CN103728824B - 光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源系统，该光源系统包括：光源，用以投射出第一光线；色轮，该色轮可转动的相对该光源设置并部分正对该光源，该色轮至少包含一滤光区，该滤光区包括多个滤色区及多个滤色过渡区，每一滤色过渡区位于每两个相邻滤色区的交界处；以及控制系统，用以根据该色轮的实时位置选择性地驱动该光源投射出该第一光线至该色轮上；其中，当该任意一个滤色区正对该第一光线时，该第一光线穿过对应滤色区以产生对应颜色的第二光线；当该任意一个滤色过渡区正对该第一光线时，无光线穿过对应滤色过渡区。本发明的光源系统根据色轮位置来控制出光的调控方式，有效的避免了供电电流不稳定或荧光粉衰减程度不同所造成的出光颜色异常。

Description

光源系统

技术领域

本发明涉及光源系统领域，尤其是一种可以避免供电电流不稳定或荧光粉衰减程度不同所造成的出光颜色异常的光源系统。

背景技术

在如今的投影机市场上，一般都是以汞灯作为照明光源，因为其有着价格低廉以及高亮度的优势。但是随着固态照明的快速发展，可用于投影机光源的选择越趋于多样化，而激光光源就是其中的一种选择。值得一提的是，使用激光光源作为投影机的光源优势在于电灯快速、能耗低，但与此同时，价格昂贵且亮度降低则是激光光源的软肋，因此，一般不太可能以不同颜色的激光二极管来产生不同的色彩，所以作为市场主流方向，通常使用纯色的激光二极管来作为投影机的光源。

那么，纯色的激光二极管又是如何在投影机内产生出不同色彩的呢？请参考图1A、1B，分别为现有技术的光源系统的简易架构示意图以及光源控制系统的功能模块示意图。如图1A所示，光源系统1主要包括光源控制系统10和色轮20，当光源控制系统10发出的纯色光线Lx经过色轮20着色后即可产生红色光线Lr、绿色光线Lg及蓝色光线Lb，更进一步的如图1B所示，光源控制系统10包括供电模块11、驱动模块12及光源模块13，供电模块11用以提供对应的电压信号至驱动模块12，驱动模块12则根据不同的电压信号来动态的控制流经光源模块13的电流，进而动态的调整光源模块13对应颜色的发光亮度。但是如图2A、2B所示，分别为电压信号、驱动信号随着时间改变的波形示意图，当电压信号大小在转变时，流经光源模块13的电流会出现不稳定，如此即会造成电流输出的延迟，从而造成不同色彩光线的混色，影响投射画面质量；另一方面，我们知道一般色轮由三基色色区组成，所以一般情况下，在每两个色区的交界区，纯色光线Lx打到上面即会造成射出的光线发生混色，此外，随着投影机使用时间的增加，对应色区的荧光粉衰减程度的不同更会进一步的使得对应上述交界区的颜色出现异常，进而导致射出光线无法得到标准的颜色，最终造成投影机投射画面异常且在灰阶画面不顺的问题。

发明内容

为了避免供电电流不稳定或荧光粉衰减程度不同所造成的出光颜色异常，进一步提高投射画面色彩的稳定性及饱和度，本发明提供了一种新的光源系统设计。

本发明公开了一种光源系统，其特征在于该光源系统包括：光源，用以投射出第一光线；色轮，该色轮可转动的相对该光源设置并部分正对该光源，该色轮至少包含一滤光区，该滤光区包括多个滤色区及多个滤色过渡区，每一滤色过渡区位于每两个相邻滤色区的交界处；以及控制系统，用以根据该色轮的实时位置选择性地驱动该光源投射出该第一光线至该色轮上；

