本发明涉及一种光源系统、投影设备及可用于投影设备的图像显示控制方法。
背景技术
目前，在显示(如投影领域)以及照明领域都开始越来越广泛的应用激光源，由于具有能量密度高，光学扩展量小的优势，在高亮度光源领域，激光源已经逐渐取代灯泡和led光源。而在这其中，采用第一光源激发荧光粉产生所需光线(如蓝光激光激发黄色荧光粉产生白光或特定颜色的光)的光源系统，以其光效高、稳定性好、成本低等优点成为应用的主流。
特别是在投影技术中，以空间调制器的数量主要分为单片式系统和三片式系统，在单片式系统中，光源需要时序地提供rgb三种颜色的光进行照明，最终在屏幕上呈现出彩色的画面。而在三片式系统中，光源需要提供白光源，并在光机中进行分光，分别照射三片空间调制器，最终合光在屏幕上呈现出彩色的画面。在使用激光作为光源的三片式投影技术中，采用蓝光激光作为激发光源激发黄色荧光粉产生的白光源，以其光效高、稳定性好、成本低等优点成为应用的主流。
在光源系统构成中，可以采用区域镀膜的形式，在区域镀膜处透射或者反射蓝光，激发黄色荧光粉后产生蓝光+黄光得到的白光，经收集的白光经过区域镀膜，部分蓝光会损失，最终形成的白光束角方向上中心缺少蓝光，在应用中会对光束的质量造成影响。请参阅图1及图2，图1是一种现有技术的光源系统100的结构示意图，图2是图1所示的光源系统100的区域分光片106的结构示意图。所述光源系统包括激发光源101、匀光装置103、区域分光片106、收集透镜104、散射粉片105、中继透镜107及方棒108。
具体地，所述激发光源101一般为蓝光激光光源，其发出激发光束经过所述匀光装置103匀光后，通过所述区域分光片106，如图2所示，所述区域分光片106中心区域镀膜为透蓝镀膜，区域外为反射镜。所述激发光经过所述收集透镜104收集后入射到所述散射粉片105上，所述激发光经过所述散射粉片105散射后以朗伯光的形式反射，在散射的过程中存在5％左右的散射粉片的自吸收损失，反射的激发光光经所述收集透镜104收集后出射，由于所述收集透镜104的大小有限，因此无法将郎伯发散的光线完全收集，存在5％～10％的损失。所述激发光进一步在所述区域分光片106处被反射，所述激发光在所述中心区域处会透射而损失掉8％～10％的能量(即区域损失)，造成所述光源系统100的光利用率较低。此外，经过所述中继透镜107成像到所述方棒108入口，最终从所述方棒108出口出射。由于入射到所述方棒108的光束中，由于上述区域损失的存在，光束中心部分缺少蓝色激发光，因此，在从方棒108出口出射的光存在颜色不均匀的现象。综上所述，在现有的光源系统100中，激发光(即蓝色光)的利用率较低，有散射粉片105自吸收损失、收集效率的损失以及区域镀膜的损失，并且区域镀膜损失对光源系统的均匀性也造成影响。
技术实现要素：
针对以上技术问题，有必要提供一种可改善上述问题的光源系统及投影设备，也有必要提供一种可用于投影设备的图像显示控制方法。
一种光源系统，其包括激发光源、辅助光源、及波长转换装置。所述激发光源用于发出激发光，所述波长转换装置包括转换区域和反射区域，所述波长转换装置周期性运动，使得所述转换区域和反射区域分时地周期性位于所述激发光的光路上；所述转换区域用于将所述激发光转换为受激光并出射，所述反射区域用于将所述激发光反射后出射；从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光位于所述波长转换装置的同一侧但光轴不重合，且从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光均被引导至所述出光通道，所述辅助光源用于发出辅助光，所述辅助光与所述受激光的光谱不重合，所述辅助光也被引导至所述出光通道。
一种投影设备，所述投影设备包括光源系统，所述光源系统包括激发光源、辅助光源、及波长转换装置。所述激发光源用于发出激发光，所述波长转换装置包括转换区域和反射区域，所述波长转换装置周期性运动，使得所述转换区域和反射区域分时地周期性位于所述激发光的光路上；所述转换区域用于将所述激发光转换为受激光并出射，所述反射区域用于将所述激发光反射后出射；从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光位于所述波长转换装置的同一侧但光轴不重合，且从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光均被引导至所述出光通道，所述辅助光源用于发出辅助光，所述辅助光与所述受激光的光谱不重合，所述辅助光也被引导至所述出光通道。
一种投影设备，所述投影设备包括光源系统，所述光源系统包括激发光源、红外光源、及波长转换装置。所述光源系统包括激发光源、辅助光源、及波长转换装置。所述激发光源用于发出激发光，所述波长转换装置包括转换区域和反射区域，所述波长转换装置周期性运动，使得所述转换区域和反射区域分时地周期性位于所述激发光的光路上；所述转换区域用于将所述激发光转换为受激光并出射，所述反射区域用于将所述激发光反射后出射；从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光位于所述波长转换装置的同一侧但光轴不重合，且从所述波长转换装置出射的所述受激光及所述激发光均被引导至所述出光通道，所述红外光源用于发出红外光，所述红外光被用于调制红外图像，所述红外光与所述受激光的光谱不重合，所述红外光也被引导至所述出光通道。
一种图像显示控制方法，其包括如下步骤：
接收图像数据，基于图像数据产生图像显示数据信号；
提供第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光及红外光；
