CN108628068A - 光源系统及光源稳定性监测方法以及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光源系统及光源稳定性监测方法以及投影设备。该光源系统包括光源，用于发出激发光；色轮组件，包括轮流处于激发光传播路径上的透光部和非透光部；传感器，位于激发光经透光部的传播路径上，用于检测通过透光部透射的光束，通过所述传感器检测光束亮度信号的幅度判断荧光亮度的稳定性。通过上述方式，本发明成本低、效率高，具有良好的用户体验。

Description

光源系统及光源稳定性监测方法以及投影设备

技术领域

本发明涉及光学领域，尤其是涉及一种光源系统及光源稳定性监测方法以及投影设备。

背景技术

目前，激光荧光粉技术发展迅速，并得到了广泛的应用。激光荧光粉技术，即用激光光束激发荧光粉产生荧光，通常使用蓝激光作为激发光。在可见光范围内，光子的能量会与波长成负相关变化，波长越短，光子能量越大，因此，当用短波长的蓝激光激发荧光粉时，能量较高的蓝激光光子会被荧光粉材料吸收，并释放出能量较低的长彼长荧光光子。

激光荧光可以产生高效的亮度，其作为光源可用于照明、显示或投影等众多领域。而荧光粉受激光激发的亮度与多个因素有关，如激发光的功率、激发光的光斑能量分布、荧光粉材料的温度等等。而在照明或投影的应用中，光源亮度稳定性及一致性十分重要，因此，必然需要对荧光亮度进行检测，以使得光源输出亮度稳定。传统激光荧光粉光源在荧光被反射后的光路进行检测光源输出亮度，由于设置传感器将会影响光源光束的输出，并会使得光源结构检测结构复杂。

因此，实有必要提供一种新的光源系统及光源系统的荧光检测方法以解决上述问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种光源系统及光源系统的荧光检测方法，不仅简单有效而且成本低，具有良好的用户体验。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，所述光源系统包括：光源，用于发出激发光；色轮组件，包括轮流处于激发光传播路径上的透光部和非透光部；传感器，位于激发光经透光部的传播路径上，用于检测通过透光部透射的光束，通过所述传感器检测光束亮度信号的幅度判断荧光亮度的稳定性。

优选的，所述色轮组件包括色轮和驱动所述色轮旋转的驱动装置，所述色轮包括表面涂覆荧光粉的色轮基板，所述色轮基板作为所述非透光部，所述透光部为设置在所述色轮基板上的透光孔。

优选的，所述透光孔为自色轮边缘向色轮中央凹陷的通孔。

优选的，所述透光孔内设置有透明的填充材料，用于调节所述色轮的平衡。

优选的，所述透光孔为多个，均匀分布在所述色轮基板上。

优选的，所述色轮基板上背离所述光源的一侧设置有散热结构。

优选的，所述色轮包括分别覆设不同荧光粉的若干分区，每个分区分别设置一个透光孔。

优选的，多个所述透光孔中分别填充有不同透光率的滤光片，以使得不同荧光透射滤光片后的亮度相同。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种投影设备，该投影设备包括前文所述的任一项的光源系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光源稳定性监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

产生激发光；

通过驱动装置驱动色轮转动，使得透光部和非透光部轮流置于激发光的光路上；

利用传感器检测透光部透过的光束并生成亮度监测信号；

根据生成的亮度监测信号判定光源亮度的稳定性。

优选的，所述光源稳定性的判定方法为：

若亮度监测值浮动大于百分之二，则判定光源亮度不稳定，反之则判定光源稳定。

优选的，所述色轮上的荧光粉分区依次置于激发光的光路上，将初始的稳定亮度值设置为设定值，判定亮度监测信号的不同峰值是否与设定值相匹配，若不匹配，则判定光源亮度不稳定，反之则判定光源稳定。

优选的，所述色轮上不同荧光粉分区依次置于激发光的光路上，并使得激发光透射后经过不同透过率的滤光片滤光，以得到亮度相同的亮度监测信号，并通过亮度监测值浮动判定光源稳定性。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供一种光源系统以及该光源系统的光源稳定性监测方法以及采用该光源系统的投影设备，其在色轮组件上设置以固定频率处于激发光传播路径上透光部和非透光部，使得传感器能够从透射方向检测亮度，从而检测光源系统的稳定性，系统简单而且成本低，具有良好的用户体验。

