一種熒光輪、投影光源、投影儀及其控制方法與流程

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種熒光輪、投影光源、投影儀及其控制方法。

背景技術：

在投影儀結構中，一般使用熒光輪對光源入射到熒光輪上的光線進行激發而產生需要的彩色光序列。

現有技術中的熒光輪存在色域與亮度之間的矛盾(色域高其發光效率低，色域低其發光效率高)，這是本領域中固有的問題。這樣一來，投影儀在使用過程中，若滿足了用戶對色域的要求，則無法滿足用戶對亮度的要求，而滿足了用戶對亮度的要求，則無法滿足用戶對色域的要求。

此外，由于現有技術中熒光輪的色域是固定的，使得投影儀只能顯示高色域畫面或低色域畫面，顯示效果不佳。

技術實現要素：

本發明的實施例提供一種熒光輪、投影光源、投影儀及其控制方法，可提高顯示效果。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一方面，提供一種熒光輪，包括具有一反射面的基板，以及設置在所述基板反射面上的熒光層；所述熒光層包括至少一個高色域區和至少一個低色域區。

優選的，所述高色域區的個數與所述低色域區的個數相同，且所述高色域區和所述低色域區間隔設置。

優選的，所述熒光層靠近所述基板的邊緣，且所述熒光層呈一圈設置。

基于上述，優選的，所述熒光層的所述高色域區和所述低色域區的材料均選自硅酸鹽、氯硅酸鹽、鋁酸鹽、氮氧化物、氮化物、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硫氧化物、量子點中的至少一種。

第二方面，提供一種投影光源，包括第一方面所述的熒光輪，以及位于所述熒光輪的反射面一側且相對設置的第一子光源和第二子光源、設置在所述第一子光源和所述第二子光源之間的第一二向色鏡，所述第一子光源和所述第二子光源發出的第一顏色光均射向所述第一二向色鏡，且所述第一子光源和所述第二子光源發出的第一顏色光的光束中心軸線在一條直線上；其中，所述第一子光源發出的第一顏色光經所述第一二向色鏡反射，射向遠離所述熒光輪一側；所述第二子光源發出的第一顏色光經所述第一二向色鏡反射，射向所述熒光輪的熒光層，所述熒光層被所述第一顏色光激發出第二顏色光，所述第二顏色光經所述熒光輪的反射面反射，射向所述第一二向色鏡；經所述第一二向色鏡透射后的第二顏色光與經所述第一二向色鏡反射后的第一顏色光的光束中心軸線重合；所述第一顏色光和所述第二顏色光混合出白光。

優選的，所述投影光源還包括設置在所述第一二向色鏡遠離所述熒光輪一側的一組整形光學元件；所述整形光學元件的光軸與所述白光的光束中心軸線重合。

基于上述，優選的，所述第一子光源和所述第二子光源為藍色光源。

第三方面，提供一種投影儀，包括第二方面所述的投影光源。

優選的，所述投影儀還包括依次設置在所述投影光源的光路上的第一偏振器件、第二二向色鏡、第三二向色鏡；所述第二二向色鏡用于反射第一顏色光，并透射第二顏色光；所述第三二向色鏡用于反射第三顏色光，并透射第四顏色光；其中，所述第三顏色光和所述第四顏色光混合出所述第二顏色光；所述投影儀還包括分別設置在所述第一顏色光、所述第三顏色光和所述第四顏色光的光路上的顯示元件，以及用于對所述顯示元件發出的光進行合束的合束鏡。

可選的，所述顯示元件為LCD芯片；所述投影儀還包括設置在每個所述顯示元件與所述合束鏡之間的第二偏振器件；所述第一偏振器件的偏振方向與所述第二偏振器件的偏振方向垂直。

可選的，所述顯示元件為LCOS芯片或者DMD芯片；所述投影儀還包括設置在每個所述顯示元件與所述合束鏡之間的偏振合束鏡； 所述第一偏振器件的偏振方向與所述偏振合束鏡的偏振方向垂直。