基于图像显示数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光；
基于图像显示数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光；
基于图像显示数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光；及
基于图像显示数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，所述第一、第二及第三颜色分别为红绿蓝三基色。
进一步地，所述方法还包括如下步骤：
提供第四颜色光，基于图像显示数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光。
进一步地，所述图像显示控制方法中，所述图像显示数据信号包括第一颜色数据信号、第二颜色数据信号、第三颜色数据信号及第四颜色数据信号，其中，所述方法中，基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光、基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、基于所述第四颜色数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光、及基于所述四个颜色数据信号其中的至少一个对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，所述图像显示控制方法中，进行一帧图像的调制时段包括四个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段、第二子帧图像调制时段、第三子帧图像调制时段及第四子帧图像调制时段，所述方法中，在所述第一子帧图像调制时段基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段基于所述第四颜色数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光、在所述第三子帧图像调制时段基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、及在所述第四子帧图像调制时段基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光及所述红外光进行图像调制产生第一颜色图像光及红外图像光。
进一步地，所述图像显示控制方法中，所述图像显示数据信号包括第一颜色数据信号、第二颜色数据信号、第三颜色数据信号及红外数据信号，其中，所述方法中，基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光、基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、及基于所述红外数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，所述方法还包括：对所述图像数据进行解码获得所述第一至第三颜色数据信号，且将所述第一至第三颜色数据信号中的一个数据信号作为所述红外数据信号。
进一步地，所述方法还包括：将所述第一颜色数据信号作为所述红外数据信号。
进一步地，所述图像显示控制方法中，进行一帧图像的调制时段包括四个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段、第二子帧图像调制时段、第三子帧图像调制时段及第四子帧图像调制时段，其中，所述方法中，在所述第一子帧图像调制时段基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段基于所述红外数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光、在所述第三子帧图像调制时段基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、及在所述第四子帧图像调制时段基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光。
进一步地，所述方法还包括：提供第一调制模块及第二调制模块，利用所述第一调制模块对所述第一颜色光及第二颜色光进行图像调制，利用第二调制模块用于对所述第三颜色光及所述红外光进行图像调制。
进一步地，所述方法还包括：
对所述图像数据进行解码获得所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号，基于所述第一至第三颜色数据信号计算红外数据信号，设所述第一至第三数据信号中任意一个像素的信号值为a、b、c，所述任意一个像素的红外数据信号值ir＝(a*a+b*b+c*c)/ymax，其中所述a、b、c分别代表所述第一、第二及第三颜色光的亮度，ymax＝a+b+c。
