一种投影照明系统的制作方法

1.本发明涉及激光投影显示技术领域，尤其涉及一种投影照明系统。


背景技术：

2.近年来，投影仪被广泛应用于商业、教育、工程和家庭。消费者对于投影系统的性能要求也在不断提升，包括亮度、色域、对比度、寿命和性价比。
3.照明系统对投影仪的性能起着至关重要的作用。通常情况下，照明系统需要将光源所提供的光能转化为红、绿、蓝照明光束并汇聚至dmd(数字微镜器件)或液晶板，最后通过投影镜头在屏幕上显示彩色图像。
4.目前，由于蓝色激光器所需半导体材料转化效率高且已大规模量产，其成本通常较低。然而，红色和绿色激光器有着较高的价格，不利于投影仪整机成本的控制。此外，红色荧光粉的热衰减效应十分明显，因此，目前常用的一种投影照明系统中通常采用蓝色激光器激发含有黄色和绿色荧光粉的荧光轮来产生黄色和绿色光束再用过滤色轮滤去不需要波段的色光来产生所需红绿色照明光束。
5.然而，上述一种投影照明系统中在荧光轮上同时包括荧光激发区和蓝光透过区，需设置额外的蓝光光路，从而增大了整个照明系统的体积。此外，目前常用的ce:yag黄色荧光粉有着从绿色一直到红色的光谱范围，因此在实际照明中会滤去大量的无用光，造成了光能的浪费。并且，ce:yag荧光粉中红色光谱的占比要明显低于绿色光谱，在白平衡过程中往往会进一步降低绿色光的含量来保持投影画面的效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种投影照明系统，目的在于使照明系统小型化的同时提高光能的利用率。
7.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
8.一种投影照明系统，包括第一激光光源阵列、第二led光源、led准直镜组、荧光轮、荧光准直镜组、导光系统、聚光透镜和光棒；
9.所述第一激光光源阵列用于提供第一波长激光光束；
10.所述第二led光源用于提供第二波长照明光束；
11.所述led准直镜组用于准直第二波长照明光束；
12.所述荧光轮用于受激产生第三波长照明光束；
13.所述荧光准直透镜组用于准直第三波长照明光束；
14.所述导光系统用于将照明光束导向聚光透镜；
15.所述聚光透镜用于将照明光束汇聚至光棒入口；
16.所述光棒用于对照明光束进行匀化处理。
17.进一步方案为，所述导光系统包括第一分色镜和第二分色镜，所述导光系统将第一波长激光光束分为两部分，第一部分第一波长激光光束被第一分色镜反射至光棒，第二
部分第一波长激光透过第二分色镜后经荧光轮激发产生第三波长照明光束。
18.进一步方案为，所述导光系统包括光学轮、第二分色镜及第三分色镜；所述光学轮包括反射区和透射区，所述反射区用于反射入射的第一波长的激光光束至聚光透镜；所述透射区透过入射的第一波长的激光光束至荧光准直镜组并聚焦在荧光轮上转化为第三波长照明光束。
19.进一步方案为，所述激光光源阵列为两个单独的激光光源阵列，并设置在导光系统的两侧；所述导光系统包括第四分色镜和第三分色镜，第一部分第一波长激光光束被导光系统的第四分色镜反射至光棒，第二部分第一波长激光经第四分色镜反射至荧光轮经激发产生第三波长照明光束。
20.进一步方案为，所述荧光轮仅包括一个荧光激发区。
21.进一步方案为，所述荧光轮上的荧光激发区为三层结构，底层为基板上镀有金属增反膜，用于反射激发光和荧光，中间层为荧光粉层，涂覆有相应颜色的荧光粉，上层为光学保护层，在荧光粉层上镀有增透膜，用于实现激光和荧光透过率的最大化。
22.进一步方案为，所述导光系统配置在第一波长激光光束的传播方向上。
23.进一步方案为，所述第一激光光源阵列有至少两组激光元件；所述激光光源阵列通过脉冲电流驱动。
24.进一步方案为，所述反射区上镀有增反膜。
25.本发明的有益效果在于：
26.本发明的一种投影照明系统，通过不同颜色的照明光束通过导光系统调整方向，荧光轮结构上无需设置透光区域，因此可以实现照明系统的小型化。此外，单色激光阵列光源与led光源和纯色荧光轮的结合提高了照明系统的光能利用率的同时降低了成本。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例的一种投影照明系统结构示意图；
29.图2为本发明实施例中另一种投影照明系统结构示意图；
30.图3为本发明实施例中又一种投影照明系统结构示意图；
31.图4为图2的光学轮结构的正视图；
32.附图中标记：100
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第一激光光源阵列；110
‑
第一部分第一波长激光光束；120
‑
第二部分第一波长激光光束；200
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第二led光源；210
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led准直镜组；300
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荧光轮；310
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荧光准直镜组；10
‑
导光系统；20
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聚光透镜；30
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光棒；11
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第二分色镜；12
