荧光轮及投影仪的制作方法

本发明涉及荧光轮及投影仪。

背景技术：

在各式各样的光源中，荧光光源能够通过提高照射荧光物的激发光的能量密度或者增大激发光的输出，来获得高密度的发光。在投影显示产品中，也应用了荧光发光。

在现有技术中，投影显示产品会容易出现“拖影”现象。“拖影”现象主要由两种原因引起：第一种原因是液晶的响应有一定的时间，从上一幅图像转换到下一幅图像的时候会有液晶分子的中间态存在，这个中间态会造成图像的模糊；第二种原因是人眼有视觉残留效应，图像在人眼的视网膜上残留的时间为10-12ms，这样第一和第二幅图像就会产生重叠，从而造成图像的模糊。

如果采用响应速度较快的DMD芯片，会改善由于像素响应时间而引起的“拖影”现象的出现，但是由于人眼视觉残留而造成的“拖影”现象仍然存在。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种荧光轮以及投影仪，能够解决动态画面出现的画面重叠的“拖影”现象。

本发明的一个目的在于提供一种荧光轮。

本发明的第一方面提供了一种荧光轮。所述荧光轮包括基板，其中，所述荧光轮还包括：光转换部、光透射部和光吸收部，其中，所述光转换部、所述光透射部和所述光吸收部被设置在所述基板的一侧上且沿着所述基板的周向排列，其中，所述光转换部发出的光能从所述基板的所述一侧射出。

在一个实施例中，所述光转换部的面积大于所述光透射部的面积，所述光透射部的面积大于所述光吸收部的面积。

在一个实施例中，所述光转换部具有发出黄色光的荧光物。

在一个实施例中，所述光转换部包括下列材料的至少一种：硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物。

本发明的又一个目的在于提供一种投影仪。

本发明的第二方面提供了一种投影仪。所述投影仪包括光源，其中，所述投影仪还包括：

如上所述的荧光轮；

具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面的二向色镜，所述二向色镜将来自所述光源的在所述第一表面处入射的光反射到所述荧光轮，其中，通过所述荧光轮的所述光转换部转换的光经由所述第一表面而透射穿过所述二向色镜并从所述第二表面射出；

光引导单元，将透射通过所述荧光轮的所述光透射部的光引导到所述二向色镜的所述第二表面，其中，由所述光引导单元引导的光进而被所述二向色镜反射而离开所述第二表面；

光调制单元，用于接收和调制来自所述二向色镜的所述第二表面的光；

图像生成单元，用于将经过所述光调制单元调制的光生成图像；

光投射单元，用于投射所述图像。

在一个实施例中，所述光调制装置包括滤色单元，所述滤色单元将光调制成具有期望颜色。

在一个实施例中，所述滤色单元包括滤色轮，所述滤色轮具有第一滤光区、第二滤光区和保持区，并且其中，

所述第一滤光区将光调制成具有第一颜色；

所述第二滤光区将光调制成具有第二颜色；

所述保持区保持光的颜色不变。

在一个实施例中，所述光源发出的光为蓝色光；

所述第一颜色为红色；

所述第二颜色为绿色；

所述保持区为透明区。

在一个实施例中，所述第一滤光区的面积和所述第二滤光区的面积的比值小于1，所述第一滤光区的面积和所述保持区的面积的比值小于1。

在一个实施例中，所述第二滤光区的面积和所述保持区的面积的比值等于1。

在一个实施例中，所述光调制单元还包括匀光单元，所述匀光单元用于将通过所述匀光单元的光调制成在垂直于中心光轴的方向上强度均匀的光。

在一个实施例中，所述匀光单元包括蜂窝透镜或匀光棒。

在一个实施例中，所述图像生成单元包括数字微镜芯片。

本发明的实施例提供的荧光轮和投影仪，通过将荧光轮配置为其所述光转换部、所述光透射部和所述光吸收部被设置在所述基板的一侧上且沿着所述基板的周向排列，其中，所述光转换部发出的光能从所述基板的所述一侧射出，提供了新型的“插黑”方案，可以在两帧的画面之间插入一个黑画面，能够避免了人眼视觉残留所造成的两幅画面出现重叠的“拖影”现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制，其中：

图1为根据本发明的实施例的荧光轮的示意图；

图2为根据本发明的实施例的荧光轮的俯视图；

图3为根据本发明的实施例的投影仪的示意图；

图4为根据本发明的实施例的滤色轮的示意图；

图5为根据本发明的实施例的投影仪的光路示意图；

图6为根据本发明的实施例的显示过程的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将接合附图，对本发明的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也都属于本发明保护的范围。

当介绍本发明的元素及其实施例时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或者多个要素。用语“包含”、“包括”、“含有”和“具有”旨在包括性的并且表示可以存在除所列要素之外的另外的要素。

