CN106371272B - 合光的控制***及投影机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种合光的控制***及投影机，包括光源模块，用于出射待补偿基色光和基色补偿光，所述基色补偿光用于与所述待补偿基色光合成第一基色光；控制器，用于接收至少第一路信号和第二路信号，所述第一路信号为包括第一基色光信号的图像信号，所述第二路信号为包括所述第一基色光信号的图像信号；空间光调制器，与所述控制器电连接，用于根据所述控制器接收的所述第一路信号中的第一基色光信号对所述待补偿基色光进行调制，并根据所述控制器接收的所述第二路信号中的第一基色光信号对所述基色补偿光进行调制。本申请根据上述两路信号中的第一基色光信号分别对待补偿基色光和基色补偿光进行调制，实现了合成亮度和颜色合适的第一基色光。

Description

合光的控制***及投影机

技术领域

本申请涉及光学技术领域，特别是涉及一种投影显示领域。

背景技术

目前，空间光调制器在投影显示领域获得广泛应用，其中数字微镜元件(DMD，Digital Micromirror Device)因其响应速度快，且可以用时序切换的基色光来实现彩色投影显示的特点，使得各大厂商对单片式DMD投影***进行了大量的研究。单片式DMD投影***研究的一个重要课题是投影仪的光源，美国专利US7547114B2提供了一种半导体激光器激发色轮上不同荧光粉色段以形成不同基色光的方法，该方法具有光效高，光学扩展量小的优势，因此发展迅速，成为投影仪光源的理想选择。在现有的激光激发荧光粉光源中，由于产生红光的红光荧光粉或者橙光荧光粉激发效率较低，同时为了更好的显示效果还需配合相应的滤光片以滤除红光中的短波长光使得红光更纯，这导致最终得到的红光效率很低。换句话说，对于***而言，红光亮度在总体亮度中所占比例较低，即Red content较低，进而造成色坐标与色域标准比如REC.709或者DCI存在差距。因此，红光亮度在总体亮度中所占比例较低是一个急需解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本申请提供一种合光的控制***及投影机。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种合光的控制***，包括：

光源模块，用于出射待补偿基色光和基色补偿光，所述基色补偿光用于与所述待补偿基色光合成第一基色光；

控制器，用于接收至少第一路信号和第二路信号，所述第一路信号为包括第一基色光信号的图像信号，所述第二路信号为包括所述第一基色光信号的图像信号；

空间光调制器，与所述控制器电连接，用于根据所述控制器接收的第一路信号中的所述第一基色光信号对所述待补偿基色光进行调制，并根据所述控制器接收的第二路信号中的所述第一基色光信号对所述基色补偿光进行调制

根据本申请的第二方面，本申请提供一种投影机，包括上述的合光的控制***中的任一种。

本申请的有益效果是：

依上述实施的合光的控制***及投影机，其控制器接收两路信号，光调制器根据这两路信号中的第一基色光信号分别对待补偿基色光和基色补偿光进行调制，实现了合成亮度和颜色合适的第一基色光。

