光源系统及投影装置的制作方法

1.本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种光源系统及应用该光源系统的投影装置。


背景技术：

2.传统的投影系统一般包括光源和波长转换元件。光源出射单色光，单色光经波长转换元件后可被转换成至少两种颜色光。所述至少两种颜色光被调制后用于形成投影图像。
3.上述单色光可被转换成的光颜色根据波长转换元件的结构确定。因此，波长转换元件的结构确定后，投影系统中波长转换元件可以出射的光的颜色便确定，导致投影系统可显示的投影图像的显示效果单一。


技术实现要素：

4.本发明一方面提供一种光源系统，包括：
5.发光源，用于出射第一光，所述第一光为白光；
6.第一波长选择结构，所述第一波长选择结构位于所述第一光的出射路径上，包括至少一个波长选择部和至少一个第一透光部，所述至少一个波长选择部用于选择透射所述第一光中位于第一目标波段的光，所述至少一个第一透光部用于透射所述第一光，所述至少一个波长选择部和所述至少一个第一透光部周期性地位于所述第一光的出射路径上，所述第一波长选择结构出射的光为第二光；以及
7.第二波长选择结构，所述第二波长选择结构位于所述第二光的出射路径上，包括至少一个补光部和至少一个第二透光部，所述至少一个补光部用于选择透射所述第二光中位于第二目标波段的光，所述至少一个第二透光部用于透射所述第二光，所述至少一个补光部和所述至少一个第二透光部分时位于从所述至少一个第一透光部透射的光的出射路径上，所述第二波长选择结构出射的光为光源光，所述光源光用于显示图像。
8.本发明另一方面提供一种投影装置，包括：
9.光源系统，用于出射光源光，所述光源系统如上述；
10.光调制器，所述光调制器用于将所述光源光调制为投影图像；
11.光引导元件，所述光引导元件位于所述光源光的出射路径上，用于接收所述光源光并引导所述光源光至所述光调制器；以及
12.控制器，所述控制器连接所述第一波长选择结构和所述第二波长选择结构，用于控制所述第一波长选择结构和所述第二波长选择结构产生位移，以控制所述投影装置工作于第一显示模式或第二显示模式。
13.上述光源系统，包括光源、第一波长选择结构和第二波长选择结构，第一波长选择结构包括至少一个波长选择部和至少一个第一透光部，第二波长选择结构包括至少一个补光部和至少一个第二透光部，光源发射第一光，通过设置波长选择部和第一透光部周期性
位于第一光出射路径上，并设置补光部和第二透光部分时地位于第一透光部出射的光的路径上，可控制光源光满足图像显示的不同需求。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的投影装置的结构示意图。
15.图2为本发明实施例提供的第一波长选择结构的结构示意图。
16.图3为本发明实施例提供的第二波长选择结构的结构示意图。
17.图4为本发明实施例提供的投影装置工作于高颜色饱和度显示模式时第一波长选择结构和第二波长选择结构的示意图。
18.图5为本发明实施例提供的投影装置工作于高亮度显示模式时第一波长选择结构和第二波长选择结构的示意图。
19.主要元件符号说明
20.投影装置
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10
21.光源系统
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20
22.发光源
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21
23.第一波长选择结构
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22
24.第一波长选择部
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221
25.第二波长选择部
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222
26.第三波长选择部
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223
27.第一透光部
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224
28.马达
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225、233
29.第二波长选择结构
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23
30.补光部
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231
31.第二透光部
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232
