CN113485065A - 一种投影系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种投影系统，包括：光源模块、合束模块和投影模块，其中，光源模块包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组，共三个光源模组，该三个光源模组分别输出三基色光信号，三基色光信号经过合束模块进行共轴合束后，形成合束光信号，以使得投影模块基于合束光信号，输出投影图像。该投影系统相比于三基色LED光源的投影系统，通过将三基色LED光源中一到两个基色的LED光源替换为激光光源，由于激光光源相比于LED光源，其光谱宽度更窄，饱和度更高，从而能够提升该投影系统的色域，又由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升。

Description

一种投影系统

技术领域

本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种投影系统。

背景技术

投影系统是一种将图像画面投射或反射到屏幕上的设备，现已广泛应用于家庭、办公室、学校和娱乐场所等各个场景。对于投影系统的设计而言，其终极目的是能够真实地复现出人眼所能看到的自然界的各种颜色以及各种场景，因此，投影系统的色域，即投影系统可呈现颜色的范围，至关重要。投影系统的色域大小直接影响到投影系统的色彩表现力，其色域不足将造成投影系统无法准确的复现出图像画面的色彩而产生偏色，因此，如何提供一种高色域的投影系统，成为本领域技术人员的研究重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种投影系统，以提高投影系统的色域。

为实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种投影系统，包括：

光源模块，所述光源模块包括三个光源模组，分别用于输出三基色的光信号，其中，所述三个光源模组包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组；

合束模块，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成合束光信号；

投影模块，用于基于所述合束光信号，输出投影图像。

可选的，所述激光光源模组为经过非球透镜准直的半导体激光器或经过光纤耦合的半导体激光器。

可选的，所述光源模块还包括：底座和热沉，所述热沉用于将所述三个光源模组固定在所述底座上，并将所述三个光源模组产生的热量传递给所述底座。

可选的，所述光源模块还包括：电路板和第一控制模块，其中，所述第一控制模块通过所述电路板分别与所述三个光源模组电连接，用于对所述三个光源模组输出的光信号进行控制和调制。

可选的，所述合束模块包括第一合束元件，所述第一合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

可选的，所述合束模块包括第二合束元件和第三合束元件，其中，所述第二合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号中任两种基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的该两种基色光信号进行共轴合束，形成第一合束光信号；

所述第三合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号中剩余一种基色光信号的传输光路与所述第一合束光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的该剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

可选的，该投影系统还包括：位于所述光源模块和所述合束模块之间的准直模块，所述准直模块包括三个准直元件，所述三个准直元件与所述光源模块中的三个光源模组一一对应，分别用于对所述三个光源模组各自输出的光信号进行准直，并将准直后的光信号输出给所述合束模块。

可选的，该投影系统还包括：位于所述合束模块和所述投影模块之间的匀光模块，所述匀光模块用于对所述合束模块形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑输出给所述投影模块。

可选的，所述匀光模块包括：

匀光元件，所述匀光元件用于对所述合束模块形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑；

中继透镜，所述中继透镜用于对所述匀光元件形成的矩形光斑进行准直，使得所述矩形光斑的大小与所述投影模块相匹配，并将匹配后的矩形光斑输出给所述投影模块。

可选的，所述投影模块包括：空间光调制器和第二控制模块，其中，所述第二控制模块与所述空间光调制器电连接，用于控制所述空间光调制器基于所述合束光信号，输出投影图像。

可选的，该投影系统还包括：位于所述合束模块和所述匀光模块之间的反射元件，所述反射元件用于改变所述合束模块形成的所述合束光信号的传输方向，对所述合束光信号的传输光路进行压缩。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请实施例所提供的投影系统，包括：光源模块，所述光源模块包括三个光源模组，分别用于输出三基色的光信号，其中，所述三个光源模组包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组；合束模块，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成合束光信号；投影模块，用于基于所述合束光信号，输出投影图像。由此可见，相比于现有技术中三基色LED光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，通过将三基色LED光源模组中一到两个基色的LED光源模组替换为激光光源模组，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，由于激光光源相比于LED光源，其光谱宽度更窄，饱和度更高，可以补足LED光源的饱和度，从而能够提升该投影系统的色域。其次，由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升，从而得到高亮度高色域的投影效果。

