顯示系統(tǒng)和顯示設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種顯示系統(tǒng)和顯示設(shè)備，包括分時(shí)發(fā)射第一光和第二光的發(fā)光裝置和分光裝置，發(fā)光裝置發(fā)出的光入射于分光裝置；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第一光時(shí)，第一光被分光裝置分為三束單色光并將這三束單色光分別導(dǎo)入三個(gè)出射光通道；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第二光時(shí)，分光裝置將第二光導(dǎo)入三個(gè)光通道中的一個(gè)；還包括光調(diào)制系統(tǒng)，包括三個(gè)光閥，這三個(gè)光閥分別接收三個(gè)出射光通道的出射光，并根據(jù)單色光圖像信號對對應(yīng)單色光進(jìn)行同步調(diào)制，并同步的分時(shí)輸出單色圖像光；還包括合光裝置用于將各圖像光合為一束。利用本發(fā)明，黃色的受激發(fā)光被分為三束光而分別被三個(gè)光閥調(diào)制，相對于現(xiàn)有技術(shù)中受激發(fā)光被分為兩束來說，各單色光的光譜范圍變窄，顏色變得艷麗。
【專利說明】顯示系統(tǒng)和顯示設(shè)備
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種顯示系統(tǒng)及使用該顯示系統(tǒng)的顯示設(shè)備。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]投影技術(shù)目前已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用。其基本原理是利用光源發(fā)出的光照射光閥，光閥調(diào)制入射光使其攜帶圖像，該攜帶圖像的光經(jīng)過投影鏡頭投射后在屏幕上形成圖像。對于彩色圖像來說，則需要將光源發(fā)出的白色光分光成為三束三基色光(單色光)然后分別進(jìn)行調(diào)制。具體來說如圖1所示，燈泡(光源)101發(fā)出的白光191入射于分光棱鏡131。分光棱鏡131包括呈十字形交叉的分光膜131a和分光膜131b，其中分光膜131a用于透射綠光同時(shí)反射藍(lán)光，分光膜131b用于透射綠光同時(shí)反射紅光。白光191被分光棱鏡分成綠色的192G、藍(lán)色的192B和紅色的192R三束光，這三束光分別入射于光閥141G、光閥141B和光閥141R。輸入的彩色圖像信號會被分解為各基色光的圖像信號，例如被分解為綠色圖像信號、藍(lán)色圖像信號和紅色圖像信號。光閥141G根據(jù)綠色圖像信號對綠光192G進(jìn)行調(diào)制，光閥141B根據(jù)藍(lán)色圖像信號對藍(lán)光192B進(jìn)行調(diào)制，光閥141R根據(jù)紅色圖像信號對紅光192R進(jìn)行調(diào)制 ，使得這些單色光攜帶相應(yīng)顏色的圖像信息，并最終經(jīng)過一個(gè)合光棱鏡136合光為一束并最終出射。合光棱鏡136的原理與分光棱鏡131類似,只是合光棱鏡用于合光。合光棱鏡136主要包括呈十字形交叉的鍍膜136a和鍍膜136b，鍍膜136a的光學(xué)特性與分光膜131a相同,鍍膜136b的光學(xué)特性與分光膜131b相同。在該光學(xué)系統(tǒng)中還包括反射鏡132~135，用于控制光線的傳播。其中，光閥可以是德州儀器公司的數(shù)字微鏡(DMD)，也可以是液晶(IXD)光閥，或者反射式液晶(LCoS)光閥。
[0005]近年來，旋轉(zhuǎn)熒光粉技術(shù)得到了越來越多的重視。美國專利US7547114提出了這一技術(shù)。利用該技術(shù)，可以提供一個(gè)高亮度的光源，以代替圖1中的燈泡101，這樣的好處在于壽命延長10倍以上。如圖2a所不的,激發(fā)光源201發(fā)射藍(lán)光并使其入射于旋轉(zhuǎn)突光粉元件202。旋轉(zhuǎn)熒光粉元件202包括熒光粉轉(zhuǎn)盤202a和用于驅(qū)動(dòng)該熒光粉轉(zhuǎn)盤202a的馬達(dá)202b。熒光粉轉(zhuǎn)盤202a上涂覆有黃色熒光粉，該黃色熒光粉被入射的藍(lán)色激發(fā)光激發(fā)后產(chǎn)生黃色光，該黃色光與剩余的沒有被吸收的藍(lán)光一起出射并混合形成白光291。因此，白光291的光譜分成兩部分，分別是藍(lán)光部分291a和黃光部分291b，在圖2b中畫出了這兩部分光譜的示意圖。
[0006]與圖1中的光學(xué)系統(tǒng)原理相似的，白光291入射于分光棱鏡231,并被分為紅綠藍(lán)三束光束。分光棱鏡231包括兩個(gè)呈十字形交叉放置的分光膜231a和231b，這兩個(gè)分光膜的透過率隨波長變化的示意圖如圖2b中所示?？梢?，藍(lán)光部分291a會被分光膜231b透射而同時(shí)被分光膜231a反射,故而在圖2a中形成從分光棱鏡231向下出射的藍(lán)光光束。而黃光部分291b,則被分光膜231b分為兩部分:波長小于A的綠光部分和波長大于A的紅光部分。A大約在580納米飛OO納米?？梢岳斫?，波長小于A的綠光部分同時(shí)被分光膜231a透射，因此在圖2a中形成從分光棱鏡231向右出射的綠光光束，而波長大于A的紅光部分被分光膜231a透射而被分光膜231b反射,故而在圖2a中形成從分光棱鏡231向上出射的紅光光束。
[0007]可見，在圖2a和2b所示的投影顯示系統(tǒng)中，熒光粉發(fā)出的黃光被分成了綠光和紅光兩部分并被分別利用，這樣的效率很高，但是問題在于，這樣所形成的綠光和紅光的顏色飽和度都不高，顏色不夠艷麗。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于解決基于熒光粉的顯示技術(shù)中顏色飽和度不高的問題。
[0010]本發(fā)明提出一種顯示系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置分時(shí)的從同一光通道發(fā)射至少兩種不同顏色的第一光和第二光；其中第一光的光譜至少覆蓋510nm至600nm的波長范圍；
包括分光裝置，該分光裝置具有一個(gè)接收光通道和三個(gè)出射光通道，發(fā)光裝置發(fā)出的光經(jīng)過接收光通道入射于分光裝置；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第一光時(shí)，第一光被分光裝置按照波長的不同分為三束單色光并將這三束單色光分別導(dǎo)入三個(gè)出射光通道；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第二光時(shí)，分光裝置將至少部分第二光所構(gòu)成的單色光導(dǎo)入三個(gè)光通道中的一個(gè)；
包括光調(diào)制系統(tǒng)，該光調(diào)制系統(tǒng)包括三個(gè)光閥和一個(gè)同步控制裝置，該同步控制裝置使得三個(gè)光閥與發(fā)光裝置保持同步；三個(gè)光閥分別接收三個(gè)出射光通道的出射光，并根據(jù)單色光圖像信號對對應(yīng)單色光進(jìn)行同步調(diào)制，并同步的分時(shí)輸出單色圖像光；
還包括合光裝置，該合光裝置具有三個(gè)接收光通道和一個(gè)出射光通道，三個(gè)光閥出射的圖像光分別經(jīng)過合光裝置的三個(gè)接收光通道入射于合光裝置，并按照波長的不同合為一束，該束光從合光裝置的出射光通道出射。
[0011]本發(fā)明還提出一種顯示設(shè)備，應(yīng)用了以上實(shí)施例所描述的顯示系統(tǒng)，該顯示設(shè)備還包括投影鏡頭，該投影鏡頭用于將顯示系統(tǒng)出射的光投射到屏幕上。
[0012]在本發(fā)明中，黃色的受激發(fā)光被分為三束光而分別被三個(gè)光閥調(diào)制，相對于現(xiàn)有技術(shù)中受激發(fā)光被分為兩束來說，各單色光(例如綠色光和紅色光)的光譜范圍變窄，顏色變得艷麗。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的顯示系統(tǒng)的示意圖；
圖2a是現(xiàn)有技術(shù)的另一種顯示系統(tǒng)的示意圖；
圖2b是圖2a的顯示系統(tǒng)中發(fā)光光譜和分光膜特性的示意圖；
圖3a是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
圖3b是圖3a的顯示系統(tǒng)中的波長轉(zhuǎn)換裝置的左視圖；
圖3c是圖3a的顯示系統(tǒng)中的發(fā)光光譜和分光膜特性的示意圖； 圖4a至圖4d是圖3a的顯不系統(tǒng)中各光束隨時(shí)間的變化不意圖；
圖5是在圖3a的顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，改變分光膜特性的示意圖；
圖6是在圖3a的顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，另一種改變分光膜特性的示意圖；
