投影系统、光源系统以及光源组件的制造方法与工艺

投影系统、光源系统以及光源组件该案为申请日为2011.7.8，申请号为201110191454.8的中国发明专利申请的分案申请。技术领域本发明涉及照明和显示用的光源技术领域，特别是涉及一种投影系统、光源系统以及光源组件。

背景技术：
目前，投影仪广泛应用于电影播放、会议以及宣传等各种应用场合。众所周知，在投影仪的光源中，经常采用荧光色轮来提供彩色光序列。其中，将荧光色轮的不同色段轮流且周期性设置于激发光的传播路径上，进而利用激发光来激发荧光色轮的不同色段上的荧光材料，以产生不用颜色的荧光。然而，由于荧光材料所产生的光谱范围较宽，使得部分荧光的色纯度不足，进而导致光源的色域不够大。在这种情况下，一般需要通过滤光片来对荧光进行过滤，以提高荧光的色纯度。然而，由于不同颜色的荧光的光谱范围部分重叠，无法利用同一滤光片进行过滤，因此需要针对不同颜色的荧光提供不同的滤光片。在一种现有技术的解决方法中，在匀光棒的入口设置一滤光片色轮，并通过电路方式控制滤光片色轮的驱动装置与荧光色轮的驱动装置进行同步。上述方法存在着结构复杂、难以实现以及同步效果差等缺点。随着投影仪产业的竞争日益剧烈，生产厂家纷纷提高投影仪品质，进而提升自身的竞争力。本发明人在长期积极寻求提高投影仪品质的过程中发现，现有技术中投影仪光源的荧光色轮与滤光片色轮的同步架构存在结构复杂、难以实现以及同步效果差等技术问题。因此，需要提供一种投影系统、光源系统以及光源组件，以解决现有技术中投影仪光源的荧光色轮与滤光片色轮的同步架构所存在的上述技术问题。

技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种投影系统、光源系统以及光源组件，以简化波长转换装置与滤光装置的同步架构，并提高同步效果。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源系统，包括激发光光源、波长转换装置、滤光装置、驱动装置以及第一光学组件。激发光光源用于产生一激发光。波长转换装置包括至少一波长转换区。滤光装置与波长转换装置相对固定，且包括至少一第一滤光区。驱动装置用于驱动波长转换装置和滤光装置，以使波长转换区与第一滤光区同步运动，并且波长转换区周期性设置于激发光的传播路径上，进而将激发光波长转换成受激光。第一光学组件用于导引受激光入射到第一滤光区，第一滤光区对受激光进行过滤，以提高受激光的色纯度。其中，波长转换装置与滤光装置为同轴固定的两个环状结构。其中，驱动装置为具有一转动轴的转动装置，两个环状结构同轴固定于转动轴上。其中，波长转换区与第一滤光区相对两个环状结构的中心呈180度设置，第一光学组件设置成使得激发光在波长转换装置上形成的光斑与受激光在滤光装置上形成的光斑相对两个环状结构的中心呈180度设置。其中，波长转换区与第一滤光区相对两个环状结构的中心呈0度角设置，第一光学组件设置成使得激发光在波长转换装置上形成的光斑与受激光在滤光装置上形成的光斑相对两个环状结构的中心呈0度设置。其中，波长转换装置与滤光装置轴向间隔设置，第一光学组件包括一设置于波长转换装置与滤光装置区之间的至少一光收集装置，光收集装置收集受激光，并使得受激光的入射到滤光装置的入射角小于等于60度范围内的能量占总能量的90％以上。其中，波长转换区设置成反射受激光，以使受激光从波长转换区的出射方向与激发光相对波长转换区的入射方向相反。其中，波长转换区设置成透射受激光，以使受激光从波长转换区的出射方向与激发光相对波长转换区的入射方向相同。其中，第一光学组件包括至少一光收集装置，光收集装置收集受激光，并使得受激光的入射到滤光装置的入射角小于等于60度范围内的能量占总能量的90％以上。其中，第一光学组件包括至少一反射装置，反射装置对受激光进行反射，以改变受激光的传播方向，反射装置为平面反射装置或者为呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内的反射装置。