进一步地，所述图像显示控制方法中，进行一帧图像的调制时段包括三个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段、第二子帧图像调制时段、第三子帧图像调制时段，所述方法中，在所述第二子帧图像调制时段基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第三子帧图像调制时段基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、在所述第一子帧图像调制时段基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光，所述光调制模块还在所述第一、第二及第三子帧图像调制时段基于所述红外数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，所述图像显示控制方法中，所述方法中，对所述图像数据进行解码获得所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号，基于所述第一至第三颜色数据信号计算红外数据信号，设所述第一至第三数据信号中任意一像素的信号值为a、b、c，所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光的亮度分别为a、b、c，控制所述红外光在所述三个子帧图像调制时段的亮度分别为d、e及f，其中d＝α*a；e＝α*b；f＝α*c，即所述红外光在所述三个子帧像调制时段的亮度分别为所述第一至第三颜色光的亮度的α倍。
进一步地，所述图像显示控制方法中，所述红外光在所述第一、第二及第三子帧图像调制时段亮度分别为l1、l2及l3，l3<l1<l2。
进一步地，所述图像显示控制方法中，通过光源系统提供所述第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光及红外光，该光源系统包括激发光源、红外光源、波长转换装置、及区域分光装置，所述区域分光装置包括第一区域与第二区域，所述波长转换装置包括反射区域及转换区域，其中：
所述激发光源用于发出激发光，所述区域分光装置的第一区域将所述激发光引导至所述反射区域及所述转换区域，其中所述激发光沿预定角度倾斜入射至所述反射区域，所述激发光包括入射到所述反射区域的第一部分激发光及入射到所述转换区域的第二部分激发光；
所述反射区域将所述第一部分激发光反射至所述区域分光装置的第二区域，所述区域分光装置的第二区域用于将所述第一部分激发光引导至出光通道；及
所述转换区域将所述第二部分激发光转换为受激光并将所述受激光反射，所述受激光被引导至所述出光通道，所述受激光在所述出光通道中的光路通道将所述第一部分激发光在所述出光通道中的光路通道包围，所述红外光源用于发出所述红外光，所述红外光被引导至所述出光通道，所述受激光包括颜色而不同的第一受激光及第二受激光，所述出光通道中的所述第一部分激发光、所述第一受激光、所述第二受激光分别作为所述第一颜色光、第二颜色光及所述第三颜色光。
进一步地，所述图像显示控制方法中，所述红外光在所述出光通道中的光路通道与所述第一部分激发光在所述出光通道中的光路通道重合。
与现有技术相比较，所述光源系统中，从所述波长转换装置出射的所述受激光和激发光位于所述波长转换装置的同一侧但光轴不重合，即由于经所述反射区域反射后，所述激发光的光路相较于入射光路发生了偏移，从而所述激发光从所述波长转换装置返回的区域与所述激发光的入射区域是不同的，进而在不增加额外元件的情况下可以避免所述入射区域产生的损耗，提高所述光源系统的光利用率以及减少区域镀膜处损失造成的出光不均。
进一步地，所述光源系统、投影设备及图像显示控制方法中，进一步提供辅助光，所述辅助光与所述受激光的光谱不重合，且被用于红外图像调制或紫外光曝光等作用，增加使用所述光源系统的投影设备的功能，提高用户体验性。
附图说明
图1是一种现有技术的光源系统的结构示意图。
图2是图1所示的光源系统的区域分光片的结构示意图。
图3是本发明第一实施方式的光源系统的结构示意图。
图4是图3所示光源系统的区域分光装置的平面结构示意图。
图5是图3所示光源系统的波长转换装置及散射装置的结构示意图。
图6是图3所示光源系统的发光时序图。
图7是本发明第一实施方式的投影设备的结构示意图。
图8是图7所示投影设备的图像显示控制方法的流程图。
图9是本发明第二实施方式的光源系统的波长转换装置及散射装置的结构示意图。
图10是本发明第二实施方式的光源系统的发光时序图。
图11是本发明第二实施方式的投影设备的结构示意图。
图12是本发明第三实施方式的投影设备的结构示意图。
图13是本发明第四实施方式的投影设备的结构示意图。
图14是本发明第五实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图15是图14所示光源系统的部分放大示意图.
图16是本发明第六实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图17是本发明第七实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图18是本发明第八实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图19是本发明第九实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图20是本发明第十实施方式的投影设备的光源系统的结构示意图。
图21是本发明第十一实施方式的投影设备的结构示意图。
图22是图21所示投影设备的光源系统的发光时序图。
主要元件符号说明
光源系统200、300、600、700、800、900、1000、1200、1300
激发光源201
辅助光源202、1302
补充光源203、1003、1203
合光装置212
波长转换装置207、307、607、707、807、1007、1207
匀光器件204
区域分光装置205、705、805、905、1005
引导装置213、612、713、813、913、1308
