激发光源系统及投影设备技术方案

本发明专利技术公开了一种激发光源系统以及采用该激发光源系统的投影设备，无需采用现有产品的色轮和方棒等装置，通过设置中继系统、微透镜阵列、空间光调制器和散射粉阵列，使得各激发光经空间光调制器调制入射至射散射粉阵列并从所述射散粉阵列散射后经微透镜阵列收集后出射成像，实现了颜色及亮度均匀性较高的照明光照射，具有良好的用户体验。

【技术实现步骤摘要】
激发光源系统及投影设备
本专利技术涉及光学
，特别是涉及一种投影显示领域。
技术介绍
目前，投影显示应用到生活当中的各个方面，其核心部分为空间光调制器。通常的空间光调制器有MEMS技术数字微镜器件DMD，HTPSLCD显示芯片和反射型LCD器件LCOS。根据投影系统中空间光调制器的数目不同，一般分为单片式和三片式投影系统。单片式投影系统以其结构简单，成本较低，占据了中低端市场的大部分。目前大多数的空间光调制器都是被动式，需要一个颜色及亮度均匀性较高的照明光照射。因此必须设计较为复杂的光学系统以及激发光源的组合来得到均匀且亮度足够的激发光源系统。以单片式DMD系统为例，激发光源需要时序地提供RGB的照明光。因此激发光源系统中需要时序开启的单色光或通过滤光片实现时序变化的透射波段。为了提供均匀的照明，激发光源系统中还必须提供方棒等匀光装置对光线进行均匀化处理。如图1所示为现有的单片式DMD投影系统，半导体激光器激发光源101经过收集透镜102聚焦到旋转的色轮103上，色轮103为如图2所示的荧光粉色轮，经过色轮后形成时序上的红，绿，蓝三基色光，经过方棒104匀光后，再经过光中继系统入射到TIR棱镜105上，反射到DMD芯片106上进行调制，经过投影镜头107最终输出图像。激光激发荧光粉得到三基色荧光，受限于激发光的能量密度，荧光粉热饱和会导致激发光源亮度受限。由于上述原因使得现有技术中的激发光源系统结构复杂度高，所占体积大，限制了镜头的后工作距离，影响了产品的性能。因此实有必要提供一种新的激发光源系统以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种激发光源系统及投影方法，采用简单的系统即可以实现颜色及亮度均匀性较高的照明光照射，具有良好的用户体验。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种激发光源系统，所述激发光源系统包括：多个激发光源、中继系统、微透镜阵列、空间光调制器和显示系统，其中，所述激发光源包括至少一个发出绿色激发光的绿光激光器、至少一个发出红色激发光的红光激光器以及至少一个发出蓝色激发光的蓝光激光器；所述中继系统位于所述激发光的光路上，用于收集激发光源发出的各激发光；所述微透镜阵列包括位于空间光调制器之前起到汇聚各激发光作用的第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列及所述第二微透镜阵列包括多个微透镜单元；所述空间光调制器用于调制各激发光，所述各激发光经第一微透镜阵列入射所述空间光调制器；所述显示系统为散射粉阵列，用于对各激发光进行散射；所述激发光经空间光调制器调制入射至所述射散射粉阵列并从所述射散粉阵列散射后经所述第二微透镜阵列收集后出射成像。优选的，所述空间光调制器包括用于调制不同激发光的多个像素单元，所述散射粉阵列包括多个散射粉单元，所述散射粉单元与所述像素单元一一对应。优选的，所述激发光源系统包括所述激发光源和中继系统之间用于汇聚激发光的收集系统。优选的，所述收集系统对各激发光进行聚焦后，各激发光在收集系统形成的焦点组成一第一焦平面，各所述激发光在所述第一焦平面上形成面分布。优选的，所述微透镜阵列还包括位于各激发光光路上显示系统后的第二微透镜阵列，所述激发光源系统包括沿光轴方向依次设置的激发光源、收集系统、中继系统、第一微透镜阵列、空间光调制器、散射粉阵列和第二微透镜阵列。优选的，所述收集系统包括与激发光源一一对应的多个收集透镜。优选的，所述绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器沿光轴方向在所述显示系统上的投影在同一直线上。优选的，所述空间光调制器的一个所述像素单元经过一个散射粉单元对应形成一个像素点，所述像素点至少包括一个红、一个绿、及一个蓝的三个子像素点。优选的，所述绿光激光器、所述红光激光器和所述蓝光激光器沿光轴方向在所述显示系统上的投影以矩阵方式排布，绿光激光器的数量为红光激光器与蓝光激光器的数量之和，任意两个绿光激光器不相邻。优选的，所述空间光调制器的一个所述像素单元经一个散射粉单元对应形成一个像素点，所述像素点至少包括一个红、两个绿、一个蓝的四个子像素点。优选的，所述收集系统包括一个收集透镜以及位于激发光光路上用于调整激发光的光路至所述收集透镜的至少两个时序开启的分光镜片。优选的，所述分光镜片包括设置在蓝光激光器光路上的反蓝光透黄镜片和设置在红光激光器光路上的反红透青镜片，不同激发光源的激发光经过分光镜片的反射或透镜光路重合，并经收集透镜汇聚于收集透镜的第一焦平面。优选的，所述空间光调制器的一个像素单元经一个散射粉单元对应形成一个像素点。优选的，所述微透镜阵列还包括位于各激发光光路上显示系统后的第二微透镜阵列，所述激发光源系统包括沿光轴方向依次设置的激发光源、第一微透镜阵列、空间光调制器、中继系统、散射粉阵列和第二微透镜阵列。优选的，不同激发光源以与光轴不同的入射角汇聚于光轴上的同一平面，所述平面与光轴交点到各激发光源的距离相同，不同激发光在所述平面上形成角分布，并经第一微透镜阵列转化为面分布入射到空间光调制器的各个像素单元。优选的，所述空间光调制器的一个像素单元经过一个散射粉单元对应形成一个像素点，所述像素点至少包括一个红、一个绿、及一个蓝的三个子像素点。优选的，所述空间光调制器为LCD、DMD或LCOS中的任意一种。空间光调制器为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种投影设备，该投影设备包括前文所述的任一项的激发光源系统。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供一种激发光源系统以及采用该激发光源系统的投影设备，无需采用现有产品的色轮和方棒等装置，通过设置中继系统、微透镜阵列、空间光调制器和散射粉阵列，使得各激发光经空间光调制器调制入射至射散射粉阵列并从所述射散粉阵列散射后经微透镜阵列收集后出射成像，实现了颜色及亮度均匀性较高的照明光照射，具有良好的用户体验。附图说明图1是现有产品中投影系统的结构示意图；图2是现有产品中投影系统的色轮的结构示意图；图3是本专利技术激发光源系统的第一种实施方式的结构示意图；图4是本专利技术激发光源系统的第一种实施方式在全白场散射阵列被激光照射的示意图；图5是本专利技术激发光源系统的第二种实施方式的结构示意图；图6是本专利技术激发光源系统的第三种实施方式的结构示意图；图7是本专利技术激发光源系统的第三种实施方式在全白场散射阵列被激光照射的示意图；图8是本专利技术激发光源系统的第四种实施方式的结构示意图。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一请参阅图3所示，是本专利技术第一种实施例提供的一种激发光源系统的结构示意图。本实施例包括三种激发光源（301、302、303），收集系统，中继系统305，第一微透镜阵列306、第二微透镜阵列309，空间光调制器307，散射粉阵列308，成像物镜310。其中激发光源包括发出638nm红色激发光的红光激光器301、发出520nm绿色激发光的绿光激光器302和发出445nm蓝色激发光的蓝光激光器303。第一微透镜阵列306和第二微透镜阵列309分别包括起到汇聚光线作用的多个微透镜单元，散射粉阵列308包括多个散射粉单元。收集系统对各激发光进行聚焦后，各激发光在收集系统形成的焦点组成一第一焦平面30，即收集系统将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激发光源系统，其特征在于，所述激发光源系统包括：多个激发光源、中继系统、微透镜阵列、空间光调制器和显示系统，其中，所述激发光源包括至少一个发出绿色激发光的绿光激光器、至少一个发出红色激发光的红光激光器以及至少一个发出蓝色激发光的蓝光激光器；所述中继系统位于所述激发光的光路上，用于收集激发光源发出的各激发光；所述微透镜阵列包括位于空间光调制器之前起到汇聚各激发光作用的第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列及所述第二微透镜阵列包括多个微透镜单元；所述空间光调制器用于调制各所述激发光，所述各激发光经第一微透镜阵列入射所述空间光调制器；所述显示系统为散射粉阵列，用于对各激发光进行散射；各所述激发光经空间光调制器调制入射至所述射散射粉阵列并从所述射散粉阵列散射后经所述第二微透镜阵列收集后出射成像。