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第一分色镜；40
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第三分色镜；50
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第四分色镜。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
34.如图1所示，本实施例提供一种投影照明系统，包括第一激光光源阵列100、第二led光源200、led准直镜组210、荧光轮300、荧光准直镜组310、导光系统10、聚光透镜20、光棒30。所述第一激光光源阵列100用于提供第一部分第一波长激光光束110和第二部分第一波长激光光束120，所述第二led光源200用于提供第二波长光束，所述导光系统10包括第二分色镜11和第一分色镜12，所述led准直镜组由透镜201和透镜202组成，用于准直第二波长的led光束，所述荧光准直透镜组由透镜301和透镜302组成，用于准直受激荧光。
35.其照明光路为：如图1所示，第一激光光源阵列100发出的第一部分第一波长激光光束110和第二部分第一波长激光光束120照射在导光系统10上，其中第一部分第一波长激光光束110照射在第一分色镜12上，经第一分色镜反射后透过第二分色镜11并经过聚光透镜20汇聚后进入光棒；第二部分第一波长激光光束120透过第二分色镜11后经荧光准直镜组310聚焦在荧光轮300上转化为第三波长荧光并反射，再次经荧光准直镜组310准直后由第二分色镜11反射至聚光透镜20并汇聚进入光棒。第二led光源200发出第二波长光束，经led准直镜组210准直后通过导光系统10到达聚光透镜后汇聚至光棒。
36.在本实施例中，如图1所示，第一激光光源阵列100发出的第一波长激光光束为蓝色激光光束，第二光源200发出的第二波长光束为红色光束。第一激光光源阵列100至少包括2组激光器，一部分照射在第一分光镜12上，另一部分照射在第二分光镜11上，但本发明不以此为限。
37.本实例中的导光系统10包括第二分色镜11和第一分色镜12；第二分色镜11可同时透过蓝色和红色波长带光，反射绿色波长带光；第一分色镜12可透过红色波长带光，反射蓝色波长带光。
38.在本实施例中，荧光轮300位于第一波长激光光束120的传播路径上且荧光轮300仅包括绿色荧光粉。如图1所示，第一波长激光光束120经第二分色镜11和荧光准直镜组310入射在荧光轮300上而转化为第三波长荧光光束。
39.如图1所示，红色照明光束由红色led光源200提供，蓝色照明光束由第一部分第一波长激光光束110提供，绿色照明光束由第二部分第一波长激光光束120激发荧光轮300提供。通过本实施例的方案，可以使照明光路小型化。此外，红色led和纯绿色荧光轮的使用也在节省成本的同时提高了照明系统的合光效率。
40.图2是本发明实施例中另一种照明系统架构示意图。参照图2，在本实施例中，图2的照明系统与图1类似，其差异如下：导光系统10包括光学轮14、第二分色镜11及第三分色镜40；第二led光源200发出第二波长光束，经led准直镜组210准直后被第三分色镜40反射并透过聚光透镜20汇聚后进入光棒。
41.如图4所示，光学轮12分为反射区1和透射区2，其中反射区1上镀有增反膜，可反射入射的蓝色激光，反射的蓝色激光穿过第二分色镜11和第三分色镜40照射在聚光透镜20上，经聚光透镜20汇聚后进入光棒，透射区2透过入射的蓝色激光至荧光准直镜组310并聚焦在荧光轮300上，转化为第三波长荧光，透射区2材料可为空气也可为扩散片。此外反射区1和透射区2应有合理的配重来保持光学轮12的平衡和最大程度的降低噪声。
42.在本实施例中，第三分色镜40可透过蓝色和绿色波长带光并反射红色波长带光。
43.如图2所示，在图2的实施例中，红色照明光束由红色led光源200提供，蓝色照明光束由第一部分第一波长激光光束110提供，绿色照明光束由透射过透射区2的第一部分第一波长激光光束110和第二部分第一波长激光光束120激发荧光轮300提供。通过本实施例的方案，增加了照射在荧光轮300上激发光的能量，进一步增强了照明系统的光效。
44.图3是本发明实施例中又一种照明系统架构示意图。在本实施例中，照明系统的差异如下：第一激光光源阵列分为两部分，使得第一部分第一波长激光光束110和第二部分第一波长激光光束120分别位于导光系统10的两侧，导光系统10包括两面分别镀膜的第四分色镜50和第三分色镜40。此外，第二led光源200发出第二波长光束，经led准直镜组210准直后被第三分色镜40反射并透过聚光透镜20汇聚后进入光棒。
45.参照图3，在本实施例中，照明系统的差异如下所述：第一激光光源阵列100发出的蓝色的第一部分第一波长激光光束110和第二部分第一波长激光光束120分别照射在第四分色镜50的两侧，其中蓝色的第一部分第一波长激光光束110被第四分色镜50反射后穿过第三分色镜40并经聚光透镜20汇聚后进入光棒；蓝色的第二部分第一波长激光光束120被第四分色镜50反射后经荧光准直镜组310聚焦在荧光轮300上转化为绿色荧光并反射，再次经荧光准直镜组310准直后依次穿过第四分色镜50、第三分色镜40至聚光透镜20并汇聚进入光棒。
46.如图3所示，红色照明光束由红色led光源200提供，蓝色照明光束由第一部分第一波长激光光束110提供，绿色照明光束由第二部分第一波长激光光束120激发荧光轮300提供。通过本实施例的方案，进一步简化了系统光路。
47.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。