基于上述，優選的，所述第一偏振器件為偏振光轉換器或者偏振片。

第四方面，提供一種投影儀的控制方法，包括：在第一幀，控制熒光輪轉動，使投影光源中的第一子光源或第二子光源發出的光照射到所述熒光輪的高色域區；并控制顯示元件中的第一區域中的子像素進行顯示；在第二幀，控制熒光輪轉動，使所述第一子光源或所述第二子光源發出的光照射到所述熒光輪的低色域區；并控制所述顯示元件中的第二區域中的子像素進行顯示；所述第一幀和所述第二幀構成一幅畫面。

優選的，所述熒光輪的轉速大于50轉/秒。

本發明實施例提供一種熒光輪、投影光源、投影儀及其控制方法，通過將熒光輪的熒光層分為高色域區和低色域區，使得熒光輪既能被激發出高色域、低亮度的光，又能被激發出低色域、高亮度的光。這樣一來，當將熒光輪應用于投影儀中時，投影儀通過將一幅畫面分為兩幀顯示，第一幀顯示使高色域子像素顯示而使低色域子像素關閉，第二幀使高色域子像素關閉而使低色域子像素顯示，使用戶看到的畫面中既包含高色域部分，又包含低色域部分，從而提高顯示效果。此外，在將第一幀畫面和第二幀畫面合為一幅畫面時，亮度會有一定程度的中和，使得在滿足用戶對色域的要求時，能一定程度改善色域與亮度之間的矛盾。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種熒光輪的結構示意圖一；

圖2為本發明實施例提供的一種熒光輪的結構示意圖二；

圖3為本發明實施例提供的一種CIE1931色度圖；

圖4為本發明實施例提供的一種熒光輪的結構示意圖三；

圖5(a)為本發明實施例提供的一種投影光源的結構示意圖一；

圖5(b)為本發明實施例提供的一種投影光源的結構示意圖二；

圖6為本發明實施例提供的一種投影光源的結構示意圖三；

圖7為本發明實施例提供的一種投影儀的結構示意圖一；

圖8為本發明實施例提供的一種投影儀的結構示意圖二；

圖9為本發明實施例提供的一種投影儀的結構示意圖三；

圖10為本發明實施例提供的一種投影儀的控制方法的流程圖；

圖11為本發明實施例提供的一種顯示元件的像素分布圖。

附圖標記：

01-第一顏色光；02-第二顏色光；03-第三顏色光；04-第四顏色光；10-熒光輪；11-基板；12-熒光層；13-高色域區；14-低色域區；15-轉軸；16-馬達；20-第一子光源；21-第二子光源；22-整形光學元件；31-第一二向色鏡；32-第二二向色鏡；33-第三二向色鏡；40-第一偏振器件；41-偏振光轉換器；42-偏振片；43-偏振合束鏡；44-第二偏振器件；50-顯示元件；51-LCD芯片；52-LCOS芯片；53-DMD芯片；60-合束鏡；70-反射鏡；80-投影鏡頭。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供一種熒光輪10，如圖1和圖2所示，包括具有一反射面的基板11，以及設置在基板11反射面上的熒光層12；所述熒光層12包括至少一個高色域區13和至少一個低色域區14。

其中，如圖1和2所示，熒光輪10還包括帶動所述熒光輪10本體轉動的轉軸15。不對轉軸15的具體位置進行限定，圖1和圖2中僅以轉軸15位于熒光輪10的中心位置進行示意。

需要說明的是，第一，不對基板11的形狀和材料進行限定，圖1和圖2中基板11的形狀僅為示意。

此外，不對基板11的反射面進行具體限定，能將熒光層12中激發出的光反射出去即可。例如可以是基板11上設置熒光層12的一側面均具有反射功能，也可以是僅在設置熒光層12的部分具有反射功能。