相比于现有技术中采用荧光轮与滤光轮的双色轮方式的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，省去了荧光轮和滤光轮，缩小了投影系统的体积，并且使得投影系统静态化，消除了色轮高速转动造成的影响。

相比于现有技术中三基色纯激光光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，在三个光源模组中，保留了一到两个LED光源模组，由于LED光源具有小体积、低成本的优点，且该投影系统中激光光源的个数较少，整体散热量相对较小，无需较大体积和重量的散热系统，因此，该投影系统体积小，成本低，可以适用于家庭影院等小型场景。

综上，本申请实施例所提供的投影系统，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，充分利用LED光源的小体积、低成本的优点和激光光源高饱和度、高亮度的优点，从而在小体积、低成本的条件下，得到色域更大、亮度更高的投影系统。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请一个实施例所提供的投影系统的结构示意图；

图2为本申请另一个实施例所提供的投影系统的结构示意图；

图3为本申请又一个实施例所提供的投影系统的结构示意图；

图4为本申请一个实施例所提供的投影系统中，可采用的红色LED光源模组、绿色LED光源模组和蓝色LED光源模组的一种光谱示意图；

图5为本申请一个实施例所提供的投影系统中，可采用的绿色激光光源模组的一种光谱示意图；

图6为本申请一个实施例所提供的投影系统中，红色LED光源模组、绿色激光光源模组和蓝色LED光源模组混合的三基色光源模块输出的三基色光信号的一种光谱示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，如何提供一种高色域的投影系统，成为本领域技术人员的研究重点。

由于投影系统通常以红绿蓝三基色光源之间的配比来产生需要呈现的颜色，因此，投影系统的色域大小取决于其光源。随着显示技术的发展，人们开始使用发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)代替传统灯泡作为投影系统的光源，与传统灯泡如高压汞灯和卤素灯相比，LED具有更高的颜色饱和度，显示自然界的颜色更为真实、鲜艳，从而能够在一定程度上提高投影系统的色域，而且LED还具有光效高、体积小、成本低等优点，因此，以LED为光源的投影系统脱颖而出。

然而，发明人研究发现，在当前技术下，由于红色LED光源和蓝色LED光源的光谱宽度大约在20nm量级，绿色LED光源的光谱宽度大约在60nm-100nm量级，受LED光源的光谱宽度较宽的限制，LED光源的颜色饱和度已经基本达到了上限，但其显色能力还远远没有达到人眼的色分辨极限，尤其是在绿色部分，显示色域的缺失较大，从而限制了投影系统的色域大小。

另外，LED的发光能量密度(即单位面积的发出的光通量)已经达到瓶颈，要想提高LED的亮度就必须增大其发光面积，这将增加光路设计的难度，从而造成投影系统体积的增大。

发明人进一步研究发现，激光光源单色的光谱宽度为1nm量级，相比于LED光源单色的光谱宽度更窄，饱和度更高，而且激光光源具有高亮度、高单色性、高方向性等优点，因此，以激光为光源的投影系统能够提升其色域大小，使其显色能力能够贴近于人眼的色分辨极限，另外，激光光源的发光能量密度也远高于LED光源，因此，以激光为光源的投影系统具有极大的发展前景。

目前比较成熟的以激光为光源的投影系统为采用荧光轮与滤光轮的双色轮方式的投影系统。具体的，该投影系统中的半导体激光器发射出蓝色激光照射到荧光粉上，从而激发出黄光和绿光，然后黄光和绿光通过滤光轮分别产生饱和度较高的红光和绿光，最后红光和绿光与透射光路产生的蓝色激光组成三基色，并通过三基色之间的配比产生需要的颜色。然而，该投影系统在实际工作时，需要使用大功率和长时间的激光照射荧光轮，会使荧光轮局部产生高温，导致荧光效率下降，同时引入荧光作为光源会降低投影系统的显色能力；另外，该投影系统使用双色轮增大了光学引擎的体积，即该投影系统具有较大的体积，并且色轮作为一个动态的光学元件使得投影系统不够稳定。