其中，平面反射装置包括二向色镜或反射镜。其中，呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内的反射装置上设置有入光口，激发光经入光口入射到波长转换装置。其中，波长转换装置包括一第一透光区，第一透光区在驱动装置驱动下周期性设置于激发光的传播路径上，第一透光区透射激发光。其中，光源系统还包括第二光学组件，第二光学组件将经第一透光区透射的激发光与经第一滤光区过滤的受激光进行光路合并。其中，滤光装置包括第二透光区或第二滤光区，第一光学组件沿与受激光相同的光路将经第一透光区透射的激发光导引到第二透光区或第二滤光区，以进行透射或过滤。其中，光源系统进一步包括一照明光光源，照明光光源产生一照明光，波长转换装置还包括一第一透光区，第一透光区在驱动装置驱动下周期性设置于照明光的传播路径上，第一透光区透射照明光，滤光装置进一步包括一第二透光区或第二滤光区，第一光学组件沿与受激光相同的光路将经第一透光区透射的照明光导引到第二透光区或第二滤光区，以进行透射或过滤。其中，光源系统进一步包括一照明光光源以及第二光学组件，照明光光源产生一照明光，第二光学组件将照明光与经第一滤光区过滤的受激光进行光路合并。其中，波长转换装置为一筒状结构，滤光装置为一环状结构，并与筒状结构同轴固定，以在驱动装置的驱动下同轴且同步转动。其中，波长转换区设置于筒状结构的外侧壁，且反射受激光，第一滤光区设置于环状结构上且位于筒状结构的外侧，以接收受激光。其中，波长转换装置与滤光装置为同轴固定且相互嵌套的两个筒状结构，以在驱动装置的驱动下同轴且同步转动，波长转换区和第一滤光区分别设置于两个筒状结构的侧壁上，受激光经波长转换区透射到第一滤光区。其中，波长转换装置与滤光装置为首尾相接的两个带状结构，波长转换区和第一滤光区并排设置于两个带状结构上，驱动装置驱动两个带状结构进行往复的线性平移。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种光源组件，包括波长转换装置以及滤光装置。波长转换装置包括至少一波长转换区。滤光装置与波长转换装置相对固定，且包括至少一滤光区，以使波长转换区与滤光区在驱动装置的驱动下同步运动。其中，波长转换装置与滤光装置为同轴固定的两个环状结构。其中，波长转换装置为一筒状结构，滤光装置为一环状结构，并与筒状结构同轴固定。其中，波长转换区设置于筒状结构的外侧壁，滤光区设置于环状结构上，且位于筒状结构的外侧。其中，波长转换装置与滤光装置为同轴固定且相互嵌套的两个筒状结构，波长转换区和滤光区分别设置于两个筒状结构的侧壁上。其中，波长转换装置与滤光装置为首尾相接的两个带状结构，波长转换区和滤光区并排设置于两个带状结构上。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种采用上述光源系统的投影系统。本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的投影系统、光源系统及光源组件中的滤光装置与波长转换装置相对固定，并由同一驱动装置进行驱动，具有结构简单、易于实现以及同步性高等优点。附图说明图1是本发明光源系统的第一实施例的结构示意图；图2是图1所示的光源系统中的波长转换装置与滤光装置的主视图；图3是本发明光源系统的第二实施例的结构示意图；图4是图3所示的光源系统中的波长转换装置与滤光装置的主视图；图5是本发明光源系统的第三实施例的结构示意图；图6是图5所示的光源系统中的波长转换装置与滤光装置的主视图；图7是本发明光源系统的第四实施例的结构示意图；图8是本发明光源系统的第五实施例的结构示意图；图9是本发明光源系统的第六实施例的结构示意图；图10是本发明光源系统的第七实施例的结构示意图；图11是本发明光源系统的第八实施例的结构示意图；图12是本发明光源系统的第九实施例的结构示意图；图13是本发明光源系统的第十实施例的结构示意图；图14是本发明光源系统的第十一实施例的结构示意图；图15是本发明光源系统的第十二实施例的结构示意图；图16是图15所示的光源系统中的波长转换装置与滤光装置的主视图。