一种高光效的朗伯体光源收光光路系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高光效的朗伯体光源收光光路系统，包括第一光源单元、二向色镜、非球面透镜、聚光镜一、荧光粉色轮；第一光源单元发出激发光的平行光束，依次经过非球面透镜、聚光镜一的透射，照射至处于旋转状态的荧光粉色轮上，使得荧光粉色轮上的荧光粉轮流发出对应波长的光，荧光粉发出的光依次经过聚光镜一、非球面透镜的透射，再进入设备的下一光路处理单元；非球面透镜的镀膜在450～470nm范围的激光损伤阈值为大于45W/㎝

Light receiving optical system of a Lambertian light source with high luminous efficiency

The utility model discloses a light receiving optical system with high luminous efficiency and the Lambertian light source comprises a first light source unit, two dichroic mirror, aspheric lens, a condensing lens, Fluorescent Pink wheel; the first light source unit sends a parallel beam of light emitting light, followed by non spherical lens, a light transmission mirror together. In the pink fluorescent irradiation to wheel rotation state, the fluorescent powder pink fluorescent wheel turns out corresponding to the wavelength of the light, the light emitted by the phosphor are transmitted by a condensing lens, aspheric lens, and then enter the next optical processing unit; aspheric lens coating in 450 ~ laser the damage threshold range of 470nm is larger than 45W/ cm

【技术实现步骤摘要】
一种高光效的朗伯体光源收光光路系统
本技术属于激光投影仪制造
，具体涉及一种高光效的朗伯体光源收光光路系统。
技术介绍
荧光粉色轮为朗伯体光源，如何高效的激发荧光并有效收光是激光投影仪的关键技术。荧光粉色轮要求入射光斑大小集中在1.5～3㎜时，荧光粉的激发效率最高，激发的荧光功率最高。但由于荧光为朗伯体光源，在180°发光亮度分布均匀，理论上最佳收光角度为180°。收光光路除了要让激发光光斑聚焦为合适大小，同时要尽可能的让激发出的被反射的荧光汇聚到光路上，因此，此部分的设计难度要求较高。另外，激光系统中能量集中，设计上镀膜要求的激光损伤阈值也非常关键，否则会导致镜片被烧裂烧炸而系统失效。因此收光光路不仅涉及到系统是否能高效工作，同时关系到系统可否正常工作。
技术实现思路
本技术的目的是解决上述问题，提供一种光效高的高光效的朗伯体光源收光光路系统。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：包括第一光源单元、二向色镜、非球面透镜、聚光镜一、荧光粉色轮；所述第一光源单元发出激发光的平行光束，依次经过非球面透镜、聚光镜一的透射，照射至处于旋转状态的荧光粉色轮上，使得荧光粉色轮上的荧光粉轮流发出对应波长的光，荧光粉发出的光依次经过聚光镜一、非球面透镜的透射，再进入设备的下一光路处理单元；所述非球面透镜的两镜面分别为平面和非球面，其非球面满足下面的条件：其中，Y为透镜的口径；X是透镜纵向；K是二次曲面常数，K＜0；R是曲率半径，-12≤R≤-17；B至E是非球面系数，B＜0，1e-008≤C≤1e-004，1e-10≤D≤1e-4，E＜0；所述非球面透镜的镀膜在450～470nm范围的激光损伤阈值为大于45W/㎝2；所述聚光镜一为凸透镜，两面的曲率半径分别为100～180㎜、10～20㎜，镜片中心厚度为5～10㎜，其镀膜在450～470nm范围的激光损伤阈值为大于45W/㎝2；所述聚光镜一的中心与荧光粉色轮上的荧光粉表面间距为0.5～2㎜。