32.光导管
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24
33.光引导元件
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30
34.第一收集透镜
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31
35.反射镜
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32
36.第二收集透镜
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33
37.光调制器
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40
38.数字微反射镜
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41
39.控制器
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50
40.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
41.请参阅图1，本实施例提供的投影装置10用于显示投影图像。本实施例中，投影装置10为投影仪。
42.请继续参阅图1，投影装置10包括光源系统20、光引导元件30及光调制器40。光源系统20用于出射光源光。光引导元件30位于所述光源光的出射路径上，用于将所述光源光
引导至光调制器40。光调制器40用于对所述光源光进行调制以显示所述投影图像。
43.请继续参阅图1，光源系统20包括发光源21、第一波长选择结构22、第二波长选择结构23以及光导管24。
44.请继续参阅图1，发光源21用于出射第一光，所述第一光为白光。本实施例中，发光源21为高压汞灯。采用高压汞灯出射白光作为所述第一光，有利于提高光源亮度，进而有利于提升投影图像效果。于一实施例中，发光源21可为其他用于出射白光的光源类型。
45.请参阅图2，本实施例中，第一波长选择结构22为一圆盘状的色轮，可在马达225的驱动下绕其圆心旋转。于其他实施例中，第一波长选择结构22可为其他形状，并且可采用其他位移方式，例如第一波长选择结构22为方形或不规则形状，可向着某一特定方向平移。
46.第一波长选择结构22包括至少一个波长选择部及至少一个第一透光部。
47.请继续参阅图2，本实施例中，第一波长选择结构22包括两个第一波长选择部221、两个第二波长选择部222、两个第三波长选择部223及两个第一透光部224。两个第一波长选择部221、两个第二波长选择部222、两个第三波长选择部223及两个第一透光部224皆为扇环形状，且每个第一波长选择部221、每个第二波长选择部222、每个第三波长选择部223及每个第一透光部224的圆心角相同。两个第一波长选择部221、两个第二波长选择部222、两个第三波长选择部223及两个第一透光部224拼接构成一个完整的圆环。
48.请继续参阅图2，本实施例中，两个第一波长选择部221、两个第二波长选择部222、两个第三波长选择部223及两个第一透光部224拼接顺序为：一个第一波长选择部221、一个第二波长选择部222、一个第三波长选择部223、一个第一透光部224、一个第一波长选择部221、一个第二波长选择部222、一个第三波长选择部223以及一个第一透光部224依次拼接。
49.所述至少一个波长选择部用于透射第一光中位于第一目标波段的光，所述至少一个第一透光部用于透射第一光。请继续参阅图2，本实施例中，每个第一波长选择部221、每个第二波长选择部222、每个第三波长选择部223为一滤光片。每个第一透光部224为一透镜。每一第一波长选择部221用于接收所述第一光，并选择透射所述第一光中位于红光波段的光，滤除所述第一光中位于其他波段的光。每一第二波长选择部222用于接收所述第一光，并选择透射所述第一光中位于绿光波段的光，滤除所述第一光中位于其他波段的光。每一第三波长选择部223用于接收所述第一光，并选择透射所述第一光中位于蓝光波段的光，滤除所述第一光中位于其他波段的光。也即，本实施例中，所述第一目标波段为红光波段、滤光波段和蓝光波段。每个第一透光部224用于接收并透射所述第一光。
50.请继续参阅图2，本实施例中，第一波长选择结构22处于工作状态时，顺时针方向匀速旋转，使得每个第一波长选择部221、每个第二波长选择部222、每个第三波长选择部223及每个第一透光部224周期性地位于所述第一光的出射路径上。所述第一光入射至第一波长选择部221时，第一波长选择结构22出射红光，所述第一光入射至第二波长选择部222时，第一波长选择结构22出射绿光，所述第一光入射至第三波长选择部223时，第一波长选择结构22出射蓝光，所述第一光入射至第一透光部224时，第一波长选择结构22出射白光。
