光源装置及包括该光源装置的投影系统的制作方法

本发明涉及光源技术领域，尤其涉及一种光源装置以及一种包括该光源装置的投影系统。

背景技术：

随着工业发展水平的不断提高，光源的运用场合越来越多样化，例如用于背投电视或投影仪的图像投影，或用作汽车、船、飞机等的照明。而不同的运用场合对光源的波长要求各不相同。目前的光源装置主要采用具有预定波长的激发光源来照射波长转换装置，以激发波长转换装置中的波长转换材料，来获得不同波长的光。而且，为了进一步提高所述波长转换装置出射光线的纯度，现有技术的光源装置中通常还设置一组修光组件对所述波长转换装置的出射光进行修饰，但是，由于现有技术中的光源装置在工作过程中难以保证所述波长转换装置和所述修色组件严格同步运动，从而导致器出射光线存在颜色串扰现象。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光源装置以及一种包括该光源装置的投影系统，以缓解所述光源装置的出射光线中所存在的颜色串扰现象。

为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种光源装置，包括：

光源模块，用于发出激发光；

发光模块，所述发光模块包括多个发光色段，至少部分所述发光色段用于接收所述激发光并将其转换成特定波长的光线射出，形成第一出射光线；

修色模块，所述修色模块与所述发光模块为一体结构，所述修色模块包括多个滤光区域，且所述修色模块上的多个滤光区域与所述发光模块上的多个发光色段一一对应，用于接收所述第一出射光线，对其修色滤光后形成第二出射光线射出；

振动系统，所述振动系统用于带动所述发光模块和所述修色模块沿第一预设方向做往复运动。

优选的，所述光源模块发出至少两种不同波长的光，所述发光模块至少包括一个朗伯反射段，所述修色模块包括一个滤光区域，该滤光区域对所述至少两种不同波长的光都进行修色滤光，而且该滤光区域对应所述朗伯反射段。

优选的，所述修光模块与所述发光模块在同一平面内。

优选的，所述光源装置还包括：

位于所述光源模块和所述发光模块之间的区域镀膜片，所述区域镀膜片具有透射区域和位于所述透射区域的周围的反射区域，其中，所述透射区域用于透射所述激发光，所述反射区域用于对第一出射光线进行反射，改变其传输方向；

反射片，用于接收所述区域镀膜片反射后的第一出射光线，并将其引导至射向所述修色模块。

优选的，所述发光模块包括对称的第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域均包括多个发光色段，且所述第二区域中各发光色段与所述第一区域中各发光色段关于所述第一区域和所述第二区域的边界线对称分布。

优选的，所述光源模块包括紫外光源，所述第一区域的多个发光色段包括：红色发光色段、蓝色发光色段和绿色发光色段。

优选的，所述光源模块还包括红色光源，当所述紫外光源的激发光射向所述红色发光色段时，所述红色光源同时工作。

优选的，所述光源模块包括蓝色光源，所述第一区域的多个发光色段包括红色发光色段、绿色发光色段以及位于所述红色发光色段和所述发光色段之间的朗伯反射段。

优选的，所述光源模块还包括红色光源，当所述光源模块发射的光线依次经过两个朗伯反射段时，在第一个朗伯反射段所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭，在第二个朗伯反射段所述红色光源打开，所述蓝色光源关闭；或者

当所述光源模块发射的光线依次经过两个朗伯反射段时，在第一个朗伯反射段所述红色光源打开，所述蓝色光源关闭，在第二个朗伯反射段所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭。

优选的，沿所述第二区域至所述第一区域方向，所述第一区域中各发光色段依照所述红色发光色段、所述朗伯反射段和所述绿色发光色段的顺序排布，以所述光源模块发射的光线射向所述绿色发光色段与所述朗伯反射段的边界为起始位置，当所述光源模块发射的光线射向所述第一个朗伯反射段时，所述蓝色光源关闭，所述红色光源打开；当所述光源模块发射的光线射向所述红色发光色段、所述绿色发光色段和所述第一个朗伯反射段时，所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭。

