光源系统及投影设备的制作方法

本发明涉及投影技术领域，特别涉及一种光源系统及投影设备。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书及具体实施方式中陈述的本发明实施例的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

一般地，应用于不同的场合投影或放映设备需要支持的色域要求不一样，现有的投影设备中，一台投影设备一般仅能够支持现有投影领域中的色域标准中的一个，例如，仅支持dci色域或者仅支持rec.2020色域，不能实现在一台投影或放映设备上实现多种色域的动态色域调整。

技术实现要素：

本发明提供一种光源系统，所述光源系统出射的光源光的色坐标能够实现动态调整。本发明还提供一种包括所述光源系统的投影设备，所述投影设备能够实现动态色域调整。

一种光源系统，包括：

第一光源，包括：

第一蓝色激光光源，用于发出第一蓝色激光；

红色激光光源，用于发出红色激光；及

绿色激光光源，用于发出绿色激光；

第二光源，包括第二蓝色激光光源；

波长转换元件，用于将所述第二蓝色激光转换为受激光；

控制装置，用于控制所述第一蓝色激光光源、所述红色激光光源、所述绿色激光光源及所述第二蓝色激光光源的开关，以使得所述第一蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光合光形成光源光或所述第一蓝色激光与所述受激光合光形成所述光源光。

一种投影设备，包括如上所述的光源系统。

本发明提供的控制装置调整所述第一蓝色激光光源、所述第二蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光的开关状态，从而使得所述光源系统及具备所述光源系统的投影设备实现动态色域调整。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的光源系统的示意图。

图2为如图1所示的第一分光合光元件的结构示意图。

图3为如图1所示的第一分光合光元件的镀膜区域的反射率曲线。

图4为如图1所示的第一分光合光元件镀膜区域的另一实施方式反射率曲线。

图5为如图1所示的光源系统的色坐标分布图。

图6为本发明第二实施例提供的光源系统的示意图。

图7为如图6所示的第一分光合光元件的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，图1为本发明第一实施例提供的光源系统100的示意图。光源系统100包括第一光源110、第二光源120、波长转换元件180、控制装置125、调整装置130、第一分光合光元件140、中继透镜150、第二分光合光元件160、收集透镜组170及匀光装置190。第一光源110与第二光源120位于波长转换元件180的同一侧。

其中，第一光源110包括：用于发出第一蓝色激光(465nm)的第一蓝色激光光源111、用于发出红色激光(639nm)的红色激光光源112及用于发出绿色激光(520nm)的绿色激光光源113。第二光源120包括第二蓝色激光光源121，第二蓝色激光光源121发出的第二蓝色激光(455nm)与第一蓝色激光光源111发出的第一蓝色激光的波长范围不重叠。波长转换元件180用于将所述第二蓝色激光转换为受激光。

进一步地，第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113及第二蓝色激光光源121中包括对应颜色的发光体，所述发光体为激光器或激光器阵列，具体其激光器的数量可以依据实际需要选择。第一光源110与第二光源120中可以还包括用于对出射光线进行匀光的匀光器件，所述匀光器件可以包括复眼透镜或匀光棒等。

第二分光合光元件160设置于第二蓝色激光光源121及波长转换元件180之间。第二分光合光元件160用于将第二蓝色激光光源121出射的第二蓝色激光引导至收集透镜组170。

收集透镜组170由多个焦距不同透镜组成并邻近波长转换元件180设置，距离波长转换元件180越近的透镜其焦距越小。使得收集透镜组170能够将所述第二蓝色激光会聚至波长转换元件180表面，并在波长转换元件180表面形成较小的光斑。

波长转换元件180表面设置有波长转换材料，用于将入射的部分第二蓝色激光进行波长转换得到所述受激光。波长转换元件180在驱动单元181的带动下做旋转运动或直线往复的周期性运动，使得所述第二蓝色激光能够分时照射波长转换元件180表面的不同区域，避免波长转换元件180表面上的部分较小区域长时间受到大功率入射光线的照射，波长转换材料由于温升太高导致的转换效率下降的问题。波长转换元件180在驱动单元181的带动下做周期性运动，保证了波长转换元件180恒定的转换效率。

