照明光调制器、照明设备和投影设备的制作方法

1.本技术涉及光学技术领域，尤其涉及一种照明光调制器、照明设备和投影设备。


背景技术：

2.随着社会的进步，照明装置发展为不可或缺的产品之一。然而，现有的照明装置通常不能通过控制内部结构改变光线的出射方向，若要改变光线的出射方向，必须调整照明装置的位置，或者额外设置一个光路偏转装置(如可移动反射镜)。在汽车照明领域，已知有随动转向大灯(adaptive frontlighting system，afs)技术，通过一个水平驱动马达与一个垂直调节马达分别调节大灯的水平角度和俯仰角，以实现不同的照明功能(如市区照明、弯道照明、高速照明等)。该技术以整个大灯模组作为调节对象，体积大、功耗高、对机械可靠性要求高，而且调节非常不灵活，只能实现优先的几个照明模式，没有升级改造的空间。
3.有研究人员提出将色轮与gobo板相结合，通过色轮的转动实现不同出射图案，以应对不同的照明需求。然而本方案依然用到了需要机械马达的色轮，在对机械可靠性有要求的应用场景，难以满足要求。而且机械马达同样需要控制芯片，额外增加了成本与电功耗。
4.在高端的汽车大灯上，已有采用lcd(liquid crystal device，液晶显示)技术的产品以及采用dmd(digital micromirro device，数字微镜装置)技术的预研产品，该类产品将投影显示领域的显示芯片lcd/dmd应用于照明，以实现像素级图像照明。然而，该类产品结构复杂，一方面导致制造成本较高，另一方面，其复杂程度导致产品良率不高。尤其是将该器件用作光学开关时，像素级的调制能力冗余，使得系统不够鲁棒。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种照明光调制器、照明设备和投影设备，以改善上述问题。
6.第一方面，提供一种照明光调制器，具有多个像素区域，每一像素区域包含多个像素单元，照明光调制器包括：供电层，供电层包括相互绝缘的多个供电单元；电极层，电极层包括间隔设置的多个电极单元，每个电极单元与一个像素区域对应，电极单元与供电单元一一对应且电连接，供电单元用于向与其对应的电极单元输入电压，电极单元用于根据电压控制入射至该电极单元对应的像素区域的光线从照明光调制器的出射方向或偏振态，其中每一像素区域包含的各所述像素单元的状态变化一致。
7.本技术实施例提供一种照明光调制器，照明光调制器包括供电层和电极层。可以通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的出射方向；或者，通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的偏振态，以改变出射的光线的亮度。同时，由于每个电极单元与一个像素区域对应，因此，相较于传统的光调制器，本技术实施例的供电单元的个数较少，且用于控制电极单元的信号也较少，可以减小照明光调制器的工作内存；并且，在每个像素单元，本技术通过设置供电层，无需再通过多个晶体管的开关控制从该像素单元出射的光线的状态，从而避免了多个
晶体管间连接的复杂性，也不必制造多层结构以容纳大规模电路元件，因此，本技术可以简化照明光调制器的结构，减小照明光调制器的厚度。同时，相较于机械控制方式，本技术实施例可以通过电子控制的方式改变光线的出射方向或偏振态，更加智能，还可避免出现机械控制技术路线的机械可靠性、噪音等问题，避免额外增加机械控制芯片的成本与功耗等问题。
8.第二方面，提供一种照明设备，包括光源、镜头以及第一方面所述的照明光调制器，照明光调制器接收光源发出的光并出射，镜头设置于照明光调制器的出光侧。镜头至少包括第一镜头和第二镜头，多个电极单元至少包括第一电极单元和第二电极单元；第一镜头与第一电极单元对应设置，第二镜头与第二电极单元对应设置，当第一电极单元处于激活状态时，光源出射的光经照明光调制器调制后，由第一镜头出射第一光束；当第二电极单元处于激活状态时，光源出射的光经照明光调制器调制后，由第二镜头出射第二光束；可通过独立控制第一电极单元与第二电极单元，使所述照明设备出射第一光束或第二光束，或者同时出射第一光束与第二光束。
