CN105676577A - 光源装置和激光投影显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光源装置和激光投影显示设备，光源装置包括：光源模组，包括发出第一颜色激光的第一激光源和发射第二颜色激光的第二激光源；色轮组件，包括沿所述色轮组件的运动方向上设置的补偿部，所述补偿部用于在所述第一颜色激光的触发下发出中和光，所述中和光的波长低于所述第二颜色激光的波长；混光组件，用于混合同时从所述色轮组件发出的中和光和从所述第二激光源发射的第二颜色激光。根据本发明，能够尽量避免投影屏幕的显示画面不真实。

Description

光源装置和激光投影显示设备

技术领域

本发明涉及光学技术，尤其涉及一种光源装置和激光投影显示设备。

背景技术

激光显示技术是继黑白显示、彩色显示和数字显示之后的***显示技术，具有色域范围广、寿命长、节能环保等传统显示技术无法企及的优点，是人类视觉史上的一次革命。近年来，人们对显示产品高清、轻薄、节能的需求不断提高，显示领域新技术不断涌现。激光显示技术作为一种新型显示技术获得了广泛关注。

由于三基色原理说明了所有颜色都可以看作是红、绿、蓝(RGB)的不同组合，因此，一般通过该三原色构成图像所需的显示出来的颜色，具体地，可以按照红色基色光、绿色基色光和蓝色基色光的循环顺序，依次产生单色光束，并进入到光机中，光机中的DMD(DigitalMicromirrorDevice，数字微镜芯片)包括极多个微小的反射镜，每个反射镜会可以翻转为正12度角度或负12度，其中，当反射镜呈正12度时光线会进入镜头，用于成像，当反射镜呈负的12度的光线则不会进入镜头，这样对于镜头来说，对应于该负12度的反射镜的像素没有光线进入，呈黑色。而图像中每个像素RGB不同的份量指就是通过每个反射镜翻转到哪个角度，且在哪个角度停留多长时间来反映。通俗的说，比如需要像素呈现深红色，那么对R光束的反射镜就保持正12度的角度，反射光线一段时间，如果需要像素呈现的红色较浅，那么反射镜在这个角度保持反射的时间较短。反射光束进入镜头，镜头中有很多镜片组件，能够将光束通过折射、反射等过程投影到投影屏幕上形成图像。

但是实际情况中，由于激光器本身原因，并不能发出标准要求的单色光波长，从而造成在显示图像画面时并不能自然真实的显示。如图1所示，色度图100为正常人能够感知的颜色范围，色度图中的弧形曲线上的各点是光谱上的各种颜色即光谱轨迹，是光谱各种颜色的色度坐标，红色波段在图的右下部，绿色波段在左上角，蓝紫色波段在图的左下部，横纵坐标代表各颜色所占的比例。而根据NTSC(NationalTelevisionStandardsCommittee，国家电视标准委员会)标准和DCI(DigitalCinemaInitiatives，数字电影倡导联盟)标准，所对应的色域分别为色域101和色域102，即根据NTSC标准，色域101中的颜色能够被显示器显示出来，根据DCI标准，色域102中的颜色能够被显示器显示出来。

现有技术中，一般采用红色激光来发射红色基色光，而红色激光的主波长为638nm,如图1所示，红色基色光110所对应的色坐标为x＝0.7161，y＝0.2838，而在NTSC标准(红色坐标为：x＝0.67，y＝0.33)或DCI标准(x＝0.68，y＝0.32)等标准中，所要求红色基色光的色坐标的X值要小于红色激光对应的色坐标的X值。因此，若直接采用638nm主波长的红色激光做显示所需的红色基色光，则会在显示红色画面时偏离自然红光的颜色，使得红色画面不真实。

发明内容

本发明提供一种光源装置和激光投影显示设备，以解决现有技术中基色光的色坐标与标准要求的色坐标不匹配的问题。

本发明第一个方面提供一种光源装置，包括：

光源模组，包括发出第一颜色激光的第一激光源和发射第二颜色激光的第二激光源；

色轮组件，包括沿所述色轮组件的运动方向上设置的补偿部，所述补偿部用于在所述第一颜色激光的触发下发出中和光，所述中和光的波长低于所述第二颜色激光的波长；

混光组件，用于混合同时从所述色轮组件发出的中和光和从所述第二激光源发射的第二颜色激光。

本发明另一个方面提供一种激光投影显示设备，包括上述任一项的光源装置，还包括光机、镜头和投影屏幕，所述镜头设置在所述光机上，所述光机用于接收光源装置的出射的光，并通过镜头向所述投影屏幕。