散射装置210、310、610、710、810、910、1010
匀光装置211、611、711、811、911、1111、1311
合光元件212b
第一收集系统206a
第二收集系统206b
第三收集系统206c、1006c
第一区域205a
第二区域205b
第三区域205c、1205c
反射区域215、615
第一反射区域315a
第二反射区域315b
反射表面615c
转换区域214
第一转换区域214a、314a
第二转换区域214b、314b
第三转换区域214c
散射区域217
第一散射区域317a
第二散射区域317b
第一滤光区域218a、318a
第二滤光区域218b、318b
第三滤光区域218c
出光通道216、1116
反射镜209、709、809、909、1009
分光片208、708、808、908、1008
第一出光通道216a、616a、716a、816a、916a、1316a
第二出光通道216b、616b、716b、816b、916b、1316b
投影设备220、320、420、520、1320
数据处理模块230、1330
光调制模块240、340、440、540、1340
投影镜头250
信号接收单元231
信号解码单元232、532
融合器233
控制器242、342、442
调制器243、343、443
步骤s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7
波长转换周期t
子帧图像调制时段t1、t2、t3、t4
第一调制模块441a
第二调制模块441b
信号处理单元534
引导元件212a、1113
第一补充光源1203a
第二补充光源1203b
光源控制器1319
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图3，图3是本发明第一实施方式的光源系统200的结构示意图。该光源系统200包括激发光源201、辅助光源202、补充光源203、合光装置212、波长转换装置207、匀光器件204、区域分光装置205、引导装置213、散射装置210、匀光装置211、第一收集系统206a、第二收集系统206b及第三收集系统206c。
所述激发光源201用于发出激发光，所述激发光源201可以为半导体二极管或者半导体二极管阵列。所述半导体二极管阵列可以为激光二极管(ld)等。该激发光可以为蓝色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限。本实施方式中，所述激发光源201为蓝色光半导体激光二极管，用于发出蓝色激光作为所述激发光。
所述辅助光源202用于发出辅助光，如红外光，所述辅助光源202可以为半导体二极管或者半导体二极管阵列。所述半导体二极管阵列可以为激光二极管(ld)等。本实施方式中，所述辅助光源202为红外光半导体激光二极管，用于发出红外光激光作为所述红外光，其中所述红外光可以被用于调制红外图像。在另一种实施方式中，所述辅助光源202可以为紫外光源，用于发出紫外光作为所述辅助光，所述紫外光可以被用于紫外光曝光。
所述合光装置212位于所述激发光源201发出的所述激发光及所述辅助光源202发出的辅助光(如红外光)所在的光路上，用于将所述激发光与所述辅助光(如红外光)进行合光。所述合光装置212包括合光元件212b，所述合光元件212b接收所述辅助光源202发出的辅助光及所述激发光源201发出的激发光，并将所述辅助光及所述激发光中的一种透射以及将所述辅助光及所述激发光中的另外一种反射从而将所述辅助光及所述激发光合光，所述合光后的辅助光及所述激发光被提供至所述波长转换装置207，其中所述合光后的辅助光及所述激发光的光路通道重合。
具体地，所述合光装置212还包括引导元件212a，所述引导元件212a将所述激发光源201发出的激发光引导(如反射)至所述合光元件212b，所述合光元件218还接收所述辅助光源202发出的所述红外光，从而所述红外光与所述激发光在所述合光元件218处合光。可以理解，所述引导元件212a可以为反射元件，如反射镜，所述合光元件212b可以合光膜片。可以理解，在变更实施方式中，在不需要红外光的光源系统100及投影设备中，所述辅助光源202及所述合光装置212均可以被省略。
所述匀光器件204位于所述合光装置212发出的所述激发光及所述红外光所在的光路上，用于对所述合光装置212发出的所述激发光及所述红外光进行匀光。可以理解，在变更实施方式中，所述匀光器件204可以被省略。
请参阅图4，图4是图3所示光源系统200的区域分光装置205的平面结构示意图。所述区域分光装置205包括第一区域205a与第二区域205b，所述第一区域205a位于所述匀光器件204发出的所述激发光及所述红外光所在的光路上，所述区域分光装置205的第一区域205a将所述激发光引导(如透射)至所述波长转换装置207，其中所述激发光沿预定角度(如30度的入射角)倾斜入射至所述波长转换装置207。具体地，所述区域分光装置205可以为分光膜片(如二向色片)，所述分光膜片相较于所述激发光的方向大致呈45度放置。平面上，所述分光膜片可以大致呈矩形，所述第二区域205b可以位于所述第一区域205a的外围，具体地，所述第一区域205a可以位于所述区域分光装置205的一侧，大致位于所述区域分光装置205的中心与所述区域分光装置205其中一侧边(如下侧边)的中央位置。所述第一区域205a为可透射激发光及红外光的镀膜区域，所述第一区域205a还可以反射波长长于所述激发光及所述红外光的其他光，如红色光、绿色光、黄色光。所述第二区域205b为可以反射激发光及其他光(如红色光、绿色光、黄色光)的镀膜区域。
