CN117930575A - 光学系统和投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学系统和投影设备，涉及光电技术领域。该光学系统包括：光源组件，包括第一激光光源，所述第一激光光源用于发出第一激光；波长转换装置，包括波长转换区，所述波长转换区用于在所述第一激光的照射下产生受激光，所述波长转换区包括第一颜色转换区，所述第一颜色转换区用于在所述第一激光的照射下产生具有第一颜色的第一子受激光；合光组件，用于引导所述受激光与出射激光从同一方向出射；其中，所述第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%。本发明提供的光学系统合成的白场中，第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%，可以很大程度的降低激光的散斑效应和彩边效应，改善观影效果。

Description

光学系统和投影设备

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种光学系统和投影设备。

背景技术

在投影显示领域，传统的灯泡由于其自身的缺陷已越来越不被采用，而LED、荧光和激光等新型光源在亮度、色彩、寿命、能耗等方面表现出优异的特性，逐渐成为投影显示用光源的主流。激光器作为光源具有高亮度高光效的优点，且激光的光学扩展量通常比较小，在光学元件上形成的光斑也较小，能量比较集中。目前单色激光激发荧光可得到较高的亮度，但是颜色较差，而三色激光颜色高，但存在彩边现象，且散斑难以消除，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光学系统和投影设备，改善激光方案中出现的彩边和散斑问题。

第一方面，本发明提供一种光学系统，包括：

光源组件，包括第一激光光源，所述第一激光光源用于发出第一激光；

波长转换装置，包括波长转换区，所述波长转换区用于在所述第一激光的照射下产生受激光，所述波长转换区包括第一颜色转换区，所述第一颜色转换区用于在所述第一激光的照射下产生具有第一颜色的第一子受激光；

合光组件，用于引导所述受激光与出射激光从同一方向出射；

其中，所述第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%。

一种可能的实现方式中，所述出射激光包括第一光，所述第一光为所述第一激光光源出射的第一激光经光路改变后得到的光。

一种可能的实现方式中，还包括：

光处理装置，用于将所述合光组件出射的光处理后提供至匀光元件；

所述光处理装置包括第一区和第二区，所述第一区用于通过所述受激光，所述第二区用于通过所述出射激光，其中，所述第一区包括滤光层，所述滤光层用于透射所述受激光并至少将所述第一激光所在波段的光反射。

一种可能的实现方式中，还包括：

滤光元件，用于滤除所述第一子受激光中预设波段的光；

驱动元件，用于驱动所述滤光元件，使得所述滤光元件位于所述合光组件之前的所述第一子受激光的光路中或者使得所述滤光元件不在光路中；

当所述滤光元件位于所述合光组件之前的所述第一子受激光的光路中时，白场中所述第一子受激光的色坐标（Gx，Gy）满足以下条件：

0.23≤Gx≤0.29； 0.65≤Gy≤0.74。

一种可能的实现方式中，所述第一颜色为绿色。

一种可能的实现方式中，所述第一子受激光在白场的光通量占比大于等于70%。

一种可能的实现方式中，所述光源组件还包括第二激光光源，所述第二激光光源用于发出第二激光，所述出射激光包括所述第二激光，其中，所述第一激光的颜色为蓝色，所述第二激光至少包括红色激光。

一种可能的实现方式中，一帧画面显示周期包括第一时段和第二时段，所述第一时段用于出射第一子受激光，所述第二时段用于出射所述第一光，在满足预设条件的情况下，所述第一激光光源在所述第一时段和所述第二时段的电流大小不同。

一种可能的实现方式中，所述第一激光光源包括第一子激光模块、第二子激光模块和合光模块，其中，

所述第一子激光模块用于发出具有第二颜色的第一子激光；

所述第二子激光模块用于发出具有第二颜色的第二子激光；

所述合光模块包括一个或多个反射镜，用于引导所述第一子激光和所述第二子激光从同一方向出射以形成所述第一激光，使得所述第一激光的光斑尺寸大于所述第一子激光和所述第二子激光中任一者的光斑且小于等于所述第一子激光和所述第二子激光的光斑尺寸之和；或者，

所述合光模块包括偏振合光元件，用于将所述第一子激光和所述第二子激光偏振合光后形成所述第一激光，使得所述第一激光的光斑尺寸等于所述第一子激光和所述第二子激光中光斑尺寸较大的一者的光斑。

第二方面，本发明提供的一种投影设备，包括第一方面所述的光学系统。

本发明提供的光学系统的出射光至少包含受激光和出射激光，且在合成的白场中，第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%，可以很大程度的降低激光的散斑效应和彩边效应，改善观影效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图；

