像的绿色场时，LD点亮，照在荧光粉上，荧光粉发绿光，由反射镜L合入光路系统，当到了蓝色场时，色轮的玻璃转到光路上，LD发出的蓝色光线，透过色轮，经反射镜N、H合入主光路，而当红色的场时，蓝色LD熄灭，红色的LED/LD点亮，红色的场完毕后，红色LED/LD熄灭。

采用色轮不足之处主要体现在：由于使用了旋转的机械色轮，这让整个光源系统的响应速度，大幅降低，没有发挥出固体光源纳秒级高速响应的先天优势；色轮的转速有极轻微偏差，会出现颜色失真和图像像质恶化；涂有荧光粉的色轮，转盘全部裸露在空气中，运行一段时间后，色轮会脏污，投影机性能下降，需要清洗和维护。

发明内容

针对前述的不足，本发明的目的是提供一种不采用色轮的激光混合光源投影机及其光源装置，使投影机性能得到提升。

本发明提供的激光混合光源投影机的光源装置，该装置包括蓝光LED光源、红光LED光源、绿光LED光源及位于各光源前端的透镜组，蓝色半导体激光管及其前端的透镜组，分光镜A，分光镜B；所述绿光LED光源表面有绿色荧光粉；所述绿光LED光源与半导体激光管相对，分光镜B位于二者之间，所述蓝光LED光源设置在分光镜B一侧，分光镜A设置在红光LED光源前面；所述蓝光LED光源发射的蓝光透过分光镜B和分光镜A；所述红光LED光源发射的红光经分光镜A反射；所述绿光LED光源发射的绿光，与绿光LED光源经半导体激光管发射的蓝色激光照射荧光粉激发的绿光叠加，经分光镜B反射，透过分光镜A；然后上述三色光通过中继透镜汇合进入积分系统。

所述绿光LED光源为蓝色LED晶片，表面涂有绿色荧光粉。

所述分光镜B反射绿光、透射蓝光，分光镜A反射红光、透射绿光和蓝光。

优选所述蓝色半导体激光管有9颗，呈3*3矩阵排列。相对应，蓝色半导体激光管前端的透镜组共9组，呈3*3矩阵排列，每组由1片非球面镜片和1片柱面镜组成。优选在3*3透镜阵列的出口，设置有光栅散射片。

本发明还提供一种激光混合光源投影机，包括上述的光源装置，在分光镜A后依次排列有中继透镜、全反射镜A、梯形实心光棒、两片转折透镜和成像系统。

优选在两片转折透镜之间设置一片非对称光阑。

因为不采用色轮，投影机的光学引擎响应速度由速度较快的DMD决定，不再有高速旋转的机械色轮这个物理瓶颈，横向对比显著改善了画质；同时，杜绝了色轮的光圈效应影响，图像更加稳定，比现有的激光混合光源DLP投影机，有本质的改善；而且整个光学系统全密封，充入氮气，永远消除了灰尘、湿度变化起雾和集灰等天敌。

本发明用独立的蓝色半导体激光器，和绿色LED同步点亮，照射绿色LED上的荧光粉，在没有增加LED发光面积（数值孔径）的前提下，显著提升原绿色LED的亮度，最终提升投影机的输出亮度。

具体来说，本发明有如下有益效果：

（1）不再使用色轮的涉激光投影机光源系统，杜绝了色轮对画质影响的先天不足，真正体现固体光源的优越性；

（2）用发绿光的荧光粉型LED，利用其自身发光，代替市场上现有系统的部分LD发光，利用LED自带的荧光粉，代替现有系统色轮的荧光粉，在实现输出亮度满足市场需求时，实现成本的大幅降低，性能的本质提升；

（3）引入激光系统，在不增加光源发光面积的情况下，成倍增加投影机的亮度输出。

附图说明

附图1为现有激光/激光混合光源DLP投影机光学引擎基本结构。

附图2为本发明的投影仪光学系统。

具体实施方式