CN104765236A - 一种色轮组及应用其的投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种色轮组及应用其的投影系统，该色轮组包括：第一色轮；以及第二色轮，该第二色轮与该第一色轮同轴设置；其中，该色轮组具有第一区域与第二区域，该第一区域为该第一色轮与该第二色轮的重叠区，该第二区域为该第二色轮形成的单层区，且该第一区域的穿透特性由该第一色轮的穿透特性决定，该第二区域的穿透特性由该第二色轮的穿透特性决定。通过调整投影系统光源与色轮组的相对位置，选择从第一区域或者第二区域进光，即可输出不同的色彩亮度。所以，在无需更换色轮的前提下，本发明即可满足不同使用环境及用途下的光学需求，大大提高了产品的适用范围。

Description

一种色轮组及应用其的投影系统
技术领域
本发明涉及一种用于投影系统的色轮组，特别是涉及一种可调整色彩亮度的色轮组，以及应用该色轮组的投影系统。
背景技术
传统的投影系统，包括投影机以及投影电视，在使用如数字光处理(DigitalLight Procession，DLP)系统时，需要使用转动的色轮(color wheel)以将光源的光线分成红、绿、蓝三色，三色光经由数字微镜组件(Digital Micro-mirrorDevice,DMD)反射后可将讯号投影至屏幕，呈现彩色的投影影像。而色彩亮度(Color Light Output，简称CLO)是投影机或者投影电视的评价标准之一，其定义为红、绿、蓝三原色在画面上的亮度与白色亮度的比例。而基于DLP系统的混色机制，色彩表现(色彩亮度比例)与投影机的亮度通常不能兼顾，即DLP系统通常只会有一个固定的光学表现，无法满足不同环境下光学的使用需求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提出一种色轮组及应用其的投影系统，能够在不更换色轮的前提下，满足不同使用环境及用途下的光学需求，提高产品的适用范围。
为达上述目的，本发明提供一种色轮组，用于投影系统，包括：
第一色轮；以及
第二色轮，第二色轮与第一色轮同轴设置；
其中，色轮组具有第一区域与第二区域，第一区域为第一色轮与第二色轮的重叠区，第二区域为第二色轮形成的单层区，且第一区域的穿透特性由第一色轮的穿透特性决定，第二区域的穿透特性由第二色轮的穿透特性决定。
作为可选的技术方案，第一色轮与第二色轮的穿透特性为第一色轮与该第二色轮允许穿透的光波长范围。
作为可选的技术方案，第一色轮允许穿透的光波长范围为第二色轮允许穿透的光波长范围的真子集。
作为可选的技术方案，第一色轮由至少一滤光片组成，第二色轮由至少一滤光片组成。
作为可选的技术方案，至少一滤光片均为扇形，且至少一滤光片的半径或圆心角可不完全一样。
作为可选的技术方案，第一色轮与第二色轮的位于第二区域的部分可合为一色轮。
作为可选的技术方案，第一色轮与第二色轮一体成型。
作为可选的技术方案，色轮组还包括转轴，转轴由马达驱动，转轴转动带动色轮组转动。
作为可选的技术方案，色轮组还包括第三色轮，第三色轮与第一色轮、第二色轮同轴设置，色轮组还具有第三区域，第三区域为第三色轮形成的单层区，第一区域、第二区域的穿透特性不变，第三区域的穿透特性由第三色轮的穿透特性决定。
本发明还提供一种投影系统，包括上述的色轮组；以及
光源；
其中，光源与色轮组可相对运动。
与现有技术相比，本发明色轮组中的复数个色轮同轴设置，并具有复数个不同穿透特性的区域，通过光源与色轮组的相对运动，控制光线穿过不同穿透特性的区域，在无需更换色轮的前提下，即可得到不同的色彩表现与亮度，能够满足不同使用环境及用途下的光学需求，大大提高产品的适用范围。
附图说明
图1a为本发明色轮组的第一实施方式的示意图；
图1b为本发明色轮组的第一实施方式的俯视图；
图2a为本发明色轮组的第二实施方式的整体俯视图；
图2b为本发明色轮组的第二实施方式第一色轮的俯视图；
