用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括：光源；顏色轉(zhuǎn)換單元，具有至少一個熒光物質(zhì)層，所述熒光物質(zhì)層用于反射來自所述光源的光或轉(zhuǎn)換從所述光源發(fā)射的光的波長以形成波長被轉(zhuǎn)換的光；二向色鏡，使從所述光源發(fā)射的光入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元上。由顏色轉(zhuǎn)換單元反射或發(fā)射的具有不同的波長的光通過相同的路徑入射到顯示面板上。在所述照明光學(xué)系統(tǒng)中，從一個光源發(fā)出的光可被處理以產(chǎn)生紅光、綠光和藍(lán)光，所述紅光、綠光和藍(lán)光能夠通過與由所述顏色轉(zhuǎn)換單元反射或發(fā)射的光相同的光路依次入射到顯示面板上。
【專利說明】用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種光學(xué)設(shè)備，更具體地說，涉及一種用于光束投影儀的光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)對從顯示面板輸出的圖像進(jìn)行放大，并將已放大的圖像投射到屏幕上。
【背景技術(shù)】
[0002]光束投影儀是利用光學(xué)系統(tǒng)和顯示面板來實現(xiàn)放大圖像的光學(xué)儀器。圖像的大小可以根據(jù)光束投影儀與屏幕之間的距離被調(diào)節(jié)。如果能確保光束投影儀與屏幕之間有足夠距離，則易于實現(xiàn)具有高清晰度的大的圖像，而與顯示裝置的大小無關(guān)。
[0003]光束投影儀結(jié)構(gòu)中的光學(xué)系統(tǒng)可以分為照明光學(xué)系統(tǒng)和透射光學(xué)系統(tǒng)。所述照明光學(xué)系統(tǒng)表示由布置在從光源到顯示面板的光路上的光學(xué)元件形成的光學(xué)系統(tǒng)，所述透射光學(xué)系統(tǒng)表示由布置在從顯示面板到被構(gòu)造為投射圖像的投影透鏡的光路上的光學(xué)組件形成的光學(xué)系統(tǒng)。在操作中，所述光源產(chǎn)生的光行進(jìn)穿過照明光學(xué)系統(tǒng)，以入射到顯示面板上，在顯示面板上實現(xiàn)的圖像行進(jìn)穿過透射光學(xué)系統(tǒng)，并穿過透射透鏡而最后投射到光束投影儀的外部。
[0004]通常，投影光學(xué)系統(tǒng)對在顯示面板上實現(xiàn)的圖像進(jìn)行放大，并將圖像投射到屏幕上。圖像的清晰度可通過聚焦而被選擇性地調(diào)整。照明光學(xué)系統(tǒng)使紅光、綠光和藍(lán)光分別入射到顯示面板上。使用發(fā)光二極管以提供構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)的光源，從而顯著地提高光束投影儀的顏色再現(xiàn)。此外，使用激光二極管作為光源的產(chǎn)品已經(jīng)被提出。第8167440美國專利(于2012年5月I日登記)公開了一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，將發(fā)光二極管和激光二極管組合起來作為照明光學(xué)系統(tǒng)的光源。在所述美國專利中公開的照明光學(xué)系統(tǒng)使用發(fā)射藍(lán)色激光的激光二極管與發(fā)射紅光的發(fā)光二極管的組合作為光源，并且紅光、綠光和藍(lán)光分別沿不同的路徑行進(jìn)，以到達(dá)顯示面板。
[0005]最近，已經(jīng)做出了使這樣的光束投影儀小型化的技術(shù)開發(fā)，以將光束投影儀配備在便攜式終端(諸如移動通信終端、便攜式計算機、多媒體播放器以及緊湊型數(shù)碼相機)中。通過這樣的實現(xiàn)方式，可投射存儲在配備有光束投影儀的便攜式終端中的數(shù)據(jù)或運動圖像。
[0006]為了構(gòu)造小型化的光束投影儀，必須將顯示面板和光學(xué)系統(tǒng)小型化。諸如DMD (數(shù)字微鏡器件)和LCoS(硅基液晶)的緊湊型平板裝置已經(jīng)被開發(fā)作為顯示面板，并應(yīng)用于光束投影儀。然而，如上所述，盡管通過使用多個發(fā)光二極管和/或激光二極管來在顏色再現(xiàn)方面改善照明光學(xué)系統(tǒng)，但是根據(jù)將入射到顯示面板上的光的顏色，光在照明光學(xué)系統(tǒng)中沿不同的路徑行進(jìn)，這需要諸如透鏡和反射鏡的多個光學(xué)組件。當(dāng)在便攜式終端中實現(xiàn)將多個光源以及所述透鏡和反射鏡布置在不同的光路上時，難以實現(xiàn)小型化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]因此，本發(fā)明的一方面提供一種光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)，即使光具有不同的顏色，所述照明光學(xué)系統(tǒng)也能夠使所述光的光路彼此一致。[0008]本發(fā)明的另一方面是提供一種光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)，所述照明光學(xué)系統(tǒng)用于使光的光路彼此一致，以共用光學(xué)組件，從而利于小型化。
[0009]本發(fā)明的另一方面是提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)和一種使用所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀，在所述照明光學(xué)系統(tǒng)中，在不用發(fā)光二極管作為光源的情況下，僅使用激光二極管便可實現(xiàn)紅、綠、黃和藍(lán)的顏色，使得這樣的照明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可被簡化，從而簡化了其結(jié)構(gòu)，降低了制造成本，并且使照明光學(xué)系統(tǒng)小型化。
[0010]本發(fā)明的又一方面是提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)和一種包括所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀，在所述照明光學(xué)系統(tǒng)中，通過使用全反射棱鏡，不管激光二極管的數(shù)量如何，所述照明光學(xué)系統(tǒng)都能夠保持光學(xué)效率。
