CN113960864A

CN113960864A - 投影系统

Info

Publication number: CN113960864A
Application number: CN202010705596.0A
Authority: CN
Inventors: 龚晨晟; 赵鹏; 陈晨; 余新; 胡飞; 李屹
Original assignee: Appotronics Corp Ltd
Current assignee: Shenzhen Appotronics Corp Ltd
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2022-01-21
Also published as: WO2022017269A1

Abstract

本发明提供一种投影系统，包括激光光源、分光轮、荧光轮和光处理系统。分光轮包括部分分光区和引导区，部分分光区用于将激光光源出射的激发光分成第一激发光和第二激发光，引导区用于引导激光光源出射的激发光沿第二光路出射。荧光轮用于使来自第二光路的第二激发光转换成第一受激光，并用于使激光光源出射的激发光转换成第二受激光。光处理系统包括分光件、第一空间光调制器和第二空间光调制器。本发明提供的投影系统的第一空间光调制器和第二空间光调制器可以满时间工作，并且由于部分分光区对激发光的分光，降低了用于显示的激发光的功率，提升了投影系统的显示位深。

Description

投影系统

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种投影系统。

背景技术

位深(bit depth)，也称为色深(color depth)，是指表示灰度图像中某个像素灰度信息时所需要的位数。位深越大，即所需要的位数越多，相邻灰度值之间的差别越小，对模拟信息的数值化采样越不明显，图像中灰度差别的过渡越自然顺滑。

然而，现有的双空间光调制器显示系统的位深不能满足日益增长的投影显示的需求，亟需提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投影系统，以解决提升投影系统的位深的技术问题。本发明实施例通过以下技术方案来实现上述目的。

本发明提供一种投影系统，包括激光光源、分光轮、荧光轮和光处理系统。激光光源用于出射激发光。分光轮包括部分分光区和引导区，部分分光区用于将激光光源出射的激发光分成第一激发光和第二激发光，第一激发光沿第一光路出射，第二激发光沿第二光路出射，引导区用于引导激光光源出射的激发光沿第二光路出射。荧光轮用于使来自第二光路的第二激发光转换成第一受激光，并用于使激光光源出射的激发光转换成第二受激光，并将第一受激光转换成第三受激光或第四受激光或第三受激光与第四受激光的混合光。光处理系统包括分光件、第一空间光调制器和第二空间光调制器，分光件用于将来自第一光路的第一激发光引导至第一空间光调制器，将第三受激光或第四受激光引导至第一空间光调制器或第二空间光调制器，并将第二受激光引导至第一空间光调制器和第二空间光调制器。

在一种实施方式中，第二受激光和第一受激光为不同色光，分光件还用于将第二受激光分成第三受激光和第四受激光，将第三受激光引导至第一空间光调制器，并将第四受激光引导至第二空间光调制器；第一空间光调制器用于调制第一激发光和第三受激光，第二空间光调制器用于调制第四受激光。

在一种实施方式中，第二受激光和第一受激光为同色光，分光件还用于将第一受激光和第二受激光均分成第三受激光和第四受激光，将第三受激光引导至第一空间光调制器，并将第四受激光引导至第二空间光调制器；第一空间光调制器用于调制第一激发光和第三受激光，第二空间光调制器用于调制第四受激光。

在一种实施方式中，投影系统还包括分光轮控制器和荧光轮控制器，分光轮控制器用于控制分光轮的转动，荧光轮控制器用于控制荧光轮的转动，分光轮和荧光轮相位同步。

在一种实施方式中，投影系统还包括第一调制控制器和第二调制控制器，第一调制控制器用于控制第一空间光调制器，第二调制控制器用于控制第二空间光调制器，第一调制控制器、第二调制控制器、分光轮和荧光轮相位同步。

在一种实施方式中，荧光轮包括同心设置的光转换区和导光区，导光区环绕光转换区，光转换区用于将第二激发光和激光光源出射的激发光分别转换成第一受激光和第二受激光，导光区用于将第一受激光和第二受激光均引导至分光件。

在一种实施方式中，光转换区包括第一光转换区和第二光转换区，第一光转换区用于将第二激发光转换成第一受激光，第二光转换区用于将激光光源出射的激发光转换成第二受激光，导光区包括第一导光区和第二导光区，第一导光区对应于第一光转换区，用于将第一受激光引导至分光件，第二导光区对应于第二光转换区，用于将第二受激光引导至分光件。

