具体实施方式
请同时参阅图1和图2,其中,图1是本实用新型提供的第一实施方式的光源系统的结构示意图;图2是图1所示的光源系统处于理想工作状态时的结构示意图。所述光源系统100包括冷却装置10、光源阵列11、反射阵列12、第一反射装置13、聚光装置14、第二反射装置15、中继透镜16、第三反射装置17、第二聚光装置18、匀光装置19、分光膜片110、集光装置120和所述色轮130。
所述冷却装置10包括第一冷却板101、第二冷却板102和热交换器(图未示)。所述热交换器与所述第一冷却板101和所述第二冷却板102连通并接收所述第一冷却板101和所述第二冷却板102传递的热量。所述第一冷却板101和所述第二冷却板102相对设置。所述冷却装置10用于对所述光源阵列11进行冷却降温。
所述第一冷却板101为平板状结构。所述第一冷却板101与所述热交换器连接,并且所述第一冷却板101朝向所述第二冷却板102方向的一面与所述光源阵列11连接。
所述第二冷却板102同样为平板状结构。所述第二冷却板102同样与所述热交换器连接,并且所述第二冷却板102朝向所述第一冷却板101方向的一面与所述光源阵列11连接。也就是说,第一冷却板101和第二冷却板102相对设置,设置在第一冷却板101上的光源阵列11与设置在第二冷却板102上的光源阵列11相对设置。在理想情况下,所述第二冷却板102与所述第一冷却板101均处于确定的平面上为互相平行状态。但是由于在实际的制造过程中,所述第二冷却板102和所述第一冷却板101在制造或者安装的过程中存在公差,因此通常第二冷却板102和所述第一冷却板101并不是总处在理想的位置。
所述光源阵列11设置于所述冷却装置10上。具体地,所述光源阵列11包括第一光源阵列111和第二光源阵列112。
所述第一光源阵列111设置于所述第一冷却板101上。具体地,所述第一光源阵列111设置于所述第一冷却板101朝向所述第二冷却板102的一面。为了便于描述,将所述第一冷却板101朝向所述第二冷却板102的一面命名为第一表面1011。所述第一光源阵列111包括多个光源单元113。所述多个光源单元113呈阵列分布于所述第一表面1011。
所述光源单元113包括发光源114和准直器件115。
所述发光源114设置于所述第一冷却板101的第一表面1011上。在所述发光源114处于工作状态时,其发出的热量会传至所述第一冷却板101,从而降低其工作温度,提高所述发光源114的发光效率。所述发光源114可以为激光光源或者发光二极管,在本实施方式中,所述发光源114为激光光源,并且发出的激发光为蓝色激发光。当然,其它的实施方式中,所述发光源114还可以为其它种类的光源,并且其发出的激发光还可以为其它颜色,本实用新型对此不做限定。
所述准直器件115设置于所述发光源114发出的激发光的光路上。所述准直器件115用于将所述发光源114发出的发散光束转换为平行光束,换句话说,所述准直器件115将所述发光源114所发出的发散的激发光转换为平行的激发光。可以理解,因为所述光源单元113包括准直器件115,因此所述光源单元113能够发出准直的激发光。
所以所述第一光源阵列111所发出的激发光为多个所述光源单元113发出的多条互相平行设置的激发光。在本实施方式中,所述多个光源单元113所发出的激发光与所述第一冷却板101的第一表面1011呈平行设置。
所述第二光源阵列112设置于所述第二冷却板102上。具体地,所述第二光源阵列112设置于所述第二冷却板102朝向所述第一冷却板101的一面。为了便于描述,将所述第二冷却板102朝向所述第一冷却板101的一面命名为第二表面1021。所述第二光源阵列112同样包括多个光源单元113。所述多个光源单元113呈阵列分布于所述第二表面1021。所述第二光源阵列112的第二表面1021设置的光源单元113与所述第一光源阵列111的第一表面1011所设置的光源单元113的结构完全相同。在其他的实施方式中,所述第二表面1021设置的光源单元113与所述第一表面1011所设置的光源单元113的结构可以不同,本实用新型对此不做限定。当然,所述第二光源阵列112发出激发光同样为多条互相平行设置的激发光,并且所述第二光源阵列112所发出的激发光与所述第二表面1021相垂直。