优选的，所述朗伯反射段对应的修色模块上的滤光区域透射蓝光和红光。

优选的，所述光源模块包括蓝色激光二极管和红色激光二极管组成的光源阵列。

一种投影系统，其特征在于，包括上述任一项所述的光源装置。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的光源装置包括光源模块、发光模块、修色模块和震动系统，其中，所述发光模块包括多个发光色段，所述多个发光色段中至少部分发光色段用于接收所述光源模块发出的激发光并将其转换成特定波长的光线射出，形成第一出射光线，所述修色模块包括多个滤光区域，且所述修色模块上的多个滤光区域与所述发光模块上的多个发光色段一一对应，用于接收所述第一出射光线，对其修色滤光后形成第二出射光线射出，且所述修色模块与所述发光模块为一体结构，从而使得所述振动系统带动所述发光模块和所述修色模块做往复运动时，可以保证所述发光模块和所述修色模块严格同步，解决了由于所述发光模块和所述修色模块运动不同步而引起的颜色串扰现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的光源装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例所提供的光源装置中，区域镀膜片的俯视图；

图3为本发明一个实施例所提供的光源装置中，区域镀膜片中不同区域的波长-透过率曲线示意图；

图4为本发明一个实施例所提供的光源装置中，所述发光模块和所述修色模块的俯视图；

图5为本发明一个实施例所提供的光源装置中，所述发光模块的俯视图；

图6为本发明一个实施例所提供的光源装置工作过程中，所述蓝色光源和所述红色光源的工作时序图，以及所述发光模块和所述光源装置的出光时序图；

图7为本发明一个实施例所提供的光源装置中，所述光源模块中红色激光二极管和蓝色激光二极管的排布示意图；

图8为本发明一个实施例所提供的投影系统的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，由于现有技术中的光源装置在工作过程中难以保证所述波长转换装置和所述修色组件严格同步运动，从而导致器出射光线存在颜色串扰现象。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光源装置，包括：

光源模块，用于发出激发光；

发光模块，所述发光模块包括多个发光色段，至少部分所述发光色段用于接收所述激发光并将其转换成特定波长的光线射出，形成第一出射光线；

修色模块，所述修色模块与所述发光模块为一体结构，所述修色模块包括多个滤光区域，且所述修色模块上的多个滤光区域与所述发光模块上的多个发光色段一一对应，用于接收所述第一出射光线，对其修色滤光后形成第二出射光线射出；

振动系统，所述振动系统用于带动所述发光模块和所述修色模块沿第一预设方向做往复运动。

相应的，本发明实施例还提供了一种包括上述光源装置的投影系统。

由上可知，本发明实施例所提供的光源装置及包括该光源装置的投影系统中，所述发光模块和所述修色模块为一体结构，从而使得所述振动系统带动所述发光模块和所述修色模块沿第一预设方向做往复运动时，可以保证所述发光模块和所述修色模块严格同步，解决了由于所述发光模块和所述修色模块运动不同步而引起的颜色串扰现象。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

本发明实施例提供了一种光源装置，如图1所示，该光源装置包括：

光源模块100，所述光源模块100用于发出激发光；

发光模块101，所述发光模块101包括多个发光色段，所述多个发光色段中至少部分所述发光色段用于接收所述激发光并将其转换成特定波长的光线射出，形成第一出射光线；

修色模块102，所述修色模块102与所述发光模块101为一体结构，所述修色模块102包括多个滤光区域，且所述修色模块102上的多个滤光区域与所述发光模块101上的多个发光色段一一对应，用于接收所述第一出射光线，对其修色滤光后形成第二出射光线射出；此处，修色滤光是指保留对应光的大部分光谱范围的光，少量过滤掉该对应光的部分光谱的光或使该对应光完全通过，从而调整该光的色坐标，而非将该对应光大部分反射或吸收。

振动系统(图中未示出)，所述振动系统用于带动所述发光模块101和所述修色模块102沿第一预设方向做往复运动。

优选的，所述往复运动为简谐运动，由于简谐运动为变速运动，故，本发明实施例所提供的光源装置可以根据不同位置点设置不同发热量色段的特性，合理设置所述发光模块101中各色段的位置，进一步提高所述光源装置的散热效果。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述发光模块101与所述修色模块102可以位于同一平面内，也可以位于不同平面内，本发明对此并不做限定，只要所述修色模块102与所述发光模块101为一体结构，且所述修色模块102可以对所述发光模块101发出的第一出射光线进行滤光即可。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源装置还包括导热基层(图中未示出)，其中，所述发光模块101和所述修色模块102均设置于所述导热基层表面，以在保证所述发光模块101和所述修色模块102同步运动的前提下，提高所述光源装置的散热效果。其中，所述导热基层可以为反射式导热基层，也可以为透射式导热基层，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