还有一种以激光为光源的投影系统是三基色纯激光的投影系统，该投影系统以三基色纯激光作为光源，能够提升其其色域大小，使其显色能力基本贴近于人眼的色分辨极限，并且因激光的高方向性和高亮度的特性，使得该投影系统具有高亮度的投影效果。然而，由于三个激光器的散热量较大，因此，该投影系统需要较大体积和重量的散热系统，导致成本偏高，很难适用于小型场景如家庭和会议室等。

基于上述研究的基础上，本申请实施例提供了一种投影系统，该投影系统包括：光源模块、合束模块和投影模块，其中，所述光源模块包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组，共三个光源模组，所述三个光源模组分别用于输出三基色的光信号，所述三基色光信号经过所述合束模块进行共轴合束后，形成合束光信号，以使得所述投影模块基于所述合束光信号，输出投影图像。该投影系统相比于三基色LED光源的投影系统，通过将三基色LED光源中一到两个基色的LED光源替换为激光光源，构造出激光光源和LED光源混合的三基色光源模块，由于激光光源相比于LED光源，其光谱宽度更窄，饱和度更高，从而能够提升该投影系统的色域。其次，由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本申请结合示意图进行详细描述，在详述本申请实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本申请保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

本申请实施例提供了一种投影系统，如图1所示，该投影系统包括：

光源模块100，所述光源模块100包括三个光源模组，分别用于输出三基色的光信号，其中，所述三个光源模组包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组；

合束模块200，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成合束光信号；

投影模块300，用于基于所述合束光信号，输出投影图像。

可选的，所述三个光源模组输出的三基色光信号分别为红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号，但本申请对此并不做限定，所述三个光源模组输出的三基色光信号也可以是其他如红色光信号、黄色光信号和蓝色光信号等三种颜色的光信号，具体视情况而定。

下面以所述三个光源模组输出的三基色光信号分别为红色光信号、绿色光信号和蓝色光信号为例，对所述三个光源模组包括LED光源模组和激光光源模组的不同组合形式进行说明。

可选的，在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，所述三个光源模组包括两个LED光源模组10和一个激光光源模组11，其中，该两个LED光源模组10输出红绿蓝三基色中任两种基色的光信号，该一个激光光源模组11输出红绿蓝三基色中剩余一种基色的光信号，例如，该两个LED光源模组10分别输出红色光信号和蓝色光信号，则该激光光源模组11输出绿色光信号，共计输出红绿蓝三基色的光信号。

可选的，在本申请的另一个实施例中，所述三个光源模组包括一个LED光源模组10和两个激光光源模组11，例如，将图2和图3中两个LED光源模组中任一个LED光源模组10替换为激光光源模组11，从而构成一个LED光源模组10和两个激光光源模组11的组合形式，其中，该一个LED光源模组10输出红绿蓝三基色中任一种基色的光信号，该两个激光光源模组11输出红绿蓝三基色中剩余两种基色的光信号，例如，该一个LED光源模组10输出红色光信号，则该两个激光光源模组11分别输出绿色光信号和蓝色光信号，共计输出红绿蓝三基色的光信号。

可选的，所述LED光源模组为相同颜色的发光二极管阵列，但本申请对此并不做限定，所述LED光源模组也可以是其他能够满足投影需求的发光二极管或发光二极管阵列。

可选的，所述激光光源模组为经过非球透镜准直的半导体激光器或经过光纤耦合的半导体激光器，但本申请对此并不做限定，所述激光光源模组也可以是其他能够满足投影需求的激光器。

可选的，在本申请的一个实施例中，参考图4，图4给出了本申请实施例所提供的投影系统中，可采用的红色LED光源模组、绿色LED光源模组和蓝色LED光源模组的一种光谱示意图，但本申请对此并不做限定，各个所述LED光源模组的光谱曲线也可以根据实际的需求而确定。

可选的，在本申请的一个实施例中，参考图5，图5给出了本申请实施例所提供的投影系统中，可采用的绿色激光光源模组的一种光谱示意图，但本申请对此并不做限定，各个所述激光光源模组的光谱曲线也可以根据实际的需求而确定。

需要说明的是，对比图4和图5可以看出，激光光源单色的光谱宽度相比于LED光源单色的光谱宽度要窄的多，具体的，红色LED光源和蓝色LED光源的光谱宽度大约在20nm量级，绿色LED光源的光谱宽度大约在60nm-100nm量级，而激光光源单色的光谱宽度仅为1nm量级，因此，本申请实施例所提供的投影系统，相比于三基色LED光源的投影系统，无论利用三基色中哪种基色的激光光源模组替换该基色的LED光源模组，均能够使得所述光源模块输出的三基色光信号中该基色的光信号的光谱宽度变窄，饱和度更高，从而能够提升该投影系统的色域。并且，由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升。

