CN104980721A - 一种光源系统及投影系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学显示领域，具体提供了一种光源系统及投影系统，该光源系统包括：产生第一宽谱光的第一光源，产生第二波长光的第二光源，用于分光合光的分光合光装置，第一空间光调制，第二空间光调制器，和对第一光源与第二光源进行控制并对第一空间光调制器与第二空间光调制器进行调制的控制器。该投影系统包括该光源系统。本发明的光源系统及投影系统不仅亮度高，色域广，有效消除了“彩虹”效应，而且结构简单，整机成本低。

Description

一种光源系统及投影系统
技术领域
本发明涉及光学显示领域，更具体的说，涉及一种光源系统及投影系统。
背景技术
随着投影显示技术的日渐成熟，市场上从原始的单片式DMD投影技术逐渐发展到三片式DMD投影显示系统。
传统的单片式DMD投影技术中，光源采用白光光源，白光光源经过分光滤光片后，依序产生红、绿、蓝三基色光，红、绿、蓝三基色光依序到达DMD上，经DMD处理后出射。这种单片式DMD投影系统虽然结构简单，但是光源的利用率非常低，大部分的光经分光滤光片后损失，这导致投影系统的亮度低。并且单个DMD依序处理红、绿、蓝三基色光，颜色切换速率受限，从而导致“彩虹”现象出现。为了解决上述的问题，三片式DMD投影技术逐渐发展起来，三片式DMD投影系统采用白光光源，该白光光源经棱镜分成红，绿，蓝三基色光后入射到三个DMD上，DMD对接收到的光进行处理，相对于单片式DMD投影仪系统，三片式DMD投影系统具有更高的光效，但是该系统结构复杂，安装困难，且成本较高。
如何兼顾光源利用率与整机成本成为本行业迫切要解决的技术难题，于是，市场上出现了双片式DMD投影系统，如申请号为US5612753和US20120257124，这些专利采用了双片式DMD，但是这些技术虽然结构相对与3DMD简单了，但是在亮度上仍然不够理想，并且仍然不能解决“彩虹”效应的困扰。因此，需要一种新型光源系统，能够实现高亮度的同时有效解决“彩虹”效应问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光源系统和投影系统，旨在解决现有技术中光源系统亮度低、“彩虹”效应影响等的问题。
本发明的一种光源系统，其包括：第一光源，用于产生第一宽谱光；第二光源，用于产生第二波长光；分光合光装置，位于第一光源和第二光源的光路上，用于将第一光源产生的第一宽谱光分成沿第一通道传播的第三波长光及沿第二通道传播的第四波长光，并将第二光源的至少部分第二波长光沿第二通道传播；第一空间光调制器，用于接收第一通道的光，并对第一通道传播的光进行调制；第二空间光调制器，用于接收第二通道的光，并对第二通道传播的光进行调制；控制器，与第一光源、第二光源、第一空间光调制器和第二空间光调制器电连接，用于控制第一光源和第二光源，并调制第一空间光调制器和第二空间光调制器；所述第一宽谱光和第二波长光的波谱覆盖范围不同。所述第三波长光及第四波长光的波谱覆盖范围不同。
优选的，所述第二光源发出的第二波长光为宽谱光。
优选的，所述第二波长光为青光，所述第一宽谱光为黄光。
优选的，所述第二光源包括：第二激发光源，用于产生第二激发光；第二波长转换装置，位于第二激发光的光路上，用于吸收激发光，产生受激光；第二驱动装置，用于驱动第二波长转换装置水平运动、垂直运动或圆周运动。
优选的，所述第二波长转换装置包括：波长转换层和基板；所述基板用于承载波长转换层。
优选的，所述第二波长转换装置包括：基板、波长转换层和散射层；所述基板用于承载波长转换层和散射层；所述波长转换层位于基板和散射层之间；或者所述散射层位于基板和波长转换层之间。
优选的，所述分光合光装置用于将第二波长光分成沿第一通道传播的第五波长光和沿第二通道传播的第六波长光。
优选的，所述控制器控制第一空间光调制器调制第三波长光和第五波长光，控制第二空间光调制器调制第四波长光和第六波长光。
优选的，所述分光合光装置包括第一反射镜、第一二向色元件、第二反射镜、TIR棱镜和Philips棱镜；所述第一反射镜和第二二向色元件平行放置，用于将第一宽谱光和第二波长光进行波长合光；所述第二反射镜，用于将第二波长光和第一宽谱光反射进入TIR棱镜；所述Philips棱镜，用于将TIR棱镜反射的光进行分光，分成分别沿第一通道传播的光和沿第二通道传播的光。
优选的，所述分光合光装置还包括：匀光装置，所述匀光装置位于第二二向色元件和第二反射镜之间，用于对第一宽谱光和第二波长光进行匀光。
优选的，所述第四波长光和第五波长光为同一颜色的不同主波长的光。
优选的，所述第二光源为固态半导体发光元件，其发出三基色光中的任一种光。