圖7是在圖3a的顯示系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，另一種改變發(fā)光光譜和分光膜特性的示意圖；
圖8是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
圖9是圖8所示的實(shí)施例中發(fā)光光譜和分光膜特性的示意圖；
圖1Oa至圖1Od是圖8的顯不系統(tǒng)中各光束隨時(shí)間變化的不意圖；
圖11是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光裝置的示意圖；
圖12a是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光裝置的示意圖；
圖12b是圖12a所示的發(fā)光裝置中波長轉(zhuǎn)換裝置的左視圖；
圖13是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光裝置的示意圖；
圖14是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光裝置的示意圖；
圖15a是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
圖15b是圖15a所示的顯示系統(tǒng)中的波長轉(zhuǎn)換裝置的左視圖；
圖15c是圖15a所示的顯示系統(tǒng)中的發(fā)光光譜和分光膜特性的示意圖；
圖16a是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例中發(fā)光裝置的示意圖；
圖16b是圖16a所示的發(fā)光裝置中波長轉(zhuǎn)換裝置的左視圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】
[0016]在以下描述中，所使用的“上”、“下”、“左”、“右”等方向用詞都是為了方便描述圖中的光線傳播方向而使用的，并不代表對本發(fā)明的限制。
[0017]在【背景技術(shù)】的描述中可知，由突光粉發(fā)出的黃光直接被分為紅光和綠光兩部的話，則顏色飽和度不高。其本質(zhì)原因在于，黃色熒光材料是目前效率最高、性能最為穩(wěn)定的熒光材料(波長轉(zhuǎn)換材料)，其光譜至少覆蓋510nm至600nm的波長范圍，即覆蓋了青色、綠色、黃色、紅色等多個(gè)顏色區(qū)段。在分割黃光時(shí)，要想得到顏色飽和度高的紅光，則黃色光譜部分必須與綠色一起構(gòu)成綠光，這樣的綠光顏色當(dāng)然不佳；同樣道理，要想得到顏色飽和度高的綠光，則黃色光譜部分就與紅色光譜一起構(gòu)成紅光，這就造成了紅色飽和度不高；折中的方案是黃色光譜部分被分成兩半，靠近綠色的部分與綠色光譜一起構(gòu)成綠光，靠近紅色的部分與紅色光譜一起構(gòu)成紅光，這樣綠光和紅光都不算太差，但是也沒有達(dá)到很好的水平。
[0018]另一方面，。本發(fā)明通過新的方法解決了這個(gè)問題。
[0019]本發(fā)明的第一實(shí)施例的顯示系統(tǒng)示意圖如圖3a所示。該顯示系統(tǒng)包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置包括激發(fā)光源301和波長轉(zhuǎn)換裝置302。激發(fā)光源301發(fā)射藍(lán)色激發(fā)光(例如藍(lán)色激光)，該藍(lán)色激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置302上產(chǎn)生黃色受激光,該黃色受激光與沒有被吸收的藍(lán)色激發(fā)光一起從波長轉(zhuǎn)換裝置302上出射形成出射光391。該出射光391被包含有兩片相互垂直交叉放置的分光膜331a和331b的分光棱鏡331分成三路光,這三路光分別是向上發(fā)射的紅色光392R、向右發(fā)射的黃色光392Y和向下發(fā)射的隨時(shí)間變化顏色的藍(lán)光或綠光392BG。[0020]在本實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置302包括波長轉(zhuǎn)換圓盤302a和用于驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置302b。波長轉(zhuǎn)換圓盤302a的俯視圖如圖3b所示，其盤面上沿圓周方向包括兩個(gè)扇形區(qū)域302a-B和302a-Y，其中區(qū)域302a_Y上包括波長轉(zhuǎn)換層，該波長轉(zhuǎn)換層包括黃色波長轉(zhuǎn)換材料或黃綠色波長轉(zhuǎn)換材料，例如黃色熒光粉或黃綠色熒光粉。區(qū)域302a-B上不設(shè)置波長轉(zhuǎn)換材料，且該區(qū)域?qū)τ谒{(lán)色激發(fā)光是可以透射的。若藍(lán)色激發(fā)光為藍(lán)色激光，在區(qū)域302a-B上設(shè)置有散射層，這樣當(dāng)藍(lán)色激光透射該區(qū)域302a-B的同時(shí)可以被散射以消除其相干性，這樣能夠有效的抑制在顯示時(shí)散斑的出現(xiàn)。在以下描述中，區(qū)域302a-B簡稱為藍(lán)色區(qū)域，區(qū)域302a-Y簡稱為黃色區(qū)域。
[0021]驅(qū)動(dòng)裝置302b在本實(shí)施例中為馬達(dá)，馬達(dá)302b用于驅(qū)動(dòng)波長轉(zhuǎn)換圓盤302a以一個(gè)特定的速度旋轉(zhuǎn)，這樣波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上的兩個(gè)區(qū)域就會周期性的分時(shí)的進(jìn)入藍(lán)色激發(fā)光的光路上。當(dāng)區(qū)域302a-B進(jìn)入光路時(shí)，出射光391為藍(lán)光，當(dāng)區(qū)域302a_Y進(jìn)入光路時(shí)，出射光391為受激產(chǎn)生的黃光或黃綠光。優(yōu)選的，波長轉(zhuǎn)換圓盤302a還包括一個(gè)位于波長轉(zhuǎn)換層與入射的激發(fā)光之間的分光濾光片，該分光濾光片透射激發(fā)光同時(shí)反射波長轉(zhuǎn)換層的受激發(fā)光，這樣能夠保證受激發(fā)光大部分向圖3a中的右側(cè)發(fā)射而避免回到激發(fā)光源301。優(yōu)選的，波長轉(zhuǎn)換圓盤302a還包括另一個(gè)位于波長轉(zhuǎn)換層光路后端的分光濾光片，該分光濾光片用于透射受激發(fā)光同時(shí)反射激發(fā)光，這樣能夠反射剩余的沒有被吸收的激發(fā)光，即能夠從受激發(fā)光中將剩余的激發(fā)光的成分過濾掉，以提高出射光顏色的色純度。
[0022]綜上所述，隨著波長轉(zhuǎn)換圓盤302a的轉(zhuǎn)動(dòng)，出射光391交替的呈現(xiàn)藍(lán)色和黃色，即藍(lán)色和黃色光分時(shí)的從同一光通道交替出射，其中每種顏色的時(shí)長比例取決于在波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上兩個(gè)扇形區(qū)域302a-B和302a_Y在圓周方向上所占的角度比例。例如在本實(shí)施例中，扇形區(qū)域302a-B在圓周方向上占60度，扇形區(qū)域302a_Y在圓周方向上占300度，則出射光391呈現(xiàn)黃色的時(shí)長與呈現(xiàn)藍(lán)色的時(shí)長比例為300:60。該比例可以通過控制波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上的不同區(qū)域的比例來調(diào)節(jié)。
[0023]在本實(shí)施例中，出射光391呈現(xiàn)藍(lán)色時(shí)的光譜在圖3c中表示為391B，出射光391呈現(xiàn)黃色時(shí)的光譜在圖3c中表示為391Y。圖3c中還表示了分光膜331a和331b的透射率隨波長的變化關(guān)系。當(dāng)出射光391呈現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，它會被分光膜331a透射同時(shí)被分光膜331b反射，因此此時(shí)出射光391在圖3a中會從分光棱鏡331向下出射。當(dāng)出射光391呈現(xiàn)黃色(其光譜為391Y)時(shí)，它被分成了三部分，見圖3c，包括波長小于M的綠光部分，波長大于N的紅光部分，和波長在M與N之間的黃光部分。其中M大約位于530nnT570nm，N大約位于580nnT620nm，N大于M?？梢岳斫?，出射光391中的綠光部分被分光膜331a透射同時(shí)被分光膜331b反射,從而在圖3a中將從分光棱鏡331向下出射；而出射光391中的黃光部分同時(shí)被分光膜331a和331b透射，從而在圖3a中將從分光棱鏡331向右出射；出射光391中的紅光部分被分光膜331a反射同時(shí)被分光膜331b透射,從而在圖3a中將從分光棱鏡331向上出射。
