CN111999884A - 用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备，涉及光源装置的技术领域，滤色色轮组件为投影设备产生的多种光进行调色，以满足投影需求，滤色色轮组件包括：滤光片、驱动滤光片转动的马达；其中，滤光片与马达的旋转面呈角度设置，从而改变入射光的角度，调整透射光的光谱；入射光为进入滤光片的光；透射光为从滤光片射出的光，缓解了现有方案中因为滤波片的缺陷，而导致显示画面色彩上的差异，提高了用户的观感。

Description

用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备

技术领域

本发明涉及光源装置技术领域，尤其是涉及一种用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备。

背景技术

投影设备被广泛应用于生活娱乐/学术演讲/商务展示等场合。按其显示原理，投影设备分为LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)投影，DLP(Digital LightProcessing，数码光处理)投影，LCoS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)投影等类别。上述的投影设备通常都要采用色轮(Color Wheel)对光源进行色彩分离和颜色调制，为调制光添加色彩成分，实现彩色显示，这样也就使得透过色轮的滤色光谱情况很大程度上决定了荧屏色彩显示情况。

目前，色轮的滤波片采用镀膜制作，因设备、镀膜工艺、药材等原因，导致色轮滤波实际光谱与理论上的光谱可能存在一定的差异，当入射光垂直入射色轮上时，使得投影设备的色彩存在差异，尤其是在多台投影进行拼墙融合等应用场合，由于每台的颜色均存在差异，造成多台拼接后的画面不能完全的融为一体。例如：投影设备的红色画面，红色光谱一般T50％为590nm+/-5nm，然而滤光片在镀膜制程中10nm的公差会直接造成从光源中得到红色在不同区域的能量出现差别，那么拼接后的红色画面，就会出现各个区域红色的颜色有差异，致使用户观感较差。

发明内容

本发明的目的在于提供用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备，缓解了现有方案中因为滤波片的缺陷，而导致显示画面色彩上的差异，提高了用户的观感。

本发明提供的一种用于投影设备的滤光色轮组件，滤色色轮组件为投影设备产生的多种光进行调色，以满足投影需求，所述滤色色轮组件包括：滤光片、驱动所述滤光片转动的马达；

其中，所述滤光片与所述马达的旋转面呈角度设置，从而改变入射光的角度，调整透射光的光谱；所述入射光为进入所述滤光片的光；所述透射光为从所述滤光片射出的光。

进一步的，所述滤光片呈圆锥状安装在所述马达的旋转面上。

进一步的，还包括一角度调制元件，所述角度调制元件安装在马达上。

进一步的，所述滤光片设置在角度调制元件上。

进一步的，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度由角度调制元件调制，是根据所述透射光的实际光谱值和所述透射光的理论光谱值而定。

进一步的，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度的范围为0度到5度。

进一步的，所述滤光片包括介质基片、选择性透过膜层和增透膜层；所述选择性透过膜层和所述增透膜层分别设置在所述介质基片的两侧。

本发明还提供的一种投影设备，包括：激发光源、光路整形组件、激发光光路组件、受激发光光路组件、根据上述实施例任一项所述的滤光色轮组件、光棒；

所述激发光源发射的激光通过所述激发光光路组件入射到所述滤光色轮组件中，所述激发光源发射的激光通过所述受激发光光路组件将所述激光转换为受激发光，并将所述受激发光入射到所述滤光色轮组件，所述滤光色轮组件将所述受激发光和所述激光进行调色，进入到所述光棒中，以通过光棒进行投影。

