CN113805418A - 一种投影显示系统 - Google Patents

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余新
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Abstract

本申请公开了一种投影显示系统，该投影显示系统包括光源组件、波长调节组件、调制组件和合光组件，调制组件包括多个光调制器；光源组件用于出射包含三基色光的投影光；波长调节组件用于接收投影光，并对投影光的光谱进行调节，以使得经过光谱调节后的投影光入射至多个光调制器上时，多个光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件；多个光调制器分别设置于波长调节组件出射的三基色光的光路上，用于对三基色光进行图像调制，得到对应的三基色图像光；合光组件用于接收三基色图像光，并对三基色图像光进行合光形成彩色投影图像。通过上述方式，本申请能够使得多个光调制器的热负载均衡，在不增加多个光调制器的最大热负载的情况下提高显示亮度。

Description

一种投影显示系统
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种投影显示系统。
背景技术
投影显示系统的显示亮度受到诸多因素的限制，其中最重要的限制因素是光源亮度和空间光调制器的热承受能力；随着光源技术的不断发展，尤其是激光光源和激光荧光光源技术的进步，空间光调制器的热承受能力逐渐成为限制显示亮度的瓶颈；现有的投影显示系统包括以RGB纯激光为光源的投影显示系统和以激光与荧光为光源的投影显示系统，这两种方案中照射在空间光调制器上的光功率严重不均衡，即空间光调制器上的热负载不均衡，能够显示的最大白光亮度不高。
发明内容
本申请提供一种投影显示系统，能够使得多个光调制器的热负载均衡，从而在不增加多个光调制器的最大热负载的情况下提高显示亮度。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种投影显示系统，该投影显示系统包括：光源组件、波长调节组件、调制组件和合光组件，调制组件包括多个光调制器；其中，光源组件用于出射包含三基色光的投影光；波长调节组件用于接收投影光，并对投影光的光谱进行调节，以使得经过光谱调节后的投影光入射至多个光调制器上时，多个光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件；多个光调制器分别设置于波长调节组件出射的三基色光的光路上，用于对三基色光进行图像调制，得到对应的三基色图像光；合光组件用于接收三基色图像光，并对三基色图像光进行合光形成彩色投影图像。
通过上述方案，本申请的有益效果是：利用光源组件与波长转换装置产生的光作为光源，通过对波长转换装置出射的受激光进行滤光，选取具有合适光谱分布的光，使得照射在多个光调制器上的光的功率尽量均衡，热负载最大的一个光调制器承受的热负载减小，从而在不增加单个光调制器的最大热负载的情况下提高显示亮度，且能够平衡多个光调制器的温升，使光路受到的热膨胀等热影响比较均衡，降低由光调制器之间相对热致位移带来的显示质量降低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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。其中：
图1是明视觉下的光谱光视效率曲线；
图2是Rec.709标准色域图；
图3是入射光在DMD上照亮区域的示意图；
图4是本申请提供的投影显示系统第一实施例的结构示意图；
图5是本申请提供的投影显示系统第二实施例的结构示意图；
图6是本申请提供的投影显示系统第三实施例的结构示意图；
图7是图6所示的实施例中三基色光的归一化功率光谱示意图；
图8是本申请提供的投影显示系统第四实施例的结构示意图；
图9是本申请提供的投影显示系统第五实施例的结构示意图；
图10是本申请提供的投影显示系统第六实施例的结构示意图；
图11是本申请提供的投影显示系统第七实施例的结构示意图；
图12是本申请提供的投影显示系统第八实施例的结构示意图；
图13是图12所示的实施例中三基色光的归一化功率光谱示意图；
图14是本申请提供的投影显示系统第九实施例的结构示意图；
图15是图14所示的实施例中三基色光的归一化功率光谱示意图。
具体实施方式
