光源系统及投影装置

暂无

光源系统及投影装置\n[0001] 本发明是申请为2011年12月8日，申请号为201110406365.0，发明名称为“光源系统及投影装置”的中国发明专利申请的分案申请。\n技术领域\n[0002] 本发明涉及光学领域，特别是涉及光源系统及投影装置。\n背景技术\n[0003] 在现有技术的投影装置或其他显示设备使用的光源系统中，通常将激发光光源产生的激发光收集并聚焦到设置有至少一波长转换区的色轮上，由该波长转换区将激发光转换成显示用的基色光(例如，红绿蓝基色光)。在一种方案中，使用蓝光激光光源作为激发光源，在色轮上设置红光波长转换区、绿光波长转换区以及蓝光透光区。随着色轮的转动，色轮交替输出红光、绿光和蓝光的彩色光序列。此时，蓝光由蓝光激光光源产生的蓝光激光经蓝光透光区透射产生。\n[0004] 然而，蓝光激光光源所产生的蓝光激光的峰值波长在440nm～450nm之间，其在CIE(International Commission on Illumination，国际发光照明委员会)色品图上的色坐标约为(0.15，0.016)，呈蓝紫色。国际通用的数字电视标准Rec709中规定，蓝光的色坐标为(0.152，0.061)，峰值波长为462nm。由此可见，蓝光激光光源所产生的蓝光激光距离Rec709标准还有相当大的差距，导致视觉效果相对较差。进一步，利用蓝光激光光源所产生的蓝光激光作为基色光的其他光源系统同样存在类似的问题。\n[0005] 综上，需要提供一种光源系统及投影装置，以解决现有技术的光源系统的上述技术问题。\n发明内容\n[0006] 本发明主要解决的技术问题是提供一种光源系统及投影装置，以对蓝光激光光源产生的蓝光激光的颜色进行校正，进而满足预定颜色要求，提高视觉效果。\n[0007] 为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，包括蓝光激光光源、校正光源以及合光装置。蓝光激光光源用于产生一蓝光激光。校正光源用于产生一校正光。合光装置用于对蓝光激光和校正光进行合光，以使得蓝光激光和校正光的混合光的色坐标相较于蓝光激光的色坐标更接近预定的蓝光色坐标。\n[0008] 其中，合光装置对校正光进行光谱修饰，并进一步将进行光谱修饰后的校正光与蓝光激光进行合光。\n[0009] 其中，在CIE色品图上，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标位于蓝光激光的色坐标到根据预定的蓝光色坐标设置的混合光的色坐标的取值范围的两个端点连线的延长线、CIE色品图的色品图边缘以及两个端点之间的连线所定义的封闭区域内。\n[0010] 其中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.14且小于等于0.18，混合光的色坐标的Y轴坐标大于等于0.03且小于等于0.08。\n[0011] 其中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.155且小于等于0.165，且Y轴坐标等于0.06。\n[0012] 其中，校正光为蓝光、蓝绿光以及绿光中的一种或两种以上的任意组合。\n[0013] 其中，校正光源为LED。\n[0014] 其中，合光装置为分光滤光片，分光滤光片透射蓝光激光和校正光中的一个，并反射蓝光激光和校正光中的另一个，进而对蓝光激光和校正光进行合光。\n[0015] 其中，合光装置包括分光滤光片、反射罩以及光收集装置，反射罩包括开口和弧形反射面，蓝光激光和校正光中的一个经分光滤光片透射到弧形反射面，并经弧形反射面反射到光收集装置，蓝光激光和校正光中的另一个从上述开口入射到分光滤光片并经分光滤光片反射到弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置，进而对蓝光激光和校正光进行合光。\n[0016] 其中，分光滤光片进一步对蓝光激光和校正光进行散射。\n[0017] 其中，合光装置包括分光滤光片、反射罩、反射镜以及光收集装置，反射罩包括开口和弧形反射面，蓝光激光和校正光中的一个经分光滤光片反射后从上述开口入射到反射镜，并经反射镜反射到弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置，蓝光激光和校正光中的另一个经分光滤光片透射后从上述开口入射到反射镜，并经反射镜反射到弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置，进而对蓝光激光和校正光进行合光。