所述反射阵列12位于所述光源阵列11所发出的激发光的光路上,用于将光源阵列11发出的激发光进行光斑压缩后出射。所述反射阵列12包括第一反射阵列121和第二反射阵列122。
所述第一反射阵列121设置于所述第一光源阵列111所发出的激发光所在的光路上。所述第一反射阵列121包括多个反射镜1211。所述多个反射镜1211分别设置于所述第一光源阵列111的多个光源单元113所发出的激发光所在的光路上,并且所述多个反射镜1211与所述多个光源单元113一一对应设置。所述反射镜1211接收与其对应的所述光源单元113所发出的平行的激发光,并且将到达所述反射镜1211表面的激发光反射至所述第一反射装置13。为了防止所述反射镜1211反射所述激发光时互相遮挡,所述多个反射镜1211距离所述第一冷却板101的距离不相同。具体地,远离所述第一反射装置13的反射镜1211距离所述第一冷却板101的距离较小;靠近所述第一反射装置13的反射镜1211距离所述第一冷却板101的距离较大;与所述第一反射装置13距离相同的反射镜1211距离所述第一冷却板101的距离相同。
所述第二反射阵列122设置于所述第二光源阵列112所发出的激光所在的光路上。类似地,所述第二反射阵列122同样包括多个第二反射镜1221。所述多个第二反射镜1221分别设置于所述第二光源阵列112的多个光源单元113所发出的激发光所在的光路上,并且所述多个第二反射镜1221与所述多个光源单元113一一对应设置。所述第二反射镜1221接收与其对应的所述光源单元113所发出的平行的激发光,并且将到达所述第二反射镜1221表面的激发光反射至所述第一反射装置13。与所述第一反射阵列121的结构类似,为了防止所述第二反射镜1221反射所述激发光时互相遮挡,所述多个第二反射镜1221距离所述第二冷却板102的距离不相同。具体地,远离所述第一反射装置13的第二反射镜1221距离所述第二冷却板102的距离较小;靠近所述第一反射装置13的第二反射镜1221距离所述第二冷却板102的距离较大;与所述第一反射装置13距离相同的第二反射镜1221距离所述第二冷却板102的距离相同。在本实施方式中,所述第二光源阵列32与所述第一光源阵列31对称设置;同时所述反射镜1211和所述反射镜1221的结构也相同。当然,在其他的实施方式中,所述反射镜1211和所述反射镜1221的结构也可以不相同,本实用新型对此不做限定。
所述第一反射装置13位于所述反射阵列12所反射的激发光所在的光路上。具体地,所述第一反射装置13包括第一反射镜131和第二反射镜132。所述第一反射镜131和所述第二反射镜132相互独立,可以分别对所述第一反射镜131和所述第二反射镜132进行独立调整。
所述第一反射镜131用于接收所述第一反射阵列121所反射的激发光,并且将到达所述第一反射镜131表面的激发光反射至所述聚光装置14。所述第一反射镜131与到达其表面的激发光并非垂直设置。换句话说,所述激发光倾斜入射至所述第一反射镜131。所述第一反射镜131能够在预定的范围内进行独立调整,从而能够相应的调整其所反射的激发光的光路。
所述第二反射镜132用于接收所述第二反射阵列122所反射的激发光,并且将到达所述第二反射镜132表面的激发光反射至所述聚光装置14。与所述第一反射镜131相似,所述第二反射镜132与到达其表面的激发光并非垂直设置。换句话说,所述激发光倾斜入射至所述第二反射镜132。所述第二反射镜132同样能够在预定的范围内进行调整,从而能够相应的调整其反射的激发光的光路。所述第二反射镜132与所述第一反射镜131可以互相抵接其反射面从而形成一整个反射平面。当然,所述第二反射镜132与所述第一反射镜131也可以根据实际需要相互独立的进行调整,此时二者也可以不为一个平面。
为了更清楚的描述所述光源系统100的结构,特将所述聚光装置14、所述第二反射装置15、所述中继透镜16、所述第三反射装置17、所述第二聚光装置18和所述匀光装置19命名为光路调节组件。所述光路调节组件用于对所述第一反射装置13发射的激发光的光路及光斑进行调整,并将调整后的激发光出射至所述分光膜片110。
具体地,所述聚光装置14设位于所述第一反射装置13反射的激发光所在的光路上,其用于对经过所述聚光装置14的激发光进行汇聚,并将经过汇聚的激发光透射出去。
