CN216848446U - 一种显示设备及其光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种显示设备及其光源：由第一光源和基色光模组，或由第一光源和第二光源模组发出的光出射到色轮装置，色轮装置上不同区段透射不同组合的基色光，分光合光装置将色轮透射的光按波长分别出射至不同空间光调制器中，并将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到投影镜头后投射至屏幕。色轮装置向控制装置发出同步信号，控制装置控制第二光源和两个空间光调制器的工作状态。优点是，对持续输出的第一基色光单独分配一空间光调制器，而另外两种基色光共享另外一个空间光调制器，充分利用光源光谱中能量较少的第一基色光部分，实现接近于三空间光调制器投影系统能够实现的颜色校正后亮度，并避免能量过剩的基色光带来的问题。

Description

一种显示设备及其光源

技术领域

本实用新型涉及照明及显示技术领域，尤其涉一种显示设备及其光源。

背景技术

随着荧光材料技术的成熟和半导体激光技术的快速发展，激光荧光材料光源在投影机领域获得了越来越多的应用，它和传统光源相比具有寿命长，可实现亮度高的优点，和纯激光光源相比又具有性价比高，散斑问题少等优势。

但是，激光荧光材料光源存在：在光谱上有着绿色波段严重偏多，而红色波段偏少的问题，如图1所示即为一种用于三片式空间光调制器投影系统的激光荧光材料光源的光谱(横轴为波长纵轴为相对强度)，其在600nm以上的红色波段能量明显偏少。如果在三片式空间光调制器投影系统中使用了这种光源，在不做白光颜色校正的情况，由于绿光较多会导致白光会严重偏青。为了校正到REC.709或DCI等标准要求的颜色，根据不同光学系统的差异，校正后的亮度只有校正前的60％左右，大约30％左右的绿光是过剩的，这些过剩的光如果被引导到空间光调制器上，不但会增加空间光调制器的热负载，而且也会占用空间光调制器的调制时间并影响可调制的颜色位深(color bit depth)，以及严重影响投影机的对比度等。

在构成投影机的各种元器件中，空间光调制器占有很高的成本比重。为了降低成本，两片式空间光调制器投影系统应运而生，可以为光源光谱中能量不足的红色基色光分配一个单独的空间光调制器，而另外两个基色光共享另一个空间光调制器，分别在不同的时段中输出，用相对少的时间显示亮度过剩的光，在保持了颜色校正后亮度与三片式空间光调制器投影系统整体变化不大的情况下，既避免了上面所述过剩的蓝绿光带来的问题，而且节省了一片空间光调制器，整体上成本仍然会降低不少。

上面的想法虽好，可是在现有的应用激光荧光材料光源的两片式空间光调制器投影系统中，用于激发荧光材料的第一光源和提供蓝色基色光的光产生装置为同一装置，必须部分时段用于激发荧光材料(黄光)，部分时段用于输出蓝色基色光，不能在提供蓝色基色光的同时还能够激发荧光材料产生包含红色基色光的受激光。因此在蓝色基色光时段是没有红色基色光输出的，使得专用于调制红色基色光的空间光调制器在这部分时段里是没有红色基色光可调制，红色基色光的输出和绿色基色光的输出和上面分析的三片式空间光调制器投影系统相比并没有相对增加，这就意味着：相对于三片式空间光调制器投影系统，由于红色基色光不足，导致现有两片式的亮度要大大降低；在实际应用中绿色基色光过剩的问题依旧存在。

所以如何提供一种能够保证亮度并能解决绿色激光过剩成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种显示设备及其光源，用以解决现有技术中三片式空间光调制器投影系统在应用激光荧光材料光源时的色温校正后亮度低，绿色基色光过剩的问题，在解决现有技术问题的同时降低成本，并能对各基色光灵活调制。

为了实现上述目的，本实用新型技术方案提供了一种显示设备，包括：由第一光源、第二光源模组或基色光模组、波长转换装置、滤光装置组成的光源，还包括具有至少两种区段的色轮装置，控制器，第一空间光调制器，第二空间光调制器，分光合光装置，镜头。色轮装置设于所述光源和匀光装置之间，透射自所述第一光源和所述基色光模组出射的不同组合的基色光，或透射自所述第一光源和所述第二光源模组出射的不同组合的基色光。分光合光装置在光路中位于色轮装置之后，将色轮透射过来的光按波长分别出射到两个不同空间光调制器，并将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到投影镜头，再经过投影镜头透射到屏幕上。第二光源模组的控制接收端与所述控制器的信号发出端连接，所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器的控制接收端均与所述控制器的信号发出端连接，所述色轮装置与控制器的接收端连接。

