基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)和投影機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)和投影機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前很多設(shè)備的使用都需要光源，例如液晶顯示屏、投影儀等需要通過(guò)光線向人們呈現(xiàn)圖像的設(shè)備。為了使用戶能夠從以上所述的設(shè)備中感受到良好的視覺(jué)效果，人們對(duì)于設(shè)備中的光源進(jìn)行了大量的研宄，并開始使用光學(xué)元件對(duì)光源進(jìn)行處理后再作輸出，這些用于處理和輸出光線的元件統(tǒng)稱為光源系統(tǒng)。
[0003]以投影機(jī)為例，其光源系統(tǒng)一般分為兩種，一種是超高壓汞燈作為光源，此燈泡的壽命一般在2000小時(shí)到4000小時(shí)之間，隨著燈泡工作時(shí)間的增長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)亮度減弱，投影圖像質(zhì)量降低的問(wèn)題，并且燈泡作為投影機(jī)唯一的耗材，其價(jià)格比較高，因此用戶使用投影機(jī)成本比較大；另一種是激光光源，主要使用現(xiàn)在不斷發(fā)展的激光二極管，其具有低能耗、高亮度、壽命長(zhǎng)、色彩純凈、色域高和隨時(shí)開關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。然而激光光源所輸出的光相干性較大，照射到投影屏上時(shí)發(fā)生干涉，容易造成散斑的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)和投影機(jī)，能夠減小輸出光線的相干性。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)，包括:光源、可調(diào)諧非線性發(fā)光元件和調(diào)諧裝置；其中，光源用于輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件；可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，用于對(duì)輸入的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出；調(diào)諧裝置用于驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧非線性發(fā)光元件以至少一個(gè)變換量對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，使得從可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸出的光線波長(zhǎng)可變。
[0006]其中，可調(diào)諧非線性發(fā)光元件為電致非線性發(fā)光元件，調(diào)諧裝置為可變電壓管理裝置；可變電壓管理裝置對(duì)電致非線性發(fā)光元件交替施加至少兩個(gè)電壓，使電致非線性發(fā)光元件相應(yīng)的以至少兩個(gè)變化量對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行交替變換，以交替輸出至少兩種波長(zhǎng)的光線。
[0007]其中，可見(jiàn)光是激光，激光為紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。
[0008]其中，激光包括第一紅光、第一綠光和第一藍(lán)光，在所述調(diào)諧裝置不工作時(shí)，所述可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸入所述第一紅光、第一綠光和第一藍(lán)光后，輸出所述第一紅光、第一綠光和第一藍(lán)光，在所述調(diào)諧裝置工作時(shí)，所述可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸入所述第一紅光、第一綠光和第一藍(lán)光后，輸出波長(zhǎng)變換后的第二紅光、第二綠光和第二藍(lán)光。
[0009]其中，光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括光路控制裝置，連接所述光源及所述可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，用于控制所述光源及所述可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸出光線的傳輸路徑。
[0010]其中，光路控制裝置為光開關(guān)和光耦合器中的至少一種。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于非線性發(fā)光元件的投影機(jī)，包括光源系統(tǒng)和光閥；光源系統(tǒng)包括:光源、可調(diào)諧非線性發(fā)光元件和調(diào)諧裝置；其中，光源用于輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件；可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，用于對(duì)輸入的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出至光閥；調(diào)諧裝置用于驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧非線性發(fā)光元件以至少一個(gè)變換量對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，使得從可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸出的光線波長(zhǎng)可變。