在一种实施方式中，第一光转换区对应的圆心角等于部分分光区对应的圆心角。

在一种实施方式中，部分分光区的透射率等于部分分光区的反射率。

在一种实施方式中，部分分光区的透射率大于部分分光区的反射率。

在一种实施方式中，部分分光区的透射率小于部分分光区的反射率。

在一种实施方式中，投影系统还包括镜头，光处理系统还包括合光装置，合光装置用于将自第一空间光调制器调制出射的光和以及自第二空间光调制器调制出射的光进行合光并入射至镜头，镜头用于投影。

在一种实施方式中，投影系统还包括中继系统，中继系统包括第一二向色片、匀光件和中继透镜组件，第一二向色片用于反射第一激发光并透射第一受激光和第二受激光，匀光件位于第一二向色片和中继透镜组件之间，中继透镜组件用于将第一激发光、第一受激光和第二受激光会聚至分光件。

在一种实施方式中，投影系统还包括引导组件，引导组件包括第二二向色片和反射组件，第二二向色片和反射组件均位于第二光路，第二二向色片用于将第二激发光和激光光源出射的激发光引导至荧光轮，并将第一受激光和第二受激光引导至反射组件，反射组件用于将第一受激光和第二受激光引导至第一二向色片。

相较于现有技术，本发明提供的投影系统的第一空间光调制器和第二空间光调制器可以满时间工作，并且由于部分分光区对激发光的分光，降低了用于显示的激发光的功率，提升了投影系统的显示位深。

本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本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发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是现有技术中不同位深对应的灰度图像的效果对比图。

图2是现有技术中DMD二进制PMW时序调制方法及调制示例。

图3是现有技术中DLP显示系统的工作原理示意图。

图4是现有技术中DMD单个镜片翻转或者不动状态动态控制曲线。

图5是现有技术中双空间光调制器显示系统的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的分光轮的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的荧光轮的结构示意图。

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作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。

为了更好的理解本申请，下面先对本申请实现时所涉及的相关技术进行简要说明：

位深(bit depth)，也称为色深(color depth)，是指表示灰度图像中某个像素灰度信息时所需要的位数。位深越大，即所需要的位数越多，相邻灰度值之间的差别越小，对模拟信息的数值化采样越不明显，图像中灰度差别的过渡越自然顺滑。请参阅图1，示出了不同位深对应的灰度图像的效果对比图，如图1中a图所示，显示位深为1的灰度图像只有2¹＝2种状态，即亮和暗；如图1中b图所示，而显示位深为8的图像像素可以有2⁸＝256种灰度状态，即

其中I_m为可以显示的最大亮度，此时的灰度模式图像有256个可能的灰色值，可以显示画面上更多的细节。可选的，与位深相关的另外一个概念叫做最低有效位LSB(least significant bit)，它对应显示中相邻两个灰阶之间的灰度差别，对于位深为n的灰度显示，LSB对应的亮度为I_m/2ⁿ。

DMD(Digital Micromirror Device,数字微镜芯片)通过调控单个 micromirror的on状态的时间占空比来实现对单个像素灰度的调节。假设DMD在一帧之内(1/60＝16.67ms)可以实现15位RGB显示，且RGB三个颜色时序均匀分配，即一个颜色子帧可以实现5位灰度显示。每个颜色照明时间内翻转2⁵＝32次，完成每次翻转需要的时间为

对应LSB翻转的时间。如图2所示，在一种实施方式中，可以将LSB+1位对应的时间翻倍，更高位对应的时间依次翻倍。值得注意的是，DMD的micromirror每次翻转都是可以独立控制的。

在现有的DLP(digital light processing，数字光处理)显示系统中，如图 3所示，均匀稳定的光照射到DMD上，通过控制DMD上一帧中单个反射镜片处于“on”状态的时间比例来控制其对应像素的灰度值，其可以实现的最小灰度值取决于LSB对应的操作时间。单个镜片从一个状态翻转到另外一个状态所需的时间叫做翻转时间(crossover time)，约为几个微秒，不同工艺和结构略有差别。如图4所示，连续两个状态之间可以切换的时间叫做切换时间(switching time)，约为15～20微秒。DMD微镜状态切换速度越快，即显示最小灰度值LSB处于“on”状态时间占比越小，对应的亮度就越低。因此单个切换时间(switchingtime)在显示一帧灰度图像所需时间上的占比决定了LSB的亮度。