进一步的，所述光路整形组件包括：透镜组件、二向色镜。

进一步的，所述激发光光路组件包括：波长转换装置、第一凸透镜；其中，由所述波长转换装置转换的所述受激发光通过所述二向色镜的反射，从而入射到所述滤光色轮组件；

所述激发光光路组件包括：多个反射镜，所述激光通过所述波长转换装置，并采用多个反射镜将所述激光入射到所述滤光色轮组件中。

本发明提供的用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备，该滤色色轮组件包括滤光片、驱动基板转动的马达，所述滤光片与所述马达的旋转面呈角度设置，从而改变进入滤光片的光的入射角，调整从滤光片射出的光的光谱，即调整了能量差别，缓解了现有方案中因为滤波片的缺陷，而导致显示画面色彩上的差异，提高了用户的观感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的滤光色轮组件的正面结构图；

图2为本发明实施例提供的滤光色轮组件的侧面结构图；

图3为同一滤光片对不同入射角度光线的穿透率的曲线图；

图4a为本发明实施例提供的滤光色与入射角为0度时的结构图；

图4b为本发明实施例提供的滤光色与入射角为α度时的结构图；

图4c为本发明实施例提供的滤光色与入射角为α度时的结构图；

图5为本发明实施例提供的绿色滤光片透射光的光谱模拟图；

图6为本发明实施例提供的红色滤光片透射光的光谱模拟图；

图7为本发明实施例提供的一种滤波片与马达的安装面成结构图；

图8为本发明实施例提供的另一种滤波片与马达的安装面成结构图；

图9为本发明实施例提供的投影设备的结构图；

图10为本发明实施例提供的投影设备的包含光组件的结构图；

图11为本发明实施例提供的波长转换装置的结构图。

图标：201-滤光片；202-马达；102-介质基片；101-选择性透过膜层；103-增透膜层；1000-激发光源；2000-光路整形组件；3000-激发光光路组件；4000-受激发光光路组件；5000-滤光色轮组件；6000-光棒；102-第一凸透镜；103-凹透镜；104-透镜；105-二向色镜；108-波长转换装置；106-第二凸透镜；114-滤光色轮组件；110-第一反射镜；111-第二反射镜；112-第三反射镜；113-第三凸透镜；301-蓝光；302-第一受激发光；303-第二受激发光。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，在投影设备中采用的滤光片因为工艺上存在一定缺陷，会导致通过滤光片的光谱与理论上的光谱值产生差异，而这种差异造成了投影设备在显示画面上色彩存在差异，致使用户观感较差。

基于此，本发明提供了用于投影设备的滤光色轮组件和投影设备，该滤色色轮组件包括滤光片、驱动基板转动的马达，滤光片与马达的旋转面呈角度设置，从而改变进入滤光片的光的入射角，调整从滤光片射出的光的光谱，即调整了能量差别，缓解了现有方案中因为滤波片的缺陷，而导致显示画面色彩上的差异，提高了用户的观感。

以下具体的附图详细介绍本发明：

本发明提供的滤光色轮组件，应用于投影设备，为投影设备产生的多种光进行调色，以满足投影需求。例如：投影设备应用到的三种基色光，红色、蓝色、绿色，滤光色轮组件可以将投影设备发出的光进行调色，最后调成红色、蓝色、绿色。图1示出了滤光色轮组件的正面结构图；图2示出了滤光色轮组件的侧面结构图。

结合图1和图2所示，滤色色轮组件包括：滤光片201、驱动滤光片201转动的马达202，在工作时，马达202驱动滤光片201在旋转面上进行转动，当光入射到滤色色轮组件时，通过转动中的所述滤光片201，进行调光。

结合图3所示，入射到滤光片的入射光的角度与透射出滤光片的透射光的光谱的关系图。曲线C1为入射光的角度为0度时光谱穿透率的变化情况，曲线C2为入射光的角度为5度时光谱穿透率的变化情况，曲线C3为入射光的角度为10度时光谱穿透率的变化情况，曲线C4为入射光的角度为15度时光谱穿透率的变化情况，曲线C5为入射光的角度为20度时光谱穿透率的变化情况。从曲线C1到曲线C5可以看出，在适当范围内，当入射光的角度为发生变化时，光谱会随着入射角的变化而近乎平移，例如：如入射光的角度为变大时(从曲线C1到曲线C5时)，光谱往短波移动，由于波长与能量有关，所以入射角变大，透光的能量会减小，当入射角变小时(从曲线C5到曲线C1时)，光谱往长波移动，透光的能量会增加，可以看出，改变入射光的角度可以改变透射光的光谱，改变透射光的能量。

