一种合光系统及投影设备技术方案

本申请涉及显示技术领域，公开了一种合光系统及投影设备；在合光系统中，在第一光光斑的光轴与聚焦透镜组的光轴之间相距的距离为第一距离的情况下，来使光源产生的第一光经光引导元件或避开光引导元件直接射入聚焦透镜组，经聚焦透镜组聚焦后射入波长转换区，激发出射第二光；第一距离考虑了聚焦透镜组的各种参数和第一光射入波长转换区的角度，因此可以提高第一光的光利用率，减少第二光在光引导元件上的损失，从而可以提高投影设备亮度。从而可以提高投影设备亮度。从而可以提高投影设备亮度。

【技术实现步骤摘要】
一种合光系统及投影设备


[0001]本申请涉及投影显示
，尤其涉及一种合光系统及投影设备。

技术介绍

[0002]在投影显示产品中，合光系统是非常重要的部件，它的功能在于将不同颜色、不同角度分布、不同亮度和不同形状的光线，转换成照射到显示芯片有效区域的均匀光斑。
[0003]在投影显示领域，传统的灯泡由于其自身的缺陷已越来越不被采用，而LED、荧光粉和激光等新型光源在亮度、色彩、寿命、能耗等方面表现出优异的特性，逐渐成为投影显示用光源的主流。激光器作为光源具有高亮度高光效的优点，常用蓝激光激发荧光来作为光源。但在现有系统中，因分光元件需要镀有透射蓝光反射荧光的膜层，同时分光片厚度一般0.5mm~1.1mm，对蓝光具有吸收作用，最终镀膜和吸收导致蓝激光的亮度损失2%~5%，导致投影光机光源亮度损失，光利用率下降。同时，常规系统中蓝激光的聚焦光斑一般为圆形，而投影系统中的空间光调制器一般为长方形，比如16:9的长宽比例，根据光学拓展量的匹配而言激光聚焦光斑为椭圆形，将会大幅提升系统效率。