可选的，对于单DMD的RGB三色投影显示系统，若帧率为60Hz，平均每种颜色对应的时间为

假设最小灰度值LSB为20us，此时 DMD每一帧中基色光可实现的切换次数为5560us÷20us＝278>255，因此最大可以实现约2⁸-1＝255次切换，因此对于单DMD投影显示系统，RGB每种颜色对应的位深一般为8位。

双片式DLP投影系统中通常使用荧光轮在完成色彩的时域分离。使用荧光谱含有绿色波段的荧光配合绿色修色片获得绿基色光，使用荧光谱含有红色波段的荧光配合红色修色片获得红光。其中荧光轮中不同颜色区域的划分原则通常是若保持空间光调制器处于全开状态，荧光轮转一圈的时间内出射镜头的光能够混成白色。

现有的双空间光调制器投影显示系统如图5所示，激光器102发出的蓝激光经过分光轮400之后时序地分成透射和反射光束，透射部分经过反蓝透黄镜301、匀光组件303、中继透镜组304之后，经分光棱镜305之后由TIR (Total Internal Reflection，全内反射)棱镜306入射空间光调制器501，并最终通过棱镜308合光之后从镜头309投影于屏幕；反射部分经过收集透镜组 302入射荧光荧光轮401上激发黄色荧光，黄色荧光通过收集透镜组302、两片透黄反蓝片301、匀光组件303、中继透镜组304之后，经分光棱镜305之后出射红基色光和绿基色光，红基色光由TIR棱镜306入射空间光调制器 501，绿基色光由TIR棱镜307入射空间光调制器502，并最终通过棱镜308 合光之后从镜头309投影于屏幕。

可以使用波长为455nm的蓝激光作为蓝基色光，并以其激发起的受激光为红绿基色光。若将激发一种典型黄光荧光粉产生的受激光在590nm处分色得到短波段部分为绿基色光，长波段部分为红基色光，则RGB基色光的色坐标分别为R：(0.649,0.350)、G:(0.325,0.630)、B:(0.151,0.023)。组合产生坐标为(0.313,0.329) 的推荐白场时，三基色光的亮度占比分别为R：19.6％、G：77.5％、B：2.9％。由于绿基色光和红基色光都由蓝激光激发受激光产生，因此蓝激光的光通量与其激发的红绿受激光之间形成比例关系，假设光通量为1流明的蓝激光能够激发产生0.78流明红色受激光和3.82流明绿色受激光。则计算得出分光轮400 的透蓝区域和反蓝区域对应的角度分别为37°和323°。

若显示帧率为60Hz，且空间光调制器的最短开启时间为15us，对应最低有效位LSB，能够显示绿基色光的灰度状态数为(323°)/(360°)×1/60s×1/15us+1＝998，但是出于白平衡考虑，每帧画面中绿光的开启总时间不能超过

因此实际能够显示的灰度状态数为 11.9ms/15us+1＝797>2⁹，能够实现9位位深。能够显示蓝基色光的灰度状态数为 (37°)/(360°)×1/60s×1/15us+1＝115>2⁶，能够实现6位位深，可见各基色光能够实现的位深一般，无法呈现更多的图像细节。

可选的，在双片式DLP投影显示系统中，可以使用分光轮实现蓝光和黄光的时域分离，再由红绿分光膜将红光和绿光分到两个空间光调制器上处理。假设RGB单色光各自时间占空比为100％时的光通量分别为Φ_R、Φ_G、Φ_B，使用加法混色原则计算可以得到使用RGB基色光混成指定白光时流明占比分别为ρ_R、ρ_G、ρ_B。则分光轮上各基色光的总角度θ_B、θ_Y可以使用下式计算得到 (其中t_R、t_G、t_B分别为合成白光时显示RGB色光的时长)：