\n[0018] 其中，反射镜进一步对蓝光激光和校正光进行散射。\n[0019] 其中，分光滤光片进一步对校正光和/或蓝光激光进行光谱修饰。\n[0020] 其中，光源系统进一步包括色轮，色轮包括透光区，透光区透射且散射蓝光激光。\n[0021] 其中，光源系统进一步包括驱动装置，色轮进一步包括至少一波长转换区，驱动装置驱动色轮，以使透光区和波长转换区交替设置在蓝光激光的传播路径上，波长转换区对蓝光激光进行波长转换。\n[0022] 其中，校正光源根据色轮的透光区和波长转换区间歇性输出校正光。\n[0023] 为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种投影装置，该投影装置包括上述光源系统中的任意一种。\n[0024] 本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明通过将校正光源产生的校正光与蓝光激光光源所产生的蓝光激光进行合光，以对蓝光激光的颜色进行校正，使其满足预定颜色要求，提高视觉效果。\n附图说明\n[0025] 图1是本发明光源系统第一实施例的结构示意图；\n[0026] 图2是图1所示的光源系统的光谱示意图；\n[0027] 图3是图1所示的光源系统中的蓝光激光和校正光根据不同亮度比例进行合光的光谱示意图；\n[0028] 图4a是图1所示的光源系统中的校正光在CIE色品图上的位置示意图；\n[0029] 图4b是图4a的局部放大示意图；\n[0030] 图5是图1所示的光源系统的另一光谱示意图；\n[0031] 图6是本发明光源系统第二实施例的结构示意图；\n[0032] 图7是本发明光源系统第三实施例的结构示意图；\n[0033] 图8是本发明光源系统第四实施例的结构示意图；\n[0034] 图9是本发明光源系统的蓝光校正方法的流程图。\n具体实施方式\n[0035] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。\n[0036] 请参见图1，图1是本发明光源系统第一实施例的结构示意图。如图1所示，本实施例的光源系统包括蓝光激光光源11、校正光源12、色轮13、驱动装置14以及分光滤光片15。\n[0037] 蓝光激光光源11产生一蓝光激光。校正光源12产生一校正光。如图2所示，在本实施例中，蓝光激光光源11产生的蓝光激光的峰值波长为445nm，其在CIE色品图上的色坐标约为(0.15，0.016)，呈蓝紫色。校正光源12为一蓝绿光LED，校正光源12产生的校正光的峰值波长为511nm，其在CIE色品图上的色坐标约为(0.134，0.619)，呈蓝绿色。分光滤光片15为一低通滤光片，其透射蓝光激光光源11产生的蓝光激光，并反射校正光源12产生的校正光，进而对二者进行合光。在本实施例中，蓝光激光光源11产生的蓝光激光与校正光源12产生的校正光从分光滤光片15的两侧入射到分光滤光片15上的同一区域，且二者的入射方向垂直或接近垂直。分光滤光片15相对蓝光激光和校正光呈45度或接近45度设置，进而使得经分光滤光片15透射的蓝光激光与经分光滤光片15反射的校正光能够进行合光。\n[0038] 蓝光激光光源11产生的蓝光激光和校正光源12产生的校正光经分光滤光片15合光后产生的混合光的色坐标相较于蓝光激光的色坐标更接近预定的蓝光色坐标，例如Rec709标准中规定的蓝光色坐标(0.152，0.061)。在其他实施例中，分光滤光片15也可以设置成高通滤光片。此时，分光滤光片15反射蓝光激光光源11产生的蓝光激光，并透射校正光源12产生的校正光，进而对二者进行合光。\n[0039] 一般来说，在CIE色品图上，混合光的色坐标位于蓝光激光的色坐标与校正光的色坐标之间的连线上，具体合光原理如下所示：\n[0040] 设蓝光激光和校正光的亮度分别为L1、L2，色坐标分别为(x1，y1)、(x2，y2)，则合光后的混合光的亮度L和色坐标(x，y)表示为：\n[0041] L＝L1+L2         (1)\n[0042]\n[0043]\n[0044] 因此，可在蓝光激光的色坐标与校正光的色坐标的连线上选择接近预定的蓝光色坐标的一点作为混合光的色坐标。随后，通过上述公式根据已知的蓝光激光、校正光以及混合光的色坐标可以计算出的蓝光激光和校正光之间的亮度比例，进而通过调节蓝光激光和校正光的亮度比例，使得混合光的色坐标相较于蓝光激光的色坐标更接近预定的蓝光色坐标。\n[0045] 如图3所示，图3中显示了蓝光激光和校正光按照不同亮度比例进行合光后的混合光的色坐标。