图2为本发明实施例提供的一种投影设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种第一激光光源的合光示意图；

图8为本发明实施例提供的一种第一激光光源的合光示意图；

图9为本发明实施例提供的一种合光组件的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图；

图14为本发明实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图；

图15为本发明实施例提供的一种光学系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明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发明一部分实施例，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发明，并不用于限定本发明。虽然本发明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。

在本发明中，为了便于清楚描述本发明实施例的技术方案，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，其仅作示意与区分描述对象之用，没有次序之分，也不表示本发明实施例中对设备或消息个数的特别限定，不能构成对本发明实施例的任何限制。“多个”是指两个或两个以上，“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。

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

图1为本发明实施例提供的一种投影设备的功能模块示意图。如图1所示，投影设备包括图像处理器110和投影光机120。其中：

图像处理器110可以是微控制器、专用图像处理芯片等，微控制器可以是ARM芯片、微控制单元(Microcontroller Unit；MCU) 等；专用图像处理芯片可以是图像信号处理器(Image Signal Processing，ISP)、图形处理器（graphics processing unit ，GPU）、嵌入式神经网络处理器（neural-network process units，NPU）等。图像处理器110可以用于视频解码、画质处理等。

投影光机120可以包括驱动芯片、显示芯片和光源等。其中，光源可以包括激光光源、LED光源、荧光光源等；显示芯片可以是数字微镜器件（Digtial Micromirror Devices，DMD）、液晶器件（Liquid Crystal Display，LCD）、硅基液晶器件（Liquid Crystal onSilicon，LCOS）等，用于将光源光进行调制以产生图像光；驱动芯片与显示芯片对应，例如数字微镜器件可以采用数字光处理元件（Digital Light Processing，DLP）驱动。投影光机120用于将需要投影的图像投射成投影画面。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或者一个以上处理核心的中央控制器130，该中央控制器可以是CPU、ARM、MCU等控制器。中央控制器130是该投影设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个投影设备的各个部分，可以运行或执行存储在存储模块140内的软件程序和/或操作系统，以及调用存储在存储模块140内的数据。可选地，图像处理器110和中央控制器130可集成为一个处理器。

在一些实施例中，投影设备还包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储模块140、输入模块150以及通信模块160等部件。本领域技术人员可以理解，图1中示出的投影设备结构并不构成对投影设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

存储模块140可用于存储软件程序和操作系统，中央控制器130通过运行存储在存储模块140的软件程序和操作系统，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储模块140可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据投影设备的使用所创建的数据等。此外，存储模块140可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储模块140还可以包括存储器控制器，以提供中央控制器130对存储模块140的访问。

该投影设备还可包括输入模块150，该输入模块150可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的遥控器、键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。

该投影设备还可包括通信模块160，在一些实施例中通信模块160可以包括无线模块，投影设备可以通过该通信模块160的无线模块进行短距离无线传输，从而为用户提供了无线的宽带互联网访问。比如，该通信模块160可以用于帮助用户访问流式媒体等。

图2为本发明实施例提供的一种投影设备的结构示意图。如图2所示，投影设备包括光源装置210、匀光元件220、照明系统230和成像系统240。光源装置210产生的照明光经匀光元件220匀化处理，照明系统230将匀光元件220出射的光斑成像在显示芯片（图中未示出）上，显示芯片将入射的照明光调制成图像光照射进入成像系统240，最终将图像光成像到屏幕等投影平面，形成投影画面。

此外，投影设备还可包括光源控制模块（图中未示出），光源控制模块可对光源装置210中的一个或多个光源的动作进行控制，使得光源装置210出射生成图像时所要求的规定波段的光。进一步地，光源装置210、匀光元件220、照明系统230和成像系统240均可包括在投影光机120（参照图1）中。

光源装置210可包括一个或多个光源。光源可为激光光源、LED光源或荧光光源等。进一步地，光源可为单一发光元件或是发光元件阵列，且发光元件阵列可包括不同颜色的发光元件。例如光源可以是产生蓝光或绿光或红光的LD光源或LED光源等，或者光源为多色激光器，即为包含有多种激光器的发光元件阵列，如光源可包含有蓝激光器和红激光器，或者包含有蓝激光器和绿激光器，或者同时包含有蓝激光器、红激光器和绿激光器。

