CN116165833A - 光源系统及投影装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光源系统及投影装置，该光源系统包括激发光源，用于产生激发光；光路切换装置，用于引导来自激发光源的激发光交替的沿第一光路和第二光路出射，且可动态的调整在周期内沿第一光路出射的时段和沿第二光路出射的时段的比例；波长转换元件，用于将激发光转换为受激光，且设置在第一光路和第二光路中的至少一个光路上。本申请通过引入一个光路切换装置，将激发光分为多个光路，且可根据需要动态的调整在周期内沿不同光路出射的时段的比例，进而可以调整不同颜色光的占比，从而可以在不调节电流的情况下，调节投影画面的亮度。

Description

光源系统及投影装置

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种光源系统及投影装置。

背景技术

在投影系统中，通常需要通过三基色光，如蓝光、绿光和红光合光形成投影图像。目前，常用的一种方法是通过激发光入射波长转换装置产生投影所需的三基色光，如使用蓝色光源激发波长转换区域的波长转换材料从而产生绿光和红光，并利用合光元件对三基色光进行合光，然后入射到光调制装置(如DMD装置)，经光调制装置引导至镜头出射到投影面，从而形成投影图像。

发明内容

投影显示的亮度是影响投影效果的一个重要因素，目前，提升投影显示的亮度常用的方法是提升光源的电流、提高对亮度贡献较大的受激光的占比等途径，而在激光投影系统中，光源的电流通常是固定的，一旦预先设定好，在运行过程中将不能动态调整。同时，波长转换装置同样也是固定不动或者按照预定的频率转动，这些都无法在运行过程中进行动态的调整。有鉴于此，本申请实施例提供一种光源系统及投影装置，可以动态的调整周期内沿不同光路出射的时段的比例，即调节受激光和激发光的占比，从而调节投影画面的亮度。

第一方面，本申请实施例提供一种光源系统，包括：

激发光源，用于产生激发光；

光路切换装置，用于引导来自激发光源的激发光交替的沿第一光路和第二光路出射，且可动态的调整在周期内沿第一光路出射的时段和沿第二光路出射的时段的比例；

波长转换元件，用于将激发光转换为受激光，且设置在第一光路和第二光路中的至少一个光路上。

在一种可能的实现方式中，所述光路切换装置包括第一光路切换元件和第二光路切换元件，其中，

第一光路切换元件包含透射来自激发光源的激发光的第一透射区和反射来自激发光源的激发光的第一反射区；

第二光路切换元件包含透射第一光路切换元件的出射光的第二透射区和反射第一光路切换元件的出射光的第二反射区；

当第一透射区和第二透射区同时出现在光路中时，第一光路切换元件和第二光路切换元件将激发光引导至第一光路，当第一反射区或第二反射区出现在光路中时，第一光路切换元件和第二光路切换元件将激发光引导至第二光路。

在一种可能的实现方式中，还包括：

第一驱动部件，用于驱动第一光路切换元件，使得第一透射区和第一反射区交替地出现在光路中；

第二驱动部件，用于驱动第二光路切换元件，使得第二透射区和第二反射区交替地出现在光路中。

在一种可能的实现方式中，还包括：

控制部件，用于控制第一光路切换元件和第二光路切换元件的相对位置，调节第一透射区和第二透射区重叠区域的大小。

在一种可能的实现方式中，还包括：

第三驱动部件，用于驱动第一光路切换元件和第二光路切换元件，使得第一透射区和第一反射区交替地出现在光路中，并使得第二透射区和第二反射区交替地出现在光路中。

在一种可能的实现方式中，还包括：

传动部件，将第一光路切换元件和第二光路切换元件连接在一起；

第三驱动部件用于驱动第一光路切换元件、第二光路切换元件和传动部件三者之一，以使第一光路切换元件和第二光路切换元件同步运动。

在一种可能的实现方式中，第一光路切换元件的表面所在平面与第二光路切换元件的表面所在平面不平行。

在一种可能的实现方式中，经第一反射区反射的激发光与经第二反射区反射的激发光可入射至同一元件。

在一种可能的实现方式中，还包括：

合光组件，用于将第一光路和第二光路的光进行合光。

在一种可能的实现方式中，设置有反射式波长转换元件的光路中设置有第一分光滤光元件，所述第一分光滤光元件用于透射激发光，并将波长转换元件发出的受激光反射至合光组件。

在一种可能的实现方式中，合光组件包括第二分光滤光元件，所述第二分光滤光元件用于透射第一光路上的光并反射第二光路上的光，或者用于反射第一光路上的光并透射第二光路上的光。