第二，不對熒光層12的形狀進行限定，圖1和圖2中熒光層12的形狀僅為示意。

此外，不對熒光層12的材料進行限定，能夠被光線激發出熒光即可。

第三，熒光層12的高色域區13是指，設置在該區域內的材料被光線激發出的熒光落在圖3中的區域1內，區域1內的光線形成的畫面色域較高、亮度較低。相應的，熒光層12的低色域區14是指，設置在該區域內的材料被光線激發出的熒光落在圖3中的區域2內，區域2內的光線形成的畫面色域較低、亮度較高。

其中，圖3為CIE(Commission Internationaldel′Eclairage，國際照明協會)1931色度圖，區域2為由A’、B’、C’三點圍成的低色度區域，區域1為由A、B、C三點圍成的不包含區域2的高色度區域，其中A’、B’、C’為位于低色度區域內的三基色光，A、B、C為位于高色度區域內的三基色光。

第四，不對高色域區13和低色域區14的個數進行限定，可以如圖1所示，高色域區13和低色域區14均為一個。也可以如圖2所示，高色域區13和低色域區14均為多個。

本發明實施例提供一種熒光輪10，通過將熒光輪10的熒光層12分為高色域區13和低色域區14，使得熒光輪10既能被激發出高色域、低亮度的光，又能被激發出低色域、高亮度的光。這樣一來，當將熒光輪10應用于投影儀中時，投影儀通過將一幅畫面分為兩幀顯示，第一幀顯示使高色域子像素顯示而使低色域子像素關閉，第二幀使高色域子像素關閉而使低色域子像素顯示，使用戶看到的畫面中既包含高色域部分，又包含低色域部分，從而提高顯示效果。此外，在將第一幀畫面和第二幀畫面合為一幅畫面時，亮度會有一定程度的中 和，使得在滿足用戶對色域的要求時，能一定程度改善色域與亮度之間的矛盾。

優選的，如圖4所示，高色域區13的個數與低色域區14的個數相同，且高色域區13和低色域區14間隔設置。

本發明實施例通過將高色域區13與低色域區14分別設置多個且間隔設置，當熒光輪10應用于投影儀中時，熒光輪10轉動一圈，投影儀可以顯示多幅畫面，從而可提高顯示畫面的刷新頻率。

為了降低生產成本，本發明實施例優選的，如圖1、圖2、圖4所示，熒光層12靠近基板11的邊緣，且所述熒光層12呈一圈設置。

其中，本領域技術人員應該明白，熒光輪10轉動過程中，熒光層12需持續激發出熒光，因此熒光層12的中心軸線需與熒光輪10的中心軸線重合。

基于上述，為了使熒光層12的材料易于獲得，本發明實施例優選的，熒光層12的高色域區13和低色域區14的材料均選自硅酸鹽、氯硅酸鹽、鋁酸鹽、氮氧化物、氮化物、鎢酸鹽、鉬酸鹽、硫氧化物、量子點中的至少一種。

其中，高色域區13與低色域區14的材料可以完全不同，也可以部分相同。

本發明實施例還提供一種投影光源，如圖5(a)和圖5(b)所示，包括上述熒光輪10，以及位于所述熒光輪10的反射面一側且相對設置的第一子光源20和第二子光源21、設置在第一子光源20和第二子光源21之間的第一二向色鏡31，第一子光源20和第二子光源21發出的第一顏色光01均射向第一二向色鏡31，且第一子光源20和第二子光源21發出的第一顏色光01的光束中心軸線在一條直線上；其中，第一子光源20發出的第一顏色光01經所述第一二向色鏡31反射，射向遠離熒光輪10一側；第二子光源21發出的第一顏色光01經第一二向色鏡31反射，射向熒光輪10的熒光層12，熒光層12被第一顏色光01激發出第二顏色光02，第二顏色光02經熒光輪10的反射面反射，射向第一二向色鏡31；經第一二向色鏡31透射后的第二顏色光02與經第一二向色鏡31反射后的第一顏色光01的光束中心軸線重合；所述第一顏色光01和所述第二顏色光02混合出白光。

