TW201541181A - 一種光源系統及其所應用之投影顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於光學顯示之技術領域，具體提供了一種光源系統及其所應用之投影顯示裝置。本發明的一種光源系統，包括有至少三個光源用於產生至少兩個寬譜光、分光合光裝置、至少兩個空間光調整器以及第一空間光調整器和第二空間光調整器；並且，本發明的投影顯示裝置包括該光源系統。本發明的系統和裝置中的第一寬譜光、第二寬譜光經分光合光裝置進行分光後產生至少兩種顏色的四種主波長的光，從而擴大了色域範圍，提高了圖像顯示的品質，另外，採用兩個空間光調整器同時對光進行調整，在保證圖像顯示的品質下，兼顧了產品的成本。

Description

一種光源系統及其所應用之投影顯示裝置
本發明涉及光學顯示領域，更具體的說，係涉及一種光源系統及其所應用之投影顯示裝置。
在現有的光源系統中，SLM(Spatial Light Modulator，空間光調整器)用來對空間的光進行調整，由於單SLM、雙SLM和三SLM各自所具有的優勢，因而其技術被廣泛地運用在不同的投影顯示裝置中。其中，單SLM的工作原理為：多個原色光交替進入SLM而被調整，調整得到的單色光圖像在屏幕上快速交替切換，進而利用觀看者的視覺殘留效應將各時序的單色光圖像混合得到彩色圖像。然而，上述這種方式由於切換速度的限制，係將出現『彩虹效應』，同時，光源的利用率也不高，導致單SLM的光源系統的亮度無法提高，但由於其成本低廉，因而被廣泛地應用在低階的投影顯示裝置中。
另一方面，三SLM的工作原理為：三原色光分 別同時到達三個獨立的SLM上，且SLM分別對到達其上的原色光進行調整，調整得到的單色光圖像經混合得到彩色圖像，並且，由於不存在時序的問題，因而有效地克服了『彩虹效應』，同時，光源無需經過轉換或過濾，從而提高了光源的利用率，但是由於其成本極高，因而一般被用在高階的投影顯示裝置中，例如電影院。
而為了克服單SLM和三SLM光源系統各自的缺點，出現了雙SLM，其中一個SLM處理一種原色光，而另一個SLM處理另外兩種原色光，且兩個SLM可以在某時序上重合(獨自處理一原色光)，從而相較單SLM來說提高了切換速度，而相較於三SLM減少了一個SLM從而降低了成本，所以雙SLM正成為行業研究的一大熱門。
然而，上述雙SLM也存在急需解決的技術問題，如申請號CN20121037.655.9的申請專利中，具體結合第一圖進行說明，其包括激發光源1、色輪2、分光合光裝置3、第一SLM4以及第二SLM5，其中，該色輪2分兩個區域且分別設有波長轉換材料，其中一個區域被激發光源1激發產生的第一受激發光可以被分光合光裝置3分光後分別到達第一SLM4和第二SLM5進行調整，而另一區域被激發光源1激發產生的第二受激發光，經過分光合光裝置3到達第二SLM5進行調整。
於上述技術方案中，結構較單SLM可以提高亮 度，且能消除彩虹效應，而較三SLM可以降低成本，然而，該方案仍然存在不足：該方案兩個SLM處理三原色，顯然色域的範圍受限，這將導致光源系統輸出光到達顯示區的圖像不夠逼真，此外，採用單個光源產生受激發光依序地到達SLM，而使得SLM沒有被充分利用，同時由於採用單個光源，導致亮度不高從而無法達到低成本高品質的要求。
因此，本案之發明人有鑑於目前所習用的SLM相關技術仍具有上述之缺陷與不足，故極力加以研究發明，終於研發完成本發明之一種光源系統及其所應用之投影裝置，進而能夠解決現有技術中光源系統或投影顯示裝置中高成本低品質的問題。
本發明的目的在於提供一種光源系統及投影顯示裝置，旨在解決現有技術中無法兼顧成本和品質的問題。
為實現上述目的，本發明提供一種光源系統，包括：一分光合光裝置；至少三個光源，係分別為用於產生第一寬譜光的第一光源、用於產生第二寬譜光的第二光源以及用於產生第一波長光的第三光源；以及至少兩個空間光調整器，係分別為一第一空間光調整 器與一第二空間光調整器；其中，該分光合光裝置係設置於光源的光路上，並用於將第一寬譜光進行波長分光，進而分成沿第一通道傳播的第二波長光與沿第二通道傳播的第三波長光；並且，該分光合光裝置更將第二寬譜光進行波長分光，分成沿第一通道傳播的第四波長光與沿第二通道傳播的第五波長光；此外，該分光合光裝置更用於引導第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光沿第二通道傳播至第二空間光調整器，並引導第二波長光和第四波長光沿第一通道傳播至第一空間光調整器；其中，該第一空間光調整器係用於依序地對第二波長光和第四波長光進行調整；且該第二空間光調整器係用於依序地對第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光進行調整；並且，該第一寬譜光與第二寬譜光的波譜覆蓋範圍係不相同。