51.因此，第一波长选择部221、第二波长选择部222、第三波长选择部223及第一透光部224出射不同颜色的光。随着第一波长选择结构22的周期性旋转，第一波长选择部221、第二波长选择部222、第三波长选择部223及第一透光部224周期性地位于所述第一光的出射路径上，则第一波长选择结构22周期性地出射红光、绿光、蓝光和白光。定义从第一波长选
择结构22出射的光为第二光。也即，本实施例中，第二光可为红光、绿光、蓝光或白光。
52.于其他实施例中，第一波长选择结构22中第一波长选择部221、第二波长选择部222、第三波长选择部223及第一透光部224的数量、圆心角度数、拼接顺序、第一波长选择结构22的旋转方向以及旋转速度等都可不同。例如于一实施例中，第一波长选择结构22包括一个第一波长选择部221、一个第二波长选择部222、一个第三波长选择部223及一个第一透光部224，一个第一波长选择部221、一个第二波长选择部222、一个第三波长选择部223及一个第一透光部224依次拼接。于另一实施例中，第一波长选择部221的圆心角度数最大，有利于增加每一帧图像的红光光强，提高图像显示效果。
53.请参阅图3，本实施例中，第二波长选择结构23为一圆盘状的色轮，可在马达233的驱动下绕其圆心旋转。于其他实施例中，第二波长选择结构23可为其他形状，并且可采用其他位移方式，例如第二波长选择结构23为方形或不规则形状，可向着某一特定方向平移。
54.第二波长选择结构23包括至少一个补光部及至少一个透光部。
55.请继续参阅图3，本实施例中，第二波长选择结构23包括两个补光部231和两个第二透光部232。本实施例中，两个补光部231和两个第二透光部232皆为扇环形状。两个补光部231的圆心角相同。两个第二透光部232的圆心角相同。每个第二透光部232的圆心角度数是每个补光部231的圆心角度数的三倍。每个补光部231与每个第一波长选择部221、每个第二波长选择部222、每个第三波长选择部223及每个第一透光部224的圆心角相同、面积相同。两个补光部231和两个第二透光部232拼接构成一个完整的圆环。
56.请继续参阅图3，本实施例中，两个补光部231和两个第二透光部232拼接顺序为：一个补光部231、一个第二透光部232、一个补光部231及一个第二透光部232依次拼接。
57.请继续参阅图3，本实施例中，每个补光部231为一滤光片。每个补光部231用于接收从第一波长选择结构22出射的第二光，并选择透射所述第二光中位于第二目标波段的光，滤除所述第二光中位于其他波段的光。本实施例中，所述第二目标波段为红光波段。也即，每个补光部231用于透射位于红光波段的光，并滤除其余波段的光。每个补光部231与每个第一波长选择部221的圆心角相等。本实施例中，每个第二透光部232为一透镜，用于接收并透射从第一波长选择结构22出射的第二光。
58.请继续参阅图3，本实施例中，第二波长选择结构23处于工作状态时，顺时针方向匀速旋转，使得补光部231和第二透光部232周期性地位于所述第二光的出射路径上。若第一波长选择结构22出射的第二光为红光，所述第二光入射至补光部231时，补光部231出射红光，所述第二光入射至第二透光部232时，第二透光部232也出射红光。若第一波长选择结构22出射的第二光为绿光，所述第二光入射至补光部231时，由于绿光中无位于红光波段的光，则补光部231不出射光，所述第二光入射至第二透光部232时，第二透光部232出射绿光。若第一波长选择结构22出射的第二光为蓝光，所述第二光入射至补光部231时，由于蓝光中无位于红光波段的光，则补光部231不出射光，所述第二光入射至第二透光部232时，第二透光部232出射蓝光。若第一波长选择结构22出射的第二光为白光，所述第二光入射至补光部231时，补光部231仅选择透过白光中位于红光波段的光，滤除白光中其余波长的光，所述第二光入射至第二透光部232时，第二透光部232出射白光。本实施例中，定义第二波长选择结构23出射的光为光源光。
59.请再参阅图1，光导管24位于第一波长选择结构22与第二波长选择结构23之间，用
于将第一波长选择结构22出射的光集中引导至第二波长选择结构23。
60.投影装置10显示的投影图像根据红光、蓝光、绿光即可调制获得。但本实施例中，第一波长选择结构22不仅通过第一波长选择部221出射红光、通过第二波长选择部222出射绿光、通过第三波长选择部223出射蓝光，还通过第一透光部224出射白光。由前述内容可知，白光入射至补光部231时补光部231出射红光，可增加所述光源光中的红光光量。白光入射至第二透光部232时第二透光部232出射白光，可增加所述光源光中的白光光量。
61.因此，在通过第一波长选择部221出射红光、第二波长选择部222出射绿光、第三波长选择部223出射蓝光以调制出所述投影图像的基础上，还可通过控制第一波长选择结构22出射的白光入射至第二波长选择结构23上的位置来控制所述光源光中增加的光的颜色(入射至补光部231时增加红光，入射至第二透光部232时增加白光)。