相比于现有方案的滤光片与马达的旋转面平行设置，结合图1所示，滤光片201与马达202的旋转面呈角度设置，从而改变入射光的角度，调整透射光的光谱；所述入射光为进入所述滤光片的光；所述透射光为从所述滤光片射出的光。

因此，当知道滤光片的公差比较大时，通过改变入射光的角度，调整滤光片透射过的光谱，由于光谱与能量相关联，从而调整了整个透光的能量的差别，缓解了现有方案中因为滤波片的缺陷，而导致显示画面色彩上的差异，提高了用户的观感。

结合图4a所示，示出了一束光通过滤光片的情况，其中，所述滤光片201包括介质基片102、选择性透过膜层101和增透膜层103；所述选择性透过膜层101和所述增透膜层103分别设置在所述介质基片102的两侧，其中，如图4a所示，所述选择性透过膜层101可以设置在所述介质基片102的入射光侧，所述增透膜层103可以设置在所述介质基片102的透射光侧。当然，也可以反过来，即所述选择性透过膜层101可以设置在所述介质基片102的透射光侧，所述增透膜层103可以设置在所述介质基片102的入射光侧，结合图4a所示，入射光1的角度为90度。如图4b所示，滤光片201向左调整α度时，可以将入射光1的入射角(90度-α度)，从而使得透射光3的光谱向长波移动，如图4c所示，滤光片201向右调整β度时，可以将入射光1的入射角(90度+β度)，从而使得透射光3的光谱向短波移动，这样左右的摆动可以改变透射光3的光谱。

由于滤光片在投影设备中的滤光片组成圆形，所以，当改变入射光的角度时，圆形的滤光片与马达202的旋转面呈角度设置时，滤光片201会形成圆锥状，并安装在所述马达202的旋转面上。

安装的方式可以具有以下两种，第一种为所述滤光片201的顶点的位置落在所述马达202的旋转面的中心轴的中心点处，所述滤光片201的底面面临入射光，形如图5所示，圆锥形背对所述马达的旋转面，圆锥形的圆心(顶点)紧贴在所述马达202的旋转面的中心轴的中心点上，呈圆锥形的所述滤光片201上的扇叶远离所述马达202的旋转面。对于入射光的入射角，当滤光片201与马达的旋转面平行时，入射光的入射角为90度，如图5所示，当滤光片201与马达202的旋转面呈第一角度20设置时，入射光的入射角为(90度-第一角度20)，则入射角变小，则透射光的光谱向长波方向调整。

第二种为所述滤光片201的底面落在所述马达202的旋转面上，形如图6所示，圆锥形面对所述马达202的旋转面，圆锥形的圆心(顶点)在所述马达202的旋转面的中心轴上，但并非在中心轴的中心点上，呈圆锥形的所述滤光片201上的扇叶紧邻所述马达202的旋转面。同样的，对于入射光的入射角，当滤光片201与马达202的旋转面平行时，入射光的入射角为90度，如图6所示，当滤光片201与马达202的旋转面呈第二角度40设置时，入射光的入射角为(90度+第二角度40)，入射角变大，则透射光的光谱向短波方向调整。