作为上述技术方案的优选，较佳的，当所述光源由所述第一光源、所述第二光源模组、一个滤光装置和波长转换装置组成，且当所述第一光源与所述第二光源模组射出的光从同侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光透过所述滤光装置后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光被所述滤光装置反射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

作为上述技术方案的优选，较佳的，当所述第一光源与所述第二光源模组发出的光从异侧射向所述滤光装置时，所述第一光源产生的光被所述滤光装置反射后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光经所述滤光装置透射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

作为上述技术方案的优选，较佳的，第二光源模组由补充光产生装置和第二光源模组组成。

作为上述技术方案的优选，较佳的，当所述光源由所述第一光源、所述基色光模组、一个滤光装置和波长转换装置组成，且当所述第一光源与所述基色光模组射出的光从同侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光透过所述滤光装置后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光被所述滤光装置反射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

作为上述技术方案的优选，较佳的，当所述光源由所述第一光源，基色光模组、一个滤光装置和波长转换装置组成，且当第一光源与基色光模组发出的光从异侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光被滤光装置反射后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光经所述滤光装置透射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

作为上述技术方案的优选，较佳的，基色光模组由第三基色光子光源和第二基色子光源组成。

本实用新型还提供一种光源，应用于上述显示设备，光源由第一光源、第二光源模组、波长转换装置、滤光装置组成；或，由第一光源、基色光模组、波长转换装置、滤光装置组成。

作为上述技术方案的优选，较佳的，还包括辅助滤光装置，所述辅助滤光装置设于所述波长转换装置与色轮装置之间。

本实用新型技术方案提供了一种显示设备及其光源：由第一光源和基色光模组，或由第一光源和第二光源模组发出的光出射到到色轮装置，色轮装置设有不同区段，分别透射不同组合的基色光，分光合光装置设于色轮装置之后，将色轮透射的光按波长分别出射至不同空间光调制器中，并将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到投影镜头后投射至屏幕。色轮装置向控制装置发出同步信号，控制装置控制第二光源和两个空间光调制器的工作状态。

本实用新型的优点是对持续输出第一基色光单独分配一空间光调制器，而另外两种基色光共享另外一个空间光调制器，充分利用光源光谱中能量较少的第一基色光部分，实现接近于三空间光调制器投影系统能够实现的颜色校正后亮度，并避免能量过剩的基色光带来的问题

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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一简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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为现有技术中激光荧光材料光源的光谱。

图2a为本实用新型提供的显示设备的结构示意图一。

图2b为本实用新型提供的显示设备的结构示意图二。

图2c为本实用新型提供的显示设备的结构示意图三。

图2d为本实用新型提供的显示设备的结构示意图四。

图3a为本实用新型技术方案中色轮装置的结构示意图一。

图3b为本实用新型技术方案中色轮装置的结构示意图二。

图4a为本实用新型技术方案中第一光和第二光在图3a所示色轮一个旋转周期中的工作状态示意图。

图4b为本实用新型技术方案中第一光和第二光在图3b所示色轮一个旋转周期中的工作状态示意图。

图5a为与图4a对应的时序图，表示本实用新型技术方案中两个空间光调制器在图3a所示色轮一个旋转周期中的工作状态示意图。

图5b为与图4b对应的时序图，表示本实用新型技术方案中两个空间光调制器在图3b所示色轮一个旋转周期中的工作状态示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现结合各具体实施方式对本实用新型提供的显示设备及光源进行说明：

首先需要说明的是本实用新型实施例中第一基色光以红色为例进行说明、第二基色光以绿色为例进行说明，第三基色光以蓝色为例进行说明，并不对实际实现过程中三个基色光分别对应的颜色进行限制。

本实用新型第一实施例提供的应用于显示设备及光源包括：由第一光源101、滤光装置102、波长转换装置103、第二光产生装置107、补充光产生装置118、辅助滤光装置109组成的光源100，色轮装置201、匀光装置202、装设有第一空间光调制器2041和第二空间光调制器2042的分光合光装置203、控制器401、投影镜头301组成。在本实施例中，第二光源模组包括第二光产生装置107(出射第二基色光、第三基色光)和补充光产生装置118(出射第一基色光)。

本实用新型第二实施例提供的应用于显示设备及光源包括：由第一光源101、滤光装置102、波长转换装置103、第三基色光子光源107、第二基色光子光源108、辅助滤光装置109组成的光源100，色轮装置201、匀光装置202、装设有第一空间光调制器2041和第二空间光调制器2042的分光合光装置203、控制器401、投影镜头301组成。进一步的，色轮装置201上设有两种过滤区段：第一种过滤区段2011和第二种过滤区段2012。