图2c为本发明色轮组的第二实施方式第二色轮的俯视图；
图3a为本发明色轮组的第三实施方式的示意图；
图3b为本发明色轮组的第三实施方式的俯视图。
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。
图1a为本发明色轮组的第一实施方式的示意图，请参照图1a，色轮组100可用于投影系统，其包括第一色轮110与第二色轮120，第一色轮110与第二色轮120同轴设置，轴线130见图1a中虚线。本实施方式中，第一色轮110在第二色轮120上方，在其他的实施方式中，第一色轮110也可以在第二色轮120下方。
图1b为本发明色轮组的第一实施方式的俯视图，请参照图1b，色轮组100具有第一区域101(图1b中横线部分所示的两层重叠区)与第二区域102(图1b中竖线部分所示的单层区)。在本实施方式中，第一区域101由第一色轮110、第二色轮120重叠而成，就第一区域101内的相同区域而言，第一色轮110允许穿透的波长范围为第二色轮120允许穿透的波长范围的真子集，例如，假设第一色轮110允许穿透的波长范围为[500nm,600nm]，第二色轮120允许穿透的波长范围可以为[400nm,700nm]、[450nm,650nm]或其他任何包含[500nm,600nm]的集合范围均可，但不可以为[500nm,600nm]，即能够穿透第一色轮110的光线必然能够穿透第二色轮120，换句话说，第一区域101的穿透特性由第一色轮110的穿透特性决定；第二区域102由第二色轮120单层构成，所以穿透特性由第二色轮120的穿透特性决定。上述第一色轮110、第二色轮120的穿透特性即第一色轮110、第二色轮120的允许穿透的光波长范围。
综上，因为第一色轮110允许穿透的波长范围为第二色轮120允许穿透的波长范围的真子集，所以第一区域101和第二区域102的穿透特性会不同。相比较而言，第一区域101的色彩表现会优于第二区域102，但是第二区域102的亮度会高于第一区域101。通过这样的色轮组设置，可根据实际情况需求，选择光线是从第一区域101还是从第二区域102穿透，以此达到想要达到的色彩表现及亮度需求。
其中，在本实施方式中，第一色轮110与第二色轮120重叠设置，当然，在其他实施方式中，由于第二色轮120位于第一区域的重叠部分没有再次过滤穿透第一色轮110光线的作用，所以可以去除，如此，第一色轮110与第二色轮120的剩余部分就可合成为一个色轮，这样的色轮设置仍可以满足第一区域101与第二区域102的穿透特性不同的要求，但这样的色轮涉及的滤光片较多，可能存在制作工艺方面的问题，所以选择何种实施方式需综合考虑成本及工艺难度等。
另外，本实施方式中，第一色轮110及第二色轮120均由至少一滤光片组成，但不对滤光片的构成作限定，只需满足上述的穿透特性的要求即可。其中，第一色轮110及第二色轮120均可以为一体成型，一体成型是在一块基板上蒸镀上述至少一滤光片，无需将复数个滤光片各自制作完成后再行拼装，一体成型的优点在于色轮的结构会更加稳定，当然，在其他实施方式中，也可以以拼装的形式组成第一色轮110及第二色轮120。
第一色轮110及第二色轮120可以为任何形状，本发明不作限制，例如，弧形、方形或者不规则形状。本实施方式中，考虑到后续旋转的阻力问题，第一色轮110及第二色轮120外侧均为弧形，再考虑到滤光片制作工艺的简易性，将各个滤光片做成扇形。第一色轮110由半径均为r1的复数个扇形滤光片组成，第二色轮120由半径均为r2的复数个扇形滤光片组成，即第一色轮110、第二色轮120均为圆形，其中，r1<r2；而在其他实施方式中，组成第一色轮110的复数个扇形滤光片的半径可不同，组成第二色轮120的复数个扇形滤光片的半径也可不同，只要能够满足穿透特性方面的要求即可。另外，各扇形滤光片的圆心角也可以根据所需的光学要求做出调整。