匀光元件220用于对光源装置210产生的照明光进行匀化处理。具体地，匀光元件220包括入射面和出射面，匀光元件220用于对从其入射面入射的照明光进行匀化处理。示例地，匀光元件220可为光棒、复眼等。

照明系统230是从匀光元件到显示芯片的部分，用于将匀光元件220出射的光斑成像在显示芯片上。示例地，照明系统230可包括一个或多个透镜。

成像系统240用于将图像光成像到屏幕等投影平面，形成投影画面。成像系统240一般为镜头系统，如投影镜头。

图3-6为本发明实施例提供的光学系统的结构示意图。如图3-6所示，光学系统包括光源组件100和波长转换装置200，该光学系统可以是图2所示的光源装置。其中，光源组件100用于发出光源光，光源光可只包含激光，也可只包含LED光，也可同时包含激光和LED光，波长转换装置200用于在至少部分光源光的照射下产生受激光（如荧光），本发明实施例中，光学系统出射的照明光中至少包含受激光和出射激光，通过激光和受激光的混合，可以改善激光方案中的散斑和彩边问题。在其他一些实施例中，光学系统出射的照明光中还可包含LED光。

光源组件100包括第一激光光源101，第一激光光源101用于发出第一激光。示例地，第一激光光源可以是短波可见光光源，波长范围在440nm-480nm之间，优选地，第一激光光源101是蓝色激光光源。应理解，第一激光光源101也可以是短波不可见光，如UV光等。进一步地，第一激光光源101可以包括一个或多个激光模块，每个激光模块中发光芯片的数量不做限制，可以是单个发光芯片也可以是发光芯片阵列，例如蓝色激光模块可以是1列光斑也可以是2列光斑，可以用反射镜拼接合光，也可以是偏振合光。需要说明的是，图3-6中，实线箭头表示第一光源101发出的光所在波段的光线，点线箭头表示受激光所在波段的光线，虚线箭头表示第二光源102发出的光所在波段的光线。

示例地，如图7-8所示，第一激光光源101包括第一子激光模块1011、第二子激光模块1012和合光模块1013，其中，第一子激光模块1011用于发出具有第二颜色的第一子激光，第二子激光模块1012用于发出具有第二颜色的第二子激光，第一子激光和第二子激光的波段可相同或不同，例如第一子激光模块1011和第二子激光模块1012都是蓝色激光模块，第一子激光模块1011的主波长是455nm，第二子激光模块1012的主波长是465nm，使用两种不同波长的蓝光进一步减小散斑效应。

在一些实施例中，合光模块1013包括一个或多个反射镜，用于引导所述第一子激光和所述第二子激光从同一方向出射以形成第一激光，使得第一激光的光斑尺寸大于第一子激光和第二子激光中任一者的光斑且小于等于第一子激光和第二子激光的光斑尺寸之和，如图7所示。在其他一些实施例中，合光模块1013包括偏振合光元件，用于将第一子激光和第二子激光偏振合光后形成第一激光，使得第一激光的光斑尺寸等于第一子激光和第二子激光中光斑尺寸较大的一者的光斑，如图8所示。可选地，当第一子激光和第二子激光的偏振相同时，可以使用波片改变其中一者的偏振态，从而实现偏振合光。

波长转换装置200包括波长转换区，波长转换区用于在第一激光的照射下产生受激光，此时第一激光称为激发光。波长转换区可包括一种或多种颜色转换区，如波长转换区可包括绿色荧光区和/或红色荧光区，也可包括橘色或黄色荧光区等。示例地，波长转换区包括第一颜色转换区，该第一颜色转换区用于在第一激光的照射下产生具有第一颜色的第一子受激光。优选地，第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%，如为20%、30%、50%、70%或90%等，优选大于等于50%且小于等于90%，改善激光方案中的散斑和彩边问题，同时兼顾激光的高效和色彩。可选地，第一子受激光在白场的光通量占比大于等于70%，此时光学系统出射的照明光中第一颜色的光可只包含第一子受激光，无需增加产生第一颜色的其他光源，降低成本。进一步地，第一颜色优选为绿色，相比为其他颜色，对白场的散斑和彩边效应改善更明显。

光学系统出射的照明光中包含第一子受激光，照明光中包含的出射激光可以由其他激光光源（第一激光光源101以外的激光光源）出射，也可以由第一激光经光路改变后得到，或者同时包含第一激光经光路改变后得到的光和其他激光光源出射的光。