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的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。
不同波长的光引起人眼的感受程度是不同的，对于功率相同但波长不同的单色光，人眼感受到的明亮程度也是不同的；经过大量实验测量，在明亮环境下(亮度大于3cd/m2)，人眼对光的敏感程度在波长为555nm处达到最大值，而在远离此波长时迅速降低；如果在单位波长内Pλ瓦的辐射能通量相当于Фλ流明的光通量，则其比值Kλ＝Фλ/Pλ可表示1瓦的辐射能通量所对应的流明数；波长为555nm的黄光所对应的这一数值K555最大，约为683lm/W。任一其他波长的单色光的Kλ与K555之比表征了人眼对该单色光的相对灵敏度，称为光谱光视效率(spectral luminous efficiency)或视见函数(visibility function)，可用Vλ表示，即Vλ＝Kλ/K555，国际照明委员会(CIE，International Commission on illumination)采用的明视觉下的光谱光视效率曲线如图1所示。
而对比于光源而言，其光视效能是光源发出的光通量和光功率之比，单位是lm/W，也被称为光源的辐射发光效率，对于宽谱光源，其光视效能如下所示：
Figure BDA0002537180480000031
其中，Φe(λ)是波长为λ的光源的辐射能通量。
对于三基色光的彩色显示而言，几乎所有的颜色都可以用RGB三基色按照某个特定的比例混合而成，在显示系统中通常使用RBG三色光组合显示各种颜色，为此显示行业推出了多种颜色标准，包括Rec.709标准和DCI/P3标准等，以Rec.709标准为例，其规定的色域为由CIE1931标准中色坐标分别为R(0.64，0.33)、G(0.30，0.60)、B(0.15，0.06)三点围成的三角形区域，推荐白场的色坐标为(0.3127，0.3290)，如图2所示；若使用色坐标分别对应这三个顶点位置的三种光作为显示系统的三基色，通过颜色混合定律可以计算得到当三基色光的亮度占比分别为R：21.3％、G：71.5％、B：7.2％时，可以产生坐标为(0.3127，0.3290)的推荐白场。
在投影设备中，数字微镜器件(DMD，Digital Micromirror Device)的热负载主要来自入射光在DMD上的热损耗，图3所示为入射光在DMD上照亮区域的示意图，入射光斑可以分为3个区域：光斑超出反射镜阵列的部分(窗口区域)、反射镜阵列的边缘部分(边界区域)以及反射镜阵列的有效区域(阵列区域)，窗口区域在设定区域中的面积占比与吸收率分别为x1与α1；边界区域在设定区域中的面积占比与吸收率分别为x2与α2；阵列区域在设定区域中的面积占比与吸收率分别为x3与α3；若屏幕上显示总光通量为Ф，光视效能为K，入射DMD的光到达屏幕的效率为η1，则DMD上的热负载为：
Figure BDA0002537180480000041
其中，Qelectrical为驱动DMD电路产生的热功率，其值通常远远小于入射光在DMD上的热损耗，由此可以得出提高光视效能可以有效地降低DMD的热负载，即当DMD能够承受的热负载不变时，通过提高光视效能可以有效地提高屏幕上显示的总光通量。
对于具有多个数字微镜器件(空间光调制器)的投影系统而言，投影系统能够显示的最大白场亮度由最热的一个空间光调制器能够承受的光致热负载决定。以具有三个空间光调制器的投影系统为例进行说明，若光源能够产生足够大的亮度，设单个空间光调制器的热负载上限为QM，显示白场时三个空间光调制器的光致热负载分别为QR、QG以及QB，则系统能够显示的最大白场亮度由最热的一个空间光调制器能够承受的光致热负载Qi决定，即Qi≤QM-Qelectrical。
若照射在空间光调制器上的三基色光功率分别为PR、PG以及PB，可以使用无量纲的离散系数(coefficient of variation)来表征三基色光的功率离散程度，将其定义为这组数据的标准差与平均值之比，即：
Figure BDA0002537180480000042
其中，
Figure BDA0002537180480000051
为平均值。
类似地，任意两种颜色的光的功率离散程度可以定义为：
Figure BDA0002537180480000052
其中，i，j＝R，G，B，且i≠j。
根据不同颜色的光的功率离散程度可表征三基色光分别入射到对应的空间光调制器上的功率分布的均衡情况；功率离散程度越小，则表明三基色光分别入射到对应的空间光调制器上的功率分布越均衡。