出于下文表面描述的目的，如其在附图中被标定方向那样，术语“上”、“下”、“左”、“右”“垂直”、“水平”、“顶”、“底”及其派生词应涉及发明。术语“上覆”、“在……顶上”、“定位在……上”或者“定位在……顶上”意味着诸如第一结构的第一要素存在于诸如第二结构的第二要素上，其中，在第一要素和第二要素之间可存在诸如界面结构的中间要素。术语“接触”意味着连接诸如第一结构的第一要素和诸如第二结构的第二要素，而在两个要素的界面处可以有或者没有其它要素。

图1为根据本发明的实施例的荧光轮的示意图。如图1所示，荧光轮包括基板1、光转换部2、光透射部3和光吸收部4。从图1可以看出，光转换部2、光透射部3和光吸收部4被设置在基板1的一侧上且沿着基板的周向而排列。可以理解的是，光转换部发出的荧光能从基板的设置有荧光部的一侧射出。

基板可以为任何恰当的材料。例如，可以采用铝材料来制作基板。这里的术语“荧光轮”，并非将荧光轮的形状仅仅限制于圆形，也包括其它合适的形状。

图2为根据本发明的实施例的荧光轮的俯视图。在一个实施例中，光转换部的面积大于光透射部的面积，光透射部的面积大于光吸收部的面积。例如，光转换部2、光透射部3和光吸收部4的面积比可以为1.5:1:0.5。然而，转换部、光投射部和光吸收部的面积比并非限制于上述情况，也可以根据实际需要来设置光转换部、光投射部和光吸收部的面积比。在一个实施例中，光转换部具有发出黄色光的荧光物。在这种情况下，荧光轮的光转换部能够发出黄色的光。发出黄色光的荧光物可以包括但不限制于：钇铝石榴石(YAG，化学式为Y₃Al₅O₁₂)。

光转换部受激发出的光颜色不限制于黄色，也可以包括其它期望的颜色。在一个实施例中，光转换部包括下列材料的至少一种：硅酸盐、铝酸盐、氮氧化物、氮化物、钨酸盐、钼酸盐、硫氧化物。

图3为根据本发明的实施例的投影仪的示意图。如图3所示，投影仪包括荧光轮10、二向色镜20、光引导单元30、光调制单元40、图像生成单元50和光投射单元60。荧光轮10为如上所述的荧光轮。二向色镜20具有第一表面S1和与第一表面S1相对的第二表面S2。该二向色镜20将来自光源的在第一表面S1处入射的光反射到荧光轮10，其中，通过荧光轮10的光转换部转换的光经由第一表面S1而透射穿过二向色镜20并从第二表面S2射出。光引导单元30将透射通过荧光轮10的光透射部的光引导到二向色镜20的第二表面S2，其中，由光引导单元引导的光进而被二向色镜20反射而离开第二表面S2。光调制单元40用于接收和调制来自二向色镜20的第二表面S2的光。图像生成单元50用于将经过光调制单元40调制的光生成图像。光投射单元60用于投射图像生成单元所生成的图像。

在一个实施例中，光调制单元可以包括滤色单元，该滤色单元将经过所述滤色单元的光调制成具有期望颜色的光。滤色单元可以为滤色轮。

图4为根据本发明的实施例的滤色轮的示意图。如图4所示，滤色轮具有第一滤光区A1、第二滤光区A2和保持区A3。第一滤光区A1将经过第一滤光区A1的光调制成具有的第一颜色的光；第二滤光区A2将经过所述第二滤光区A2的光调制成具有第二颜色的光；保持区A3将经过保持区A3的光的颜色保持不变。

滤色轮的第一滤光区A1和第二滤光区A2与荧光轮的光转换部相对应。滤色轮的保持区A3与荧光轮的光透射部和光吸收部相对应。

在一个实施例中，投影仪的光源发出的光为蓝色光。在这种情况下，第一颜色可以为红色，第二颜色可以为绿色。例如，可以将第一滤光区A1设置为红色滤光区，将第二滤光区A2设置为绿色滤光区。

可以根据显示红色图像、绿色图像和蓝色图像的各个时间，以及根据寻址时间和像素响应时间来设置荧光轮的各个区域的面积比例和滤色轮的各个区域的面积比例。在一个实施例中，可以将滤色轮设置为第一滤光区的面积和第二滤光区的面积的比值小于1，第一滤光区的面积和保持区的面积的比值小于1。进一步地，可以将滤色轮设置为第二滤光区的面积和保持区的面积的比值等于1。

光调制单元也可以包括匀光单元。该匀光单元用于将通过所述匀光单元的光调制成在垂直于中心光轴的方向上强度均匀的光。匀光单元可以包括蜂窝透镜或匀光棒。

图像生成单元的实例包括但不限制于数字微镜(DMD，Digital Micromirror Device)芯片。

图5为根据本发明的实施例的投影仪的光路示意图。在图5所示的实施例中，以如下结构为示例：光引导单元包括反射镜301、反射镜302和反射镜303这三面反射镜，光调制单元包括匀光单元401、滤色轮402。图像生成单元包括数字微镜(DMD)芯片501，光投射单元60包括投射镜头601。如图5所示，投影仪包括荧光轮10、二向色镜20、反射镜301、反射镜302、反射镜303、匀光单元401、滤色轮402、DMD芯片501和投射镜头601。