需要说明的是，当所述导热基层为反射式导热基层时，所述光源装置还包括位于所述导热基层背离所述发光模块101和所述修色模块102一侧的热电制冷片(图中未示出)，所述热电制冷芯片用于调节所述导热基层背离所述发光模块101和所述修色模块102一侧端面的温度，从而进一步增强所述光源装置的散热效果。

下面以所述发光模块101与所述修色模块102位于同一平面内为例对本发明实施例所提供的光源装置进行说明。

当所述发光模块101和所述修色模块102位于同一水平面内时，所述光源装置还包括：

位于所述光源模块100与所述发光模块101之间的区域镀膜片103，如图2所示，所述区域镀膜片103具有透射区域a和位于所述透射区域a周围的反射区域c，其中，所述透射区域a用于透射所述激发光，所述反射区域c用于对所述第一出射光线进行反射，改变其传输方向；

反射片104，所述反射片104用于接收所述区域镀膜片103反射后的第一出射光线，并将其引导至射向所述修色模块102。

如图3所示，图3中示出了本发明实施例所提供的区域镀膜片103中反射区域和透射区域的波长-透过率曲线示意图，其中，图中a为所述反射区域的波长-透过率曲线示意图；图中b为所述透射区域的波长-透过率曲线示意图。从图3中可以看出，本发明实施例所提供的区域镀膜片103中，所述透射区域对于一定波长范围内的光线具有较高的透射率，接近100％，而所述反射区域对于任一波长的光线透过率均很低，接近零。

由此可见，本发明实施例所提供的光源装置通过所述区域镀膜片103和所述反射片104改变所述发光模块101射出的第一出射光线的方向，使其入射至所述修色模块102，从而使得所述发光模块101和所述修色模块102位于同一水平面内时，所述修色模块102也可以对所述发光模块101发出的第一出射光线进行滤光。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源装置还包括：位于所述光源模块100至所述区域镀膜片103光路上的第一透镜105，所述第一透镜105用于收集所述光源模块100的出射光线，提高所述光源模块100出射光线的光线利用率。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源装置还包括位于所述第一透镜105至所述区域镀膜片103光路上的第二透镜106，所述第二透镜106用于收集所述第一透镜105的出射光线，使其射向所述区域镀膜片103的透射区域，从而使得所述光源装置可以利用较小面积的透射区域实现所述光源模块100出射光线的利用，减小所述区域镀膜片103的尺寸。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源装置还包括：位于所述区域镀膜片103至所述发光模块101光路上的第三透镜107，所述第三透镜107用于汇聚所述区域镀膜片103透射区域的光线，使其集中于所述发光模块101中待发光色段，避免所述区域镀膜片103透射区域透过的光线射向所述待发光色段外的其他色段，产生颜色串扰，并用于收集所述发光模块101出射的第一出射光线，改变所述第一出射光线的传输方向，使其射向所述区域镀膜片103的反射区域，改变其传输方向后射向所述反射片104，避免所述第一出射光线射向其他区域，提高所述第一出射光线的光线利用率。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源装置还包括：位于所述反射片104至所述修色模块102光路上的第四透镜108，所述第四透镜108用于收集所述反射片104的反射光线，使其集中射向所述修色模块102中与所述发光模块101中待发光色段相对应的滤光区域，提高所述修色组件对所述第一出射光线的修色效果。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，如图4所示，所述发光模块101包括对称的第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域均包括多个发光色段，且所述第二区域中各发光色段与所述第一区域中各发光色段关于所述第一区域和所述第二区域的边界线对称分布。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源模块100包括紫外光源，所述第一区域的多个发光色段包括：红色发光色段、蓝色发光色段和绿色发光色段，相应的，所述第二区域的多个发光色段也包括：红色发光色段、蓝色发光色段和绿色发光色段，当所述光源装置工作时，所述红色发光色段接收所述紫外光源发射的激发光，在该激发光的照射下，产生红光射出，所述蓝色发光色段接收所述紫外光源发射的激发光，在该激发光的照射下，产生蓝光射出，所述绿色发光色段接收所述紫外光源发射的激发光，在该激发光的照射下，产生绿光射出。

需要说明的是，由于所述红色发光色段在所述激发光的照射下，产生的红光强度较弱，故在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源模块100还包括：红色光源，当所述紫外光源出射的激发光射向所述红色发光色段时，所述红色光源同时工作，所述红色光源发出的红光与所述红色发光色段出射的红光整体射向所述修色模块102，提高射向所述修色模块102中红光的强度，从而提高所述光源装置出射光线中红光的显色性。