其中，当该任意一个滤色区正对该第一光线时，该第一光线穿过对应滤色区以产生对应颜色的第二光线；当该任意一个滤色过渡区正对该第一光线时，无光线穿过对应滤色过渡区。

作为可选的方案，该滤光区由红滤色区、绿滤色区及蓝滤色区组成；或者该滤光区由红滤色区、绿滤色区、蓝滤色区及黄滤色区组成。

作为可选的方案，该光源为激光二极管。

作为可选的方案，每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的交接部分。

作为可选的方案，每一滤色区域彼此相邻构成一环状圆盘。

作为可选的方案，每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的间隔部分。

作为可选的方案，每一滤色区域与每一滤色过渡区彼此相邻构成一环状圆盘。

作为可选的方案，该第一光线投射到该色轮上的投影区域在该滤光区内。

作为可选的方案，该色轮还包含马达，该马达位于该色轮的中心，以驱动该色轮以一转动频率进行转动。

作为可选的方案，该色轮还设置有一起点标记，该控制模块根据该起点标记与该转动频率以计算获得该色轮的该实时位置。

作为可选的方案，该控制系统包含：侦测模块，用以侦测色轮的该实时位置；供电模块，该供电模块电性耦接该侦测模块，并根据该色轮的该实时位置输出对应的电压信号；控制模块，该控制模块电性耦接该侦测模块与该供电模块，并根据该色轮的该实时位置选择性的输出该电压信号；以及第一驱动模块，该驱动模块电性耦接该控制模块，并响应该电压信号以对应输出第一驱动信号至该光源，以驱动该光源投射出该第一光线；

其中，当该任意一个滤色区正对该第一光线时，该控制模块输出该电压信号；当该任意一个滤色过渡区正对该第一光线时，该控制模块不输出该电压信号。

作为可选的方案，该控制模块包含：第二驱动模块，该第二驱动模块电性耦接该侦测模块，并根据该色轮的该实时位置输出第二驱动信号；以及开关模块，该开关模块电性耦接该供电模块与该第二驱动模块，并响应该第二驱动信号以选择性的输出该电压信号。

与现有技术相比，本发明的光源系统根据色轮位置来控制出光的调控方式，有效的避免了因供电电流不稳定或荧光粉衰减程度不同所造成的出光颜色异常现象，进一步提高投射画面色彩的稳定性及饱和度；同时，藉由不连续工作的光源系统，也使得本发明更具有高效、节能的优点。

附图说明

图1A为现有技术的光源系统的简易架构示意图；

图1B为现有技术的光源控制系统的功能模块示意图；

图2A、2B分别为电压信号、驱动信号随着时间改变的波形示意图；

图3为本发明一实施例光源系统的结构示意图；

图4为本发明一实施例中光源系统的色轮的正视图；

图5为本发明一实施例控制系统的功能模块示意图；

图6A、6B分别为图5对应的控制系统中电压信号及第一驱动信号随着时间改变的波形示意图；

图7为本发明另一实施例中光源系统的色轮的正视图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请参照图3、4，分别为本发明一实施例光源系统的结构示意图及本发明一实施例中光源系统的色轮的正视图，在本实施例中，光源系统2包括控制系统100、光源200及色轮300，其中，光源200用以投射出第一光线L1，而对于光源200的选择，本发明优选光源200是激光二极管，但不以此为限，其也可以是其他可控亮度的发光器件；色轮300可转动的相对光源200设置并部分正对光源200，如此一来，在每一时刻第一光线L1均只能投射到色轮300上的部分区域，此外，色轮300至少包含一个滤光区310，该滤光区310可以由不同颜色的多个滤色区及多个滤色过渡区组成，其具体的组成配置下文会进行详细说明，藉由滤光区的设置，当第一光线L1投射到该滤光区310时即可以穿透该滤光区310并从色轮300的另一侧投射出对应色彩的第二光线L2，所以，实质上上述“色轮300部分正对光源200”是指色轮300的滤光区部分正对光源200，以使得光源200投射出的第一光线L1经色轮着色从而形成投影机所需的彩色光线第二光线L2。特别要说明的是，本实施例中的控制系统100电性连接光源200，且控制系统100可以实时侦测色轮300转动的实时位置，并根据这个实时位置信息来选择性的驱动光源200投射出第一光线L1至色轮300上，此处控制系统100的驱动原理也将在下文结合具体实例详细述之。

如图4所示，在本实施例中，色轮300的滤光区310包括多个滤色区：红滤色区310R、绿滤色区310G、蓝滤色区310B及黄滤色区310Y，以及多个滤色过渡区：第一滤色过渡区3110、第二滤色过渡区3120、第三滤色过渡区3130及第四滤色过渡区3140，其中，每一滤色过渡区位于每两个相邻滤色区的交界处，此实施例中上述每一滤色过渡区与每两个相邻滤色区的位置关系具体是指第一滤色过渡区3110位于红滤色区310R与绿滤色区310G之间，第二滤色过渡区3120位于绿滤色区310G与蓝滤色区310B之间，第三滤色过渡区3130位于蓝滤色区310B与黄滤色区310Y之间，而第四滤色过渡区3140则位于黄滤色区310Y与红滤色区310R之间，精确的说，在这种布局中，实质上，每两个相邻的滤色区首尾相接，即红滤色区310R与绿滤色区310G相接于边界311，绿滤色区310G与蓝滤色区310B相接于边界312，蓝滤色区310B与黄滤色区310Y相接于边界313，而黄滤色区310Y与红滤色区310R相接于边界314，故从整体来看红滤色区310R、绿滤色区310G、蓝滤色区310B及黄滤色区310Y彼此相邻首尾相接构成一个环状圆盘。不过需要说明的是，本实施例虽然以四个滤色区为例展开说明，但实际应用并不以此为限，即滤光区310也可以只由红滤色区、绿滤色区及蓝滤色区三个滤色区组成，或者由其他颜色的滤色区组合而成，其颜色组合的设计可完全依附于实际应用的不同而作不同的设计。