CIE LUV颜色空间与CIE1931 XYZ颜色空间为不同标准的均匀颜色空间，两个颜色空间的颜色空间坐标可对颜色进行表示和评价，其中，CIE LUV颜色空间坐标与CIE1931XYZ颜色空间坐标之间的换算关系为：
Figure BDA0002537180480000053
其中，(x,y)为CIE1931 XYZ颜色空间的坐标值，(u',v')为CIE LUV颜色空间的坐标值。
投影系统的色域覆盖率可表征显示设备对色彩的还原能力，若测试得到投影机显示纯RGB场的测试中心点在CIE1976标准中的色坐标分别为(u'r,v'r)、(u'g,v'g)以及(u'b,v'b)，则定义色域面积为：
Figure BDA0002537180480000054
定义色域覆盖率为：
Figure BDA0002537180480000055
SJ/T 11346-2015标准要求投影机色域覆盖率≥32％，GB 32028-2015标准要求高色域投影机的色域覆盖率≥33％。
目前具有三个空间光调制器的投影显示系统主要是利用三基色显示原理来进行显示，使用三个空间光调制器分别调制RGB三基色光，然后使用合光元件将调制后的三基色图案合成完整的彩色图案；不同的投影显示系统由于选取的三基色光的光谱特性各异，因此对应的三基色光的色坐标和光视效能也各不相同，根据颜色混合原理，显示白场时照射在三个空间光调制器上的三基色光的亮度和功率占比各不相同且差异较大。
假设空间光调制器上的光致热负载正比于与照射在其上的光功率，三基色光功率相对均衡即三个空间光调制器的热负载相对均衡。
请参见图4，图4是本申请提供的投影显示系统第一实施例的结构示意图。投影显示系统包括：光源组件11、波长调节组件12、调制组件13和合光组件14；本实施例中，调制组件13包括3个光调制器：第一光调制器131、第二光调制器132以及第三光调制器133。
光源组件11用于出射投影光，并将投影光出射至波长调节组件12，光源组件11可为激光激发荧光的光源组件或三基色光光源组件；其中，投影光包括红基色光、蓝基色光和绿基色光。
波长调节组件12用于接收投影光，并对投影光的光谱进行调节，以提高投影光入射至调制组件13上的光视效能，且调节后的投影光入射到调制组件13上功率分布均衡；其中，波长调节组件12可以为具有波长选择性的反射器件或透射器件，包括但不限于长通滤光片、短通滤光片、带通滤光片、陷波滤光片、二向色镜或偏振分色镜；此外，波长调节组件12还可包括补充光源，通过选择补充光源的波长以调节光源组件11出射的对应的颜色的光的光谱。
调制组件13设置于波长调节组件12的出射光路上，本实施例中，调制组件13包括3个光调制器，分别设置在红基色光、蓝基色光和绿基色光的出射光路上，其用于对红基色光、蓝基色光和绿基色光分别进行图像调制，得到相应的红色图像光、蓝色图像光和绿色图像光。
合光组件14设置于调制组件13的出射光路上，其用于接收调制组件13调制后得到的红色图像光、蓝色图像光和绿色图像光，红色图像光、蓝色图像光和绿色图像光进行合光得到彩色投影图像。进一步地，彩色投影图像可通过合光组件14的出射光路上设置的投影镜头(图中未画出)在投影平面上进行投影。
根据上述公式(2)可知，当空间光调制器能够承受的热负载不变时，提高入射至空间光调制器的光视效能可以有效提高屏幕上显示的总光通量，即提高显示亮度；而对于具有三个空间光调制器的投影系统而言，能够显示的最大白场亮度由最热的一个空间光调制器能够承受的光致热负载决定。而根据公式(1)可知，对于光源的光视效能而言，与其光谱范围相关。由此，可通过对光源组件出射的投影光的光谱进行调节进而调整入射至每个空间光调制器上的光的光视效能，令每个空间光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件，并令每个空间光调制器的热负载达到各种的热负载极限，从而在不增加单片空间光调制器最大热负载的情况下提供投影显示系统的亮度。
进一步地，每个空间光调制器的热负载的均衡状态可通过入射至每个空间光调制器上的光的功率的均衡状态进行表征，而入射至每个空间光调制器上的光的功率的均衡状态可通过入射至每个空间光调制器上的光的功率离散系数进行表征，由此，每个空间光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件可为入射至每个空间光调制器上的光的功率离散系数小于或等于预设功率离散系数。