[0024]圖4a至4d表示了在本實(shí)施例中出射光391和光束392BG、光束392Y和光束392R隨時(shí)間的變化。如圖4a表示了出射光391的顏色分時(shí)的(分時(shí)的意思是隨時(shí)間周期性變化的)呈現(xiàn)藍(lán)色和黃色，而光束392BG、光束392Y和光束392R在時(shí)間上與出射光391保持同步，即當(dāng)出射光391呈現(xiàn)黃色時(shí)，光束392BG呈現(xiàn)綠色，光束392Y呈現(xiàn)黃色，光束392R呈現(xiàn)紅色，而當(dāng)出射光呈現(xiàn)藍(lán)色時(shí)，光束392BG呈現(xiàn)藍(lán)色，光束392Y和光束392R呈關(guān)斷狀態(tài)而沒有光。
[0025]回到圖3a所示的本實(shí)施例的顯示系統(tǒng)繼續(xù)說明。光束392Y入射于光閥341Y，光束392R經(jīng)過反射鏡332和334的反射而入射于光閥341R，光束392BG經(jīng)過反射鏡333和335的反射而入射于光閥341BG。在本實(shí)施例中，還包括同步控制裝置(圖中未畫出)，用于使得光閥341Y、341G和341BG與波長轉(zhuǎn)換圓盤302a的轉(zhuǎn)動(dòng)保持同步。這樣，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上的區(qū)域302a-B轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光的光路上時(shí)，出射光391呈現(xiàn)藍(lán)色，此時(shí)光閥341Y和341R不工作，而光閥341BG根據(jù)所接收的藍(lán)色圖像信號調(diào)制光束392BG得到藍(lán)色圖像光。當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上的區(qū)域302a-Y轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光的光路上時(shí)，出射光391呈現(xiàn)黃色，此時(shí)光閥341Y根據(jù)所接收的黃色圖像信號調(diào)制光束392Y得到黃色圖像光，光閥341BG根據(jù)所接收的綠色圖像信號調(diào)制光束392BG得到綠色圖像光，光閥341R根據(jù)所接收的紅色圖像信號調(diào)制光束392R得到紅色圖像光?？梢?，各個(gè)光閥根據(jù)單色光圖像信號對對應(yīng)單色光進(jìn)行同步調(diào)制，并同步的分時(shí)輸出單色圖像光。
[0026]在上文中提到的各顏色的圖像信號是從原始的圖像信號中通過解析得到的。例如一副彩色圖像信號能夠通過解析得到紅色、綠色和藍(lán)色圖像信號，同樣的，也可以通過另一種解析方法得到紅色、綠色、黃色和藍(lán)色圖像信號。這都是現(xiàn)有技術(shù)，此處不贅述。
[0027]經(jīng)過調(diào)制的各顏色圖像光再經(jīng)過合光棱鏡336何為一束并出射。合光棱鏡也包括兩個(gè)呈十字交叉放置的鍍膜336a和336b，其中鍍膜336a的光學(xué)屬性與分光膜331a相同，鍍膜336b的光學(xué)屬性與分光膜331b相同,這樣能夠保證各顏色圖像光能夠成功合為一束。
[0028]在本實(shí)施例中，分光棱鏡331和合光棱鏡336都是常用的分光裝置和合光裝置，在實(shí)際使用中可以被其它的分光、合光裝置替換。其中，分光裝置具有一個(gè)接收光通道和三個(gè)出射光通道，其作用在于從接收光通道接收光，并按照波長的不同將接收到的光最多分為三束子光束，并將這些子光束通過相應(yīng)的出射光通道導(dǎo)出。合光裝置具有三個(gè)接收光通道和一個(gè)出射光通道，其作用在于從接收光通道接收光，并按照波長的不同將最多三束子光束合為一束，并將這束光通過出射光通道導(dǎo)出。這是本領(lǐng)域人員的公知常識，因此并不構(gòu)成對發(fā)明的限制。另外，圖3a所示的光路結(jié)構(gòu)也僅是為了方便說明而進(jìn)行的舉例，其中光閥采用透射式光閥，并采用一系列反射鏡來控制光路，這些都不是本發(fā)明的重點(diǎn)，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的描述本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易構(gòu)造出其它的顯示系統(tǒng)，例如使用反射式的光閥(例如DMD光閥或LCoS光閥)。
[0029]在本實(shí)施例中，黃色的受激發(fā)光被分為綠色、黃色、紅色三束光而分別被三個(gè)光閥調(diào)制，相對于現(xiàn)有技術(shù)(黃色受激發(fā)光被分為兩束光而被兩個(gè)光閥調(diào)制)來說，各單色光(例如綠色光和紅色光)的光譜范圍變窄，顏色變得艷麗。原來必須單獨(dú)占據(jù)一個(gè)光閥的藍(lán)色光，在本實(shí)施例中與其它單色光分時(shí)輸出，因此能夠被三個(gè)光閥中的一個(gè)所調(diào)制(在本實(shí)施例中藍(lán)色光與綠色光共用一個(gè)光閥)，這樣相對于現(xiàn)有技術(shù)來說光學(xué)結(jié)構(gòu)并沒有改動(dòng)。
[0030]在上面的實(shí)施例中，藍(lán)色光與綠色光共用同一個(gè)光閥341BG，實(shí)際上藍(lán)色光也可以與黃色光或紅色光共用一個(gè)光閥。這在本發(fā)明的下面實(shí)施例中予以詳細(xì)說明。
[0031]仍然使用圖3a所示的顯示系統(tǒng)，但將其中的分光膜331a換成分光膜531a，將分光膜331b換成分光膜531b，分光膜531a和531b的透過率隨波長的變化曲線如圖5所示。本實(shí)施例與上面實(shí)施例的區(qū)別僅在于，出射光391是藍(lán)光時(shí)，藍(lán)光39IB被分光膜531b透射同時(shí)被分光膜531a反射,故而與紅光是同一光通道,從分光棱鏡向上出射，進(jìn)一步的該藍(lán)光與紅光共用同一個(gè)光閥。當(dāng)然合光棱鏡的鍍膜也相應(yīng)改變以完成合光的功能。
[0032]由此可見，通過改變分光棱鏡中分光膜的設(shè)計(jì)，可以控制藍(lán)光傳播的光通道，使得藍(lán)光可以與該光通道的另一個(gè)光共用同一個(gè)光閥。下面進(jìn)一步的舉例藍(lán)光與黃光共用同一個(gè)光通道和光閥的例子。仍然使用圖3a所示的顯示系統(tǒng)，但將其中的分光膜331a換成分光膜631a，分光膜331b換成分光膜631b，分光膜631a和631b的透過率與波長的關(guān)系如圖6所不?？梢?藍(lán)光391B同時(shí)被分光膜631a和631b透射，因此與黃光同一通道，即從分光棱鏡右側(cè)出射，并與黃光共用同一個(gè)光閥。
[0033]本實(shí)施例與上面兩個(gè)實(shí)施例的另一個(gè)重要區(qū)別在于，受激發(fā)光的黃光光譜391Y被分為四部分，綠光部分為波長大于L并小于M的光譜部分，而波長小于L的部分與黃光(波長M至波長N之間的部分)一起同時(shí)被分光膜631a和631b透射從而從分光棱鏡右側(cè)出射。L通常是480nm至510nm,這樣的好處在于綠光的顏色飽和度更高?？梢岳斫?使用相近的方法，通過調(diào)整圖3c和圖5中的分光膜的譜線同樣可以達(dá)到去除掉綠光中波長較短的成分從而改善綠光飽和度的目的。當(dāng)然，在綠光光路的任意位置使用一個(gè)濾光片將波長小于N的部分過濾掉同樣能夠起到相同的作用。
[0034]比較圖3c、圖5和圖6的分光膜的譜線可以發(fā)現(xiàn)，圖3c所示的譜線形狀最為簡單，加工也最容易。
[0035]下面介紹本發(fā)明的下一個(gè)實(shí)施例。該實(shí)施例沿用圖3a所示的顯示系統(tǒng)，而區(qū)別在于，激發(fā)光源301發(fā)射紫外光，同時(shí)波長轉(zhuǎn)換圓盤302a上的區(qū)域302a_B上涂覆可以被該紫外光激發(fā)的藍(lán)色熒光粉，區(qū)域302a-Y上涂覆可以被該紫外光激發(fā)的黃色熒光粉或黃綠色熒光粉。藍(lán)色熒光粉受激發(fā)光的光譜和黃色熒光粉受激發(fā)光的光譜在圖7中分別以79IB和791Y表示，同時(shí)圖3a中的分光膜331a換成分光膜731a，分光膜331b換成分光膜731b，分光膜731a和731b的透過率與波長的關(guān)系也在圖7中表示。在本實(shí)施例中，藍(lán)色光譜791B與黃光光譜791Y中的綠光部分有所交疊，但是由于藍(lán)光與綠光都是被分光膜731a所透射同時(shí)被分光膜731b所反射，因此是分時(shí)的共用同一個(gè)光通道，因此不存在利用波長的不同合光和分光的問題，因此這樣交疊部分的光譜能量不會損失。