优选的，所述第而光源为激光二极管或激光二极管阵列。
优选的，所述分光合光装置包括第一二向色元件和第二二向色元件；所述第一二向色元件用于引导第一宽谱光分成沿第一通道传播的第三波长光和反射进入第二二向色元件的第四波长光；所述第二二向色元件用于引导第二波长光和第四波长光沿第二通道传播。
优选的，所述第二光源包括第二激发光源、散射装置和第二驱动装置；所述第二激发光源为固态半导体发光元件，器发射三基色光中的任一种光；所述散射装置位于第二激发光源的光路上，用于对第二激发光源发出的光进行散射；所述第二驱动装置用于驱动散射装置运动。上述任一技术方案，所述第一光源包括：第一激发光源、第一波长转换装置和第一驱动装置；所述第一激发光源用于产生激发光，所述第一激发光源为固态半导体发光元件；所述第一波长转换装置设置在该激发光的光路上，用于吸收激发光产生受激光；所述第一驱动装置用于驱动第一波长转换装置运动。
优选的，所述第一波长转换装置包括：波长转换层和用于承载波长转换层的基板；所述波长转换层附着黄色荧光粉。
优选的，所述第一波长转换装置包括：波长转换层、散射层和用于承载波长转换层和散射层的基板；所述波长转换层位于散射层和基板之间。
优选的，所述第一激发光源为激光二极管或激光二极管阵列。
上述任一技术方案中，所述第一光源为固态半导体发光元件。
上述任一技术方案中，所述控制器控制第一光源和第二光源的依次开/断，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开的状态不重合。
上述任一技术方案中，所述控制器控制第一光源和第二光源的开/断，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开的状态有部分重合但不完全重合。
上述任一技术方案中，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开/断至少为N次，N为正整数。
本发明还包括一投影系统，该投影系统包括上述任一技术方案中的光源系统。
本发明的上述技术方案，通过采用宽谱光，通过控制器控制两个空间光调制器对宽谱光进行调制，实现宽谱光的分光同时被空间光调制器调制而无损失，从而提高光源系统的亮度；同时本发明采用两个空间光调制器在控制器的控制下对光进行调制，在保证光源系统亮度的同时，使得光源系统结构更简单，成本更低。
附图说明
图1是本发明第一实施例中光源系统的结构示意图。
图2是本发明第一实施例中光谱图。
图3是本发明第一实施例中光源系统的部分结构示意图。
图4是本发明第一实施例中控制器的结构示意图。
图5是本发明第一实施例中控制器控制光源和空间光调制器的时序图。
图6是本发明第一实施例中控制器控制光源和空间光调制器的另一时序图。
图7是本发明第一实施例中控制器控制光源和空间光调制器的另一时序图。
图8是本发明第二实施例中光源系统的结构示意图。
图9是本发明第三实施例中光源系统的结构示意图。
图10是本发明第四实施例中光源系统的结构示意图。
图11是本发明第四实施例中波长转换装置的结构示意图。
图12是本发明第四实施例中光源系统的另一结构示意图。
图13是本发明第四实施例中波长转换装置的另一结构示意图。
图14是本发明第四实施例中控制器控制光源和空间光调制器的时序图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明所述的三基色光为红、绿、蓝三色光。本发明所述的一个周期是指一帧数据的处理时间。
本发明提出第一实施例关于光源系统，以下结合图1至图7进行说明。图1是本发明第一实施例中关于光源系统的结构示意图，该光源系统：第一光源1、第二光源103、分光合光装置2、第一空间光调制器106、第二空间光调制器107和控制器108。其中第一光源1和第二光源103位于分光合光装置2的同一侧，分光合光装置2位于第一光源1的出射光光路上，且位于第二光源103的出射光光路上。分光合光装置对第一光源1或第二光源103的光进行分光后，引导光进入第一空间光调制器106或第二空间光调制器107。控制器108与第一光源1、第二光源103、第一空间光调制器106和第二空间光调制器107电连接。其中：
（1）第一光源1产生第一宽谱光，该第一宽谱光为波长范围至少覆盖10nm的光，比如：黄光覆盖波长范围从475nm～700nm（见图2A）、青光覆盖波长范围从440nm～580nm（见图2B）。优选的，第一宽谱光的波长覆盖范围至少30nm。本发明的第一光源1采用宽谱光，通过波长分光能够实现宽光谱的光的分离成至少两束光，且该两束光为同一时序的光，这样不仅使得光源的结构简单（避免现有技术中使用多个光源），而且光的利用率也会显著提高（无需红色荧光粉激发产生红色激发光），同时，无需另加装置对光进行处理即滤光，即可得到基色光，从而使得结构更简单。比如：宽谱光黄光经过分光处理后可获得绿光和红光，宽谱光青光经过分光处理后可获得蓝光和绿光。