9.本技术实施例提供一种照明设备，照明设备包括光源、镜头以及照明光调制器，照明光调制器包括供电层和电极层。光源出射的光线可以照射到电极层的多个电极单元上，经电极单元反射后从照明光调制器出射，并入射至镜头中，经镜头调制后用于照明。在此基础上，可以通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的出射方向；或者，通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的偏振态，以改变出射的光线的亮度。同时，由于每个电极单元与一个包含多个像素单元的像素区域对应，因此，相较于传统的照明光调制器，本技术实施例的供电单元的个数较少，且用于控制电极单元的信号也较少，可以减小照明光调制器的工作内存；并且，在每个像素单元，本技术通过设置供电层，无需再通过多个晶体管的开关，控制从该像素单元出射的光线的状态，因此，本技术可以简化照明光调制器的结构，减小照明光调制器的厚度。同时，相较于机械控制方式，本技术实施例可以通过电子控制的方式改变光线的出射方向或偏振态，更加智能，还可避免出现机械控制技术路线的机械可靠性、噪音等问题，避免额外增加控制芯片的成本与功耗等问题。
10.第三方面，提供一种投影设备，包括光源、图像光调制器以及第一方面所述的照明光调制器，照明光调制器接收光源发出的光并进行照明光调制后出射，从照明光调制器出射的光线入射到图像光调制器，被图像光调制器调制后，以图像光出射。
11.本技术实施例提供一种投影设备，投影设备包括光源、图像光调制器以及照明光调制器，照明光调制器包括供电层和电极层。光源出射的光线可以照射到电极层的多个电极单元上，经电极单元反射后从照明光调制器出射，并入射至图像光调制器中，经图像光调制器调制后用于显示图像。在此基础上，可以通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的出射方向；或者，通过控制输入到电极单元上的电压的大小，来改变从照明光调制器出射的光线的偏振态，以改变出射的光线的亮度。同时，由于每个电极单元与一个包含多个像素单元的像素区域对应，因此，相较于传统的照明光调制器，本技术实施例的供电单元的个数较少，且用于控制电极单元的信号也较少，可以减小照明光调制器的工作内存；并且，在每个像素单元，本技术通过设置供电层，无需再通过多个晶体管的开关，控制从该像素单元出射的光线的状态，因此，本技术可以简化照明光调制器
的结构，减小照明光调制器的厚度。
12.在此基础上，本技术实施例还可以利用采用固定式的色光转换元件代替现有技术的色轮，将机械的光线颜色调节替换为电学的光线颜色调节，相较于结构复杂、厚度较大的马达/色轮，本技术的色光转换元件易于构建，且可以减小投影设备的厚度，同时，节省了用于驱动色轮所需的电机以及电机控制芯片，还可以节省驱动色轮所需的电能。同时，本技术可以利用摩尔定律实现量产降成本，而马达/色轮等机械器件不遵循摩尔定律，成本过高。
附图说明
13.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为本技术的照明光调制器的原理性结构示意图；
15.图2为本技术实施例一提供的照明光调制器的结构示意图；
16.图3为本技术实施例一提供的照明光调制器的侧向结构示意图；
17.图4为本技术实施例二提供的照明光调制器的结构示意图；
18.图5为本技术实施例提供的照明设备的结构示意图；
19.图6为本技术实施例提供的一种投影设备的结构示意图；
20.图7为本技术实施例提供的另一种投影设备的结构示意图。
21.附图图标：
22.10-照明光调制器；11-供电层；111-供电单元；1111-第一供电子单元；1112-第二供电子单元；1113-第三供电子单元；12-电极层；121-电极单元；1211-电极子单元；13-液晶层；14-透明电极层；14