波长转换元件180出射的受激光为朗伯光，所述受激光及未被转换的部分第二蓝色激光经过波长转换元件180的反射衬底的反射后入射至收集透镜组170，并且所述受激光与所述第二蓝色激光沿收集透镜组170的光轴对称。

波长转换元件180出射的受激光经过收集透镜组170的准直后入射至第二分光合光元件160，第二分光合光元件160引导所述受激光入射至中继透镜150。第二分光合光元件160用于反射所述第二蓝色激光，透射所述受激光，从而未被转换的部分第二蓝色激光无法穿过第二分光合光元件160与所述第一光源发出的光进行合光。第二分光合光元件160可以是镀设有反射膜的二向色滤光片。

所述中继透镜150设置于第二分光合光元件160与第一分光合光元件140之间，第二分光合光元件160出射的受激光经过中继透镜150的会聚后入射至所述第一分光合光元件140。

调整装置130用于引导第一光源110发出的光并将第一光源110发出的光会聚至第一分光合光元件140上。调整装置130中可以设置有会聚透镜或由多个透镜组成的透镜组件，使得第一光源110发出的光在第一分光合光元件140上形成的光斑较小。

在一可能的实施例中，调整装置130与第一分光合光元件140之间还可以设置有散射装置，以对第一光源110出射的第一光源发出的光进行消相干处理，以降低所述光源光出现散斑的几率。

请结合图1进一步参阅图2，图2为如图1所示的第一分光合光元件140的结构示意图。第一分光合光元件140设置于调整装置130与波长转换元件180之间。

第一分光合光元件140包括镀膜区域141与边缘区域142。镀膜区域141设置于第一分光合光元件140表面的几何中心位置，边缘区域142环设于镀膜区域141的周围。可以理解的是，在其他实施方式中，镀膜区域141与边缘区域142可以根据需要进行设置。

调整装置130用于将所述第一光源110发出的光会聚至镀膜区域141。中继透镜150出射的所述受激光入射至边缘区域142。第一分光合光元件140引导第一光源110发出的光与所述受激光沿同一方向出射至匀光装置190。即镀膜区域141引导第一光源110发出的光入射至匀光装置190，边缘区域142引导所述受激光入射至匀光装置190。本实施方式中，镀膜区域141用于对第一光源110发出的光进行反射，边缘区域142用于对所述受激光进行透射。

请结合图2进一步参阅图3，图3为如图1所示的第一分光合光元件140的镀膜区域141的反射率曲线。在本实施例中，镀膜区域141镀设有全反射膜用于对可见光进行反射，即波长范围与第一光源110发出的光不重叠的光线也被镀膜区域141反射。在另一种实施方式中，镀膜区域141的反射率曲线如图4所示，镀膜区域141设置有滤光膜，所述滤光膜对第一光源110发出的光对应的波长范围内的光线进行反射，对第一光源110发出的光对应波长范围以外的光线进行透射。

在本实施方式中，所述第一蓝色激光与所述第二蓝色激光的波长范围不重叠。由于所述第一蓝色激光与所述第二蓝色激光分别由第一分光合光元件140及第二分光合光元件160引导，可以理解的是，在其他实施方式中，所述第一蓝色激光与所述第二蓝色激光的波长范围可以部分重叠，也可以完全重叠，即第一蓝色激光光源111与第二蓝色激光光源121可以发出波长范围重叠的光线。

请进一步参阅图1，第一光源110发出的光与所述受激光以相同的方向入射至匀光装置190。匀光装置190用于对第一光源110发出的光与所述受激光进行匀光后得到所述光源光。

其中，调整装置130还用于调整第一光源110发出的光束的发散角，使得从第一分光合光元件140件出射的第一光源发出的光与所述受激光以相同发散角入射至匀光装置190，从而第一光源110发出的光与所述受激光在匀光装置190内部经过散射与反射的次数相当，使得出射光线颜色更加均匀。在一种实施方式中，匀光装置190内部还设置有散射材料以对光源光进行消相干，此时可省略调整装置130与第一分光合光元件140之间的散射装置。