第一光源1包括用于产生激发光的激发光源101、波长转换装置102与第一驱动装置100。其中，波长转换装置102位于激发光源101的光路上；该第一驱动装置100用于驱动波长转换装置运动，。其中，激发光源101为固态半导体发光元件，优选的，该激发光源101可以产生蓝光或UV光等激发光；进一步优选的，激发光源101为可产生蓝光或UV光的激光二极管（LD）或LED或激光二极管与LED的组合。其中，激发光源可以是上述光源的阵列，也即LD阵列，或者LED阵列或者LD与LED的组合阵列。优选的，本发明的激发光源101采用LD作为激发光源。LD相对与LED作为激发光源不仅光学扩展量小，而且光密度高，光强度大。
该波长转换装置102包含基板和波长转换层，该基板用于承载波长转换层，该波长转换层可以为受激发后能够产生宽谱光的荧光粉，比如：黄色荧光粉、青色荧光粉、品红荧光粉等。优选的，当基板为圆形时，该波长转换层位于基板周边上并成圆环分布，或者当基板为矩形时，位于基板的表面上，成带状分布。该第一驱动装置100驱动波长转换装置102运动（圆周运动或水平运动或垂直运动），使得激发光在波长转换层上形成的光斑沿着预定路径作用于波长转换层。优选的，第一驱动装置100为马达，基板为圆形基板，马达位于基板的中心。
（2）第二光源103，用于产生第二波长光，所述第二波长的光的光波长范围与第一宽谱光不同。其中，第二光源103的发光颜色无特殊限制，根据第一光源1的出射光来决定。第一光源1经过分光后所得的光和第二光源103组合产生至少三基色光。优选的，该第二光源103发出的光为三基色光中的任一中颜色（也即红、绿、蓝中的任一种）。比如：第一光源1为黄光，经分光后得红光和绿光，则第二光源103优选为蓝光；当第一光源1为青光，经分光后得绿光和蓝光，则第二光源102优选为红光，在此不一一列举。本实施例中，第二光源103可以为LED或者LD。优选的，第二光源103为激光二极管或激光二极管阵列，本技术方案中第二光源103采用激光二极管或激光二极管阵列，可以使得第二光源103的光学扩展量小，并且光源亮度高，同时，可以实现后续分光合光装置2的波长合光。
以下为了方便描述，本实施例中举例波长转换层为黄色荧光粉，第二光源103为发出的第二波长的光为蓝光。
（3）分光合光装置2，用于将第一宽谱光分成沿第一通道11传播的第三波长光和沿第二通道12传播的第四波长光，并将至少部分第二波长光沿第二通道12传播。
分光合光装置2具体可包括：第一二向色元件104和第二二向色元件105。其中，第一二向色元件104位于第一空间光调制器106和第一光源1之间，第二二向色元件105位于第二光源103和第二空间光调制器107之间。第一光源1的出射光为黄光（也即黄色荧光粉被激发后，产生黄光），黄光到达第一二向色元件104后，被分成第三波长的光红色和第四波长的绿色。其中，第一二向色元件104被设计成透红光反绿光，第二二向色元件105被设计成透射蓝光反射绿光，红光沿着第一通道11到达第一光调制器106上，绿光被反射到第二二向色元件105后沿第二通道12进入第二光调制器107。
所述二向色元件为能够反射某一段波长的光，透射另外波段波长的光；或者是能够反射某一段或几段波长的光，透射另外波段波长的光。
（4）第一空间光调制器106，用于对沿第一通道11传播的光进行调制。第二空间光调制器108，用于对沿第二通道12传播的光进行调制。其中，所述的第一空间光调制器106和第二空间光调制器107可包括DMD（Digital Micromirror Device，数字微镜装置）或LCD（Liquid Crystal Disp1ay，液晶显示装置）或LCOS（Liquid Crysta1onSi1icon，液晶覆硅装置）等。
第一空间光调制器106对红光进行调制，第二空间光调制器107对时序的蓝光和绿光进行调制。其中，黄光是由黄色荧光粉受激而产生的，黄光经分光得红光和绿光，一方面，黄色荧光粉的高转换效率，另一方面，红光和绿光是同一时序的光，且能同时被利用，大幅提高了光源的转换效率和利用效率。当第一光源为青光时，青光被分成蓝光和绿光，第二光源提供红光，同样提高了光源的转换效率和利用率。
（5）控制器108，用控制第一光源1和第二光源103进行，并对第一空间光调制器106和第二空间光调制器107进行调制。
如图3中，控制器108用来对第一光源101和第二光源103进行脉冲调制，实现第一光源101和第二光源103的亮度及开/断等的控制。控制器108对第一空间光调制器106和第二空间光调制器107的调制包括：光的时序调制和光输出的调制。