具体的，如图6所示，图6给出了本申请实施例所提供的投影系统中，红色LED光源模组、绿色激光光源模组和蓝色LED光源模组混合的三基色光源模块输出的三基色光信号的一种光谱示意图，从图中可以看出，该三基色光信号中，绿色激光光信号的光谱宽度很窄，饱和度得到了很大程度地提高，从而使得该投影系统的色域更大。另外，由于该绿色激光光信号的亮度更高，因此，该投影系统的亮度也更高。

还需要说明的是，继续如图4所示，由于绿色LED光源的光谱宽度(60nm-100nm量级)相比于红色LED光源的光谱宽度(20nm量级)以及蓝色LED光源的光谱宽度(20nm量级)都更宽，因此，在所述三个光源模组中，利用绿色激光光源模组替换绿色LED光源模组，相比于利用红色激光光源模组替换红色LED光源模组，以及利用蓝色激光光源模组替换蓝色LED光源模组，对该投影系统的色域提升更明显。另外，由于人眼在红蓝颜色波段对亮度的感知不如在绿光波段对亮度的感知灵敏，并且，在投影系统中，三基色的亮度要保持一定的比例，而在该比例中，绿光是工程上的最短板，即单个绿色LED光源的极限亮度按照比例换算无法匹配单个红色LED光源或单个蓝色LED光源的极限亮度，因此，在所述三个光源模组中，也是利用绿色激光光源模组替换绿色LED光源模组，相比于利用红色激光光源模组替换红色LED光源模组，以及利用蓝色激光光源模组替换蓝色LED光源模组，对该投影系统的亮度提升更明显。

再需要说明的是，由于激光光源单色相比于LED光源单色，其光谱宽度更窄，饱和度更高，且亮度也更高，因此，在所述三个光源模组中，利用三基色中两种基色的激光光源模组替换该两种基色的LED光源模组，相比于利用三基色中一种基色的激光光源模组替换该一种基色的LED光源模组，对该投影系统的色域提升更明显，且对该投影系统的亮度提升也更明显。然而，随着激光光源模组数量的增加，其散热量也越大，需要的散热系统的体积和重量也越大，而LED光源模组的散热少，成本低，且对于三基色中的红色和蓝色，LED光源模组输出的光信号的饱和度以及亮度虽然不如激光光源模组输出的光信号的饱和度以及亮度，但LED光源模组输出的红色光信号和蓝色光信号也能够满足投影系统的照明需求。综合考虑投影系统的体积、成本以及照明需求，在所述三个光源模组中，利用一到两个激光光源模组替换LED光源模组即可，从而在小体积、低成本的条件下，得到色域更大、亮度更高的投影系统。

由此可见，相比于现有技术中三基色LED光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，通过将三基色LED光源模组中一到两个基色的LED光源模组替换为激光光源模组，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，由于激光光源相比于LED光源，其光谱宽度更窄，饱和度更高，可以补足LED光源的饱和度，从而能够提升该投影系统的色域。其次，由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升，从而得到高亮度高色域的投影效果。

相比于现有技术中采用荧光轮与滤光轮的双色轮方式的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，省去了荧光轮和滤光轮，缩小了投影系统的体积，并且使得投影系统静态化，消除了色轮高速转动造成的影响。

相比于现有技术中三基色纯激光光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，在三个光源模组中，保留了一到两个LED光源模组，由于LED光源具有小体积、低成本的优点，且该投影系统中激光光源的个数较少，整体散热量相对较小，无需较大体积和重量的散热系统，因此，该投影系统体积小，成本低，可以适用于家庭影院等小型场景。

综上，本申请实施例所提供的投影系统，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，充分利用LED光源的小体积、低成本的优点和激光光源高饱和度、高亮度的优点，从而在小体积、低成本的条件下，得到色域更大、亮度更高的投影系统，提高该投影系统的显色能力。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，所述光源模块100还包括底座12和热沉13，所述热沉13用于将所述三个光源模组固定在所述底座12上，并将所述三个光源模组产生的热量传递给所述底座。