此處，所述投影光源還可以包括帶動所述熒光輪10的轉軸15轉動的馬達16。

需要說明的是，第一，二向色鏡的特點為對一定波長的光幾乎完全透過，而對另一些波長的光幾乎完全反射。

第二，基于本發明實施例提供的投影光源的結構，如圖5(a)和圖5(b)所示，若第二子光源21發出的第一顏色光01被第一二向色鏡31反射后射向熒光輪10，則熒光輪10的熒光層12被該第一顏色光01激發出的第二顏色光02經與該第一顏色光01相同的光路射向第一二向色鏡31，并經第一二向色鏡31透射后，必然會與第一子光源20發出且被第一二向色鏡31反射的第一顏色光01混合發出白光。此處，為了便于完整顯示出光路的走線，將第二子光源21發出的且被第一二向色鏡31反射后射向熒光輪10的第一顏色光01的光束中心軸線與經熒光輪10反射后，射向第一二向色鏡31的第二顏色光02的光束中心軸線分開顯示，但兩者應是重合的。

其中，不對第一顏色光01和第二顏色光02進行限定，能夠混合出白光即可。

第三，不對第一子光源20和第二子光源21進行限定，能夠發出第一顏色光01即可。

本發明實施例提供一種投影光源，通過將投影光源中的熒光輪10的熒光層12分為高色域區13和低色域區14，使得熒光輪10既能被激發出高色域、低亮度的光，又能被激發出低色域、高亮度的光。這樣一來，當將投影光源應用于投影儀中時，投影儀通過將一幅畫面分為兩幀顯示，第一幀顯示使高色域子像素顯示而使低色域子像素關閉，第二幀使高色域子像素關閉而使低色域子像素顯示，使用戶看到的畫面中既包含高色域部分，又包含低色域部分，從而提高顯示效果。此外，在將第一幀畫面和第二幀畫面合為一幅畫面時，亮度會有一定程度的中和，使得在滿足用戶對色域的要求時，能一定程度改善色域與亮度之間的矛盾。

優選的，如圖6所示，所述投影光源還包括設置在第一二向色鏡31遠離熒光輪10一側的一組整形光學元件22；所述整形光學元件22的光軸與所述白光的光束中心軸線重合。

本發明實施例通過在第一二向色鏡31遠離熒光輪10一側設置一組整形光學元件22，經整形光學元件22對光線進行調整后，可以使投影光源射出的白光的光強分布更均勻。

基于上述，優選的，第一子光源20和第二子光源21為藍色光源。

其中，所述藍色光源可以為LED(Light-Emitting Diode，發光二極管)或者藍色激光。

此外，本領域技術人員應該明白，當第一子光源20和第二子光源21為藍色光源時，熒光輪10的熒光層12在藍色光的激發下會發出黃光，黃光與藍光混合出白光。

本發明實施例通過將第一子光源20和第二子光源21設置為藍色，可以延長第一子光源20和第二子光源21的使用壽命。此外，藍色光源的工藝也較為成熟。

本發明實施例還提供一種投影儀，如圖7-圖9所示，包括上述投影光源。

本發明實施例提供一種投影儀，通過將投影儀中的熒光輪10的熒光層12分為高色域區13和低色域區14，使得熒光輪10既能被激發出高色域、低亮度的光，又能被激發出低色域、高亮度的光。這樣一來，投影儀通過將一幅畫面分為兩幀顯示，第一幀顯示使高色域子像素顯示而使低色域子像素關閉，第二幀使高色域子像素關閉而使低色域子像素顯示，使用戶看到的畫面中既包含高色域部分，又包含低色域部分，從而提高顯示效果。此外，在將第一幀畫面和第二幀畫面合為一幅畫面時，亮度會有一定程度的中和，使得在滿足用戶對色域的要求時，能一定程度改善色域與亮度之間的矛盾。

