應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，包括：激光光源模組及光學(xué)引擎系統(tǒng)以及設(shè)置于集光棒前端，用于將激光光源模組的入射光源匯集至集光棒的合成棱鏡，其中激光光源模組為雙激光光源模組；激光光源模組分別設(shè)置于合成棱鏡的兩側(cè)，使得雙激光光源模組發(fā)出的兩束入射光源經(jīng)由合成棱鏡反射匯集至光學(xué)引擎系統(tǒng)的集光棒中，再經(jīng)由集光棒將光線導(dǎo)入到光學(xué)引擎系統(tǒng)的中繼系統(tǒng)，最后通過投影鏡鏡頭將畫面投影到屏幕上。本實用新型有效提高了現(xiàn)有的激光投影機的亮度且使用兩個熒光色輪來均分二倍的激光光功率，熒光色輪的直徑可以做到不變，有效地解決了激光光功率增加對熒光色輪帶來的致命影響，使得投影機的整體厚度維持不變。
【專利說明】應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及圖像顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說是涉及一種應(yīng)用于激光投影機的投影結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]以激光為光源的投影機已經(jīng)成為未來投影機的趨勢，激光投影機的光源方案基本上有兩種，第一種，直接以RGB三色激光為光源，這種方案可以做到非常高的亮度(幾萬流明的等級)，但是以現(xiàn)在的技術(shù)而言，其體積會非常的龐大，而且激光直接投射危險性大，所以只能作為特殊的功能場合固定安裝使用，具有一定的局限性；另一種采用RGB三色光，將熒光作為投影機的光源使用，由于從投影機出來的光為熒光粉發(fā)出的熒光，所以危險性大大降低，而且激光使用的是半導(dǎo)體激光二極管，體積大大的縮小，同等亮度等級基本上可以做到與傳統(tǒng)投影機相當?shù)捏w積。
[0003]目前，在民用和商用領(lǐng)域，多選用第二種“激光激發(fā)熒光粉發(fā)光”方案為主要應(yīng)用方案，這種方案的激光投影機光學(xué)系統(tǒng)原理如圖1所示:
[0004]半導(dǎo)體激光二極管A發(fā)出的激光經(jīng)過匯聚光學(xué)系統(tǒng)B，再經(jīng)過波長選擇透過反射鏡C匯聚到熒光色輪D上，激發(fā)熒光粉發(fā)光，熒光粉發(fā)出的光經(jīng)過波長選擇透過反射鏡C反射到另一匯聚光學(xué)系統(tǒng)E中，熒光經(jīng)匯聚系統(tǒng)E匯聚到集光棒F中，經(jīng)激光棒F均光后經(jīng)過中繼系統(tǒng)G及TIR棱鏡H后照射到顯示元件DMD I，DMD I反射的光線再經(jīng)過TIR棱鏡H后進入投影鏡頭J，最終投影屏幕上；其中半導(dǎo)體激光二極管A、匯聚光學(xué)系統(tǒng)B、反射鏡C、熒光色輪D、匯聚系統(tǒng)E組成的系統(tǒng)稱為:激光投影機激光光源模組，集光棒F、中繼系統(tǒng)G、TIR棱鏡H、DMD I組成的系統(tǒng)稱為:光學(xué)引擎系統(tǒng)。
[0005]但是，實際上激光的能量是非常的高，照射到熒光粉上的光點的溫度也會相應(yīng)的非常高，在持續(xù)的激光照射下(即持續(xù)的高溫環(huán)境下)會非?？斓牧踊?，為了解決這個問題，通常采用熒光色輪方案，即將熒光粉均勻的涂抹在一個圓盤上，在使用時使圓盤高速旋轉(zhuǎn)達到7200轉(zhuǎn)/秒，這樣激光就不會持續(xù)的照射在熒光色輪的同一個位置，采用這種辦法后熒光粉的壽命可以達到2萬小時以上，投影機亮度30001m的等級使用的熒光色輪的直徑大概為50mm到70mm之間，要想做更高亮度(如:60001m以上)的投影機就需要成倍的增加半導(dǎo)體激光二極管的光功率——即增加半導(dǎo)體激光二極管的數(shù)量，二極管數(shù)量成倍的增加意味著光學(xué)通光孔徑也需要成倍的增加，這樣會使整個光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計難度幾何次方的增加，成本也會三倍四倍的增加；而且當光功率成倍的增加時，熒光色輪的直徑也需要成倍甚至是更多的增加，熒光色輪的直徑將達到150_的等級，甚至更大。