其中，当校正光的光谱强度如虚线所示时，其与蓝光激光的混合光的色坐标为(0.158，0.04)，而当校正光的光谱强度如实线所示时，其与蓝光激光的混合光的色坐标为(0.157，0.06)，相对于蓝光激光的色坐标(0.15，0.016)更接近Rec709标准中规定的蓝光色坐标(0.152，0.061)，因此能够满足预定颜色要求，充分提高视觉效果。\n[0046] 在其他实施例中，可以选择蓝光、蓝绿光或绿光中的一种或两种以上的任意组合作为校正光对蓝光激光进行校正。校正光源12除了采用LED外，还可以使用激光光源。一般来说，峰值波长在420nm～560nm的光源均可以用来作为校正光源12，例如532nm的绿光激光光源。\n[0047] 具体来说，在CIE色品图上，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标位于蓝光激光的色坐标到根据预定的蓝光色坐标设置的混合光的色坐标的取值范围的两个端点连线的延长线、CIE色品图的色品图边缘以及该两个端点之间的连线所定义的封闭区域内。例如，如图4a与4b所示，在一优选实施例中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.14且小于等于\n0.18，混合光的色坐标的Y轴坐标大于等于0.03且小于等于0.08。此时，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标位于蓝光激光的色坐标A0到混合光的色坐标A1(0.14，0.03)和色坐标A2(0.18，0.03)的连线的延长线、色品图边缘以及色坐标A1和色坐标A2之间连线所定义的封闭区域内。更优选地，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标位于蓝光激光的色坐标A0到混合光的色坐标A3(0.14，0.08)和色坐标A4(0.18，0.08)的连线的延长线、色品图边缘以及色坐标A3和色坐标A4之间连线所定义的封闭区域内。\n[0048] 在另一优选实施例中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.155且小于等于\n0.165，且Y轴坐标等于0.06。此时，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标位于蓝光激光的色坐标A0到混合光的色坐标A5(0.155，0.06)和色坐标A6(0.165，0.06)的连线的延长线、色品图边缘以及色坐标A6和色坐标A6之间连线所定义的封闭区域内。\n[0049] 在上述实施例中，蓝光激光的色坐标A0包括但不限于(0.16，0.016)。\n[0050] 在本实施例中，蓝光激光光源11产生的蓝光激光和校正光源12产生的校正光经分光滤光片15进行合光后进一步入射到色轮13上。色轮13包括透光区(未图示)。透光区上设置有散热材料或散射微结构，以透射并散射蓝光激光以及校正光，对蓝光激光进行消相干。\n具体来说，通过散射颗粒或散射微结构可以对蓝光激光进行散射，因此消除了原有激光的空间相干性。当色轮13在驱动装置14的驱动下运动时，由于色轮13在不同时间的散射特性不完全相同，因此可以消除时间相干性，这样就同时实现了空间消相干与时间消相干。色轮\n13只是消相干器件的一个例子，其他消相干方式也可以使用，本发明在此不做限制。在其他实施例中，在需要对蓝光激光进行消相干的情况下，可以已根据实际需要在蓝光激光的传输路径上不同位置(例如在蓝光激光光源11与分光滤光片15之间)设置其他消相干器件来对蓝光激光进行消相干。\n[0051] 在本实施例中，色轮13还可以进一步包括至少一波长转换区(未图示)。驱动装置\n14驱动色轮13，以使透光区和波长转换区交替设置在蓝光激光和校正光的传播路径上。透光区透射蓝光激光和校正光，波长转换区对蓝光激光进行波长转换，以产生不同颜色的基色光。例如，色轮13上可以设置红光波长转换区和绿光波长转换区，红光波长转换区将蓝光激光波长转换成红光，而绿光波长转换区将蓝光激光波长转换成绿光。因此，在驱动装置14驱动色轮13的过程中，色轮13周期性输出红光、绿光和蓝光的基色光序列，该基色光序列可进一步用于后续显示。\n[0052] 在优选实施例中，校正光源12根据色轮13的透光区和波长转换区间歇性输出校正光。例如，当校正光源12为绿光光源时，校正光源12仅在透光区或红光波长转换区设置于蓝光激光和校正光的传输路径上时输出校正光，此时，校正光经透光区对蓝光激光进行校正，并经红光波长转换区波长转换成红光。校正光源12在绿光波长转换区设置于蓝光激光和校正光的传输路径上时关闭或其电压仅维持在低于点亮阈值的预定电压。通过上述方式可以降低校正光源12能耗。