此外，所述第一光源包括第一激發光源和第一波長轉換裝置；所述第一波長轉換裝置包括一個分區，該分區設置波長轉換材料；所述第一激發光源用於產生激發光；所述第一波長轉換裝置的波長轉換材料位於第一激發光源的光路上，用於吸收激發光產生第一寬譜光；其中，所述第二光源包括第二激發光源和第二波 長轉換裝置；所述第二波長轉換裝置包括一個分區，該分區設置波長轉換材料；所述第二激發光源用於產生激發光；所述第二波長轉換裝置的波長轉換材料位於第二激發光源的光路上，用於吸收激發光產生第二寬譜光。
進一步地，所述第一激發光源和第二激發光源均為固態半導體發光元件。
此外，所述光源系統還可包括：控制器，用於控制第一光源、第二光源和第三光源及調整第一空間光調整器和第二空間光調整器。
此外，所述控制器用於控制第一光源、第二光源和第三光源的開啟/關閉。
此外，所述第一波長光為寬譜光，所述分光合光裝置用於將第一波長光分成沿第一通道傳播的第一部分波長光和沿第二通道傳播的第二部分波長光。
此外，所述第一部分波長光和第二部分波長光為同色異譜的光。
此外，所述第二波長光和第三波長光為同色異譜的光，所述第四波長光和第五波長光為同色異譜的光。
此外，所述第一寬譜光、第二寬譜光和第一波長光分別為紅、綠、藍寬譜光。
此外，所述光源系統能夠運用於3D投影顯示裝置中，其中，所述第一部分波長光、第三波長光、第五波 長光進入觀察者的左眼，所述第二部分波長光、第四波長光、第六波長光進入觀察者的右眼。
此外，所述第一寬譜光為青光，所述第二寬譜光為黃光，所述第一波長光為品紅光。其中，品紅的光可以為紅色和藍色螢光粉受激發產生的光。
此外，所述控制器用於控制第一光源、第二光源和第三光源在同一個週期內依次開啟/關閉。
上述技術方案中，所述第一波長光為三原色光中的任一種光。
此外，所述第三波長光和第五波長光為同色異譜的光，或者所述第二波長光和第四波長光為同色異譜的光。
此外，所述控制器用於控制第一光源、第二光源和第三光源在同一週期內的開啟/關閉，所述第一光源、第二光源和第三光源的開啟狀態有部分重合但不完全重合。
此外，所述第一光源、第二光源和第三光源在同一週期內的開啟/關閉至少為N次，N為正整數。
所述系統包括一激發光源和一波長轉換裝置；上述任一技術方案中，所述波長轉換裝置包括兩個分區；所述兩個分區分別包含一種波長轉換材料，受激發時能夠產生寬譜光；所述波長轉換裝置運動時，兩個分區依序位於激發光源的光路上；所述激發光源與波長轉換裝置的第一分區，組成第一光源；所述激發光源與波長轉 換裝置的第二分區，組成第二光源。
本發明還包括一種投影顯示裝置，該裝置包括上述任一技術方案的光源系統。
本發明的上述技術方案，採用能夠產生寬譜光的光源，利用分光合光裝置將寬譜光進行分光，從而得到不同主波長的光，這有效提高了色域的範圍，同時將不同主波長的光分不同空間光調整器，兩個空間光調整器同時對不同主波長的光進行處理，一方面提高了顏色切換的速度，消除的採用效應，另一方面空間光調整器充分利用，提高了亮度，同時，降低了成本。因此本發明的技術方案即降低了產品的成本又保證了產品的品質。
1‧‧‧激發光源
2‧‧‧色輪
3‧‧‧分光合光裝置
4‧‧‧第一SLM
5‧‧‧第二SLM
10‧‧‧第一光源
20‧‧‧第二光源
30‧‧‧第三光源
40‧‧‧分光合光裝置
50‧‧‧第一空間光調整器
60‧‧‧第二空間光調整器
41‧‧‧第一反射元件
42‧‧‧第一濾光片
43‧‧‧第二濾光片
44‧‧‧第三濾光片
45‧‧‧第二反射元件
46‧‧‧TIR棱鏡
47‧‧‧Philips棱鏡
51‧‧‧第一通道
61‧‧‧第二通道
70‧‧‧控制器
701‧‧‧濾波曲線
80‧‧‧投影顯示棱鏡
11‧‧‧第一激發光源
12‧‧‧第一波長轉換裝置
21‧‧‧第二激發光源
22‧‧‧第二波長轉換裝置
A‧‧‧區域
B‧‧‧區域
31‧‧‧第三激發光源
32‧‧‧第三波長轉換裝置
121‧‧‧波長轉換區
221‧‧‧波長轉換區
301‧‧‧藍光
201‧‧‧黃光
101‧‧‧紅光
2011‧‧‧第二綠光
2012‧‧‧第一綠光
1011‧‧‧第一綠光
1012‧‧‧第一紅光
01‧‧‧光源
011‧‧‧第一激發光源
012‧‧‧波長轉換裝置
302‧‧‧藍光
202‧‧‧黃光
102‧‧‧紅光