附图说明

图1是本发明光源系统的第一种实施方式的结构示意图；

图2是本发明光源系统的第一种实施方式的色轮组件结构示意图；

图3是光源稳定情况下传感器生成的亮度监测信号；

图4是光源不稳定情况下传感器生成的亮度监测信号；

图5是本发明光源系统的第二种实施方式的色轮组件结构示意图；

图6是本发明光源系统的第三种实施方式的结构示意图；

图7是本发明光源系统的第四种实施方式的结构示意图；

图8是本发明光源系统的第四种实施方式的色轮组件结构示意图；

图9是本发明光源系统的第五种实施方式的色轮组件结构示意图；

图10是第五种实施方式光源稳定情况下传感器生成的亮度监测信号；

图11是第六种实施方式光源稳定情况下传感器生成的亮度监测信号。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

请参阅图1，是本发明第一种实施例提供的一种光源系统的结构示意图。本实施例的光源系统包括光源101，匀光器件102，分光镜片103，收集透镜104，色轮组件和传感器107。

其中，光源101用于发出激发光，激发光经过匀光器件102均匀化后，经分光镜片103反射。

参照图1和图2所示，色轮组件包括色轮105和驱动装置106，驱动装置驱动色轮105旋转。其中，色轮105包括色轮基板，色轮基板的表面涂覆荧光粉1051或者荧光粉1051形成荧光粉片固定在在色轮基板上，反射光线经收集透镜104汇聚于色轮105表面的荧光粉层，并激发荧光粉产生受激光，荧光的受激光以郎伯光的形式分布。

色轮基板上设置有透光孔，其中，色轮基板作为色轮的非透光部，透光孔形成色轮的透光部。如图2所示，在本实施方式中，色轮基板上设置有多个透光孔，且多个透光孔均匀分布在色轮基板的激发光路径上，即使得光轮旋转后，激发光透过荧光粉的透射光刚好能够穿过透光孔。如图2所示，光斑处为激发光的光路所在位置。在本实施方式中，优选为4个透光孔，当然，在可选择的其他实施方式中，也可以为其他数量，事实上，仅设置一个透光孔也是可以实施的。

约有 1%的激发光会透过荧光粉层，并通过透光孔被传感器检测到，并进一步可以用于监测光源系统的稳定性。由于色轮105是处于以恒定速率高速转动状态的，只有在色轮转至图中通孔的位置时，传感器107才能接收到亮度监测信号。因此传感器检测到的是一定频率的信号，通过比较亮度监测信号的幅度来判断亮度的稳定性和一致性。具体的，传感器107为亮度传感器。

具体的，光源稳定性监测方法包括：

产生激发光；

通过驱动装置驱动色轮转动，使得透光部和非透光部轮流置于激发光的光路上；在本实施方式中，即为使色轮匀速旋转，使得透光孔以固定频率转动到激发光的路径上。

利用传感器监测透光部透过的光束并生成亮度监测信号；

根据生成的亮度监测信号判定光源亮度的稳定性。

图3和图4为根据传感器检测并生成的监测信号，若亮度监测值浮动小于百分之二，如图3所示，则判定光源亮度稳定；若亮度监测值浮动大于百分之二，如图4所示，则判定光源亮度不稳定，需要进一步排查原因。

实施例二

本实施方式与上一种实施方式大致相同，区别仅在于色轮组件的结构。如图5所示，色轮组件包括色轮基板405和驱动装置406。

其中色轮基板405上涂覆有荧光粉4051，并加工有透光部，在本实施方式中，透光孔为自色轮边缘向色轮内部凹陷的通孔。该通孔设置在激发光的路径上，其作用与实施例一相同，使得光透过并能够被传感器检测并判定光源的稳定性。

实施例三

如图6所示，本实施方式与上两种实施方式大致相同，光源系统包括光源801，匀光器件802，分光镜片803，收集透镜804，色轮组件和传感器807。色轮组件包括色轮805和驱动装置806。

区别在于，本实施方式中，透光部内进一步填充有透明的填充材料808，用于调节色轮的平衡，以避免色轮高速转动时产生偏移而影响产品的可靠性。在本实施方式中，透光部即可以为如实施例一中的透光孔，也可以为如实施例二中的通孔。具体在本实施方式中，填充材料808优选为玻璃，色轮基板为金属材料，由于玻璃与色轮基板的密度最相似，并且可以最好地透射光线。这样，可以保证色轮的平衡，保证产品的可靠性。

实施例四

如图7、图8所示，本实施方式与上面实施方式大致相同，光源系统包括光源1001，匀光器件1002，分光镜片1003，收集透镜1004，色轮组件和传感器1007。色轮组件包括色轮1005和驱动装置1006。

区别在于，本实施方式中，色轮1005上进一步设置有背离光源1001一侧的散热结构1009。在本实施方式中，透光部即可以为如实施例一中的透光孔，也可以为如实施例二中的通孔。散热结构为均匀分布在透光部的周侧的叶片状结构，具体的，散热结构1009可以为扇形叶片、环形叶片、柱状叶片和片状叶片。如图8所示，为扇形结构的散热结构。散热结构的设置，可以及时排除产生的热量，提高产品的可靠性。