以光源发出的光为蓝光做示例，对图5所示出的光路进行说明。从光源发出的蓝色光入射到二向色镜20的第一表面S1上。二向色镜20具有对蓝光能够高反射且对黄光能够高透射的性质。从而，二向色镜20能够将在二向色镜的第一表面S1处入射的来自光源的蓝光反射到荧光轮。

(1)光路1

当将荧光轮转到光转换部时(对应的时间段为第一时间段t1和第二时间段t2)，即，从二向色镜20反射的蓝光入射到荧光轮的光转换部时，荧光轮的光转换部将入射的蓝光转换成黄光并且从荧光轮的设置有光转换部的一侧射出(见图5中的L1)。由于二向色镜对黄光具有高透射性，从荧光轮射出的黄光(L1)入射到二向色镜20的第一表面S1，然后经由第一表面而透射穿过二向色镜20。

被二向色镜20所透射的黄光从二向色镜20的第二表面S2射出，然后经过匀光单元401以被调制成在垂直于中心光轴的方向上强度均匀的光。来自匀光单元401的光入射到滤色轮402上。

当滤色轮被转到诸如红色滤光区的第一滤光区A1时，来自匀光单元401的光经过第一滤光区而被调制成红光。经过滤色轮的第一滤光区调制所生成的红光入射到DMD芯片上，从而形成红色图像(对应的时间段为第一时间段t1)。

当滤色轮被转到诸如绿色滤光区的第二滤光区A2时，来自匀光单元401的光经过第二滤光区而被调制成绿光。经过滤色轮的第二滤光区调制所生成的绿光入射到DMD芯片上，从而形成绿色图像(对应的时间段为第二时间段t2)。

DMD芯片将生成的图像传送到投射镜头601。投射镜头601将图像投射到屏幕上。

(2)光路2

当将荧光轮转到光透射部时(对应的时间段为第三时间段t3)，即，从二向色镜20反射的蓝光入射到荧光轮的光透射部时，荧光轮的光透射部透射来自二向色镜的蓝光。被荧光轮的光透射部所透射的蓝光经由反射镜301、反射镜302和反射镜303而入射到二向色镜20的第二表面S2上(见图5中的L2)。

来自反射镜303的蓝光进而被二向色镜20反射而离开二向色镜的第二表面S2。被二向色镜20反射的蓝光经过匀光单元401以被调制成在垂直于中心光轴的方向上强度均匀的光。来自匀光单元401的光入射到滤色轮402上。

此时，滤色轮402被转到保持区A3(透明区)，来自匀光单元401的蓝光经过滤色轮402后仍然为蓝光。经过滤色轮的保持区的蓝光入射到DMD芯片上，从而形成蓝色图像(对应的时间段为第三时间段t3)。

在第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3分别形成了红色图像、绿色图像和蓝色图像，从而完成了一副画面的显示。第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3的总时间可以小于100ms。

(3)光路3

当将荧光轮转到光吸收部时(对应的时间段为第四时间段t4)，即，从二向色镜20反射的蓝光入射到荧光轮的光吸收部时，荧光轮的光吸收部将入射的蓝光吸收，从而没有光从荧光轮反射或透射。于是，也没有光入射到DMD芯片501上。此时，DMD芯片形成黑色图像。形成黑色图像的时间段t4可以对应于像素响应时间t_r。

二向色镜的分色层可以位于二向色镜的第一表面S1和第二表面S2之间的任何位置，本发明在此不做限制。

图6为根据本发明的实施例的显示过程的示意图。在图6中，t_r表示DMD芯片的像素响应时间，t_a表示DMD芯片的寻址时间。如图6所示，在第一时间段t1，诸如DMD芯片的图像生成单元被红光照射显示红色图像；在第二时间段t2，诸如DMD芯片的图像生成单元被绿光照射显示绿色图像；在第三时间段t3，诸如DMD芯片的图像生成单元被蓝光照射显示蓝色图像。在第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3分别形成的红色图像、绿色图像和蓝色图像能够形成一幅完整的画面。从图6可以看出，第四时间段t4期间，诸如DMD芯片的图像生成单元能够显示黑色图像，从而能够在显示两幅画面之间插入了一个黑色图像。由于前一副画面在人眼中形成的视觉残留会被黑色图像“切断”，因此，前一副画面不会与后一副画面产生重叠，从而避免了“拖影”现象，不会造成画面模糊的问题。

需要说明，在一个画面中，红色图像、绿色图像、蓝色图像的先后显示顺序仅仅为示例性的，并非限制于如图6所示的显示顺序。同样地，在蓝色图像与红色图像之间进行“插黑”也为示例性的。

已经描述了某特定实施例，这些实施例仅通过举例的方式展现，而且不旨在限制本发明的范围。事实上，本文所描述的新颖实施例可以以各种其它形式来实施；此外，可在不脱离本发明的精神下，做出以本文所描述的实施例的形式的各种省略、替代和改变。所附权利要求以及它们的等价物旨在覆盖落在本发明范围和精神内的此类形式或者修改。