在一种可能的实现方式中，合光组件还包括第一反射元件，所述第一反射元件用于将第一光路上的光或第二光路上的光反射至第二分光滤光元件。

在一种可能的实现方式中，波长转换元件为透射式波长转换元件，合光组件包括第二反射元件、第三反射元件和第三分光滤光元件，其中，第二反射元件用于将第一光路上的光或第二光路上的光反射至第三反射元件；第三反射元件将光引导至第三分光滤光元件；第三分光滤光元件用于反射第三反射元件的出射光并透射第二光路上的光或第一光路上的光，或者用于透射第三反射元件的出射光并反射第二光路上的光或第一光路上的光。

在一种可能的实现方式中，还包括：

照明光源，用于产生照明光；

第四分光滤光元件，用于透射第二分光滤光元件的出射光并反射照明光，或者用于反射第二分光滤光元件的出射光并透射照明光。

在一种可能的实现方式中，还包括：

照明光源，用于产生照明光；

第五分光滤光元件，用于透射第三分光滤光元件的出射光并反射照明光，或者用于反射第三分光滤光元件的出射光并透射照明光。

在一种可能的实现方式中，还包括：

第四驱动部件，用于驱动波长转换元件。

在一种可能的实现方式中，波长转换元件包括多个波长转换区，用于产生多种颜色的受激光。

第二方面，本申请实施例提供一种投影装置，所述投影装置包括第一方面及第一方面可能的实现方式中所述的光源系统。

本申请通过引入一个光路切换装置，将激发光分为多个光路，且可根据需要动态的调整在周期内沿不同光路出射的时段的比例，如通过反射和透射将激发光引导至不同的光路，通过至少两个包含透射区和反射区的光路切换元件的结合，可以实现动态的调整在周期内沿不同光路出射的时段的比例，进而可以调整不同颜色光的占比，从而可以在不调节电流的情况下，调节投影画面的亮度。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件。其中：

图1为本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种光源系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种光路切换装置的调节示意图；

图4为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，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。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。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，都应当属于本申请保护的范围。此外，虽然本申请中公开内容按照示范性一个或几个实例来介绍，但应理解，可以就这些公开内容的各个方面也可以单独构成一个完整技术方案。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“以下至少一项(者)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(者)，可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c，或，a和b和c，其中a、b和c可以是单个，也可以是多个。另外，为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请的实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定。比如，本申请实施例中的第一触发消息中的“第一”和第二触发消息中的“第二”仅用于区分不同的触发消息。本申请实施例中出现的第一、第二等描述，仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本申请实施例中对设备个数的特别限定，不能构成对本申请实施例的任何限制。“上”、“下”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等术语，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是具备暗示或指示意义，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请中，“示例地”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例地”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例地”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

为了彻底理解本申请，将在下面提供详细的描述，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

图1为本申请实施例提供的一种光源系统的结构示意图。如图1所示，光源系统包括激发光源11、光路切换装置和波长转换元件21，其中，激发光源11用于产生激发光，光路切换装置用于引导来自激发光源11的激发光交替的沿第一光路和第二光路出射，且可动态的调整在周期内沿第一光路出射的时段和沿第二光路出射的时段的比例，波长转换元件21用于将激发光转换为受激光。图1所示实施例中，波长转换元件21设置在其中一个光路上，在其他实施例中，波长转换元件21可设置在其中的另一个光路上，也可在两个光路上均设置波长转换元件21，如图2所示，本申请实施例对此不进行限制。

本申请实施例通过光路切换装置调整在周期内沿第一光路出射的时段和沿第二光路出射的时段的比例，即可调整周期内激发光照射在波长转换元件21上的时长，从而调整波长转换元件21产生的受激光的占比，进而调节投影画面的亮度。

在一些实施例中，光路切换装置包含两个光路切换元件，即光路切换元件61和光路切换元件62，这两个光路切换元件都包含透射激发光的透射区和反射激发光的反射区，当光路切换元件61和光路切换元件62的透射区同时出现光路中时，将激发光引导至第一光路，当光路切换元件61和光路切换元件62中至少一者的反射区出现在光路中时，将激发光引导至第二光路。需要说明的是，光路切换元件61和光路切换元件62的透射区及反射区的大小可相同，也可不同，本申请实施例对此不进行限制。可选地，透射区可为镂空设置，减少光路切换元件的材料，从而降低成本。