所述第二反射装置15设置于所述聚光装置14透射的激发光的光路上。所述第二反射装置15用于将到达其表面的激发光反射至所述中继透镜16。在本实施方式中,所述第二反射装置15用于反射蓝色激发光。
所述中继透镜16位于所述第二反射装置15发射的激发光的光路上。所述第二反射装置15用于对到达其表面的激发光进行平行调整,从而使到达所述中继透镜16的激发光进行平行调整。
所述第三反射装置17位于所述中继透镜16透射出的激发光的光路上。所述第三反射装置17用于对到达其表面的激发光进行反射,并将反射得到的激发光反射至所述第二聚光装置18。在本实施方式中,所述第三反射装置17同样用于反射蓝色激发光。
所述第二聚光装置18设置于所述第三反射装置17反射的激发光的光路上。所述第二聚光装置18用于对其接收的激发光进行汇聚,并将汇聚后的激发光透射。
所述匀光装置19设置于所述第二聚光装置18透射的激发光所在的光路上。所述匀光装置19用于对所述第二聚光装置18发出的激发光进行匀光处理。
请结合参阅图3,所述分光膜片110处于所述匀光装置19发出的激发光所在的光路上。所述分光膜片110包括透射区域1101和反射区域1102。所述透射区域1101设置于所述分光膜片110的中部。所述反射区域1102围绕于所述透射区域1101设置。
所述透射区域1101接收来自所述匀光装置19发出的激发光,并且将到达所述透射区域1101的激发光进行透射。
而所述反射区域1102接收来自所述匀光装置19发出的激发光,并且将到达所述反射区域1102的激发光进行反射。
在理想情况时,由所述匀光装置19发出的激发光均通过所述透射区域1101进行透射,此时所述光源系统100的效率最高。但是由于产品在实际制造过程中存在公差,因此总会有一部分由所述匀光装置19发出的激发光照射至所述反射区域1102,并且被所述反射区域1102进行反射。此时可以通过调整所述第一反射装置13来调整照射至所述分光膜片110的激发光的位置,以尽量增加透射效率。
所述集光装置120设置于所述透射区域1101所透射的激发光所在的光路上,所述集光装置120接收来自所述透射区域1101所透射的激发光,并且将其接收的激发光透射。
所述色轮130设置于所述集光装置120所透射的激发光所在的光路上。所述色轮130接收所述集光装置120所透射的激发光,并且被所述激发光激发产生受激光。所述受激光被色轮130反射进入所述集光装置120,并被所述集光装置120收集,并由所述分光膜片110反射出射。色轮130上可以设置红色波长转换材料、绿色波长转换材料、黄色波长转换材料等。当色轮130上设置有红色波长转换材料和绿色波长转换材料时,色轮130时序出射红色受激光和绿色受激光。
为了更清楚的理解所述光源系统100的工作过程及调整原理过程,下面对所述光源系统100的工作过程及调整原理进行整体的描述。
所述第一光源阵列111设置于所述第一冷却板101的第一表面1011;并且所述第一光源阵列111发出的激发光与所述第一表面1011相垂直。所述第二光源阵列112设置于所述第二冷却板102的第二表面1021,并且所述第二光源阵列112发出的激发光与所述第二表面1021相垂直。
所述光源系统100在理想的工作状态下时,所述第一冷却板101的第一表面1011和所述第二冷却板102的第二表面1021处于各自预定的平面上,并且所述第一表面1011和所述第二表面1021互相平行。此时所述激发光依次经过所述光路调节组件后入射至所述分光膜片110,并且所有到达所述分光膜片110的激发光均处于所述分光膜片110的透射区域1101所在的位置。换句话说,此时所有入射至所述分光膜片110的激发光会通过所述透射区域1101透射出去。由所述透射区域1101透射的激发光会进一步穿过所述集光装置120,并最终到达所述色轮130。所述色轮130被所述激发光激发产生受激光,所述色轮130产生的受激光的多少与所述色轮130接收到的激发光的多少相关。即所述色轮130接收到的激发光越多,其被激发产生的受激光的数量也越多。
由于所述第一冷却板101和所述第二冷却板102在制造和装配过程中均存在公差,因此在实际应用中所述光源系统100通常很难处于理想状态。此时经过所述光路调节组件后入射至所述分光膜片110的激发光并不能全部处于所述透射区域1101所在的范围内,到达所述分光膜片110的一部分激发光会达到所述反射区域1102所在的区域,从而被反射。在这种情况下所述色轮130接收到的激发光变小,从而产生的受激光也会相应的减少。这种情况会使得所述光源系统100的效率降低。