所述第一收集系统206a位于所述区域分光装置205及所述波长转换装置207之间，用于对所述区域分光装置205及所述波长转换装置207之间的光进行汇聚、收集处理。具体地，所述第一收集系统206a可以包括收集透镜，如凸透镜。所述第一收集系统206a可以邻近所述波长转换装置207设置，且所述第一区域205a发出的激发光及所述红外光的光路相较于所述第一收集系统206a的光轴平行但是具有预定距离，从而所述第一收集系统206a对所述激发光及所述红外光进行收集后使得所述激发光及所述红外光沿所述预设角度入射至所述波长转换装置207。
请参阅图5，图5是图3所示光源系统200的波长转换装置207及散射装置210的结构示意图。所述波长转换装置207包括反射区域215及转换区域214，所述反射区域215与所述转换区域214可以为圆周方向依序设置的分段区域，所述光源系统200工作时，所述波长转换装置207沿圆周方向转动使得所述反射区域215与所述转换区域214依序位于所述第一收集系统206a发出的所述激发光所在的光路上。所述第一区域205a透射的激发光可以沿所述预定角度(如较小的角度：30度)倾斜入射至所述反射区域213及所述转换区域214。按照入射到不同区域的激发光做划分，所述激发光包括入射到所述反射区域215的第一部分激发光及入射到所述转换区域214的第二部分激发光。其中，可以理解，由于所述波长转换装置207沿圆周方向转动，所述第一部分激发光与所述第二部分激发光是分时提供到所述反射区域215与所述转换区域214的。
所述反射区域215可以包括具有反射材料的镜面反射表面，用于将所述第一部分激发光及所述红外光反射，由于所述第一部分激发光及所述红外光沿所述预定角度倾斜入射至所述反射区域215，使得所述反射区域215对所述第一部分激发光及所述红外光进行镜像对称角度的反射后，所述第一部分激发光及所述红外光的光路相较于入射光路发生了偏移，从而所述第一部分激发光及所述红外光从所述波长转换装置207反射回所述区域分光装置205的区域205a’(即所述第二区域205b)与所述激发光及所述红外光的入射区域(即所述第一区域205a)是不同的，进而在不增加额外元件的情况下可以避免所述入射区域(即所述第一区域205a)产生的损耗，提高所述光源系统200的光利用率。
所述转换区域214可以包括设置有荧光材料与散射粉的反射表面，用于接收所述第二部分激发光、并将所述第二部分激发光转换为受激光、以及将所述受激光反射至所述波长转换装置。其中，所述受激光与所述辅助光的光谱不重合，本实施方式中，所述转换区域214的数量为三个，分别为第一转换区域214a、第二转换区域214b及第三转换区域214c，每个转换区域214用于产生一种颜色的受激光，所述受激光包括第一受激光、第二受激光及第三受激光。具体地，所述第一转换区域214a设置有第一荧光材料，如红色荧光材料，用于接收所述第二部分激发光并产生所述第一受激光(如红色受激光)。所述第二转换区域214b设置有第二荧光材料，如绿色荧光材料，用于接收所述第二部分激发光并产生所述第二受激光(如绿色受激光)。所述第三转换区域214c设置有第三荧光材料，如黄色荧光材料，用于接收所述第二部分激发光并产生所述第三受激光(如红色受激光)。本实施方式中，所述第一转换区域214a、所述第二转换区域214b、所述第三转换区域214c及所述反射区域215为沿圆周方向首尾相接设置的四个分段区域。如前所述，所述激发光、所述第一受激光及所述第二受激光分别为红绿蓝三基色光，所述第三受激光为第四颜色光，如黄色光。
其中，所述转换区域214产生的受激光以朗伯光的形式反射射出，即以较大的光束孔径出射，而所述反射区域215反射的所述第一部分激发光及所述红外光由于由小角度入射而也以小角度反射，使得所述转换区域214发出的受激光的光路与所述反射区域215发出的第一部分激发光及所述红外光的光路不同，其中所述受激光的光路的孔径较大，位于所述第一部分激发光及所述红外光的外围。进一步地，所述波长转换装置207的反射区域215反射的所述第一部分激发光及所述红外光经由所述第一收集系统206a透射与收集后被引导至所述区域分光装置205的第二区域205b。所述第二区域205b为反射所述激发光(如反射蓝色光)的区域，故，所述第二区域205b将所述波长转换装置的反射区域215反射的所述第一部分激发光引导(如反射)至出光通道216。所述波长转换装置207的转换区域214发出的所述受激光经由所述第一收集系统206a透射与收集后被引导至所述区域分光装置205，其中由于所述受激光的光路的孔径较大，故所述受激光还入射至所述区域分光装置205的所述第一部分激发光及所述红外光入射区域的外围，所述区域分光装置205还将所述受激光引导(如反射)至所述出光通道216。其中，所述受激光在所述出光通道216中的光路通道将所述第一部分激发光及所述红外光在所述出光通道216中的光路通道包围，从而所述光源系统200的出光通道216的空间可以相对较小，改善出光通道空间较大造成的光源系统体积较大不利于小型化微型化等问题。
本实施方式中，所述出光通道216包括第一出光通道216a及第二出光通道216b，所述区域分光装置205将所述波长转换装置207发出的光经由所述第一出光通道216a引导(如反射)至所述引导装置213，所述引导装置213将所述第一出光通道216a中的光引导(如反射)至所述第二出光通道216b。
所述第二收集系统206b可以位于所述区域分光装置205与所述引导装置213之间的第一出光通道中，用于对所述第一出光通道216a中的光进行收集与汇聚后提供至所述引导装置213。所述第二收集系统206b可以包括收集透镜，如凸透镜。