[0036]在以上實(shí)施例中，只使用一個(gè)光源作為激發(fā)光源，而實(shí)際應(yīng)用中可以使用多個(gè)光源。如圖8所示的顯示系統(tǒng)中，與圖3a所示的顯示系統(tǒng)的區(qū)別在于，波長轉(zhuǎn)換裝置前包括兩組光源，激發(fā)光源801和補(bǔ)充光源802，兩組光源發(fā)的光使用合光裝置803合為一束，兩組光源發(fā)出的光入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤的同一位置。由于波長轉(zhuǎn)換圓盤是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而激發(fā)光源801和補(bǔ)充光源802可能是分時(shí)開啟的，這樣激發(fā)光源801和補(bǔ)充光源802發(fā)出的光可能是被波長轉(zhuǎn)換圓盤上的不同區(qū)域接收的。因此需要特別說明的是，此處所說的兩組光源發(fā)出的光入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤的同一位置，指的是若波長轉(zhuǎn)換圓盤靜止不動(dòng)則兩組光源發(fā)出的光入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤上的同一個(gè)位置，而若波長轉(zhuǎn)換圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，則兩組光源發(fā)出的光入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤上的同一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)圓周上。在下文中，“同一位置”都滿足這樣的定義。
[0037]合光裝置803在本實(shí)施例中是合光片，可以利用波長的不同或偏振狀態(tài)的不同或光束截面尺寸的不同將兩束光合為一束，這是現(xiàn)有技術(shù)此處不贅述。而在實(shí)際應(yīng)用中，也并不一定要通過合光裝置803將兩組光源的光合為一束才能達(dá)“兩組光源發(fā)出的光入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤的同一位置”的目的。例如控制兩組光源的方向使得兩組光源發(fā)出的兩束光從不同的方向入射于波長轉(zhuǎn)換圓盤的同一位置也可以達(dá)到這個(gè)目的。[0038]到在本實(shí)施例中，激發(fā)光源801發(fā)射藍(lán)色激發(fā)光，而光源802可以起到多種作用。下面就光源802的不同作用分別予以舉例說明。
[0039]光源802可以起到修飾光源801發(fā)出的藍(lán)光的作用。例如，光源801發(fā)出波長為445nm的藍(lán)光激光，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤上的藍(lán)色區(qū)域(例如第一實(shí)施例中的區(qū)域302a_B)轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路時(shí)，該藍(lán)光透射該區(qū)域而形成藍(lán)光單色光出射，并經(jīng)過光閥的調(diào)制形成藍(lán)色圖像。此時(shí)，445nm的藍(lán)光顯得偏紫色，顏色不正。為了解決這個(gè)問題，可以設(shè)置光源802為綠光LED或綠光激光，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤上的藍(lán)色區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路時(shí)，光源802與光源801 一同打開，由于波長轉(zhuǎn)換圓盤上的藍(lán)色區(qū)域不吸收藍(lán)光也不吸收綠光，這樣從波長轉(zhuǎn)換圓盤出射的光為445nm的藍(lán)色激光與光源802發(fā)出的綠光或藍(lán)綠光的混合光,該混合光的顏色比445nm的藍(lán)色激光更接近于標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)色。而當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤上的黃色區(qū)域(例如第一實(shí)施例中的區(qū)域302a-Y)進(jìn)入激發(fā)光光路時(shí)，關(guān)閉光源802。
[0040]光源802還可以起到增強(qiáng)某一種單色光的作用。以圖3c中的光譜為例。例如從光譜391Y中分離的紅光部分(即波長大于N的部分)不足，此時(shí)可以設(shè)置光源802為紅色激光，其光譜與圖3c中的光譜畫在一起構(gòu)成圖9(圖9中紅色激光光譜表示為802)。光源802可以與光源801共同打開，也可以不與光源801共同打開。例如，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤上的黃色區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路時(shí)，光源802與光源801 —同打開，此時(shí)光源801發(fā)出的藍(lán)色激光與光源802發(fā)出的紅色激光共同入射于黃色區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換層，波長轉(zhuǎn)換層吸收了藍(lán)光后產(chǎn)生黃光，同時(shí)波長轉(zhuǎn)換層不吸收紅色激光而只是散射紅色激光，這樣紅色激光得以透射。從圖9所示的光譜中可以看出，紅色激光將與黃色光譜391Y中的紅光部分(即波長大于N的部分)混合并共同入射于同一個(gè)光閥。而當(dāng)波長轉(zhuǎn)換圓盤上的藍(lán)色區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路時(shí)，光源802與光源801 —同打開，此時(shí)光源801發(fā)出的藍(lán)色激光與光源802發(fā)出的紅色激光一同入射于藍(lán)色區(qū)域并被其散射，出射光將在分光棱鏡出分為兩束，藍(lán)色激光被分光膜331a透射同時(shí)被分光膜331b反射,紅色激光則被分光膜331a反射同時(shí)被分光膜331b透射，從而入射于不同的光閥并被光閥分別調(diào)制。
[0041]在本舉例中，優(yōu)選的控制方法是，補(bǔ)充光源802僅在藍(lán)色區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路時(shí)是開啟的，而在黃色區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到激發(fā)光光路上時(shí)是關(guān)閉的。這是因?yàn)?，若補(bǔ)充光源802發(fā)出的紅色激光入射于波長轉(zhuǎn)換層則有部分紅色激光會被吸收，這樣會降低效率。圖1Oa至圖1Od表示了這種情況下的各光束的變化(光束編號仍使用第一實(shí)施例中圖3a的編號)。
[0042]如圖1Oa表示了出射光391的顏色隨時(shí)間交替的呈現(xiàn)兩種狀態(tài):第一狀態(tài)是波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的黃光，第二狀態(tài)是激發(fā)光源801發(fā)出的藍(lán)光與光源802發(fā)出的紅色激光的混合光。光束392BG、光束392Y和光束392R在時(shí)間上與出射光391保持同步，即當(dāng)出射光391呈現(xiàn)第一狀態(tài)時(shí)，光束392BG呈現(xiàn)綠色，光束392Y呈現(xiàn)黃色，光束392R呈現(xiàn)紅色1，該紅色I(xiàn)指的是從波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的黃光中分離出的紅光成分。而當(dāng)出射光呈現(xiàn)第二狀態(tài)時(shí)，光束392BG呈現(xiàn)藍(lán)色，光束392Y呈關(guān)斷狀態(tài)而沒有光，光束392R在呈現(xiàn)紅色2，紅色2指的是從光源802發(fā)出的紅色激光。
[0043]在這個(gè)例子中，藍(lán)光是與綠光分時(shí)的共用同一個(gè)光閥的，在這個(gè)光閥在調(diào)制藍(lán)光時(shí)，另一個(gè)光閥在調(diào)制光源802發(fā)出的紅光，這樣可以最大化的利用光閥的時(shí)間，提升整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)光效率和亮度?？梢岳斫?，還可以加入另一個(gè)黃光光源與光源801和光源802合光后入射于波長轉(zhuǎn)換裝置，該黃光光源發(fā)出的光就可以在藍(lán)光和綠光共用光閥調(diào)制藍(lán)光、紅光光閥調(diào)制光源802發(fā)出的紅光時(shí)，被黃光光閥所調(diào)制，這樣可以使得亮度最大化。另一種更實(shí)用的分配方法是，藍(lán)光激發(fā)光與受激發(fā)光中分離出來的黃光共用一個(gè)光閥，而另外增加一個(gè)綠光激光光源和一個(gè)紅光激光光源，其中綠光激光光源發(fā)出的綠光與波長轉(zhuǎn)換層受激發(fā)光中分離的綠光共用一個(gè)光閥，紅光激光光源發(fā)出的紅光與波長轉(zhuǎn)換層受激發(fā)光中分離的紅光共用一個(gè)光閥。
[0044]在以上實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置都是透射式的，這是指從波長轉(zhuǎn)換裝置發(fā)出的出射光與激發(fā)光是同一方向的。實(shí)際上波長轉(zhuǎn)換裝置更多的使用的是反射式的，這樣波長轉(zhuǎn)換層的散熱設(shè)計(jì)比較簡單。下面將使用具體的實(shí)施例予以舉例說明。