下面再结合图4来说明本实施例滤色过渡区的设计，简单的说，每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的交接部分，展开说来，在本实施例中，第一滤色过渡区3110为对应的相邻的红滤色区310R与绿滤色区310G的交接部分（对应于邻近边界311两条虚线所定义的区域），即第一滤色过渡区3110包含红滤色区310R的部分区域与绿滤色区310G的部分区域，故实质上本实施例滤色过渡区的设计是在只包含多个滤色区的色轮重新定义出了多个滤色过渡区，同理可证，第二滤色过渡区3120包含绿滤色区310G的部分区域与蓝滤色区310B的部分区域（对应于邻近边界312两条虚线所定义的区域），第三滤色过渡区3130包含蓝滤色区310B的部分区域与黄滤色区310Y的部分区域（对应于邻近边界313两条虚线所定义的区域），而第四滤色过渡区3140包含黄滤色区310Y的部分区域与红滤色区310R的部分区域（对应于邻近边界314两条虚线所定义的区域）。

接着，请进一步参考图5，为本发明一实施例控制系统的功能模块示意图，如图5所示，控制系统100包括侦测模块110、供电模块120、控制模块130以及第一驱动模块140，其中，侦测模块110用以侦测色轮300转动时的实时位置P；供电模块120电性耦接侦测模块110，并根据色轮300转动时的实时位置P输出对应的电压信号V；控制模块130电性耦接侦测模块110与供电模块120，并根据色轮300转动时的实时位置P选择性的输出电压信号V；而第一驱动模块140电性耦接控制模块130，并响应该电压信号V以对应输出第一驱动信号D1至光源200，以驱动光源200投射出第一光线L1。

详细来说，请结合图5参照图6A、6B，图6A、6B分别为图5对应的控制系统中电压信号及第一驱动信号随着时间改变的波形示意图，需要说明的是，如图6A所示，在一个时间周期T内供电模块120提供的电压信号V会呈现四个幅度，即红色电压Vr、绿色电压Vg、蓝色电压Vb及黄色电压Vy，此外，在本实施例中，如图3、图4所示，本发明中的色轮300还包含一个马达320，该马达320位于色轮300的中心，进而驱动色轮300以一个转动频率f进行转动，所以上述时间周期T即对应于色轮300的转动频率，即T=1/f；另一方面，进一步参考图4，色轮300上还设置有一个起点标记330，如此一来，侦测模块110即可以侦测该起点标记330以确定色轮300当前的实时位置P，为了方便计算，一般将起点标记330的位置对应滤色区与滤色区的边界或者滤色区与滤色过渡区的边界。

举例来说，在本实施例中，起点标记330对应于黄滤色区310Y与红滤色区310R相接的边界314的位置设置，此外，由于光源200与色轮300的相对位置是固定的，所以第一光线L1投射到色轮300上的投影位置也是固定不动，那么如果假设色轮300是顺时针转动的且第一光线L1投射到色轮300上的投影位置为图4中的X位置，因此，当侦测模块110侦测到该起点标记330时，第一光线L1则正好投射到边界314上，之后，侦测模块110会根据侦测到该起点标记330的时间点以及色轮300的转动频率f来计算出任意时刻色轮300的实时位置P，实质上，该色轮300实时位置P的信息更可以转换成任意时刻第一光线L1投射在色轮300上的实时位置，所以，供电模块120根据色轮300转动时的实时位置P就可以实时的调整其输出的电压信号的幅度，即当色轮300转动到边界314正对第一光线L1时，供电模块120就开始输出红色电压Vr，而当色轮300转动到边界311正对第一光线L1时，供电模块120则切换输出绿色电压Vg，以此类推，当色轮300转动到边界312或者边界313正对第一光线L1时，供电模块120则分别对应输出蓝色电压Vb或者黄色电压Vy。