在本发明的另一个实施例中，所述光源模块100包括蓝色光源，所述第一区域的多个发光色段包括：红色发光色段、绿色发光色段以及位于所述红色发光色段和所述绿色发光色段之间的朗伯反射段，相应的，所述第二区域的多个发光色段也包括：红色发光色段、绿色发光色段以及位于所述红色发光色段和所述绿色发光色段之间的朗伯反射段。在本实施例中，当所述光源装置工作时，所述红色发光色段接收所述蓝色光源发射的激发光，产生红光射出，所述绿色发光色段接收所述蓝色光源发射的激发光，产生绿光射出，所述朗伯反射段接收所述蓝色光源发射的光线，对其进行反射，射出蓝光。

需要说明的是，由于激发光是相干光，相干光直接投射到屏幕上，会由于屏幕表面的凹凸不平导致视觉上产生干涉光斑(即激光光斑)，而本发明实施例所提供的光源装置中，所述朗伯反射段表面为漫反射层，可以将其接收的单一方向的激发光发射为180°分布的反射光，该反射光的分布呈朗伯分布，使得屏幕表面光线的相干性被消除，避免了激光色斑现象。

还需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述朗伯反射段还可以替换成其他发射结构，只要能接收所述蓝色光源发射的光线，并对其进行反射，产生蓝光射出即可。

还需要说明的是，由于所述红色发光色段在所述蓝色光源发射的激发光的照射下，产生的红光强度较弱，故在上述实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源模块100还包括：红色光源。在本实施例的一个实施例中，当所述光源模块100发生的光线依次经过两个朗伯反射段时，在第一个朗伯反射段，所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭，在第二个朗伯反射段，所述蓝色光源关闭，所述红色光源打开；在本实施例的另一个实施例中，当所述光源模块100发射的光线依次经过两个朗伯反射段时，在第一个朗伯反射段，所述红色光源打开，所述蓝色光源关闭，在第二个朗伯反射段，所述红色光源关闭，所述蓝色光源打开，本发明对此并不做限定，只要保证当所述光源模块100发射的光线依次经过两个朗伯反射段时，在两个朗伯反射段，所述红色光源和所述蓝色光源交替工作即可，以保证当所述光源模块100发射的光线依次经过两个朗伯反射段时，一个朗伯反射段对应出射蓝光，另一个朗伯反射段对应出射红光即可。这样，可以使得光源装置出射的红光中，既包括宽光谱的红光荧光，又包括光强度大、光谱窄的红光，极大的提高了红光的显色指数，改善了现阶段光源装置出射光偏蓝、色温高的问题。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述蓝色光源为445nm蓝色激光器，所述红色光源为638nm红色激光器，但本发明对此并不做限定，只要其各自为能够提供蓝光或红光的光源即可，其具体波长和结构可以视具体情况而定。

下面以一具体实施例为例，对本发明实施例所提供的光源装置的工作过程进行说明。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，沿所述第二区域至所述第一区域方向，所述第一区域中各发光色段依照红色发光色段、朗伯反射段和绿色发光色段的顺序排布，相应的，沿所述第一区域至所述第二区域方向，所述第二区域中各发光色段也依照红色发光色段、朗伯反射段和绿色发光色段的顺序排布。

如图5所示，在本发明实施例中，所述光源装置以所述光源模块100发射的光线射向所述绿色发光色段和所述朗伯反射段的边界为起始位置，当所述光源模块100发射的光线射向所述第一个朗伯反射段时，所述蓝色光源关闭，所述红色光源打开，当所述光源模块100发射的光线射向所述红色发光色段、所述绿色发光色段和所述第二朗伯反射段时，所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭。

具体的，如图6所示，以所述光源模块100发射的光线射向所述绿色发光色段和所述朗伯反射段的边界为起始位置，当所述光源模块100发射的光线射向所述第一个朗伯反射段时，所述蓝色光源关闭，所述红色光源打开，所述光源装置出射红光；当所述光源模块100发射的光线扫过所述第一个朗伯反射段后，依次射向所述红色发光色段、所述第二个朗伯反射段和所述绿色发光色段时，所述蓝色光源打开，所述红色光源关闭，所述光源装置依次出射红色、蓝光和绿光，当所述光源模块100发射的光线经过所述绿色发光段再次位于所述绿色发光色段和所述朗伯反射段的边界线处时，重复上述步骤，使得所述光源装置循环出射rbg三色光，其中，r为红光、b为蓝光、g为绿光，直至所述光源装置工作结束。