进一步，本实施例中，调制组件13包括3个空间光调制器，由此，预设功率离散系数可包括第一预设功率离散系数和第二预设功率离散系数。进一步，每个空间光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件可为入射至三个空间光调制器上的光的功率离散系数小于或等于第一预设功率离散系数，且入射至三个空间光调制器上的光中，功率较大的两种光之间的功率离散系数小于或等于第二预设功率离散系数。本实施例中，第一预设功率离散系数可为25％，第二预设功率离散系数可为18％，可以理解的是，第一预设功率离散系数和第二预设功率离散系数的具体数值可根据实际需求进行调制，本实施例对此不做具体限制。
进一步，根据投影显示系统的色彩还原度的要求，本实施例在对光源组件出射的投影光的光谱进行调节后，投影显示系统的色域覆盖率大于或等于预设色域覆盖率。本实施例中，预设色域覆盖率根据GB32028-2015标准和/或GB 32028-2015进行设置，具体地，该预设色域覆盖率可以为32％或33％。
请参阅图5，图5是本申请提供的投影显示系统第二实施例的结构示意图，本实施例中，投影显示系统包括：光源组件11、波长调节组件12、调制组件13和合光组件14；其中，调制组件包括3个光调制器；光源组件11包括第一光源111、波长转换装置112以及第二光源113。
第一光源111用于提供激发光，其可以为激发光；波长转换装置112设置在激发光的光路上，其用于接收激发光并产生相应的受激光，并向波长调节组件12出射产生的受激光；具体地，该受激光中包含三基色光中的至少两种基色光，波长转换装置112上设置有至少一个波长转换区域。
第二光源113用于出射预设波段的基色光，且该预设波段的基色光与受激光中包含的基色光的颜色不同；具体地，第二光源113可产生至少一种激光，其可以为激光器或发光二极管，能够将产生的激光通过激光出射光路入射至波长调节组件12；以激光器为例，第二光源113出射的激光可包括多种颜色的激光，比如蓝激光、红光或绿光。
在一具体的实施例中，第一光源111可为蓝光光源，蓝光光源出射的蓝激光作为激发光入射至波长转换装置112上的波长转换区域，波长转换区域上包含有能够进行波长转换的波长转换物质，该波长转换物质接收蓝激光并向波长调节组件12出射波长不同于蓝激光的受激光，波长转换物质可以是量子点或荧光材料等，以荧光材料为例，不同颜色的荧光材料在激发光的激发下可出射相应颜色的荧光，荧光材料可包括黄色荧光材料、红色荧光材料或绿色荧光材料等。
波长调节组件12设置于受激光的光路上，其用于对受激光进行滤光，得到具有预设波段的滤波光；具体地，波长调节组件13包括至少一个波长选择元件，该波长选择元件可对入射的受激光进行滤光，输出相应的滤波光，该滤波光的波长为预设波段；例如，受激光为黄色荧光，波长选择元件对该黄色荧光进行滤光，生成红色荧光和/或绿色荧光。
调制组件13设置于波长调节组件12的出射光路上，本实施例中，调制组件13包括3个光调制器，分别设置在红基色光、蓝基色光和绿基色光的出射光路上，其用于对红基色光、蓝基色光和绿基色光分别进行图像调制，得到相应的红色图像光、蓝色图像光和绿色图像光；3个光调制器的热负载符合热负载均衡条件。
合光组件14设置于图像光(包括红色图像光、蓝色图像光和绿色图像光)的光路上，其用于对多束图像光进行合光处理，输出合成光，以形成彩色投影图像；具体地，合光组件14可对多个光调制器出射的图像光进行合光，生成合成光，该合成光为白光。
进一步地，请参阅图6，图6是本申请提供的投影显示系统第三实施例的结构示意图，在一实施方式中，第一光源111为激发光源，该激发光源的发光波长可为455nm，激发光源可以为蓝光光源，即激发光为455nm的蓝光；激发光入射至波长转换装置112，波长转换装置112吸收激发光并出射相应的受激光，本实施例中波长转换装置112包括黄色光转换区域和绿光转换区域，相应的受激光包括黄色荧光和绿色荧光。第二光源113为蓝光光源，蓝光光源用于产生蓝基色光，蓝基色光的波长可为465nm。
进一步地，如图6所示，波长调节组件包括具有第一截取波长的第一波长选择元件121与具有第二截取波长的第二波长选择元件122；第一波长选择元件121用于从波长转换装置112出射的黄色荧光中获取与第一截取波长对应的红基色光；第二波长选择元件122用于从波长转换装置112出射的绿色荧光中获取与第二截取波长对应的绿基色光。
光调制器的数量为3个，第一光调制器131设置在第一波长选择元件121输出的滤波光(即红基色光)的光路上，第二光调制器132设置在第二波长选择元件122输出的滤波光(即绿基色光)的光路上，第三光调制器133设置在蓝基色光的光路上。