其中，若B基色光和R基色光由同一空间光调制器控制，计算公式可以为：

若B基色光和G基色光由同一空间光调制器控制，计算公式可以为：

下面将结合附图具体描述本申请的各实施例。

第一实施例

请参阅图6和图7，本发明提供一种投影系统1，包括激光光源10、分光轮 20、荧光轮30和光处理系统40。激光光源10用于出射激发光。分光轮20包括部分分光区21和引导区23，部分分光区21用于将激光光源10出射的激发光分成第一激发光和第二激发光，第一激发光沿第一光路出射，第二激发光沿第二光路出射，引导区23用于引导激光光源出射的激发光沿第二光路出射。荧光轮30 用于使来自第二光路的第二激发光转换成第一受激光，并用于使激光光源出射的激发光转换成第二受激光，其中第一受激光可通过荧光轮30的滤光区分成第三受激光或第四受激光、或第三受激光与第四受激光的混合光。光处理系统40 包括分光件42、第一空间光调制器43和第二空间光调制器44，分光件42用于将来自第一光路的第一激发光引导至第一空间光调制器43，分光件42用于将第一受激光滤光而来的第三受激光或第四受激光引导至第一空间光调制器43或第二空间光调制器44，并将第二受激光分成进入第一空间光调制器43的第三受激光和进入第二空间光调制器44的第四受激光，或将第二受激光分成进入第一空间光调制器43的第四受激光和进入第二空间光调制器44的第三受激光。可以理解的是，若第三受激光进入第一空间光调制器43，此时第四受激光进入第二空间光调制器44；若第三受激光进入第二空间光调制器44，此时第四受激光进入第一空间光调制器43。

具体地，激光光源10可以包括激光器，激光器可以是单个的激光器、激光芯片或者激光二极管等，或者其他激光发射装置。可以理解，激光光源10也可以包括两个、三个或者多个激光器，多个激光器可以阵列设置，以增加激光的光强，多个激光器还可以非均匀设置。

在本实施例中，激光光源10可以为蓝光光源，则相应的激发光为蓝激光。由于蓝光光源的成本较低，因此使用蓝光光源可以降低成本。蓝激光作为基色光，又作为激发光，激发出红光和绿光其它两种基色光，从而可以混成白光并出射。

本实施例中，分光轮20为圆环形，分光轮20的中间可以为无效区域，可以设置玻璃或者其他材质。周围区域为功能区域。在其他实施方式中，分光轮20 还可以为圆形、矩形、椭圆形或者梯形的一种。

在本实施例中，部分分光区21的透射率等于部分分光区21的反射率，具体地，部分分光区21具有对蓝光透过率为50％，反射率为50％的薄膜，薄膜可以通过粘贴或者镀覆的形式设置于部分分光区21。也就是说，激发光被部分分光区21分成沿不同光路出射的第一激发光和第二激发光。其中第一激发光可以作为蓝基色光，经由第一空间光调制器43调制之后出射；第二激发光用于激发受激光。由于部分分光区21的设置，用于显示的蓝基色光功率变弱，出于白平衡的考虑，分光轮20上的部分分光区21的时序占比可以提高，以增加部分分光区21对应的透蓝时序占比，从而提升投影系统1的调制位深。

引导区23具有蓝光反射膜，蓝光反射膜也可以通过粘贴或镀覆的形式设置于引导区23。引导区23用于将激光光源出射的激发光反射至荧光轮30。

在本实施例中，部分分光区21和引导区23对应的角度可以通过计算得出。作为一种示例，使用波长为455nm的蓝激光作为蓝基色光，并以其激发起的受激光为红绿基色光。分色得到短波段部分为绿基色光，长波段部分为红基色光，则RGB基色光的色坐标分别为R：(0.649,0.350)、G:(0.325,0.630)、B:(0.151, 0.023)。组合产生坐标为(0.313,0.329)的推荐白场时，三基色光的亮度占比分别为R：19.6％、G：77.5％、B：2.9％。由于绿基色光和红基色光都由蓝激光激发受激光产生，因此蓝激光的光通量与其激发的红绿受激光之间形成比例关系。测量数据显示，光通量为1流明的蓝激光能够激发产生0.78流明红色受激光和3.82流明绿色受激光。处于白平衡考虑，可以计算得到分光轮20上半透半反部分分光区21和反蓝引导区23的角度分别67.5°和292.5°。

具体地，分光轮20的部分分光区21和引导区23的角度计算方法如下：

先由

其中i＝R,G,B

计算得到RGB显示时间比值。式中ρ_R:ρ_G:ρ_B＝19.6％:77.5％:2.9％

Φ_R:Φ_G:Φ_B＝0.78lm∶3.82lm∶1lm

计算得到t_R:t_G:t_B＝52.01％:41.99％:6％

若红基色光和蓝基色光由第一空间光调制器43处理，绿基色光由第二空间光调制器44处理，由于部分分光区21的一半蓝激发光用于蓝基色光显示，一半蓝激发光激发荧光用于绿基色光显示，因为上述时间可转换成： t_R:t_G:t_B＝52.01％:35.99％:12％

此时半透半反区域的角度为

反蓝区域的角度为292.5°；

若绿基色光和蓝基色光由第一空间光调制器43处理，红基色光由第二空间光调制器44处理，由于部分分光区21的一半蓝激发光用于蓝基色光显示，一半蓝激发光激发荧光用于红基色光显示，因为上述时间可转换成： t_R:t_G:t_B＝46.01％:41.99％:12％