【技术特征摘要】
1.一种激发光源系统，其特征在于，所述激发光源系统包括：多个激发光源、中继系统、微透镜阵列、空间光调制器和显示系统，其中，所述激发光源包括至少一个发出绿色激发光的绿光激光器、至少一个发出红色激发光的红光激光器以及至少一个发出蓝色激发光的蓝光激光器；所述中继系统位于所述激发光的光路上，用于收集激发光源发出的各激发光；所述微透镜阵列包括位于空间光调制器之前起到汇聚各激发光作用的第一微透镜阵列及第二微透镜阵列，所述第一微透镜阵列及所述第二微透镜阵列包括多个微透镜单元；所述空间光调制器用于调制各所述激发光，所述各激发光经第一微透镜阵列入射所述空间光调制器；所述显示系统为散射粉阵列，用于对各激发光进行散射；各所述激发光经空间光调制器调制入射至所述射散射粉阵列并从所述射散粉阵列散射后经所述第二微透镜阵列收集后出射成像。2.根据权利要求1所述的激发光源系统，其特征在于，所述空间光调制器包括用于调制不同激发光的多个像素单元，所述散射粉阵列包括多个散射粉单元，所述散射粉单元与所述像素单元一一对应。3.根据权利要求2所述的激发光源系统，其特征在于，所述激发光源系统包括位于所述激发光源和中继系统之间用于汇聚激发光的收集系统。4.根据权利要求3所述的激发光源系统，其特征在于，所述收集系统对各激发光进行聚焦后，各激发光在收集系统形成的焦点组成一第一焦平面，各所述激发光在所述第一焦平面上形成面分布的区分。5.根据权利要求4所述的激发光源系统，其特征在于，所述微透镜阵列还包括位于各激发光光路上显示系统后的第二微透镜阵列，所述激发光源系统包括沿光轴方向依次设置的激发光源、收集系统、中继系统、第一微透镜阵列、空间光调制器、散射粉阵列和第二微透镜阵列。6.根据权利要求5所述的激发光源系统，其特征在于，所述收集系统包括与激发光源一一对应的多个收集透镜。7.根据权利要求6所述的激发光源系统，其特征在于，所述绿光激光器、红光激光器和蓝光激光器沿光轴方向在所述显示系统上的投影在同一直线上。8.根据权利要求7所述的激发光源系统，其特征在于，所述空间光调制器的一个像素单元经过一个散射粉单元对应形成一个像素点，所述像素点至少包括一个红、一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭祖强，杜鹏，李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44