如图4所示，所述控制器108可包括数据处理模块1081和控制模块1082，源数据输入到控制器108后，数据处理模块1081用来对源数据进行处理；控制模块1082用于对第一光源101和第二光源103的开/断进行控制，并根据光源的开/断来控制第一空间光调制器106和第二空间光调制器107对光进行调制。本实施例中的源数据包括视频或图像数据。
以下结合图5至图7，对控制模块1082的控制过程或工作过程进行说明。该控制模块1082控制第一光源1和第二光源103的依次开/断，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开的状态不重合。如图5中，在一个周期内，在前0.3T，控制模块1082控制第一光源1不发光，控制模块1082控制第二光源103发光，第二光源103的光（举例为蓝光）经过第二通道到达第二空间光调制器107上，控制模块1082控制第二空间光调制器107对蓝光进行调制后输出与视频或图像数据对应的蓝光；在0.3T～1T，控制模块1082控制第一光源1发光，控制第二光源103不发光，第一光源1中的激发光源101发出激发光，激发光到达波长转换装置102之后，激发波长转换装置102上的波长转换材料，产生受激光，举例受激光为黄光，分光合光装置将黄光分为红光和绿光，红光沿第一通道进入第一空间光调制器106中，绿光沿第二通道进入第二空间光调制器107中，控制模块1082控制第一空间光调制器106对红光进行调制后输出与视频或图像数据对应的红光，控制第二空间光调制器107对绿光进行调制后输出与视频或图像数据对应的绿光。其中，控制模块1082对空间光调制器的调制是根据数据处理模块1081处理的数据结果来实现的，更具体的说：针对输入的每一帧数据对应图像像素点上的R、G、B的值来控制第一空间光调制器106和第二空间光调制器107对到达其上的红、绿、蓝三色光的调制，从而使得从空间光调制器中输出的光的色度和的每一帧数据对应图像像素点上的R、G、B的值一一对应，从而可以保证图像显示时的高保真度。在图5中示出了控制模块1082控制第一光源和第二光源依次开/断。在实际应用中，第一光源和第二光源的开/断在同一周期T内时间上可以重叠，如图6所示。
在此，仅针对图6与图5中的不同之处做说明。控制模块控制第一光源和第二光源的开/断，第一光源1和第二光源103在同一周期内的开的状态至少有部分重合。图6所示，在同一周期中，第一光源1和第二光源103的点亮可以时段可重合，比如在时间段0.3T～0.4T内，第一光源1和第二光源103均为开的状态（图6A与图6B所示），此时，第一空间光调制器106在0.3T～0.4T内对红光进行调制（图6C所示），第二空间光调制器107对青光进行调制（图6D所示），其中青光为蓝光和绿光的合光，这种调制模式可以提高空间光调制器的输出的光的亮度。该调制模式相当于增加了一种基色青光，扩展了色域，提高了输出亮度。
当然，第一光源1和第二光源103在同一周期内的开/断至少为N次（N为正整数），结合如图7进行说明。控制模块1082对第一光源1和第二光源103进行PWM调制，第一光源1和第二光源103的占空比无特殊限制，比如第一光源1的占空比为60%，第二光源103的占空比可以为40%或50%等等。本技术方案中，通过提高颜色在时序上的切换速度，可以消除“彩虹”效应。
本实施例中，第一光源1产生宽谱光，第二光源103为三基色光中的任一种光，控制器对两个光源进行控制，并对空间光调制器进行调制，使得第一光源1的光和第二光源103的光均被利用，从而提高光源的转换效率，同时空间光调制器能够同时进行工作，对不同颜色的光进行同时调制，提高了基色光的切换速率，有效避免了“彩虹”效应的出现。另外，采用两个空间光调制器，兼顾光源系统输出光的亮度的同时，使得该系统结构相对简单，成本较低。
本发明提出第二实施例关于光源系统。以下结合图8进行说明。光源系统包括第一光源801，第二光源802，分光合光装置2，第一空间光调制器805，第二空间光调制器806和控制器807。
本实施例与第一实施例的区别在于，第一光源801包括混合光源，该混合光源产生的混合光经分光合光装置2分光后能够产生至少两色光。分别沿第一通道81和第二通道82进入第一空间光调制器和第二空间光调制器。所述混合光源为固态半导体发光元件，优选为LED或激光二极管的混合光源。比如包含三基色光中的任两种颜色光的LED光源，或者LED芯片表面覆盖波长转换材料，或者包含三基色光中的任两种颜色光的LED光源和激光光源的混合光源。其中，采用LED光源和激光光源的混合光源，不仅可以提高光源的亮度，而且可以得到宽谱光。控制器807控制第一光源801中混合光源的同时开/断。混合光源的光直接到达分光合光装置2中的第一二向色元件803，被分成沿第一通道传播的红光和沿第二通道传播的绿光。本实施例的技术方案，光源系统的光源可以为混合光源，且无需波长转换装置，从而使得结构更简单，并且光源系统的整体的亮度大幅提高。