实施例五

本实施方式与前述实施方式大致相同，区别在于色轮的结构。如图9所示， 色轮1105包括分别涂覆不同荧光粉的若干分区，每个分区分别设置一个透光孔。在判定光源稳定性时，将色轮上不同荧光粉依次置于激发光的光路上，将初始的稳定亮度值设置为设定值，判定亮度监测信号的不同峰值是否与设定值相匹配，若匹配，则判定光源亮度稳定，若不匹配，则判定光源亮度不稳定。如图9所示，以各分区荧光粉激发效率之比为R：G：B：Y=2：10：10：1为例，此时亮度监测信号值的峰值之间的比例应该与激发率之比相匹配，如图10所示，则不仅可以判断光源亮度稳定性较好，还可以判断光源出光的色坐标一致性。当然，上述仅为距离说明，事实上，荧光区的分区方式并不限于此，其分区数量和荧光种类也不限于此，其监测方法与之相同。

实施例六

本实施方式是在实施例五的基础上做了进一步改进，由于不同荧光粉透射后的亮度不同，导致亮度监测信号值的峰值差异较大，为了简化亮度监测器对不同荧光粉亮度的判断，在本实施方式中，在不同分区的透光部上分别设置不同透光率的滤光片。使得各种荧光透射滤光片后的亮度相同，进而使传感器监测到的亮度检测信号的值峰值相同，以实施例五中的色轮为例，在R、G、B、Y荧光区背测通孔区分别填充对应波长透过率为50%、10%、100%、10%的滤光片，传感器监测的亮度监测值如图11所示。此时，则可以按照实施例一中的方式判定。若亮度监测值浮动小于百分之二，则判定光源亮度稳定；若亮度监测值浮动大于百分之二，则判定光源亮度不稳定，需要进一步排查原因。

区别于现有技术的情况，本发明光源系统以及该光源系统的光源稳定性监测方法以及采用该光源系统的投影设备，其在色轮组件上设置以固定频率处于激发光传播路径上透光部和非透光部，使得传感器能够从投射方向检测亮度，从而检测光源系统的稳定性，系统简单而且成本低，具有良好的用户体验。

以上所述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。

Claims (13)

1.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：

光源，用于发出激发光；

色轮组件，包括轮流处于激发光传播路径上的透光部和非透光部；

传感器，位于所述激发光经透光部的传播路径上，用于检测通过所述透光部透射的光束亮度，通过所述传感器检测的光束亮度信号的幅度判断荧光亮度的稳定性。

2.根据权利要求1所述的光源系统，其特征在于，所述色轮组件包括色轮和驱动所述色轮旋转的驱动装置，所述色轮包括表面覆设荧光粉的色轮基板，所述色轮基板作为所述非透光部，所述透光部为设置在所述色轮基板上的透光孔。

3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述透光孔为自所述色轮边缘向色轮中央凹陷的通孔。

4.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述透光孔内设置有透明的填充材料，用于调节所述色轮的平衡。

5.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述透光孔为多个，多个所述透光孔均匀分布在所述色轮基板上。

6.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述色轮基板上背离所述光源的一侧设置有散热结构。

7.根据权利要求5所述的光源系统，其特征在于，所述色轮包括分别覆设不同荧光粉的若干分区，每个分区分别设置一个所述透光孔。

8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，多个所述透光孔中分别填充有不同透光率的滤光片，以使得不同荧光透射滤光片后的亮度相同。

9.一种投影设备，其特征在于，包括如权利要求1到8任意一项所述的光源系统。

10.一种光源稳定性监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

产生激发光；

通过驱动装置驱动色轮转动，使得透光部和非透光部轮流置于激发光的光路上；

利用传感器检测透光部透过的光束并生成亮度监测信号；

根据生成的亮度监测信号判定光源亮度的稳定性。

11.根据权利要求10所述的光源稳定性监测方法，其特征在于，所述光源稳定性的判定方法为：

若亮度监测值浮动大于百分之二，则判定光源亮度不稳定，反之则判定光源稳定。

12.根据权利要求10所述的光源稳定性监测方法，其特征在于，所述色轮上的荧光粉分区依次置于激发光的光路上，将初始的稳定亮度值设置为设定值，判定亮度监测信号的不同峰值是否与设定值相匹配，若不匹配，则判定光源亮度不稳定，反之则判定光源稳定。

13.根据权利要求10所述的光源稳定性监测方法，其特征在于，所述色轮上不同荧光粉分区依次置于激发光的光路上，并使得激发光透射后经过不同透过率的滤光片滤光，以得到亮度相同的亮度监测信号，并通过亮度监测值浮动判定光源稳定性。