一种基于非转动波长转换体的投影显示系统的制作方法

本实用新型涉及投影显示领域，尤其涉及一种基于非转动波长转换体的投影显示系统。

背景技术：

随着投影技术的不断发展与成熟，投影显示逐渐成为了人们教育，商务交流，家庭娱乐必不可少的数码设备，而激光投影因其具有超高亮度，宽色域，高色纯度等优势是未来投影发展的趋势。

激光投影采用纯的激光光源，不仅造价高，而且强相干的激光会产生散斑效应，严重影响投影的图像质量。目前成本比较低同时又能够降低散斑效应的荧光轮方案。采用激发光激发涂有荧光粉的转动色轮，产生三基色光源。激发光源为单个激光二极管合光后组成的激光器阵列。荧光色轮包括圆轮状基板、涂覆在基板上的荧光粉层以及驱动基板转动的马达。由于在荧光轮基板上涂抹荧光粉，才能产生对应的荧光。一旦荧光轮涂抹成功，不同荧光粉在荧光轮上的排列顺序，所占分区大小就已固定，后期如果由于投影颜色偏差，需要调整颜色时序或分区大小时，无法实现。

在激发光源发出的激发光激发荧光粉层产生荧光的过程中，马达驱动色轮沿中心轴转动，使得激发光形成的光斑按圆形路径作用于荧光粉层，以避免出现因大功率激光的长时间照射而导致的荧光粉热淬灭的问题。荧光轮需要高速旋转，不仅容易产生振动影响系统的稳定性，而且在转动时会沾附灰尘导致系统光学效率降低。这种采用激光器阵列把众多单个激光二极管先合光，再激发荧光轮产生三基色的结构，由于受荧光材料和荧光轮尺寸的影响，激发产生的亮度受到限制。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于非转动波长转换体的投影显示系统，解决了高能激发光束激发波长转换材料产生新波长光束时，容易烧毁波长转换体的弊病，同时，将荧光轮的机械转动变为时序控制激发光源产生激发光的电子开关。整个结构取消了转动的荧光轮，解决了荧光轮在高速转动时的动平衡不稳定问题。能实现照明光源的完全密封封装，同时效率大大提高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案：一种基于非转动波长转换体的投影显示系统，按光路方向依次具有激发光模块、波长转换体、合光单元、匀光装置、光电传感器、控制单元、光阀以及投影镜头，激发光模块中含有若干激发光发射单元，每个激发光发射单元的激发光种类为可见光或不可见光或其组合，激发光模块发射出的激发光束，经由波长转换体，产生新的波长的光束，然后，经过合光单元而形成混合光束，混合光束通过匀光装置，对光束进行匀光处理，光阀配置于混合光束的传递路径上，将匀光后的混合光束调变为影像光束，影像光束通过配置于影像光束的传递路径上的投影镜头，投影至投影屏幕上，使得用户看见多种颜色构成的投影图像画面；所述的光电传感器设置在匀光装置后，用于检测混合光束通过匀光装置后，光束的光强度变化，并将光信号转换为电信号；所述控制单元用于时序控制激发光发射单元产生激发光的开闭时间，同时，接收光电传感器检测得到的电信号，并将该电信号的信号值与预先设定的信号参考值进行比较，控制单元调节激发光模块中的激发光发射单元的激发光光束的强度变化，使通过波长转换体后的新波长的光束，经过合光单元和匀光装置的颜色值趋于预设值，避免投影光源系统产生的色偏问题。

所述激发光发射单元为红外、紫外、发光二极体（light emitting diode）或激光光源（laser source）。

所述波长转换体由波长转换材料层和波长转换材料支撑体构成，波长转换层附着于波长转换材料支撑体上，所述波长转换材料层的设置与激发光发射单元的排布方式对应，所述波长转换层在波长转换材料支撑体上的涂布为圆形、方形、多边形、环形或其他不规则形。

所述的波长转换体为反射式波长转换体或透射式波长转换体，对应的波长转化体的波长转换材料支撑体为透射型支撑体,还是反射型支撑体。

所述激发光发射单元与对应的波长转换体封装于密闭的腔体内，形成激光光源的一个模组。

所述激发模块中的激发光发射单元采用不可见光的激光光源，经过光阀可以调制出不可见的结构光，用于人体动作或不透光物体的探测和识别。

所述的合光单元棱镜合光或通过光纤合光。

采用上述技术方案的有益效果：本实用新型基于非转动波长转换体的投影显示系统的激光光源采用先激发后合光的非转动波长转换体的结构，解决了高能激发光束激发波长转换材料产生新波长光束时，容易烧毁波长转换体的弊病，同时，将荧光轮的机械转动变为时序控制激发光源产生激发光的电子开关。整个结构取消了转动的荧光轮，解决了荧光轮在高速转动时的动平衡不稳定问题。能实现照明光源的完全密封封装，同时效率大大提高。

附图说明

图1 是本实用新型的基于非转动波长转换体的照明光源应用于投影系统；

图2 是本实用新型的图1中的波长转换体20的放大示意图；

图3是蓝色激光激发红绿波长转换体产生红绿蓝三基色的投影显示系统。

具体实施方式

图1为本发明的一种基于非转动波长转换体的投影显示系统的工作原理示意图，包含激发光模块10、波长转换体 20、合光单元30、匀光装置40、光电传感器50，控制单元60,光阀70 以及投影镜头80。