附图说明

图1为本申请实施例一中控制***的一种结构示意图；

图2为本申请实施一中波长转换器的一种结构示意图；

图3为本申请实施一中控制器的一种工作原理图；

图4为本申请实施例一中控制***的一种时序配合图；

图5为本申请实施二中波长转换器的一种结构示意图；

图6为本申请实施二中控制器的一种工作原理图；

图7为本申请实施二中控制***的一种时序配合图；

图8为本申请实施例三中控制***的一种结构示意图；

图9为本申请实施例三中波长转换器的一种结构示意图；

图10为本申请实施三中控制器的一种工作原理图；

图11为本申请实施三中控制***的一种时序配合图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

实施例一

请参照图1，本实施公开了一种合光的控制***(以下简称控制***)，其包括光源模块、空间光调制器410和控制器411。下面分别说明。

光源模块用于出射待补偿基色光和基色补偿光，基色补偿光用于与待补偿基色光合成第一基色光。在某些实施例中，光源模块可以包括发光组件和波长转换器405。发光组件可以包括用于发射激发光的激发光源401和用于发射补偿光的补偿光源402。激发光源401可以采用蓝光发光二极管、紫外发光二极管或其阵列，也可以采用蓝光激光二极管、紫外激光二极管或其阵列，本实施例中激发光源401采用445nm蓝光激光二极管。补偿光源402可以是发光二极管也可以是激光二极管，在本实施例，为了解决波长转换器405出射的时序光中红光比例过低的问题，补偿光源402可以采用638nm红光激光二极管。波长转换器405包括基色光分段和至少一补偿光分段。基色光分段在被激发光照射时发出待补偿基色光，补偿光分段在被补偿光照射时发出补偿基色光，补偿基色光用于与待补偿基色光合成第一基色光。波长转换器402位于激发光和补偿光的光路上，并相对于照射到波长转换器402上的光做周期性运动，使基色光分段和补偿光分段按照设定的时序依次被移动并被光所照射。在一个具体的实施例中，请参照图2，波长转换器405可以为一四段式色轮，色轮可以为透射式也可以为反射式。此色轮可以包括荧光粉轮和对应的滤光片轮。荧光粉轮包括绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B、橙色荧光粉段405O和散色体段405S，其中绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B、橙色荧光粉段405O构成基色光分段，绿色荧光粉段405G被蓝激光照射时产生绿荧光，蓝色散色体段405B被蓝激光照射时产生蓝光，橙色荧光粉段405O被蓝激光照射时产生橙荧光，绿荧光、蓝光、橙荧光分别为上述的第二基色光、第三基色光、待补偿基色光；散色体段405S为补偿光分段，其被红激光照射时产生红光，为补偿基色光。

控制器411分别与激发光源401、补偿光源402电连接，在上述的基色光分段被光照射时，控制激发光源401开启和补偿光源402关闭，在上述补偿光分段被光照射时，控制激发光源401关闭和补偿光源402开启，从而波长转换器405产生时序的红光、橙光、绿光和蓝光，为了便于叙述，下面以R、O、G、B分别指代红光、橙光、绿光和蓝光。

控制器411除了与激发光源401、补偿光源402电连接，以控制激发光源401和补偿光源402的开启与关闭，控制器411还与空间光调制器410电连接，用来控制空间光调制器410对于波长转换器405出射的由第二基色光、第三基色光、待补偿基色光、补偿基色光组成的时序光的成像调制。具体地，控制器411接收两路信号，第一路信号为由第一基色光信号、第二基色光信号和第三基色光信号组成的图像信号，第二路信号为包括上述第一基色光信号的图像信号；控制器411控制空间光调制器410根据第二基色光信号对波长转换器405出射的第二基色光进行调制以成像出相应的第二基色光图像，根据第三基色光信号对波长转换器405出射的第三基色光进行调制以成像出相应的第三基色光图像，根据第一基色光信号对波长转换器405出射的待补偿基色光进行调制以成像出相应的待补偿基色光图像，以及根据第一基色光信号对波长转换器405出射的补偿基色光进行调制以成像出相应的补偿基色光图像。在一个具体的实施例中，第二基色光、第三基色光、第一基色光、待补偿基色光、补偿基色光可以分别为绿光、蓝光、红光、橙光、红光。因此，控制器401接收两路独立的信号，第一路为RGB图像信号，第二路为与第一路中相同的R信号，控制器401相应地输出时序的RRGB给空间光调制器410，以控制空间光调制器410分别对波长转换器405出射的时序的ROGB进行调制以成像，其中空间光调制器410对波长转换器405出射的ROGB中的RO的调制均是根据控制器410输入及输出的R信号。空间光调制器410可以为数字微镜元件(DMD，Digital Micromirror Device)。

下面再以一个实际的例子来进一步说明。

请返回参考图1，控制***包括激发光源401、补偿光源402、波长转换器405、空间光调制器410和控制器411，为了更好地配合工作，控制***还可以包括二向色镜403、第一收集透镜404、第二收集透镜406、方棒407、光中继***408、TIR棱镜409、投影镜头412。