其中，在调节光谱时，可能需要改变的入射角的角度并不同，基于此，本发明提供的滤色色轮组件还包括有一角度调制元件203，所述角度调制元件203安装在马达202上，形如图5和图6所示。滤光片可以设置在角度调制元件203上，例如：角度调制元件203可以具有安装滤光片的支架和驱动所述支架运动的驱动装置，其中，滤光片可以卡在支架上，形如眼镜框和眼镜片一样，该驱动装置可以与驱动马达运动的驱动装置设置在同一位置处。在工作时，驱动装置驱动支架运动，安装在支架上的滤光片能够随着支架的运动，滤光片的运动形如圆锥体的扇形部分变大或者变小，即，改变滤光片201与马达202的旋转面的角度，从而调制了滤光片201与马达202的旋转面的角度。当滤光片的个数为多个时，相应的支架可以为多个。

其中，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度是根据所述透射光的实际光谱值和所述透射光的理论光谱值而定。当所述滤光片由于为不良品，滤光片会因为公差使得实际的透光光谱相比于理论上透射光的光谱值较小，需要增加透光能量，则可以将所述滤光片201与所述马达202的旋转面相比于垂直入射时将入射角变小一点的角度设置，同时，在实际光谱值与理论光谱值相差越来越小时，入射角可以；或者滤光片由于公差使得实际的透光光谱相比于理论上透射光的光谱值较大，需要减小透光能量，则可以将所述滤光片201与所述马达202的旋转面呈大一点的角度设置。

在应用到投影设备时，一般采用三色光，所述滤光片的个数与所述投影设备中的荧光轮上的扇区一一对应。例如：一般情况下，激光发射出的光为蓝光，当通过荧光轮时，可以将蓝光转换为受激发光，即可以为绿光和黄光，然后绿光和黄光经过滤色色轮转换为红光和绿光，所以，本发明中的所述滤光片包括红色滤光片和绿色滤光片，所述红色滤光片以将所述黄光调整为红光；所述绿色滤光片以将所述黄绿光调整为绿光，当然，蓝光可以采用蓝色滤光片。当激光发射出的光为蓝光时，可以通过荧光轮转换为其他颜色的光，这时，可以具有不同颜色的滤光片和不同数量的滤光片。对此，本发明不作限制。

其中，蓝色滤光片、红色滤光片和绿色滤光片在基片上所占的面积可以根据显示画面的色调而定，例如：想要正常的色调时，可以在基板上分成等份的三等份，如果想要偏蓝色，则蓝色滤光片占有基片上的部分大于其他的两份。

在应用到投影设备中时，需要研究绿光和红光的滤光的光谱改变，结合图7所示，示出了绿色滤光片透射光的光谱模拟图，其中，曲线C6为入射角为10度时光谱穿透率的变化情况，曲线C7为入射角为15度时光谱穿透率的变化情况，曲线C8为入射角为20度时光谱穿透率的变化情况，从曲线C6、曲线C7、曲线C8变化时，即入射角越大，光谱往短波方向变化；从曲线C8、曲线C7、曲线C6变化时，即入射角越小，光谱往长波方向变化。

结合图8所示，示出了红色滤光片透射光的光谱模拟图，其中，曲线C9为入射角为10度时光谱穿透率的变化情况，曲线C10为入射角为15度时光谱穿透率的变化情况，曲线C11为入射角为20度时光谱穿透率的变化情况，从曲线C11、曲线C10、曲线C9变化时，即入射角越小，光谱往长波方向变化。

结合图7和图8所示，绿色滤光片的透射的光谱变化为500nm左右，红色滤光片的透射的光谱变化为600nm左右，但是曲线的变化趋势相似，以标准入射角15度为例，在入射角变化在15度～20度时，每当角度变化1度时，光谱平移约0.9nm，当入射角变大5度时，光谱往短波平移4.5nm左右。在入射角变化在10度-15度时，每当当角度变小1度时，光谱往长波平移0.7nm，当入射角变小5时，光谱往长波平移3.5nm左右。

所以，当滤光片过滤绿光或者红光时，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度的范围为0度到5度，结合图5所示，滤光片的顶点对应的角度即为滤光片与所述马达的旋转面的角度，或者，结合图6所示，滤光片的圆锥面与底面的角度为滤光片与所述马达的旋转面的角度，其中，可以为2.5度。由于改变的角度比较小，所以，在缓解现有技术的缺陷的情况下，还能维持现有的体积大小。

