CN216848447U - 一种显示设备及光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种显示设备及光源：红光、绿光和蓝光光源发出的光沿匀光装置、分光合光装置、镜头的顺序投射到屏幕上。第一与第二空间光调制器置于分光合光装置中，设于不同的分光光路中。分光合光装置将从匀光装置射出的光分别出射到第一和/或第二空间光调制器后，将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到镜头后投射到屏幕上。控制器的第一控制端与空间光调制器连接，第二控制端与光源连接。控制器中的计时器用以对各光源进行关断或衰减。实现通过减少一片空间光调制器实现调制三色光的目的，减少了设备成本。同时采用三个独立的光源使光源结构简单，无需激光加荧光光源额外的荧光材料激发光路和受激光收集光路，更降低了光源成本。

Description

一种显示设备及光源

技术领域

本实用新型涉及光学领域，尤其涉及一种显示设备及光源。

背景技术

在投影领域中，近些年来以激光荧光材料光源和纯激光光源为代表的固态光源技术引领了投影机的更新换代。前些年，在只有蓝光激光器技术成熟价格低廉而红绿激光器还在发展中的时候，蓝光加荧光材料构成的光源获得了普及，而随着半导体激光器的大规模应用和不断升级，红绿激光器也逐渐成熟，成本也有很大下降，纯激光光源的投影机开始获得蓬勃发展，而且纯激光光源的投影机有着能效高、光利用率高、色域大、光学结构简单等优点，正日益成为市场的宠儿。

目前纯激光投影机主要应用在三片式空间光调制器投影系统，这种投影系统固然可以充分利用每种颜色的激光，降低光源的成本，但是空间光调制器本身是造价昂贵，的光学器件这样就导致了制造成本高且占用空间大的问题。

所以如何提供一种节约光学器件成本、且能提升不同种光源的理由效率从而降低光源成本的技术方案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光源，用以解决现有技术中三片式空间光调制器导致的成本高体积大的问题。

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：由红光光源、绿光光源和蓝光光源组成的光源，第一空间光调制器、第二空间光调制器、控制器。红光光源、绿光光源和蓝光光源围绕光轴设置，三个光源发出的光沿匀光装置、分光合光装置、镜头的顺序投射到屏幕上。第一空间光调制器与第二空间光调制器置于分光合光装置中，分设于两个不同分光光路中。分光合光装置将从匀光装置射出的光分别出射到第一空间光调制器和/或第二空间光调制器后，将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到镜头，再经过镜头投射到屏幕上。控制器的第一控制端与所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器连接，第二控制端与所述光源连接。

作为上述技术方案的优选，较佳的，控制器的功率控制输出端分别与红光光源、绿光光源和蓝光光源的功率控制端连接。

作为上述技术方案的优选，较佳的，控制器中设有时钟计时器，用以设置时钟周期和同步控制。

本实用新型技术方案提供了一种显示设备及光源，控制器控制红光光源持续输出，控制第二、三光源异步或同步输出，控制第二空间光调制器分时调制第二和/或第三光后输出单色光或混合光，控制第一空间光调制器持续调制第一光。控制器根据实时图像中的第一、第二、第三基色光分量信息对光源系统中三个光源的输出功率进行调节。从而实现通过减少一片空间光调制器实现调制三色光的目的，减少了设备成本。同时采用三个独立的光源可使得光源整体结构简单，无需激光加荧光光源那样额外的荧光材料激发光路和受激光收集光路，从而更降低了光源成本。

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为本实用新型提供的显示设备的结构示意图。

图2a为本实用新型提供的第一实施例中第一、二、三光在一个光输出周期中的工作状态的示意图。

图2b为本实用新型提供的第二实施例中第一、二、三光在一个光输出周期中的工作状态的示意图。

图3a是本实用新型中两个空间光调制器在图2a所示一个周期中的工作状态示意图。

图3b是本实用新型中两个空间光调制器在图2b所示一个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。

现对本实用新型提供的显示设备进行说明：

首先说明的是，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。红光光源101优选为红光激光阵列；绿光光源102优选为绿光激光阵列；蓝光光源103优选为蓝光激光阵列。在实际实施过程中根据实际需要可对基色光顺序进行调换，对光源类型进行改变，并不以此对本实用新型进行限制。

本显示设备包括：光源100，光源100由互相独立的红光光源101、绿光光源102和蓝光光源103组成，三个光源分别出射红光、绿光和蓝光；用于调制不同光的第一空间光调制器2041、第二空间光调制器2042；匀光装置202；控制器401；镜头301和分光合光装置203。