在本实施方式中，轴线130处还可设有转轴(未示出)，在其他实施方式中，也可以不设置转轴，只要满足色轮组能够同轴转动即可。在第一色轮110及第二色轮120成型后，在本实施方式中，第一色轮110及第二色轮120与转轴的周缘之间是通过夹合的方式进行固定，而在其他实施方式中，固定方式也可以为套接、粘合或其他方式。最后为使色轮组100转动达到分色的目的，转轴会与一马达(未示出)相连。马达驱动转轴转动，从而再带动色轮组100进行转动。
图2a、2b、2c分别为本发明色轮组的第二实施方式的整体俯视图及第一色轮、第二色轮的俯视图。请参照图2a,色轮组200具有第一区域201(图2a中横线部分所示的两层重叠部分)与第二区域202(图2a中竖线部分所示的单层部分)。其中，第一色轮210由扇形滤光片211、212、213、214、215组成，第二色轮220由扇形滤光片221、222、223、224、225、226组成。
在第一实施方式中，第一色轮110、第二色轮120均为圆形，而本实施方式中第一色轮210不为圆形，第二色轮220为圆形。
参照图2b、2c，扇形滤光片211、212、213的半径、圆心角等于扇形滤光片221、222、223的半径、圆心角；扇形滤光片214、215的半径小于扇形滤光片224、225、226的半径，扇形滤光片214、215的圆心角不同于扇形滤光片224、225、226的圆心角，但扇形滤光片214、215的圆心角之和等于扇形滤光片224、225、226的圆心角之和。
在本实施方式中，第一色轮210与第二色轮220的一部分区域的穿透特性相同，例如，滤光片211与滤光片221穿透特性相同，均为绿色滤光片；滤光片212与滤光片222穿透特性相同，均为红色滤光片；滤光片213与滤光片223穿透特性相同，均为蓝色滤光片。而剩余部分的穿透特性不同，例如，第一色轮210的滤光片214为绿色滤光片,穿透波长范围为(480nm,580nm)，滤光片215为红色滤光片，穿透波长范围为(600nm,700nm)，而第二色轮220的滤光片224为青色滤光片，穿透波长范围为(400nm,580nm)，滤光片225为透明滤光片，穿透波长范围为(400nm,700nm)，滤光片226为黄色滤光片，穿透波长范围为(480nm,700nm)。
在本实施方式中，因为上述滤光片有部分穿透特性相同，所以从滤光片221、222、223穿透的光线可以从第二色轮220的相应区域穿透；而从上述滤光片的穿透波长范围可以看出，第一区域201剩余部分的相应区域，第一色轮210的穿透波长范围均为第二色轮220的穿透波长范围的真子集，即能够从第一色轮210的滤光片214、215穿透的光线必然能够穿透第二色轮的滤光片224、225、226。所以，色轮组200的第一区域201的穿透特性由第一色轮210决定。而第二区域202只有部分的第二色轮220，故其穿透特性由第二色轮220决定。如此，即可根据实际情况需求，选择光源是从第一区域201还是从第二区域202穿透，以此达到想要达到的色彩表现及亮度需求。
图3a为本发明色轮组的第三实施方式的示意图，请参照图3a，色轮组300可用于投影系统，其包括第一色轮310、第二色轮320及第三色轮330，第一色轮310、第二色轮320及第三色轮330同轴设置，均为圆形且大小尺寸依次递增，轴线340见图3a中虚线。本实施方式中，第一色轮310、第二色轮320及第三色轮330顺序排列，在其他实施方式中，第一色轮310、第二色轮320及第三色轮330也可以乱序排列。