[0011]本發(fā)明的又一方面提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)和一種包括所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀，在所述照明光學(xué)系統(tǒng)中，所述照明光學(xué)系統(tǒng)利用采用單個藍(lán)色激光二極管的光源、多個棱鏡和在預(yù)定區(qū)域內(nèi)設(shè)置有反射區(qū)域的旋轉(zhuǎn)輪來尋求結(jié)構(gòu)簡化。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)包括:光源；顏色轉(zhuǎn)換單元，具有至少一個熒光物質(zhì)層，所述至少一個熒光物質(zhì)層反射從光源發(fā)射的光或轉(zhuǎn)換光源發(fā)射的光的波長以形成波長被轉(zhuǎn)換的光；二向色鏡，以預(yù)定角度設(shè)置，用于偏轉(zhuǎn)從所述光源發(fā)射的光，以使所述光入射到顏色轉(zhuǎn)換單元上。由顏色轉(zhuǎn)換單元反射的光或發(fā)射的具有不同波長的波長被轉(zhuǎn)換的光通過相同的路徑入射到顯示面板上。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)包括:光源；顏色轉(zhuǎn)換單元，被形成為具有至少一個熒光物質(zhì)層，所述至少一個熒光物質(zhì)層轉(zhuǎn)換從所述光源發(fā)射的光的波長以形成波長被轉(zhuǎn)換的光。所述顏色轉(zhuǎn)換單元可包括:反射板，繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸基本平行于從顏色轉(zhuǎn)換單元發(fā)射的光的光軸的方向；反射層，反射從所述光源發(fā)射出的藍(lán)色激光。所述熒光物質(zhì)層可通過形成被從所述光源發(fā)射出的光激發(fā)并分別發(fā)射綠光和紅光的綠色熒光物質(zhì)層和紅色熒光物質(zhì)層而被構(gòu)造，并且由所述反射層反射的光和由所述熒光物質(zhì)層發(fā)射的光通過相同的路徑入射到顯示面板上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的用于光束投影儀的上述光學(xué)系統(tǒng)可包含在便攜式終端、便攜式計算機、多媒體播放器、緊湊型數(shù)碼相機或適合于對存儲在其中的數(shù)據(jù)或運動畫面進(jìn)行投射的任何雙工系統(tǒng)中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的以上和其它方面、特點及優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中:
[0016]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)；
[0017]圖2是示出圖1中所示的照明光學(xué)系統(tǒng)的二向色鏡的俯視圖；
[0018]圖3和圖4是用于描述圖2中所示的二向色鏡的反射特性的視圖；
[0019]圖5是示出圖1中所示的照明光學(xué)系統(tǒng)的顏色轉(zhuǎn)換單元的俯視圖；
[0020]圖6是用于描述在圖5中所示的顏色轉(zhuǎn)換單元的反射層的反射特性的曲線圖；
[0021]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的視圖；
[0022]圖8是用于描述圖7中所示的照明光學(xué)系統(tǒng)的操作的視圖；[0023]圖9是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的包括照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀沿著光路的結(jié)構(gòu)示圖；
[0024]圖10是示出了當(dāng)采用藍(lán)色激光二極管作為圖9中所示的光束投影儀的單個光源時所使用的旋轉(zhuǎn)輪的平面圖；
[0025]圖11是示出了當(dāng)采用紫外激光二極管作為圖9中所示的光束投影儀的單個光源時所使用的旋轉(zhuǎn)輪的平面圖；
[0026]圖12是示意性地示出了圖9中所示的光束投影儀的修改示例沿著光路的結(jié)構(gòu)示圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，將參照附圖來描述本發(fā)明的各種實施例。為了清楚和簡明的目的，由于包含于此的已知的功能和構(gòu)造的詳細(xì)描述可能使本發(fā)明的主題反而模糊，因此將省略這些已知的功能和構(gòu)造的詳細(xì)描述。
[0028]圖1示出了光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)。如圖所示，光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)100包括光源101、顏色轉(zhuǎn)換單元103和二向色鏡102，其中，從光源101發(fā)射的光通過二向色鏡102入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上，由顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的具有不同的波長的光在同一路徑中沿相反的方向傳播，以入射到顯示面板109上。這里，根據(jù)光的頻率分別決定光的顏色。因此，如上所述的“具有不同波長的光”表示光具有不同顏色。
[0029]根據(jù)示例性實施例，激光二極管(具體地說，發(fā)射藍(lán)色激光的激光二極管)可被用作光源101?？蛇x擇地，發(fā)射紫外激光的激光二極管可被用作光源101。激光具有固定的波長，因此具有一種顏色。在操作中，雖然激光光束的直徑在行進(jìn)路徑上發(fā)生微小的變化，但是它仍然具有優(yōu)良的準(zhǔn)直性。因此，當(dāng)使用激光二極管作為光源來構(gòu)造光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)時，優(yōu)選的是，使從光源101發(fā)射的激光傳播給擴散板113以將光功率擴散。
[0030]顏色轉(zhuǎn)換單兀103形成有突光物質(zhì)層135,突光物質(zhì)被從光源101發(fā)射的光激發(fā)以改變光的波長，換句話說，以產(chǎn)生并發(fā)射不同顏色的光。在這種情況下，當(dāng)在從光源101發(fā)射的光入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103的同時所述光被集中到狹窄的區(qū)域時，所述熒光物質(zhì)可能會被損壞。為了克服所述問題，使用擴散板113對光源101的光功率在更大的區(qū)域進(jìn)行擴散。另外，例如，用于調(diào)整從光源101射出的激光的路徑或光束形狀的透鏡111可以被布置在激光的行進(jìn)路徑Al上。
[0031 ] 由于顏色轉(zhuǎn)換單元103包括熒光物質(zhì)層135，所以顏色轉(zhuǎn)換單元103對從所述光源101發(fā)射的激光進(jìn)行處理，以發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光。這里，當(dāng)光源101發(fā)射藍(lán)色激光時，顏色轉(zhuǎn)換單元103可設(shè)置有用于反射在其上接收到的藍(lán)光的反射層?？蛇x擇地，當(dāng)光源101發(fā)射紫外激光時，顏色轉(zhuǎn)換單元103中的熒光物質(zhì)層被在其上接收到的紫外激光激發(fā)，以從所述熒光物質(zhì)層發(fā)射藍(lán)光。
[0032]參照圖5，顏色轉(zhuǎn)換單元103可以包括由激光激發(fā)以發(fā)射紅光、綠光或藍(lán)光的熒光物質(zhì)層135。熒光物質(zhì)層135可以被分為紅色熒光物質(zhì)層(R)、綠色熒光物質(zhì)層(G)和藍(lán)色熒光物質(zhì)層(B)，其中，紅色熒光物質(zhì)層(R)、綠色熒光物質(zhì)層(G)和藍(lán)色熒光物質(zhì)層(B)環(huán)繞顏色轉(zhuǎn)換單元103的熒光物質(zhì)層135周向地布置。
[0033]如果光源101是發(fā)射藍(lán)色激光的激光二極管，則每個藍(lán)色熒光物質(zhì)層⑶可由反射層140替代。如圖5中所示，圖5中以放大的比例示出了藍(lán)色熒光物質(zhì)層(B)的一部分，通過布置圓錐形或多邊棱錐形的反射突起139來形成反射層140。注意:除了圓錐形或多邊棱錐形之外，所述反射突起139可具有半球形或帶有預(yù)定曲率的彎曲形狀。