激发光源401为445nm蓝光激光二极管，补偿光源402为638nm红光激光二极管，激发光源401发出的蓝激光与补偿光源402发出的红激光在二向色镜403处合光，透射蓝光，反射红光；合光后的光束经第一收集透镜404聚焦到波长转换器405上，波长转换器405可以为一四段式色轮，如上所述，请参照图2，其包括绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B、橙色荧光粉段405O和散色体段405S，绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B、橙色荧光粉段405O被光照射时，控制器411控制激发光源401开启和补偿光源402关闭，从而橙色荧光粉段405O、绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B被蓝激光照射分别产生橙荧光，绿荧光、蓝光，在散色体段405S被光照射时，控制器411控制激发光源401关闭和补偿光源402开启，从而散色体段405S被红激光照射产生红光。波长转换器405出射的时序光ROGB经第二收集透镜406后进入方棒407，经过方棒407的匀光后经光中继***408，经光中继***408的对光束进行整形后到达TIR棱镜409处，反射后到达DMD410，在控制器411的控制下，DMD410对入射的时序光ROGB进行调制，出射后透射TIR棱镜409，最终经投影镜头412成像出R图像、O图像、G图像和B图像。

控制器411控制DMD410的具体过程，请参照图3，控制器411具有两个输入端，可以输入两个独立的图像信号。具体地，控制器411的第一路与DVI 1相接，输入R.G.B图像信号，第二路与DVI 2相接，输入与DVI 1中相同的R图像信号，控制器411接收这两路输入后，输出时序RRGB信号给DMD410，DMD410接收的RRGB信号与波长转换器405出射的时序光ROGB相对应，R信号、R信号、G信号、B信号分别用于对波长转换器405出射的光R、O、G、B进行调制以成像出R图像、O图像、G图像、B图像。可以看到，波长转换器405出射的光R、O均由R信号控制。控制器411对激发光源401和补偿光源402开闭的控制，以及对于DMD410对波长转换器405出射的时序光ROGB的调制的控制，见图4。

本实施例通过双路输入信号的输入和配合，使得DMD410接收控制器411输出的RRGB控制信号，进而DMD410根据RRGB控制信号对波长转换器405出射的ROGB光进行调制，对应输出R图像、O图像、G图像、B图像，R图像和O图像的配合使得红光的光效提到提升，最终形成的彩色图像效果更好。与传统的投影机相比，本申请控制器411输入的信号由前端的DVI1和DVI 2产生，因此主要工作集中在前端的图像信号处理上，而DMD410部分无需进行更改，因此本申请的合光的控制***及投影机具有很大的灵活性和兼容性。本实施的补偿光源402发出的为红激光，其与波长转换器405出射的橙荧光合光，提高了红光的光效；当然，也补偿光源402也可以选用绿激光，这时其与波长转换器405出射的绿荧光合光，以提高绿光的光效。

实施例二：

请参考图5，本实施例提出了一种合光的控制***，其与实施例一不同之处在于，实施例一的波长转换器405为四段式，而本实施例的波长转换器405为六段式，包括绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B、橙色荧光粉段405O、以及三段散色体段405S，其中绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B和橙色荧光粉段405O构成基色光分段，三段散色体段405S构成补偿光分段，在一个较优的实施例中，绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B和橙色荧光粉段405O这三段的两两之间都设置有一段散色体段405S，因此，这三段散色体段405S可以理解为一个三段式波长转换器405，此三段式波长转换器405的包括绿色荧光粉段405G、蓝色散色体段405B橙色荧光粉段405O，其辐条段(spoke段)为散色体段405S，控制时序上，在辐条段被光照射时，控制器411控制激发光源401关闭和补偿光源402开启，这样就无需进行色彩亮度的调节(BC，Brilliant Color)就能提高色彩亮度，并且大大有利于灰阶的平滑。

具体工作时，请参照图6。控制器411仍具有两个输入端，第一路输入R.G.B图像信号，第二路输入3个与第一路相同的R信号，控制器411接收这两路输入后，输出时序RRRGRB信号给DMD410，DMD410接收的RRRGRB信号与波长转换器405出射的时序光RORGRB相对应，R信号、R信号、R信号、G信号、R信号、B信号分别用于对波长转换器405出射的光R、O、R、G、R、B进行调制以成像出R图像、O图像、R图像、G图像、R图像、B图像，这里的三个R图像都与O图像都利用人眼的积分效应进行视觉上的叠加，即DMD405出射时序的RORGRB中，三段R都用于和O进行时序合光；控制激发光源401、补偿光源402、波长转换器405和DMD410出射的时序光见图7。