首先以应用第一种光源100的实施例对本实用新型进行说明：

如图2a所示：第一光源101、第二光产生装置107(出射第二基色光、第三基色光)、补充光产生装置118(出射第一基色光)从同侧射向滤光装置102，都被滤光装置102透射，第一光源101产生的光透过滤光装置102后激发波长转换装置103上的波长转换材料，并产生受激光，受激光与第一光源101产生的光从不同侧射向滤光装置102，受激光被滤光装置102反射。辅助滤光装置109为一可选的光学元件，其设于第二光产生装置107、补充光产生装置118与匀光装置202之间的光通路上。色轮装置201设置于滤光装置102与匀光装置202之间的光路上，使得其过滤区段通过旋转依次置于光路中，以实现对不同基色光过滤的作用。匀光装置202的出射光射入分光合光装置203中，分光合光装置203中设有第一空间光调制器2041和第二空间光调制器2042。从分光合光装置203中出射的光射入投影镜头301后出射。进一步的，色轮装置201与控制器401的接收端连接，第二光源107与控制器的信号发出端连接，第一空间光调制器2041的控制接收端和第二空间光调制器2042的控制接收端均与控制器401的信号发出端连接。

另一种排布方式如图2b所示：第一光源101、第二光产生装置107、补充光产生装置118发出的光从异侧射向滤光装置102，都被滤光装置102反射，第一光源101产生激发光，激发波长转换装置103上的波长转换材料，并产生受激光，受激光与第一光源101发出的光从同一侧射向滤光装置102，受激光被滤光装置102透射后被引导至色轮装置201。剩余结构与图2a所示相同，在此不做复述。

现结合具体应用场景对图2a和图2b所示的显示设备及光源进行说明：

补充光产生装置118能够产生第一基色光(红光)，需要特别说明的是补充光产生装置118与第一光源101同步持续工作。

基于图2a：

补充光产生装置118发出的光被滤光装置102透射，补充光产生装置118发出的光和第一光源101发出的第一光结合，补充光产生装置118发出的光成为从滤光装置102向色轮装置201出射光路上的第一光的第二部分，第一光经过色轮装置201的过滤后进入匀光装置202。第二光产生装置107产生第二光，被滤光装置102透射后，沿与第一光相同光路被引导至色轮装置201，透过色轮装置201的部分进入匀光装置202。

由匀光装置202出射的光被引导至分光合光装置203，首先被分光合光装置203分光，分光后红光被引导至第一空间光调制器2041，绿光或蓝光被引导至第二空间光调制器2042，这两部分光被两个空间光调制器分别调制后再由分光合光装置203合光，经过投影镜头301透射到屏幕上。

具体的，控制器401实时根据色轮装置201的转动状态控制第一光源101、第二光源107、第一空间光调制器2041和第二空间光调制器2042的工作状态。

详细的，色轮装置201是一个有两个或以上过滤区段的色轮，通过旋转让不同过滤区段依次处于光路中，每个过滤区段具有不同的滤色功能，如图3a所示是该色轮结构的一种，包括两个过滤区段2011和2012，分别镀有不同的滤色膜。第一种过滤区段2011能够通过绿色和红色光，而过滤掉蓝色光。第二种过滤区段2012使得蓝色和红色光可以通过，而过滤掉绿色光。

在色轮装置201沿顺时针方向旋转的每个周期中，当第二种过滤区段2012与第一种过滤区段2011之间的交界线2010b进入光路时，第一光源101工作，第二光源107的出射光优选停止或减弱输出，此时，第一光射入第一种过滤区段2011，比蓝光波长长的光，包括红光和绿光，允许被透过，此时若有蓝光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转到第一种过滤区段2011与第二种过滤区段2012之间的交界线2010a沿顺时针进入光路时，第一光源101和第二光源107均工作，此时射入色轮装置201的光包含红蓝绿三色，由于色轮装置中第二种过滤区段2012进入光路，蓝色和红色波长范围内波长的光允许被透过，绿光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转，色轮区段交界线2010b再次进入光路时，色轮装置201完成一个旋转周期。这样，在色轮装置201旋转的一个周期中，红色光持续输出，而蓝色和绿色光则分时输出，对应于如图3a所示的色轮装置201，蓝色光只有在色轮装置201的第二种过滤区段2012处于光路中时输出到后续光路，而绿色光只有在色轮装置201的第一种过滤区段2011处于光路中时输出到后续光路。如图3a所示的色轮只有一组透蓝红和透绿红区段，也可以有两组透蓝红和透绿红区段，或者更多组。