[0034]同時，顏色轉(zhuǎn)換單元103還可設(shè)置有黃色熒光物質(zhì)層(Y)。黃色熒光物質(zhì)層(Y)被入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上的光激發(fā)，從而發(fā)射黃光。與沒有設(shè)置黃色熒光物質(zhì)層(Y)的顏色轉(zhuǎn)換單元相比，設(shè)置有黃色熒光物質(zhì)層(Y)的顏色轉(zhuǎn)換單元103可向顯示面板109提供更明亮的照明。由于藍(lán)色、紅色和綠色照明的提供，可以實現(xiàn)幾乎所有的通過視覺可識別的顏色，黃色熒光物質(zhì)層(Y)被設(shè)置以提高照明的亮度。因此，不一定需要形成黃色熒光物質(zhì)層⑴。
[0035]如上所述的熒光物質(zhì)層135形成在圓形的反射板133上，反射板133繞旋轉(zhuǎn)軸R旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸R平行于從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的光軸方向，更具體地說，旋轉(zhuǎn)軸R平行于隨后要進(jìn)行描述的聚光透鏡131的光軸方向O。從光源101發(fā)射的光入射在顏色轉(zhuǎn)換單元103的固定位置上，隨著反射板133被轉(zhuǎn)動，在預(yù)定的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生任意一種顏色的熒光物質(zhì)層被激發(fā)。因此，如果當(dāng)光源101發(fā)射激光時轉(zhuǎn)動反射板133，則顏色轉(zhuǎn)換單元103交替地發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光。
[0036]在所述情況下，如果光源101發(fā)射藍(lán)色激光，則藍(lán)色熒光物質(zhì)層(B)被反射層140取代，顏色轉(zhuǎn)換單元103實際上將會反射藍(lán)色激光，而不是發(fā)射藍(lán)光。如上所述，反射層140通過布置圓錐形的、多邊棱錐形的或彎曲的反射突起139而形成。因此，當(dāng)最初從光源101發(fā)射的激光被集中到相對狹小的區(qū)域時，由反射層140反射的光被擴散到預(yù)定區(qū)域。
[0037]圖6是示出了當(dāng)反射層由圓錐形反射突起139形成時，測量得到的由所述反射層反射的光的光功率的曲線圖。在圖6中示出的所述曲線圖中，零(O)度的角度表示實際入射到所述反射層上的藍(lán)色激光的光軸。相對光功率值是繞入射在所述反射層上的激光的光軸180度的角度范圍內(nèi)進(jìn)行測量的。可以看出，參照入射光的光軸，通過所述反射層的結(jié)構(gòu)反射的藍(lán)光的光功率集中在20度至50度的角度范圍內(nèi)，更具體地說，集中在30度到40度的角度范圍內(nèi)。因此，在距反射層特定的距離處，由反射層140反射的藍(lán)光將在與入射光的光軸垂直的平面上形成圓形帶狀。因此，在藍(lán)光穿過諸如用于調(diào)節(jié)光束形狀的聚光透鏡131和透鏡111的其他光學(xué)組件的過程期間，藍(lán)光被處理為適合顯示面板109的形式。
[0038]二向色鏡102改變從光源101發(fā)射的激光的路徑Al，以使所述激光入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上。在二向色鏡102的一側(cè)形成用于反射藍(lán)色激光或紫外(UV)激光的反射區(qū)域121和123。當(dāng)二向色鏡102被放置在從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的傳播路徑A2上時，優(yōu)選地設(shè)置允許從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)出的藍(lán)光透射的透射區(qū)域125。
[0039]參照圖2，二向色鏡102的反射區(qū)域包括:第一反射區(qū)域121，形成在二向色鏡102的一側(cè)；第二反射區(qū)域123，形成在第一反射區(qū)域121的周圍；透射區(qū)域125，形成在第一反射區(qū)域121和第二反射區(qū)域123之間。優(yōu)選地，所述透射區(qū)域125具有大致的圓形帶狀。然而，由于二向色鏡102相對于光源101的光軸和從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的光軸傾斜地放置，所以透射區(qū)域125可投射橢圓形。
[0040]二向色鏡102透射被如上所述的顏色轉(zhuǎn)換單元103反射的藍(lán)色激光，然而，二向色鏡102也反射從光源101發(fā)射的藍(lán)色激光。即，當(dāng)光源101發(fā)射藍(lán)色激光時，反射層140反射在顏色轉(zhuǎn)換單元103上形成的藍(lán)色激光。在距反射層140的一定距離處，由反射層140反射的藍(lán)光在與入射光的光軸垂直的平面上具有圓形帶狀。因此，當(dāng)光源101發(fā)射圓形帶狀的藍(lán)色激光以穿過時，具有如圖2中所示的反射區(qū)域121、反射區(qū)域123及透射區(qū)域125的二向色鏡102是特別適合的結(jié)構(gòu)，并且顏色轉(zhuǎn)換單元103形成有反射藍(lán)色激光的反射層140。
[0041]同時，在熒光物質(zhì)層135被激發(fā)以發(fā)射紅光和綠光的過程中，藍(lán)光可被顏色轉(zhuǎn)換單元103部分地反射，從而劣化紅色和綠色的顏色再現(xiàn)。然而，由于第一反射區(qū)域121和第二反射區(qū)域123反射藍(lán)光，并且僅透射紅光和綠光，所以可抑制紅色和綠色的顏色再現(xiàn)的劣化。
[0042]圖3和圖4是用于描述在圖2中所示的二向色鏡102的反射特性的視圖。具體地說，從圖3可以看出，第一反射區(qū)域121和第二反射區(qū)域123對于藍(lán)光(Blue)具有接近100%的反射率，對于紅光(Red)和綠光(Green)具有接近100 %的透射率。此外，當(dāng)光源101輸出紫外激光時，二向色鏡102的整個一側(cè)被優(yōu)選地形成為紫外反射區(qū)域。在這種情況下，如圖4中所示，顯而易見的是，二向色鏡102的反射區(qū)域?qū)τ谧贤饩€具有接近100%的反射率特性，同時對于紅光(Red)、綠光(Green)、藍(lán)光(Blue)具有接近100%的透射率特性。
[0043]當(dāng)光源101發(fā)射藍(lán)色激光時，藍(lán)色激光被第一反射區(qū)域121或第二反射區(qū)域123反射，以入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上。此外，從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射或反射的光實際上透射穿過二向色鏡102，以入射到顯示面板109上。此時，從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的紅光或綠光不僅可以傳播穿過透射區(qū)域125，也可傳播穿過第一反射區(qū)域121和第二反射區(qū)域123。從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射或反射的藍(lán)光傳播穿過透射區(qū)域125。當(dāng)光源101發(fā)射紫外激光時，顏色轉(zhuǎn)換單元103產(chǎn)生并發(fā)射的紅光、綠光和藍(lán)光傳播穿過二向色鏡102的反射區(qū)域。