[0045]另外需要說明的是，在下面的幾個(gè)實(shí)施例中，只涉及分光棱鏡之前的光路部分的設(shè)計(jì)，因此如無特殊說明，分光棱鏡以及其后的光路參考前面的實(shí)施例，下面將不再詳述。
[0046]如圖16a所示的發(fā)光裝置，包括藍(lán)光激發(fā)光源1601和波長轉(zhuǎn)換裝置1604。波長轉(zhuǎn)換裝置1604包括基板1604a，該基板的左視圖如圖16b所示。基板1604a上包括兩個(gè)區(qū)域1604-B和1604-Y。其中區(qū)域1604-Y具有反射性，其上涂覆有波長轉(zhuǎn)換層1604c，而區(qū)域1604-B具有透射性，同時(shí)可能也具有對光散射的特性?；?604a被馬達(dá)1604b帶動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0047]如圖16a所不,激發(fā)光源1601發(fā)出的藍(lán)光透射分光濾光片1603(分光濾光片1603具有透射藍(lán)光同時(shí)反射黃光的特性)后，入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1604。隨著馬達(dá)1604b的運(yùn)動(dòng)，基板1604a上的兩個(gè)區(qū)域分時(shí)的進(jìn)入激發(fā)光的光路上。當(dāng)區(qū)域1604-B進(jìn)入光路時(shí)，藍(lán)色激發(fā)光透射該區(qū)域并形成光束1692。當(dāng)區(qū)域1604-Y進(jìn)入激發(fā)光光路時(shí)，激發(fā)光激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層1604c并使其受激發(fā)射黃色光或黃綠色光，該受激光由于區(qū)域1604-Y的反射性而只面向激發(fā)光的入射方向出射，因此被透鏡1605收集并準(zhǔn)直后入射于分光濾光片1603,被分光濾光片1603反射后形成出射光1691。最后，黃色(或黃綠色)出射光1691與藍(lán)色光束1692通過分光片1606合光形成一束,共同構(gòu)成了該發(fā)光裝置的出射光。在這個(gè)實(shí)施例中，與前面實(shí)施例相同的是，通過馬達(dá)1604b的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了藍(lán)光和黃光的分時(shí)輸出，與前面實(shí)施例不同的是，波長轉(zhuǎn)換層是涂覆在反射性基板上的。一般來說反射性基板可以是金屬或陶瓷上鍍反射膜或涂覆散射反射的白色涂料，這一般來說相對于前面實(shí)施例中的透射式結(jié)構(gòu)具有更好的散熱特性。
[0048]反射式的另一個(gè)實(shí)施例，如圖12a所示，包括藍(lán)色激發(fā)光源1201、分光裝置1203和波長轉(zhuǎn)換裝置1204。波長轉(zhuǎn)換裝置1204包括反射板1204a和驅(qū)動(dòng)該反射板轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)1204b，反射板表面涂覆有波長轉(zhuǎn)換層1204c。波長轉(zhuǎn)換裝置1204的左視圖如圖12b所示，其中，反射板1204a上分為兩個(gè)區(qū)域1204-B和1204-Y，其中1204-B上涂覆有散射層(若反射板本身就具有散射功能則該散射層不需要)，區(qū)域1204-Y上涂覆有黃色或黃綠色波長轉(zhuǎn)換層。分光裝置1203為中間帶有小孔1203a的反射鏡1203，激發(fā)光源1201發(fā)出的激發(fā)光穿過小孔1203a入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1204上，而反射板1204a在馬達(dá)1204b的驅(qū)動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)使得兩個(gè)區(qū)域1204-B和1204-Y分時(shí)的進(jìn)入激發(fā)光的光路上。當(dāng)區(qū)域1204-B進(jìn)入激發(fā)光光路時(shí)，激發(fā)光被散射反射，散射后的激發(fā)光被透鏡收集并準(zhǔn)直后出射，該光準(zhǔn)直后的光束口徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小孔1203a，因此該光大部分會被小孔1203a周圍的反射鏡反射。而當(dāng)區(qū)域1204-Y進(jìn)入激發(fā)光光路時(shí)，激發(fā)光被波長轉(zhuǎn)換層吸收，后者受激產(chǎn)生黃光或黃綠光，該受激發(fā)光被透鏡收集并準(zhǔn)直后，口徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小孔1203a的口徑，因此大部分會被小孔1203a周圍的反射鏡反射。這樣被小孔1203a反射的藍(lán)光和受激發(fā)光共同構(gòu)成了出射光1291,而且隨著馬達(dá)帶動(dòng)反射板轉(zhuǎn)動(dòng)出射光1291分時(shí)的呈現(xiàn)藍(lán)色和黃色。
[0049]在本實(shí)施例中，從波長轉(zhuǎn)換裝置出射的光都是經(jīng)過散射的光，因此經(jīng)過透鏡收集和準(zhǔn)直后的光束口徑比較大，與之相比，激發(fā)光源1201出射的藍(lán)光光源的光束口徑就小得多。本實(shí)施例就是利用了這種光束口徑的不同，利用帶小孔的反射鏡1203將激發(fā)光與光束1291分開。
[0050]在圖13所示的另一個(gè)反射式實(shí)施例中，與圖12a所示的實(shí)施例不同的是，分光裝置變?yōu)樾》瓷溏R1303。激發(fā)光源1301發(fā)射的激發(fā)光入射于小反射鏡1303并被其反射而入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1304。從波長轉(zhuǎn)換裝置1304發(fā)出的光(包括受激發(fā)光和被散射的藍(lán)色激發(fā)光)1391經(jīng)過透鏡收集并準(zhǔn)直后其口徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于小反射鏡的口徑，因此大部分得以從小反射鏡周圍的空間出射。
[0051]在圖14所示的另一個(gè)實(shí)施例中，與圖12a所示的實(shí)施例相同的是，激發(fā)光源1401、分光裝置1403、波長轉(zhuǎn)換裝置1404、出射光1491分別對應(yīng)于圖12a中的激發(fā)光源1201、分光裝置1203、波長轉(zhuǎn)換裝置1204和出射光1291，因此隨著波長轉(zhuǎn)換裝置1404的轉(zhuǎn)動(dòng)出射光1491分時(shí)的呈現(xiàn)藍(lán)色和黃色。本實(shí)施例與圖12a所示的實(shí)施例不同的在于，在其基礎(chǔ)上，增加了補(bǔ)充光源1402，補(bǔ)充光源發(fā)出的光1492通過合光片1406與激發(fā)光源1401發(fā)出的光合為一束穿過分光裝置1403中間的小孔1403a而入射于波長轉(zhuǎn)換裝置的同一位置。光束1492被波長轉(zhuǎn)換裝置1404散射反射后，經(jīng)過透鏡的收集和準(zhǔn)直，被分光裝置上的小孔1403a周圍的反射鏡反射從而與光束1491合為一束。
[0052]在前文的圖8所示的實(shí)施例中，說明了多加一個(gè)光源802的作用。與之相同的，在圖14所示的反射式結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，補(bǔ)充光源1402能夠起到與補(bǔ)充光源802相同的作用，即可以起到修飾光源801發(fā)出的藍(lán)光顏色的作用，和/或起到增強(qiáng)某種單色光(例如紅光)的作用，補(bǔ)充光源1402的控制方法也同樣可以參考前文中補(bǔ)充光源802的控制方法。
[0053]在以上實(shí)施例中，發(fā)光裝置(包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置)的出射光(例如圖3a中的光束901)分時(shí)的呈現(xiàn)兩種不同的顏色，這種功能是通過使用具有至少兩個(gè)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上兩種不同顏色的光也可以通過兩個(gè)不同的光源來產(chǎn)生并合為一束出射，通過控制兩個(gè)光源來實(shí)現(xiàn)兩種顏色光從發(fā)光裝置的分時(shí)發(fā)射。以下實(shí)施例就介紹了這樣的情況。