所述引导装置213位于所述区域分光装置205发出的光所在的光路上，其经由所述第二收集系统206b接收所述区域分光装置205反射的所述第一部分激发光、所述红外光及所述受激光。具体地，所述引导装置213可以包括分光片208及反射镜209，所述分光片208接收所述区域分光装置205经由所述第一出光通道216a出射的所述受激光并将所述受激光反射至所述第二出光通道216b，所述反射镜209接收所述区域分光装置205经由所述第一出光通道216a出射的所述第一部分激发光并将所述第一部分激发光反射至所述第二出光通道216b。
本实施方式中，所述反射镜209的反射表面为凸面，所述分光片208将所述第一出光通道216a中的所述第一部分激发光透射至所述反射镜209，所述反射镜209将所述第一部分激发光反射且所述第一部分激发光经由所述分光片透射至所述第二出光通道216b。所述反射镜209的凸面的反射表面用于校正所述第一部分激发光(蓝色光)与红外光的光程，具体来说，由于所述第一部分激发光与红外光的光程较所述受激光(红色光、绿色光及黄色光)的光程不同，通过设置具有凸面反射表面的反射镜209使得所述第一部分激发光与红外光的光程加长，进而可与所述受激光的光程基本相同，从而使得所述第一部分激发光与所述受激光在所述匀光装置211的入口均成像对焦的光斑，避免所述第一部分激发光的成像离焦，有助于提高所述匀光装置211的耦合效率及颜色均匀性。
所述散射装置210位于所述引导装置213发出的光所在的光路上，用于接收所述出光通道216的光并对所述出光通道216出射的光进行散射。具体地，所述散射装置210可以经由所述第三收集系统206c收集汇聚后被引导至所述散射装置210。其中，所述第三收集系统206c也可以包括收集透镜，如凸透镜，所述第三收集系统206c将所述出光通道216发出的光经由所述散射装置210收集至所述匀光装置211的入口。
请参阅图5，所述散射装置210包括散射区域217与滤光区域218，所述散射区域217与所述滤光区域218沿圆周方向设置，所述光源系统200工作时，所述散射区域217与所述滤光区域218交替位于所述出光通道216射出的所述第一部分激发光(及所述红外光)与所述受激光所在的光路上，使得所述散射区域217对所述出光通道216出射的激发光及红外光进行散射，所述滤光区域218对所述出光通道216出射的所述受激光进行过滤。
本实施方式中，所述滤光区域218包括第一滤光区域218a、第二滤光区域218b及第三滤光区域218c，所述第一滤光区域218a、第二滤光区域218b及第三滤光区域218c及所述散射区域217共四个分段区域沿圆周方向相接设置，所述第一滤光区域218a用于对所述出光通道216出射的所述第一受激光进行过滤，所述第二滤光区域218b用于对所述出光通道216出射的所述第二受激光进行过滤，所述第三滤光区域218c用于对所述出光通道216出射的所述第三受激光进行过滤。可以理解，所述第一滤光区域218a上可以设置有第一滤光材料，如红色滤光材料，用于对所述第一受激光进行过滤，使得第一颜色的光(如红色光)通过并射入所述匀光装置211。所述第二滤光区域218b上可以设置有第二滤光材料，如绿色滤光材料，用于对所述第二受激光进行过滤，使得第二颜色的光(如绿色光)通过并射入所述匀光装置211。所述第三滤光区域218c上可以设置有第三滤光材料，如黄色滤光材料，用于对所述第三受激光进行过滤，使得第三颜色的光(如黄色光)通过并射入所述匀光装置211。
本实施方式中，所述散射装置210与所述波长转换装置207为一体结构，所述散射区域217及所述滤光区域218位于所述反射区域215及所述转换区域214的内侧。所述散射装置210与所述波长转换装置207同心设置且可以具有同一个位于圆心的驱动轴，用于带动所述散射装置210与所述波长转换装置207沿圆周方向转动。
所述匀光装置211用于接收所述散射装置210出射的光并对所述散射装置210出射的光进行匀光及合光。所述匀光装置211可以为方棒，经所述第三收集系统206c收集后的所述第一部分激发光、所述红外光进一步经所述散射区域217散射后被引导至所述匀光装置211的入口，经所述第三收集系统206c收集后的所述受激光进一步经所述滤光区域218过滤后被引导至所述匀光装置211的入口。可以理解，基于以上波长转换装置207及散射装置210的结构可知，所述第一部分激发光与所述红外光是同时被引导至所述匀光装置211，所述第一部分激发光、所述第一受激光、所述第二受激光及所述第三受激光是顺序被引导至所述匀光装置211(即在不同时段被引导至所述匀光装置)，所述匀光装置211对所述第一部分激发光、所述第一受激光、所述第二受激光及所述第三受激光是通过时分复用的方式合光。
本实施方式中，所述补充光源203还发出补充光，所述补充光与所述受激光具有至少部分相同的颜色成分，用于对所述受激光进行特定颜色光的补充。所述补充光可以为红色补充光，所述补充光源203可以包括半导体二极管或者半导体二极管阵列，所述半导体二极管可以为激光二极管(ld)等。本实施方式中，所述补充光源203为红光半导体激光二极管，用于发出红色激光作为所述补充光。可以理解，在变更实施方式中，所述补充光源203也可以包括绿色半导体激光二极管，用于发出绿色激光作为所述补充光。