需要说明的是，热沉是指温度不随传递到它的热能的大小而变化的结构，具体的，所述热沉可以为铜柱等热传导性较好的结构，因此，所述热沉将所述三个光源模组产生的热量传递给所述底座后，可以使得所述三个光源模组的工作温度保持在一定的工作范围内，从而提高所述投影系统的可靠性。

还需要说明的是，所述光源模块中，可以是三个光源模组一一对应一个热沉，也可以是两个光源模组对应一个热沉，而另一个光源模组对应另一个热沉，还可以是三个光源模组共同对应一个热沉，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

同样地，所述光源模块中，可以是三个光源模组一一对应一个底座，也可以是两个光源模组对应一个底座，而另一个光源模组对应另一个底座，还可以是三个光源模组共同对应一个底座，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

可选的，在本申请的一个实施例中，继续如图2所示，所述三个光源模组包括两个LED光源模组10和一个激光光源模组11，所述底座12为U形底座，其中，一个LED光源模组10和一个激光光源模组11分别位于所述U型底座12的两个侧边，另一个LED光源模组位于所述U形底座12的底边。

可选的，在本申请的另一个实施例中，继续如图3所示，所述三个光源模组包括两个LED光源模组10和一个激光光源模组11，所述底座12为L形底座，其中，一个LED光源模组10和一个激光光源模组11位于所述L形底座12的侧边，另一个LED光源模组位于所述L形底座12的底边。但本申请对所述底座12的形状并不做限定，且对所述LED光源模组以及所述激光光源模组位于所述底座12的位置也不做限定，具体视情况而定。

由于投影系统在实际工作时，需要对所述三个光源模组输出的三基色光信号的强度进行调制，以输出不同比例的三基色光信号，使得投影系统显示出不同的颜色，实现对显示颜色的控制，因此，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，所述光源模块100还包括：电路板和第一控制模块14，其中，所述第一控制模块14通过所述电路板分别与所述三个光源模组电连接，用于对所述三个光源模块输出的光信号进行控制和调制。具体的，所述第一控制模块14可以控制所述三个光源模组的开启和关断，以及对所述三个光源模组输出的三基色光信号的强度进行调制，以使得所述光源模块输出满足投影需求的光信号。

需要说明的是，在本申请实施例中，电路板嵌入到了热沉13中，两者一同位于所述LED光源模组10和所述底座12之间，以及所述激光光源模组11和所述底座12之间，在图2和图3中并未画出。但本申请对电路板是嵌入到热沉13中，还是在热沉13的外面，并不做限定，只要所述第一控制模块14通过所述电路板分别与所述LED光源模组10和所述激光光源模组11的引脚电连接即可。

下面以所述三个光源模组包括两个LED光源模组和一个激光光源模组为例，对本申请实施例所提供的投影系统的各个模块进行具体说明。

在上述任一实施例的基础上，可选的，在本申请的一个实施例中，继续如图2所示，所述合束模块200包括第一合束元件21，所述第一合束元件21位于所述光源模块100输出的三基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块100输出的三基色光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

具体的，在本申请的一个实施例中，继续如图2所示，所述两个LED光源模组10和一个激光光源模组11输出的三基色光信号的传输光路不同，并在所述第一合束元件21处交汇，所述第一合束元件21对所述两个LED光源模组10和一个激光光源模组11输出的三基色光信号进行透射和反射，从而对这三个光源模组输出的三基色光信号进行共轴合束，使得这三个光源模组输出的三基色光信号的传输光路相同，形成所述合束光信号。

可选的，在本申请的另一个实施例中，继续如图3所示，所述合束模块200包括第二合束元件22和第三合束元件23，其中，所述第二合束元件22位于所述光源模块100输出的三基色光信号中任两种基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块100输出的该两种基色光信号进行共轴合束，形成第一合束光信号；

所述第三合束元件23位于所述光源模块100输出的三基色光信号中剩余一种基色光信号的传输光路与所述第一合束光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块100输出的该剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