[0054]如圖11所示的發(fā)光裝置。該發(fā)光裝置包括激發(fā)光源1101，第二光源1102和波長轉(zhuǎn)換裝置1104。波長轉(zhuǎn)換層1104c涂敷于具有散熱能力的反射板1104a上，反射板1104a被馬達(dá)1104b帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，波長轉(zhuǎn)換層1104c、反射板1104a和馬達(dá)1104b共同構(gòu)成了波長轉(zhuǎn)換裝置1104。激發(fā)光源1101發(fā)射藍(lán)光，分光濾光片1103則透射藍(lán)光同時(shí)反射波長轉(zhuǎn)換層1104c接收激發(fā)光源1101發(fā)出的激發(fā)光后的受激發(fā)射的黃色光或黃綠色光。這樣，激發(fā)光源1101發(fā)出的藍(lán)光首先透射分光濾光片1103后入射于波長轉(zhuǎn)換層是1104c上，波長轉(zhuǎn)換層1104c受激發(fā)射的黃光或黃綠光1191由于反射板1104a的作用而全部沿著激發(fā)光入射方向的反方向從波長轉(zhuǎn)換層1104c上發(fā)射出來，這部分光經(jīng)過透鏡1105收集準(zhǔn)直后會被分光濾光片1103反射而避免入射于激發(fā)光源1101。同時(shí)第二光源1102也發(fā)射藍(lán)色光1192，這部分光與受激發(fā)光1191在分光濾光片1103上按照波長的不同合為一束，并一起共同構(gòu)成了該發(fā)光裝置的出射光。[0055]在本實(shí)施例中，反射板1104a上沿圓周方向均勻的涂覆滿波長轉(zhuǎn)換層1104c，因此并不需要分兩個(gè)區(qū)域。這樣光束1191就只是受激發(fā)光而不包含激發(fā)光的藍(lán)光，出射光中的藍(lán)光是由第二光源1102提供的。因此，在本實(shí)施例中，要想實(shí)現(xiàn)藍(lán)光與受激產(chǎn)生的黃光的分時(shí)輸出，必須控制激發(fā)光源1101與第二光源1102分時(shí)開啟，同樣的，若希望在某一個(gè)時(shí)間段控制藍(lán)光與黃光一同輸出，貝1J在這個(gè)時(shí)間段激發(fā)光源1101和第二光源1102應(yīng)同時(shí)開啟O
[0056]在本實(shí)施例前面的實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)決定了發(fā)光裝置的出射光的時(shí)序，因此同步控制裝置需要控制光閥與波長轉(zhuǎn)換圓盤進(jìn)行同步；在本實(shí)施例中，發(fā)光裝置的出射光的時(shí)序取決于激發(fā)光源1101和第二光源1102的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，因此光閥需要與兩個(gè)光源的分別的進(jìn)行同步?？偟膩碚f，光閥必須與發(fā)光裝置保持同步。
[0057]在本實(shí)施例中，由于藍(lán)光與黃光的分時(shí)輸出并不是由馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)形成的，因此馬達(dá)的作用僅在于為通過高速轉(zhuǎn)動(dòng)而為波長轉(zhuǎn)換層1104c散熱。若反射板1104a的散熱能力夠好，則馬達(dá)1104b是可以省略的。另外，反射板1104a有多種實(shí)現(xiàn)方法，例如在金屬板或陶瓷板上鍍銀，或在金屬板或陶瓷板上涂覆高反射的白色涂料，這都是現(xiàn)有技術(shù)，此處不贅述。
[0058]在本實(shí)施例中，激發(fā)光源1101發(fā)射藍(lán)光，實(shí)際上它也可以發(fā)射紫外光，只要它發(fā)出的激發(fā)光能夠激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層1104c即可。另外，第二光源1102也可以與激發(fā)光源1101發(fā)出波長不同的藍(lán)光，例如激發(fā)光源1101發(fā)射波長445nm的藍(lán)光，該藍(lán)光用于激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層1104c，而第二光源發(fā)射波長460nm的藍(lán)光，該藍(lán)光用于顯示時(shí)所顯示的藍(lán)色不偏紫，顏色比較正。
[0059]在圖11所示的實(shí)施例中，受激發(fā)光1191與第二光源1102發(fā)射的藍(lán)光1192是通過分光濾光片利用波長的不同合為一束的，實(shí)際上也可以有其它的方式使兩種顏色光合為一束，這在下面的實(shí)施例將予以說明。
[0060]在以上實(shí)施例中，受激發(fā)出的黃光或黃綠光都是被分為綠光、黃光和紅光三部分，這三部分被分別送往不同的光閥進(jìn)行調(diào)制，而藍(lán)光與其中一種顏色光分時(shí)的共用同一個(gè)光通道和光閥。實(shí)際上應(yīng)用本發(fā)明還可能有其它的設(shè)計(jì)選擇。這也將在下面的實(shí)施例中予以說明。
[0061]例如如圖15a所示的顯示系統(tǒng)中，光源1501發(fā)射藍(lán)色激發(fā)光，該藍(lán)色激發(fā)光通過分光裝置1503中心的小孔1503a而入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1504。該顯示系統(tǒng)還包括第二光源1502，第二光源1502發(fā)射紅色激光1592。該紅色激光經(jīng)過濾光片1506(濾光片1506透射藍(lán)光同時(shí)反射紅光)的反射后穿過小孔1503a并入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1504。紅色激光1592與藍(lán)色激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置1504的同一位置。
[0062]在該實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置1504的左視圖如圖15b所示。波長轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)盤面上沿圓周方向包含兩個(gè)扇形區(qū)域，區(qū)域1504-R和區(qū)域1504-W。在區(qū)域1504-W上涂覆有黃色或黃綠色的波長轉(zhuǎn)換層，區(qū)域1504-R上則涂覆有不吸收光的散射層，或區(qū)域1504-R上的反射板本身就具有散射功能。
[0063]當(dāng)波長轉(zhuǎn)換裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，區(qū)域1504-R和1504-W分時(shí)的進(jìn)入光源1501和1502發(fā)出的光的光路上，當(dāng)區(qū)域1504-R進(jìn)入光路時(shí)，光源1502處于開啟狀態(tài)同時(shí)光源1501處于關(guān)閉狀態(tài)，紅色激光入射于區(qū)域1504-R上并被散射和反射，出射光被透鏡收集并準(zhǔn)直后被分光裝置1503中間的小孔1503a四周的反射鏡所反射而形成光束1592。當(dāng)區(qū)域1504-W進(jìn)入光路時(shí)，光源1501處于開啟狀態(tài)同時(shí)光源1502處于關(guān)閉狀態(tài),藍(lán)色激發(fā)光入射于區(qū)域1504-W，波長轉(zhuǎn)換裝置1504受激發(fā)射的黃色光(或黃綠色光)和未被吸收的剩余的藍(lán)光被透鏡收集和準(zhǔn)直后，大部分被分光裝置上小孔1503a周圍的反射鏡反射形成白光出射光1591。該白光出射光1591的光譜包括兩部分，如圖15c所示，包括藍(lán)光部分1591B和黃光部分1591Y (圖15c中還顯示了紅光1592的光譜)。通過控制區(qū)域1504-W上的波長轉(zhuǎn)換層中的熒光粉配比和適當(dāng)?shù)膿饺肷⑸洳牧?，能夠控制出射?591中藍(lán)光和黃光兩部分的能量比例。
[0064]這樣，通過激發(fā)光源1501、第二光源1502和波長裝換裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的同步控制，就可以得到白光1591與紅光1592的分時(shí)輸出。值得特別說明的是，由于黃色的波長轉(zhuǎn)換層往往對于紅光不吸收而且同時(shí)對紅光有相當(dāng)強(qiáng)的散射作用，因此區(qū)域1504-R上往往可以使用與區(qū)域1504-W上相同的波長轉(zhuǎn)換層。此時(shí)波長轉(zhuǎn)換裝置上的兩個(gè)區(qū)域并不存在邊界而成為一個(gè)整體，此時(shí)只要控制激發(fā)光源1501和第二光源1502分時(shí)點(diǎn)亮就可以控制得到白光1591和紅光1592的分時(shí)輸出。如果這樣的話，如果波長轉(zhuǎn)換層所在的反射板的散熱效果足夠好，則波長轉(zhuǎn)換裝置也不需要轉(zhuǎn)動(dòng)。由此可見，波長轉(zhuǎn)換裝置是否需要轉(zhuǎn)動(dòng)，以及波長轉(zhuǎn)換裝置上是否需要分區(qū)，都可以根據(jù)實(shí)際的情況結(jié)合本發(fā)明進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，這個(gè)原則同樣適用于本發(fā)明的其它實(shí)施例。