进一步的，如图3b所示即为本实用新型提供的色轮装置201的结构的另一种，有两组透蓝红和透绿红区段，即有四个区段，分别是第一透绿红区段2011a，第一透蓝红区段2012a，第二透绿红区段2011b和第二透蓝红区段2012b，其中第一透绿红区段2011a和第二透绿红区段2011b具有和图3a所示色轮装置中第一种过滤区段2011相同滤色功能，第一透蓝红区段2012a和第二透蓝红区段2012b具有和图3a所示色轮装置中第二种过滤区段2012区段相同滤色功能。

在图3b中所示的色轮装置201沿顺时针旋转的每个周期中，当第一透蓝红区段2012a与第一透绿红区段2011a之间的交界线2010b进入光路时，图2a中第一光源101工作，第二光源107的出射光优选停止或减弱输出，此时，第一光射入第一透绿红区段2011a，比蓝光波长长的光，包括红光和绿光，允许被透过，此时若有蓝光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转到第一透绿红区段2011a与第二透蓝红区段2012b之间的交界线2010c进入光路时，第一光源101和第二光源107均工作，此时射入色轮装置201的光包含红蓝绿三色，由于色轮装置201中第二透蓝红区段2012b进入光路，蓝色和红色波长范围内波长的光允许被透过，绿光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转到第二透蓝红区段2012b与第二透绿红区段2011b之间的交界线2010d进入光路时，第一光源101工作，第二光源107的出射光优选停止或减弱输出，此时，第一光射入第二透绿红区段2011b，比蓝光波长长的光，包括红光和绿光，允许被透过，此时若有蓝光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转到第二透绿红区段2011b与第一透蓝红区段2012a之间的交界线2010a进入光路时，第一光源101和第二光源107均工作，此时射入色轮装置201的光包含红蓝绿三色，由于色轮装置中第一透蓝红区段2012a进入光路，蓝色和红色波长范围内波长的光允许被透过，绿光则应被过滤到不影响目标色域的程度；当色轮继续沿着顺时针旋转，色轮区段交界线2010b再次进入光路时，色轮完成一个旋转周期。

如此一来，当第一透绿红区段2011a和第二透绿红区段2011b处于光路中时，具有和图3a所示色轮装置中第一种过滤区段2011处于光路中时具有相同颜色光的输出，而当第一透蓝红区段2012a和第二透蓝红区段2012b处于光路中时，具有和和图3a所示色轮装置201中第二种过滤区段2012处于光路中时具有相同颜色光的输出，第一透绿红区段2011a和第二透绿红区段2011b的面积可以相同大小也可以不相同，可以对称也可以非对称，同理，对第一透蓝红区段2012a和第二透蓝红区段2012b也一样。对于更多组透蓝红和透绿红区段的色轮装置201的结构依此推论，这里不再复述。另外，上面介绍色轮装置201的工作原理的时候以色轮装置201顺时针旋转为例，初始位置从图3a和图3b所示的交界线2010b开始，这并非旨在限制本实用新型。可以理解的是，色轮装置201的旋转周期也可以从其它交界线位置开始，也可以沿逆时针旋转，只要让光源输出和空间光调制器做好相应的同步即可。色轮装置201的透蓝红和透绿红区段各自大小应该根据光源100所输出的光在光谱中各颜色比例和投影系统需要满足的颜色校正后的目标亮度统筹考虑，以达到最佳效率。这也适用于本申请其它实施例，届时不再复述。

此外，色轮装置201上也可以设置有透明区段，即如同单片式DMD投影系统中应用的那样，该区段允许透射红、绿和蓝三种基色光，在本实用新型中，在该种透明区段置于光路中时，第一光和第二光同时透射，二光合在一起以白光的方式出射，并且通过调节第二光的输出功率，可以调节输出白光的色温。通过这个区段可以加强本显示系统的亮度。也可设置有透青色或品色或黄色等辅助色的一个或多个区段，以更好的控制色域和亮度。这也适用于本实用新型剩余实施例，届时不再复述。

需要注意的是，上面所述红光，绿光和蓝光是个广义的概念，每种颜色的光根据实际需要满足的颜色坐标可以由多种波长的光组合而成，可以是激光那样的窄带的光谱，也可以是一定宽度的连续光谱，也可以是多个非连续光谱的组合，均在本实用新型的保护范围之内。比如波长460nm～470nm的激光可以直接满足REC709色域要求的蓝色，而440nm～460nm的激光加上少量青色(cyan)的光也可以调制出满足REC709色域的蓝色，以此举例，可以将第二光源模组配置为440nm～460nm的激光阵列。