這么大直徑的熒光色輪在高速(7200轉(zhuǎn)/秒)旋轉(zhuǎn)時使用的穩(wěn)定性很難保證，而且會使投影機的厚度變得非常的大。上述問題就是現(xiàn)有激光投影機關(guān)于高亮度的瓶頸問題基本概況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是要提供一種新型的應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠不增加熒光色輪的尺寸和投影機本身的體積的條件下，有效提聞激光投影機的投影売度。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案:
[0008]應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，包括:激光光源模組及光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于:還包括設(shè)置于集光棒前端，用于將激光光源模組的入射光源匯集至集光棒的合成棱鏡，其中所述的激光光源模組為雙激光光源模組；上述兩個激光光源模組分別設(shè)置于合成棱鏡的兩側(cè)，使得雙激光光源模組發(fā)出的兩束入射光源經(jīng)由合成棱鏡反射匯集至光學(xué)引擎系統(tǒng)的集光棒中，再經(jīng)由集光棒將光線導(dǎo)入到光學(xué)引擎系統(tǒng)的中繼系統(tǒng)，最后通過投影鏡鏡頭將畫面投影到屏幕上。
[0009]所述的合成棱鏡由兩塊結(jié)構(gòu)相同且上下疊加設(shè)置的直角梯形臺棱鏡組成，使得每一反射面對應(yīng)反射一激光光源模組發(fā)出的入射光源，并使得入射光源共同反射到集光棒上。
[0010]從結(jié)構(gòu)空間的布局上考慮，上述兩塊直角梯形臺棱鏡的反射面優(yōu)選為相對設(shè)置結(jié)構(gòu)。
[0011]所述直角梯形臺棱鏡的反射面的傾斜角度優(yōu)選45°。
[0012]所述集光棒的長度大于兩倍的激光光源模組光斑直徑，其寬度大于一倍的激光光源模組光斑直徑。
[0013]本實用新型主要設(shè)計思想是:采用雙光源系統(tǒng)來解決【背景技術(shù)】中提到的激光投影機高亮瓶頸問題，即采用兩套激光光源模組，將兩套激光光源模組作為一個“激光光源模組”，利用上述合成棱鏡將兩個入射光源的光合成后進入集光棒中，再經(jīng)由集光棒將光線導(dǎo)入到光學(xué)引擎系統(tǒng)，最后通過投影鏡鏡頭將畫面投影到屏幕上。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果:
[0015]采用本實用新型可以有效的將現(xiàn)有的激光投影機的亮度提高一倍，達到主流的工程投影機的水平^OOOlm以上)，使激光投影機在與傳統(tǒng)的高壓汞燈光源投影機的競爭中更具優(yōu)勢；具體的因為光學(xué)引擎系統(tǒng)與投影鏡頭與單光源系統(tǒng)組件相同，本實用新型的整體的成本只是激光光源模組部分增加一倍，整體設(shè)計難度會大大降低，而對比于單光源直接提升一倍亮度，成本則大大的降低；在整個結(jié)構(gòu)中使用兩個熒光色輪來均分二倍的激光光功率，熒光色輪的直徑可以做到不變，這樣可以有效地解決激光光功率增加對熒光色輪帶來的致命影響，使得投影機的整體厚度維持不變。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)原理結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖；
[0018]圖3為本實用新型合成棱鏡原理圖；
[0019]圖4為本實用新型合成棱鏡-直角梯形臺棱鏡結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、激光光源模組I , 2、激光光源模組II, 3、合成棱鏡,4、光學(xué)引擎系統(tǒng),4a、集光棒，5、投影鏡頭,6、直角梯形臺棱鏡I ,7、直角梯形臺棱鏡II。

【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本實用新型進行進一步詳細說明。