优选地，所述荧光粉色轮处还设置有调谐装置，所述调谐装置用于调整荧光粉色轮的相对位置。优选地，该收光光路系统还包括一个设置于第一光源单元和非球面透镜之间的二向色镜，第一光源单元发出激发光的平行光束经二向色镜到达非球面透镜，所述二向色镜对激发光进行反射时，则对荧光粉发出的光进行透射，所述二向色镜对激发光进行透射时，则对荧光粉色轮发出的光进行反射。优选地，该收光光路系统还包括第二光源单元，所述第二光源单元发出激发光的平行光束到达二向色镜，经二向色镜与荧光粉发出的光一同进入设备的下一光路处理单元。优选地，所述第二光源单元包括第二激光器和第二准直组件，所述第二激光器发出的激发光经第二准直组件后形成激发光的平行光束。优选地，所述荧光粉色轮上还设有可透射激发光的透射段，该收光光路系统还包括设置于荧光粉色轮透射方向的激发光准直调整单元，从荧光粉色轮透射过的激发光经激发光准直调整单元的准直调整后再次到达二向色镜，经二向色镜与荧光粉发出的光一同进入设备的下一光路处理单元。优选地，所述激发光准直调整单元包括整形准直组件和激发光光路调整组件，所述整形准直组件包括聚光镜二、聚光镜三，用于对透射过荧光粉色轮的激发光整形准直，从荧光粉色轮透射过的激发光依次经聚光镜二、聚光镜三的透射，再经激发光光路调整组件后照射至二向色镜。优选地，所述激发光光路调整组件包括依次设置的反光镜二、聚光镜七、反光镜三、聚光镜八、反光镜四、聚光镜九，用于对经过整形准直组件的激发光再次进行整形准直且对其光路路线进行调整，从荧光粉色轮透射过的激发光经聚光镜二、聚光镜三的透射后，再依次经过反光镜二的反射、聚光镜七的透射、反光镜三的反射、聚光镜八的透射、反光镜四的反射、聚光镜九的透射后照射至二向色镜。优选地，所述设备的下一光路处理单元为光路汇聚单元包括聚光镜四、滤色色轮以及光棒，经二向色镜反射/透射而来的激发光/荧光粉发出的光经过聚光镜四的透射到达滤色色轮，经滤色色轮对其进行滤波后，进入光棒。优选地，所述第一光源单元包括第一激光器和第一准直组件，所述第一激光器发出的激发光经第一准直组件后形成激发光的平行光束。本技术提供的高光效的朗伯体光源收光光路系统的有益效果是：本技术人经过长期大量的光学设计研究以及实验探索，通过对荧光粉色轮前设置的聚光镜以及非球面透镜的参数优化，再配合荧光粉色轮的装配位置，极大地的提高了对朗伯体光源的收光效率，尤其是在激光投影仪中对荧光粉色轮的高效激发和收光。其中，本技术中选择的聚光镜以及非球面透镜的曲面参数可使平行光束可聚焦为合适大小的光斑，荧光粉色轮的激发效率最高，同时选择的激光损伤阈值参数，可有效防止系统发生玻璃炸裂导致的失效，保证系统长期稳定高效使用。进一步的，在荧光粉色轮处设置调谐装置，可用于纠正系统中各种偏差带来的光路偏移，从而保证系统可手动调整到最高光效位置，对于批量生产至关重要。光效的定义是系统输出到屏幕上的光通量/光源的光功率，单位lm/W(流明每瓦)。业界一般为20～30lm/W，而采用本技术提供的收光光路设计后光效可高达30～40lm/W。整体而言，本技术提供的高光效的朗伯体光源收光光路系统，具有高功效、安全性能高的优点，适用于批量生产，值得在内业推广。附图说明图1是实施例1中高光效的朗伯体光源收光光路系统的结构框图；图2是本技术中第一光源单元一种实施方式的结构框图；图3是本技术第一光源单元再一种实施方式的结构框图；图4是实施例2中高光效的朗伯体光源收光光路系统的结构框图；图5是实施例3中高光效的朗伯体光源收光光路系统的结构框图；图6是实施例4中高光效的朗伯体光源收光光路系统的结构框图；附图标记说明：1、第一光源单元；101、第一激光器；102、聚光镜五；103、反光镜一；104、聚光镜六；105、扩散片；2、二向色镜；3、非球面透镜；4、聚光镜一；5、荧光粉色轮；6、整形准直组件；601、聚光镜二；602、聚光镜三；7、第二光源单元；701第二激光器；702、第二准直组件；701、第二8、激发光光路调整组件；801、反光镜二；802、聚光镜七；803、、反光镜三；804聚光镜八；805、反光镜四；806、聚光镜九；9、光路汇聚单元；901、聚光镜四；902、滤色色轮；903、光棒。