进一步，校正光源12的电压维持在低于点亮阈值的预定电压，相较于关闭状态更容易快速地调制并进入点亮状态。在不使用色轮13的其他实施例中，蓝光激光光源11和校正光源12也可以根据实际情况进行独立控制。\n[0053] 分光滤光片15可进一步对校正光源12产生的校正光进行光谱修饰，并将进行光谱修饰后的校正光与蓝光激光光源11产生的蓝光激光进行合光。如图5所示，分光滤光片15为一带通滤光片，其透射校正光中的大于530nm的黄绿光光谱分量，仅反射剩余光谱分量，以使其与蓝光激光光源11产生的蓝光激光进行合光。通过上述光谱修饰，可以进一步修饰混合光的组成并提高混合光的纯度。在其他实施例中，当校正光源12产生的校正光不满足上述对校正光的要求时，可通过分光滤光片15对校正光源12产生的校正光进行光谱修饰，可以使得进行光谱修饰后的校正光(与蓝光激光进行合光的校正光)满足上述要求，这种情况也在本发明的保护范围内。另外，分光滤光片15可以进一步对蓝光激光进行光谱修饰。\n[0054] 通过上述方式，通过将校正光源12产生的校正光与蓝光激光光源11产生的蓝光激光进行合光，可对蓝光激光的颜色进行校正，使其满足预定颜色要求，提高视觉效果。此外，本领域中已有研发人员提出通过绿色或黄绿色荧光粉来校正蓝光激光，具体是：荧光粉吸收部分蓝光激光产生受激光，该受激光与剩余的未被吸收的蓝光激光的混合光作为出射光，该出射光的色坐标相对蓝光激光更为接近预定的蓝光色坐标。但由于荧光粉会吸收蓝光激光的能量，因此，这种方案会降低最终出射光的亮度；而本发明中，校正光源不会吸收蓝光激光的能量，因此本发明能够避免降低出射光亮度的问题。\n[0055] 请参见图6，图6是本发明光源系统第二实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例的光源系统包括蓝光激光光源21、校正光源22、色轮23、驱动装置24以及分光滤光片25。\n本实施例的光源系统与图1所示的光源系统的区别之处在于，校正光源22和分光滤光片25设置于色轮23的下游光路，校正光源22产生的校正光不直接入射到色轮23上，分光滤光片\n25将校正光源22产生的校正光与色轮23透射的蓝光激光进行合光。优选地，可以在蓝光激光光源21与分光滤光片25之间(例如色轮23上)设置消相干器件来对蓝光激光进行消相干。\n[0056] 请参见图7，图7是本发明光源系统第三实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例的光源系统包括蓝光激光光源31、校正光源32、分光滤光片33、反射罩34以及光收集装置\n35。本实施例的光源系统与图1所示的光源系统的区别之处在于，在本实施例中，利用分光滤光片33、反射罩34以及光收集装置35对蓝光激光光源31产生的蓝光激光以及校正光源32产生的校正光进行合光。具体来说，反射罩34包括开口和弧形反射面(未标示)。蓝光激光光源31设置于反射罩34的远离弧形反射面的一侧，校正光源32、分光滤光片33和光收集装置\n35设置于反射罩34的靠近弧形反射面的一侧。分光滤光片33设置于校正光源32与反射罩34之间。此时，蓝光激光光源31产生的蓝光激光经反射罩34的开口与校正光源32产生的校正光从分光滤光片33的两侧彼此朝向地入射到分光滤光片33上。校正光源32产生的校正光经分光滤光片33透射到反射罩34的弧形反射面，并经弧形反射面反射到光收集装置35。蓝光激光光源31产生的蓝光激光经分光滤光片33反射到弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置35，进而对蓝光激光和校正光进行合光。在优选实施例中，分光滤光片33的朝向反射罩34的一侧设置有散射材料或散射结构，以校正光和蓝光激光进行散射，以对蓝光激光进行消相干。\n[0057] 在其他实施例中，蓝光激光光源31和校正光源32的位置可以互换。此时，蓝光激光光源31产生的蓝光激光经分光滤光片33透射到反射罩34的弧形反射面，并经弧形反射面反射到光收集装置35。校正光源32产生的校正光从反射罩34的开口入射到分光滤光片33并经分光滤光片33反射到弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置35，进而对蓝光激光和校正光进行合光。\n[0058] 进一步，在其他实施例上，分光滤光片33可设置在色轮(未图示)上。此时，分光滤光片33可设置于色轮的特定区域，并将色轮的其他区域设置成反射式的波长转换区，由此产生彩色光序列，此时，相对于上述包括色轮的各实施例，本实施例无需在色轮的外部另增分光滤光片，结构较为简单。