下面結合具體實施例對本發明提供的投影儀進行描述。

實施例一

提供一種投影儀，如圖7所示，所述投影儀包括上述投影光源，以及依次設置在投影光源的光路上的第一偏振器件40、第二二向色鏡32、第三二向色鏡33。

第二二向色鏡32用于反射第一顏色光01，并透射第二顏色光02；第三二向色鏡33用于反射第三顏色光03，并透射第四顏色光04；其 中，第三顏色光03和第四顏色光05混合出第二顏色光02。

所述投影儀還包括分別設置在第一顏色光01、第三顏色光03和第四顏色光04的光路上的LCD芯片51、用于對LCD芯片51發出的光進行合束的合束鏡60、以及設置在每個LCD芯片51與合束鏡60之間的第二偏振器件44，偏振片42。其中，所述第一偏振器件40的偏振方向與所述第二偏振器件44的偏振方向垂直；第一偏振器件40和第二偏振器件44可以為偏振光轉換器，也可以為偏振片。本發明實施例一提供的第一偏振器件40和第二偏振器件44也適用于本發明其他實施例中。

其中，合束鏡60對各個LCD芯片51發出的光進行合束后，經投影鏡頭80將圖像投射到顯示屏幕上。

需要說明的是，第一，如圖7所示，設置在第一顏色光01、第三顏色光03和第四顏色光04的光路上的LCD芯片51分別位于合束鏡60的不同位置，而經二向色鏡透射或者反射的光線的光路是一定的，因此，本領域技術人員應該明白，為使第一顏色光01、第三顏色光03和第四顏色光04的光路能夠射向合束鏡60的不同位置，以使合束鏡60對光線進行合束，需要在第一顏色光01、第三顏色光03和第四顏色光04的光路上合理設置反射鏡70，以實現對光路的調整。反射鏡70的設置同樣適用于本發明其他實施例中。

其中，第一顏色光01、第三顏色光03和第四顏色光04為三基色光。

第二，不對投影儀中各部件的設置位置進行限定，圖7中僅為示意，不做任何限定。

此處，采用LCD芯片51作為顯示元件，制備工藝成熟，生產成本較低。

實施例二

提供一種投影儀，如圖8所示，包括能被藍光激發出黃光的熒光輪10、用于發藍光且相對設置的第一子光源20和第二子光源21、對藍光進行透射，對黃光進行反射且位于第一子光源20和第二子光源21之間的第一二向色鏡31、以及設置在第一二向色鏡31遠離熒光輪10一側的一組整形光學元件22。其中，所述第一子光源20、第二子光源21、以及第一二向色鏡31位于所述熒光輪10的反射面一側。整形光學元件22的光軸與由所述黃光和所述藍光合成的白光的光束中心軸線重合。

所述投影儀還包括依次設置在所述白光光路上的偏振片42、用于對藍光進行反射，對黃光進行透射的第二二向色鏡32、用于對黃光中的綠光進行反射對紅光進行透射的第三二向色鏡33、以及設置在所述藍光、綠光、紅光光路上的LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)芯片52、用于對LCOS芯片52發出的光進行合束的合束鏡60、設置在每個LCOS芯片52與合束鏡60之間的偏振合束鏡43。其中，偏振片42的偏振方向與偏振合束鏡43的偏振方向垂直。

其中，合束鏡60對各個LCOS芯片52發出的光進行合束后，經投影鏡頭80將圖像投射到顯示屏幕上。

此處，采用LCOS芯片52作為顯示元件，分辨率較高，顯示效果較好。

實施例三

提供一種投影儀，如圖9所示，包括能被藍光激發出黃光的熒光輪10、用于發藍光且相對設置的第一子光源20和第二子光源21、對藍光進行透射，對黃光進行反射且位于第一子光源20和第二子光源21之間的第一二向色鏡31、以及設置在第一二向色鏡31遠離熒光輪10一側的一組整形光學元件22。其中，所述第一子光源20和、第二子光源21、以及第一二向色鏡31位于所述熒光輪10的反射面一側。整形光學元件22的光軸與由所述黃光和所述藍光合成的白光的光束中心軸線重合。