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步的说明：如图1-6所示，本技术提供的高光效的朗伯体光源收光光路系统，包括第一光源单元1、非球面透镜3、聚光镜一4、荧光粉色轮5。第一光源单元1发出激发光的平行光束，依次经过非球面透镜3、聚光镜一4的透射，照射至处于旋转状态的荧光粉色轮上，使得荧光粉色轮上的荧光粉轮流发出对应波长的光，荧光粉发出的光依次经过聚光镜一4、非球面透镜3的透射，再进入设备的下一光路处理单元。非球面透镜3的两镜面分别为平面和非球面，其非球面满足下面的条件：其中，Y为透镜的口径；X是透镜纵向；K是二次曲面常数，K＜0；R是曲率半径，-12≤R≤-17；B至E是非球面系数，B＜0，1e-008≤C≤1e-004，1e-10≤D≤1e-4，E＜0；非球面透镜3其镀膜在450～470nm范围的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：包括第一光源单元(1)、二向色镜(2)、非球面透镜(3)、聚光镜一(4)、荧光粉色轮(5)；所述第一光源单元(1)发出激发光的平行光束，依次经过非球面透镜(3)、聚光镜一(4)的透射，照射至处于旋转状态的荧光粉色轮上，使得荧光粉色轮上的荧光粉轮流发出对应波长的光，荧光粉发出的光依次经过聚光镜一(4)、非球面透镜(3)的透射，再进入设备的下一光路处理单元；所述非球面透镜(3)的两镜面分别为平面和非球面，其非球面满足下面的条件：

【技术特征摘要】
1.一种高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：包括第一光源单元(1)、二向色镜(2)、非球面透镜(3)、聚光镜一(4)、荧光粉色轮(5)；所述第一光源单元(1)发出激发光的平行光束，依次经过非球面透镜(3)、聚光镜一(4)的透射，照射至处于旋转状态的荧光粉色轮上，使得荧光粉色轮上的荧光粉轮流发出对应波长的光，荧光粉发出的光依次经过聚光镜一(4)、非球面透镜(3)的透射，再进入设备的下一光路处理单元；所述非球面透镜(3)的两镜面分别为平面和非球面，其非球面满足下面的条件：其中，Y为透镜的口径；X是透镜纵向；K是二次曲面常数，K＜0；R是曲率半径，-12≤R≤-17；B至E是非球面系数，B＜0，1e-008≤C≤1e-004，1e-10≤D≤1e-4，E＜0；所述非球面透镜(3)的镀膜在450～470nm范围的激光损伤阈值为大于45W/㎝2；所述聚光镜一(4)为凸透镜，两面的曲率半径分别为100～180㎜、10～20㎜，其镀膜在450～470nm范围的激光损伤阈值为大于45W/㎝2；所述聚光镜一(4)的中心与荧光粉色轮(5)上的荧光粉表面间距为0.5～2㎜。2.根据权利要求1所述的高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：所述荧光粉色轮(5)处还设置有调谐装置，所述调谐装置用于调整荧光粉色轮(5)的相对位置。3.根据权利要求1所述的高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：该收光光路系统还包括一个设置于第一光源单元(1)和非球面透镜(3)之间的二向色镜(2)，第一光源单元(1)发出激发光的平行光束经二向色镜(2)到达非球面透镜(3)，所述二向色镜(2)对激发光进行反射时，则对荧光粉发出的光进行透射，所述二向色镜(2)对激发光进行透射时，则对荧光粉色轮(5)发出的光进行反射。4.根据权利要求3所述的高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：该收光光路系统还包括第二光源单元，所述第二光源单元发出激发光的平行光束到达二向色镜(2)，经二向色镜(2)与荧光粉发出的光一同进入设备的下一光路处理单元。5.根据权利要求4所述的高光效的朗伯体光源收光光路系统，其特征在于：所述第二光源单元包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴新民，彭水海，母林，
申请(专利权)人：成都成亿光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51