具体的，在本申请的一个实施例中，继续如图3所示，所述第二合束元件22位于两个所述LED光源模组10输出的两种基色光信号的交汇处，对这两个所述LED光源模组10输出的两种基色光信号进行透射和反射，从而对这两个所述LED光源模组10输出的两种基色光信号进行共轴合束，形成所述第一合束光信号；所述第三合束元件23位于所述激光光源模组11输出的剩余一种基色光信号的传输光路和所述第一合束光信号的传输光路的交汇处，对所述激光光源模组11输出的该剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行透射和反射，从而对所述激光光源模组11输出的该剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

在本申请的另一个实施例中，所述第二合束元件22位于一个所述LED光源模组10输出的一种基色光信号的传输光路和一个所述激光光源模组11输出的另一种基色光信号的传输光路的交汇处，对这两个光源模组输出的两种基色光信号进行透射和反射，从而对这两个光源模组输出的两种基色光信号进行共轴合束，形成所述第一合束光信号；所述第三合束元件23位于另一个所述LED光源模组10输出的剩余一种基色光信号的传输光路和所述第一合束光信号的传输光路的交汇处，对该另一个所述LED光源模组10输出的剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行透射和反射，从而对该另一个所述LED光源模组10输出的剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

具体的，所述第一合束元件(图2中21所示)、所述第二合束元件(图3中22所示)和所述第三合束元件(图3中23所示)可以是二向色镜或者X棱镜，也可以是匹配于所述激光光源模组11输出的激光光信号波长的窄带通或窄带阻滤波片，还可以是匹配于所述激光光源模组11输出的激光光信号波长的干涉窄带通滤光片或者全息光学元件，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，在实际应用中，对于LED光源模组来说，其输出的光信号的发散角较大，虽然激光光源模组与LED光源模组相比，由于激光的高方向性使得其输出的光信号的发散角较小，但是仍不能满足投影系统对于照明光源的要求。因此，为了增大投影系统中各光源模组的能量利用率，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，该投影系统还包括：位于所述光源模块100和所述合束模块200之间的准直模块，所述准直模块包括三个准直元件40、41和42，所述三个准直元件与所述光源模块中的三个光源模组一一对应，分别用于对所述三个光源模组各自输出的光信号进行准直，并将准直后的光信号输出给所述合束模块200。

具体的，在图2和图3中，对所述LED光源模组10输出的光信号进行准直处理的准直元件40和41可以是透镜或透镜组，对所述激光光源模组11输出的光信号进行准直处理的准直元件42可以是非球面透镜或光纤耦合元件，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，该投影系统还包括：位于所述合束模块200和所述投影模块300之间的匀光模块，所述匀光模块用于对所述合束模块200形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑输出给所述投影模块300。

具体的，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，所述匀光模块包括：

匀光元件50，所述匀光元件50用于对所述合束模块200形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑；

中继透镜51，所述中继透镜51用于对所述匀光元件50形成的矩形光斑进行准直，使得所述矩形光斑的大小与所述投影模块300相匹配，并将匹配后的矩形光斑输出给所述投影模块300，以使得匹配后的矩形光斑成像在所述投影模块300上。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述匀光元件50位于所述合束模块200形成的所述合束光信号的传输光路上，与所述合束光信号相对应，满足数值孔径匹配条件，从而对所述合束光信号进行高效匀光，并将所述合束光信号的光斑整形成矩形光斑。可选的，所述匀光元件50为光棒或者复眼透镜，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，所述投影模块300包括：空间光调制器30和第二控制模块31，其中，所述第二控制模块31与所述空间光调制器30电连接，用于控制所述空间光调制器30基于所述合束光信号，输出投影图像。

可选的，所述空间光调制器30为数字微镜空间光调制器(简称DMD空间光调制器)或反射式空间光调制器(简称LCOS空间光调制器)，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，所述第一控制模块14和所述第二控制模块31可以为同一控制模块，也可以为不同控制模块，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，继续如图2和图3所示，该投影系统还包括：位于所述合束模块和所述匀光模块之间的反射元件60，所述反射元件60用于改变所述合束模块形成的所述合束光信号的传输方向，对所述合束光信号的传输光路进行压缩，从而缩小所述投影系统整体的体积。可选的，所述反射元件60为反射镜，但本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