请结合图1进一步参阅图5，图5为如图1所示的光源系统100的色坐标分布图。控制装置125用于控制第一蓝色激光光源111、第二蓝色激光光源121、红色激光光源112与绿色激光光源113的开关状态及功率，使得所述光源光的色坐标能够实现动态切换。

在一种实施方式中，控制装置125包括pwm(脉冲宽度调制)控制器，所述pwm控制器能够控制第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113及第二蓝色激光光源121的开关，同时通过脉冲宽度调制控制方法对第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113及第二蓝色激光光源121的出射光的功率比例进行调控。

在本实施方式中，所述波长转换材料为黄色荧光粉，能够吸收部分所述第二蓝色激光121从而产生黄色受激光。可以理解的是，在其他实施方式中，波长转换材料还可以为黄色荧光粉+红色荧光粉、黄色荧光粉+绿色荧光粉、或红色荧光粉+绿色荧光粉，以产生对应颜色的受激光。

当控制装置125控制第一蓝色激光光源111与第二蓝色激光光源121开启，同时控制红色激光光源112与绿色激光光源113关闭时，所述光源光为由所述第一蓝色激光与所述黄色受激光合成的光。由于所述第一蓝色激光不参与波长转换的过程，从而所述光源光颜色的一致性较好。在该种模式下，所述光源光的色坐标能够达到图5中的第一色域。所述第一色域中红、绿、蓝三基色的色坐标分别为红(0.68，0.32)、绿(0.265，0.69)、蓝(0.15，0.06)。

当控制装置125控制第一蓝色激光光源111、红色激光光源112及绿色激光光源113开启，同时控制第二蓝色激光光源121关闭时，所述光源光为所述第一蓝色激光、所述红色激光和所述绿色激光合成的光。在该种模式下，所述光源光的色坐标达到图5中的第二色域。所述第二色域中，红、绿、蓝三基色的色坐标分别为红(0.708，0.292)、绿(0.170，0.797)、蓝(0.131，0.046)。

如图5所示，第一色域处于第二色域内部，第二色域的红色、绿色和蓝色范围均比第一色域覆盖更广。

进一步地，当控制装置125控制第一蓝色激光光源111、第二蓝色激光光源121、红色激光光源112开启，同时控制所述绿色激光光源113关闭时，所述光源光为由所述第一蓝色激光、所述红色激光和所述黄色受激光合成的光。由于加入了所述红色激光，因此所述光源光的色坐标在红色部分变得更广，超出所述第一色域。

进一步地，当控制装置125控制第一蓝色激光光源111、第二蓝色激光光源121、绿色激光光源113开启，同时控制红色激光光源112关闭时，所述光源光为由所述第一蓝色激光、所述红色激光和所述黄色受激光合成的光。由于加入了所述绿色激光，因此所述光源光的色坐标在绿色部分变得更广，超出了所述第一色域。

进一步地，当控制装置125控制第一蓝色激光光源111、第二蓝色激光光源121、红色激光光源112及绿色激光光源113同时开启时，所述光源光为由所述第一蓝色激光、所述红色激光、所述绿色激光和所述黄色受激光合成的光。由于加入了所述红色激光、所述绿色激光，因此所述光源光的色域在红色部分和绿色部分变得更广，超出了所述第一色域。

因此，通过控制第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113和第二蓝色激光光源121的开关，能够实现所述光源光的色坐标在所述第一色域和所述第二色域之间动态调整。

进一步地，在本实施方式中，控制装置125还能够通过调整第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113和第二蓝色激光光源121的功率比例，从而使得所述光源光色坐标实现动态切换。

具体地，当所述第一蓝色激光与所述黄色受激光合成光源光时，通过调整第一蓝色激光光源111与第二蓝色激光光源121功率的比例，从而调整所述光源光中第一蓝色激光与黄色受激光的比例，从而调整所述光源光的色域。例如，可以调小第一蓝色激光光源111的功率比例，同时增大第二蓝色激光光源121功率的比例，从而使得所述光源光中的第一蓝色激光占比减小，而所述黄色受激光占比增大，从而使得所述光源光的色坐标在蓝色部分变得更窄，而在红色和绿色部分变得更广。反之，则在蓝色部分变得更广，红色和绿色部分变得更窄。