’‑
透明电极层供电单元；15-下取向层；16-上取向层；18-衬底；100-照明设备；20-光源；30-镜头；31-第一镜头；32-第二镜头；33-第三镜头；200-投影设备；40-图像光调制器；50-色光转换元件；60-中继光学元件。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的特征可以相互结合。
24.本发明的照明光调制器基于传统的空间光调制器的工作原理，但结构和功能上又有明显不同，其中，结构上主要体现为层结构与电路结构的大大简化，功能上主要体现为“通过一个供电单元/电极单元控制一个包含多个像素单元的像素区域”。示例的，传统的空间光调制器可以是反射式的相位光调制器，如硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)，可以是透射式的相位光调制器，如液晶显示器(liquid crystal display，lcd)，或者微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)，如数字微镜装置(digital micromirror device，dmd)。这些传统的空间光调制器，一方面具有复杂的电路结构，针对
每一个像素单元都设有用于控制的一个电极单元或开关；另一方面具有复杂的层结构，为了容纳那么多的像素单元的控制电路，需要设置多层电路，以及电路之间的电介质层。利用这些复杂结构，从而能够实现复杂的功能，即独立地控制每一个像素单元。本发明从不同的实用目的出发，跳出原始空间光调制器的固化思维，设计出结构更简单、成本更低、操作更便捷的照明光调制器。
25.如图1所示，为本技术的照明光调制器的原理性结构示意图。本技术实施例提供一种照明光调制器10，照明光调制器10具有多个像素区域，每一像素区域包括多个像素单元。照明光调制器10包括供电层11和电极层12。其中，供电层11包括相互绝缘的多个供电单元111(如图所示包括2个供电单元111，但本发明不限于此数量，也可以是3个或者更多)。电极层12包括间隔设置的多个电极单元121，每个电极单元121与一个像素区域对应，电极单元121与供电单元111一一对应且电连接，供电单元111用于向与其对应的电极单元121输入电压，电极单元121用于根据该电压控制入射至该电极单元121对应的像素区域的光线从照明光调制器10的出射的方向或偏振态，并使得每一像素区域包含的各所述像素单元的状态变化一致。因此，本发明的照明光调制器10能够通过一个供电单元111/一个电极单元121控制多个像素单元。
26.具体地，在本发明的一个实施方式中，每个电极单元均包括间隔设置的与像素单元一一对应的多个电极子单元，并且同属于一个电极单元的电极子单元导电且串联(例如通过导电引线进行连接)，通过这种电路串联的方式，使得一个电极单元控制下的电极子单元在任意时刻的电压相同，从而做到对其对应的多个像素单元的一致控制。而且，相较于传统空间光调制器的每个像素单元下都有存储单元(主要是由晶体管构成，如sram通常包含6个晶体管)，本发明的各像素单元下方没有存储单元，只需要电压输出端即可。
27.对于电极子单元的串联方式，可以通过网状的电连接方式将各个电极子单元相串联。在此基础上，即使某一电极子单元未接入供电电压，导致该电极子单元不能正常工作，该电极子单元所在的电极单元中的其他电极子单元也可以正常工作。
28.在电极子单元除导电连接的结构之外，互相之间为绝缘层结构，以使得各个电极子单元之间相互隔开。
29.在本发明的基础发明构思主要在于照明光调制器10的控制背板电路，不对照明光调制器10的具体完整结构进行限定，只要照明光调制器10基于上述调制原理，接收到光源20入射的光线并出射即可。其中，照明光调制器10可以是反射式(即光入射面与光出射面是同一个表面)，也可以是透射式(即光入射面与光出射面是相对的两个表面)。