技术实现思路

[0004]在本申请提供一种合光系统，可以用于投影设备，可以提高光的利用率，从而可以提高投影设备的亮度。
[0005]第一方面，本申请提供一种合光系统，合光系统包括光源、第一聚焦透镜组、波长转换装置和导光组件，导光组件中包括光引导元件，波长转换装置包括波长转换区；光源产生的第一光，经光引导元件射入第一聚焦透镜组，或光源产生的第一光射入第一聚焦透镜组；当第一光经第一聚焦透镜组聚焦后射入波长转换区，波长转换区被第一光激发出射第二光，第二光射入第一聚焦透镜组，经第一聚焦透镜组射入导光组件；其中，第一聚焦透镜组射出的第二光的光斑为椭圆形；从光源射向第一聚焦透镜组的第一光的光轴与第一聚焦透镜组的光轴之间相距的距离为第一距离，第一聚焦透镜组中包括第一透镜和第二透镜，第一距离满足下式：第一距离满足下式：
[0006]其中，n1表示第一透镜的折射率，r
11
表示第一透镜第一面的曲率半径，r
12
表示第一透镜第二面的曲率半径，d1表示第一透镜的中心厚度；n2表示第二透镜的折射率，r
21
表示第
二透镜第一面的曲率半径，r
22
表示第二透镜的第二面的曲率半径，d2表示第二透镜的中心厚度；D表示第一透镜与第二透镜之间的距离。
[0007]在一些实施例中，第一透镜为非球面镜，第一透镜的第一面的曲率半径范围在
‑
30mm~30 mm内，曲面系数范围在
‑
20~20内，第一透镜的第二面的曲率半径在
‑
30 mm ~30 mm内，曲面系数范围在
‑
10~10内；第二透镜为球面镜，第二透镜的第一面的曲率半径范围在10 mm ~20 mm内，第二透镜的第二面的曲率半径大于等于100 mm。
[0008]在一些实施例中，波长转换装置中包括反射区，合光系统中还包括滤光元件和匀光元件；当第一光经第一聚焦透镜组聚焦后射入反射区，反射区反射第一光并经第一聚焦透镜组射入导光组件；入射至导光组件的第一光或第二光经导光组件射入滤光元件，经滤光元件进行滤光后射入匀光元件，经匀光元件进行匀光后出射。
[0009]在一些实施例中，导光组件中包括可调元件、分光合光元件；其中，第一光的光斑以及第二光的光斑对称的射向匀光元件，且第二光和/或第一光的光斑的长轴和短轴与匀光元件的光入射面的长边和短边分别对应；和/或，可调元件与光引导元件或分光合光元件之间相距的距离为第三距离。
[0010]在一些实施例中，导光组件包括可调元件、第二聚焦透镜组、分光合光元件和第三聚焦透镜组，光引导元件反射第一光和第二光，分光合光元件透射第一光反射第二光；第二光经第一聚焦透镜组射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第二聚焦透镜组射入分光合光元件，经分光合光元件反射至第三聚焦透镜组，经第三聚焦透镜组射入滤光元件；反射区反射的第一光射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第二聚焦透镜组和分光合光元件射入可调元件，经可调元件反射后透过分光合光元件入射至第三聚焦透镜组，经第三聚焦透镜组射入滤光元件。
[0011]在一些实施例中，导光组件包括可调元件、第二聚焦透镜组、分光合光元件和第三聚焦透镜组；光引导元件反射第一光和第二光，可调元件透射第二光反射第一光；反射区反射的第一光射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第二聚焦透镜组射入可调元件，经可调元件反射至第三聚焦透镜组，经第三聚焦透镜组射入滤光元件；第二光经第一聚焦透镜组射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第二聚焦透镜组和可调元件射入分光合光元件，经分光合光元件反射至第三聚焦透镜组，经第三聚焦透镜组射入滤光元件。
[0012]在一些实施例中，导光组件包括可调元件、第二聚焦透镜组、分光合光元件和第三聚焦透镜组；光引导元件透射第一光反射第二光；反射区反射的第一光射入光引导元件，透过光引导元件后射入可调元件，经可调元件反射回光引导元件，透过光引导元件和第二聚焦透镜组射入分光合光元件，经分光合光元件和第三聚焦透镜组射入滤光元件；第二光经第一聚焦透镜组射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第二聚焦透镜组射入分光合光元件，经分光合光元件和第三聚焦透镜组射入滤光元件。
[0013]在一些实施例中，导光组件中包括第三聚焦透镜组，光引导元件反射第一光和第二光；
反射区反射的第一光射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第三聚焦透镜组射入滤光元件；第二光经第一聚焦透镜组射入光引导元件，经光引导元件反射后，透过第三聚焦透镜组射入滤光元件。
[0014]在一些实施例中，合光系统还包括补充光源组件，导光组件中包括分光合光元件，分光合光元件中包括补充透光区；分光合光元件反射第一光透射补充光源组件产生的补充光，补充透光区透射补充光源组件产生的补充光；其中，补充透光区为通孔、扩散区域、增透区域、偏振分光区域、二向色区域中的任一项。