此时半透半反区域的角度为

反蓝区域的角度为280°；

以红基色光和蓝基色光由第一空间光调制器43处理，绿基色光由第二空间光调制器44处理为例，若显示帧率为60Hz，且空间光调制器的最短开启时间为 15～20us，即对应最低有效位LSB，此时能够显示蓝基色光的灰度状态数为(67.5°)/(360°)×1/60s×1/15us+1＝209>2⁷，能够实现7位位深，大于现有技术双空间光调制器投影显示系统的6位位深。假设部分分光区域21对蓝激发光的透过率和反射率均为50％，当引导区23对应的绿基色光的强度为I，显示的最低有效位对应的亮度最小可以为

则在部分分光区21 对应的绿基色光强度为0.5I，最低有效位对应的亮度最小可以为

由于I_m2＜I_m1，因此可以选用I_m2作为LSB对应的最小亮度进行计算。出于白平衡考虑，绿基色光的最大强度为 0.8I＝1789I_m2。则实际编码显示的绿光灰度的集合为{0,I_m2,I_m2,3I_m2,…1789I_m2}， 1790>2¹⁰即能够显示的最大位深为10位，大于现有技术双空间光调制器投影显示系统的6位位深。需要说明的，红基色光对应的位深计算同绿基色光，不再鳌述。

可以看出，通过将部分分光区21设置为半透半反结构，使得作为激发光的蓝光光量增加，进一步使得经激发光波长转换产生的绿光或红光光量增加，在蓝基色光的调制时段，增加的绿光或红光可通过另外一空间光调制器进行调制出射，可进一步增加绿光或红光的调制，使得绿光或红光的位深增加；另外将部分分光区21设置为半透半反结构会降低用于显示的蓝基色光亮度，使得在出射预设白场情况下的蓝基色光时序占比必须增加，即每帧时间内蓝段的总时长增加，进而能够显示蓝基色光的灰度状态数增加，因此蓝光的的位深也获得了提高。因此，本实施例的分光轮20的部分分光区21为半透半反结构，可以同时增加红光、绿光和蓝光的位深，从而提升了投影系统的显示位深。

请参阅图6和图8，荧光轮30与分光轮20的相位同步，其中，相位同步指的是分光轮20和荧光轮30的转速相同，并且在转动过程中的位置对应。荧光轮30包括同心设置的光转换区32和导光区34。其中导光区34环绕光转换区 32，导光区34还位于光转换区32远离分光轮20的一侧，在本实施例中，导光区34可以和光转换区32贴合，具体可以通过焊接或者粘结的方式进行贴合。在其他实施方式中，导光区34还可以和光转换区32一体设置。

光转换区32用于将第二激发光和激光光源出射的激发光分别转换成第一受激光和第二受激光。具体地，光转换区32包括第一光转换区322和第二光转换区324，第一光转换区322用于将第二激发光转换成第一受激光，第二光转换区 324用于将激光光源出射的激发光转换成第二受激光。在本实施例中，第一光转换区322和第二光转换区324均涂有黄光荧光粉，因此第一受激光和第二受激光为同色光(黄色受激光)，可以理解的是，在其它实施例中，第一光转换区322 和第二光转换区324可以设置不同颜色的荧光粉，并出射不同颜色的受激光。第一光转换区322对应的圆心角等于部分分光区21对应的圆心角，这样可以保证第二部分激准确地入射至荧光轮30的第一光转换区322，并且可以保证激光光源出射的激发光可以准确地入射至荧光轮30的第二光转换区324。

导光区34用于对第一受激光进行滤光以出射第三受激光和第二受激光。具体地，导光区34包括第一导光区341和第二导光区343，其中，第一导光区341 对应于第一光转换区322，第一导光区341用于将第一受激光修色成第三受激光或第四受激光或者第三受激光与第四受激光的混合光并引导至分光件42；第二导光区343对应于第二光转换区324，用于将第二受激光引导至分光件42。在本实施例中，第一导光区341用于将第一受激光转换成第四受激光，具体地，第一导光区341设有绿光带通滤色片，通带为480nm～590nm，也就是仅允许黄光中的绿光透过，第四受激光为绿色受激光。在一种实施方式中，第一导光区341 用于将第一受激光转换成第三受激光，具体地，第一导光区341可以设有红光带通滤色片，第三受激光为红色受激光。在另一种实施方式中，第一导光区341 用于将第一受激光转换成第三受激光和第四受激光的混合光，即黄色受激光，此时，第一导光区341可以设有黄光带通滤色片或者透明玻璃等。在本实施例中，第一导光区341对应的圆心角等于部分分光区21对应的圆心角，这样设置可以使第一受激光准确地入射至第一导光区341，第二受激光准确地入射至第二导光区343。第二导光区343设有透明玻璃，也就是允许黄光透过，即第二受激光透过第二导光区343的透明玻璃后进入分光件42。