在如图3a所示的色轮装置的第二种过滤区段2012处于光路中时，或者如图3b所示的色轮装置第一透蓝红区段2012a或第二透蓝红区段2012b处于光路中时，第二光会透过色轮装置，由于第一光也在持续输出，除了第一光中的红色光可以透过色轮并被引导至第一空间光调制器2041以外，也可以在对轮装置201进行镀膜设计时让第一光中的青色到绿色光部分透过，和440nm～460nm的第二光一起被引导至第二空间光调制器2042，使得它们一起作为蓝色基色光被空间光调制器2042调制。这种实施方式也适用用于本实用新型其它实施例，都是本实用新型所述关键特征之一的“第一光持续发光”带来的优势，因而都在本实用新型保护范围内。

分光合光装置203将从匀光装置202引来的光束中的蓝绿色光与红色光分开，红色光被引导至第一空间光调制器2041，蓝色或绿色光被引导至第二空间光调制器2042。

在如图3a所示的色轮装置201的结构中，在其一个完整旋转周期中，空间光调制器2041可以持续接收到红色光，第二空间光调制器2042在色轮第一种过滤区段2011处于光路中时可以接收到绿色光，在第二种过滤区段2012处于光路中时接收到蓝色光，两个空间光调制器对接收到的不同基色光分别进行调制。考虑到人眼的视觉暂留效应，只要色轮的旋转速度足够快，而且在入射光束通过色轮的区段时总能输出需要的颜色的光，那么，在色轮的一个旋转周期内，红、绿、蓝三种基色的光都将得到调制，经过合光之后由投影镜头301透射到屏幕上，即可实现调制输出任何给定的彩色图像。如图3b所示的色轮在这里不同之处仅在于蓝色光和绿色光在色轮的一个旋转周期内分两次输出，相当于提高了色轮的转速，更加减轻颜色中断效应。

可以理解的是，示意图中各个功能装置可以是只有一个器件也可以是多个器件的组合。另外，没有具体画出光路中从一个光学装置到另一个光学装置的光学引导器件，而实际中是需要的，这仅仅是为了让相应实施例的意图的描述更清晰简洁，而不是旨在限制本实用新型。图2a、图2b和图2c中的两个空间光调制器的相对位置只是一种示意，而不是旨在限制本实用新型。本申请将红色光引导至第一空间光调制器2041，将蓝色或绿色光被引导至第二空间光调制器2042，也可以根据实际需求通过调整分光合光装置203的设计，将红色光引导至第二空间光调制器2042，而将蓝色或绿色光引导至第一空间光调制器2041。这也适用于其它实施例，届时不复说明。

基于对本实用新型实施例上述描述，控制器401，用于根据色轮装置201产生的同步信号，控制第二光产生装置107在色轮装置201旋转到第二种过滤区段2012处于光路中时产生第二光，并控制调制蓝绿色光的第二空间光调制器2042根据显示图像的蓝色分量调制蓝色光，而在色轮旋转到第一种过滤区段2011处于光路中时优选停止或减弱产生第二光；控制调制蓝绿色光的第二空间光调制器2042根据显示图像的绿色分量调制绿色光；控制调制红色光的第一空间光调制器2041根据显示图像的红色分量在色轮装置201的一个旋转周期内持续调制红色光。

如图4a和图5a所示，在一个如图3a所示色轮的旋转周期T内，始终有第一光的输出，第二光只在一个色轮旋转周期的开始到t1时段内正常输出到色轮装置，在t1到T时段优选不输出或者降低功率输出到色轮装置，而且在t1到T时段如果是降低功率输出到色轮，经过色轮装置的过滤，到达分光合光装置201的部分可以忽略不计，t1是周期T内的一个时刻，在图3a所示的色轮装置201中，如果在一个旋转周期中两过滤区段交界线2010a处于光路中时为该周期开始时刻，那么该色轮沿顺时针方向旋转达到两过滤区段交界线2010b处于光路中时即为t1时刻，色轮继续沿顺时针旋转当再次让区段交界线2010a处于光路中时即为T时刻。由于第一光持续输出，可以始终通过色轮装置201和分光合光装置203分离出红色光提供给空间光调制器2041，使得空间光调制器2041在一个色轮旋转周期T内，始终有红色光可以调制，而空间光调制器2042仅在一个色轮旋转周期的开始到t1时段有蓝色光可以调制，仅在一个色轮旋转周期的t1到T时段有绿色光可以调制。