请参阅图3，在一些实施例中，光源组件还包括第二光源102，在该实施例中，第二光源102为激光光源，用于发出第二激光，第二激光和波长转换装置200出射的受激光合成整个光学系统出射的照明光。第二光源102可与第一激光光源101封装成一体，如光源组件100可以是对LD发光芯片阵列封装得到，如可以将一排蓝激光LD发光芯片、一排绿激光LD发光芯片和一排或两排红激光LD发光芯片封装成一体，封装成一体的光源结构紧凑，可以减小投影设备的体积。

在其他一些实施例中，波长转换装置200还包括光透射区，光透射区用于透射第一激光光源101出射的第一激光以形成第一光，第一光和受激光、或者第一光和第二激光与受激光合成整个光学系统出射的照明光。

请参阅图4-5，波长转换装置200还包括光引导区，光引导区用于引导第一激光光源101出射的第一激光的传播方向以形成第一光，光引导区可以是透射区（如图4所示）或反射区（如图5所示）。在该实施例中，光学系统还包括合光组件300，合光组件300用于引导受激光与出射激光从同一方向出射，从而形成照明光。进一步地，光学系统还包括分光组件400，分光组件400用于引导第一激光入射至波长转换装置200，并用于引导受激光和第一光中的 一者入射至合光组件300。

如图4所示，分光组件400，如分光片，用于将第一激光光源101出射的第一激光透射至波长转换装置200，在第一时刻，波长转换装置200的波长转换区在第一激光的照射下产生受激光，受激光经波长转换装置200反射回分光组件400，经分光组件400反射至合光组件300，最终经合光组件300引导出射，在第二时刻，波长转换装置200的光引导区，如透射区，将第一激光透射形成第一光，然后第一光经合光组件300引导出射。本实施例中，分光组件400可为透射第一激光并反射受激光的二向色元件，如第一激光为蓝激光，受激光为绿荧光，则分光组件400可为透蓝反绿的二向色元件。可选地，波长转换装置200的光引导区将第一激光透射形成第一光后，第一光可先经反射元件等元件改变传播方向后再次入射至分光组件400，再经分光组件400透射至合光组件300。进一步地，第二光源102出射的第二光也可经合光组件300引导出射。

如图5所示，分光组件400，如分光片，用于将第一激光光源101出射的第一激光透射至波长转换装置200，在第一时刻，波长转换装置200的波长转换区在第一激光的照射下产生受激光，受激光经波长转换装置200反射回分光组件400，经分光组件400反射至合光组件300，最终经合光组件300引导出射，在第二时刻，波长转换装置200的光引导区，如反射区，将第一激光反射形成第一光，然后第一光经合光组件300引导出射。本实施例中，分光组件400可为包括第一区域A和第二区域B的分光片，如图9所示，第一区域A透射第一激光所在波段的光，第二区域B反射第一光和受激光所在波段的光，其中第一区域A可为反射镜上通孔或镀膜区域，第一激光光源101出射的第一激光经第一区域A透射至波长转换装置200，经波长转换装置200反射的受激光和第一光经第二区域B反射至合光组件300。优选地，第一区域A使得第一激光所在波段的光通过并反射受激光所在波段的光，如第一区域A镀有透蓝反绿膜层，第二区域B镀有全反射膜，使得蓝光在同一元件（即分光组件400）上既能穿透又能反射，实现蓝光与荧光合光的功能，且能减少反射回的荧光的损伤，并滤除荧光中未被激发的第一激光，如蓝光，减小蓝光残留问题。进一步地，第一区域A可偏离分光片的中心设置，而第一区域A和第二区域B的大小无特别限制，第一区域A的面积可以大于第二区域B，也可以小于或等于第二区域B。

在一些实施例中，出射激光可只包括第一光，第一激光可经波长转换装置200的光引导区改变传播方向后以形成第一光，如图4-5所示，也可不经波长转换装置200的光引导区形成第一光，如图6所示。在其他一些实施例中，继续参阅图4-5，光源组件100还包括第二光源102，第二光源102用于发出第二光，合光组件300用于引导第一光、第二光和受激光从同一方向出射。第二光源102可以是激光光源或LED光源或其他类型的光源，或者激光光源和LED光源的混合光源等。当第二光源102包含激光光源时，如红色激光光源，出射激光包含第二光源102发出的激光和第一光，当第二光源102包含LED光源时，光学系统出射的照明光同时包含激光、LED光和荧光三种类型的光。