所述区域分光装置205中，所述第二区域205b进一步包括第三区域205c，所述第三区域205c可以透射所述补充光，所述第三区域205c可以位于所述区域分光装置205的中心，所述补充光源203发出的所述补充光经由所述第三区域205c透射后经由所述第一收集系统206a被引导至所述波长转换装置207。其中所述补充光的光路可以与所述第一收集系统206a的光轴重合使得所述补充光可以不改变方向入射至所述波长转换装置207的转换区域214。具体地，所述补充光被引导至所述转换区域214，所述转换区域214将所述补充光散射及反射，使得所述补充光与所述受激光一并被经由所述第一收集系统206a引导至所述区域分光装置205，所述区域分光装置205进一步将所述补充光及所述受激光一起引导(如反射)至所述出光通道216，其中所述补充光在所述出光通道216中的光路通道与所述受激光在所述出光通道中的光路通道重合。本实施方式中，所述补充光与所述第一受激光颜色相同，所述补充光源203可以在所述第一转换区域214a发出所述第一受激光时开启，使得所述第一转换区域214a将产生的第一受激光及接收到所述补充光一并引导至所述区域分光装置205，进而引导至所述出光通道216及散射装置210。
请参阅图6，图6是图3所示光源系统200的发光时序图。从所述时序图可以看出，在一个波长转换周期t(也称色轮周期)内，所述波长转换装置207依序发出第一受激光、第三受激光、第二受激光及第一部分激发光，其中所述红外光还与所述第一部分激发光同时发出，即依序分出红色光、黄色光、绿色光及蓝色光(与红外光)。具体地，所述激发光源201在整个波长转换周期t内始终开启，所述辅助光源202在所述波长转换装置207发出第一部分激发光的时段开启即可，所述补充光源203在所述波长转换装置发出第一受激光的时段(即在所述波长转换装置207发出与所述补充光具有颜色成分的受激光时)开启即可。
请参阅图7，图7是采用上述光源系统200的投影设备220的结构示意图。除了所述光源系统200外，所述投影设备220还包括数据处理模块230、光调制模块240及投影镜头250。所述数据处理模块230用于接收图像数据并基于所述图像数据产生图像显示数据信号，所述光调制模块240用于基于所述图像显示数据信号对所述第一部分激发光进行图像调制产生第一颜色图像光(如蓝色图像光)、用于基于所述图像显示数据信号对所述第一受激光进行图像调制产生第二颜色图像光(如红色图像光)、用于基于所述图像显示数据信号对所述第二受激光进行图像调制产生第三颜色图像光(如绿色图像光)、用于基于所述图像显示数据信号对所述第三受激光进行图像调制产生第四颜色图像光(如黄色图像光)、及还用于基于所述图像显示数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。如前所述，所述第一颜色、所述第二颜色及所述第三颜色分别为红绿蓝三基色，所述第四颜色为黄色。所述投影镜头250用于接收所述第一颜色图像光、第二颜色图像光、第三颜色图像光、第四颜色图像光及红外图像光并进行图像的投影显示。
具体来说，所述数据处理模块230可以包括信号接收单元231、信号解码单元232及融合器233，所述信号接收单元231、所述信号解码单元232与所述融合器233依序电连接，所述信号接收单元231接收待显示的图像数据并将所述待显示的图像数据依次提供至所述信号解码单元232，所述信号解码单元232对所述图像数据进行解码获得所述图像显示数据信号，所述融合器233接收所述信号解码单元232解码获得的所述图像显示数据信号并将所述图像显示数据信号提供至所述光调制模块240。所述图像显示数据信号包括第一颜色数据信号、第二颜色数据信号、第三颜色数据信号及第四颜色数据信号。
本实施方式中，所述光调制模块240基于所述第一颜色数据信号对所述第一部分激发光及所述红外光进行图像调制产生第一颜色图像光及红外图像光、基于所述第二颜色数据信号对所述第一受激光进行图像调制产生第二颜色图像光、基于所述第三颜色数据信号对所述第二受激光进行图像调制产生第三颜色图像光、基于所述第四颜色数据信号对所述第三受激光进行图像调制产生第四颜色图像光。可以理解，本实施方式中，所述光调制模块240基于所述第一颜色数据信号对所述红外光进行图像调制产生所述红外图像光，但是，在变更实施方式中，所述光调制模块240也可以基于所述第二、第三及第四颜色数据信号其中的至少一个对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，请参阅图6，在所述波长转换周期t内，所述光调制模块240进行一帧图像的调制，可以理解，所述波长转换周期t也可以被看做一帧图像的调制时段(或者说一帧图像的调制周期)，所述一帧图像的调制时段包括四个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段t1、第二子帧图像调制时段t2、第三子帧图像调制时段t3及第四子帧图像调制时段t4。所述四个时间段可以连续设置，具体地，所述波长转换装置207在所述四个时间段(即四个子帧图像调制时段)依序发出第一受激光、第三受激光、第二受激光及第一部分激发光，其中所述红外光还与所述第一部分激发光同时发出，即依序分出红色光、黄色光、绿色光及蓝色光(与红外光)。具体地，所述激发光源在整个波长转换周期(即四个子帧图像调制时段)内始终开启，所述红外光源在所述波长转换装置发出第一部分激发光的时段(即第四子帧图像调制时段t4)开启即可，所述补充光源203在所述波长转换装置207发出第一受激光的时段(即第一子帧图像调制时段t1)开启即可。
进一步地，所述光调制模块240在所述第一子帧图像调制时段t1基于所述第二颜色数据信号对所述第一受激光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段t2基于所述第四颜色数据信号对所述第三受激光进行图像调制产生第四颜色图像光、及在所述第三子帧图像调制时段t3基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、及在所述第四子帧图像调制时段t4基于所述第一颜色数据信号对所述第一部分激发光及所述红外光进行图像调制产生第一颜色图像光及红外图像光。