分光件42还用于将第二受激光分成第三受激光和第四受激光，将第三受激光引导至第一空间光调制器43，并将第四受激光引导至第二空间光调制器44。

在本实施例中，第一空间光调制器43用于调制第一激发光和第三受激光，第二空间光调制器44用于调制第四受激光。

投影系统1还包括分光轮控制器50、荧光轮控制器60、第一调制控制器70 和第二调制控制器80。分光轮控制器50可以和分光轮20电性连接，用于控制分光轮20的转动；荧光轮控制器60可以和荧光轮30电性连接，用于控制荧光轮30的转动；第一调制控制器70可以和第一空间光调制器43电性连接，用于控制第一空间光调制器43；第二调制控制器80可以和第二空间光调制器44电性连接，用于控制第二空间光调制器44。通过分光轮控制器50、荧光轮控制器 60、第一调制控制器70和第二调制控制器80可以控制第一调制控制器70、第二调制控制器80、分光轮20和荧光轮30相位同步。

请参阅图6、图7和图8，在本实施例中，投影系统1还包括中继系统90，中继系统90用于将第一激发光、第四受激光和第二受激光会聚至分光件42，并减少光线传输时的能量损失。

中继系统90同时位于第一光路和第二光路上，包括第一二向色片91、匀光件93和中继透镜组件95。其中，第一二向色片91用于反射第一激发光并透射第四受激光和第二受激光，在本实施例中，第一二向色片91为透黄反蓝色片。在其他实施方式中，可以根据光源装置的不同设置不同的性能的二向色片。匀光件93位于第一二向色片91和中继透镜组件95之间，匀光件93可以是单复眼透镜或者复眼透镜组。中继透镜组件95用于将第一激发光、第四受激光和第二受激光会聚至分光件42。

投影系统1还包括引导组件100，引导组件100包括第二二向色片110和反射组件120。第二二向色片110和反射组件120均位于第二光路，第二二向色片 110用于将第二激发光和激光光源出射的激发光引导至荧光轮30，并将第一受激光和第二受激光引导至反射组件120。在本实施例中，第二二向色片110为透蓝反黄二向色片。反射组件120用于将第四受激光和第二受激光引导至第一二向色片91。反射组件120包括第一反射件121、第二反射件122和第三反射件 123。其中第一反射件121和第二反射件122分别位于荧光轮30的两侧，第二反射件122和第三反射件123位于荧光轮30的同侧并且相对设置。第一反射件 121用于将第二二向色片110反射的第一受激光反射至第一导光区341，并将第二受激光反射至第二导光区343；第二反射件122用于将第一导光区341出射的第四受激光和第二导光区343出射的第二受激光反射至第三反射件123；第三反射件123用于将第二反射件122出射的第四受激光和第二受激光反射至第一二向色片91。

在本实施例中，引导组件100还包括收集透镜组130和会聚透镜140。收集透镜组130位于第而二向色片和光转换区32之间，用于将透过第二二向色片 110的第二激发光会聚至光转换区32并将激发产生的第一受激光会聚至第二二向色片110。还用于将透过第二二向色片110的激光光源出射的激发光会聚至光转换区32并将激发产生的第二受激光会聚至第二二向色片110。会聚透镜140 位于第一反射件121和导光区34之间，用于将第一受激光会聚至第一导光区 341，还用于将第二受激光会聚至第二导光区343。

在本实施例中，光处理系统40还包括第一全内反射棱镜45、第二全内反射棱镜46和合光装置47。其中第一全内反射棱镜45与第一空间光调制器43相邻，用于将分光件42出射的第三受激光和第一激发光反射至第一空间光调制器 43，并将第一空间光调制器43调制后的第三受激光和第一激发光反射至合光装置47。第二全内反射棱镜46与第二空间光调制器44相邻，用于将分光件42出射的第四受激光反射至第二空间光调制器44，并将第二空间光调制器44调制后的第四受激光反射至合光装置47。合光装置47用于将自第一空间光调制器43 调制出射的第一激发光和第三受激光以及自第二空间光调制器44调制出射的第四受激光进行合光，并将合光后的光线出射至投影屏幕。在本实施例中，合光装置47为合光棱镜。