62.请再参阅图1，投影装置10还包括控制器50。控制器50通过电连接马达225和马达233以控制第一波长选择结构22和第二波长选择结构23的旋转过程。
63.投影装置10工作于多个显示模式。本实施例中，投影装置10可分时工作于高色彩饱和度和高亮度两个显示模式。
64.请参阅图4，投影装置10工作于高色彩饱和度显示模式时，光源光中需要获得更多的红光。如上述的，第一波长选择结构22出射的白光入射至补光部231时可增加光源光中的红光。而第一波长选择结构22上出射白光的为两个第一透光部224。因此投影装置10工作于高色彩饱和度显示模式时，控制器50控制第一波长选择结构上的两个第一透光部224分别与第二波长选择结构23上两个补光部231正对。也即，使得在整个旋转过程中，每个第一透光部224在第二波长选择结构23上的正投影与补光部231完全重合，使得每个第一透光部224出射的光入射至其中一个补光部231。每个补光部231用于接收从其中一个第一透光部224出射的白光并仅透射白光中位于红光波段的光；也即每个补光部231出射红光。第一波长选择结构22出射的其他颜色光(红光、绿光、蓝光)皆可从第二波长选择结构23的第二透光部232透射。因此从第二波长选择结构23出射的光中，红光占比明显提升。
65.由于光源光中红光占比提升，有利于增加光源光的色彩饱和度，从而有利于提升投影装置10的图像显示效果。
66.请参阅图5，投影装置10工作于高亮度显示模式时，光源光中需要获得更多的白光。如上述的，若第二光为白光，第二光只有在入射至第二透光部232时，第二波长选择结构23才可出射白光。如上述的，第一波长选择结构22出射的白光入射至第二透光部232时，可增加光源光中的白光。而第一波长选择结构22上出射白光的为两个第一透光部224。因此投影装置10工作于高亮度显示模式时，控制器50控制第一波长选择结构上的每个第一透光部224在第二波长选择结构23上的正投影在第二透光部232内，每个第一透光部224出射的光入射至其中一个第二透光部232。每个第二透光部232用于直接透射从其中一个第一透光部224出射的白光；也即每个第二透光部232可用于出射白光。光源光中白光占比提升。
67.并且，如上述的，若第二光为蓝光或绿光，第二光入射至补光部231时，补光部231不出射任何颜色的光，若第二光为红光，补光部231可允许第二光透射。因此为了不影响图像显示，投影装置10工作于高亮度显示模式时，控制器50还用于控制第一波长选择结构22上的两个第一波长选择部221分别与第二波长选择结构23上两个补光部231正对。也即，使得在整个旋转过程中，每个第一波长选择部221在第二波长选择结构23上的正投影与补光
部231完全重合，每个第一波长选择部221出射的红光入射至其中一个补光部231。每个补光部231用于直接透射从其中一个第一波长选择部221出射的红光。
68.由于每个第一波长选择部221在第二波长选择结构23上的正投影与补光部231完全重合，则每个第二波长选择部222和每个第三波长选择部223在第二波长选择结构23上的正投影必然在第二透光部232内。每个补光部231用于出射红光，每个第二透光部232用于出射绿光、蓝光和白光。
69.第二波长选择结构23出射的光源光中的红光、绿光和蓝光即可用于调制出图像，而通过在光源光中增加白光，有利于增加光源光的亮度，从而有利于提升投影装置10调制出的图像的亮度。
70.请再参阅图1，本实施例中，光引导元件30包括第一收集透镜31、反射镜32及第二收集透镜33。第一收集透镜31、反射镜32及第二收集透镜33在第二波长选择结构23与光调制器40之间依次排列。第一收集透镜31用于接收第二波长选择结构23出射的光源光，并将所述光源光平行出射至反射镜32。反射镜32将第一收集透镜31出射的平行的光源光反射至第二收集透镜33。第二收集透镜33将光源光准直后入射至光调制器40。
71.于其他实施例中，光引导元件30可包括其他类型的光学器件，可包括其他数量的光学器件，且光学器件的组合方式不限，只要能将光源系统20出射的光源光引导至光调制器40即可。上述光学器件例如为透镜、反射片、区域镀膜片等。于其他实施例中，光源系统20出射的光源光直接入射至光调制器40，投影装置10也可不包括光引导元件30。
72.请继续参阅图1，本实施例中，光调制器40为数字微镜阵列，包括多个数字微反射镜41。每一数字微反射镜41用于调制一个子像素中的光源光。每一数字微反射镜41通过旋转不同角度以控制光源光通过的强度，或通过控制每一数字微反射镜41打开的时间长度控制光源光通过的强度。所述光源光经过所有数字微反射镜41的调制即可出射所述图像光。
73.本实施例提供的投影装置10和光源系统20，包括第一波长选择结构22和第二波长选择结构23，通过控制器50控制第一波长选择结构22和第二波长选择结构23的旋转，以控制光源光中包括的光的颜色，以满足投影装置10在不同显示模式下对光源光的不同需求。
74.本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。