本發(fā)明屬于激光投影技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型激光投影照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光電視作為第四代電視，是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。已有照明系統(tǒng)中，光源采用以下實(shí)施方案：

(1)激光和熒光混合光源；

(2)激光+led混合光源；

(3)激光+熒光+led混合光源；

(4)紅、綠、藍(lán)三色純激光光源；

其中，由于激光的單色性好，色彩純度高，亮度高、數(shù)值孔徑小等優(yōu)點(diǎn)，可用于大屏幕激光電視，因此第(4)種方案成為激光投影領(lǐng)域的未來發(fā)展方向，但該種方案中，最大的挑戰(zhàn)來自于激光的散斑不容易消除，特別是綠色激光更為嚴(yán)重。

第(4)種方案雖然有諸多非常明顯的優(yōu)點(diǎn)，但存在以下三個(gè)問題(1)紅色激光和綠色激光價(jià)格非常高，普通消費(fèi)類產(chǎn)品難以接受，(2)散熱和壽命達(dá)不到實(shí)際使用要求，存在持續(xù)改進(jìn)的需要，(3)綠激光的散斑消除比較困難。因此，目前光源的主流方案仍然是第(1)、(2)、(3)方案。

但隨著激光技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)對(duì)更高質(zhì)量激光顯示的需求，第(4)種方案將是激光顯示的未來重點(diǎn)發(fā)展方向。當(dāng)前，紅、綠、藍(lán)三色純激光光源方案，主要用于影院或者高端工程應(yīng)用領(lǐng)域，一臺(tái)都要幾十萬甚至幾百萬。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上，要通過非常復(fù)雜的幾何光路或者光纖導(dǎo)光傳輸方式進(jìn)行傳輸，傳輸效率很低。

如圖1所示幾何光路處理系統(tǒng)，上述方案的光路系統(tǒng)復(fù)雜，主要包括激光光源11、準(zhǔn)直系統(tǒng)12、分色片13、聚光系統(tǒng)14、激光消散斑系統(tǒng)15、光棒或者光斑整形系統(tǒng)16、中繼鏡系統(tǒng)17、dmd芯片18，設(shè)計(jì)難度大，需要用分色片13將不同顏色的光源進(jìn)行合光，再用光棒16進(jìn)行勻光和光斑形狀整形，光路布局復(fù)雜，同時(shí)還要在光路中加入復(fù)雜的激光消散斑系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也非常復(fù)雜。

如圖2所示是光纖導(dǎo)光傳輸系統(tǒng)，上述方案的光路系統(tǒng)主要包括激光光源21、準(zhǔn)直系統(tǒng)22、導(dǎo)光光纖束23、激光24、激光消散斑系統(tǒng)24、光棒或者光斑整形系統(tǒng)25、中繼鏡系統(tǒng)26、dmd芯片27。先要通過聚焦系統(tǒng)，將激光束聚焦在直徑幾有幾微米或者幾十微米的光纖束里面，再通過光纖束進(jìn)行傳輸。在把激光耦合到光纖的過程中，需要復(fù)雜的光纖耦合光學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)耦合過程中，激光能量損失也非常大，同時(shí)也需要在光路中加入復(fù)雜的激光消散斑系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的光路、結(jié)構(gòu)都非常復(fù)雜，要求的裝配精度非常高，成本高，無法用于民用的激光顯示產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可有效提高光學(xué)效率的新型激光投影照明系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種新型激光投影照明系統(tǒng)，包括激光光源、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)、二向色鏡、二元光學(xué)元件以及dmd芯片，所述激光光源發(fā)出激光經(jīng)準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮，并保持平行光出射照射至二向色鏡上進(jìn)行分光，再入射到二元光學(xué)元件上，經(jīng)二元光學(xué)元件再到達(dá)dmd芯片，所述的二元光學(xué)元件用于根據(jù)所用的顯示芯片的比例對(duì)入射激光進(jìn)行整形，和/或?qū)θ肷浼す膺M(jìn)行消散斑處理。

優(yōu)選地，該照明光路系統(tǒng)還包括tir棱鏡，所述激光光源發(fā)出激光經(jīng)準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)進(jìn)行壓縮，并保持平行光出射照射至二向色鏡上進(jìn)行分光，再入射到二元光學(xué)元件上，經(jīng)二元光學(xué)元件照射至tir棱鏡，經(jīng)tir棱鏡的反射再到達(dá)dmd芯片。

優(yōu)選地，所述激光光源發(fā)出的激光包括紅激光、綠激光、藍(lán)激光中的至少一種。

二元光學(xué)元件采用平板形狀，厚度為1～3mm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的新型激光投影照明系統(tǒng)，采用二元光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光源發(fā)出的激光進(jìn)行整形、勻光、消散斑處理，取代了現(xiàn)有技術(shù)中采用的聚光系統(tǒng)、光棒、消散斑系統(tǒng)和中繼系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)緊湊，且相對(duì)于目前常用的照明系統(tǒng)，光學(xué)效率提高一倍以上，組裝和生產(chǎn)簡(jiǎn)單，有效提高安裝可靠性和生產(chǎn)效率，利用率高，適于規(guī)模化生產(chǎn)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中激光投影所采用的照明系統(tǒng)；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中光纖導(dǎo)光傳輸系統(tǒng)示意圖；