[0012]其中，可調(diào)諧非線性發(fā)光元件為電致非線性發(fā)光元件，調(diào)諧裝置為可變電壓管理裝置；可變電壓管理裝置對(duì)電致非線性發(fā)光元件交替施加至少兩個(gè)電壓，使電致非線性發(fā)光元件相應(yīng)的以至少兩個(gè)變化量對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行交替變換，以交替輸出至少兩種波長(zhǎng)的光線。
[0013]其中，可見(jiàn)光是激光，所述激光為紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。
[0014]其中，光源系統(tǒng)進(jìn)一步包括光開關(guān)和光耦合器；光開關(guān)設(shè)置于光源和可調(diào)諧非線性發(fā)光元件之間，用于使光源輸出的可見(jiàn)光分路輸出；光耦合器設(shè)置于可調(diào)諧非線性發(fā)光元件之后，用于使可調(diào)諧非線性發(fā)光元件輸出的光線合路輸出。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明光源輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，調(diào)諧裝置作用于可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，驅(qū)使可調(diào)諧非線性發(fā)光元件對(duì)輸入的可見(jiàn)光波長(zhǎng)以一個(gè)變換量進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出，調(diào)諧裝置可周期性的驅(qū)使可調(diào)諧非線性發(fā)光元件以不同的變換量變換光線波長(zhǎng)并輸出變換波長(zhǎng)后的光線，以減小輸出光線的相關(guān)性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1所示光源系統(tǒng)第一實(shí)施方式的可調(diào)諧非線性發(fā)光元件的溫度調(diào)諧曲線示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是發(fā)明基于非線性發(fā)光元件的投影機(jī)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種光源系統(tǒng)100，包括光源101、可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102以及調(diào)諧裝置103。
[0021]光源101用于輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102。
[0022]—般來(lái)說(shuō)，光源101可以白光光源或激光光源，白光光源一般米用LED發(fā)光二極管，根據(jù)使用數(shù)量可以分為單晶和多晶兩種類型。多晶型的發(fā)光二極管，即兩個(gè)或兩個(gè)以上互補(bǔ)二色LED發(fā)光二極管或三原色LED發(fā)光二極管，然而不同顏色的LED發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電壓、溫度特性以及壽命各不相同；單晶LED發(fā)光二極管，即一個(gè)單色的LED發(fā)光二極管加上相應(yīng)的熒光粉，為了提高發(fā)光效率，一般利用紫外光LED加RGB三原色的三波長(zhǎng)熒光粉來(lái)達(dá)到白光的效果，也可以選擇藍(lán)光LED來(lái)激發(fā)黃色熒光粉。
[0023]激光光源，其具有單色性好、方向性強(qiáng)和光亮度高的優(yōu)點(diǎn)。由于本實(shí)施方式中光源101需要將可見(jiàn)光傳輸至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102，因此，光源101選用激光光源，激光光源是利用激發(fā)態(tài)粒子在受激輻射作用下發(fā)光的電光源，是一種相干光源。本實(shí)施方式通過(guò)半導(dǎo)體激光器即半導(dǎo)體激光二極管產(chǎn)生激光光源，激光器中包括有激勵(lì)源和具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的工作介質(zhì)，激光源為半導(dǎo)體，并通過(guò)電注入式激勵(lì)實(shí)現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其他實(shí)施方式中可采用光泵式和高能電子束激勵(lì)式來(lái)進(jìn)行激勵(lì)；具有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的工作介質(zhì)是為了使受激輻射占主導(dǎo)地位，從而實(shí)現(xiàn)光放大。此半導(dǎo)體激光器中進(jìn)一步包括諧振腔，諧振腔可以使腔內(nèi)的光子有一致的頻率、相位和運(yùn)行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。
[0024]由于激光器研宄應(yīng)用之廣泛，因此在其他實(shí)施方式中還可選用以氣體為激光源的氣體激光器或以液體為激光源的液體激光器。在此對(duì)激光器的選擇不做限制。由于半導(dǎo)體激光器制作簡(jiǎn)單，成本低，因此本實(shí)施方式中優(yōu)選半導(dǎo)體激光器為光源101。本實(shí)施方式通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)光線的傳輸。
[0025]可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102，用于對(duì)輸入的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出。