进一步地，波长转换装置200包含的波长转换区和光引导区的个数都为n，假设波长转换装置200的转速为m转/秒，则n×m=q ，其中，q为画面刷新率，单位为HZ，n大于或等于1，m大于0，例如，波长转换装置200的转速为120转/秒，则n=1，投影设备的画面刷新率为120HZ，若n=2，则投影设备的画面刷新率为240HZ，在波长转换装置200的转速不变的情况下，通过波长转换区和光引导区的个数设置，满足不同的画质需求。应理解，在其他一些实施例中，波长转换装置200可只包括波长转换区而不包括光引导区，如果波长转换区包含多种颜色转换区，则各颜色转换区的个数也满足上述关系式，这里不再重复介绍。

上述实施例中，第一激光光源101可能同时为第一光和受激光提供光源，现有技术中，第一激光光源101在一帧画面显示周期内的电流是统一控制的，例如，一帧画面显示周期包括第一时段和第二时段，其中，第一时段用于出射受激光，第二时段用于出射第一光，则在一帧画面显示周期内，如果对第一激光光源101的电流进行调节，那么第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流会同时变化，即第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流总是一样的，难以平衡色域、色点和亮度。本发明实施例中，光学系统还可包括一控制单元500，如图10所示，控制单元500与第一激光光源101连接，控制单元500用于分开控制第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流，即控制单元500可以分别设置第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流，如在某一帧画面显示周期，控制单元500可以只增大或减小第一激光光源101在第一时段的电流，或者只增大或减小第一激光光源101在第二时段的电流，或者在增大第一激光光源101在第一时段的电流的同时减小第一激光光源101在第二时段的电流等，即第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流大小可以不同，在保证一定的白平衡条件下，可以使亮度更高。需要说明的是，图10中，实线箭头表示第一光源101发出的光所在波段的光线，点线箭头表示受激光所在波段的光线，虚线箭头表示第二光源102发出的光所在波段的光线。

具体地，控制单元500可用于根据调节信号调节第一激光光源101在第一时段和第二时段的电流大小，调节信号可以是投影设备根据显示需求自动切换显示模式的信号，或者是投影设备接收到的调节信号，如用户根据自身需求向投影设备发送的调节指令，该调节指令可以是用户发送的显示模式切换指令或者用户发送的亮度调节指令等。

在一些实施例中，波长转换装置200的波长转换区包括第一颜色转换区，第一时段包括用于出射第一子受激光的第一子时段，控制单元500用于在调节信号指示白场的纵坐标变高的情况下，增大所述第一激光光源在第一子时段的电流，或者减小所述第一激光光源在第二时段的电流，或者在增大所述第一激光光源在第一子时段的电流的同时减小所述第一激光光源在第二时段的电流，从而增大第一子受激光的占比，如第一子受激光为绿荧光或黄荧光等包含绿基色光光谱的光，即光学系统在第一子时段出射绿基色光。相应地，在所述调节信号指示白场的纵坐标变低的情况下，减小所述第一激光光源在第一子时段的电流和/或增大所述第一激光光源在第二时段的电流，从而减小第一子受激光的占比。需要说明的是，调节信号指示白场的纵坐标变高或变低，可以是指切换后的显示模式相比切换前的显示模式对应的白场的纵坐标变高或变低，也可以是指调节指令中调节参数对应的白场的纵坐标变高或变低，或者是调节信号直接指示白场的纵坐标变高或变低。

在其他一些实施例中，波长转换装置200的波长转换区包括第二颜色转换区，第二颜色转换区用于在第一激光的照射下产生第二子受激光，第一时段包括用于出射第二子受激光的第二子时段，控制单元500用于在调节信号指示白场的横坐标变高的情况下，增大所述第一激光光源在第二子时段的电流，或者减小所述第一激光光源在第二时段的电流，或者在增大所述第一激光光源在第二子时段的电流的同时减小所述第一激光光源在第二时段的电流，从而增大第二子受激光的占比，如第二子受激光为红荧光或黄荧光等包含红基色光光谱的光，即光学系统在第二子时段出射红基色光。相应地，在所述调节信号指示白场的横坐标变低的情况下，减小所述第一激光光源在第二子时段的电流和/或增大所述第一激光光源在第二时段的电流，而减小第二子受激光的占比。需要说明的是，调节信号指示白场的横坐标变高或变低，可以是指切换后的显示模式相比切换前的显示模式对应的白场的横坐标变高或变低，也可以是指调节指令中调节参数对应的白场的横坐标变高或变低，或者是调节信号直接指示白场的横坐标变高或变低。