如图4b和图5b所示，在如图3b所示色轮装置的旋转周期T内，始终有第一光的输出，第二光只在一个色轮旋转周期的开始到t1时段和t2到t3时段内输出到色轮装置，在t1到t2时段和t3到T时段优选不输出或者低功率输出到色轮装置，而且在t1到t2时段和t3到T时段如果降低功率输出到色轮，经过色轮装置的过滤，到达分光合光装置201的部分可以忽略不计。t1、t2、t3是一个周期T内的不同时刻，在图3b所示的色轮色轮装置201的工作过程中，如果在一个旋转周期中区段交界处2010a处于光路中时为该周期开始时刻，则色轮装置201沿顺时针方向旋转达到区段交界处2010b处于光路中时即为t1时刻，该色轮装置201继续沿顺时针方向旋转达到区段交界处2010c处于光路中时即为t2时刻，该色轮装置201继续沿顺时针方向旋转达到区段交界处2010d处于光路中时即为t3时刻，色轮继续沿顺时针旋转当再次让区段交界线2010a处于光路中时即为T时刻。由于第一光持续输出，可以始终通过色轮装置201和分光合光装置203分离出红色光提供给空间光调制器2041，使得空间光调制器2041在一个色轮旋转周期T内，始终有红色光可以调制，而空间光调制器2042仅在一个色轮旋转周期的开始到t1时段和t2到t3时段有蓝色光可以调制，仅在一个色轮旋转周期的t1到t2时段和t3到T时段有绿色光可以调制。

需要指出的是，以上关于色轮装置201周期的描述是基于图3a和图3b对应的色轮从区段交界处2010a开始按顺时针方向为例，但这仅是便于介绍本实用新型工作原理，实际上也可以按逆时针，也可以从其它的两区段交界处开始一个周期，只是第二光工作的时序和空间光调制器的调制时序会有所不同而已，均在本实用新型保护范围之内。

如此，通过对蓝、绿色光分时调制，对红色光持续调制，相当于通过减少输出时间避免了蓝、绿光过剩部分的输出，并充分利用了光源光谱中比较欠缺的红色波长部分，使得三基色光具有配比成指定颜色坐标的白光的更好的比例，从而以两片式空间光调制器投影系统就实现了和三片式空间光调制器投影系统相接近的颜色校正后亮度，又大大降低了成本，另外，还避免了绿光过剩带来的空间光调制器的散热要求变高、系统对比度变差等问题。

在本实用新型各实施例中，当滤光装置102或色轮装置201因为镀膜设计难度、或者投影系统对色域有额外要求、或者其它种种原因导致滤光功能要有所加强时，可以在二者之间添加可选辅助滤光装置109，以实现目标滤光要求。

进一步的，光源100的另一种组合方式为图2b所示的结构(包括辅助滤光装置109)，如图2b所示：

补充光产生装置118发出的光(第一基色光)被滤光装置102反射并通过辅助滤光装置109后作为第一光的第二部分，与经过波长转换装置103反射后从滤光装置102透射的第一光的第一部分结合成为本图中的第一光。其中第一光的第一部分是：由第一光源101产生激发光被滤光装置102反射后被引导至波长转换装置103后，波长转换装置103上的波长转换材料受激发光激发产生受激光，受激光沿激发光光路相反方向出射到滤光装置102，并被滤光装置102部分透射的透射光。第一光的第一部分和第二部分合在一起，被引导至色轮装置201，经过色轮装置201的过滤后进入匀光装置202。第二光产生装置107产生第二光，被滤光装置102反射后，沿与第一光相同光路被引导至色轮装置201，透过色轮装置201的部分进入匀光装置202，剩余步骤与第一实施例相同，在此不做复述。

在本实施方式中，如图2a和图2b所示的光源是光源100的两种优选结构，光源也可以是其它任何能够将持续激发波长转换材料产生的至少部分受激光以及持续输出的第一基色光(红光)补充光作为第一光和第二光源模组产生的至少部分第二光引导至色轮装置201的结构；在光源中，第一光源101可以是能够输出紫外光或者蓝光的任何光源，这里优选为紫外光或蓝光激光阵列；第二光源模组为能够输出蓝光的任何光源，这里优选为蓝光激光阵列；补充光产生装置为能够输出红光的任何光源，这里优选为红光激光阵列；波长转换装置103可以为承载有波长转换材料的静态或动态装置，这里优选为在表面承载有一圈波长转换材料的可以旋转的轮式结构；波长转换材料可以是能够在激发光的作用下激发出绿色光和红色光的任意材料，这里优选为黄色荧光材料；第一光、第二光的顺序是个相对概念，可以互换；三基色光的顺序是个相对概念，可以任意顺序，优选为第一基色光(红光)为红光，第二基色光(绿光)为绿光，第三基色光(蓝光)为蓝光；所述空间光调制器可以是DMD、LCD、LCOS等种类中的任意一种，这里优选为DMD。