第一圖係現有技術中的光源系統結構示意圖；第二A圖至第二B圖係本發明一種光源系統的第一實施例結構示意圖；第三圖係本發明一種光源系統的第二實施例結構示意圖；第四圖係本發明一種光源系統的第三實施例結構示意圖；第五圖係本發明第二實施例中波長轉換裝置的結構示意圖；第六A圖至第六C圖係本發明第二實施例的光分析圖； 第七圖係本發明一種光源系統的第四實施例結構示意圖；第八圖係本發明第四實施例之波長轉換裝置的結構示意圖；第九圖係本發明一種光源系統的第五實施例結構示意圖；第十圖係本發明第五實施例之空間光調整器的調整時序圖；第十一圖係本發明第五實施例之空間光調整器調整的另一時序圖；第十二圖係本發明第五實施例中波譜覆蓋範圍示意圖；以及第十三圖係本發明第六實施例之一種投影顯示裝置的結構示意圖。
為了能夠更清楚地描述本發明所提出之一種光源系統及其所應用之投影系統，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之實施例。
必須提前說明的是，本發明所述的三原色光為紅、綠、藍三色光，且本發明中所述的一個週期是指一幀數據的處理時間，並且，本發明中所述的寬譜光是指光的波譜覆蓋範圍大於10nm的光，且能夠實現分光的光，此處能夠實現分光的光可以是波譜連續的光也可以是波譜不 連續的光。波譜連續的寬譜光可以包括黃光、青光等，波譜不連續的寬譜光可以包括品紅光等。此外，本發明所述的同色異譜是指顏色為相近且波譜覆蓋部分有交疊的光，比如偏綠的紅光和紅光，偏紅的綠光和綠光，雖然主波長不同，但波譜有重疊。
本發明提出第一實施例關於光源系統，以下結合第二圖以進行說明。請參閱第二A圖與第二B圖，係本發明之一種光源系統的結構示意圖，如第二A圖所示，本發明之光源系統係包括：第一光源10、第二光源20、第三光源30、分光合光裝置40、第一空間光調整器50和第二空間光調整器60。其中，分光合光裝置40係位於第一光源10、第二光源20和第三光源30的光路上，且第一光源10、第二光源20和第三光源30的位置關係皆無特殊限制。如圖所示，所述光源系統包括至少三個光源和至少兩個空間光調整器，其中，所述的光源的個數為N個且N3；如第二B圖所示，光源個數可以為3、4、5、6......，且空間光調整器的個數為M且M2，而空間光調整器個數可以為2、3、4、5、6......。
在第二B圖中僅僅給出了結構示意，並不用來限定本發明中空間光調整器和光源的個數，當光源的個數N>3時，分光合光裝置先將多個光源的光引導至同一光路上，再對該光路上的光進行分光；此外，當空間光調整器 的個數M>2時，分光合光裝置將同一光路上的光分成M個通道，每個通道的光到達一個空間光調整器。以下為了說明方便，僅以三個光源和兩個空間光調整器為例。
其中，該第一光源10用於產生第一寬譜光，該第一寬譜光可以為固態發光元件發出的光，也可以為通過波長轉換獲得的光，在此無特殊限制。該第二光源20則用於產生第二寬譜光，該第二寬譜光可以為固態發光元件發出的光，也可以為通過波長轉換獲得的光，在此無特殊限制。而該第三光源30用於產生第一波長光，該第一波長光可以為寬譜光也可以為三原色光中的任一種光，該第一波長光可以為固態發光元件發出的光，可以為通過波長轉換獲得的光，在此無特殊限制。並且，第一寬譜光和第二寬譜光的波譜覆蓋範圍不同，此處的波譜覆蓋範圍不同是指波長覆蓋的範圍可以有重疊，但不完全重疊。此外，本實施例中的第一光源10，第二光源20，第三光源30為三個獨立的光源，三個光源的出射光分別位於不同的光路上。
進一步地，分光合光裝置40用於將第一寬譜光進行波長分光，分成沿第一通道傳播的第二波長光和沿第二通道傳播的第三波長光；更將第二寬譜光進行波長分光，分成沿第一通道傳播的第四波長光和沿第二通道傳播的第五波長光，並引導第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光沿第二通道傳播至第二空間光調整器，引導 第二波長光和第四波長光沿第一通道傳播至第一空間光調整器。其中，分光合光裝置40將第一寬譜光和第二寬譜光進行波長分光，可以得到具有不同主波長的多種顏色的光，從而擴大了色域，使得圖像顯示更逼真。
於本實施例之中，分光合光裝置40可包括第一反射元件41、第一濾光片42、第二濾光片43和第三濾光片44，該第一反射元件41反射第一寬譜光，第一濾光片42反射第一寬譜光透射第二寬譜光實現第一寬譜光和第二寬譜光的合光，該第二濾光片43透射第二寬譜光的部分波長光和第一寬譜光到第一通道51，反射另外部分波長光到第三濾光片44，第三濾光片44引導第一波長光和另外部分波長光沿第二通道61傳播至第二空間光調整器60。本實施例中的分光合光裝置具有結構簡單特性而便於組裝。