[0065]在本實(shí)施例中，與圖11所示的實(shí)施例相同的是，發(fā)光裝置分時(shí)輸出的白光1591和紅光1592也是由兩個(gè)不同的光源來產(chǎn)生，而不同的是白光1591和紅光1592不是利用波長的不同而合為一束的，事實(shí)上由圖15c可見，白光1591和紅光1592有相當(dāng)?shù)墓庾V交疊，這樣利用波長合光會造成顯著的能量損失。而本實(shí)施例就有效的避免了這種損失。在本實(shí)施例中，第二光源1502發(fā)出的紅色激光與激發(fā)光源發(fā)出的藍(lán)色激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置(可能靜止，也可能轉(zhuǎn)動(dòng)，也可能分為與紅色激光和藍(lán)色激發(fā)光對應(yīng)的兩個(gè)區(qū)域)的同一位置，并且紅色激光1592不被波長轉(zhuǎn)換裝置吸收而再次從波長轉(zhuǎn)換裝置上出射出來，從而與白光1591共用同一光通道出射。
[0066]在本實(shí)施例中，分時(shí)輸出的白光1591和紅光1592經(jīng)過反射鏡1532反射后入射于分光棱鏡1531。分光棱鏡1531包括相互十字形垂直放置的兩個(gè)分光膜1531a和1531b，這兩個(gè)分光膜的透過率與波長的關(guān)系如圖15c所示。
[0067]當(dāng)白光1591出射時(shí)，白光1591被分光棱鏡分為三部分,波長小于L的第一部分，波長大于L并小于M的第二部分，和波長大于M的第三部分。第一部分為藍(lán)光部分，相比起藍(lán)色激發(fā)光的光譜1591B,第一部分多了青色光的成分,這樣能夠使藍(lán)光不會偏紫而顯不成更純正的藍(lán)色。第二部分為綠光，由于少了波長小于L的部分青色光，這部分綠光的顏色也會更加純正。第三部分光為黃光或橙黃色光。通過閱讀圖15c可見，第一部分光被分光膜1531a透射而同時(shí)被分光膜1531b反射，因此在圖15a中從分光棱鏡1531向下出射；第二部分光同時(shí)被分光膜1531a和1531b透射，因此在圖15a中從分光棱鏡1531向右出射；第三部分光被分光膜1531a反射而同時(shí)被分光膜1531b透射，因此在圖15a中從分光棱鏡1531向上出射。
[0068]當(dāng)紅光1592出射時(shí)，閱讀圖15c可見，紅光1592被分光膜1531a反射而同時(shí)被分光膜1531b透射，因此在圖15a中從分光棱鏡1531向上出射。因此紅光1592與白光1591中的第三部分光共用同一個(gè)光通道和光閥。光閥的同步控制在前面已經(jīng)介紹，此處不再重復(fù)。
[0069]在本實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的黃色光被分為青色光(即波長小于L的部分光能量)、綠色光和橙黃色光，其好處在于青色光部分與藍(lán)色激發(fā)光一起構(gòu)成了更好的藍(lán)色，同時(shí)將青色光部分從綠光中去除有助于綠光顏色變得更好，最后紅光單純的由紅色激光提供也能夠保證良好的顏色。
[0070]實(shí)際上，使用如圖15c中顯示的分光膜1531a和1531b，也可以使用另一種控制方法。通過控制1504-W上的波長轉(zhuǎn)換層的配方使得其被激發(fā)時(shí)反射的藍(lán)光盡量少，或者分光裝置1503為投射藍(lán)光反射黃光的分光濾光片(當(dāng)然中心仍然帶有小孔1503)，這樣即可以控制出射光1591基本不包含藍(lán)光成分。當(dāng)區(qū)域1504-W進(jìn)入激發(fā)光光路時(shí)，光源1501處于開啟狀態(tài)同時(shí)光源1502處于關(guān)閉狀態(tài)，出射光1591的光譜為圖15c中的1591Y ;這部分光入射于分光棱鏡后將仍然被分為青色光(波長小于L)、綠色光(波長在L與M之間)和橙黃色光(波長大于LM)。當(dāng)區(qū)域1504-R進(jìn)入光路時(shí)，光源1501和光源1502同時(shí)處于開啟狀態(tài)，此時(shí)，光源1501發(fā)出的藍(lán)色光與光源1502發(fā)出的紅色激光同時(shí)入射于區(qū)域1504-R并被其散射和反射(顯然此時(shí)區(qū)域1504-R不能使用黃色的波長轉(zhuǎn)換層，因?yàn)椴ㄩL轉(zhuǎn)換層雖然能夠反射紅光但是會吸收藍(lán)光)，光束1592將包括圖15c中光譜1591B和光譜1592兩種成分。其中，光譜1592的成分會與青色光共用同一個(gè)光通道(從分光棱鏡向下)和光閥，光譜1592的紅光成分會與橙黃色光共用同一個(gè)光通道(從分光棱鏡向上)和光閥。顯然，此時(shí)還可以包含另一個(gè)綠光光源，此時(shí)點(diǎn)亮可以與綠色光共用同一個(gè)光通道(從分光棱鏡向右)和光閥。
[0071]顯然，圖15a至圖15c所示的實(shí)施例中將黃色受激光分為青色光、綠色光和橙黃色光三部分并將其導(dǎo)入三個(gè)不同的光閥的方法，也同樣適用于本發(fā)明的其他實(shí)施例，此處不做重復(fù)說明。
[0072]在以上的各實(shí)施例中，以發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)變化為主線描述了多種不同的顯示系統(tǒng)的實(shí)施例，現(xiàn)做一個(gè)簡單梳理。首先通過圖3a所示的實(shí)施例，說明使用透射式的波長轉(zhuǎn)換圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同顏色光的分時(shí)輸出，然后通過圖8的實(shí)施例說明在此基礎(chǔ)上還可以增加一個(gè)或兩個(gè)補(bǔ)充光源來實(shí)現(xiàn)多種目的，然后是通過圖16a、圖12a、圖13的實(shí)施例說明使用反射式的波長轉(zhuǎn)換圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)兩種不同顏色光的分時(shí)輸出，然后通過圖14說明在此基礎(chǔ)上也可以增加一個(gè)或兩個(gè)補(bǔ)充光源來實(shí)現(xiàn)多種目的，然后通過圖11的實(shí)施例說明也可以使用兩個(gè)光源來產(chǎn)生兩種不同顏色光的分時(shí)輸出，兩種不同顏色光利用波長的不同合為一束，最后圖15a的實(shí)施例與圖11的實(shí)施例不同的是兩種不同顏色光也可以米用其他方式合為一束。在這些實(shí)施例中，其實(shí)現(xiàn)的作用和控制方法并不受限于光學(xué)結(jié)構(gòu)，例如從圖3a、圖16a、圖12a和圖13所示的各實(shí)施例可以看出要達(dá)到相同的目的，既可以使用透射式(圖3a)，也可以使用反射式(圖12a和圖13)，也可以使用透射式和反射式相結(jié)合的形式(圖16a)。而圖15a所示的實(shí)施例，可以理解，也同樣可以通過透射式的方式來完成。在本發(fā)明的以上實(shí)施例描述中，不可能對每種光學(xué)結(jié)構(gòu)和每種不同顏色光的分時(shí)輸出的方法的所有組合進(jìn)行窮盡的舉例，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)理解成這些組合的全部覆蓋范圍。
[0073]同樣的，本發(fā)明在不同實(shí)施例中試圖列舉盡量多的分光膜的特性和由此產(chǎn)生的由分光裝置出射的三種不同顏色光的組合，但是顯而易見這些組合與顯示系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)無關(guān)，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)理解成所有光學(xué)結(jié)構(gòu)與所有分光膜特性的組合的全部。
[0074]本發(fā)明還提出一種顯示設(shè)備，應(yīng)用了以上實(shí)施例所描述的顯示系統(tǒng)，該顯示設(shè)備還包括投影鏡頭，該投影鏡頭用于將顯示系統(tǒng)出射的光投射到屏幕上。