本发明提出第三实施例关于光源系统。以下结合图9进行说明。光源系统包括第一光源1，第二光源904，分光合光装置2，第一空间光调制器907，第二空间光调制器908和控制器909。
本实施例与第一实施例的区别在于，第一光源1包括用于发射激发光的激发光源901、用于接收激发光产生受激光波长转换装置902以及分光滤光片903。其中，波长转换装置902可以是透射式的，也可以是反射式的。当波长转换装置902为透射式的时，激发光源901位于波长转换装置902覆盖有波长转换层的一侧或相对侧（远离分光合光装置2的一侧），分光滤光片903位于波长转换装置902和激发光源901之间。该分光滤光片903透射激发光反射受激光，从而使得入射到分光滤光片903的受激光被反射成为第一光源的出射光，提高出射光的亮度。当波长转换装置902为反射式时，激发光源901和分光滤光片903位于波长转换装置902的同一侧，分光滤光片903位于受激光的光路上，激发光源901产生的激发光斜射到波长转换装置上，该分光滤光片903用于透射受激光，反射激发光，从而将入射到分光滤光片903上未被利用的激发光反射回波长转换装置902上，再次激发波长转换装置902上的波长转换材料，使得激发光充分利用，产生更多的受激光，从而提高出射光的亮度。
另外，本实施例中的光源系统还可以包括一个或多个透镜，该透镜用于对光束进行汇聚或收集，从而减少光在传播过程中的损失，提高光的利用率。其中，透镜可以位于激发光源和波长转换装置之间、波长转换装置与分光滤光片之间、第一光源和分光合光装置之间、第二光源和分光合光装置之间等。光源系统中使用透镜的个数无特殊限制，根据收光和汇聚光的需要设置透镜的位置即可。
本发明的上述三个实施例中，分光合光装置采用波长合光的方式对第一宽谱光和第二波长光进行合光，不增加光学扩展量，从而提高投影系统的光效与亮度。
本发明提出第四实施例关于光源系统。以下结合图10进行说明。本实施例中的光源系统包括第一光源1、第二光源3、分光合光装置2、第一空间光调制器1013、第二空间光调制器1014和控制器1015。其中，所述分光合光装置2位于第一光源1和第二光源3的光路上，将第一光源1和第二光源2的光进行分光或合光后传播到第一空间光调制器1013和第二空间光调制器1015，该控制器1015与第一光源1、第二光源3、第一空间光调制器1013、第二空间光调制器1014电连接，用于对第一光源1、第二光源3进行控制，用于对第一空间光调制器1013、第二空间光调制器1014进行调制。
（1）第一光源1产生第一宽谱光，所述第一宽谱光为波长范围至少覆盖10nm的光。优选的，第一宽谱光的波长范围覆盖30nm的光。本实施例中，所述第一光源1可包括第一激发光源1001和第一波长转换装置1002。所述第一激发光源1001优选为固态半导体发光元件，用于发出激发光，所述激发光可以为蓝光或UV光等。所述第一波长转换装置1002上设置有波长转换层（该波长转换层包括荧光材料），第一波长转换装置1002受激发光激发后，产生不同于激发光的受激光。如图11所示，荧光材料涂覆在波长转换装置1002的环形区域102内，形成波长转换层。所述荧光材料可以为品红、红、绿、青、黄色荧光粉；在本实施例中，波长转换层优选为黄色荧光粉，该黄色荧光粉被激发光激发后，产生黄光。黄光的波长范围为567nm～617nm。当然，本实施例中的第一光源1还可包括第一驱动装置，该驱动装置用于驱动第一波长转换装置1002运动。优选的，该第一驱动装置为马达。其中，所述第一激发光源1001位于第一波长转换装置1002的一侧，第一激发光源1001产生的激发光能够入射到第一波长转换装置1002的荧光材料上，该第一驱动装置位于第一波长转换装置1002不同于波长转换层所在的区域上。
（2）第二光源3可以为产生宽谱光的光源或者产生三基色光中的任一种光。其中三基色光为红、绿、蓝；宽谱光的波长范围覆盖至少10nm的光。
一方面，当第二光源3产生的光为三基色光中的任一种光时，如图10所示，第二光源3可包括第二激发光源1003，第二激发光源1003发出的光优选为蓝光。其还可以包括散射装置1004，位于第二激发光源1003的光路上，用于消除第二激发光源1003的相干特性，从而减少“散斑”现象。其中，散射装置1004可包括一透性基板，基板上设置有散射材料；或者散射装置包括一透性散射基板，该透性散射基板由散射材料制成。由于光透射到物体上均会产生热量，所述散射装置1004还可包括一马达，用于驱动基板运动，从而使得散射元件1004运动，避免热量在散射装置1004某一点上聚集大量的热，而影响散射装置散射的效率。本技术方案中，散射装置1004具有散射功能的区域设置在第二激发光源1003的光路上，利用该散射装置，可以有效的避免最终出射光出现“散斑”的现象。