30.在本发明中，不对供电单元111的材料进行限定，只要供电单元111可以导电即可。在一些实施例中，供电单元111的材料可以是铜/铝等金属或者氧化铟锡(indium tin oxide，简称ito)等透明导电材料。
31.在本发明中，不对电极单元121的材料进行限定，只要电极单元121可以导电即可。若照明光调制器10是反射式的，则电极单元121的材料可以是金属；若照明光调制器10是透射式的，则电极单元121的材料可以是ito等透明导电材料。
32.在不同的电极子单元之间可以设置绝缘材料，或者，多个电极子单元1211之间可以不设置任何结构。
33.在本发明的一些实施例中，供电单元111可以通过导电引线与电极单元121电连
接，并通过导电引线向电极单元121输入电压。导电引线可以通过沉积的方式制造。在一类具体实施方式中，照明光调制器10的电路包含一个金属层，电极层与供电层分别为该金属层的一部分，可以通过集成电路的制造工艺一次性制造出供电层与电极层的电路图案。相较于传统的空间光调制器的动辄需要3-4个金属层，本发明可仅需要一层电路即可实现照明光调制功能，大大简化。
34.在此基础上，照明光调制器10还可以包括开关(图中未示出)，供电单元111可以通过开关和与其对应的电极单元121电连接。当需要改变光线从照明光调制器10的出射时，开关导通，供电单元111通过开关向与其对应的电极单元121输入电压；当无需改变光线从照明光调制器10的出射时，开关截止，供电单元111不再向与其对应的电极单元121输入电压。
35.在一些实施例中，由于各个供电单元111之间相对独立，出于不同的照明光调制需求，多个供电单元111向与其对应的电极单元121输入的电压可以相同，也可以不相同，以应对不同的应用需求。
36.照明光调制器10还可以包括主控电路，主控电路用于控制各供电单元111向与其对应的电极单元121输入电压。在一些实施例中，主控电路可以控制供电单元111向与其对应的电极单元121输入的电压的大小、占空比电压波形，也可以控制多个供电单元111向与其对应的电极单元121输入电压的先后顺序。
37.下面，结合具体实施方式，对基于不同的光调制结构技术路线进行描述，对于下述各实施例中存在共性的部分，在与该实施例技术方案不冲突的前提下，可参照上述各类实施方式的描述，不再赘述。
38.请参见图2，为本技术实施例一提供的照明光调制器的结构示意图。请参见图3，为本技术实施例一提供的照明光调制器的侧向结构示意图。相较于图1的原理性结构示意图，图2将像素单元的结构与电极层的结构以爆炸图的形式呈现。为便于描述，图2和图3均仅示出了照明光调制器的部分结构。该照明光调制器为基于lcos技术的调制器。
39.如图2和图3所示，照明光调制器10包括供电层11和电极层12，其中，供电层11包括多个供电单元111，电极层12包括多个电极单元121，每个电极单元均包括间隔设置的多个电极子单元1211，一个电极子单元对应一个像素单元，且同一电极单元121下的电极子单元1211导电并串联(图3中以虚线表示)，具体可体现为相邻的电极子单元1211之间电连接，例如通过导电引线进行连接。照明光调制器10还包括设置于电极层12出光侧的液晶层13和透明电极层14；电极层12用于将光线反射至液晶层13，光线经液晶层13调制并从照明光调制器10出射。
40.首先来具体描述照明光调制器10的背板部分。如图3所示(图2中对该结构进行了省略)，背板主要包括电路层(集成电路结构)和承载电路层的衬底18(例如是单晶硅或其他半导体基板)。其中，电路层包括供电层11和电极层12，两者为电路层不同的功能部分。
41.在本实施例中，电极层12位于液晶层13的下方的像素区域，与多个像素区域组成的整个像素区域垂直对应；供电层11位于整个像素区域外围的布线区。供电层11与电极层12同层设置，两者的材料相同，而且通过同一次构图工艺得到。在半导体集成电路工艺中，我们通常称这种电路层为金属层(metal layer)，本实施例中的照明光调制器10仅包含一个金属层，电极层12与供电层11分别为金属层的一部分。其中，电极层12和供电层11可以构成整个金属层，或者，金属层除了包括电极层12和供电层11以外，还可以包括其他电路结