具体实施方式请参见图1和图2，图1是本发明光源系统的第一实施例的结构示意图，图2是图1所示的光源系统中的波长转换装置及滤光装置的主视图。如图1所示，本实施例的光源系统100主要包括激发光光源101、二向色镜(dichroicmirror)102和反射镜104、透镜103和105、波长转换装置106、滤光装置107、驱动装置108以及匀光装置109。激发光光源101用于产生一激发光。在本实施例中，激发光光源101为一紫外或近紫外激光器或者紫外或近紫外发光二极管，以产生紫外或近紫外激发光。如图2所示，波长转换装置106为一环状结构，包括至少一波长转换区。在本实施例中，波长转换装置106包括绕其环状结构的周向分段设置的红光转换区、绿光转换区、蓝光转换区以及黄光转换区。上述波长转换区上分别设置有不同的波长转换材料(例如荧光材料或纳米材料)。上述波长转换材料能够将入射到其上的紫外或近紫外激发光波长转换成相应颜色的受激光。具体来说，红光转换区将入射到其上的紫外或近紫外激发光转换成红光受激光，绿光转换区将入射到其上的紫外或近紫外激发光转换成绿光受激光，蓝光转换区将入射到其上的紫外或近紫外激发光转换成蓝光受激光，而黄光转换区则将入射到其上的紫外或近紫外激发光转换成黄光受激光。在本实施例中，在上述波长转换材料下方进一步设置反射衬底，进而反射上述波长转换材料所转换的受激光，使得受激光从上述波长转换区的出射方向与激发光相对上述波长转换区的入射方向相反。如图2所示，滤光装置107为一环状结构，其与波长转换装置106同轴固定，且具体设置于波长转换装置106的环外侧。在其他实施例中，滤光装置107也可以设置于波长转换装置106的环内侧。滤光装置107包括至少一滤光区。在本实施例中，滤光装置107包括绕其环状结构的周向分段设置的红光滤光区、绿光滤光区、蓝光滤光区以及黄光滤光区。上述滤光区与波长转换装置106上的各颜色的波长转换区对应设置。在本实施例中，相同颜色的波长转换区和滤光区相对波长转换装置106和滤光装置107的环状结构的中心成180度设置。上述滤光区具有不同的滤光范围，进而对相应颜色的受激光进行滤光，以提高受激光的色纯度。当然，相同颜色的波长转换区和滤光区相对波长转换装置106和滤光装置107的环状结构的中心也可以成其他角度设置。如图1所示，驱动装置108为具有一转动轴1081的转动装置，例如转动马达。波长转换装置106与滤光装置107同轴固定于转动轴1081上，并在转动轴1081的驱动下同步转动。在图1所示的光源系统100的工作过程中，激发光光源101所产生的紫外或近紫外激发光经二向色镜102透射，经透镜103进行聚光后入射到波长转换装置106上，并在波长转换装置106上形成如图2所示的光斑101A。波长转换装置106和滤光装置107在驱动装置108的驱动下同步转动，进而使得波长转换装置106上的各波长转换区与滤光装置107上的各滤光区同步转动。在波长转换装置106和滤光装置107的转动过程中，波长转换装置106上的各波长转换区依次且周期性设置于激发光光源101所产生的紫外或近紫外激发光的传播路径上，使得紫外或近紫外激发光在各波长转换区的作用下依次转换成不同颜色的受激光。不同颜色的受激光进一步被上述各波长转换区反射，并经透镜103和105以及二向色镜102和反射镜104所组成的第一光学组件导引后入射到滤光装置107，形成如图2所示的光斑101B。在第一光学组件中，透镜103和105分别用于对受激光进行收集和聚光，以减小受激光的发散角。二向色镜102和反射镜104则用于反射受激光，以改变受激光的传播方向。在本实施例中，二向色镜102和反射镜104相互呈90度设置，且相对受激光的入射方向呈45度设置。在本实施例中，在二向色镜102和反射镜104的反射作用下，受激光的传播方向被平移预定距离且反转180度，且光斑101A与光斑101B相对波长转换装置106和滤光装置107的环状结构的中心呈180度设置。