[0044]同時，諸如聚光透鏡131的光學(xué)組件可被布置在二向色鏡102和顏色轉(zhuǎn)換單元103之間，以調(diào)整入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上的光或從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的光束形狀或者路徑。這里，聚光透鏡131將由二向色鏡102反射并入射到顏色轉(zhuǎn)換單元103上的光聚集到預(yù)定位置，并調(diào)整從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的傳播路徑A2，以使其基本上平行于光軸O。也就是說，從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光基本上平行于聚光透鏡131的光軸O傳播，并入射到顯示面板109上。
[0045]由于顏色轉(zhuǎn)換單元103分別產(chǎn)生并發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光，所以可減小布置在光源101和顯示面板109之間的光學(xué)組件的數(shù)量，并且不同顏色的光通過相同的路徑入射到顯示面板109上。因此，所述光束投影儀的光學(xué)系統(tǒng)(具體地說，照明光學(xué)系統(tǒng))可以在結(jié)構(gòu)上被簡化，以使所述光束投影儀小型化，這可便于將所述光束投影儀安裝到諸如移動通信終端的便攜式終端。
[0046]圖7和圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)200。根據(jù)本示例性實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)200與前面的示例性實施例的區(qū)別在于:二向色鏡被替換為具有全反射特性的反射鏡202。因此，應(yīng)當(dāng)注意，在詳細(xì)描述本示例性實施例時，易于從前面的示例性實施例中使用的所述組件將由相同的標(biāo)號表示，或者可省略所述標(biāo)號或其詳細(xì)描述。
[0047]如圖所示，示例的照明光學(xué)系統(tǒng)200包括多個光源101。光源101的數(shù)量可以考慮諸如光束投影儀所需的規(guī)格及各光源本身的功率進(jìn)行不同的設(shè)置，顯然，如果一個光源滿足光束投影儀所需的規(guī)格，則可以僅使用一個光源。[0048]每個光源101可以由發(fā)射藍(lán)色激光的激光二極管或發(fā)射紫外激光的激光二極管構(gòu)成。當(dāng)發(fā)射的藍(lán)色激光的激光二極管被用于每個光源101時，顏色轉(zhuǎn)換單元103的熒光物質(zhì)層135可以通過沿著圓周方向布置三種類型的層來形成，所述三種類型的層被藍(lán)色激光激發(fā)，以分別發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光。此時，在前面的示例性實施例中，發(fā)射藍(lán)光(B)的熒光物質(zhì)層可以被由圓錐形的、多邊棱錐形的或彎曲的反射突起139的布置而形成的反射層取代。當(dāng)發(fā)射紫外激光的激光二極管被用于每一個光源101時，顏色轉(zhuǎn)換單元103的熒光物質(zhì)層135可以通過沿圓周方向布置三種類型的層而形成，所述三種類型的層由紫外激光激發(fā)，以分別發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光。
[0049]當(dāng)從光源101發(fā)射的光LO具體為激光時，用于調(diào)整光束的形狀的擴散板113和透鏡213優(yōu)選地布置在光源101和反射鏡202之間。如上所述，擴散板113被設(shè)置為將光源101的光功率進(jìn)行更廣泛地擴散，以防止損壞諸如顏色轉(zhuǎn)換單元103的熒光物質(zhì)層135。此時，通過擴散板113擴散的光透射穿過透鏡213，然后由反射鏡202反射。此時，反射鏡202優(yōu)選地安裝在從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的傳播路徑之外。
[0050]通過布置所述二向色鏡，可這樣構(gòu)造前面的示例性實施例:從所述光源發(fā)射的激光被二向色鏡反射，以通過與顏色轉(zhuǎn)換單元的光軸一致的路徑入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元上。也就是說，在前面的示例性實施例中，入射到顏色轉(zhuǎn)換單元上的光被顏色轉(zhuǎn)換單元發(fā)射，并沿著與通過聚光透鏡傳播的光的相同的路徑傳播。然而，所述傳播方向與從顏色轉(zhuǎn)換單元發(fā)射并傳播穿過聚光透鏡的光的傳播方向相反。反之，如本示例性實施例中，當(dāng)反射鏡202具有全反射特性時，從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光也由反射鏡202反射。因此，在根據(jù)本示例性實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)200中，由反射鏡202反射以入射到聚光透鏡131上的光沿著與相應(yīng)的聚光透鏡131的光軸O平行的方向在聚光透鏡131的光軸O之外傳播。也就是說，反射鏡202被布置在顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光PI的傳播路徑之外的位置。
[0051]如圖8中所不，根據(jù)本不例性實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)200,從光源101發(fā)射的光LO基本上彼此平行地傳播，并且由反射鏡202反射。由反射鏡202反射的光平行于聚光透鏡131的光軸O傳播并入射到聚光透鏡131上，聚光透鏡131改變?nèi)肷涔獾穆窂?，從而所述光被聚集到顏色轉(zhuǎn)換單元103上的預(yù)定位置。顏色轉(zhuǎn)換單元103的熒光物質(zhì)層135被入射光激發(fā)，并且根據(jù)時間間隔產(chǎn)生并發(fā)射紅光、綠光或藍(lán)光。聚光透鏡131改變從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光的路徑，使得所述光沿著基本上平行于光軸O的方向傳播。從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的光或由顏色轉(zhuǎn)換單元103的反射層反射的光的傳播路徑被聚光透鏡改變，以入射到顯示面板109上。
[0052]由于如上所述的顏色轉(zhuǎn)換單元103的反射板133旋轉(zhuǎn)，所以在光入射點穿過紅色熒光物質(zhì)層(R)的時間間隔期間，顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射紅光。也就是說，根據(jù)使得光入射點穿過的熒光物質(zhì)層的特性，在預(yù)定的時間間隔期間，由相應(yīng)的熒光物質(zhì)層發(fā)射的相應(yīng)顏色的光被提供給顯示面板109。
[0053]如前面的示例性實施例中，根據(jù)本示例性實施例的照明光學(xué)系統(tǒng)200被構(gòu)造為使得從顏色轉(zhuǎn)換單元103發(fā)射的紅光、綠光和藍(lán)光通過相同的路徑而入射到顯示面板109上，因此，與傳統(tǒng)的照明光學(xué)系統(tǒng)相比，所述照明光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)組件的數(shù)量可以減小。因此，有利于照明光學(xué)系統(tǒng)200的小型化。