为了提高所述光源系统100的效率,通常需要对所述第一反射装置13进行相应的调整,以弥补因为制造和装配过程中存在的公差对所述光源系统100效率的影响。在相关技术中,所述第一反射装置13为一个一体反射镜,所述一体反射镜同时接收来自所述第一反射阵列121和所述第二反射阵列122反射的激发光。当所述第一冷却板101或者第二冷却板102存在公差时,所述第一光源阵列111和所述第二光源阵列112发出的激发光的角度会相应的发生变化,相应的所述第一反射阵列121和所述第二反射阵列122反射的激发光的角度会相应的发生变化。因为所述一体反射镜为一体结构,因此所述一体反射镜只能进行整体调整,而不能单独对所述第一冷却板101和所述第二冷却板102单独进行调整。当只需要对所述第一反射阵列21反射的激发光或者所述第二反射阵列22反射的激发光进行调整时,所述一体反射镜也只能整体调整,因此其只能调整到一个效率尽量大的位置,而不能精确的分别进行调整使得所述光源系统100的效率最大化。
而在本实用新型中所述第一光源阵列11包括第一反射镜131和所述第二反射镜132。其中所述第一反射镜131用于接收来自所述第一反射阵列121反射的激发光,当所述第一冷却板101存在公差时所述第一光源阵列111发出的激发光的角度会相应的发生变化,相应的所述第一反射阵列121反射的激发光的角度会相应的发生变化。所述第一反射镜131可以根据所述第一反射阵列121反射的激发光的角度变化进行相应的调整,从而弥补因为公差对所述光源系统100造成的影响,提高所述光源系统100的效率。
所述第二反射镜132的工作原理与所述第一反射镜131相似,其用于调整因所述第二冷却板102存在的公差而导致的第二反射阵列122发射的激发光的角度变化,从而提高所述光源系统100的工作效率,本实用新型对此不做限定。
实施例二
请参阅图4,是本实用新型提供的第二实施方式的光源系统的结构示意图。
所述光源系统200包括冷却装置20、光源阵列21、反射阵列22、第一反射装置23、第一聚光装置24、第一匀光器件25、第二反射装置26、第二聚光装置27、第三反射装置28、分光膜片29、第一色轮210、第一集光装置220、第二色轮230、第二集光装置240、第三聚光装置250和第二匀光器件260。
本实施例中的所述冷却装置20、所述光源阵列21、所述反射阵列22和所述第一反射装置23与实施例一中的所述冷却装置10、所述光源阵列11、所述反射阵列12和所述第一反射装置13结构以及连接方式相似。所述冷却装置20同样包括第一冷却板201、第二冷却板202和热交换器(图未示);所述光源阵列21包括第一光源阵列211和第二光源阵列212;所述反射阵列22包括第一反射阵列221和第二反射阵列222;所述第一反射装置23包括第一反射镜231和第二反射镜232,因此在这里对本实施中的所述冷却装置20、所述光源阵列21、所述反射阵列22和所述第一反射装置23的结构和作用方式不再进行赘述。
另外,在本实施方式中,所述光源阵列21发出的激发光同样为蓝色激发光。当然,其它的实施方式中,所述光源阵列21发出的激发光还可以为其它颜色,本实用新型对此不做限定。
为了更清楚的描述所述光源系统200的结构,特将所述第一聚光装置24、所述第一匀光器件25、所述第二反射装置26、所述第二聚光装置27和所述第三反射装置28命名为光路调节组件。
与所述实施例一中的结构相似,所述光路调节组件接收来自所述第一反射装置23反射的激发光,并且根据实际需要对所述光路调节装置接收到的激发光的光路进行调整,然后将经过光路调整后的激发光导向所述分光膜片29。
具体地,所述第一聚光装置24用于接收所述第一反射装置23反射的激发光,并将接收到的激发光进行汇聚后到达所述第一匀光器件25。所述第一匀光器件25对所述激发光进行匀光处理,并透射至所述第二反射装置26。所述第二反射装置26将反射至其表面的激发光反射至所述第二聚光装置27。所述第二聚光装置27对到达所述第二聚光装置27的激发光进行汇聚并透射至所述第三反射装置28。所述第三反射装置28到达其表面的激发光反射至所述分光膜片29。