由上述技术方案可知，本发明提供的光源装置和激光投影显示设备，通过在色轮组件上设置能够发射中和光的补偿部，且该中和光的波长低于第二颜色激光的波长，并通过混光组件将中和光和第二颜色激光混合，以达到调整第二颜色激光的色坐标的目的，进而使得第二颜色激光的色坐标尽量位于NTSC标准和DCI标准所要求的色坐标范围内，进而能够尽量避免激光投影显示画面不够自然真实，即只需要波长低于第二颜色激光的波长的中和光就能够实现调整色坐标的目的，中和光的选择范围较广泛。另外，通过将补偿部设置在现有的色轮组件上，再通过第一激光源来激发补偿部生成中和光，这样不仅实施起来相对比较简单，不会过多地改变现有光源装置的结构，而且无需增加额外的光源，避免过多的成本增加。此外，中和光因为选择光谱较宽、单色性较差的光束，因此不会产生散斑效应，例如当中和光为荧光时，根据随机变量理论，能够降低第二颜色激光的散斑效应，即将中和光和第二颜色激光混合后生成的调整光的散斑的对比度要小于第二颜色激光的散斑的对比度，这样能够进一步提高显示画面的显示质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中各色域的示意图；

图2为根据本发明一实施例的光源装置的结构示意图；

图3A为根据本发明另一实施例的色轮组件的结构示意图；

图3B为根据本发明另一实施例的调整光的色坐标示意图；

图4A为根据本发明再一实施例的色轮组件的结构示意图；

图4B为根据本发明再一实施例的调整光的色坐标示意图；

图5为根据本发明一实施例的散斑的对比度的示意图；

图6为根据本发明又一实施例的光源装置的结构示意图；

图7为根据本发明另一实施例的激光投影显示设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种光源装置，用于调整第二颜色激光的色坐标。本实施例可以应用在激光影院中。

如图2所示，为根据本实施例的光源装置的结构示意图，如图3A和图4A所示，为根据本实施例的色轮组件的结构示意图。本实施例的光源装置包括光源模组201、色轮组件202和混光组件203。

其中，光源模组201包括发出第一颜色激光的第一激光源204和发射第二颜色激光的第二激光源205；色轮组件202包括沿色轮组件的运动方向上设置的补偿部206，补偿部206用于在第一颜色激光的触发下发出中和光，中和光的波长低于第二颜色激光的波长；混光组件203用于混合同时从色轮组件202发出的中和光和从第二激光源205发射的第二颜色激光，混合之后的光可以称为调整光。

本实施例中，第二激光源205可以是三基色光源中的一种，第一激光源204激发补偿部206所发出的中和光用于调整第二激光源205的色坐标，例如第二激光源205为红色激光，对应原始的红色基色光，第一激光源204为蓝色激光，所激发出的中和光为绿色荧光、黄色荧光或者同时包括绿色荧光和黄色荧光。本实施例中，第一激光源204和第二激光源205开启时间和关闭时间均可以根据实际需要各自控制。本实施例的第一颜色激光的颜色和第二颜色激光的颜色可以不同，即，本实施例的光源装置为双色激光光源。

需指出的是图2中所示出的光的箭头并不表示光的实际方向，仅表示色轮组件202可以输出这些类型的光。例如，荧光轮可以根据时序输出蓝色激光、受激产生的绿色荧光等。

本实施例的色轮组件202可以为一轮状体，如图3A和4A所示，该轮状体具有中心轴，轮状体的运动方向包括圆周方向、垂直于中心轴的方向以及沿着中心轴的方向。

本实施例中，中和光的波长低于第二颜色激光的波长，因此将中和光和第二颜色激光混合之后，所生成的调整光的波长要小于第二颜色激光，而且调整光的在色度图上的色坐标点位于中和光的色坐标点和第二颜色激光的色坐标点之间，进而能够达到对第二颜色激光的色坐标进行调整的目的。

可选地，本实施例的补偿部206还可以沿色轮组件202的圆周方向或运动方向设置，例如，该补偿部206沿着色轮组件202的外侧的圆周方向设置，这样能够使得补偿部206尽量靠近色轮组件202的外侧，有利于补偿部206的散热，进而能够提高补偿部206中的荧光粉的激发转换效率。

可选地，如图3A和4A所示，本实施例的色轮组件202还包括沿色轮组件202的圆周方向或运动方向设置的透射部207，透射部207用于透射第一颜色激光。在实际需要中，若第一颜色激光的颜色也为三基色的颜色之一，那么很有可能需要第一颜色激光的颜色，因此，此时可以选择将色轮组件202旋转至投射部，使第一激光源发出的第一颜色激光从该投射部中射出。该投射部可以是色轮组件202上的中空部位，或者是仅能够使第一颜色激光射出的光过滤部件，具体可以根据实际需要设定，在此不再赘述。