空間光調整器包括有第一空間光調整器50和第二空間光調整器60，且該第一空間光調整器50用於依序對第二波長光和第四波長光進行調整，而該第二空間光調整器60用於依序對第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光進行調整。於本實施例之中的空間光調整器可包括：DMD(Digital Micromirror Device，數字微鏡裝置)或LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示裝置)或LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶覆矽裝置)等。
本實施例的上述技術方案中，透過寬譜光分光使 得分光的光分別到達兩個空間光調整器，並且兩個空間光調整器對不同波長的光進行同步調整，間接提高了顏色的切換的速度，從而消除了彩虹效應。另外，本發明透過三個光源，其中，至少兩個是寬譜光，經過分光後可以得到至少五種不同波長的光，這無疑擴大了色域，使得最終輸出的圖像顯示更逼真，提高了圖像顯示的品質。同時，本實施例採用兩個空間光調整器同時對不同波長的光進行調整，提高了光源系統的亮度，使得在保證了圖像顯示的品質的同時兼顧了成本。
基於上述第一實施例，本發明更提出第二實施例，以下將結合第三圖以進行說明。第三圖係本發明光源系統的第二實施例結構示意圖，於第二實施例之中，光源系統包括第一光源10、第二光源20、第三光源30、分光合光裝置40、第一空間光調整器50和第二空間光調整器60。而以下將針對各個部件分別地進行詳細說明。
首先，第一光源10包括第一激發光源11和第一波長轉換裝置12，其中，第一激發光源11用於產生激發光，所述激發光包括但不限於UV光或者藍光，且該第一激發光源11包括但不限於LED光或激光固態發光元件，且所述第一激發光源11為雷射光源，一方面，雷射光源的光學擴展量小可以減少光的損失，另一方面，雷射光源發出的光的光密度遠大于其他光源發出的光的光密度。並 且，所述第一波長轉換裝置12位於第一激發光源11的光路上，用於吸收激發光產生第一寬譜光。
如第五圖所示，第一波長轉換裝置12包括波長轉換區121，該波長轉換區121設有波長轉換材料，第一激發光源11的光斑落在第一波長轉換裝置12的波長轉換區121時，波長轉換區吸收該激發光而產生受激發光，當波長轉換材料為黃色螢光粉或綠色螢光粉，受激發光為黃光或者綠光寬譜光。波長轉換材料無特殊限制，可以是任何經UV光或藍光激發產生比UV光或藍光波長長受激發光的波長轉換材料。本實施例中，波長轉換裝置包括一個區域，可以有效的克服輪輻光斑，從而進一步提高該光源系統的品質。本實施例中的第一波長轉換裝置12可以包含驅動裝置，用於驅動第一波長轉換裝置12運動，使波長轉換區的波長轉換材料依序在激發光的光路上，該技術方案可以有效克服熱量在波長轉換區的某一點聚集。第一波長轉換裝置12也可以固定不動，波長轉換區略大於激發光的光斑，該技術方案的波長轉換裝置12結構更簡單。
接著，第二光源20包括第二激發光源21和第二波長轉換裝置22，其中，第二激發光源21用於產生激發光，所述激發光包括但不限於UV光或者藍光，所述該第二激發光源21包括但不限於LED光或激光固態發光元件，並且，所述第二激發光源21為雷射光源，一方面，雷 射光源的光學擴展量小可以減少光的損失，另一方面，雷射光源發出的光的光密度遠大于其他光源發出的光的光密度。所述第二波長轉換裝置22位於第二激發光源21的光路上，用於吸收激發光產生第二寬譜光。
如第五圖所示，第二波長轉換裝置22包括波長轉換區221，該波長轉換區221設有波長轉換材料，第二激發光源21的光斑落在第二波長轉換裝置22的波長轉換區221時，波長轉換區吸收該激發，產生受激發光，當波長轉換材料為青色螢光粉或紅光螢光粉，受激發光為青光或者紅光寬譜光。波長轉換材料無特殊限制，可以是任何經UV光或藍光激發產生比UV光或藍光波長長受激發光的波長轉換材料。本實施例中的第二波長轉換裝置22可以包含驅動裝置，用於驅動第二波長轉換裝置22運動，使波長轉換區的波長轉換材料依序在激發光的光路上，該技術方案可以有效克服熱量在波長轉換區的某一點聚集。第二波長轉換裝置22也可以固定不動，波長轉換區略大於激發光的光斑，該技術方案的波長轉換裝置22結構更簡單。
值得提出說明的是，上述兩個光源的波長轉換裝置均包括一個分區，可以有效的去除輪輻光斑，從而使得出射光更加均勻。