[0022]如圖2所示，本實用新型主要設(shè)計原理是:激光投影機激光光源模組I I發(fā)出的光進過合成棱鏡3反射進入光學(xué)引擎系統(tǒng)4，激光投影機激光光源模組II 2發(fā)出的光也經(jīng)過合成棱鏡3進入到光學(xué)引擎系統(tǒng)4的集光棒4a中，再通過投影鏡頭5將圖像投射到屏幕上，同時本技術(shù)方案所使用其他結(jié)構(gòu)均為現(xiàn)有組件，有效地解決激光光功率增加對熒光色輪帶來的致命影響，且整體設(shè)計難度不變。
[0023]在這里所使用的合成棱鏡3需要特殊設(shè)計，如圖3、圖4所示，所述的合成棱鏡由兩塊結(jié)構(gòu)相同且反射面的傾斜角度為45°的直角梯形臺棱鏡組成，一直角梯形臺棱鏡I 6的下端面疊加到另一直角梯形臺棱鏡II 7的上端面，且使得上述兩塊直角梯形臺棱鏡的反射面相對設(shè)置，并保證合成棱鏡3每一反射面對應(yīng)反射一激光光源模組發(fā)出的入射光源，并將兩束入射光源共同反射到光學(xué)引擎系統(tǒng)4的集光棒上。
[0024]鑒于現(xiàn)有激光光源模組發(fā)出近似圓形的光斑，使得光斑的直徑小于集光棒短邊(寬)長度，這樣就可以做到一個集光棒接收兩個激光光源模組發(fā)出的近似圓形的光斑，同時保證激光光源模組I I發(fā)出的近似圓形的光斑的直徑與激光光源模組II 2發(fā)出的近似圓形的光斑并列排在集光棒的長邊(長)方向，即保證所述集光棒的長度大于兩倍的激光光源模組光斑直徑，其寬度大于一倍的激光光源模組光斑直徑。
[0025]本技術(shù)方案中的激光光源模組I I與激光光源模組II 2的具體位置需要根據(jù)合成棱鏡3的結(jié)構(gòu)進行上下偏移調(diào)整，根據(jù)技術(shù)人員的經(jīng)驗即可調(diào)整，這里不再贅述，具體偏移量為激光光源模組發(fā)出的近似圓形的光斑的直徑大小范圍值，具體原理如圖3所示。
[0026]鑒于現(xiàn)有的DMD的長寬比例為16:9，所以應(yīng)用的集光棒的長寬比例也應(yīng)盡量為16:9為宜。
[0027]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，包括:激光光源模組及光學(xué)引擎系統(tǒng)，其特征在于:還包括設(shè)置于集光棒前端，用于將激光光源模組的入射光源匯集至集光棒的合成棱鏡，其中所述的激光光源模組為雙激光光源模組；上述兩個激光光源模組分別設(shè)置于合成棱鏡的兩側(cè)，使得雙激光光源模組發(fā)出的兩束入射光源經(jīng)由合成棱鏡反射匯集至光學(xué)引擎系統(tǒng)的集光棒中，再經(jīng)由集光棒將光線導(dǎo)入到光學(xué)引擎系統(tǒng)的中繼系統(tǒng)，最后通過投影鏡鏡頭將畫面投影到屏幕上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的合成棱鏡由兩塊結(jié)構(gòu)相同且上下疊加設(shè)置的直角梯形臺棱鏡組成，并使得兩塊直角梯形臺棱鏡的每一反射面對應(yīng)反射一激光光源模組發(fā)出的入射光源，并將該入射光源共同反射到集光棒上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，其特征在于:上述兩塊直角梯形臺棱鏡的反射面為相對設(shè)置結(jié)構(gòu)，使得每一反射面對應(yīng)反射一激光光源模組發(fā)出的入射光源，并使得將入射光源共同反射到集光棒上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述直角梯形臺棱鏡的反射面的傾斜角度優(yōu)選45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于激光投影機的雙激光光源模組投影結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述集光棒的長度大于兩倍的激光光源模組光斑直徑，其寬度大于一倍的激光光源模組光斑直徑。
【文檔編號】G02B27/10GK203950112SQ201420406932
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月22日
【發(fā)明者】孔維成, 杜健, 付瑤, 李曉龍, 陳易, 王力 申請人:中國華錄集團有限公司