dimension switch，简称ads)型等方式驱动液晶偏转。
51.以上，结合图2和图3对基于lcos架构改造的实施例一的照明光调制器进行了描述。在本发明的实施例一的一个变形实施例中，采用基于lcd架构改造的照明光调制器。由于lcd与lcos同属于光相位调制器，其工作原理基本相同，主要区别在于lcd为透射式，lcos为反射式，前者采用玻璃基板，而后者采用硅基板。此外，由于没有了反射光的需求，为了提高光透过率，可以采用透明导电材料作为供电层和/或电极层的材料；当然，由于无需在像素单元下设置存储电路，因此即使采用金属作为供电层和电极层的材料，也可以采用窄线，而无需使电极子单元覆盖几乎整个其对应的像素单元，不会占用太大的面积，对光束的影响很小。在此基础上，基于lcd技术改造的照明光调制器在应用时，还需要配合一个位于上游光路的起偏器和位于下游光路的检偏器，以对偏振态变化后的光进行开关选择。以上描述了实施例一的变形实施例与实施例一的主要技术特征区别，其他涉及控制背板的电路结构原理的技术特征可以参照上述实施例一中的描述，此次不再赘述。
52.请参照图4，为本技术实施例二提供的照明光调制器的结构示意图。与上述实施例一及其变形实施例的不同之处在于，本实施例为基于微机电系统的照明光调制器。具体地，本实施例的照明光调制器的光学结构等结构方面的特征可以参照现有成熟的数字微镜装置，与之相比的区别主要在于控制背板的电路结构。
53.如图4所示，照明光调制器10包括供电层11和电极层12，其中供电层11包括互相绝缘的多个供电单元111，电极层12包括多个间隔设置的电极单元121，电极单元121包含间隔设置的多个电极子单元1211，每一电极单元121所包含的电极子单元1211以串联的方式相互电连接。电极子单元1211与像素单元一一对应，在本实施例中，每一像素单元对应一个微反射镜。
54.基于数字微镜装置的工作原理，对于每一微反射镜，需要三个电极进行控制，根据电极之间的电势差，在金属材质的微反射镜与基板之间形成电磁力，从而控制微反射镜的偏转角度。
55.因此，本实施例中，每一电极子单元1211包括间隔设置的第一电极、第二电极以及复位金属垫，同一电极单元121中的多个第一电极相互串联(点线表示)，同一电极单元121中的多个第二电极相互串联(实线表示)，同一电极单元121的多个复位金属垫相互串联(虚线表示)。供电单元111包括第一供电子单元1111、第二供电子单元1112、第三供电子单元1113。第一供电子单元1111向第一电极输入第一电压，第二供电子单元1112向第二电极输入第二电压，第三供电子单元1113向复位金属垫输入第三电压。
56.复位金属垫根据第一电压、第二电压、以及第三电压改变倾斜方向，以改变光线从照明光调制器10的出射方向。复位金属垫的倾斜方向发生变化，经复位金属垫反射的光线从照明光调制器10的出射方向发生变化。
57.当向第一电极输入第一电压、向第二电极输入第二电压、向复位金属垫输入第三电压时，将在复位金属垫的一侧产生一个静电吸引，复位金属垫发生倾斜，直至保持静电平衡。
58.其中，复位金属垫就包括了金属的微反射镜，可以接收光源出射的光线，并对接收的光线进行反射，光线从照明光调制器10的出射角度，随着复位金属垫的倾斜角度发生变化。
59.在一些实施例中，照明光调制器10还可以包括封装层，封装层设置于电极层12外侧，用于保护导电反射12，防止水汽、氧气进入，导致电极层12腐蚀。封装层可以包括一透明光窗，用于光线入射和出射。
60.本技术实施例中，照明光调制器10可以基于成本较低、良率高的微机电系统，一方面，结构较为简单，无需设置存储晶体管背板，制备工艺简单，不会额外增加照明光调制器10的厚度；另一方面，不会消耗额外的功耗。