在本显示设备正常显示图像的过程中，光源100中的第一光源101持续产生激发光，以激发波长转换装置103上的波长转换材料持续产生受激光，而补充光产生装置118也持续输出补充光，这使得由两部分合成的第一光可以持续输出到色轮装置201；第二光产生装置107则分时段输出第二光到色轮装置201。光路的后续结构、后续结构的工作原理，以及控制器401的工作原理都与第一实施例一致，这里不再复述。

现对本实用新型提供的显示设备的第三实施例进行说明，图2c和图2d为本实用新型提供的第三实施例的结构示意图。

本实施例与第一实施例的不同在于，光源100中第二光源模组包含两种颜色光产生装置，分别是能够产生至少部分第三基色光(蓝光)的第三基色光子光源117和能够产生至少部分第二基色光(绿光)的第二基色光子光源108，该两种颜色光产生装置能够独立并分时工作，滤光装置102的滤光功能和控制器401的工作方式也据此有所调整。

本实用新型另一实施方式如图2c所示，光源包括第一光源101、波长转换装置103、由第三基色光子光源117和第二基色光子光源108组成的基色光模组、滤光装置102、以及可选的辅助滤光装置109。

在本结构中，第一光源101产生激发光，激发光经过滤光装置102透射后，再被引导至波长转换装置103的波长转换材料上，波长转换材料受激发光激发产生受激光，受激光沿激发光光路相反方向出射到滤光装置102，并被滤光装置102部分反射，反射光部分为第一光。第三基色光子光源117和第二基色光子光源108发出的光，被滤光装置102透射后构成为第二光。第二光与第一光沿同一光路被引导至色轮装置201，经过色轮装置201的过滤后进入匀光装置202。由匀光装置202出射的光被引导至分光合光装置203，被分光合光装置203分光后，红光被引导至第一空间光调制器2041，蓝光或绿光被引导至第二空间光调制器2042，两部分光被这两个空间光调制器分别调制后再由分光合光装置203合光，经过投影镜头透射到屏幕上。

光源100如图2d所示结构排布时：

第一光源101产生激发光，激发光被滤光装置102反射后，再被引导至波长转换装置103的波长转换材料上，波长转换材料受激发光激发产生受激光，受激光沿激发光光路相反方向出射到滤光装置102，并被滤光装置102部分透射，透射部分构成为第一光。第三基色光子光源117和第二基色光子光源108产生的不同基色光，被滤光装置102反射后构成为第二光。第二光与第一光沿同一光路被引导至色轮装置201，经过色轮装置201的过滤后进入匀光装置202。第二基色光子光源108发出的光被引导经过滤光装置102反射后，构成为第二光的第二部分，第二基色光子光源108发出的光被引导经过滤光装置102反射后，构成为第二光的第二部分，第二光的第一部分和第二部分与第一光沿同一光路被引导至色轮装置201，经过色轮装置201的过滤后进入匀光装置202。由匀光装置出射的光被引导至分光合光装置203，被分光合光装置203分光后，红光被引导至空间光调制器2041，绿光或蓝光被引导至空间光调制器2042，两部分光被这两个空间光调制器分别调制后再由分光合光装置203合光，经过投影镜头透射到屏幕上。

在本实施例中，第二基色光子光源108的引入可以改善第一光中绿色部分的颜色坐标和亮度，通过在对色轮装置中过滤区段设计时给予绿色光较短的工作时间，并增加蓝色光的通过时间，从而减少蓝色基色光产生装置的功率，有助于让本投影系统更加高效和降低成本。

在本显示设备正常显示图像的过程中，光源系统100中的激发光产生装置101持续产生激发光，以激发波长转换装置103上的波长转换材料持续产生受激光。由于本光源中只有两个空间光调制器，在使用激光荧光材料的光源中，优选地使红色基色光独自占用第一空间光调制器2041，而蓝、绿色基色光(第三基色光子光源117和第二基色光子光源108)则共享第二空间光调制器2042，在空间光调制器的调制时间设置上可以分为一个色轮旋转周期上的两种时段，分别为蓝光时段和绿光时段，与图3a和图3b所示的色轮中的不同区段相对应。

在蓝光时段，如图3a所示的色轮中的第二种过滤区段2012或如图3b所示的色轮中第一透蓝红区段2012a或第二透蓝红区段2012b处在光路中，在这个时段第一光中的红色光会被色轮装置201透过，同时第二光的第一部分产生装置：第三基色光子光源117输出蓝色光，也被色轮装置201透过，经过匀光装置202的匀光后，被分光合光装置203分光，被分出的红色光被引导至第一空间光调制器2041，被分出的蓝色光被引导至第二空间光调制器2042，两个空间光调制器对它们分别调制后，再由分光合光装置203合光，并经过投影镜头301投射到屏幕。