可选地，本实施例的混光组件203包括第一二向色镜和第二颜色激光反射镜，第一二向色镜用于反射中和光并透射第二颜色激光，第二颜色激光反射镜用于将第二激光源发射出的第二颜色激光反射至第一二向色镜，以使第二颜色激光与中和光混合生成调整光。

本实施例中，中和光的亮度可以根据实际需要设定，例如根据第二颜色激光在色度图中的色坐标与亮度、中和光在色度图中的色坐标以及需要通过第二颜色激光与中和光混合后得到的调整光在色度图中的色坐标，计算出所需要的中和光的亮度，还可以根据实际需要确定第一激光源的开启时间以及功率，在此不再赘述。

下面以具体举例来说明本实施例的光源装置。

作为一个示例性说明，假设本实施例中的第一激光源为蓝色激光源，发出的第一颜色激光为蓝色激光，第二激光源为红色激光源，对应的第二颜色激光为红色基色光。如图3A所示，色轮组件202上的补偿部206为黄色荧光粉层。蓝色激光源和红色激光源同时开启，蓝色激光激励黄色荧光粉层发出黄色荧光，混光组件203将黄色荧光和原始的红色基色光进行混合，生成调整光。根据混色原理可知，色度图上的两种颜色按照一定亮度比例混合后生成的颜色一定在这两种颜色之间的连线上，如图3B所示，红色激光源所发射的第二颜色激光310的色坐标的x值大概在0.716左右，而中和光320的横坐标x值大概在0.4左右，第二颜色激光310和中和光320混合之后生成的调整光330的横坐标x值大概在0.67左右，y值也相应地增大，即调整光330的颜色仍然为红色，但是，调整光330的色坐标已经位于NTSC标准和DCI所要求的色坐标范围内。

可选地，该示例性说明中的色轮组件300上还可以包括绿色荧光粉层301，该绿色荧光粉层301可以在蓝色激光源的激励下发出绿色荧光。当然，若色轮组件300未包括绿色荧光粉层，则可以通过设置绿色激光源来获取绿色荧光。

作为另一个示例性说明，假设，本实施例中的第一激光源为蓝色激光源，第二激光源为红色激光源，对应原始的红色基色光，如图4A所示，色轮组件202上的补偿部206为绿色荧光粉层。蓝色激光源和红色激光源同时开启，蓝色激光激励绿色荧光粉层发出绿色荧光，混光组件203将绿色荧光和原始的红色基色光进行混合，生成调整光。根据混色原理可知，色度图上的两种颜色按照一定亮度比例混合后生成的颜色一定在这两种颜色之间的连线上，如图4B所示，红色激光源所发射的第二颜色激光410的色坐标的x值大概在0.716左右，而中和光420的横坐标x值大概在0.2左右，第二颜色激光410和中和光420混合之后生成的调整光430的横坐标x值大概在0.67左右，y值也相应的增大，即调整光430的颜色仍然为红色，但是调整光430的色坐标已经位于NTSC标准和DCI所要求的色坐标范围内。

作为再一个示例性说明，假设，本实施例中的第一激光源为蓝色激光源，第二激光源为红色激光源，对应原始的红色基色光，色轮组件上的补偿部为包括黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合层。这样，补偿部在蓝色激光源的激励下能够同时发出黄色荧光和绿色荧光，该黄色荧光和绿色荧光可以同时起到中和红色光的作用，以调整原始的红色基色光的色坐标，例如减小原始的红色基色光的x值，增大原始的红色基色光的y值，进而使得调整光的色坐标尽量靠近NTSC标准和DCI所要求的色坐标范围内。

可选地，色轮组件上的补偿部为包括黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合层，被激发的中和光可以是黄色荧光和绿色荧光的混合光，即黄绿色荧光，该黄绿色荧光也可以起到调整原始的红色基色光的色坐标的作用。

此外，如图5所示，常相幅矢量501为第二颜色激光的相幅矢量，随机相幅矢量502为中和光的相幅矢量，合成相幅矢量503为调整光的相幅矢量，图5的横坐标代表相幅矢量的实部，纵坐标代表相幅矢量的虚部，其中，相幅矢量的横坐标还能够表示散斑的对比度，从图5中可以看出，合成相幅矢量503在常相幅矢量501方向上的分量要小于常相幅矢量501，因此根据本实施例的光源装置所产生的调整光的散斑的对比度要小于第二颜色激光的散斑的对比度。