光路切换元件61和光路切换元件62可分别通过各自的驱动部件进行驱动，且可驱动光路切换元件61和光路切换元件62同步运动，也可驱动光路切换元件61和光路切换元件62异步运动，使得各自的透射区和反射区交替地出现在光路中。也可通过一个控制部件(图中未示出)控制光路切换元件61和光路切换元件62的相对位置，调节两者的透射区重叠区域的大小，进一步地，通过一个驱动部件驱动光路切换元件61和光路切换元件62，使其同步运动。需要说明的是，光路切换元件61和光路切换元件62可为两个单独的部件，也可为一个整体的部件，若光路切换元件61和光路切换元件62为一个整体的部件，则光路切换装置还包括传动部件(图中未示出)，通过该传动部件将光路切换元件61和光路切换元件62连接在一起，驱动部件可驱动光路切换元件61、光路切换元件62和传动部件三者之一，以使光路切换元件61和光路切换元件62同步运动。

假设激发光源11为蓝光光源，当需要对不同颜色的光占比进行调整时，例如当需要减少蓝光比例时，可调节两个光路切换元件的相对位置，使得一个单位周期内，反射区域增加，透射区域减少，此时反射至波长转换元件21的时间增加，而透射出的蓝光的时间减少，从而实现在单位周期内降低了蓝光的占比，如图3所示。图3中，黑色区域表示反射区，白色区域表示透射区，初始时刻，一个单位周期内，反射区域和透射区域的大小相同，如图3中(a)图所示，调节之后，反射区域增加，透射区域减少，如图3中(b)图所示。

光路切换元件61和光路切换元件62之间具有一定的距离，改变两者之间的距离和/或两者的表面所在平面之间的夹角，经其反射的激发光可入射至不同元件，也可入射至同一元件。示例地，光路切换元件61的表面所在平面与光路切换元件62的表面所在平面不平行，从而使得经光路切换元件61反射的激发光与经光路切换元件62反射的激发光足够靠近，如图1所示。

继续参阅图1，波长转换元件21为静态反射式波长转换元件，激发光源11发出的激发光在光路切换装置的反射区反射后经分光滤光元件31引导至波长转换元件21，波长转换元件21将激发光转换为受激光，受激光在分光滤光元件31反射至合光组件进行合光，本实施例中，分光滤光元件31可为透射激发光而反射受激光的二向色镜；激发光源11发出的激发光在光路切换装置的透射区透射至合光组件进行合光。

合光组件可根据光路的需要进行布置，在图1所示实施例中，合光组件包括反射元件41和分光滤光元件32，分光滤光元件31将受激光引导至反射元件41，经反射元件41反射后入射至分光滤光元件32，经光路切换元件61和光路切换元件62的透射区透射的激发光也入射至分光滤光元件32，分光滤光元件32可透射激发光而反射受激光，或者可反射激发光而透射受激光，从而对第一光路的光和第二光路的光进行合光；经分光滤光元件32合光后的光可入射至色轮51等部件。在图2所示实施例中，合光组件包括分光滤光元件32，两个光路的光入射至分光滤光元件32进行合光。

图4为本申请实施例提供的又一种光源系统的结构示意图。与图1所示实施例不同的是，图4所示实施例的光源系统还包括照明光源12，照明光源12用于发射与激发光和受激光不同颜色的照明光，通过分光滤光元件33与激发光和受激光进行合光，共同形成投影图像所需要的光，其中，分光滤光元件33可透射分光滤光元件32的出射光并反射照明光，或者可反射分光滤光元件32的出射光并透射照明光。需要说明的是，照明光源12也可为补偿光源，对激发光或受激光中特定颜色的光进行补偿。图4所示实施例中的其他结构与图1所示实施例相同，在此不再详细介绍。

在一些实施例中，波长转换元件21可为动态的波长转换元件，利用驱动部件驱动波长转换元件21，如图5-9所示。在图5-7所示实施例中，波长转换元件21为动态反射式波长转换元件，如反射式荧光轮，波长转换元件21可只包含一个波长转换区，如图5和图7所示，波长转换元件21也可包含多个波长转换区，用于产生多种颜色的受激光，如图6所示。波长转换元件21也可为透射式波长转换元件，如图8-9所示，此时在激发光入射至波长转换元件21前不需要分光滤光元件，波长转换元件21产生的受激光从背向激发光入射的方向出射，经反射元件41和反射元件42引导至合光组件，如分光滤光元件32。相比静态的波长转换元件，波长转换区域不会一直受激发光照射，降低了波长转换材料淬灭的几率，并且由于波长转换元件带动散热，可以有更好的散热性能。