[0054]圖9是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的光束投影儀10的結(jié)構(gòu)視圖。應(yīng)當(dāng)注意，圖9中所示的光學(xué)系統(tǒng)可以應(yīng)用到緊湊型光束投影儀，所述緊湊型光束投影儀可連接到或應(yīng)用到諸如移動通信終端、計算機、MP3播放器、緊湊型數(shù)碼相機的便攜式裝置中，以便允許用戶通過將內(nèi)容投影到屏幕上，在期望的時間和任何地方查看信息。目前普及的移動通信終端的示例包括智能電話和平板PC。
[0055]如前面所述，光束投影儀由照明光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)組成。照明光學(xué)系統(tǒng)表示布置在從單個光源300到顯示面板390的光路上的光學(xué)系統(tǒng)，投影光學(xué)系統(tǒng)表示布置在從顯示面板390到投影透鏡組301的光路上的光學(xué)系統(tǒng)。下面將在此描述設(shè)置在光束投射儀10中以發(fā)射光束從而產(chǎn)生各種顏色的照明光學(xué)系統(tǒng)的操作過程。
[0056]如圖9中所示，在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的光束投影儀10中使用的照明光學(xué)系統(tǒng)使用單個光源300和作為顏色轉(zhuǎn)換單元的旋轉(zhuǎn)輪340或342，所述旋轉(zhuǎn)輪340或342使得從單個光源300發(fā)出的光束產(chǎn)生紅/綠/黃/藍(lán)(R/G/Y/B)顏色，從單個的光源300發(fā)出的光束被準(zhǔn)直/均勻化，然后通過反射裝置入射到顯示面板390上，然后從顯示面板的390輸出的光束通過投影透鏡系統(tǒng)301投影到屏幕(未示出)上。
[0057]上述的照明光學(xué)系統(tǒng)利用單個光源300以及旋轉(zhuǎn)輪340和旋轉(zhuǎn)輪342來實現(xiàn)R/G/Y/B顏色。
[0058]圖10示出了采用波長為450nm的藍(lán)色激光二極管作為單個光源時所使用的旋轉(zhuǎn)輪340的結(jié)構(gòu)。
[0059]參照圖10連同圖9，單個光源300由激光二極管(具體地說，用于發(fā)射藍(lán)色光束的藍(lán)色(B)激光二極管)構(gòu)成。另外，旋轉(zhuǎn)輪340由第一區(qū)域(R、G、Y)和第二區(qū)域340a構(gòu)成，第一區(qū)域(R、G、Y)被構(gòu)造為產(chǎn)生與從單個光源300發(fā)出的光束(即，藍(lán)色光束)不同的顏色，第二區(qū)域340a被構(gòu)造為產(chǎn)生與從單個光源300發(fā)出的光束(即，藍(lán)色光束)相同的顏色。旋轉(zhuǎn)輪340包括旋轉(zhuǎn)軸,所述旋轉(zhuǎn)軸是驅(qū)動電機(未示出)的旋轉(zhuǎn)軸,并且旋轉(zhuǎn)輪340在圓周區(qū)域上包括作為第一區(qū)域的三個熒光區(qū)域(R、G、Y)和作為第二區(qū)域的一個反射區(qū)域340a。以下，第一區(qū)域?qū)⒈环Q為“熒光區(qū)域(R、G、Y)”，第二區(qū)域?qū)⒈环Q為“反射區(qū)域340a”。
[0060]每個熒光區(qū)域上涂覆有R/G/Y熒光物質(zhì)。每個熒光區(qū)域(R、G、Y)被入射光束激發(fā)，以產(chǎn)生以朗伯(Lambertian)光束形狀的R/G/Y顏色。也就是說，各個熒光區(qū)域在旋轉(zhuǎn)輪上以預(yù)定的形狀涂覆有R/G/Y熒光物質(zhì)，其中，所述熒光物質(zhì)包括:熒光物質(zhì)(G)，通過被光束激發(fā)以發(fā)射綠色；熒光物質(zhì)(R)，通過被光束激發(fā)以發(fā)射紅色；熒光物質(zhì)(Y)，通過被光束激發(fā)以發(fā)射黃色。涂覆在熒光區(qū)域(R、G、Y)上的熒光物質(zhì)的每個涂層的形狀可作各種改變。此外，可調(diào)節(jié)單個光源300的強度和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)輪340的熒光區(qū)域(R、G、Y)中的每個熒光物質(zhì)涂覆的區(qū)域的大小，以便調(diào)節(jié)R/G/Y顏色。
[0061]反射區(qū)域340a是反射從單個光源300發(fā)射的光束的區(qū)域。如前所述，從單個的光源300發(fā)射的光束是藍(lán)光，所述藍(lán)光由旋轉(zhuǎn)輪340的反射區(qū)域340a反射。
[0062]優(yōu)選地，為了反射藍(lán)色光束，反射區(qū)域340a可通過經(jīng)由噴砂制造多個圓錐形圖案、半圓形或半橢圓形的形狀而被構(gòu)造，以產(chǎn)生朗伯反射光?？蛇x擇地，反射區(qū)域340a可以通過涂覆白色熒光物質(zhì)或通過設(shè)置諸如反射鏡的反光材料而被構(gòu)造。所述涂覆在反射區(qū)域340a上的白色熒光物質(zhì)可以由高反射的白色擴散熒光涂層形成。
[0063]可選擇地，反射區(qū)域340a可通過多個產(chǎn)生朗伯反射光的圓錐形圖案或通過噴砂法而隨機地設(shè)置有多個反射鏡。也就是說，入射的藍(lán)光通過被隨機圖案化的反射鏡反射。在反射區(qū)域中，形成多個凹陷的形狀，其中，隨機形成了三維圓錐形形狀、半圓形形狀或棱錐形狀，以便將入射的藍(lán)色光束向第一棱鏡反射。
[0064]注意前面所描述的，當(dāng)單個光源300由藍(lán)色激光二極管構(gòu)成時，反射區(qū)域340a應(yīng)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)輪340中，以反射藍(lán)色光束。然而，當(dāng)單個光源300由UV(紫外)激光二極管構(gòu)成時，在旋轉(zhuǎn)輪上不需要設(shè)置反射區(qū)域。
[0065]圖11是示出當(dāng)單個光源300由UV激光二極管構(gòu)成時所使用的旋轉(zhuǎn)輪342的結(jié)構(gòu)的平面圖。以下，將參照圖11連同圖9對旋轉(zhuǎn)輪342的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
[0066]在圖11中示出的旋轉(zhuǎn)輪342具有當(dāng)使用波長為405nm的紫外激光二極管作為單個光源時所使用的構(gòu)造，其中，旋轉(zhuǎn)輪342的中心是驅(qū)動電機(未示出)的旋轉(zhuǎn)軸，在外圓周區(qū)域設(shè)置有四個熒光區(qū)域(R、G、B、Y)。所述熒光區(qū)域(R、G、Y、B)是通過交替涂覆熒光物質(zhì)R/G/Y/B而形成的區(qū)域。每個熒光區(qū)域(R、G、Y、B)被入射光激發(fā)，從而以朗伯形狀產(chǎn)生R/G/Y/B顏色中的每種顏色。每種所產(chǎn)生的顏色通過第一棱鏡320改變其光路，從而引導(dǎo)其朝向復(fù)眼透鏡350。
[0067]返回參照圖9，將描述根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的設(shè)置有照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀10的構(gòu)造。首先，參照光路，照明光學(xué)系統(tǒng)按照下述順序包括:單個光源300、被構(gòu)造為執(zhí)行準(zhǔn)直/聚光的第一透鏡組310和第二透鏡組330、旋轉(zhuǎn)輪340或旋轉(zhuǎn)輪342、復(fù)眼透鏡350、中繼透鏡360、反射鏡370和聚光透鏡380。在照明光學(xué)系統(tǒng)中，反射鏡370是用于按照期望改變從所述光源發(fā)射的光束的光路的反射鏡，在照明光學(xué)系統(tǒng)中也可以不設(shè)置反射鏡370。