与现有技术相比，本实施例的光源装置，通过在色轮组件上设置能够发射中和光的补偿部，且该中和光的波长低于第二颜色激光的波长，并通过混光组件将中和光和第二颜色激光混合，以达到调整第二颜色激光的色坐标的目的，进而使得第二颜色激光的色坐标尽量位于NTSC标准和DCI标准所要求的色坐标范围内，进而能够尽量避免激光投影显示画面不够自然真实，即只需要波长低于第二颜色激光的波长的中和光就能够实现调整色坐标的目的，中和光的选择范围较广泛。另外，通过将补偿部设置在现有的色轮组件上，再通过第一激光源来激发补偿部生成中和光，这样不仅实施起来相对比较简单，不会过多地改变现有光源装置的结构，而且无需增加额外的光源，避免过多的成本增加。此外，中和光因为选择光谱较宽、单色性较差的光束，因此不会产生散斑效应，例如当中和光为荧光时，根据随机变量理论，能够降低第二颜色激光的散斑效应，即将中和光和第二颜色激光混合后生成的调整光的散斑的对比度要小于第二颜色激光的散斑的对比度，这样能够进一步提高显示画面的显示质量。

实施例二

本实施例以具体举例来说明上述实施例的光源装置。

如图6所示，光导管610是设置在光机中的，该光导管610用于接收光源装置发出的光。需指出的是图6中所示出的光的箭头并不表示光的实际方向，仅表示色轮组件202可以输出这些类型的光。例如，荧光轮可以根据时序输出蓝色激光、受激产生的绿色荧光等。

本实施例的混光组件包括第一二向色镜605和第二颜色激光反射镜606，第一二向色镜605用于反射中和光并透射第二颜色激光，第二颜色激光反射镜用于将第二激光源发射出的第二颜色激光反射至第一二向色镜605，以使第二颜色激光与中和光混合生成调整光。

可选地，如图6所示，本实施例的光源装置还包括调整光路组件，该调整光路组件用于使述色轮组件202的透射部射出的第一颜色激光入射至光导管610。如图6所示，调整光路组件可以包括反射组件和第二二向色镜608，第二二向色镜608用于反射第一颜色激光且透射第二颜色激光，反射组件607用于反射第一颜色激光至第一二向色镜605，第二颜色激光反射镜606反射第二颜色激光依次透过第二二向色镜608、第一二向色镜605进而入射至光导管610。其中，反射组件可以包括多个反射镜，例如图6中所示的第一反射镜6071和第二反射镜6072。本实施例中，第一二向色镜605还可透射第一颜色激光，

可选地，本实施例的光源装置还包括合光***，该合光***分别设置在第一激光源601和色轮组件603之间以及第二激光源602和色轮组件603之间，以分别压缩从第一激光源601中出射的激光的色斑以及从第二激光源602中出射的激光的色斑。

实际使用中，各个颜色的光可以按照不同的时序依次发射。

假设图6中的第一激光源601所发出的是蓝色激光，第二激光源602发出的是红色激光，色轮组件603上包括作为补偿部的绿色荧光粉层和透射部，其中，绿色荧光粉层用于在蓝色激光的激励下发出中和光，绿色荧光粉层用于发出绿色基色光。

若需要红色基色光，则同时开启第一激光源601和第二激光源602，第二激光源602所发出的红色激光经过所对应的红色合光***6091后到达第二颜色激光反射镜606，被第二颜色激光反射镜606改变光路经过第二二向色镜608到达第一二向色镜605，从第一二向色镜605中射出。第一激光源601所发出的蓝色激光经过所对应的蓝色合光***6092通过第一二向色镜605后到达色轮组件603，并激励色轮组件603上的绿色荧光粉层发出绿色荧光，由于绿色荧光是受激发射，因此绿色荧光的发射方向为图中所示，即朝向第一二向色镜605的方向，此时，绿色荧光可以与到达第一二向色镜605的红色激光合成为红色的调整光，并入射至光导管610，即符合NTSC标准和DCI标准所要求的色坐标范围的红色激光。

若需要绿色基色光，则只需要开启第一激光源601发出蓝色激光，蓝色激光经过所对应的蓝色合光***6092通过第一二向色镜605后到达色轮组件603，并激励色轮组件603上的绿色荧光粉层发出绿色荧光，由于绿色荧光是受激发射，因此绿色荧光的发射方向为图中所示，即朝向第一二向色镜605的方向，由于第一二向色镜605的作用，会将绿色荧光反射至光导管6010。