图3b为本发明色轮组的第三实施方式的俯视图，请参照图3b，色轮组300具有第一区域301(图3b中横线部分所示的三层重叠区)、第二区域302(图3b中竖线部分所示的两层重叠区)及第三区域303(图3b中斜线部分所示的单层区)。第一区域301、第二区域302以及第三区域303的穿透特性不同，即允许穿透的光波长范围会不同。例如，在本实施方式中，第一区域301由第一色轮310、第二色轮320、第三色轮330重叠而成，就第一区域301内的相同区域而言，关于允许穿透的波长范围，第三色轮330的范围包含第二色轮320的范围，而第二色轮320的范围包含第一色轮310的范围，即能够穿透第一色轮310的光线必然能够穿透第二色轮320，再穿透第三色轮330，换句话说，第一区域301的穿透特性由第一色轮310的穿透特性决定；同理，第二区域302的穿透特性由第二色轮320的穿透特性决定，第三区域303的穿透特性由第二色轮330的穿透特性决定。相比较而言，关于色彩表现，第一区域301、第二区域302、第三区域303依次递减，而亮度则是依次递增。所以通过这样的色轮组设置，可根据实际情况需求，选择光源是从第一区域301还是第二区域302或者是第三区域303穿透，以此达到合适的色彩表现及亮度。
上述实施方式中，可以选择的穿透区域为两个或者三个，在其他实施方式中，如果需要更多的选择以满足更多方面的需求，色轮的个数可以设置为N个，只需满足各个区域(例如：第一区域至第N区域)的穿透特性各不相同即可，其中，N为大于1的自然数。
上述本发明的色轮组可以应用在一些投影系统中，例如投影机或者投影电视等。色轮组可与光源进行相对运动，以此来控制光线穿透色轮组的不同区域，而这些不同区域的穿透特性各不相同，然后就可以得到不同的色彩表现以及亮度，这样，使用者就可通过选择不同的光线穿透区域来满足自身不同的光学需求。
综上所述，本发明色轮组中的复数个色轮同轴设置，并具有复数个不同穿透特性的区域，通过光源与色轮组的相对运动，控制光线穿过不同穿透特性的区域，在无需更换色轮的前提下，即可得到不同的色彩表现与亮度，能够满足不同使用环境及用途下的光学需求，大大提高产品的适用范围。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种色轮组，其特征在于，该色轮组包括：
第一色轮；以及
第二色轮，该第二色轮与该第一色轮同轴设置；
其中，该色轮组具有第一区域与第二区域，该第一区域为该第一色轮与该第二色轮的重叠区，该第二区域为该第二色轮形成的单层区，且该第一区域的穿透特性由该第一色轮的穿透特性决定，该第二区域的穿透特性由该第二色轮的穿透特性决定。
2.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该第一色轮与该第二色轮的该穿透特性为该第一色轮与该第二色轮允许穿透的光波长范围。
3.如权利要求2所述的色轮组，其特征在于，该第一色轮允许穿透的光波长范围为该第二色轮允许穿透的光波长范围的真子集。
4.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该第一色轮由至少一滤光片组成，该第二色轮由至少一滤光片组成。
5.如权利要求4所述的色轮组，其特征在于，该至少一滤光片均为扇形，且该至少一滤光片的半径或圆心角可不完全一样。
6.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该第一色轮与该第二色轮的位于该第二区域的部分可合为一色轮。
7.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该第一色轮与该第二色轮一体成型。
8.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该色轮组还包括转轴，该转轴由马达驱动，该转轴转动带动该色轮组转动。
9.如权利要求1所述的色轮组，其特征在于，该色轮组还包括第三色轮，该第三色轮与该第一色轮、该第二色轮同轴设置，该色轮组还具有第三区域，该第三区域为该第三色轮形成的单层区，该第三区域的穿透特性由该第三色轮的穿透特性决定，且不同于该第一区域及该第二区域的穿透特性。
10.一种投影系统，其特征在于，该投影系统包括如权利要求1-9中任意一项所述的色轮组；以及
光源；
其中，该光源与该色轮组可相对运动。
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