激发光模块10中含有若干激发光发射单元，每个激发光发射单元的激发光种类可以相同也可以不同，可以是可见光也可以是不可见光，或多种光源的组合。激发光模块10发射出的激发光束10a，经由波长转换体20，产生新的波长的光束20a，然后，经过合光单元30而形成混合光束 30a ，混合光束 30a 通过匀光装置40，对光束进行匀光处理，光阀 70 配置于混合光束 40 a的传递路径上，将匀光后的混合光束40a调变为一影像光束 70a。影像光束70a通过配置于影像光束70a的传递路径上的投影镜头80后，投影至显示屏幕上，使得用户看见多种颜色构成的投影图像画面。

在匀光装置40后设置光电传感器50，用于检测混合光束30a通过匀光装置后，光束40a的光强度变化，并将光信号转换为电信号。控制单元60接收光电传感器50检测得到的电信号，并将该电信号的信号值与预先设定的信号参考值进行比较，当该电信号的信号值偏离信号参考值时，控制单元60通过软件调节激发光模块10中的激发光发射单元的激发光光束的强度变化，具体通过增大或减少激发光发射单元的工作电压或电流，减少或增加激发光发射单元的数目，由此带来激发光模块中不同激发光发射单元的光功率的改变。使通过波长转换体后的新波长的光束，经过合光单元和匀光装置的颜色值趋于预设值。避免投影光源系统产生的色偏问题。发现偏差时，通过控制单元60，时序控制激发光发射单元的激发光光束的强度变化，进行实时动态调整。

所述的激发光模块10，用以发射光束 10a，由若干激发光发射单元组成，第一激发光发射单元101，第二激发光发射单元102，…，第n激发光发射单元10n等。每个激发光发射单元的激发光种类可以相同也可以不同，可为红外、紫外、发光二极体（light emitting diode）或激光光源（laser source），但不以此为限。激发光发射单元的组数，即有几组激发光发射单元，由使用的激发光光源的种类，和要求光源的出光颜色种类决定，同时，要结合波长转换材料的种类与波长转换材料支撑体的摆放位置。

所述的波长转换体20，由波长转换材料层201和波长转换材料支撑体202构成，波长转换层201附着于波长转换材料支撑体202上。波长转换体的作用，就是在激发光束10a的激发下，产生新的波长的光束20a。具体讲，波长转换体20配置于激发光束 10a的传递路径上，用以将激发光模块10发出的激发光束10a,经由波长转换体 20 改变其光波长，形成新的波长的光束20a。参见图2，根据需要，波长转换层有第一波长转换物质201a，第二波长转换物质201b，第三波长转换物质201c,具体需要设置几种波长转换层，需要配合激发光模块的激发光光束的波长种类，以及需要转换成新波长光束的波长种类来设定。

所述的波长转换体20，根据光路需要的不同，分为反射式波长转换体和透射式波长转换体，主要特点为波长转化体20的波长转换材料支撑体为透射型支撑体,还是反射型支撑体。

波长转换材料层的分布不限于一种颜色，也不限于一定的排列方式，具体的排列方式与激发光发射单元的种类和排布方式有关。波长转换体上波长转换层的涂布可以为圆形、方形、多边形、不规则形，以与激发光发射单元配合，且有利于散热为宜。具体实例见图 2。本发明实施例仅示例性的说明波长转换支撑体上波长转换材料层的一种排列方式。

实例：

图3系绘示依照本发明实施例，一种蓝色激发光激发红绿波长转换体，产生红、绿、蓝三色光的示意图图。激发光发射单元就分为三组，如图3所示。第一激光发射单元101，第二激发光发射单元102，第三激发光发射单元103。均为蓝色激光二极管阵列，其中，红色波长转换材料层202，配置于第二激发发射单元的激发光束 102a的传递路径上，绿色波长转换材料层203，配置于第三激发光发射单元的激发光束 103a的传递路径上；特征区201为非波长转换区，可以是透明的，或者包括散射材料用于对入射的蓝光进行散射以实现更佳的均匀性。当蓝色激发光入射于特征区201时不发生波长转换，出射光依然是蓝光。当蓝色激发光入射于特征区202a时，则激发绿色波长转换材料发射绿光。当蓝色激发光入射于特征区203a时，则激发红色波长转换材料发射红光。合光单元30，用于将经过特征区201的蓝光，经过特征区202a发出的绿光，经过特征区203a发出的蓝光，合光以形成新的混合光束。混合光束 30a 通过匀光装置40，对光束进行匀光处理，光阀 70 配置于混合光束 40 a的传递路径上，将匀光后的混合光束40a调变为一影像光束 70a。影像光束70a通过配置于影像光束70a的传递路径上的投影镜头80后，投影至投影屏幕上，使得用户看见多种颜色构成的投影图像画面。

本实施例的发光装置还包括控制装置60，该控制装置在线路上与第一激发光单元101、第二激发光单元、第三激发光单元相连以实现控制，控制不同发射单元的开启和关闭，以及控制开启时的工作负载(例如工作电流或工作电压)，使得固态发光装置分别出射蓝光、绿光和红光。

另外，在本实施例中，发光模块 10与光阀 50之间的光传递路径上还可以配置其他光学元件。举例来说，这些光学元件是透镜与反射镜或其他光学元件，作为传递光束 10a 或混合光束 30a 之用，但不以此为限。同时，投影镜头 80内同样地可设置其他光学元件于内，但不以此为限。