红光光源101持续输出第一光，绿光光源102、蓝光光源103非连续输出第二光和/或第三光。这里以红光光源作为持续输出光源，绿光和蓝光光源为非持续输出光源，这仅仅是一种举例，也可以以绿光或蓝光光源为持续输出光源，而以红光和蓝光，或红光和绿光为非持续输出光源，都属于本实用新型保护的范围。

匀光装置202用于对红光光源101、绿光光源102和蓝光光源103出射的光进行混合并均匀化。

分光合光装置203对经匀光装置202混合后的混合光进行分光。使得红光部分被引导至第一空间光调制器2041，绿光和/或蓝光部分被引导至第二空间光调制器2042，第一空间光调制器2041对红光进行调制，第二空间光调制器2042对绿光和/或蓝光进行调制。

控制器401用于根据周期中的不同种时段通断不同光源，具体的：

当预设的一周期内有两种时段时，控制器401控制绿光光源102和蓝光光源103异步工作，使得第二空间光调制器2042在第一时段调制蓝光光源103发出的蓝光，此时绿光光源102关断或通过光源内调节装置减弱光线输出；控制器401控制第二空间光调制器2042在第二时段接收并调制绿光光源102发出的绿光，此时蓝光光源103关断或通过光源内调节装置减弱光线输出。在此周期内，红光光源101持续输出，第一空间光调制器2041持续调制红光。

当一周期内有三种时段时，控制器401控制蓝光光源103在第一时段输出蓝光且在第二时段关断或通过光源内调节装置减弱光线输出，控制器401控制第二空间光调制器2042在第一时段调制蓝光。控制器401控制绿光光源102在第二时段输在绿光且在蓝光光源103在第一时段关断或通过光源内调节装置减弱光线输出，控制第二空间光调制器2042在第二时段调制绿光。在第三时段，控制器401控制绿光光源102、蓝光光源103同时输出，控制第二空间光调制器2042在第三时段同时调制绿光和蓝光。在此周期内，红光光源101持续输出红光，第一空间光调制器2041持续调制红光。

在上述两种情况中，两空间光调制器分别对不同基色光调制后再由分光合光装置203合光输出，经过投影镜头301投射到屏幕上。

控制器401根据输出亮度和输出白光色温要求对光源系统100中的三个光源的输出功率以及第二、三光源的工作时长占比进行调节。

为了能够更好的理解本实用新型提供的显示设备的具体应用方式，现结合具体应用场景对本实用新型提供的显示设备的使用方法进行说明：

设备结构如图1所示，其预设周期的两中情况如图2a和图3a所示，本实施例以一周期有两种时段(图2a)进行说明：

控制器401，用于根据设定周期性地产生同步信号，控制绿光光源102和蓝光光源103周期性地在设定时刻分别产生绿光和蓝光。

在t1到T为第二种时段，绿光输出，蓝光停止输出；T到t1为第一种时段，蓝光输出，绿光停止输出。

在第一种时段中，控制器401控制调制蓝、绿色光的空间光调制器2042根据镜头出射的显示图像的蓝色分量调制蓝色光。在第二种时段中，控制器401控制调制蓝、绿色光的空间光调制器2042根据显示图像的绿色分量调制绿色光；在这两个时段，控制器401控制调制红色光的空间光调制器2041根据显示图像的红色分量持续调制红色光。

进一步结合图2a和图3a：控制器401根据设定的光输出调控周期T定期产生同步信号，在一个光输出调控周期T内，始终有第一光的输出，蓝只在一个周期的开始到t1时段内正常输出，在t1到T时段优选不输出或者减弱输出，绿光只在t1到T时段正常输出，而在一个周期的开始到t1时段内优选不输出或者减弱输出。具体的，t1是周期T内的一个时刻，用于调控绿光和蓝输出的比例，即可以调控绿光和蓝的输出光通量，使得红、绿、蓝光具有配比成指定色温白光的最佳比例，减少不必要而且还可能有害的额外光的输出。另一方面，也可以由t1根据绿光和蓝的不同成本调节二者的安装功率，以达到最佳经济效益。由于红光持续输出，从而始终有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仅在一个周期的开始到t1时段有蓝色光可以调制，仅在一个周期的t1到T时段有绿色光可以调制。

在每一个光输出调控周期T，对于需分时输出的蓝光和绿光，并非必须先输出蓝光，再输出绿光，顺序也可以互换。缩短周期T，有助于更加减轻颜色中断效应。在本调控模式中，在每一个光输出调控周期T内，只有一组蓝光和绿光单独输出时段，其实也可以有多组，相当于增加光输出调控频率，即缩短周期T。此种变通均在本实用新型保护范围之内。