61.下面对基于上述各种照明光调制器在照明设备上的应用进行描述，其中，照明光调制器的技术特征，可以参照上述各实施方式的描述，此次不再赘述。
62.如图5所示，本技术实施例提供一种照明设备100，该照明设备100包括光源20、镜头30以及照明光调制器10，照明光调制器10接收光源20发出的光并出射，镜头30设置于照明光调制器10的出光侧。照明光调制器10可以参考上述图1-图4及其对应的说明书的描述，此次不再展开。
63.在一些实施例中，镜头30设置于照明光调制器10的出光侧，光线从照明光调制器10出射后，可以入射到镜头30中，镜头30可以采用成像或非成像的方式对接收的光线进行调制，进而根据用户需求出射。在此基础上，镜头30的具体结构和功能与照明设备的用途有关。示例的，照明设备100为车灯，镜头30可以用户需求调制从照明光调制器10出射的光线，从而实现照明功能。
64.基于此，照明设备100的工作过程为：根据用户需求，控制供电层11中的部分或全部供电单元111向与其对应的电极层12的电极单元121输入一定的电压值，使光线从照明光调制器10的出射状态发生变化，进而入射至对应的镜头30后，经镜头30投射出去。
65.如图5所示，在本实施例中，镜头30包括第一镜头31、第二镜头32和第三镜头33，电极层12包含的三个电极单元121可以定义为第一电极单元、第二电极单元和第三电极单元。第一镜头31与第一电极单元对应设置，第二镜头32与第二电极单元对应设置，第三镜头33与第三电极单元对应设置。当第一电极单元处于激活状态时，光源出射的光经照明光调制器10调制后，由第一镜头31出射第一光束；当第二电极单元处于激活状态时，光源出射的光经照明光调制器10调制后，由第二镜头32出射第二光束；当第三电极单元处于激活状态时，光源出射的光经照明光调制器10调制后，由第三镜头32出射第三光束。
66.本发明中，照明光调制器10的特点就在于，可以通过单个电极单元同时控制一个像素区域所包含的多个像素单元，而且不同的电极单元所控制的像素区域之间相互独立。因此，可通过独立控制第一电极单元与第二电极单元，使照明设备出射第一光束或第二光束，或者同时出射第一光束与第二光束。同时，一个像素区域包含多个像素单元的技术方案，相对于一个像素区域仅包含一个大型像素单元的技术方案，将尺寸分解，一方面有利于提高整体的光学性能(如均匀性)，另一方面将电路分散又串联，避免了一条电路故障而导致整个像素区域不能使用。
67.本实施例中，镜头30包含三组镜头，可以理解，本发明并不限于该数量的组数，只要能够至少包括两个镜头(如第一镜头和第二镜头)，使得可以发挥出照明光调制器10的区域独立调制功能即可。
68.在一些实施例中，第一镜头31和第二镜头32的功能可以相同，也可以不相同，只要第一镜头31与第一电极单元相对设置，第二镜头32与第二电极单元相对设置即可。
69.示例的，从第一镜头31出射的第一光束的照射距离大于从第二镜头32出射的第二光束的照射距离。
70.在一些实施例中，不对第一镜头31和第二镜头32的具体结构进行限定，可依据第一镜头31和第二镜头32的功能设计其结构。
71.示例的，第一镜头31和第二镜头32可以是单独的透镜或者透镜组。光线可以在透镜或者透镜组中发生反射或折射，之后，从透镜或者透镜组出射。
72.在本发明中，不对照明设备100的用途进行限定，照明设备100可以是车灯、探照灯、工业照明灯等。
73.本技术实施例中，具体地，可以将照明设备作为车灯，以实现不同距离的照明。
74.关于在照明设备100中对照明光调制器10的控制，本实施例中，以照明光调制器10包括液晶层13和透明电极层14为例，控制供电单元111向与其对应的电极单元121输入电压，控制透明电极层供电单元14’向透明电极层14施加公共电压，且透明电极层14与电极层12之间存在电势差的情况下，电极层12与透明电极层14之间形成电场，在电场的驱动下，液晶层13中的液晶发生偏转，经过电极层12反射的光线通过液晶时发生折射。其中，供电单元111向与其对应的电极单元121输入的电压不同，电极层12与透明电极层14之间的电场的电场强度不同，液晶的偏转角度也不同，光线的偏振态不同，最终光线从照明光调制器10出射的光线的亮度不同。之后，从照明光调制器10出射的光线进入到对应的镜头30，经镜头以成像或非成像的方式调制后，从镜头30出射并实现照明。当某一电极单元121与透明电极层14之间的电压差小于阈值时，出射光的偏振态与入射时一样，那么这部分光线将在例如偏振分光片(图中未示出)的作用下返回光源，使得对应的镜头不出射光线。