光学系统出射的照明光通常由可合成白光的三基色光组成，如红基色光、绿基色光和蓝基色光，如波长转换装置200的波长转换区只包括第一颜色转换区或第二颜色转换区，即受激光只包含一种颜色的荧光，则一帧画面显示周期除包括第一时段和第二时段外，还包括第三时段，第三时段用于出射第三光，第三光可为第二光源102出射的第二光中的一种光，则在第一时段和第二时段，第一激光光源101点亮，光学系统分别出射受激光和第一光，在第三时段，第二光源102点亮，光学系统出射第三光，受激光、第一光和第三光可合成白光，若第二光源102出射的第二光中包含与受激光颜色相同的光，则在第一时段，第二光源102中发出该相同颜色的光源也被点亮。示例地，如图9所示，波长转换装置200的波长转换区可只包含产生绿荧光的第一颜色转换区，光引导区为反射区，第一激光光源101用于产生蓝激光，第二光源102用于产生红激光，一帧画面显示周期依次包括第三时段、第一时段和第二时段，在第三时段点亮第二光源102，出射红基色光，在第一时段和第二时段点亮第一激光光源101，分别出射绿基色光和蓝基色光。应理解，波长转换装置200的波长转换区也可同时包含第一颜色转换区和第二颜色转换区，此时光学系统可不包含第二光源102，一帧画面显示周期可只包含第一时段和第二时段，第一时段包括第一子时段和第二子时段。

继续参阅图10，光学系统还可包括用于将合光组件300出射的光处理后提供至匀光元件（图中未示出）的光处理装置600，光处理装置600包括第一区和第二区，所述第一区用于通过受激光，所述第二区用于通过出射激光，例如，第一区用于透射受激光，第二区用于透射并扩散出射激光，即第一区可为高透射的平板元件，第二区设置有扩散元件。应理解，当受激光包括多种颜色的荧光时，第一区可包括一个或多个不同的子区用于处理不同的荧光，当出射激光包括一个或多个激光时，第二区也可包括一个或多个不同的子区用于处理不同的激光，如出射激光包括第一光和第三光，则第二区可以是一个完整的区域，也可以包含两个不同的子区，一个用于处理第一光，一个用于处理第三光，还可根据第一光和第三光的特性设置这两个子区的扩散角度，即这两个子区的扩散角度可不同，如第一光为蓝激光，受激光为绿荧光，第三光为红激光，则处理第三光的子区的扩散角度可大于处理第一光的子区的扩散角度，进一步较小散斑效应。进一步地，第一区也可包含扩散元件对光进行扩散，如第二光源102发出的第二光中包含绿激光，则第一区还用于通过该绿激光，如果第一区只用于通过绿荧光，那么第一区可无需设置扩散元件，如扩散片。需要说明的是，光处理装置600的第一区和/或第二区可为反射区域。

可选地，光处理装置600的第一区还可设置滤光层，如第一区可为滤光片（如透明基板上镀二向色膜），也可以一面镀二向色膜另一面为扩散片或为扩散片和滤光片叠加的双层结构，该滤光层用于透射所述受激光并至少将所述第一激光所在波段的光反射，如受激光为绿荧光，第一激光为蓝激光，则滤光层透射绿荧光并反射蓝激光，即该滤光层可将绿荧光中的未被激发的蓝激光滤除，同时，第一光（即蓝激光）通过光处理装置600的第二区透射，使得经滤光层反射的第一激光与经第二区透射的第一光的光路不同，则通过该滤光层的设置，可以将受激光中未被激发的第一激光的光路与第一光的光路分离，从而滤除受激光中残留的第一激光，提高色域。进一步地，第一区的滤光层除反射第一激光所在波段的光之外，还可反射受激光中预设波段的光，如还反射绿荧光中波长较长的光，使绿色更纯。

在一些实施例中，波长转换装置200和光处理装置600为一体装置，如图11-图14所示，波长转换装置和光处理装置沿周向或径向设置，请参阅图11，波长转换装置和光处理装置沿周向设置，波长转换装置的第一颜色转换区PW1和光处理装置的第一区DW1对称设置，波长转换装置的光引导区W2和光处理装置的第二区DW2对称设置。请参阅图12-14，波长转换装置的波长转换区和光引导区沿周向设置，波长转换装置和光处理装置沿径向设置，波长转换装置的波长转换区可只包括第一颜色转换区PW1（如图12-13所示），也可包括第一颜色转换区PW1和第二颜色转换区PW3（如图14所示）；光处理装置可只包括第一区DW1和第二区DW2（如图12所示），第一区DW1和第二区DW2中至少有一个区用于处理两种光，光处理装置也可包括第一区DW1、第二区DW2和第三区DW3（如图13-14所示），每个区用于处理一种光。图12-14所示实施例中，光处理装置位于波长转换装置的外圈，需要说明的是，光处理装置也可位于波长转换装置的内圈。