请结合参阅图5,所述分光膜片29对到达其表面的激发光的一部分进行透射,对另一部分进行反射。所述分光膜片29包括第一分光区域291和第二分光区域292。其中所述一分光区域291设置于所述分光膜片29中部,所述第二分光区域292围绕所述第一分光区域291设置。所述第二分光区域292的面积大于所述第一分光区域的291的面积。
在本实施方式中,所述第一分光区域291为蓝色激发光透射区域,其用于透射蓝色激发光;所述第二分光区域292为黄色激发光透射区域,同时所述第二分光区域292能够反射蓝色激发光。当然,所述第一分光区域291和所述第二分光区域292具体透射或反射何种颜色的激发光还可以根据实际需要进行调整,本实用新型对此不做限定。
所述第一集光装置220用于接收所述第一分光区域291透射的激发光,在本实施方式中所述激发光为蓝色激发光,并将所述激发光透射至所述第一色轮210。
所述第一色轮210接收由所述第一集光装置220透射的激发光,并且将所述激发光进行散射。可以理解,第一色轮210为散射轮,在本实施方式中,所述第一色轮210将激发光进行散射并反射出射。经过散射的蓝色激发光经过所述第一集光装置220后转变为平行光照射至所述分光膜片29。所述蓝色激发光由所述第二分光区域292反射至所述第三聚光装置250。
所述第二集光装置240用于汇聚所述第二分光区域292反射的蓝色激发光,第二集光装置240可以由若干透镜组成。
所述第二色轮230接收由所述第二集光装置240透射的激发光,并且被所述激发光激发产生受激光。在本实施方式中,蓝色激发光经第二集光装置240会聚到第二色轮230上。第二色轮230为荧光轮,其表面上设置有黄色荧光粉。蓝色激发光入射到荧光轮的表面激发黄色荧光粉从而产生黄色的受激光,黄色的受激光反射出射至第二集光装置240。所述黄色受激光经过所述第二集光装置240后转变为平行光照射至所述分光膜片29。所述黄色受激光由所述第二分光区域292透射至所述第三聚光装置250。
所述第三聚光装置250设置于所述分光膜片29反射的蓝色激发光以及透射的黄色受激光所在的光路上。所述第三聚光装置250用于对所述蓝色激发光和黄色受激光进行汇聚后出射至所述匀光器件260。
所述匀光器件260设置于由所述第三聚光装置250汇聚后的受激光所在的光路上。所述匀光器件260用于接收所述受激光并对接收到的受激光进行匀光处理。
为了更清楚的理解所述光源系统200的工作过程,下面对所述光源系统200的工作过程进行整体的描述。
所述冷却装置20、所述光源阵列21、所述反射阵列22和所述第一反射装置23与实施例一中的结构基本相同,并且在实施例一中已经对上述元件以及相互关系进行了详细的阐述,在此不再进行赘述。
当所述光源系统200处于理想的工作状态时,与实施例一中的光源系统200相似,所述第一冷却板201的第一表面和所述第二冷却板202的第二表面处于各自预定的平面上,并且所述第一表面和所述第二表面互相平行。此时所述激发光经过所述光路调节组件后反射至所述分光膜片29。其中到达所述分光膜片29的激发光会通过所述分光膜片29的第一分光区域291透射出去。此时所述第一分光区域291形成的光斑处于未发生偏移,并且所述光源系统200发出的光中蓝色受激光的比例以及光源的色坐标处于正常状态。
与实施例一中的情况类似,当所述第一冷却板201的制造存在公差时所述第一光源阵列211发出的激发光的角度会相应的发生变化,相应的所述第一反射阵列221反射的激发光的角度会相应的发生变化。所述第一反射镜231可以根据所述第一反射阵列121反射的激发光的角度变化进行相应的调整,从而防止所述分光膜片29上的光斑发生偏移,进而造成所述光源系统200发出的光中蓝色受激光的比例以及光源的色坐标发生异常。
本实用新型还提供一种投影系统(图未示),所述投影系统包括光源系统,所述光源系统可以为如上任一实施例中所述的光源装置。
综上所述,本实用新型提供的光源系统具有所述第一反射镜和所述第二反射镜,所述第一反射镜和所述第二反射镜分别用于对所述第一光源阵列和所述第二光源阵列发射的激发光相互独立的进行调整,从而确保所述激发光到达所述分光膜片的预定位置,进而使得所述光源系统的效率提高或者防止所述光源系统的色坐标发生变化。
以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本实用新型技术方案的精神和范围。