本实施例中，第一波长选择元件121为截至波长为590nm的滤光片，第二波长选择元件122为截取波长范围为520nm～575nm的滤光片，由此，可通过第一波长选择元件121从黄色荧光中选择出波长大于590nm的红色荧光，将该红色荧光作为红基色光，并可通过第二波长选择元件122从黄色荧光中选择出波长范围为520nm～575nm的绿色荧光，将该绿色荧光作为绿基色光。
本实施例的归一化功率光谱如图7所示，蓝基色光的色坐标与光视效能分别为(0.136，0.040)与50.5lm/W，红基色光的色坐标与光视效能分别为(0.649，0.350)与269.4lm/W，绿基色光的色坐标与光视效能分别为(0.287，0.695)与629.2lm/W。合成白光的色坐标为(0.313，0.329)，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的光通量占比分别为26.60％、68.21％以及5.19％，对应的功率占比分别为31.86％、34.98％以及33.16％，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的功率离散系数为4.7％，其小于上述第一预设功率离散系数，功率较大的两种基色光(红基色光与绿基色光)的功率离散系数为3.8％，其小于上述第二预设功率离散系数，由此，本实施例中三基色光入射至相应的光调制器上的功率较为平衡，对应的光调制器131-133的光致热负载也比较平衡；投影显示系统的色域覆盖率为39.3％，满足GB32028-2015标准，能够显示的最大白光亮度为922.4×Q/η2，相较现有技术得到了很大提高。
本实施方式利用第一波长选择元件121与第二波长选择元件122来对三基色光进行滤光，调节三基色光的光谱分布，从而调节三基色光的色坐标，使得投影显示系统的色域覆盖率满足预设覆盖率的同时，三基色光的光功率分布满足热负载均衡条件，即使得第一光调制器131、第二光调制器132以及第三光调制器133上的热负载尽量均衡，由于热负载与显示亮度相关，进而使得投影显示系统在满足色域要求的同时，其显示亮度得到提高。
在另一实施方式中，请参阅图8，图8是本申请提供的投影显示系统第四实施例的结构示意图，该投影显示系统为以激光激发荧光为光源的具有三个光调制器的投影显示系统。
本实施例中，调制组件包括第一光调制器211、第二光调制器212、第三光调制器213，合光组件包括TIR(Total Internal Reflection，全内反射)棱镜221和Philips棱镜组222。图8中省略了光源组件，可以理解的是，光源组件的结构可与上述图4至图6中任意一实施例中的光源组件的结构相似，本实施例不再赘述。
波长调节组件23为设置在光源组件和调制组件之间的波长选择元件，具体地，波长调节组件23包括沿光路依次设置的第一波长选择元件231和第二波长选择元件232。
光源组件出射的投影光入射至第一波长选择元件231和第二波长选择元件232以进行光谱调节，经过光谱调节后的投影光经过TIR棱镜221的全反射后进入Philips棱镜组222，由Philips棱镜组222将投影光进行分光后分别入射至第一光调制器211、第二光调制器212和第三光调制器213，其中，第一光调制器211、第二光调制器212以及第三光调制器213分别对红基色光、绿基色光以及蓝基色光进行调制进而得到对应的红色图像光、绿色图像光以及蓝色图像光。进一步，蓝色图像光、红色图像光和绿色图像光经过Philips棱镜组222合光后入射至成像光学系统24而在投影屏幕进行图像显示。
在又一实施方式中，请参阅图9，图9是本申请提供的投影显示系统第五实施例的结构示意图，该实施例的投影显示系统为多调制器投影显示系统。
本实施例中，调制组件包括第一光调制器311、第二光调制器312和第三光调制器313，第一光调制器311、第二光调制器312以及第三光调制器313分别对蓝基色光、红基色光以及绿基色光进行调制进而得到对应的蓝色图像光、红色图像光以及绿色图像光。图9中省略了光源组件，可以理解的是，光源组件的结构可与上述图4至图6中任意一实施例中的光源组件的结构相似，本申请不再赘述。