[0015]在一些实施例中，合光系统还包括补充光源组件，导光组件中包括分光合光元件和可调元件，分光合光元件反射第二光透射第一光和补充光源组件产生的补充光，可调元件反射第一光透射补充光源组件产生的补充光。
[0016]在一些实施例中，合光系统还包括补充光源组件，波长转换装置包括透射区，合光系统还包括滤光元件和匀光元件；补充光源组件产生的补充光经波长转换装置的透射区射入第一聚焦透镜组，经第一聚焦透镜组射入导光组件，经导光组件射入滤光元件，经滤光元件进行滤光后射入匀光元件，经匀光元件进行匀光后出射。
[0017]在一些实施例中，合光系统还包括补充光源组件，补充光源组件产生的补充光经光引导元件射入导光组件，经导光组件射入滤光元件，经滤光元件进行滤光后射入匀光元件，经匀光元件进行匀光后出射。
[0018]在一些实施例中，光源与光引导元件之间还设置有缩束透镜组，光源产生的第一光经缩束透镜组进行缩束后射入光引导元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合光系统，其特征在于，所述合光系统包括光源、第一聚焦透镜组、波长转换装置和导光组件，所述导光组件中包括光引导元件，所述波长转换装置包括波长转换区；所述光源产生的第一光，经所述光引导元件射入所述第一聚焦透镜组，或所述光源产生的第一光射入所述第一聚焦透镜组；当所述第一光经所述第一聚焦透镜组聚焦后射入所述波长转换区，所述波长转换区被所述第一光激发出射第二光，所述第二光射入所述第一聚焦透镜组，经所述第一聚焦透镜组射入所述导光组件；其中，所述第一聚焦透镜组射出的第二光的光斑为椭圆形；从所述光源射向所述第一聚焦透镜组的第一光的光轴与所述第一聚焦透镜组的光轴之间相距的距离为第一距离，所述第一聚焦透镜组中包括第一透镜和第二透镜，所述第一距离L1满足下式：满足下式：其中，n1表示所述第一透镜的折射率，r
11
表示所述第一透镜第一面的曲率半径，r
12
表示所述第一透镜第二面的曲率半径，d1表示所述第一透镜的中心厚度；n2表示所述第二透镜的折射率，r
21
表示所述第二透镜第一面的曲率半径，r
22
表示所述第二透镜的第二面的曲率半径，d2表示所述第二透镜的中心厚度；D表示所述第一透镜与所述第二透镜之间的距离。2.根据权利要求1所述的合光系统，其特征在于，所述第一透镜为非球面镜，所述第一透镜的第一面的曲率半径范围在
‑
30mm~30 mm内，曲面系数范围在
‑
20~20内，所述第一透镜的第二面的曲率半径在
‑
30 mm ~30 mm内，曲面系数范围在
‑
10~10内；所述第二透镜为球面镜，所述第二透镜的第一面的曲率半径范围在10 mm ~20 mm内，所述第二透镜的第二面的曲率半径大于等于100 mm。3.根据权利要求1所述的合光系统，其特征在于，所述波长转换装置中包括反射区，所述合光系统中还包括滤光元件和匀光元件；当所述第一光经所述第一聚焦透镜组聚焦后射入所述反射区，所述反射区反射所述第一光并经所述第一聚焦透镜组射入所述导光组件；入射至所述导光组件的第一光或第二光经所述导光组件射入所述滤光元件，经所述滤光元件进行滤光后射入所述匀光元件，经所述匀光元件进行匀光后出射。4.根据权利要求3所述的合光系统，其特征在于，所述导光组件中包括可调元件、分光合光元件；其中，所述第一光的光斑以及所述第二光的光斑对称的射向所述匀光元件，且所述第二光和/或第一光的光斑的长轴和短轴与所述匀光元件的光入射面的长边和短边分别对应；和/或，所述可调元件与所述光引导元件或分光合光元件之间相距的距离为第三距离。5.根据权利要求3所述的合光系统，其特征在于，所述导光组件包括可调元件、第二聚焦透镜组、分光合光元件和第三聚焦透镜组，光引导元件反射第一光和第二光，所述分光合
光元件透射第一光反射第二光；第二光经所述第一聚焦透镜组射入所述光引导元件，经所述光引导元件反射后，透过所述第二聚焦透镜组射入所述分光合光元件，经所述分光合光元件反射至所述第三聚焦透镜组，经所述第三聚焦透镜组射入所述滤光元件；所述反射区反射的第一光射入所述光引导元件，经所述光引导元件反射后，透过所述第二聚焦透镜组和所述分光合光元件射入所述可调元件，经所述可调元件反射后透过所述分光合光元件入射至所述第三聚焦透镜组，经所述第三聚焦透镜组射入所述滤光元件。6.根据权利要求3所述的合光系统，其特征在于，所述导光组件包括可调元件、第二聚焦透镜组、分光合光元件和第三聚焦透镜组；所述光引导元件反射第一光和第二光，所述可调元件透射第二光反射第一光；所述反射区反射的第一光射入所述光引导元件，经所述光引导元件反射后，透过所述第二聚焦透镜组射入所述可调元件，经...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎巍，彭水海，何磊，秦志鹏，陈怡学，
申请(专利权)人：极米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：