若需要蓝色基色光，则只需要开启第一激光源601发出蓝色激光，将色轮组件603的位置旋转至透射部，蓝色激光经过所对应的蓝色合光***6092通过第一二向色镜605后到达色轮组件603，蓝色激光从色轮组件603的透射部射出，并通过第一反射镜6071、第二反射镜6072和第二二向色镜608，进而透过第一二向色镜605进入到光导管610。

按照上述方式时序性地发射三种基色光，能够在显示器上显示出各种颜色的画面。

实例三

本实施例提供一种激光投影显示设备，该激光投影显示设备包括上述实施例的光源装置。

如图7所示，该激光投影显示设备包括上述实施例的光源装置，该光源装置包括如上实施例的光源模组201、色轮组件202和混光组件203，其中，光源装置201包括第一激光源204和第二激光源205。本实施例的激光投影显示设备还包括光机701、镜头702和投影屏幕703，镜头设置702在光机701上，光机701用于接收光源装置的出射的光，并通过镜头702向投影屏幕703。

本实施例的光机701、镜头702和投影屏幕703均可以为现有技术中的光机、镜头和投影屏幕，光机701中设置有光导管(光棒)，光源装置的光经过光导管匀化后输出给光机701，为光机701提供照明。

与现有技术相比，本实施例的激光投影显示设备，通过在色轮组件上设置能够发射中和光的补偿部，且该中和光的波长低于第二颜色激光的波长，并通过混光组件将中和光和第二颜色激光混合，以达到调整第二颜色激光的色坐标的目的，进而使得第二颜色激光的色坐标尽量位于NTSC标准和DCI标准所要求的色坐标范围内，进而能够尽量避免激光投影显示画面不够自然真实，即只需要波长低于第二颜色激光的波长的中和光就能够实现调整色坐标的目的，中和光的选择范围较广泛。另外，通过将补偿部设置在现有的色轮组件上，再通过第一激光源来激发补偿部生成中和光，这样不仅实施起来相对比较简单，不会过多地改变现有光源装置的结构，而且无需增加额外的光源，避免过多的成本增加。此外，中和光因为选择光谱较宽、单色性较差的光束，因此不会产生散斑效应，例如当中和光为荧光时，根据随机变量理论，能够降低第二颜色激光的散斑效应，即将中和光和第二颜色激光混合后生成的调整光的散斑的对比度要小于第二颜色激光的散斑的对比度，这样能够进一步提高显示画面的显示质量。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种光源装置，其特征在于，包括：

光源模组，包括发出第一颜色激光的第一激光源和发射第二颜色激光的第二激光源；

色轮组件，包括沿所述色轮组件的运动方向上设置的补偿部，所述补偿部用于在所述第一颜色激光的触发下发出中和光，所述中和光的波长低于所述第二颜色激光的波长；

混光组件，用于混合同时从所述色轮组件发出的中和光和从所述第二激光源发射的第二颜色激光。

2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述色轮组件还包括透射部，所述透射部用于透射所述第一颜色激光，所述透射部和所述补偿部均沿色轮组件的圆周方向或运动方向设置。

3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，所述第二颜色激光为红光。

4.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述补偿部为黄色荧光粉层，所述中和光为黄色荧光。

5.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述补偿部为绿色荧光粉层，所述中和光为绿色荧光。

6.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述补偿部为包括黄色荧光粉和绿色荧光粉的混合层，所述中和光包括黄色荧光和绿色荧光。

7.根据权利要求3所述的光源装置，其特征在于，所述第一激光源为蓝色激光源，所述第二激光源为红色激光源。

8.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述混光组件包括第一二向色镜和第二颜色激光反射镜，所述第一二向色镜用于反射所述中和光并透射所述第二颜色激光，所述第二颜色激光反射镜用于将所述第二激光源发射出的第二颜色激光反射至所述第一二向色镜，以使所述第二颜色激光与所述中和光混合生成调整光。

9.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，所述第一颜色激光的颜色与所述第二颜色激光的颜色不同。

10.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，还包括调整光路组件，所述调整光路组件用于使从所述色轮组件的透射部射出的第一颜色激光入射至光机。

11.根据权利要求10所述的光源装置，其特征在于，所述调整光路组件包括反射组件和第二二向色镜，所述反射组件用于反射所述第一颜色激光至第一二向色镜，所述第一二向色镜还可透射所述第一颜色激光，所述第二二向色镜用于反射所述第一颜色激光且透射所述第二颜色激光，所述第二颜色激光反射镜反射所述第二颜色激光依次透过所述第二二向色镜、所述第一二向色镜进而入射至光机。

12.一种激光投影显示设备，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的光源装置，还包括光机、镜头和投影屏幕，所述镜头设置在所述光机上，所述光机用于接收光源装置的出射的光，并通过镜头向所述投影屏幕。