圖3是本發(fā)明激光投影照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明激光投影照明系統(tǒng)另一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：31、激光光源；32、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)；33、二向色鏡；34、二向色鏡；35、二元光學(xué)元件；36、dmd芯片；41、激光光源；42、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)；43、二向色鏡；44、二向色鏡；45、二元光學(xué)元件；47、tir棱鏡；46、dmd芯片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，為便于描述以及做相應(yīng)的對(duì)比，在展示現(xiàn)有技術(shù)的圖示(圖1、圖2)中以及展示本發(fā)明具體實(shí)施例的圖示(圖3、圖4)中，對(duì)于相同功能的零部件采用不同的編號(hào)，但是依然使用相同的技術(shù)名稱。

如圖3所示，本發(fā)明的新型激光投影照明系統(tǒng)，由激光光源31、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)32、二向色鏡33、34，二元光學(xué)元件35，以及dmd芯片36組成。激光光源31、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)32、二向色鏡33、34、二元光學(xué)元件35和dmd芯片36由左及右依次設(shè)置。此處由左及右即指激光光源31出射光的傳播方向。

紅、綠、藍(lán)三色激光器31發(fā)出激光，經(jīng)過準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)32進(jìn)行壓縮，以平行光分別入射到二向色鏡33、34上進(jìn)行分光，綠色激光透過二向色鏡33、34，藍(lán)色激光由二向色鏡33反射、透過二向色鏡34，紅色激光由二向色鏡34反射，三色激光匯合到二元光學(xué)元件35上，經(jīng)二元光學(xué)元件35對(duì)激光光源可同時(shí)實(shí)現(xiàn)勻光、光斑形狀整形(如16：9或4：3的矩形)、消散斑，照射到dmd芯片36。通過dmd芯片反射進(jìn)投影鏡頭，在投影屏幕上成像。此種方式為采用直接照明方式，采用直接照明的方式，可以使光路更簡(jiǎn)單，成本更低，但會(huì)影響是畫面的均勻性和光效。

如圖4所示，本發(fā)明的新型激光投影照明系統(tǒng)另一實(shí)施方式，由激光光源41、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)42、二向色鏡43、44，二元光學(xué)元件45，tir棱鏡47以及dmd芯片46組成。激光光源41、準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)42、二向色鏡43、44，二元光學(xué)元件45，tir棱鏡47以及dmd芯片46由左及右依次設(shè)置，dmd芯片46設(shè)置于tir棱鏡47的上側(cè)。此處由左及右即指激光光源41出射光的傳播方向，上側(cè)即指tir棱鏡47的反射方向。

，紅、綠、藍(lán)三色激光器41發(fā)出激光，經(jīng)過準(zhǔn)直壓縮系統(tǒng)42進(jìn)行壓縮，以平行光分別入射到二向色鏡43、44上進(jìn)行分光，綠色激光透過二向色鏡43、44，藍(lán)色激光由二向色鏡43反射、透過二向色鏡44，紅色激光由二向色鏡44反射，三色激光匯合到二元光學(xué)元件45上，經(jīng)二元光學(xué)元件46對(duì)激光光源可同時(shí)實(shí)現(xiàn)勻光、光斑形狀整形(如16：9或4：3的矩形)、消散斑，再通過tir棱鏡47全反射到達(dá)dmd芯片46。通過dmd芯片46反射進(jìn)投影鏡頭，在投影屏幕上成像。此種方式為采用tir棱鏡的照明方式，采用tir棱鏡的方式，可以使dmd上的照明更均勻，投影畫面的均勻性更高。

上述激光光源可以發(fā)出但不限于紅激光、綠激光或藍(lán)激光。

值得說明的是，二元光學(xué)元件可以用于激光消散斑和激光整形。本方案中用二元光學(xué)元件將圓形激光束整形成所需要的光斑形狀。因此，本方案中采用的是一片厚度為1—3mm的平板形狀的二元光學(xué)元件，替代現(xiàn)有技術(shù)(圖1所述)中的聚光系統(tǒng)14、激光消散斑系統(tǒng)15、光棒或者光斑整形系統(tǒng)16、中繼鏡系統(tǒng)17，直接將分色片13出射的平行激光光束整形成與dmd芯片18相似形狀的光斑，照射到dmd上，再通過dmd反射，進(jìn)入成像鏡頭，投射到屏幕上成像。通過二元光學(xué)元件，可以將整個(gè)系統(tǒng)中14-17部分的長(zhǎng)度由原來的至少150mm縮短為20mm以下，系統(tǒng)的外形尺寸大大縮小，結(jié)構(gòu)非常緊湊，成本也大幅度降低。另外用一片平板形狀的二元光學(xué)元件替代24-27中的復(fù)雜系統(tǒng)，裝配和生產(chǎn)也大大簡(jiǎn)化，裝配精度可以大幅度提高，生產(chǎn)效率得到大幅度提升。

同時(shí)，經(jīng)過二元光學(xué)元件整形的光束，在整形過程中，通過二元光學(xué)面形的設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)消散斑功能，得到的光斑均勻性遠(yuǎn)高于圖1中所示的系統(tǒng)，可達(dá)到95％以上，而圖1中系統(tǒng)一般只能達(dá)到80％左右，圖2中系統(tǒng)一般只能夠達(dá)到70％左右。二元光學(xué)元件，因?yàn)椴恍枰?jīng)過那么多的光學(xué)鏡片進(jìn)行聚焦、整形，其效率可以達(dá)到95％以上，比圖1中所示系統(tǒng)的效率要高30％以上，比圖2所示系統(tǒng)的效率高一倍以上。

dmd芯片28，對(duì)應(yīng)不同的分辨率，其形狀可以是4：3、16：9或者16：10，通過對(duì)二元光學(xué)元件的設(shè)計(jì)，滿足不同分辨率和形狀的dmd的系統(tǒng)中照明光路的要求。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，這里所述的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。