投影系统还包括镜头200，镜头200与合光装置47相邻，用于对从合光装置47合光后并出射的光线进行投影显示。

在本实施例中，第一光路是光线经第一二向色片91、中继系统90至分光件 42所传输的路径；第二光路是光线经第二二向色片110、收集透镜组130、荧光轮30的光转换区32、收集透镜组130、第二二向色片110、第一反射件121、会聚透镜140。荧光轮30的导光区34、第二反射件122、第三反射件123、第一二向色片91、中继系统90至分光件42所传输的路径。

综上，本发明提供的投影系统1的第一空间光调制器43和第二空间光调制器44可以满时间工作，并且通过将部分分光区21设置为半透半反结构，使得作为激发光的蓝光光量增加，进一步使得经激发光波长转换产生的绿光或红光光量增加，在蓝基色光的调制时段，增加的绿光或红光可通过另外一空间光调制器进行调制出射，可进一步增加绿光或红光的调制，使得绿光或红光的位深增加；另外将部分分光区21设置为半透半反结构会降低用于显示的蓝基色光亮度，使得在出射预设白场情况下的蓝基色光时序占比必须增加，即每帧时间内蓝段的总时长增加，进而能够显示蓝基色光的灰度状态数增加，因此蓝光的的位深也获得了提高，提升了投影系统1的显示位深。

第二实施例

请参阅图7，与第一实施例不同的是，本实施例的部分分光区21的透射率 T大于部分分光区21的反射率R，即T>R。由于用于显示的蓝基色光亮度降低，每帧时间内蓝段的总时长占比增加，能够显示蓝基色光的灰度状态数依然会增加。而对于绿光，在引导区23显示的最低有效位对应的亮度最小为I_m1，在部分分光区21的绿光强度为R*I，最低有效位对应的亮度最小可以为min(I_m2)＝R×I_m1，可以通过在分光轮20的部分分光区21时段增加绿光最低有效位对应的“on”时长，使I_m2＝0.5I_m1，依然可以得到增量间距相同的灰度集合{0,I_m2,I_m2,3I_m2,…NI_m2}，提高绿光的显示位深。对于红光同理。

第三实施例

请参阅图7，与第一实施例不同的是，本实施例的部分分光区21的透射率 T小于部分分光区21的R反射率，即T<R。由于用于显示的蓝基色光亮度降低，每帧时间内蓝段的总时长增加，能够显示蓝基色光的灰度状态数依然会增加。而对于绿光，在引导区23显示的最低有效位对应的亮度最小为I_m1，在部分分光区21的绿光强度为R*I，最低有效位对应的亮度最小可以为min(I_m2)＝R×I_m1，可以通过在分光轮20的引导区23时段增加绿光最低有效位对应的“on”时长，使 I_m1＝2I_m2，依然可以得到增量间距相同的灰度集合{0,I_m2,I_m2,3I_m2,…NI_m2}，提高绿光的显示位深。对于红光同理。

第四实施例

请参阅图8，与第一实施例不同的是，本实施例提供的第一光转换区322和第二光转换区324涂覆不同颜色的荧光粉，具体地，第一光转换区322涂有绿光荧光粉或红光荧光粉，第二光转换区324涂有黄光荧光粉。此时，经第一光转换区322转换的第一受激光为绿色荧光或红色荧光，第二受激光为与第一受激光不同色光的黄色荧光。分光件42还用于将第二受激光转换成第三受激光和第四受激光，需要说明的，本实施例中，经分光件42分成的第三受激光为红光，第四受激光为红光，将第三受激光引导至第一空间光调制器43，并将第四受激光引导至第二空间光调制器44；另外分光件42还用于将第一激发光引导至第一空间光调制器43，将第一受激光引导至第二空间光调制器44；第一空间光调制器43用于调制第一激发光和第三受激光，第二空间光调制器44用于调制第一受激光和第四受激光。出于白平衡考虑，RGB三基色光的占比有所改变，蓝激光的光通量与其激发的红绿荧光之间形成比例关系。基于相似的理由，本实施例提供的光源结构1依然能够提高显示位深，此处不再鳌述。

第五实施例

请参阅图6，与第一实施例不同的是，本实施例提供的光源结构1的第四受激光被引导至第一空间光调制器43调制后出射，第三受激光被引导至第二空间光调制器44调制后出射。本实施例提供的光源结构1依然能够提高显示位深。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种投影系统，其特征在于，包括：