如图9所示，投影光经过聚焦透镜33后入射至第一分色镜341，第一分色镜341用于透射红光并反射其他波段的光，进而使得投影光经过第一分色镜341后被分为红基色光以及蓝基色光和绿基色光的混合光；红基色光进一步经过反射镜351的反射后入射至第二光调制器312。蓝基色光和绿基色光的混合光进一步入射至第二分色镜342，第二分色镜342用于反射绿光并透射其他波段的光，进而令绿基色光被反射后向第三光调制器313入射，蓝基色光被透射后进一步被反射镜352与反射镜353反射至第一光调制器311。
波长调节组件包括第一波长选择元件321与第二波长选择元件322，第一波长选择元件321设置在第二分色镜342与第三光调制器313之间，第二波长选择元件322设置在反射镜351与第二光调制器312之间。
本实施例提供了一种利用调制组件进行显示的方案，对于具有多个光调制器的投影显示系统，投影显示系统能够显示的最大亮度受限于热负载最大的一个光调制器，本实施例通过调节照射在每个光调制器的光束的光谱特性，在投影显示系统的色域覆盖率满足预设覆盖率的情况下，尽可能将热负载平衡地分配到多个光调制器上，使得热负载最大的一个光调制器承受的热负载减小，从而在不增加单个光调制器的最大热负载的情况下提高显示亮度，而且能够平衡多个光调制器的温升，使光路受到的热膨胀等热影响比较均衡，降低由光调制器之间相对热致位移带来的显示质量降低，比如热失焦、热漂移以及色彩分离等。
进一步，请参阅图10，图10是本申请提供的投影显示系统第六实施例的结构示意图，该实施例的投影显示系统为多调制器投影显示系统。
本实施例中，调制组件包括第一光调制器411、第二光调制器412和第三光调制器413，第一光调制器411、第二光调制器412以及第三光调制器413分别对蓝基色光、红基色光以及绿基色光进行调制进而得到对应的蓝色图像光、红色图像光以及绿色图像光。图10中省略了光源组件，可以理解的是，光源组件的结构可与上述图4-图6中任意一实施例中的光源组件的结构相似，区别在于本实施例的光源组件出射的投影光为偏振投影光，本申请不再赘述。
波长调节组件包括第一波长选择元件421与第二波长选择元件422，第一波长选择元件421为设置在光源组件与第三光调制器413之间的滤光片；第二波长选择元件422为设置在光源组件与第二光调制器412之间的滤光片。
如图10所示，偏振投影光经过聚焦透镜43后入射至第一分色镜441，第一分色镜441用于反射蓝光并透射其他波段的光，进而使得偏振投影光经过第一分色镜441后被分为蓝基色光以及红基色光和绿基色光的混合光；蓝基色光进一步经过反射镜45的反射后入射至第一光调制器411；红基色光和绿基色光的混合光进一步入射至第二分色镜442，第二分色镜442用于反射绿光并透射其他波段的光，进而令绿基色光被反射后向第三光调制器413入射，红基色光被透射后向第二光调制器412入射。
请参阅图11，图11是本申请提供的投影显示系统第七实施例的结构示意图，本实施例是在图5所示的实施例的基础上进行的改进，本实施例中波长调节组件52包括波长选择元件521和补充光源522。
第一光源111为激发光源，该激发光源的发光波长可为455nm，激发光源可以为蓝光光源，即激发光为波长为455nm的蓝光；激发光入射至波长转换装置512，波长转换装置512吸收激发光并出射相应的受激光，本实施例中波长转换装置512包括黄光转换区域，相应的受激光包括黄色荧光。第二光源为蓝光光源513，蓝光光源513用于产生蓝基色光，该蓝基色光的波长可为465nm。
在一具体的实施例中，如图12所示，波长选择元件521包括具有第一截取波长的第一波长选择元件521a和具有第二截取波长的第二波长选择元件521b；第一波长选择元件521a用于从波长转换装置512出射的黄色荧光中获取与第一截取波长对应的红色荧光；第二波长选择元件521b用于从波长转换装置512出射的黄色荧光中获取与第二截取波长对应的绿基色光。
补充光源包括第一补充光源522a，第一补充光源522a用于出射红光，波长转换装置512出射的第一受激光与第二受激光分别为绿基色光与红色荧光，该红色荧光和第一补充光源522a出射的红光组合得到红基色光。
光调制器的数量为3个，第一光调制器531设置在第一波长选择元件521a输出的滤波光的光路上，第二光调制器532设置在第二波长选择元件521b输出的滤波光的光路上，第三光调制器533设置在蓝基色光的光路上。
本实施例中，红光的波长为638nm；第一波长选择元件521a为截取波长范围大于588nm的滤光片；具体地，第一波长选择元件521a用于截取黄色荧光中波长大于588nm的部分作为红色荧光，红色荧光与波长为638nm的红光共同组成红基色光，红光与红色荧光的光通量之比为4：1。
第二波长选择元件521b为截取波长范围大于520nm且小于573nm的滤光片，即第二波长选择元件521b用于截取黄色荧光中波长为520nm～573nm的部分作为绿基色光。