在绿光时段，如图3a所示的色轮中的第一种过滤区段2011或如图3b所示的色轮中的第一透绿红区段2011a或第二透绿红区段2011b处在光路中，在此时段第一光中的红色光和部分绿色光会被色轮装置201透过，同时第二光的第二部分产生装置：第二基色光子光源108输出另一部分绿色光，也被色轮装置201透过，经过匀光装置202的匀光后，被分光合光装置203分光，被分出的红色光被引导至第一空间光调制器2041，被分出的绿色光被引导至第二空间光调制器2042，两个空间光调制器对它们分别调制后，再由分光合光装置203合光，并经过投影镜头301投射到屏幕。

这样，在蓝光时段和绿光时段，蓝色光和绿色光被分别调制，而红色光则可以在这两种时段都可以持续得到调制，则任意一幅图像的红色、绿色和蓝色分量都可以通过这种方式得到调制，考虑到人眼的视觉暂留效应，只要色轮的转速足够快，人们就能够在屏幕上看到对应的图像。

控制系统401，用于根据色轮装置201产生的同步信号，控制第三基色光子光源117在如图3a所示的色轮旋转到第二种过滤区段2012处于光路中时，或者在如图3b所示的色轮旋转到第一透蓝红区段2012a或第二透蓝红区段2012b处于光路中时，产生蓝色光，并控制调制蓝绿色光的第二空间光调制器2042根据显示图像的蓝色分量调制蓝色光；而在如图3a所示的色轮旋转到第一种过滤区段2011处于光路中时，或者在如图3b所示的色轮旋转到第一透绿红区段2011a或第二透绿红区段2011b处于光路中时，控制第二基色光子光源108产生部分绿色光，并控制调制蓝、绿色光的第二空间光调制器2042根据显示图像的绿色分量调制绿色光；控制调制红色光的第一空间光调制器2041根据显示图像的红色分量在色轮装置的一个旋转周期内持续调制红色光。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种显示设备，其特征在于，包括：由第一光源、第二光源模组或出射第二基色光、第三基色光的基色光模组、波长转换装置、滤光装置组成的光源，还包括具有至少两种区段的色轮装置，控制器，第一空间光调制器，第二空间光调制器，分光合光装置，镜头，

色轮装置设于所述光源和匀光装置之间，所述色轮装置透射自所述第一光源和所述基色光模组出射的不同组合的基色光，或透射自所述第一光源和所述第二光源模组出射的不同组合的基色光；

分光合光装置在光路中位于色轮装置之后，将色轮透射过来的光按波长分别出射到两个不同空间光调制器，并将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到投影镜头，再经过投影镜头透射到屏幕上；

所述第二光源模组的控制接收端或基色光模组的控制接收端与所述控制器的信号发出端连接，所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器的控制接收端均与所述控制器的信号发出端连接，所述色轮装置与控制器的接收端连接。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，当所述光源由所述第一光源、所述第二光源模组、滤光装置和波长转换装置组成，且当所述第一光源与所述第二光源模组射出的光从同侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光透过所述滤光装置后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光被所述滤光装置反射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

3.根据权利要求2所述的显示设备，其特征在于，当所述第一光源与所述第二光源模组发出的光从异侧射向所述滤光装置时，所述第一光源产生的光被所述滤光装置反射后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光经所述滤光装置透射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

4.根据权利要求2或3所述的显示设备，其特征在于，所述第二光源模组由补充光产生装置和出射第二基色光和第三基色光的第二光产生装置组成。

5.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，当所述光源由所述第一光源、所述基色光模组、滤光装置和波长转换装置组成，且当所述第一光源与所述基色光模组射出的光从同侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光透过所述滤光装置后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光被所述滤光装置反射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

6.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，当所述光源由所述第一光源，所述基色光模组、滤光装置和波长转换装置组成，且当所述第一光源与所述基色光模组发出的光从异侧射向所述滤光装置时，第一光源产生的光被所述滤光装置反射后波长转换装置上的波长转换材料，产生的受激光经所述滤光装置透射后出射为第一光，并被引导至色轮装置。

7.根据权利要求5或6所述的显示设备，其特征在于，所述基色光模组由第三基色光子光源和第二基色子光源组成。

8.一种光源，应用于如权利要求1、2、3、5、6中任一项所述的显示设备，其特征在于，所述光源由第一光源、第二光源模组、波长转换装置、滤光装置组成；

或，

由第一光源、基色光模组、波长转换装置、滤光装置组成。

9.根据权利要求8所述的光源，其特征在于，还包括辅助滤光装置，所述辅助滤光装置设于所述波长转换装置与色轮装置之间。

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