同理，当所述第一蓝色激光、所述红色激光与所述黄色受激光合成光源光时，通过调整第一蓝色激光光源111、红色激光光源112与第二蓝色激光光源121的比例，从而调整所述光源光中第一蓝色激光、红色激光及所述黄色受激光的比例，从而调整所述光源光的色域。例如，可以调小第一蓝色激光光源111的功率的比例，调大红色激光光源112和第二激光光源121功率的比例，从而使得所述光源光中第一蓝色激光比例减小，红色激光和黄色受激光比例增大，以使得光源光的色坐标在蓝色部分变得更窄，红色和绿色部分变得更广，超出了第一色域。

同理，当所述第一蓝色激光、所述绿色激光与所述黄色受激光合成光源光时，通过调整第一蓝色激光光源111、绿激光光源113与第二蓝色激光光源121的比例，从而调整所述光源光中第一蓝色激光、绿色激光及黄色受激光的比例，从而调整所述光源光的色域。例如，可以调小第一蓝色激光光源111功率的比例，增大红色激光光源112和第二激光光源121功率的比例，从而使得所述光源光中第一蓝色激光比例减小，绿色激光和黄色受激光比例增大，从而使得光源光的色坐标在蓝色部分变得更窄，红色和绿色部分变得更广，超出了第一色域。

同理，当所述第一蓝色激光、所述红色激光、所述绿色激光与所述黄色受激光合成光源光时，通过调整所述第一蓝色激光光源111、红色激光光源112、绿激光光源113与第二蓝色激光光源121的比例，从而调整所述光源光中第一蓝色激光、红色激光、绿色激光及黄色受激光的比例，从而调整所述光源光的色域。例如，可以调小第一蓝色激光光源111的功率的比例，增大红色激光光源112、绿色激光光源113和第二蓝色激光光源121功率的比例，从而使得所述光源光中第一蓝色激光比例减小，绿色激光和黄色受激光比例增大，从而使得所述光源光的色坐标在蓝色部分变得更窄，红色和绿色部分变得更广，超出了第一色域。

同理，当所述第一蓝色激光、所述红色激光、所述绿色激光合成光源光时，通过调整第一蓝色激光光源111、红色激光光源112及绿激光光源113，从而调整所述光源光中第一蓝色激光、红色激光及绿色激光的比例，从而调整所述光源光的色域。例如，可以调小第一蓝色激光光源111的功率的比例，增大红色激光光源112、绿色激光光源113的比例，从而使得所述光源光中第一蓝光比例减小，红色激光和绿色激光比例增大，从而使得所述光源光的色坐标在蓝色部分变得更窄，红色和绿色部分变得更广，超出了第二色域。

可以理解，第一激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113及第二蓝色激光光源121的功率的比例均可根据需要进行调整，从而调整所述光源光中不同颜色光的比例，从而达到动态调整光源光色坐标的目的。

综上所述，本发明中通过所述控制装置125调整第一激光光源111、红色激光光源112、绿色激光光源113及第二蓝色激光光源121的开关及功率比例，均可实现动态调整光源光色坐标的目的。

因此，采用本发明光源系统100的投影设备实现了支持多种色域要求，满足了在一台投影设备上实现动态色域调整，通用性高，兼容广泛，能灵活适应多种应用场合，有利于光源系统100及所述投影设备的推广及应用。

在一种实施方式中，与本发明第一实施方式不同的是，本实施方式中，不包括调整装置130、第一分光合光元件140、中继透镜150、第二分光合光元件160、收集透镜组170及匀光装置190，而是包括用于对第一光源110发出的光与所述黄色受激光进行合光的其他光学器件。需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施方式中的各具体方案也可以相应的适用于本实施方式中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