三基色光的归一化功率光谱如图13所示，红基色光的色坐标与光视效能分别为(0.662，0.338)与228.3lm/W，绿基色光的色坐标与光视能效分别为(0.297，0.687)与636.0lm/W。合成白光的色坐标为(0.32，0.34)，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的光通量占比分别为24.08％、71.16％以及4.76％，对应的功率占比分别为33.85％、35.90％以及30.25％，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的功率离散系数为8.6％，功率较大的两种基色光(红基色光与绿基色光)的功率离散系数为4.2％，其小于上述第二预设功率离散系数，由此，本实施例中三基色光入射至相应的光调制器上的功率较为平衡，对应的光调制器531-533的光致热负载比较平衡，投影显示系统的色域覆盖率为41.3％，满足GB 32028-2015标准，能够显示的最大白光亮度为893.8×Q/η2，相较现有技术得到了很大提高。
在另一具体的实施例中，如图14所示，波长调节组件52包括具有第一截取波长的第一波长选择元件521a、具有第二截取波长的第二波长选择元件521b以及补充光源，该补充光源包括第一补充光源522a和第二补充光源522b。
进一步地，波长转换装置512出射的受激光包括绿色荧光与红色荧光，第一波长选择元件521a用于从波长转换装置512出射的黄色荧光中获取与第一截取波长对应的红色荧光，第一补充光源522a用于出射红光，即第一补充光源522a为红光激光器，红色荧光和红光组合得到红基色光；第二波长选择元件521b用于从波长转换装置512出射的黄色荧光中获取与第二截取波长对应的绿色荧光，第二补充光源522b用于出射绿光，即第二补充光源522b为绿光激光器，绿色荧光和绿光组合得到绿基色光。
本实施例中，红光的波长为638nm，第一波长选择元件521a为截取波长范围大于580nm的滤光片；具体地，第一波长选择元件521a用于截取黄色荧光中波长大于580nm的部分作为红色荧光，红色荧光与波长为638nm的红光共同组成红基色光，红光与红色荧光的光通量之比为17:3。
绿光的波长为525nm，第二波长选择元件521b为截取波长范围大于520nm且小于580nm的滤光片；具体地，第二波长选择元件521b用于截取黄色荧光中波长为520nm～580nm的部分作为绿色荧光，绿色荧光与波长为525nm的绿光共同组成绿基色光，绿光与绿色荧光的光通量之比为9:1。
本实施例的归一化功率光谱如图15所示，红基色光的色坐标与光视效能分别为(0.638，0.361)与266.5lm/W，绿基色光的色坐标与光视效能分别为(0.282，0.685)与585.4lm/W。合成白光的色坐标为(0.313，0.329)，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的光通量占比分别为28.59％、66.30％以及5.11％，对应的功率占比分别为33.35％、35.20％以及31.45％，红基色光、绿基色光以及蓝基色光的功率离散系数为5.6％，功率较大的两种基色光(红基色光与绿基色光)的功率离散系数为3.8％，其小于上述第一预设功率离散系数，投影显示系统的色域覆盖率为37.0％，其小于上述第二预设功率离散系数，由此，本实施例中三基色光入射至相应的光调制器上的功率较为平衡，对应的光调制器531-533的光致热负载比较平衡，能够显示的最大白光亮度为883.0×Q/η2，相较现有技术得到了很大提高。
在其他实施例中，还可以按照一定比例将三个光调制器的热负载提高到极限值，以使得投影显示系统能够显示的最大亮度得到提升。本申请针对使用三个光调制器的投影显示系统，在显示白场时能够将热负载平衡地分配到三个光调制器上，并尽可能使各个光调制器的热负载达到热负载极限，一方面可以降低传统方案中热负载最高的光调制器的热负载，另外一方面可以均衡提高三个光调制器的热负载，充分利用三个光调制器的散热能力，进而在不增加单个光调制器最大热负载的情况下提高显示亮度；且由于三个光调制器上的光致热负载相对均衡，能够平衡三个光调制器的温升，使光路受到的热膨胀等热影响比较均衡，降低由光调制器之间相对热致位移带来的显示质量降低。