本申请另一实施例中一周期内有三种时段(图2b)，以此为例进行说明：

结合图1所示的结构及图2b和图3b所示的工作状态示意图所示，本实施例相比于如图2a和图3a所示实施例的调控模式，增加了一个白光输出时段。

控制器401根据设定的光输出调控周期T定期产生信号，在一个光输出调控周期T内，始终有红光的输出。控制器401在一个周期的开始到t1、t2时间段内向绿光光源102和蓝光光源103发出异步信号，使得蓝光除在一个周期的开始到t1时段内正常输出，在t1到t2时段优选不输出或者减弱输出；绿光在t1到t2时段正常输出，此时蓝光不输出或者减弱输出。当周期处于t2-T时段中，控制器401向绿光光源102和蓝光光源103发出同步信号，使得三个光源同时工作，由于三种基色光同时输出，三种基色光可通过可变功率的方式配比成指定色温要求的白光，因此，该时段称为白光时段。在t2-T时段内，绿光和蓝光的输出功率可变。

t1、t2是一个周期T内的不同时刻，用于设置蓝光输出时段、绿光输出时段和白光输出时段的比例，即可以调控第二光和第三光的光通量输出比例，使得第一、第二、第三光具有配比成指定色温白光的最佳比例，减少不必要而且还可能有害的额外光的输出。也可以由t1根据第二光和第三光的不同成本调节二者的使用量，以达到最佳经济效益。通过调节t2到T时段占一个周期T的比例，可以能够控制白光时段的长短，白光时段虽然无助于颜色表现，但是三种光同时输出，光源得到了最充分的利用，可以达到更高的亮度，在一些亮度比颜色更重要的场合，比如PPT展示、文字显示等，能够在提升光源利用率并实现更高的投影亮度。

详细的，红光持续输出，可以始终通过分光合光装置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在一个光输出调控周期T内，始终有红色光可以调制，而空间光调制器2042仅在一个光输出调控周期的开始到t1时段时段有蓝色光可以调制，仅在一个周期的t1到t2时段有绿色光可以调制，而在t2到T时段同时有蓝、绿光可调制，即这段时间空间光调制器调制的是青色光，调制后的光与在该时段空间光调制器2041调制出来的红色光经过分光合光装置203的合光后变成白光输出。在白光输出时段，三种光具有相同的输出时间，这时候蓝绿光就有过剩的部分，为了达到指定白光色温，需要重新调节蓝绿光的输出量，此时控制器401根据实际配置自动调节蓝绿的输出功率来实现，调节功率可通过通过光源内电流的大小或光源内变电阻的大小实现。在图2b中每种光的波形只示意了该光是输出还是不输出，而没有示意在输出的时候功率是可变的，这只是为了让示意图简洁，并非旨在限制本实用新型。另外，在白光输出时段，除了通过调节输出功率的方法调节调节各光的输出比例，也可以通过调节某两种光的输出时长的方法实现，这均在本实用新型的保护范围之内。

在每一个光输出调控周期T，除红光持续输出外，对于需分时输出的蓝光、绿光和白光，并非必须先输出蓝光，再输出绿光，最后再同时输出为青色光，顺序也可以互换，这不影响对一幅图像调制的整体效果。此种变通均在本实用新型保护范围之内。缩短设置周期T，有助于更加减轻颜色中断效应。在本调控模式中，在每一个光输出调控周期T内，除光持续输出外，只有一组蓝光和绿光单独输出时段和一个白光输出时段，其实也可以有多组，相当于增加光输出调控频率，即缩短周期T。此种变通均在本实用新型保护范围之内。

其中，图1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。可以将红色光引导至空间光调制器2041，将蓝色或绿色光被引导至空间光调制器2042，也可以通过调整分光合光装置203的设计，将红色光引导至空间光调制器2042，而将蓝色或绿色光引导至空间光调制器2041。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。

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 (3)

1.一种显示设备，其特征在于，包括：由红光光源、绿光光源和蓝光光源组成的光源组，第一空间光调制器、第二空间光调制器、控制器；

三个光源发出的光经合光后沿匀光装置、分光合光装置、镜头的顺序投射到屏幕上；

第一空间光调制器与第二空间光调制器置于分光合光装置中，分设于两个不同的分光光路中；

分光合光装置将从所述匀光装置射出的光分别出射到第一空间光调制器和/或第二空间光调制器后，将经过两个空间光调制器调制后的光合光后输出到镜头，再经过镜头投射到屏幕上；

所述控制器的第一控制端与所述第一空间光调制器和所述第二空间光调制器连接，第二控制端与所述光源连接。

2.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述控制器的功率控制输出端分别与红光光源、绿光光源和蓝光光源的功率控制端连接。

3.根据权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述控制器中设有时钟计时器，用以设置时钟周期和同步控制。

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