接著，第三光源30用於產生第一波長光，該第一波長光為三原色光中的任一種光。該第三光源30只需滿 足：第一寬譜光和第二寬譜光分光後與第一波長光能夠產生三原色光即可。
本實施例之中的三個光源產生三色光，經分光合光後，將可以得到五種顏色的光，如第六A圖至第六C圖所示，三個光源產生的光的曲線分別為紅光101、黃光201和藍光301，其中，紅光101和黃光201為寬譜光，藍光301為三原色光中的一種，經過分光合光裝置40分光後獲得到五原色光，其中，分光合光裝置40在本實施例中的濾波曲線如第六A圖中的濾波曲線701所示，經濾波曲線701分光後，得到的五原色光為第一紅光1012，第一綠光1011，第一綠光2012，第二綠光2011和第一藍光301。其中，該五原色光的色品圖如第六C圖所示，由點301、2011、2012、1012、1011圍成的色域範圍比現有技術(如第六C圖中，由三點圍成的色品圖)中採用三基色圍成的色域範圍大。也即本實施例的該技術方案擴大了色域的範圍，從而本實施例中最終的圖像顯示比三基色組成的圖像顯示更逼真。
基於第一實施例，本發明更提出了第三實施例，結合第四圖以進行說明。第四圖係本發明的光源系統第三實施例結構示意圖。本實施例中該光源系統包括第一光源10、第二光源20、第三光源30、分光合光裝置40、第一空間光調整器50和第二空間光調整器60。以下針對各個 部件進行詳細說明。其中，本實施例中的第一光源10和第二光源20與第二實施例中的第一光源和第二光源相同或相似，在此即不再贅述。本實施例僅對第三光源30和分光合光裝置40進行說明。
第三光源30係用於產生第一波長光，該第一波長光為寬譜光，該寬譜光經由分光合光裝置40進行分光，可得到第一部分波長光和第二部分波長光，分光合光裝置40引導該第一部分波長光和第二部分波長光分別到達第一空間光調整器50和第二空間光調整器60進行調整。第三光源30可以包括第三激發光源31和第三波長轉換裝置32。其中，第三激發光源31用於產生激發光，所述激發光包括但不限於UV光或者藍光，所述該第三激發光源31包括但不限於LED光或激光固態發光元件，並且，所述第三激發光源31為雷射光源，一方面，雷射光源的光學擴展量小可以減少光的損失，另一方面，雷射光源發出的光的光密度遠大于其他光源發出的光的光密度。所述第三波長轉換裝置32位於第三激發光源31的光路上，用於吸收激發光產生第一波長光。其中，第三波長轉換裝置32包括波長轉換區，該波長轉換設有波長轉換材料，第三激發光源的光斑落在第三波長轉換裝置32的波長轉換區時，波長轉換區吸收該激發，產生受激發光。
此外，第三波長轉換裝置32包括一個波長轉換 區。波長轉換材料無特殊限制，可以是任何經UV光或藍光激發產生比UV光或藍光波長長的受激發光的波長轉換材料，並且第一寬譜光、第二寬譜光和第一波長光經分光合光裝置分光後能夠產生六種不同顏色的光，例如：第一光源出射光可以為黃光，第二光源出射光可以為青光，第三光源出射光可以為品紅光，或者，第一光源出射光為藍色寬譜光，第二光源為綠色寬譜光，第三光源為紅色寬譜光。於本實施例之中，所述分光合光裝置40先將第一寬譜光、第二寬譜光進行合光後，與第一波長光一起經由TIR棱鏡和Philips棱鏡進行分光後成為兩個通道，第一空間光調整器50調整第一通道上的光，第二空間光調整器60調整第二通道上的光。當然，本實施例中的第三光源也可以為至少一個LED，該至少一個LED能夠產生寬譜光也即第一波長光。第三光源也可以為激光陣列，該激光陣列產生的光的光譜連續，也即可以產生寬譜光。本實施例之中，採用LED或者激光陣列作為第三光源，可以使得系統更簡單，無需使用波長轉換裝置。
並且，本實施例之中，三種寬譜光經過分光後，分別可得到第一紅光、第二紅光、第一綠光、第二綠光、第一藍光和第二藍光(第一紅光和第二紅光為顏色相似主波長不同的光，第一綠光和第二綠光為顏色相似，且波譜有交疊的部分，但主波長不同的光，第一藍光和第二藍光 為顏色相似，且波譜有交疊的部分，但主波長不同的光，也即同色異譜)。其中，第一紅光、第一綠光、第一藍光進入一個通道，到達一個空間光調整器，第二紅光、第二綠光、第二藍光進入另一個通道，到達另一個空間光調整器，經兩個空間光調整器後，得到輸出圖像。其中，該兩個空間光調整器可以同時接收相同的數據，從而可實現輸出的圖像相同，也即該光源系統能夠運用於3D投影顯示裝置中。第一空間光調整器的圖像進入觀察者的左眼，第二空間光調整器的圖像進入觀察者的右眼，從而實現3D投影顯示。另外，該光源系統也可以應用在雙屏顯示裝置中，在此不再詳述。