以下以第一激光光源101为蓝激光光源，第二光源102为红激光光源，波长转换装置200的波长转换区为绿荧光粉区，光引导区为反射区作为示例进行进一步说明。

如图15所示，第一激光光源101出射的蓝激光经分光组件400的第一区域透射至波长转换装置200，波长转换装置200的绿荧光粉区和反射区交替位于蓝激光的光路中，绿荧光粉区在蓝激光的照射下产生绿荧光，绿荧光经波长转换装置200反射回分光组件400，依次经分光组件400和合光组件300反射至光处理装置600，经光处理装置600的第一区透射至匀光元件700；反射区将第一激光反射形成第一光，第一光依次经分光组件400的第二区域和合光组件300反射至光处理装置600，经光处理装置600的第二区透射至匀光元件700。需要说明的是，图15中，实线箭头表示第一光源101发出的光所在波段的光线，点线箭头表示受激光所在波段的光线，虚线箭头表示第二光源102发出的光所在波段的光线。

在一些实施例中，合光组件300包括第一合光元件301和第二合光元件302，其中，第一合光元件301用于透射第一光，并反射受激光，第二合光元件302用于反射所述第一光，使得每种光入射匀光元件700的角度是对称的，如使得第一光和受激光的光轴均与匀光元件700的光轴重合，保证第一光和受激光进入匀光元件700的角度是对称的，提高匀光效果。进一步地，第二合光元件302还用于透射第二光源102出射的第二光。本实施例中，第一合光元件301可为透红蓝反绿的二向色元件，第二合光元件302可为透红反蓝的二向色元件。第一合光元件301和第二合光元件302的大小可相同或不同。

可选地，光学系统还包括缩束透镜组103，位于光源组件100和分光组件400之间，缩束透镜组103可包括一个或多个透镜，其作用是压缩第一激光的光斑。进一步地，光学系统还包括扩散元件104，位于光源组件100和分光组件400之间，其作用是匀化第一激光的光斑，降低第一激光照射到波长转换区的功率密度，经缩束透镜组103和扩散元件104处理后的第一激光全部通过分光组件400的第一区域入射至波长转换装置200，提高第一激光的光效。其中，扩散元件104可位于缩束透镜组103和分光组件400之间，也可位于缩束透镜组103包含的多个透镜之间，相比扩散元件104位于分光组件400和波长转换装置200之间，可避免受激光经过扩散元件，减小受激光的损失。应理解，扩散元件104也可以用微透镜阵列等匀光元件取代。

可选地，光学系统还包括准直透镜组105，位于波长转换装置200和光源组件100之间，用于准直波长转换装置200的波长转换区出射的受激光，且从第一激光光源101出射的第一激光的主光线与准直透镜组105的光轴不重合。光学系统还可包括中继透镜106，提高受激光进入匀光元件700的效率，减小光斑大小。准直透镜组105可包括一个或多个透镜。进一步地，分光组件400的第一区域偏离准直透镜组105的光轴设置，使得从第一激光光源101出射的第一激光的主光线与准直透镜组105的光轴不重合，从而将入射至波长转换装置200的第一激光和波长转换装置200出射的第一光的光路分离，提升第一激光的利用率。

可选地，光学系统还包括滤光元件107和驱动元件（图中未示出），滤光元件107用于滤除受激光中预设波段的光，提升受激光的纯度。驱动元件用于驱动滤光元件107，使得滤光元件107位于合光组件300之前的受激光光路中或者使得滤光元件107不在光路中，实现高低色域切换的功能，可以在亮度和色域之间进行平衡。当需要高色域模式时，驱动元件驱动滤光元件107移动或转动或摆动到光线经过的区域，让受激光更纯；当需要低色域模式时，驱动元件驱动滤光元件107移动或转动或摆动光线不经过的地方，此时滤光元件107不起光学作用。

本实施例中，当滤光元件107位于第一子受激光（即绿荧光）的光路中时，绿荧光经滤光元件107和光处理装置600的第一区中滤光层的滤光处理，可以大大提高绿光的纯度，实现高色域的功能，此时白场中所述第一子受激光的色坐标（Gx，Gy）可满足以下条件：