75.在本实施例的照明设备的变形实施例中，以照明光调制器10为基于mems的光调制器为例，通过控制不同电极单元的电压，即可控制该电极单元对应的像素区域所包含的多个像素单元的微反射镜的倾斜角度，从而控制从照明光调制器10出射的光的角度，决定了不同区域是处于点亮状态还是关闭状态。
76.在一些实施例中，光源20可以根据需求发出各种颜色的光线，例如光源20发出的光线可以是白光、黄光甚至于红外光(用于探测照明)等。光源20的类型可以是白炽灯、激光光源、led光源、激光荧光光源等。可以根据实际需求，改变光源20出射的光线的强度，以达到不同的照明亮度。
77.下面对基于上述各种照明光调制器在投影设备上的应用进行描述，其中，照明光调制器的技术特征，可以参考上述图1-图4及其对应的说明书的描述，此次不再赘述。
78.如图6所示，为本技术实施例提供的一种投影设备的结构示意图，投影设备200包括光源20、图像光调制器40以及照明光调制器10，照明光调制器10接收光源20发出的光并进行照明光调制后出射，从照明光调制器10出射的光线入射到图像光调制器40，被图像光调制器40图像调制后，以图像光出射。
79.在此基础上，投影设备200还可以包括幕布、以及设置于图像光调制器40出光侧的投影镜头等。
80.在照明光调制器10应用于投影设备时，照明光调制器10可以为图像光调制器40提供显示用的照明光，显示用光经图像光调制器40调制后，可以显示具体的画面，显示的画面经投影透镜后，可以实现成像显示。
81.基于此，投影设备200的工作过程为：根据用户需求，主控电路通过控制不同的电极单元，控制其对应的像素区域出射的照明光的亮度，该像素区域出射的照明光映射到图像光调制器40，经图像光调制器40根据图像信号进行调制，从而得到图像。
82.虽然图6中所示的照明光调制器10为基于lcos技术架构的简化结构，可以理解，仅仅针对对照明光的区域亮度控制的功能，也可以将照明光调制器10的技术架构替换为如上述各实施方式中描述的lcd技术架构的简化结构或者数字微镜装置技术架构的简化结构。
83.在一些实施例中，当照明光调制器10应用于投影设备200时，光源20发出的光可以是白光。光源20的类型可以为灯泡光源，led光源，纯激光光源，激光荧光光源或者前述光源的组合。
84.在本实施例中，图像光调制器可以为lcd、lcos、dmd等。
85.请参见图7，为本发明实施例提供的另一种投影设备的结构示意图。该投影设备200包括光源20、照明光调制器10、色光转换元件50、中继光学元件60和图像光调制器40。照明光调制器10的技术特征，可以参考上述图1-图4及其对应的说明书的描述，此次不再赘述。
86.照明光调制器10接收光源20发出的光并进行照明光调制后出射，从照明光调制器10出射的光线入射到图像光调制器40，被图像光调制器40图像调制后，以图像光出射。色光转换元件50和中继光学元件60设置于照明光调制器10与图像光调制器40之间，色光转换元件50包括多个颜色分区，颜色分区与照明光调制器10中的电极单元相对应，照明光调制器10出射的光线经过色光转换元件50转换为空间分离的时序彩色光束，中继光学元件60将各颜色分区的出射光重叠成像于图像光调制器40的光入射面，图像光调制器40调制时序彩色光束并显示图像。