本發明更提出第四實施例，結合第七圖以進行說明。第七圖是本發明的發光系統第四實施例結構示意圖。其中，光源01包括第一激發光源011和波長轉換裝置012，且第一激發光源011用於發出激發光，該第一激發光源011包括但不限於UV光或者藍光。如第八圖所示，該波長轉換裝置012包括兩個區域，區域A設置一種波長轉換材料，區域B設置另一種波長轉換材料，區域A和區域B設置的波長轉換材料不同，但兩個區域的波長轉換材料在受激發後均能產生兩個寬譜光，形成第一光源和第二光源。其中，本實施例中的第一光源和第二光源並不相互獨立，其出射光在同一光路上，本實施例中的該光源會產生輪輻光斑， 但光源結構更加簡單其中，由於波長轉換裝置012的運動，使得第一光源和第二光源為時序光。第三光源30可以包括第三激發光源31和第三波長轉換裝置32，第三波長轉換裝置32包含螢光材料，該螢光材料構成波長轉換層，第三波長轉換裝置32還可包括一散射層，該散射層可位於波長轉換層和基板之間(基板用來承載波長轉換材料)或者該散射層位於波長轉換層面向光源31的一側，該第三激發光源31包括但不限於藍光或UV光，波長轉換層可以包含紅色螢光粉或綠色螢光粉或青色螢光粉或黃色螢光粉等。
並且，第三光源30也可以包括光源31和散射裝置32，散射裝置32位於光源31的光路上，用來對光源31進行散射，從而使得出射光更均勻，減少後續的光斑，該光源31可以為藍光、綠光或紅光等，該光源31的光直接被利用，從而提高光源的亮度。
本實施例之中，區域A和區域B的波長轉換材料不同，可以為黃色螢光粉、青色螢光粉等。區域A和區域B受激發產生的受激發光和第三光源30的出射光覆蓋的波譜範圍不同，且經過分光後得到至少三種顏色光，且得到的三種顏色光為至少有四種主波長的光。
第三光源的出射光經過反射元件42到達二向色元件41，該二向色元件41透射第一光源和第二光源發出 的光，反射第三光源發出的光，從而可以將第一光源、第二光源和第三光源發出的光合為同一路光(此處簡稱“三合光”)，三合光經過准直元件43到達第二反射元件45後進入TIR棱鏡46，經由TIR棱鏡46反射後到達Philips棱鏡47，在Philips棱鏡47上進行分光，得兩通道光，分別到達第一空間光調整器和第二空間光調整器。
上述第一實施例到第四實施例中，激發光源或者光源與波長轉換裝置之間均可設置准直元件，該准直元件可以將激發光源或者光源准直彙聚成更小的光斑到達波長轉換裝置上。並且上述實施例中的第一光源、第二光源或第三光源中的任意一個或多個均可以為混合固態發光元件發出的光，例如，其中一個光源可以為LED陣列發出的光或者為不同顏色的激光陣列發出的光等。該技術方案光的均勻度雖然比上述實施例中三個光源由螢光粉發出的寬譜光的均勻度差，但光源結構更簡單。
基於上述四個實施例，本發明更提出第五實施例，第九圖所示，本發明的光源系統之第五實施例還可包括一控制器70，用於控制所有光源的及調整所有空間光調整器。本實施例中，為了便於說明，僅結合第九圖之光源為三個，空間光調整器為兩個進行說明。控制器70用於控制第一光源、第二光源和第三光源及調整第一空間光調整器50和第二空間光調整器60。更具體的說，該控制器70 用於控制第一光源、第二光源和第三光源的開啟/關閉，當第一光源和第一光源為同一激發光激發產生的時，控制器70用於控制該激發光源和第三光源的開啟/關閉。控制器70接收到數據後，將數據進行轉換成預定的格式，然後分別送到兩個空間光調整器上，空間光調整器被驅動，對到達空間光調整器的光的量進行調整後輸出光。當空間光調整器被驅動後，控制器70會發送驅動信號到光源，驅動光源的開啟/關閉。
本實施例之中，所述的第一光源和第二光源如果為同一波長轉換裝置被激發產生的兩個光時，第一光源和第二光源是時序光，僅需控制激發光源的開斷即可，在此不對該情況進行詳述。以下僅針對第一光源和第二光源為獨立的光源進行描述。
該控制器70可以用來控制第一光源10、第二光源20和第三光源30在同一週期內的開啟/關閉，所述第一光源10、第二光源20和第三光源30的開啟狀態有部分重合但不完全重合。本實施例的控制時序如第十圖所示，控制器70控制第一光源在前0.3T內處於開啟狀態，在0.3T~0.9T內第二光源處於開啟狀態，在0.8T~1T內第三光源處於開的裝置。其中，在0.8T~0.9T第二光源和第三光源均為開啟狀態，此時，第一空間光調整器50在0.8T~0.9T內對綠光進行調整，第二空間光調整器60對黃光進行調 整，其中黃光為紅光和綠光的合光，這種調整模式可以提高空間光調整器的輸出的光的亮度。該調整模式相當於增加了一種基色黃光，擴大了色域，同時提高了輸出亮度。另外，兩個空間光調整器同時對光進行調整，進一步的提高了光源系統輸出光的亮度。