[0075]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種顯示系統(tǒng)，其特征在于: 包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置分時(shí)的從同一光通道發(fā)射至少兩種不同顏色的第一光和第二光；其中第一光的光譜至少覆蓋510nm至600nm的波長范圍； 包括分光裝置，該分光裝置具有一個(gè)接收光通道和三個(gè)出射光通道，所述發(fā)光裝置發(fā)出的光經(jīng)過所述接收光通道入射于分光裝置；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第一光時(shí)，第一光被所述分光裝置按照波長的不同分為三束單色光并將這三束單色光分別導(dǎo)入三個(gè)出射光通道；當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第二光時(shí)，分光裝置將至少部分第二光所構(gòu)成的單色光導(dǎo)入三個(gè)光通道中的一個(gè)； 包括光調(diào)制系統(tǒng)，該光調(diào)制系統(tǒng)包括三個(gè)光閥和一個(gè)同步控制裝置，該同步控制裝置使得三個(gè)光閥與發(fā)光裝置保持同步；所述三個(gè)光閥分別接收三個(gè)出射光通道的出射光，并根據(jù)單色光圖像信號對對應(yīng)單色光進(jìn)行同步調(diào)制，并同步的分時(shí)輸出單色圖像光； 還包括合光裝置，該合光裝置具有三個(gè)接收光通道和一個(gè)出射光通道，所述三個(gè)光閥出射的圖像光分別經(jīng)過所述合光裝置的三個(gè)接收光通道入射于合光裝置，并按照波長的不同合為一束，該束光從合光裝置的出射光通道出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述發(fā)光裝置包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置，所述激發(fā)光源發(fā)射激發(fā)光，所述波長轉(zhuǎn)換裝置包括波長轉(zhuǎn)換圓盤，該波長轉(zhuǎn)換圓盤上沿著圓周方向分布有至少兩個(gè)區(qū)域，即第一區(qū)域和第二區(qū)域，該兩個(gè)區(qū)域的波長轉(zhuǎn)換特性不同； 所述波長轉(zhuǎn)換裝置還包括驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)波長轉(zhuǎn)換圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分時(shí)的進(jìn)入激發(fā)光光路上； 所述第一區(qū)域上包括第一波長轉(zhuǎn)換層，當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光的光路上時(shí)，所述第一波長轉(zhuǎn)換層吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光，該受激光構(gòu)成第一光或者受激光與剩余的沒有被吸收的激發(fā)光共同構(gòu)成第一光； 所述第二區(qū)域?qū)ぐl(fā)光不吸收，當(dāng)?shù)诙^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光的光路上時(shí)，激發(fā)光得以從第二區(qū)域透射或反射而形成至少部分第二光，或者，所述第二區(qū)域上包括第二波長轉(zhuǎn)換層，當(dāng)?shù)诙^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光的光路上時(shí)，所述第二波長轉(zhuǎn)換層吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光，該受激光形成至少部分第二光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置還包括用于發(fā)射第二補(bǔ)充光的補(bǔ)充光源，所述第二補(bǔ)充光與所述激發(fā)光入射于所述波長轉(zhuǎn)換圓盤的同一位置，且當(dāng)?shù)诙^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光和第二補(bǔ)充光的光路上時(shí)，補(bǔ)充光源處于開啟狀態(tài)；所述第二區(qū)域?qū)Φ诙a(bǔ)充光不吸收，第二補(bǔ)充光從第二區(qū)域透射或反射而形成至少部分第二光。
4.根據(jù)權(quán)力要求I所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述發(fā)光裝置包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置接收激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光并發(fā)射受激光，受激光構(gòu)成第一光或者受激光與剩余的沒有被吸收的激發(fā)光共同構(gòu)成第一光; 所述發(fā)光裝置還包括發(fā)射第一補(bǔ)充光的第二光源，第一補(bǔ)充光構(gòu)成第二光，并與第一光利用波長的不同合為一束共同構(gòu)成發(fā)光裝置的出射光； 控制所述激發(fā)光源和所述第二光源以實(shí)現(xiàn)所述第一光和第二光從所述發(fā)光裝置的分時(shí)發(fā)射。
5.根據(jù)權(quán)力要求I所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述發(fā)光裝置包括激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置接收激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光并發(fā)射受激光，受激光構(gòu)成第一光或者受激光與剩余的沒有被吸收的激發(fā)光共同構(gòu)成第一光; 所述發(fā)光裝置還包括發(fā)射第一補(bǔ)充光的第二光源，所述第一補(bǔ)充光與所述激發(fā)光入射于所述波長轉(zhuǎn)換裝置的同一位置，并且第一補(bǔ)充光不被波長轉(zhuǎn)換裝置吸收而再次從波長轉(zhuǎn)換裝置上出射出來，從而與第一光共用同一光通道出射而形成所述第二光； 控制所述激發(fā)光源和所述第二光源以實(shí)現(xiàn)所述第一光和第二光從所述發(fā)光裝置的分時(shí)發(fā)射。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述波長轉(zhuǎn)換裝置包括波長轉(zhuǎn)換圓盤，該波長轉(zhuǎn)換圓盤上沿著圓周方向分布有至少兩個(gè)區(qū)域，即第一區(qū)域和第二區(qū)域； 所述波長轉(zhuǎn)換裝置還包括驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)波長轉(zhuǎn)換圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并使得所述第一區(qū)域和第二區(qū)域分時(shí)的進(jìn)入激發(fā)光和第一補(bǔ)充光的光路上； 所述第一區(qū)域上包括波長轉(zhuǎn)換層，當(dāng)?shù)谝粎^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光和第一補(bǔ)充光的光路上時(shí)，激發(fā)光源處于開啟狀態(tài)，所述波長轉(zhuǎn)換層吸收激發(fā)光并發(fā)射受激光，受激光構(gòu)成第一光或者受激光與剩余的沒有被吸收的激發(fā)光共同構(gòu)成第一光；所述第二區(qū)域?qū)λ龅谝谎a(bǔ)充光不吸收，當(dāng)?shù)诙^(qū)域進(jìn)入所述激發(fā)光和第一補(bǔ)充光的光路上時(shí)，第二光源處于開啟狀態(tài)，第一補(bǔ)充光不被第二區(qū)域吸收而從第二區(qū)域上透射或反射形成第二光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述第一區(qū)域與第二區(qū)域包括相同的波長轉(zhuǎn)換層，從而兩個(gè)區(qū) 域構(gòu)成一個(gè)整體。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述第二光包括兩種顏色單色光，當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第二光時(shí)，分光裝置將第二光按照顏色的不同分為兩束并分別導(dǎo)入三個(gè)光通道中的兩個(gè)，或者， 所述第二光包括三種顏色單色光，當(dāng)發(fā)光裝置發(fā)射第二光時(shí)，分光裝置將第二光按照顏色的不同分為三束并分別導(dǎo)入三個(gè)光通道中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一光為黃色光，該第一光被所述分光裝置按照波長的不同分為三束單色光，各單色光的顏色分別是綠色、黃色和紅色，同時(shí)所述第二光至少包括藍(lán)光；或者， 所述第一光為黃色光，該第一光被所述分光裝置按照波長的不同分為三束單色光，各單色光的顏色分別是青色、綠色和橙黃色，同時(shí)所述第二光至少包括藍(lán)光和紅光，第二光中的藍(lán)光成分被分光裝置導(dǎo)入與第一光中的青色光共用同一出射光通道，紅光成分被分光裝置導(dǎo)入與第一光中的橙黃色光共用同一出射光通道；或者， 所述第一光為白色光，其光譜至少覆蓋460nm至600nm的波長范圍，該第一光被所述分光裝置按照波長的不同分為三束單色光，各單色光的顏色分別是藍(lán)色、綠色和橙黃色，同時(shí)所述第二光至少包括紅光，該紅光被分光裝置導(dǎo)入與第一光中的橙黃色光共用同一出射光通道。
10.一種顯示設(shè)備，其特征在于: 包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的顯示系統(tǒng)，還包括投影鏡頭，該投影鏡頭用于將顯示系統(tǒng)出射的 光投射到屏幕上。
【文檔編號】G03B21/20GK103809350SQ201310462396
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】吳震 申請人:吳震