基于上述提出的技术，以下结合附图列举两个实施例：

在实际应用过程中，很多滤光片在制作过程中，存在的缺陷，导致很多滤光片为不良的，以红色滤色片为例，镀膜良率只有85％左右，而剩下的15％规格外的只能报废处理，其中，良品的红色滤光片的T50％中心值可以为590nm+/-5nm，不良品的红色滤光片的T50％值为580-585nm，或者，不良品的红色滤光片的T50％值为595-600nm。

红色滤波片的T50％中心值是590nm+/-5nm，如果样品的红色滤波片的T50％值为580-585nm时，即增加透过样品的红色滤光片的透光率，使得透过的光谱朝长波方向而定，可以选择滤波片与马达的安装面成结构图5的方式，从原来的垂直的入射角，改变为锐角的入射角，则入射角的度数变小，所以，由于入射角与透射光的光谱成反比，所以，光谱增加。如果样品滤波片的T50％值为595-600nm时，即减小透过样品的红色滤光片的透光率，使得透过的光谱朝短波方向而定，可以选择滤波片与马达的安装面成结构图6的方式，从原来的垂直的入射角，改变为钝角的入射角，则入射角的度数变大，所以，由于入射角与透射光的光谱成反比，所以，光谱减小。这种方式，可以实现滤波片最大化的使用，提高良率，减少成本。

对于良品来说，也可以减少滤光片的公差，从而使显示画面中的色彩平衡。例如，红色滤光片的T50％中心值是590nm+/-5nm，该红色滤光片的公差为10nm，为了获得公差较小，色彩一致很好的投影画面时，如达到T50％中心值在592-595nm时，为了获得590+/-2nm的光谱时，即透光朝着光谱短波方向发展，选择将色轮滤波片与马达安装面设计或制作成如图6的方式。如红色滤光片的T50％的中心值在585-588nm时，为了获得590+/-2nm的光谱时，即透光朝着光谱长波方向发展，选择将色轮滤波片与马达安装面设计或制作成如图5的方式。

本发明还提供的一种投影设备，结合图9所示，该投影设备包括：激发光源1000、光路整形组件2000、激发光光路组件3000、受激发光光路组件4000、根据上述实施例任一项所述的滤光色轮组件5000、光棒6000；

所述激发光源1000发射的激光通过所述激发光光路组件3000入射到所述滤光色轮组件5000中，所述激发光源1000发射的激光通过所述受激发光光路组件4000将所述激光转换为受激发光，并将所述受激发光入射到所述滤光色轮组件5000，所述滤光色轮组件5000将所述受激发光和所述激光进行调色，进入到所述光棒6000中，以通过光棒进行投影。所述激发光源1000发射的激光使得从光路整形组件2000中射出的激光平行光射出。

结合图10所示，光路整形组件2000包括：透镜组件、二向色镜105，透镜组件包括第一凸透镜102、凹透镜103和透镜104。受激发光光路组件4000包括：波长转换装置108、第二凸透镜106；其中，结合图11所示，波长转换装置108为环形件，环形件具有波长转换段和蓝光段，波长转换段可以将激光转换为受激发光，蓝光段反射激光光源发射的激光，由所述波长转换装置108转换的所述受激发光通过所述二向色镜105的反射，从而入射到所述滤光色轮组件114。所述激发光光路组件3000包括：多个反射镜，所述激光通过所述波长转换装置，并采用多个反射镜将所述激光入射到所述滤光色轮组件中，结合图10所示，包括3个反射镜，组成方形，激光通过第一反射镜110、第二反射镜111、第三反射镜112反射会二向色镜105，在由二向色镜105透射到滤光色轮组件114中。