該控制器也可以用來控制第一光源、第二光源和第三光源在同一個週期內依次開啟/關閉。如第十一圖所示，在一個週期內，在前0.3T，控制器70控制第一光源開啟，控制其他光源關閉；在0.3T~0.9T內，控制器70第二光源開啟，控制其他光源關閉；在0.9T~1T，控制器70控制第三光源開啟，控制其他光源關閉。以下舉例為第一光源的出射光為藍光寬譜光，第二光源的出射光為綠光寬譜光，第三光源的出射光為紅光寬譜光。分光合光裝置將藍光寬譜光分為第一藍光和第二藍光，第一藍光沿第一通道進入第一空間光調整器中，第二藍光沿第二通道進入第二空間光調整器中，控制器控制第一空間光調整器對第一藍光進行調整後輸出與視頻或圖像數據對應的藍光，控制第二空間光調整器對第二藍光進行調整後輸出與視頻或圖像數據對應的藍光。控制器對綠光寬譜光和紅光寬譜光的調整與對藍光寬譜光的調整相同，在此不在贅述。該調整模式相擴大了色域，提高了輸出亮度。另外，兩個空間光調整器充分利用(均無空閒)，進一步的提高了光源系統輸出 光的亮度。
上述實施例之中，控制器70也可以控制第一光源、第二光源和第三光源在同一週期內分別開啟/關閉N次(N為正整數)，從而提高光源的切換速度，也即可以提高顏色光的切換速度，從而有效的消除『彩虹效應』。
此外，上述實施例之中，當三個光源產生的光均為寬譜光時，如第十二圖所示，經過分光合光裝置分光後，能夠產生六色光分別為：藍光301、302與黃光201、202以及紅光101、102。所述六色光可以有顏色近似但具有不同主波長的光，如偏綠色的紅光與紅光均是紅色，兩種顏色的光的波譜有交疊部分，但主波長不同(也即同色異譜)，如偏藍色的綠色和偏紅色的綠色均是綠色，兩種顏色的光的波譜有交疊部分，但主波長不同。利用六色光，當使其中三色進入一個空間光調整器，另外三色進入另一個空間光調整器，可以實現3D投影顯示；當使六色光同時用在普通的投影顯示中，這可以很大程度的擴大色域的範圍，提高投影顯示的質量。
基於上述五個實施例，本發明提出第六實施例，一種投影顯示裝置係包括上述五個實施例中的任一實施例中的光源系統。以下結合第十三圖進行說明，該投影顯示裝置可包括第一光源10、第二光源20、第三光源30、分光合光裝置40、第一空間光調整器50、第二空間光調整器 60、控制器(在第十三圖中未畫出)和投影顯示棱鏡80。其中，第一光源10、第二光源20、第三光源30的光經分光合光裝置40分光後到達第一空間光調整器50或第二空間光調整器60，控制器控制第一空間光調整器50和第二空間光調整器60對到達其上的光進行調整後輸出包含圖像的光，包含圖像的光經過分光合光裝置40進行合光後進入投影顯示棱鏡80中，由投影顯示棱鏡80對圖像的光進行投影。
本實施例中的第一光源和第二光源為寬譜光，第三光源可為寬譜光也可為三原色光中的任意一種，經過分光合光裝置40分光後，得到至少五種主波長不同的光，從而提高了色域的範圍，並且本發明採用兩個空間光調整器，在提高色域的同時降低了產品的成本。
以上所述僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。
10‧‧‧第一光源
20‧‧‧第二光源
30‧‧‧第三光源
40‧‧‧分光合光裝置
50‧‧‧第一空間光調整器
60‧‧‧第二空間光調整器
41‧‧‧第一反射元件
42‧‧‧第一濾光片
43‧‧‧第二濾光片
44‧‧‧第三濾光片
51‧‧‧第一通道
61‧‧‧第二通道

Claims (18)

  1. 一種光源系統，係包括：一分光合光裝置；至少三個光源，係分別為用於產生第一寬譜光的第一光源、用於產生第二寬譜光的第二光源以及用於產生第一波長光的第三光源；以及至少兩個空間光調整器，係分別為一第一空間光調整器與一第二空間光調整器；其中，該分光合光裝置係設置於光源的光路上，並用於將第一寬譜光進行波長分光，進而分成沿第一通道傳播的第二波長光與沿第二通道傳播的第三波長光；並且，該分光合光裝置更將第二寬譜光進行波長分光，分成沿第一通道傳播的第四波長光與沿第二通道傳播的第五波長光；此外，該分光合光裝置更用於引導第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光沿第二通道傳播至第二空間光調整器，並引導第二波長光和第四波長光沿第一通道傳播至第一空間光調整器；其中，該第一空間光調整器係用於依序地對第二波長光和第四波長光進行調整；且該第二空間光調整器係用於依序地對第三波長光、第五波長光和至少部分第一波長光進行調整；並且，該第一寬譜光與第二寬譜光的波譜覆蓋範圍係不相同。