另一方面，当第二光源3产生宽谱光时，如图12和图13所示，其可包括第二激发光源1203、波长转换装置1204，其中，波长转换装置1204位于第二激发光源1203的光路上，第二激发光源1203可以为能够产生蓝光或UV光等的固态半导体发光元件，该第二激发光源1203用于发出激发光，波长转换装置1204包括一在基板1303上设置有波长转换层1301的装置，该基板1303可以是透性基板，也可以是反射性基板，在此无特殊限制，本实施例中的图12给出的是具有透性基板1303的波长转换装置1204（反射性基板的波长转换装置的结构可参见图9中的第一光源的结构）。波长转换层1301优选为包含品红荧光粉或青色荧光粉。波长转换层1301涂覆在基板1303的外圆周上。进一步的，该波长转换装置1204还可包括一散射层1302，该散射层1302可位于波长转换层1301和基板1303之间，或者波长转换层1301位于散射层1302和基板1303之间，该散射层1302可以使得第二光源3的出射光更均匀，从而可以避免最终输出光出现“散斑”的现象。另外，所述散射层1302和波长转换层1301也可以为同一层，也即散射材料和波长转换材料混合，制成一层波长转换散射层，该技术方案可以使得波长转换装置1204的结构更简单，并且散射更均匀。
另外，在波长转换装置1204与第二激发光源1203之间以及在第二光源3的出射光路上均可包括一透镜，该透镜用来收集或汇聚光，减少光扩散造成的损失，从而可以提高第二光源3的出射光的亮度。
（3）分光合光元件2用于将第一宽谱光分成沿第一通道传播的第三波长光和沿第二通道传播的第四波长光，并将至少部分第二波长光沿第二通道传播。
本实施例中，分光合光元件2包括按照光路传播方向依次设置的第一反射镜1006、二向色元件1005、第一聚焦透镜1007、匀光装置1008、第二聚焦透镜1009、第二反射镜1010、TIR棱镜1011及Philips棱镜1012。其中，第一二向色元件1006位于第二光源3的出射光的光路上，用于将第二光源3的出射光反射到二向色元件1005上，二向色元件1005位于第一光源1的出射光的光路上（此处称第一光路），用于透射第一光源的出射光，并反射第二光源3的出射光沿第一光路传输。第一聚焦透镜1007用于汇聚第一光路的光。优选的，所述匀光装置1008包括但不限于匀光棒。匀光装置1008位于第一光路上，用于对第一光路的光进行进一步的匀光。第二聚焦透镜1009位于第一光路上，用于对第一光路的光进行进一步的聚焦。第二反射镜1010用于反射第一光路的光使其入射到TIR棱镜1011上。TIR棱镜用于反射第一光路的光到Philips棱镜上，Philips棱镜用于将第一光源的出射光分成沿第一通道传播的第三波长光和沿第二通道传播的第四波长光，并将第二光源的出射光（第二波长光）至少部分沿第二通道传播。当第二光源的出射光为宽谱光时，Philips棱镜用于将第二光源的出射光分成沿第一通道传播的第五波长光和沿第二通道传播的第六波长光。其中，所述第四波长光和第五波长光可以为同一颜色的不同主波长光，该方案可以提高光源系统的色域范围。另外，当第一光源和第二光源的出射光的颜色相同时，由于波谱范围不同，从而可以有效的将第一光源和第二光源的出射光进行波长合光，不增加光学扩展量，提高光效。
（4）空间光调制器包括第一空间光调制器1013和第二空间光调制器1014。第一空间光调制器1013用于对第一通道传播的光进行调制；第二空间光调制器1014，用于对沿第二通道传播的光进行调制。
（5）控制器1015用于控制第一光源1001和第二光源1003，以及对第一空间光调制器1013和第二空间光调制器1014的调制。其中，控制器1015用来对第一光源1001和第二光源1003进行脉冲调制，实现第一光源1001和第二光源1003的亮度及开/断等的控制。控制器1015对第一空间光调制器1013和第二空间光调制器1014的调制包括：光出射量多少的调制。