[0026]可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102對(duì)輸入的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，本實(shí)施方式中，光源101優(yōu)選激光光源，因此在此變換過(guò)程中發(fā)生了非線性光學(xué)效應(yīng)，并且可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102選用非線性光學(xué)晶體材料，本實(shí)施方式中基于光參量振蕩的原理，實(shí)現(xiàn)輸出光波長(zhǎng)的調(diào)諧。不同的晶體分別具有角度調(diào)諧和溫度調(diào)諧均能相應(yīng)的引起出射光頻率的變化，即波長(zhǎng)的變化。例如ADP磷酸二氫銨晶體一般通過(guò)入射角度調(diào)諧，而LiNbO3-酸鋰晶體一般通過(guò)溫度調(diào)諧，本實(shí)施方式中可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102采用LiNbO3鈮酸鋰晶體。
[0027]調(diào)諧裝置103用于驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102以至少一個(gè)變換量對(duì)可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，使得從可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102輸出的光線波長(zhǎng)可變。
[0028]調(diào)諧裝置103應(yīng)用于非線性發(fā)光元件102，可以通過(guò)角度調(diào)諧、溫度調(diào)諧或電壓調(diào)諧等方式來(lái)改變非線性元件102對(duì)波長(zhǎng)的變換量。請(qǐng)參閱圖2，圖2是圖1所示光源系統(tǒng)第一實(shí)施方式的可調(diào)諧非線性發(fā)光元件的溫度調(diào)諧曲線示意圖。根據(jù)此可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102的溫度調(diào)諧曲線來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，繼而驅(qū)動(dòng)可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102以不同的變換量對(duì)可見(jiàn)光進(jìn)行變換。在此實(shí)施方式中，調(diào)諧裝置103可周期性的對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，也可隨機(jī)的進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，在常溫下，可調(diào)諧非線性發(fā)光元件102輸出光線波長(zhǎng)為Aci，溫度!\時(shí)，輸出光線波長(zhǎng)為λ i，此時(shí)調(diào)諧裝置103可在不施加溫度和施加T1溫度間變化，繼而使輸出的光線波長(zhǎng)在Aci和λ 間變化，減小輸出光線的相干性。也可以增加溫度的調(diào)節(jié)范圍如(T1, T2，…，Tn)間交替或隨機(jī)變化，繼而輸出光線波長(zhǎng)在(A1, λ2，…，λη)間相應(yīng)變換。
[0029]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施方式中光源輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，調(diào)諧裝置作用于可調(diào)諧非線性發(fā)光元件，驅(qū)使可調(diào)諧非線性發(fā)光元件對(duì)輸入的可見(jiàn)光波長(zhǎng)以一個(gè)變換量進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出，調(diào)諧裝置可周期性的驅(qū)使可調(diào)諧非線性發(fā)光元件以不同的變換量變換光線波長(zhǎng)并輸出變換波長(zhǎng)后的光線，進(jìn)而能夠減小輸出光線的相關(guān)性。
[0030]請(qǐng)參閱圖3，圖3是本發(fā)明基于非線性發(fā)光元件的光源系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種光源系統(tǒng)300，包括光源301、可調(diào)諧非線性發(fā)光元件302、調(diào)諧裝置303以及光路控制器304。
[0031]光源301用于輸出可見(jiàn)光至可調(diào)諧非線性發(fā)光元件302。
[0032]本實(shí)施方式中，光源301為激光光源，可見(jiàn)光為激光、激光為紅光、綠光和藍(lán)光中的一種或兩種以上。若將光源系統(tǒng)300使用于投影機(jī)，則在本實(shí)施方式中激光光源301采用紅光、綠光和藍(lán)光三原色光。當(dāng)然在其他實(shí)施方式中也可以選擇其他顏色的激光光源，如紅光、黃光、綠光和藍(lán)光四基色光或者紅光、黃光、綠光，青光和藍(lán)光五基色光。若光源系統(tǒng)300使用于其他的設(shè)備中，也可以僅選擇某一種顏色的光。
[0033]可調(diào)諧非線性發(fā)光元件302，用于對(duì)輸入的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)進(jìn)行變換，并將變換后的光線輸出。
[0034]本實(shí)施方式中，可調(diào)諧非線性發(fā)光元件302為電致非線性發(fā)光元件，經(jīng)過(guò)此發(fā)光元件而輸出的光線會(huì)根據(jù)電壓的變化而發(fā)生變化。本實(shí)施方式中，光源301為紅綠藍(lán)三原色激光光源，其可以適用于投影儀。投影儀的光源301需要能夠輸出紅綠藍(lán)三種顏