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，其中，該第一光源係包括有第一激發光源與第一波長轉換裝置，且該第一波長轉換裝置係包括有一個分區，且該分區設置有波長轉換材料；並且，該第一激發光源用於產生激發光，且該第一波長轉換裝置的波長轉換材料位於第一激發光源的光路上，用於吸收激發光產生第一寬譜光；此外，該第二光源包括第二激發光源和第二波長轉換裝置，且該第二波長轉換裝置包括一個分區，該分區設置波長轉換材料；除此之外，該第二激發光源係用於產生激發光，且該第二波長轉換裝置的波長轉換材料位於第二激發光源的光路上，用於吸收激發光產生第二寬譜光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光源系統，其中，該第一激發光源和第二激發光源均為固態半導體發光元件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，更包括：一控制器係用於控制至少三個光源及調整至少兩個空間光調整器。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之光源系統，其中，該控制器用於控制第一光源、第二光源和第三光源的開啟/關閉。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光源系統，其中，該第一波長光為寬譜光，且該分光合光裝置用於將第一波長光分成沿第一通道傳播的第一部分波長光和沿第二通道傳播的第二部分波長光。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光源系統，其中，該第一部分波長光和第二部分波長光為同色異譜的光。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光源系統，其中，該第二波長光和第三波長光為同色異譜的光，且該第四波長光和第五波長光為同色異譜的光。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之光源系統，其中，該第一寬譜光、第二寬譜光以及第一波長光分別為紅、綠、藍寬譜光。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之光源系統，其中，該光源系統能夠運用於3D投影顯示裝置中，並且，該第一部分波長光、第三波長光、第五波長光進入觀察者的左眼，而該第二部分波長光、第四波長光、第六波長光則進入觀察者的右眼。
  11. 如申請專利範圍第6項所述之光源系統，其中，該第一 寬譜光為青光，且該第二寬譜光為黃光，而該第一波長光為品紅光。
  12. 如申請專利範圍第6項所述之光源系統，其中，該控制器係用於控制第一光源、第二光源以及第三光源在同一個週期內依次地開啟/關閉。
  13. 如申請專利範圍第5項所述之光源系統，其中，該第一波長光為三原色光中的任一種光。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光源系統，其中，該第三波長光與第五波長光為同色異譜的光，或者，該第二波長光和第四波長光為同色異譜的光。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之光源系統，其中，該控制器係用於控制第一光源、第二光源以及第三光源在同一週期內的開啟/關閉，且該第一光源、第二光源和第三光源的開啟狀態有部分重合但不完全重合。
  16. 如申請專利範圍第5項或第12項或第15項中任一項所述之光源系統，其中，該第一光源、第二光源以及第三光源在同一週期內的開啟/關閉至少為N次，且N為正整數。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之光源系統，更包括有一激發光源與一波長轉換裝置，其中，該波長轉換裝置包括兩個分區，且兩個分區分別包含有一種波長轉換材料，當受激發時能夠產生寬譜光，並且，該波長轉換裝置運動時，兩個分區依序位於激發光源的光路上；此外，該激發光源與波長轉換裝置的第一分區組成第一光源，且該激發光源與波長轉換裝置的第二分區組成第二光源。
  18. 一種投影顯示裝置，係包括有如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述之光源系統。
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