不过，在实际情况中，第一光线L1投射到色轮300上的投影形状不会是一条线或者一个点，而是对应色轮300上的一个投影区域，该投影区域的面积为S1，因此，第一光线L1投射到任意一个滤色过渡区时，即会出现混光的现象，本发明为了上述现象，特建立以下控制机制：如图5所示，在本实施例中，控制模块130还包含第二驱动模块131和开关模块132，其中，第二驱动模块132电性耦接侦测模块110，开关模块132电性耦接供电模块120与该第二驱动模块131，精确的说，当侦测模块110获取到色轮300的实时位置P的信息后，会同时将该位置信息提供给供电模块120和第二驱动模块131，如上所述，供电模块120会根据该位置信息对应输出电压信号V，但由于开关模块132的设置，该电压信号V无法直接输入至第一驱动模块140中，而开关模块132的启闭则完全受控于第二驱动模块131，该第二驱动模块131会根据色轮300的实时位置P的信息输出第二驱动信号D2，此时开关模块132即可以响应该第二驱动信号D2以选择性的输出该电压信号V至第一驱动模块140中。

举例来说，如图6B所示，实线部分是传统第一驱动信号随时间变化的波形示意图，而虚线部分则是本发明光源系统对应第一驱动信号D1随时间变化的波形示意图，在t1时段间，第一光线L1正对色轮300的部分红滤色区310R（该部分红滤色区310R不包括第一滤色过渡区3110、第四滤色过渡区3140与红滤色区310R的交集区域），该第二驱动信号D2对应高电平，使得开关模块132开启，红色电压Vr输入至第一驱动模块140，相应的，由第一驱动模块140输出的第一驱动信号D1驱动光源200以对应红色电压Vr的亮度投射出第一光线L1，具有对应亮度的第一光线L1经过色轮300的红滤色区310R着色即可产生对应亮度的第二光线L2，此时，第二光线L2是红色光；而当侦测模块110侦测到第一光线L1即将正对第一滤色过渡区3110即第一光线L1正对第一滤色过渡区3110上虚线边界3111时，对应于时间从t1时段间转换到t2时段间，在t2时段间，第一光线L1正对色轮300的第一滤色过渡区3110，此时，第二驱动信号D2对应低电平，使得开关模块132关闭，所以在这一时段间，红色电压Vr、绿色电压Vg均无法输入至第一驱动模块140中，故光源200停止投射第一光线L1，即无光线穿过对应的第一滤色过渡区3110；接着，当时间从t2时段间转换到t3时段间时，即第一光线L1正对色轮300的部分绿滤色区310G（该部分绿滤色区310G不包括第一滤色过渡区3110、第二滤色过渡区3120与绿滤色区310G的交集区域），第二驱动模块131会再次开启开关模块132，使得光源200再一次投射出第一光线L1至色轮300的绿滤色区310G上，以获得呈绿色的第二光线L2。

如此一来，本发明的光源系统2藉由控制模块130对供电模块120输出电压进行控制，使得每当色轮300的滤色过渡区转至第一光线L1投影范围内时，均切断供电模块120的电压输出，从而停止光源200的出光，可以有效的避免第一光线L1投射到任意一个滤色过渡区时出现的混光现象。另一方面，进一步参考图6B，在t2时段间，由于对应于第一光线L1投射至色轮300上的投影区域从红滤色区310R向绿滤色区310G的转变，若无控制模块130的设计，供电模块120对红色电压Vr向绿色电压Vg的动态调整会使得第一驱动信号出现波动（如图6B中t2时段间的实线部分），但在实施例中，藉由控制模块130对第一驱动模块140输入信号的控制，有效的过滤掉了部分不稳定的电压信号，从而减小了投影画面因为驱动电流不稳定而造成异常的几率，需要说明的是，之所以说本发明的控制模块130能过滤部分不稳定的电压信号，而不是全部不稳定的电压信号，是因为本发明的光源系统旨在通过对色轮的转动位置的侦测来选择性的点亮光源，而电压信号的不稳定仅出现于色轮的滤色区转换的时刻，但其不稳定的时间是不可控的，所以一般情况下，本发明的控制方式不能完全的过滤掉不稳定的电压信号，不过，值得一提的是，如果通过进一步对电压信号不稳定时间进行时间统计并针对上述时间统计对滤色过渡区范围的再设计，从理论上讲，本发明的光源系统可以完全将不稳定的电压信号消除。