此时，由于波长转换装置106与滤光装置107相对固定，并且波长转换装置106与滤光装置107上的相同颜色的波长转换区与滤光区同样相对波长转换装置106与滤光装置107的环状结构的中心呈180度设置且同步转动，因此可以确保由波长转换装置106的各波长转换区产生的不同颜色的受激光经二向色镜102和反射镜104作用后入射到滤光装置107上的相同颜色的滤光区上，进而由相同颜色的滤光区进行滤光来提高色纯度。经滤光装置107的滤光区过滤后的受激光进一步入射到匀光装置109，以进行匀光处理。在本实施例的光源系统100中，波长转换装置106和滤光装置107相对固定并由同一驱动装置同步驱动，同时利用第一光学组件将相同颜色的波长转换区与滤光区进行同步，具有结构简单、易于实现以及同步性高等优点。此外，第一光学组件的各元件相对激发光光源保持静止，避免了随波长转换装置106和滤光装置107转动，因此其光学稳定性更高。进一步，由于通过波长转换产生的受激光一般是近似朗伯分布，如果该受激光直接入射到滤光区上，则其入射角从0度到90度都存在。然而，滤光区的穿透率随着入射角的增大而飘移，因此在本实施例的第一光学组件中进一步设置聚光装置(例如，透镜105)对受激光进行聚光，使得受激光入射到滤光区的入射角较小，进一步提高了滤光效果。在优选实施例中，通过调整第一光学组件，可使得受激光的入射到滤光装置107的入射角小于等于60度范围内的能量占总能量的90％以上。在本实施例中，二向色镜102和反射镜104可以由其他形式的平面反射装置代替，而透镜103和105则可以由其他形式的光学装置所代替。例如，透镜105可以是实心或者空心的锥形导光棒、透镜或者透镜组、空心或者实心的复合型聚光器或者曲面反射镜等各种形式的聚光装置。此外，在本实施例中，波长转换装置106上的波长转换区可以是红光转换区、绿光转换区、蓝光转换区以及黄光转换区中的一个或多个的任意组合，并选择其他适当的光源作为激发光光源。或者，本领域技术人员可以根据需要设置其他颜色的波长转换区以及激发光光源。此时，滤光装置107上的滤光区则根据波长转换装置106上的波长转换区所产生的受激光的颜色进行相应配置，本发明对此并不作限制。请参见图3和图4，图3是本发明光源系统的第二实施例的结构示意图，图4是图3所示的光源系统中的波长转换装置及滤光装置的主视图。本实施例的光源系统200与图1和图2所示的光源系统100不同之处在于，激发光光源201为一蓝光激光器或蓝光发光二极管，以产生蓝光激发光。如图4所示，在本实施例中，波长转换装置206除了包括红光转换区、黄光转换区以及绿光转换区外，进一步包括一蓝光透光区。滤光装置207则包括红光滤光区、黄光滤光区以及绿光滤光区。在本实施例中，对滤光装置207的与波长转换装置206的蓝光透光区对应的区域不做光学要求，但是为了转动的平衡，可以设置成配重平衡区，进而与其他滤光区保持相同或相似的重量。在本实施例中，在驱动装置208的驱动下，波长转换装置206与滤光装置207同步转动，使得波长转换装置206上的各波长转换区和蓝光透光区依次且周期性设置于激发光光源201所产生的蓝光激发光的传播路径上。其中，各波长转换区将入射到其上的蓝光激发光转换成对应颜色的受激光并进行反射，而蓝光透光区则透射入射到其上的蓝光激发光。蓝光透光区上可设置适当的散射机构，以破坏蓝光激发光的准直性。经波长转换装置206反射后的受激光经透镜203和205以及二向色镜202和反射镜204所组成的第一光学组件导引后入射到滤光装置207上的相应颜色的滤光区，由该滤光区进行滤光来提高色纯度。经波长转换装置206透射的蓝光激发光在透镜210和213、反射镜211以及二向色镜212所组成第二光学组件的导引下与经滤光装置207过滤后的受激光进行光路合并，并共同入射到匀光装置209，以进行匀光处理。第二光学组件中，透镜210和213分别用于对经波长转换装置206透射的蓝光激发光进行收集和聚光，而反射镜211和二向色镜212则用于对经波长转换装置206透射的...