需要说明的是，在上述任一实施例中，所述朗伯反射段不仅可以透过红光，还可以透过蓝光，从而当所述发光模块101中的红色光源和蓝色光源交替射向所述朗伯反射段时，所述发光模块101可以出射对应颜色的光线。

在上述任一实施例中，本发明对所述第一区域里所述多个发光色段中各发光色段均不做限定，具体视情况而定。

在上述任一实施例的基础上，在本发明的一个实施例中，所述光源模块100包括蓝色激光二极管和红色激光二极管组成的光源阵列。优选的，在该光源阵列中，所述蓝色激光二极管和所述红色激光二极管交错排布，如图7所示，从而使得所述红色激光二极管和所述蓝色激光二极管发射的光线可以通过同一光路射向所述发光模块101。

在本发明实施例中，优选的，光源模块100发出至少两种不同波长的光，发光模块101至少包括一个朗伯反射段，修色模块102包括一个滤光区域，该滤光区域对该至少两种不同波长的光都进行修色滤光，而且该滤光区域对应朗伯反射段。该技术方案使得来自光源模块100的两种不同波长的光被朗伯反射段反射后，都能够通过该滤光区域的修色滤光成为出射光，避免了该滤光区域只能输出一种波长的光而造成的循环设置困难，有利于简单的通过配合光源模块100的至少两种不同光波长的光的开关形成输出光的循环。例如，假如该滤光区域只能对蓝光修色滤光，则光源模块100的红光输出时，无法通过该滤光区域，则该色段被固定为蓝光色段，无法与该色段前/后的红光色段连接为一个色段。而本发明实施例的方案中，通过对光源模块100的调节，该色段既可以为红光色段，又可以为蓝光色段，极大的方便了色段循环次序的调节。

此外，本发明实施例还提供了一种包括上述任一实施例所提供的光源装置的投影系统。如图8所示，在本发明的一个具体实施例中，所述投影系统包括：上述任一实施例所提供的光源装置10、光中继系统20、匀光棒30、tir棱镜40、dmd(digitalmicromirrordevice，数字微镜器件)芯片50和投影镜头60，所述光源装置10出射的光线经所述光中继系统20、所述匀光棒30和所述tir棱镜40后到达所述dmd芯片50，经所述dmd芯片50调制后通过所述投影镜头60最终成像。

需要说明的是，在本发明实施例中，所述光源装置10包括：光源模块100、发光模块101、修色模块102和振动系统等结构；所述光中继系统20包括：第五透镜201、第六透镜202、第七透镜203、第八透镜204和第九透镜205，其中，所述第五透镜201和所述第六透镜位于所述修色模块103至所述匀光棒30的光路上，所述第七透镜203、所述第八透镜204和所述第九透镜205位于所述匀光棒30至所述tir棱镜40的光路上，由于所述光源装置的结构在上述实施例中已做了详细说明，所述光中继系统的工作原理已为本领域人员所熟知，本发明对此并不做详细赘述。

综上所述，本发明实施例所提供的光源装置及包括该光源装置的投影系统，包括光源模块、发光模块、修色模块和震动系统，其中，所述发光模块包括多个发光色段，所述多个发光色段中至少部分发光色段用于接收所述光源模块发出的激发光并将其转换成特定波长的光线射出，形成第一出射光线，所述修色模块包括多个滤光区域，且所述修色模块上的多个滤光区域与所述发光模块上的多个发光色段一一对应，用于接收所述第一出射光线，对其修色滤光后形成第二出射光线射出，且所述修色模块与所述发光模块为一体结构，从而使得所述振动系统带动所述发光模块和所述修色模块做往复运动时，可以保证所述发光模块和所述修色模块严格同步，解决了由于所述发光模块和所述修色模块运动不同步而引起的颜色串扰现象。

而且，本发明实施例所提供的光源装置及包括该光源装置的投影系统中，在所述光源装置的工作过程中，所述振动系统带动所述发光模块沿第一预设方向做往返运动，从而增强了空气对流散热，提高了所述光源装置的散热效果。

此外，本发明实施例所提供的光源装置及包括该光源装置的投影系统中，通过所述振动系统带动所述发光模块做往复运动，从而增加了所述激发光的会聚光斑在单位时间内的扫描面积，而非让所述激发光的会聚光斑的扫描面积固定集中于所述发光模块的某一区域，有效降低了所述发光模块中的发光层在单位时间和单位面积下所承受的能量密度，提高了所述光源装置的散热效果，提高了所述光源装置的发光效率。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。