以下结合图14，对控制器1015的控制过程或工作过程进行说明。为了方便说明，在此实施例中，将第一光源的出射光举例为黄光，第二光源的出射光举例为青光。其中黄光经分光合光装置的分光后得红光和第一绿光，青光经分光合光装置的分光后得第二绿光和蓝光。在一个周期内，在前0.3T，控制器1015控制第一光源1不发光，控制器1015控制第二光源3发光，第二光源3的光经过Philip棱镜分光后，蓝光通过第二通道到达第二空间光调制器上，第二绿光通过第一通道到达第一空间光调制器上，控制器1015控制第二空间光调制器对蓝光进行调制，并控制第一空间光调制器对第二绿光进行调制（该调制是根据控制器对源数据处理后的结果进行的）；在0.3T～1T，控制器1015控制第一光源1发光，控制第二光源3不发光，第一光源1出射光为黄光，黄光经Philips棱镜后被分为红光和第一绿光，第一绿光沿第一通道进入第一空间光调制器中，红光沿第二通道进入第二空间光调制器中，控制器1015控制第一空间光调制器对红光进行调制，控制第二空间光调制器对第一绿光进行调制。其中，第一绿光和第二绿光为同一颜色的不同主波长的光，但经过合色后，可以得到绿色基色光。在实际应用中，第一光源的出射光和第二光源的出射光均可以是任意的宽谱光（经分光后所得基色光至少包括三基色光即可），第一光源和第二光源的出射光经分光后，经过分光合光装置先合光，再经棱镜分光，第一光源经分光可得两个不同颜色的基色光，第二光源经分光后可得两个不同颜色的基色光，其中，第一光源分出的某一基色光和第二光源分出的某一基色光经合光后可以成为一基色光，这样可以提高光源的色域覆盖范围，从而使得光源系统输出光到达显示区图像更逼真。在本实施例中，第一光源的出射光可以为黄色，第二光源的出射光为品红，第一光源和第二光源的出射光的颜色也可以互换，其具体分光合光见前述实施例。
在图12中示出了控制模块1082控制第一光源和第二光源依次开/断，在实际应用中，第一光源和第二光源的开/断在同一周期T内时间上可以重叠，并且在同一周期T内均可以开/断N次（N为正整数），第一光源和第二光源在同一周期T内多次开/断，提高了光的切换频率，从而可以有效克服“彩虹”效应。
本实施例的上述技术方案，通过采用两个宽谱光，经分光合光装置分光后进入两个空间光调制器上，光源的光无损失，且两个空间光调制器同一时间段分别对不同颜色的光进行调制，使得光源的亮度进一步增强，另外，两个空间光调制器同时对光进行处理，提高了三基色的切换速率，从而避免了“彩虹”效应。
本发明还可包括一投影系统，其包括上述任一实施例中的光源系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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者直接、间接运用在其他相关的技术领域，均视为包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (24)

1.一种光源系统，其特征在于，包括：
第一光源，用于产生第一宽谱光；
第二光源，用于产生第二波长光；
分光合光装置，位于第一光源和第二光源的光路上，用于将第一光源产生的第一宽谱光分成沿第一通道传播的第三波长光及沿第二通道传播的第四波长光，并将第二光源产生的至少部分第二波长光沿第二通道传播；所述第三波长光及第四波长光的波谱覆盖范围不同；
第一空间光调制器，用于接收第一通道的光，并对第一通道传播的光进行调制；
第二空间光调制器，用于接收第二通道的光，并对第二通道传播的光进行调制；
控制器，与第一光源、第二光源、第一空间光调制器和第二空间光调制器电连接，用于控制第一光源和第二光源，并调制第一空间光调制器和第二空间光调制器；
所述第一宽谱光和第二波长光的波谱覆盖范围不同。
2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第二波长光为宽谱光。
3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述第二波长光为青光，所述第一宽谱光为黄光。
4.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述第二光源包括：
第二激发光源，用于产生第二激发光；
第二波长转换装置，位于第二激发光的光路上，用于吸收激发光，产生受激光；
第二驱动装置，用于驱动第二波长转换装置水平运动、垂直运动或圆周运动。
5.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述第二波长转换装置包括：波长转换层和基板；
所述基板用于承载波长转换层。
6.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述第二波长转换装置包括：基板、波长转换层和散射层；
所述基板用于承载波长转换层和散射层；
所述波长转换层位于基板和散射层之间；或者所述散射层位于基板和波长转换层之间。