其中，还包括第三凸透镜113，可以将激光和受激发光聚焦在滤光色轮组件114上。

结合图10所示，示出了本发明提供的投影设备的光路图，激发光源1000发出蓝光，蓝光301表示蓝光的光路走向，激发光源1000发出的蓝光301经过第一凸透镜102、凹透镜103和透镜104、二向色镜105后，穿过波长转换装置108的缺口(荧光轮的环形中心部分)直接出射，通过第一反射镜110、第二反射镜111、第三反射镜112绕一圈，之后又通过二向色镜105出射。荧光部分的光路走向见图中的第一受激发光302、第二受激发光303光线所示，部分蓝光照射波长转换装置108上的波长转换材料后，产生不同颜色的光，例如，本方案中举例第一受激发光302、第二受激发光303两种受激发光。第一受激发光302、第二受激发光303被二向色镜105反射与蓝光301光合光出射。合光光束经过第三凸透镜113会聚入射到滤光色轮组件114的位置，滤光色轮组件114由各色的滤光片组成，对波长转换装置产生的受激发光进行二次的滤色，滤色片与波长转换装置上的扇区一一对应。举例：波长转换装置上产生黄色与绿色的光，再加上从波长转换装置的缺口透射的蓝光，共有黄色，绿色，蓝色光。投影机工作需要三基色光，所以滤色色轮上需要有一个与黄色对应的红色滤波片和绿色滤波片，黄光经过红色滤波片后，形成红光，黄绿光经过绿色滤波片后形成绿光。

本发明实施例所提供的滤光色轮组件，其实现原理及产生的技术效果和前述滤光色轮组件实施例相同，为简要描述，滤光色轮组件实施例部分未提及之处，可参考前述滤光色轮组件实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，滤光色轮组件为投影设备产生的多种光进行调色，以满足投影需求，所述滤色色轮组件包括：滤光片、驱动所述滤光片转动的马达；

其中，所述滤光片与所述马达的旋转面呈角度设置，从而改变入射光的角度，调整透射光的光谱；所述入射光为进入所述滤光片的光；所述透射光为从所述滤光片射出的光。

2.根据权利要求1所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，所述滤光片呈圆锥状安装在所述马达的旋转面上。

3.根据权利要求2所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，还包括一角度调制元件，所述角度调制元件安装在马达上。

4.根据权利要求3所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，所述滤光片设置在角度调制元件上。

5.根据权利要求4所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度由角度调制元件调制，是根据所述透射光的实际光谱值和所述透射光的理论光谱值而定。

6.根据权利要求5所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，所述滤光片与所述马达的旋转面的角度的范围为0度到5度。

7.根据权利要求1所述的用于投影设备的滤光色轮组件，其特征在于，所述滤光片包括介质基片、选择性透过膜层和增透膜层；所述选择性透过膜层和所述增透膜层分别设置在所述介质基片的两侧。

8.一种投影设备，其特征在于，包括：激发光源、光路整形组件、激发光光路组件、受激发光光路组件、根据权利要求1-7任一项所述的滤光色轮组件、光棒；

所述激发光源发射的激光通过所述激发光光路组件入射到所述滤光色轮组件中，所述激发光源发射的激光通过所述受激发光光路组件将所述激光转换为受激发光，并将所述受激发光入射到所述滤光色轮组件，所述滤光色轮组件将所述受激发光和所述激光进行调色，进入到所述光棒中，以通过光棒进行投影。

9.根据权利要求8所述的投影设备，其特征在于，所述光路整形组件包括：透镜组件、二向色镜。

10.根据权利要求9所述的投影设备，其特征在于，所述受激发光光路组件包括：波长转换装置、第一凸透镜；其中，由所述波长转换装置转换的所述受激发光通过所述二向色镜的反射，从而入射到所述滤光色轮组件；

所述激发光光路组件还包括：多个反射镜，所述激光通过所述波长转换装置，并采用多个反射镜将所述激光入射到所述滤光色轮组件中。

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