以上实施例通过增加补偿光源402，使补偿光源402发出的激光与波长转换器405基色光分段出射的荧光进行合光，使得荧光的效率、亮度以及色坐标均得到改善，同时上述激光的散斑也在可以接受的范围内。为了实施上述激光与荧光的时序合光，本申请的控制器411接收两路图像信号，第一路图像信号为三基色图像信号，第二路图像信号为与补偿光对应的图像信号，控制器411根据这两路图像信号控制DMD410，无需对图像信号再进行转换即可使DMD410对波长转换器405出射的时序光进行调制，实施了时序合光的控制。

实施例三

在另一些实施例中，待补偿基色光和基色补偿光可以不是时序出射而实现合光，而是同时出射而实现合光，以下具体说明。

本实施例中，如图8所示，控制***包括光源模块、空间光调制器和控制器511，下面具体说明。

光源模块可以包括发光组件和波长转换器505。在一具体实施例中，发光组件可以包括用于发射激发光的激发光源501和用于发射补偿光的补偿光源502，激发光源501可以采用蓝光发光二极管，补偿光源502可以采用红光激光二极管。波长转换器505位于激发光和补偿光的光路上，并相对于照射到波长转换器505上的光做周期性运动，且在激发光源501和补偿光源502的照射下同时出射待补偿基色光和基色补偿光。在一较优的实施例中，波长转换器505包括基色光分段，基色光分段包括第一基色光分段，第一基色光分段在激发光和补偿光的同时照射下同时出射待补偿基色光和基色补偿光。在一具体实施例中，如图9所示，波长转换器505为二段式色轮，此色轮可以包括荧光粉轮和对应的滤光片轮。荧光粉轮包括黄色荧光粉段505Y、散色体段505S，在一较优的实施例中，散色体段505S的面积为黄色荧光粉段505Y的两倍。

控制器511用于接收至少第一路信号和第二路信号，其中第一路信号为包括第一基色光信号的图像信号，第二路信号为包括所述第一基色光信号的图像信号。在一具体实施例中，控制器511分别与上述激发光源501和补偿光源502电连接，且在波长转换器505的第一基色光分段位于发光组件发出的光的传输路径中时，控制激发光源501和补偿光源502均开启。

空间光调制器与控制器511电连接，用于根据控制器511接收的第一路信号中的第一基色光信号对所述待补偿基色光进行调制，并根据所述控制器接收的所述第二路信号中的第一基色光信号对基色补偿光进行调制。在一具体实施例中，空间光调制器可以包括第一空间光调制器510a和第二空间光调制器510b，第一空间光调制器510a和第二空间光调制器510b可以为DMD。

下面具体说明本实施例的工作原理。

在波长转换器505的黄色荧光粉段505Y位于激发光和补偿光的光路上时，激发光源501打开，补偿光源502关闭，黄色荧光粉段505Y受激出射黄荧光，黄荧光经分光导光器509分光，分成红荧光与绿荧光，其中绿荧光出射到第一空间光调制器501a中，红荧光出射到第二空间光调制器501b中；在波长转换器505的散色体段505S位于激发光和补偿光的光路上时，激发光源501和补偿光源502同时打开，两者出射的光在二向色镜503处合光，透射蓝光和反射红光；蓝光和红光照射在散色体段505S上，散色体段505S出射蓝光和红光，再经过分光导光器509，蓝光入射到第一空间光调制器501a中，红光出射到第二空间光调制器501b中。

因此第一空间光调制器501a接收时序的绿荧光、蓝光，第二空间光调制器501b接收时序的红荧光、红光，在控制器511的控制下，第一空间光调制器501a和二空间光调制器501b分别对入射的时序光进行调制，以分别在投影镜头512中成像出相应光的图像。