[0068]對于單個光源300，可采用諸如波長為450nm的藍(lán)色激光二極管或波長為405nm的UV激光二極管。根據(jù)從驅(qū)動單元(未示出)輸入的驅(qū)動信號來操作單個光源300。
[0069]為了提高從單個光源發(fā)射的光束的效率，可設(shè)置擴散膜或擴散板(未示出)。也就是說，所述擴散膜或擴散板可布置在單個光源300和第一準(zhǔn)直透鏡310之間。此外，為了將穿過擴散膜或擴散板的光束生成均勻光束形狀，還可設(shè)置光束整形器(未示出)。所述光束整形器(未示出)可設(shè)置在第一準(zhǔn)直透鏡310上或設(shè)置在第一準(zhǔn)直透鏡310與第一棱鏡320之間。
[0070]從單個光源300發(fā)射的光束穿過第一準(zhǔn)直透鏡310。第一準(zhǔn)直透鏡310提供集中或準(zhǔn)直光束的功能。穿過第一棱鏡320的光束通過第二準(zhǔn)直透鏡330被集中到旋轉(zhuǎn)輪340或旋轉(zhuǎn)輪342上。對于第一棱鏡320，采用RTIR(逆向全內(nèi)反射)棱鏡。
[0071]第二準(zhǔn)直透鏡330提供雙重功能，即，集中穿過第一棱鏡320朝向旋轉(zhuǎn)輪340或旋轉(zhuǎn)輪342的光束的功能，以及準(zhǔn)直由旋轉(zhuǎn)輪340或旋轉(zhuǎn)輪342反射或發(fā)射的光束的功能。
[0072]入射到旋轉(zhuǎn)輪340或旋轉(zhuǎn)輪342上的光束激發(fā)涂覆在旋轉(zhuǎn)輪上的熒光物質(zhì)(R/G/Y或R/G/Y/B)或者被部分地反射。因此，入射在旋轉(zhuǎn)輪340、342上的具有單一波長帶為450nm或405nm的光被轉(zhuǎn)換成不同的波長帶(諸如紅、綠、黃或藍(lán))的光。光路被旋轉(zhuǎn)輪340或342后面的第一棱鏡改變的光束通過復(fù)眼透鏡350被均勻化，然后穿過中繼透鏡360，光束的光路被中繼透鏡360調(diào)整或改道而到達(dá)顯示面板390。
[0073]穿過中繼透鏡360的光束被反射鏡(二向色鏡)370改變光路。然后，在穿過聚光透鏡380之后，光束通過第二棱鏡395到達(dá)顯示面板390。對于顯示面板390，可以使用DMD (數(shù)字微鏡器件)、LCOS (硅基液晶)、IXD、GLV (光柵光閥)或S0M(空間光調(diào)制器)。
[0074]如上所述，光束投影儀10是緊湊型光束投影儀，對所述光束投影儀進(jìn)行小型化和變輕是很重要的。由于與參照圖1所描述的光束投影儀相比，在光束投影儀10中設(shè)置數(shù)量較小的光學(xué)元件和較少的光路，所以根據(jù)圖9中所示的實施例的光束投影儀10在小型化方面具有優(yōu)勢并有效地降低了產(chǎn)品成本，同時在將圖像投射到屏幕方面保持高水平的質(zhì)量。
[0075]此外，從單個光源300發(fā)射的光束的路徑和從旋轉(zhuǎn)輪發(fā)射的光束的路徑被布置在相同的光軸方向上，這使得易于參照光學(xué)方向來布置光學(xué)系統(tǒng)的元件。其結(jié)果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光學(xué)元件的安裝或?qū)?zhǔn)過程的變得更加方便。此外，由于以這樣的方式制作結(jié)構(gòu)，使得從旋轉(zhuǎn)輪發(fā)射的光束通過第一棱鏡320被引導(dǎo)朝向復(fù)眼透鏡350，從旋轉(zhuǎn)輪發(fā)射的光束和通過第一棱鏡320被引導(dǎo)朝向復(fù)眼透鏡350的光束彼此垂直，因此容易安裝和對準(zhǔn)光學(xué)元件。
[0076]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的在圖9中所示的光束投射儀的修改示例。將省略對圖12中示出的光束投射儀的光學(xué)系統(tǒng)的組件中的單個光源和旋轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)的描述，因為已經(jīng)參照圖10和圖11詳細(xì)描述過單個光源和旋轉(zhuǎn)輪。就光路和棱鏡結(jié)構(gòu)而言，圖12中所示的光束投影儀不同于圖10中所示的光束投射儀。因此，在描述圖12中所示的光束投射儀40時，根據(jù)與圖9中所示的光束投射儀10相比的光路，僅描述光學(xué)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)，為避免冗余將省略重復(fù)的描述。
[0077]如圖12中所示，光束投影儀40包括與顯示面板相關(guān)的照明光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)。在照明光學(xué)系統(tǒng)中，通過一對第一棱鏡420和422,從單個光源400發(fā)射的光束的光路與從入射在旋轉(zhuǎn)輪440或442上或從旋轉(zhuǎn)輪440或442發(fā)射的光束的光路的取向彼此垂直。第一棱鏡420和422由兩個全內(nèi)反射棱鏡構(gòu)成,所述兩個內(nèi)反射棱鏡被布置成在其傾斜面上彼此緊密接觸。
[0078]如上所述構(gòu)造的照明光學(xué)系統(tǒng)具有的優(yōu)點在于:因為從單個光源發(fā)射的光能夠被處理以產(chǎn)生通過相同的光路能夠依次入射到顯示面板上的紅光、綠光和藍(lán)光，所以可減小布置在光路中的諸如透鏡和反射鏡的光學(xué)部件的數(shù)量。另外，所述照明光學(xué)系統(tǒng)具有優(yōu)點:因為隨著光學(xué)部件的數(shù)量減小有利于小型化，所以所述照明光學(xué)系統(tǒng)可有助于光束投影儀的小型化。此外，照明光學(xué)系統(tǒng)可以使將光束投影儀安裝到例如便攜式終端變得容易。
[0079]此外，本發(fā)明的照明光學(xué)系統(tǒng)僅利用單個藍(lán)色或紫外激光二極管作為光源來實現(xiàn)R/G/Y/B顏色，因此，可降低制造成本。具體地說，本發(fā)明的光束投影儀中采用的準(zhǔn)直透鏡執(zhí)行光束聚焦和準(zhǔn)直功能，因此光學(xué)元件的數(shù)量可被減小。因此，可進(jìn)一步降低制造成本并可使光束投影儀小型化。
[0080]此外，優(yōu)點在于:由于在本發(fā)明的光束投影儀中采用第一棱鏡，因此不管激光二極管光源的數(shù)量如何，所述照明光學(xué)系統(tǒng)都能夠保持光學(xué)效率。此外，入射在旋轉(zhuǎn)輪上的光束和由旋轉(zhuǎn)輪發(fā)射的光束在同一軸線上，這樣既可以提高光學(xué)效率，也有助于光學(xué)系統(tǒng)元件的對準(zhǔn)。