请参阅图6，为本发明第二实施例提供的光源系统200的示意图。

光源系统200包括第一光源、第二光源220、波长转换元件280、控制装置225、调整装置230、第一分光合光元件240、中继透镜250、第二分光合光元件260、反射元件265、收集透镜组270及匀光装置290。

其中，所述第一光源包括：用于发出第一蓝色激光(465nm)的第一蓝色激光光源211、用于发出红色激光(639nm)的红色激光光源212及用于发出绿色激光(520nm)的绿色激光光源213。红色激光光源212及绿色激光光源213位于波长转换元件280的第一侧，第一蓝色激光光源211位于波长转换元件280的第二侧。所述第一侧与所述第二侧相对。第二光源220包括位于所述第一侧的第二蓝色激光光源221。第二蓝色激光光源221发出的第二蓝色激光(455nm)与第一蓝色激光光源211发出的第一蓝色激光的波长范围不重叠。

进一步地，第一蓝色激光光源211、红色激光光源212及绿色激光光源213邻近波长转换元件280的一侧均设置有散射装置，以对所述第一光源发出的光进行消相干处理。

调整装置230邻近红色激光光源212与绿色激光光源213设置，调整装置230用于将所述红色激光与所述绿色激光引导至第二分光合光元件260。第二蓝色激光光源221出射的第二蓝色激光经过反射元件265的反射后入射至第二分光合光元件260。

第二分光合光元件260设置于调整装置230与第一分光合光元件240之间，用于将所述第二蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光引导至第一分光合光元件240。第二分光合光元件260可以为镀设有反蓝透黄膜的分光滤光片。

请结合图6进一步参阅图7，图7为如图6所示的第一分光合光元件240的结构示意图。第一分光合光元件240设置于调整装置230与波长转换元件280之间，具体地，第一分光合光元件260设置于第二分光合光元件240与波长转换元件280之间。

第一分光合光元件240包括镀膜区域241与边缘区域242。第二分光合光元件260引导所述第二蓝色激光入射至边缘区域242；调整装置230将会聚所述红色激光及所述绿色激光，所述红色激光及所述绿色激光穿过第二分光合光元件260聚焦于镀膜区域241。

第一分光合光元件240引导所述第二蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光穿过收集透镜组270入射至波长转换元件280。

收集透镜组270邻近波长转换元件280设置，用于会聚所述第二蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光，使得所述第二蓝色激光、所述红色激光及所述绿色激光在波长转换元件280表面形成的光斑较小。其中，调整装置230调整红色激光光束与绿色激光光束的发散角，使得第一分光合光元件240出射的第二蓝色激光、红色激光及绿色激光经过收集透镜组270的会聚后，照射至波长转换元件280上的光斑重合。

波长转换元件280将部分第二蓝色激光转换为黄色受激光，波长转换元件280反射所述红色激光、所述绿色激光及未被转换的第二蓝色激光，所述红色激光、所述绿色激光、所述黄色受激光及未被转换的第二蓝色激光沿相同的方向从波长转换元件280出射经过至收集透镜组270的准直后入射至边缘区域242；另外，第一蓝色激光从所述第二侧入射至边缘区域242。

边缘区域242引导所述第一光源发出的光及所述黄色受激光沿同一方向出射后，所述第一光源发出的光及所述黄色受激光依次经过中继透镜250及匀光装置290得到所述光源光。本实施例中的镀膜区域241与第一实施例中的镀膜区域141结构功能均相同，在这里不做赘述。边缘区域242可以为镀设有反蓝透黄膜的分光滤光片，用于反射所述第一蓝色激光与所述第二蓝色激光，透射所述黄色受激光。

需要说明的是，在本发明的精神或基本特征的范围内，适用于第一实施例中的各具体方案也可以相应的适用于第二实施例中，为节省篇幅及避免重复起见，在此就不再赘述。

在本发明第二实施方式中，光源光的色坐标调整方法与本发明第一实施方式中光源光色坐标的调整方法相同，因此在此处不作赘述。具备所述光源系统200的投影设备能够实现在一台投影设备上实现动态色域调整，通用性高，兼容广泛，能灵活适应多种应用场合，有利于光源系统200及所述投影设备的推广及应用

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。