激光光源，用于出射激发光；

分光轮，包括部分分光区和引导区，所述部分分光区用于将激光光源出射的激发光分成第一激发光和第二激发光，所述第一激发光沿第一光路出射，所述第二激发光沿第二光路出射，所述引导区用于引导激光光源出射的激发光沿所述第二光路出射；

荧光轮，用于使来自所述第二光路的第二激发光转换成第一受激光，使所述激光光源出射的激发光转换成第二受激光，并将所述第一受激光转换成第三受激光或第四受激光或所述第三受激光与所述第四受激光的混合光；及

光处理系统，包括分光件、第一空间光调制器和第二空间光调制器，所述分光件用于将来自第一光路的第一激发光引导至所述第一空间光调制器，将所述第三受激光或所述第四受激光引导至所述第一空间光调制器或所述第二空间光调制器，并将所述第二受激光引导至所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器。

2.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第二受激光和所述第一受激光为不同色光，所述分光件还用于将所述第二受激光分成第三受激光和第四受激光，将所述第三受激光引导至所述第一空间光调制器，并将所述第四受激光引导至所述第二空间光调制器；所述第一空间光调制器用于调制所述第一激发光和所述第三受激光，所述第二空间光调制器用于调制所述第四受激光。

3.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述第二受激光和所述第一受激光为同色光，所述分光件还用于将所述第一受激光和所述第二受激光分成第三受激光和第四受激光，将所述第三受激光引导至所述第一空间光调制器，并将所述第四受激光引导至所述第二空间光调制器；所述第一空间光调制器用于调制所述第一激发光和所述第三受激光，所述第二空间光调制器用于调制所述第四受激光。

4.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括分光轮控制器和荧光轮控制器，所述分光轮控制器用于控制所述分光轮的转动，所述荧光轮控制器用于控制所述荧光轮的转动，所述分光轮和所述荧光轮相位同步。

5.根据权利要求4所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括第一调制控制器和第二调制控制器，所述第一调制控制器用于控制所述第一空间光调制器，所述第二调制控制器用于控制所述第二空间光调制器，所述第一调制控制器、所述第二调制控制器、所述分光轮和所述荧光轮相位同步。

6.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述荧光轮包括同心设置的光转换区和导光区，所述导光区环绕所述光转换区，所述光转换区用于将所述第二激发光和所述激光光源出射的激发光分别转换成所述第一受激光和所述第二受激光，所述导光区用于将所述第一受激光和所述第二受激光均引导至所述分光件。

7.根据权利要求6所述的投影系统，其特征在于，所述光转换区包括第一光转换区和第二光转换区，所述第一光转换区用于将所述第二激发光转换成所述第一受激光，所述第二光转换区用于将所述激光光源出射的激发光转换成所述第二受激光，所述导光区包括第一导光区和第二导光区，所述第一导光区对应于所述第一光转换区，用于将所述第一受激光引导至所述分光件，所述第二导光区对应于所述第二光转换区，用于将所述第二受激光引导至所述分光件。

8.根据权利要求7所述的投影系统，其特征在于，所述第一光转换区对应的圆心角等于所述部分分光区对应的圆心角。

9.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述部分分光区的透射率等于所述部分分光区的反射率。

10.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述部分分光区的透射率大于所述部分分光区的反射率。

11.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述部分分光区的透射率小于所述部分分光区的反射率。

12.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括镜头，所述光处理系统还包括合光装置，所述合光装置用于将自所述第一空间光调制器调制出射的光以及自所述第二空间光调制器调制出射的光进行合光并入射至所述镜头，所述镜头用于投影。

13.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括中继系统，所述中继系统包括第一二向色片、匀光件和中继透镜组件，所述第一二向色片用于反射所述第一激发光并透射所述第一受激光和所述第二受激光，所述匀光件位于所述第一二向色片和所述中继透镜组件之间，所述中继透镜组件用于将所述第一激发光、所述第一受激光和所述第二受激光会聚至所述分光件。

14.根据权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述投影系统还包括引导组件，所述引导组件包括第二二向色片和反射组件，所述第二二向色片和所述反射组件均位于所述第二光路，所述第二二向色片用于将所述第二激发光和所述激光光源出射的激发光引导至所述荧光轮，并将所述第一受激光和所述第二受激光引导至所述反射组件，所述反射组件用于将所述第一受激光和所述第二受激光引导至所述第一二向色片。