\n[0059] 请参见图8，图8是本发明光源系统第四实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例的光源系统包括蓝光激光光源41、校正光源42、分光滤光片43、反射罩44、反射镜45以及光收集装置46。本实施例的光源系统与图1所示的光源系统的区别之处在于，在本实施例中，利用分光滤光片43、反射罩44、反射镜45以及光收集装置46对蓝光激光光源41产生的蓝光激光以及校正光源42产生的校正光进行合光。具体来说，反射罩44包括开口和弧形反射面(未标示)。蓝光激光光源41、校正光源42和分光滤光片43设置在反射罩44的远离弧形反射面的一侧，反射镜45和光收集装置46设置在靠近反射罩44的靠近弧形反射面的一侧。此时，校正光源42产生的校正光经分光滤光片43反射后从反射罩44的开口入射到反射镜45，并经反射镜45反射到反射罩44的弧形反射面，再经弧形反射面反射到收集装置46，蓝光激光光源41产生的蓝光激光经分光滤光片42透射后从反射罩44的开口入射到反射镜45，并经反射镜45反射到反射罩44的弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置46，进而对蓝光激光和校正光进行合光。在优选实施例中，反射镜45的朝向反射罩44的一侧设置有散射材料或散射结构，以校正光和蓝光激光进行散射，以对蓝光激光进行消相干。\n[0060] 在其他实施例中，蓝光激光光源41和校正光源42的位置可以互换。此时，蓝光激光光源41产生的蓝光激光经分光滤光片43反射后从反射罩44的开口入射到反射镜45，并经反射镜45反射到反射罩44的弧形反射面，再经弧形反射面反射到收集装置46，校正光源42产生的校正光经分光滤光片43透射后从反射罩44的开口入射到反射镜45，并经反射镜45反射到反射罩44的弧形反射面，再经弧形反射面反射到光收集装置46，进而对蓝光激光和校正光进行合光。\n[0061] 进一步，在其他实施例上，反射镜45可设置在色轮(未图示)上。此时，反射镜45可设置于色轮的特定区域，并将色轮的其他区域设置成反射式的波长转换区，由此产生彩色光序列。\n[0062] 在图6-图8所示的实施例中，分光滤光片25、33和43也可对校正光和/或蓝光激光进行光谱修饰。\n[0063] 进一步在其他实施例中，蓝光激光和校正光可以通过本领域公知的各种合光装置进行合光，例如利用投影装置的光调制芯片对蓝光激光和校正光进行合光。此时，蓝光激光和校正光可以交替产生。另外，除分光滤光片外，也可以通过合光装置中的其他滤光元件(例如，吸收型滤光片)来对校正光和/或蓝光激光进行光谱修饰。\n[0064] 在上述实施例中，各光源系统还可以进一步包括透镜等本领域公知的各种光学元件，在此不再赘述。\n[0065] 此外，本发明进一步提供一种投影装置，该投影装置包括上述各实施例中描述的光源系统的任意一种。此外，投影装置还可以进一步包括本领域公知的光调制芯片以及透镜等元件，在此不再赘述。\n[0066] 请参见图9，图9是本发明光源系统的蓝光校正方法的流程图。如图9所示，本实施例的光源系统的蓝光校正方法包括以下步骤。\n[0067] 在步骤S1中，产生一蓝光激光。\n[0068] 在步骤S2中，产生一校正光。\n[0069] 在步骤S3中，对蓝光激光和校正光进行合光，以使得蓝光激光和校正光的混合光的色坐标相较于蓝光激光的色坐标更接近预定的蓝光色坐标。\n[0070] 在一优选实施例中，在步骤S3中，可对校正光进行光谱修饰，再将进行光谱修饰后的校正光与蓝光激光进行合光。\n[0071] 其中，与蓝光激光进行合光的校正光的色坐标在CIE色品图上位于蓝光激光的色坐标到根据预定的蓝光色坐标设置的混合光的色坐标的取值范围的两个端点连线的延长线、CIE色品图的色品图边缘以及两个端点之间的连线所定义的封闭区域内。\n[0072] 在一优选实施例中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.13且小于等于0.18，混合光的色坐标的Y轴坐标大于等于0.04且小于等于0.07。\n[0073] 在一优选实施例中，混合光的色坐标的X轴坐标大于等于0.145且小于等于0.155，且Y轴坐标等于0.06。\n[0074] 上述各步骤的具体实施方式已在上文中进行了详细描述，在此不再赘述。\n[0075] 通过上述方式，本发明的投影装置、光源系统及其蓝光校正方法通过将校正光源产生的校正光与蓝光激光光源所产生的蓝光激光进行合光，以对蓝光激光的颜色进行校正，使其满足预定颜色要求，提高视觉效果。\n[0076] 以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。