控制器511控制第一空间光调制器501a和二空间光调制器501b的具体过程，请参照图10，控制器511输出B信号、G信号给第一空间光调制器501a，输出R信号给二空间光调制器501b。控制器511对激发光源501和补偿光源502开闭的控制，以及第一空间光调制器501a和二空间光调制器501b对波长转换器405出射的时序光的调制的控制，见图11。

需要说明的是，本实施例中补偿光源502是设置于波长转换器505之前，激发光源501和补偿光源502分别出射的激发光和补偿光是在波长转换器505之前进行合光，在另外的一些实施例中，补偿光源502可以设置在波长转换器505之后，激发光源501照射到散色体段505S后出射的光可以和补偿光源502出射的光在波长转换器505之后进行合光。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种合光的控制***，其特征在于，包括：

光源模块，用于出射待补偿基色光和基色补偿光，所述基色补偿光用于与所述待补偿基色光合成第一基色光；

控制器，用于接收至少第一路信号和第二路信号，所述第一路信号为包括第一基色光信号的图像信号，所述第二路信号为包括所述第一基色光信号的图像信号；

一个空间光调制器，与所述控制器电连接，用于根据所述控制器接收的所述第一路信号中的第一基色光信号对所述待补偿基色光进行调制，并根据所述控制器接收的所述第二路信号中的第一基色光信号对所述基色补偿光进行调制。

2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述光源模块包括

发光组件，包括用于发射激发光的激发光源和用于发射补偿光的补偿光源；

波长转换器，位于所述激发光和补偿光的光路上，并相对于照射到波长转换器上的光做周期性运动，且在所述激发光源和所述补偿光源的照射下时序的或者同时出射待补偿基色光和基色补偿光。

3.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述波长转换器包括基色光分段和至少一补偿光分段，所述基色光分段在所述激发光的照射下出射待补偿基色光，所述补偿光分段在所述补偿光的照射下出射基色补偿光，且在所述波长转换器相对于照射到波长转换器上的光做周期性运动过程中，所述基色光分段和补偿光分段时序的依次被移动并被光照射，使所述波长转换器时序的出射所述待补偿基色光和基色补偿光。

4.根据权利要求3所述的控制***，其特征在于，所述控制器分别与所述激发光源和所述补偿光源电连接，且在所述波长转换器的基色光分段位于所述发光组件发出的光的传输路径中时，控制所述激发光源开启且所述补偿光源关闭，在所述波长转换器的补偿光分段位于所述发光组件发出的光的传输路径中时，控制所述激发光源关闭且所述补偿光源开启。

5.根据权利要求3或4所述的控制***，其特征在于，所述补偿光源为红光激光器，相应地，补偿光为红激光；所述补偿光分段为散色体段，用于对入射的红激光进行消相干。

6.根据权利要求3或4所述的控制***，其特征在于，所述激发光源为蓝光激光器，相应地，激发光为蓝光；所述基色光分段包括绿色荧光粉段、蓝色散色体段和橙色荧光粉段，被激发光照射时发出绿光、蓝光和橙光。

7.根据权利要求3或4所述的控制***，其特征在于：

所述基色光分段包括绿色荧光粉段、蓝色散色体段和橙色荧光粉段，所述补偿光分段包括一段散色体段；

或者，

所述基色光分段包括绿色荧光粉段、蓝色散色体段和橙色荧光粉段，所述补偿光分段包括三段散色体段，其中绿色荧光粉段、蓝色散色体段和橙色荧光粉段这三段的两两之间都设置有一段所述散色体段，所述控制器接收的第二路信号包括3个所述第一基色光信号的图像信号，所述空间光调制器根据所述控制器接收的所述第二路信号中的3个第一基色光信号分别对三段散色体段出射的补偿光进行调制。

8.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述波长转换器包括基色光分段，所述基色光分段包括第一基色光分段，所述第一基色光分段在所述激发光和所述补偿光的同时照射下同时出射所述待补偿基色光和基色补偿光。

9.根据权利要求8所述的控制***，其特征在于，所述控制器分别与所述激发光源和所述补偿光源电连接，且在所述波长转换器的第一基色光分段位于所述发光组件发出的光的传输路径中时，控制所述激发光源和所述补偿光源均开启。

10.一种投影机，包括如权利要求1至9中任一项所述的合光的控制***。