7.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述分光合光装置用于将第二波长光分成沿第一通道传播的第五波长光和沿第二通道传播的第六波长光。
8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，所述控制器控制第一空间光调制器调制第三波长光和第五波长光，控制第二空间光调制器调制第四波长光和第六波长光。
9.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，所述分光合光装置包括第一反射镜、第一二向色元件、第二反射镜、TIR棱镜和Philips棱镜；
所述第一反射镜和第二二向色元件平行放置，用于将第一宽谱光和第二波长光进行波长合光；
所述第二反射镜，用于将第二波长光和第一宽谱光反射进入TIR棱镜；
所述Philips棱镜，用于将TIR棱镜反射的光进行分光，分成分别沿第一通道传播的光和沿第二通道传播的光。
10.根据权利要求9所述的光源系统，其特征在于，所述分光合光装置还包括：匀光装置，所述匀光装置位于第二二向色元件和第二反射镜之间，用于对第一宽谱光和第二波长光进行匀光。
11.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，所述第四波长光和第五波长光为同一颜色的具有不同主波长的光。
12.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述第二光源为固态半导体发光元件，其发出三基色光中的任一种光。
13.根据权利要求12所述的光源系统，其特征在于，所述分光合光装置包括第一二向色元件和第二二向色元件；
所述第一二向色元件用于引导第一宽谱光分成沿第一通道传播的第三波长光和反射进入第二二向色元件的第四波长光；
所述第二二向色元件用于引导第二波长光和第四波长光沿第二通道传播。
14.根据权利要求12所述的光源系统，其特征在于，所述第二光源包括第二激发光源、散射装置和第二驱动装置；
所述第二激发光源为固态半导体发光元件，其发射三基色光中的任一种光；
所述散射装置位于第二激发光源的光路上，用于对第二激发光源发出的光进行散射；
所述第二驱动装置用于驱动散射装置运动。
15.根据权利要求12所述的光源系统，其特征在于，所述第二光源为激光二极管或激光二极管阵列。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源包括：第一激发光源、第一波长转换装置和第一驱动装置；
所述第一激发光源用于产生激发光，所述第一激发光源为固态半导体发光元件；
所述第一波长转换装置设置在该激发光的光路上，用于吸收激发光产生受激光；
所述第一驱动装置用于驱动第一波长转换装置运动。
17.根据权利要求16所述的光源系统，其特征在于，所述第一波长转换装置包括：波长转换层和用于承载波长转换层的基板；
所述波长转换层附着黄色荧光粉。
18.根据权利要求16所述的光源系统，其特征在于，所述第一波长转换装置包括：波长转换层、散射层和用于承载波长转换层和散射层的基板；
所述波长转换层位于散射层和基板之间。
19.根据权利要求16所述的光源系统，其特征在于，所述第一激发光源为激光二极管或激光二极管阵列。
20.根据权利要求1至15中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源为固态半导体发光元件。
21.根据权利要求1至15中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述控制器控制第一光源和第二光源的依次开/断，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开的状态不重合。
22.根据权利要求1至15中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述控制器控制第一光源和第二光源的开/断，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开的状态有部分重合但不完全重合。
23.根据权利要求1至15中任一项所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源和第二光源在同一周期内的开/断至少为N次，N为正整数。
24.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1至23中任一项所述的光源系统。
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