最佳的，在一些实施例中，考虑到光能的完全利用，第一光线L1只投射到色轮300的滤光区310，即第一光线L1在色轮300上的投影区域仅在滤光区310内；另一方面，藉由本发明选择性点亮光源200的控制机制，可以有效的减少光源200的连续点亮时间，进而降低光源200的工作温度，节约电能的损耗并延长光源使用寿命。因此，综合上述两个方面，本发明的光源系统具有又高效、又节能的特点。

除此之外，在本发明光源系统的信号控制机制下，本发明还提供了另一种对色轮的设计方式，请参照图7，为本发明另一实施例中光源系统的色轮的正视图，相比上述实施例，本实施例不同在于色轮的布局设计，在这一实施例中，色轮400至少一个滤光区410，而该滤光区410包括多个滤色区411与多个滤色过渡区412，其中，每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的间隔部分，且每一滤色区域与每一滤色过渡区彼此相邻构成一环状圆盘。进一步说，每一滤色区域与每一滤色过渡区均为独立的部分，两者没有交集，且在实际应用中，该多个滤色过渡区412可以是镂空设计，或者是涂布白色荧光粉。值得说明的是，对于本发明的色轮，还可以有更多样化的设计，在此不一一穷举，其设计仅需满足每一滤色过渡区位于每两个相邻滤色区的交界处即可。

综上所述，本发明的光源系统根据色轮位置来控制出光的调控方式，有效的避免了因供电电流不稳定或荧光粉衰减程度不同所造成的出光颜色异常现象，进一步提高投射画面色彩的稳定性及饱和度；同时，藉由不连续工作的光源系统，也使得本发明更具有高效、节能的优点。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (11)

1.一种光源系统，其特征在于该光源系统包括：

光源，用以投射出第一光线；

色轮，该色轮可转动的相对该光源设置并部分正对该光源，该色轮至少包含一滤光区，该滤光区包括多个滤色区及多个滤色过渡区，每一滤色过渡区位于每两个相邻滤色区的交界处；以及

控制系统，用以根据该色轮的实时位置选择性地驱动该光源投射出该第一光线至该色轮上，其中，该控制系统包含：

侦测模块，用以侦测色轮的该实时位置；

供电模块，该供电模块电性耦接该侦测模块，并根据该色轮的该实时位置输出对应的电压信号；

控制模块，该控制模块电性耦接该侦测模块与该供电模块，并根据该色轮的该实时位置选择性的输出该电压信号；以及

第一驱动模块，该驱动模块电性耦接该控制模块，并响应该电压信号以对应输出第一驱动信号至该光源，以驱动该光源投射出该第一光线；

其中，当该任意一个滤色区正对该第一光线时，该第一光线穿过对应滤色区以产生对应颜色的第二光线；当该任意一个滤色过渡区正对该第一光线时，该控制模块切断该供电模块的电压输出，无光线穿过对应滤色过渡区，且此时该控制模块对该第一驱动模块输入信号的控制用以过滤不稳定的该电压信号。

2.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于该滤光区由红滤色区、绿滤色区及蓝滤色区组成；或者该滤光区由红滤色区、绿滤色区、蓝滤色区及黄滤色区组成。

3.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于该光源为激光二极管。

4.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的交接部分。

5.如权利要求4所述的光源系统，其特征在于每一滤色区域彼此相邻构成一环状圆盘。

6.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于每一滤色过渡区为对应的相邻两个滤色区的间隔部分。

7.如权利要求6所述的光源系统，其特征在于每一滤色区域与每一滤色过渡区彼此相邻构成一环状圆盘。

8.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于该第一光线投射到该色轮上的投影区域在该滤光区内。

9.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于该色轮还包含马达，该马达位于该色轮的中心，以驱动该色轮以一转动频率进行转动。

10.如权利要求9所述的光源系统，其特征在于该色轮还设置有一起点标记，该控制模块根据该起点标记与该转动频率以计算获得该色轮的该实时位置。

11.如权利要求1所述的光源系统，其特征在于该控制模块包含：

第二驱动模块，该第二驱动模块电性耦接该侦测模块，并根据该色轮的该实时位置输出第二驱动信号；以及

开关模块，该开关模块电性耦接该供电模块与该第二驱动模块，并响应该第二驱动信号以选择性的输出该电压信号。