[0081]雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 至少一個光源(101)，用于產(chǎn)生光； 顏色轉(zhuǎn)換單元(103)，具有至少一個熒光物質(zhì)層(135)，所述熒光物質(zhì)層(135)用于反射從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光，或者轉(zhuǎn)換從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光的波長以形成波長被轉(zhuǎn)換的光； 至少一個二向色鏡(102)，以預(yù)定的角度布置，用于偏轉(zhuǎn)從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光，以使所述光入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上， 其中，由所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)反射的光或波長被轉(zhuǎn)換的光通過相同的路徑入射到顯示面板(109)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個光源(101)是用于產(chǎn)生藍(lán)色激光或紫外激光的激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)包括:反射板(133)，繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸平行于從所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的波長被轉(zhuǎn)換的光的光軸方向，所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)形成在所述反射板(133)上， 所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)包括:綠色熒光物質(zhì)層和紅色熒光物質(zhì)層，布置在所述反射板(133)的圓周方向上，被構(gòu)造成被從所述光源發(fā)射的光激發(fā)，以分別發(fā)射綠光和紅光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述熒光物質(zhì)層(135)包括:反射層(140)，反射從所述至少一個光源(101)發(fā)射的藍(lán)色激光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)的所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)還包括:黃色熒光物質(zhì)層，布置在反射板(133)的圓周方向上，被構(gòu)造成被從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光激發(fā)，以發(fā)射黃光。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述二向色鏡(102)包括: 第一反射區(qū)域(121)，用于反射藍(lán)色激光以入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上； 第二反射區(qū)域(123)，在所述第一反射區(qū)域(121)的周圍形成，用于反射藍(lán)色激光以入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上；透射區(qū)域(125)，形成在所述第一反射區(qū)域(121)和所述第二反射區(qū)域(123)之間，其中，由所述熒光物質(zhì)層(135)發(fā)射的綠光和紅光透射穿過所述第一反射區(qū)域(121)、所述第二反射區(qū)域(123)和所述透射區(qū)域(125)，被所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)的所述反射層(140)反射的藍(lán)光透射穿過所述透射區(qū)域(125)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透射區(qū)域(125)具有圓形或橢圓形帶狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)還包括:至少一個聚光透鏡(131)，設(shè)置在所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)與所述二向色鏡(102)之間，用于使得被所述二向色鏡(102)反射的光入射到顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上，并用于對準(zhǔn)由顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的光的傳播方向，使所述傳播方向基本平行于所述至少一個聚光透鏡(131)的光軸方向，從而使由所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的光入射到所述二向色鏡(102)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射層(140)由多個圓錐形或棱錐形反射突起(139)形成。
10.一種用于光束投影儀的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 至少一個光源(101)； 顏色轉(zhuǎn)換單元(103)，具有至少一個熒光物質(zhì)層(135)，所述熒光物質(zhì)層轉(zhuǎn)換從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光的波長以形成波長被轉(zhuǎn)換的光； 其中，所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)包括:反射板(133)，繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)軸平行于從顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的波長被轉(zhuǎn)換的光的光軸方向，所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)形成在反射板(133)上， 所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)包括:綠色熒光物質(zhì)層和紅色熒光物質(zhì)層，形成在反射板(133)的圓周方向上，被構(gòu)造成被從所述光源(101)發(fā)射的光激發(fā)，以分別發(fā)射綠光和紅光； 反射層(140)，用于反射從所述至少一個光源(101)發(fā)射的藍(lán)色激光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，由反射層(140)反射的光和由顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的波長被轉(zhuǎn)換的光通過相同的路徑入射到顯示面板(109)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)還包括: 至少一個反射鏡(202)，以預(yù)定的角度布置，用于偏轉(zhuǎn)從所述光源(101)發(fā)射的光以入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上； 至少一個聚光透鏡(131)，設(shè)置在所述反射鏡(202)和所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)之間，用于使得被所述反射鏡(202)反射的光`入射到所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)上， 其中，通過所述反射鏡(202)入射到所述至少一個聚光透鏡(131)上的光基本平行于所述聚光透鏡(131)的光軸傳播。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，被所述反射層(140)反射的光和從所述顏色轉(zhuǎn)換單元(103)發(fā)射的波長被轉(zhuǎn)換的光透射穿過所述至少一個聚光透鏡(131)，并且基本平行于所述至少一個聚光透鏡(131)的光軸的傳播。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述反射層(140)由多個圓錐形或棱錐形反射突起(139)形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個熒光物質(zhì)層(135)還包括:黃色熒光物質(zhì)層，布置在反射板(133)的圓周方向上，被構(gòu)造成被從所述至少一個光源(101)發(fā)射的光激發(fā)，以發(fā)射黃光， 其中，所述反射層(140)、綠色熒光物質(zhì)層、紅色熒光物質(zhì)層和黃色熒光物質(zhì)層交替地圍繞反射板(133)。