以上仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种投影显示系统，其特征在于，包括光源组件、波长调节组件、调制组件和合光组件，所述调制组件包括多个光调制器；其中，
所述光源组件，用于出射包含三基色光的投影光；
所述波长调节组件，用于接收所述投影光，并对所述投影光的光谱进行调节，以令经过光谱调节后的所述投影光入射至所述多个光调制器上时，所述多个光调制器的热负载之间达到热负载均衡条件；
所述多个光调制器，分别设置于所述波长调节组件出射的三基色光的光路上，用于对所述三基色光进行图像调制，得到对应的三基色图像光；
所述合光组件用于接收所述三基色图像光，并对所述三基色图像光进行合光形成彩色投影图像。
2.根据权利要求1所述的投影显示系统，其特征在于，
所述热负载均衡条件包括入射至所述多个光调制器上的光的功率离散系数小于或等于预设功率离散系数。
3.根据权利要求2所述的投影显示系统，其特征在于，
所述预设功率离散系数包括第一预设功率离散系数和第二预设功率离散系数；
所述入射至所述多个光调制器上的光的功率离散系数小于或等于预设功率离散系数，包括：
入射至所述多个光调制器上的光的功率离散系数小于或等于所述第一预设功率离散系数，且入射至所述多个光调制器上的光中，功率较大的两种光之间的功率离散系数小于或等于所述第二预设功率离散系数。
4.根据权利要求3所述的投影显示系统，其特征在于，
所述第一预设功率离散系数为25％，所述第二预设功率离散系数为18％。
5.根据权利要求1所述的投影显示系统，其特征在于，
所述光源组件包括第一光源、第二光源和波长转换装置，所述波长转换装置上设置有至少一波长转换区域；
所述第一光源用于提供激发光；
所述波长转换装置设置在所述激发光的光路上，用于接收所述激发光并产生相应的受激光，所述受激光中包含所述三基色光中的至少两种基色光；
所述第二光源用于出射预设波段的基色光，所述预设波段的基色光与所述受激光中包含的基色光的颜色不同。
6.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，
所述第二光源为蓝光光源，所述波长转换装置包括黄光转换区域和绿光转换区域；
所述波长调节组件包括具有第一截取波长的第一波长选择元件和具有第二截取波长的第二波长选择元件；
所述第一波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的黄色荧光中获取与所述第一截取波长对应的红基色光；
所述第二波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的绿色荧光中获取与所述第二截取波长对应的绿基色光。
7.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，
所述第二光源为蓝光光源，所述波长转换装置包括黄光转换区域；
所述波长调节组件包括具有第一截取波长的第一波长选择元件、具有第二截取波长的第二波长选择元件和第一补充光源；
所述第一波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的黄色荧光中获取与所述第一截取波长对应的红色荧光，所述第一补充光源用于出射红光，所述红色荧光和所述红光组合得到红基色光；
所述第二波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的黄色荧光中获取与所述第二截取波长对应的绿基色光。
8.根据权利要求5所述的投影显示系统，其特征在于，
所述第二光源为蓝光光源，所述波长转换装置包括黄光转换区域；
所述波长调节组件包括具有第一截取波长的第一波长选择元件、具有第二截取波长的第二波长选择元件、第一补充光源和第二补充光源；
所述第一波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的黄色荧光中获取与所述第一截取波长对应的红色荧光，所述第一补充光源用于出射红光，所述红色荧光和所述红光组合得到红基色光；
所述第二波长选择元件，用于从所述波长转换装置出射的黄色荧光中获取与所述第二截取波长对应的绿色荧光，所述第二补充光源用于出射绿光，所述绿色荧光和所述绿光组合得到绿基色光。
9.根据权利要求1所述的投影显示系统，其特征在于，
所述投影显示系统的色域覆盖率大于或等于预设色域覆盖率。
10.根据权利要求9所述的投影显示系统，其特征在于，
所述预设色域覆盖率为33％。
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