本申请实施例还提供一种投影装置，包括上述实施例涉及的光源系统，投影装置中还包括其他组件，如投影镜头等，这些组件的设置可参见相关技术，在此不再赘述。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种光源系统，其特征在于，包括：

激发光源，用于产生激发光；

光路切换装置，用于引导来自激发光源的激发光交替的沿第一光路和第二光路出射，且可动态的调整在周期内沿第一光路出射的时段和沿第二光路出射的时段的比例；

波长转换元件，用于将激发光转换为受激光，且设置在第一光路和第二光路中的至少一个光路上。

2.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，所述光路切换装置包括第一光路切换元件和第二光路切换元件，其中，

第一光路切换元件包含透射来自激发光源的激发光的第一透射区和反射来自激发光源的激发光的第一反射区；

第二光路切换元件包含透射第一光路切换元件的出射光的第二透射区和反射第一光路切换元件的出射光的第二反射区；

当第一透射区和第二透射区同时出现在光路中时，第一光路切换元件和第二光路切换元件将激发光引导至第一光路，当第一反射区或第二反射区出现在光路中时，第一光路切换元件和第二光路切换元件将激发光引导至第二光路。

3.根据权利要求2所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

第一驱动部件，用于驱动第一光路切换元件，使得第一透射区和第一反射区交替地出现在光路中；

第二驱动部件，用于驱动第二光路切换元件，使得第二透射区和第二反射区交替地出现在光路中。

4.根据权利要求2所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

控制部件，用于控制第一光路切换元件和第二光路切换元件的相对位置，调节第一透射区和第二透射区重叠区域的大小。

5.根据权利要求4所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

第三驱动部件，用于驱动第一光路切换元件和第二光路切换元件，使得第一透射区和第一反射区交替地出现在光路中，并使得第二透射区和第二反射区交替地出现在光路中。

6.根据权利要求5所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

传动部件，将第一光路切换元件和第二光路切换元件连接在一起；

第三驱动部件用于驱动第一光路切换元件、第二光路切换元件和传动部件三者之一，以使第一光路切换元件和第二光路切换元件同步运动。

7.根据权利要求2所述的一种光源系统，其特征在于，第一光路切换元件的表面所在平面与第二光路切换元件的表面所在平面不平行。

8.根据权利要求2所述的一种光源系统，其特征在于，经第一反射区反射的激发光与经第二反射区反射的激发光可入射至同一元件。

9.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

合光组件，用于将第一光路和第二光路的光进行合光。

10.根据权利要求9所述的一种光源系统，其特征在于，设置有反射式波长转换元件的光路中设置有第一分光滤光元件，所述第一分光滤光元件用于透射激发光，并将波长转换元件发出的受激光反射至合光组件。

11.根据权利要求10所述的一种光源系统，其特征在于，合光组件包括第二分光滤光元件，所述第二分光滤光元件用于透射第一光路上的光并反射第二光路上的光，或者用于反射第一光路上的光并透射第二光路上的光。

12.根据权利要求11所述的一种光源系统，其特征在于，合光组件还包括第一反射元件，所述第一反射元件用于将第一光路上的光或第二光路上的光反射至第二分光滤光元件。

13.根据权利要求9所述的一种光源系统，其特征在于，波长转换元件为透射式波长转换元件，合光组件包括第二反射元件、第三反射元件和第三分光滤光元件，其中，第二反射元件用于将第一光路上的光或第二光路上的光反射至第三反射元件；第三反射元件将光引导至第三分光滤光元件；第三分光滤光元件用于反射第三反射元件的出射光并透射第二光路上的光或第一光路上的光，或者用于透射第三反射元件的出射光并反射第二光路上的光或第一光路上的光。

14.根据权利要求11-12中任一项所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

照明光源，用于产生照明光；

第四分光滤光元件，用于透射第二分光滤光元件的出射光并反射照明光，或者用于反射第二分光滤光元件的出射光并透射照明光。

15.根据权利要求13所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

照明光源，用于产生照明光；

第五分光滤光元件，用于透射第三分光滤光元件的出射光并反射照明光，或者用于反射第三分光滤光元件的出射光并透射照明光。

16.根据权利要求1所述的一种光源系统，其特征在于，还包括：

第四驱动部件，用于驱动波长转换元件。

17.根据权利要求16所述的一种光源系统，其特征在于，波长转换元件包括多个波长转换区，用于产生多种颜色的受激光。

18.一种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括权利要求1-17中任一项所述的光源系统。

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