16.一種設(shè)置在光束投影儀中的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 單個光源(300，400)； 旋轉(zhuǎn)輪(340，342)，包括:涂覆有多種熒光物質(zhì)的區(qū)域，所述多種熒光物質(zhì)被從單個光源(300，400)發(fā)射的光束激發(fā)，所述區(qū)域用于反射所述光束，以產(chǎn)生具有與所述光束的顏色不同的顏色的光束；區(qū)域(340a)，用于反射從棱鏡入射的光束，以產(chǎn)生具有與所述光束的顏色相同的顏色的光束。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述單個光源(300，400)是藍(lán)色激光二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，反射與光源的顏色相同的顏色的所述區(qū)域(340a)由產(chǎn)生朗伯反射光的圓錐形或橢圓形的圖案形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，反射光束的所述區(qū)域(340a)涂覆有白色的熒光物質(zhì)或反射材料。
20.一種設(shè)置在光束投影儀中的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 單個光源(300，400)； 旋轉(zhuǎn)輪(340，342)，設(shè)置有涂覆有R/G/Y/B熒光物質(zhì)的區(qū)域，所述熒光物質(zhì)被從單個光源(300，400)入射的光束激發(fā)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述單個光源(300，400)是紫外激光二極管。
22.一種包括照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀，其特征在于，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 單個光源(300，400)； 第一棱鏡(320)，對從所述單個光源(300，400)發(fā)射的光束進(jìn)行全反射； 旋轉(zhuǎn)輪(340，342)，包括:涂覆有多種熒光物質(zhì)的區(qū)域，所述多種熒光物質(zhì)被從單個光源(300，400)入射的光束激發(fā)，所述區(qū)域用于反射所述光束，以產(chǎn)生具有與所述光束的顏色不同的顏色的光束；以及反射從棱鏡入射的光束以產(chǎn)生具有與所述光束相同的顏色的光束的區(qū)域； 透鏡系統(tǒng)(310 ，330)，將從單個光源(300，400)發(fā)射的光集中到旋轉(zhuǎn)輪(340，342)，或者對從所述旋轉(zhuǎn)輪(340，342)發(fā)射的光束進(jìn)行準(zhǔn)直， 其中，從照明光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射的光束入射到顯示面板(390)上，并且從所述顯示面板(390)發(fā)射的光束通過投影透鏡系統(tǒng)(301)投射到屏幕上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，其中，反射藍(lán)光的所述區(qū)域由產(chǎn)生朗伯反射光的多個圓錐形或橢圓形的圖案形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的光束投影儀，其中，通過噴砂將多個半橢圓形的圖案隨機地形成在反射光束的區(qū)域中。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，其中，所述單個光源(300，400)是發(fā)射藍(lán)色激光的藍(lán)色激光二極管，所述涂覆有熒光物質(zhì)的區(qū)域根據(jù)R/G/Y顏色被劃分地進(jìn)行涂覆，從而所述熒光物質(zhì)根據(jù)各個顏色被入射光束激發(fā)。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，其中，從所述單個光源(300，400)發(fā)射的光束以及入射到所述旋轉(zhuǎn)輪(340，342)的光束或從所述旋轉(zhuǎn)輪(340，342)反射的光束被布置在同一光軸上。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，還包括: 擴射膜或擴散板，設(shè)置在所述單個光源(300，400)和所述第一棱鏡(320)之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，其中，從照明光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射的光束通過穿過復(fù)眼透鏡(350)被均勻化，并依次穿過中繼透鏡(360)、反射鏡(370)、聚光透鏡(380)和第二棱鏡(395)，使得均勻化的光束傳播到顯示面板(390)上。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的光束投影儀，其中，從所述顯示面板(390)發(fā)射的光束的光路被所述第二棱鏡(395)改變，以將所述光束引導(dǎo)至投影透鏡系統(tǒng)(301)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的光束投影儀，其中，所述第一棱鏡(320)是全內(nèi)反射棱鏡，所述第二棱鏡(395)是逆向全內(nèi)反射棱鏡。
31.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光束投影儀，所述顯示面板由數(shù)字微鏡器件或硅基液晶構(gòu)成。
32.—種包括照明光學(xué)系統(tǒng)的光束投影儀，其中，所述照明光學(xué)系統(tǒng)包括: 單個光源(300，400)； 第一棱鏡(320)和第二棱鏡(395)，對從單個光源(300，400)發(fā)射的光束進(jìn)行全反射，以改變或校正光束的光路； 旋轉(zhuǎn)輪(340，342)，包括:涂覆有多種熒光物質(zhì)的區(qū)域，所述多種熒光物質(zhì)被從所述單個光源(300，400)發(fā)射的光束激發(fā)，所述區(qū)域用于反射所述光束，以產(chǎn)生具有與所述光束的顏色不同的顏色的光束；反射從棱鏡入射的光束以產(chǎn)生具有與所述光束的顏色相同的顏色的光束的區(qū)域； 透鏡系統(tǒng)(310，330)，將從單個光源發(fā)射的光集中到旋轉(zhuǎn)輪，或者對由所述旋轉(zhuǎn)輪發(fā)射的光束進(jìn)行準(zhǔn)直， 其中，從照明光學(xué)系統(tǒng)發(fā)射的光束入射到顯示面板(390)上，從顯示面板(390)發(fā)射的光束通過投影透鏡系統(tǒng)(30`1)投射到屏幕上。
【文檔編號】G02B26/00GK103869590SQ201310520978
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】金容官, 樸成夏, 桂溶燦, 李重基, 樸重完 申請人:三星電子株式會社