0.23≤Gx≤0.29； 0.65≤Gy≤0.74。

应理解，当受激光包括多种颜色的子受激光时，滤光元件107可只对其中一种颜色的子受激光进行处理，也可对多种颜色的子受激光的进行处理，此时滤光元件107可包括一个或多个子区。

可选地，光学系统还包括扩散元件201，其作用是消散和匀化第二光源102出射的红激光的光斑。进一步地，光学系统还包括整形透镜组108，其作用是对红激光进行光线整形。

可选地，光学系统还包括聚焦透镜组109，位于合光组件300和光处理装置600之间，用于将合光组件300出射的光聚焦到匀光元件700中，使得合光组件300出射的光通过聚焦透镜组109和光处理装置600后有90%以上进入匀光元件700，减小光的损失。本实施例中，匀光元件700优选为光棒，光处理装置的出光面尺寸与光棒入射端面的尺寸相匹配，无需大尺寸的光处理装置，减小系统体积。

可选地，光学系统还包括相位转换元件202，位于合光组件300和匀光元件700之间，优选位于合光组件300和光处理装置600之间，用于改变合光组件300出射的光的偏振态，使得在同一时刻出射的光束中至少存在两种不同的偏振态，进一步减小散斑效应。

需要说明的是，可将上述实施例中对应的透射功能改为反射，反射功能改为透射，不影响整体光路的功能实现，本发明实施例不再详细介绍。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光学系统，其特征在于，包括：

光源组件，包括第一激光光源，所述第一激光光源用于发出第一激光；

波长转换装置，包括波长转换区，所述波长转换区用于在所述第一激光的照射下产生受激光，所述波长转换区包括第一颜色转换区，所述第一颜色转换区用于在所述第一激光的照射下产生具有第一颜色的第一子受激光；

合光组件，用于引导所述受激光与出射激光从同一方向出射；

其中，所述第一子受激光在白场的光通量占比大于等于20%且小于等于90%。

2.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，所述出射激光包括第一光，所述第一光为所述第一激光光源出射的第一激光经光路改变后得到的光。

3.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，还包括：

光处理装置，用于将所述合光组件出射的光处理后提供至匀光元件；

所述光处理装置包括第一区和第二区，所述第一区用于通过所述受激光，所述第二区用于通过所述出射激光，其中，所述第一区包括滤光层，所述滤光层用于透射所述受激光并至少将所述第一激光所在波段的光反射。

4.根据权利要求3所述的一种光学系统，其特征在于，还包括：

滤光元件，用于滤除所述第一子受激光中预设波段的光；

驱动元件，用于驱动所述滤光元件，使得所述滤光元件位于所述合光组件之前的所述第一子受激光的光路中或者使得所述滤光元件不在光路中；

当所述滤光元件位于所述合光组件之前的所述第一子受激光的光路中时，白场中所述第一子受激光的色坐标（Gx，Gy）满足以下条件：

0.23≤Gx≤0.29； 0.65≤Gy≤0.74。

5.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，所述第一颜色为绿色。

6.根据权利要求5所述的一种光学系统，其特征在于，所述第一子受激光在白场的光通量占比大于等于70%。

7.根据权利要求5所述的一种光学系统，其特征在于，所述光源组件还包括第二激光光源，所述第二激光光源用于发出第二激光，所述出射激光包括所述第二激光，其中，所述第一激光的颜色为蓝色，所述第二激光至少包括红色激光。

8.根据权利要求2所述的一种光学系统，其特征在于，一帧画面显示周期包括第一时段和第二时段，所述第一时段用于出射第一子受激光，所述第二时段用于出射所述第一光，在满足预设条件的情况下，所述第一激光光源在所述第一时段和所述第二时段的电流大小不同。

9.根据权利要求1所述的一种光学系统，其特征在于，所述第一激光光源包括第一子激光模块、第二子激光模块和合光模块，其中，

所述第一子激光模块用于发出具有第二颜色的第一子激光；

所述第二子激光模块用于发出具有第二颜色的第二子激光；

所述合光模块包括一个或多个反射镜，用于引导所述第一子激光和所述第二子激光从同一方向出射以形成所述第一激光，使得所述第一激光的光斑尺寸大于所述第一子激光和所述第二子激光中任一者的光斑且小于等于所述第一子激光和所述第二子激光的光斑尺寸之和；或者，

所述合光模块包括偏振合光元件，用于将所述第一子激光和所述第二子激光偏振合光后形成所述第一激光，使得所述第一激光的光斑尺寸等于所述第一子激光和所述第二子激光中光斑尺寸较大的一者的光斑。

10.一种投影设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的光学系统。