综上，本申请实施例所提供的投影系统，光源模块、合束模块和投影模块，其中，光源模块包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组，共三个光源模组，该三个光源模组分别输出三基色光信号，三基色光信号经过合束模块进行共轴合束后，形成合束光信号，以使得投影模块基于合束光信号，输出投影图像。相比于现有技术中三基色LED光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，通过将三基色LED光源模组中一到两个基色的LED光源模组替换为激光光源模组，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，由于激光光源相比于LED光源，其光谱宽度更窄，饱和度更高，可以补足LED光源的饱和度，从而能够提升该投影系统的色域。其次，由于激光光源相比于LED光源具有高方向性和高亮度的特性，因此，该投影系统的亮度也得以提升，从而得到高亮度高色域的投影效果。

相比于现有技术中采用荧光轮与滤光轮的双色轮方式的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，省去了荧光轮和滤光轮，缩小了投影系统的体积，并且使得投影系统静态化，消除了色轮高速转动造成的影响。

相比于现有技术中三基色纯激光光源的投影系统，本申请实施例所提供的投影系统，在三个光源模组中，保留了一到两个LED光源模组，由于LED光源具有小体积、低成本的优点，且该投影系统中激光光源的个数较少，整体散热量相对较小，无需较大体积和重量的散热系统，因此，该投影系统体积小，成本低，可以适用于家庭影院等小型场景。

可见，本申请实施例所提供的投影系统，构造出激光光源模组和LED光源模组混合的三基色光源模块，充分利用LED光源的小体积、低成本的优点和激光光源高饱和度、高亮度的优点，从而在小体积、低成本的条件下，得到色域更大、亮度更高的投影系统。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

光源模块，所述光源模块包括三个光源模组，分别用于输出三基色的光信号，其中，所述三个光源模组包括两个LED光源模组和一个激光光源模组，或一个LED光源模组和两个激光光源模组；

合束模块，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成合束光信号；

投影模块，用于基于所述合束光信号，输出投影图像。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述激光光源模组为经过非球透镜准直的半导体激光器或经过光纤耦合的半导体激光器。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述光源模块还包括：底座和热沉，所述热沉用于将所述三个光源模组固定在所述底座上，并将所述三个光源模组产生的热量传递给所述底座。

4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述光源模块还包括：电路板和第一控制模块，其中，所述第一控制模块通过所述电路板分别与所述三个光源模组电连接，用于对所述三个光源模组输出的光信号进行控制和调制。

5.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述合束模块包括第一合束元件，所述第一合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的三基色光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

6.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述合束模块包括第二合束元件和第三合束元件，其中，所述第二合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号中任两种基色光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的该两种基色光信号进行共轴合束，形成第一合束光信号；

所述第三合束元件位于所述光源模块输出的三基色光信号中剩余一种基色光信号的传输光路与所述第一合束光信号的传输光路的交汇处，用于对所述光源模块输出的该剩余一种基色光信号和所述第一合束光信号进行共轴合束，形成所述合束光信号。

7.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该投影系统还包括：位于所述光源模块和所述合束模块之间的准直模块，所述准直模块包括三个准直元件，所述三个准直元件与所述光源模块中的三个光源模组一一对应，分别用于对所述三个光源模组各自输出的光信号进行准直，并将准直后的光信号输出给所述合束模块。

8.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，该投影系统还包括：位于所述合束模块和所述投影模块之间的匀光模块，所述匀光模块用于对所述合束模块形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑输出给所述投影模块。

9.根据权利要求8所述的投影系统，其特征在于，所述匀光模块包括：

匀光元件，所述匀光元件用于对所述合束模块形成的所述合束光信号进行匀光和整形，形成矩形光斑；

中继透镜，所述中继透镜用于对所述匀光元件形成的矩形光斑进行准直，使得所述矩形光斑的大小与所述投影模块相匹配，并将匹配后的矩形光斑输出给所述投影模块。

10.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影模块包括：空间光调制器和第二控制模块，其中，所述第二控制模块与所述空间光调制器电连接，用于控制所述空间光调制器基于所述合束光信号，输出投影图像。

11.根据权利要求8所述的投影系统，其特征在于，该投影系统还包括：位于所述合束模块和所述匀光模块之间的反射元件，所述反射元件用于改变所述合束模块形成的所述合束光信号的传输方向，对所述合束光信号的传输光路进行压缩。

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