87.如图7所示，色光转换元件50包括三个颜色分区：红光分区r、绿光分区g以及蓝光分区b。可以理解，在本发明的其他实施方式中，也可以有多于三种颜色的分区。该颜色分区与照明光调制器10中的电极单元一一对应，通过控制照明光调制器10的各电极单元的电压，从而控制照明光调制器10各像素区域的出射光亮度，从而控制了对应的颜色分区的彩色光亮度。
88.一帧显示画面可以分为多个子帧，在每个子帧，从投影设备出射的光线的颜色为三基色中的一种，由于显示一帧画面的时间非常短，可以忽略不计，因此，呈现在用户眼前的画面为经过调制后实际的彩色画面。
89.在传统的单板式投影技术方案中，通常采用发光元件加色轮的方式获得时序彩色光，无论是白光加滤光轮，还是激发光加荧光轮，都需要一个马达驱动色轮盘转动。该色轮组件为一机械组件，存在诸多问题，例如：存在机械可靠性问题；色轮的转动会引起噪声；色轮的控制芯片还会额外占用功耗；马达/色轮等机械器件不遵循摩尔定律，成本过高，难以通过量产化降低成本。
90.而本发明的投影设备，采用照明光调制器10与静止的色光转换元件50相配合，达到色轮的效果。将机械的光线颜色调节替换为电学的光线颜色调节，相较于结构复杂、厚度较大的色轮，本技术的色光转换元件50易于构建，通过与照明光调制器10组合后，可以相对于色轮组件减小的厚度尺寸，同时，节省了用于驱动色轮所需的电机以及电机控制芯片，还可以节省驱动色轮所需的电能。而且，基于照明光调制器10的半导体结构的架构，可以通过
晶圆级制造工艺实现量产，大大降低成本。
91.本实施例中，照明光调制器10的特点还在于，可以通过单个电极单元同时控制一个像素区域所包含的多个像素单元，而且不同的电极单元所控制的像素区域之间相互独立。因此，可通过独立控制第一电极单元与第二电极单元，使色光转换元件的不同颜色分区分别独立的出射不同颜色的光，或者多个颜色分区同时出射多种颜色的混合光，不必像色轮一样，如果要出射混合色光则需要额外设置一个混合色段。同时，一个像素区域包含多个像素单元的技术方案，相对于一个像素区域仅包含一个大型像素单元的技术方案，将尺寸分解，一方面有利于提高整体的光学性能(如均匀性)，另一方面将电路分散又串联，避免了一条电路故障而导致整个像素区域不能使用。
92.在本实施例的优选实施方式中，照明光调制器10与图像光调制器40为同一种类的光调制器，在每一图像帧期间，照明光调制器10与图像光调制器40基于同一图像信号分别进行照明光调制与图像调制。
93.此处，图像照明光调制器40与照明光调制器为同一种类的光调制器，是指：图像光调制器40调制光线的原理与照明光调制器调节光线的原理相同。然而，由于照明光调制器10用于调制光线的出射方向，以实现不同方向的照明；而图像光调制器40用于调制光线并显示图像，因此，虽然图像光调制器40与照明光调制器的种类相同，但照明光调制器10与图像光调制器40的具体结构仍有差别。差别在于：
94.第一、图像光调制器40以一个像素单元为最小单位，进行光线调制；而照明光调制器10则是以包含多个像素单元的像素区域为最小单位，进行光线调制。
95.第二、图像光调制器40需要特定的像素驱动电路，驱动一个像素单元发光并显示，像素驱动电路至少包括一个存储电路；而照明光调制器10的同一像素区域内的各像素单元下的电极子单元在同一电极单元范围内相互串联，没有存储电路。
96.具体地，照明光调制器10可以是基于mems调制光线，空间图像光调制器40可以是数字微镜器件(digital micromirror device，简称dmd)；照明光调制器10可以包括液晶层和透明电极层，且电极层可以反射光线，图像光调制器40可以是硅基液晶；照明光调制器10可以包括液晶层和透明电极层，且电极层可以透射光线，图像光调制器40可以是lcd。
97.本技术实施例中，照明光调制器40与图像光调制器40的种类相同，控制图像光调制器40和照明光调制器10的方式也相同，因此，主控电路可以通过统一信号，分别控制照明光调制器10和图像光调制器40工作，从而可以简化投影设备200的工作过程。
98.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。