所述投影儀還包括依次設置在所述白光光路上的偏振光轉換器41、用于對藍光進行反射，對黃光進行透射的第二二向色鏡32、用于對黃光中的綠光進行反射對紅光進行透射的第三二向色鏡33。以及設置在所述藍光、綠光、紅光光路上的DMD(Digital Micormirror Device，數字微反射器)芯片53、用于對DMD芯片53發出的光進行合束的合束鏡60、設置在每個DMD芯片53與合束鏡60之間的偏振合束鏡43。其中，偏振光轉換器41的偏振方向與偏振合束鏡43 的偏振方向垂直。

其中，合束鏡60對各個DMD芯片53發出的光進行合束后，經投影鏡頭80將圖像投射到顯示屏幕上。

此處，采用DMD芯片53作為顯示元件，制備工藝成熟，分辨率高。此外，采用偏振光轉換器41可將自然偏振光全部轉換為線偏振光，可提高光源得利用率。

以上實施例僅為本發明給出的具體實施方式，并不能完全涵蓋本發明所保護的全部實施方式。其中，上述實施例中各特征的任意組合均屬于本發明保護的范圍，此處不再贅述。

本發明實施例還提供一種投影儀的控制方法，如圖10所示，所述方法包括：

S10、在第一幀，控制熒光輪10轉動，使投影光源中的第一子光源20或第二子光源21發出的光照射到熒光輪10的高色域區13；并控制顯示元件50中的第一區域501中的子像素(如圖11所示)進行顯示。

S20、在第二幀，控制熒光輪10轉動，使第一子光源20或第二子光源21發出的光照射到熒光輪10的低色域區14；并控制顯示元件50中的第二區域502中的子像素(如圖11所示)進行顯示。

S30、所述第一幀和所述第二幀構成一幅畫面。

需要說明的是，第一，第一區域501中的子像素與第二區域502中的子像素組成顯示元件50中的子像素。

其中，在第一幀中，第一區域501中的子像素進行顯示時，第二區域502中的子像素則處于關閉狀態；相應的，第二幀中，第二區域502中的子像素進行顯示時，第一區域501中的子像素則處于關閉狀態。

第二，結合上述投影光源的結構，本領域技術人員應該明白，在第一幀中，若是第一子光源20發出的光照射到熒光輪10的高色域區13，第二幀中，必然也是第一子光源20發出的光照射到熒光輪10的低色域區14。同理，在第一幀中，若是第二子光源21發出的光照射到熒光輪10的高色域區13，第二幀中，必然也是第二子光源21發 出的光照射到熒光輪10的低色域區14。

第三，不對第一幀和第二幀的時間順序進行限定，可以是先第一幀在前第二幀在后，構成一幅畫面。也可以是第二幀在前，第一幀在后，構成一幅畫面。

本發明實施例提供一種投影儀的控制方法，通過將投影儀中的熒光輪10的熒光層12分為高色域區13和低色域區14，使得熒光輪10既能被激發出高色域、低亮度的光，又能被激發出低色域、高亮度的光。這樣一來，投影儀通過將一幅畫面分為兩幀顯示，第一幀顯示使高色域子像素顯示而使低色域子像素關閉，第二幀使高色域子像素關閉而使低色域子像素顯示，使用戶看到的畫面中既包含高色域部分，又包含低色域部分，從而提高顯示效果。此外，在將第一幀畫面和第二幀畫面合為一幅畫面時，亮度會有一定程度的中和，使得在滿足用戶對色域的要求時，能一定程度改善色域與亮度之間的矛盾。

優選的，所述熒光輪10的轉速大于50轉/秒。

本發明實施例通過控制熒光輪10的轉速，可以控制第一幀畫面與第二幀畫面之間的時間間隔，避免因時間間隔過長，導致肉眼可以看到畫面區分，而影響顯示效果。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。