本实施方式中，所述光调制模块240包括一调制模块，所述调制模块基于所述图像显示数据信号在四个时间段顺序调制所述光源系统发出的光来产生图像光。所述光调制模块240可以包括控制器242及调制器243。所述控制器242接收所述图像显示数据信号并对所述图像显示数据信号转换为调制时序控制信号，并将所述调制时序控制信号提供至所述调制器243。所述调制器243包括多个调制单元(如反射镜单元)，其中每个调制单元用于产生待显示图像的一个像素的图像光，所述调制时序控制信号可以控制所述调制单元的开启程度(如开启时间)对所述光源系统200发出的光进行调制，从而展现对应的像素应该展现的亮度。其中，在所述波长转换周期t内，所述调制器243顺序调制所述光源系统200发出的光，从而顺序产生四子帧图像的图像光，分别为第二子帧的第二颜色图像光、第四子帧的第四颜色图像光、第三子帧的第三颜色图像光、及第一子帧的第一颜色图像光与红外光。可以理解，所述调制器243还可以产生光源控制信号至所述光源系统200，用于控制光源系统200发出的四种颜色光及红外光的时序，使得所述光源系统200发出的光的时序与所述调制器243的图像调制时序一致。在一种实施例中，所述控制器242可以为ddp，所述调制器243可以dmd，可以理解，所述光调制模块240为单片式dmd调制模块，且支撑rgby信号，dmd不需要对ir进行单独的控制，ir图像与蓝色光图像同步。
以下对所述投影设备的工作原理进行介绍，请参阅图8，图8是图7所示投影设备220工作时采用的图像显示控制方法的流程图。所述图像显示控制方法包括如下步骤s1、s2、s3、s4、s5、及s6。
步骤s1，接收图像数据，基于图像数据产生图像显示数据信号。可以理解，所述步骤s1可以由所述数据处理模块230完成。具体地，所述数据处理模块230接收一帧图像数据并基于所述一帧图像数据产生图像显示数据信号。所述信号接收单元231接收待显示的图像数据并将每帧图像数据提供至所述信号解码单元232，所述信号解码单元232对所述图像数据进行解码获得所述图像显示数据信号，所述融合器233接收所述信号解码单元232解码获得的所述图像显示数据信号并将所述图像显示数据信号提供至所述光调制模块240。所述图像显示数据信号包括第一颜色数据信号、第二颜色数据信号、第三颜色数据信号及第四颜色数据信号。
步骤s2，提供第一颜色光、第二颜色光、第三颜色光及红外光。可以理解，所述步骤s2可以由所述光源系统200完成，其中所述光源系统200发出的所述第一部分激发光、所述第一受激光及所述第二受激光可以分别作为所述第一颜色光、所述第二颜色光及所述第三颜色光。在一种实施方式中，所述步骤s2可以进一步包括提供第四颜色光步骤，则所述光源系统200发出的所述第三受激光可以作为所述第四颜色光。
步骤s3，基于图像显示数据信号对所述第一颜色光进行图像调制产生第一颜色图像光。
步骤s4，基于图像显示数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光。
步骤s5，基于图像显示数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光。
步骤s6，基于图像显示数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，在一种实施方式中，当所述步骤s2进一步包括提供所述第四颜色光的步骤，所述图像显示控制方法还可以进一步包括步骤s7：基于图像显示数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光。
具体地，所述方法中，所述步骤s3至s7可以由所述光调制模块240完成。所述光调制模块240可以基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光及红外光进行图像调制产生第一颜色图像光、基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、基于所述第四颜色数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光。
如图6所示，所述步骤s3至s7中，所述光调制模块240在所述第一子帧图像调制时段t1基于所述第二颜色数据信号对所述第二颜色光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段t2基于所述第四颜色数据信号对所述第四颜色光进行图像调制产生第四颜色图像光、在所述第三子帧图像调制时段t3基于所述第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、可以在所述第四子帧图像调制时段t4基于所述第一颜色数据信号对所述第一颜色光及所述红外光进行图像调制产生第一颜色图像光及红外图像光。
与现有技术相比较，所述光源系统200及投影设备220中，所述区域分光装置205控制所述激发光经由所述第一区域205a沿预定角度倾斜入射至所述反射区域215及所述转换区域214，所述反射区域215将所述第一部分激发光反射至所述第二区域205b，以使所述第二区域205b将所述第一部分激发光引导至所述出光通道216，由于经所述反射区域215反射后，所述第一部分激发光的光路相较于入射光路发生了偏移，从而所述第一部分激发光从所述波长转换装置207返回至所述区域分光装置205的区域205a’与所述激发光的入射区域(第一区域205a)是不同的，进而在不增加额外元件的情况下可以避免所述入射区域产生的损耗，提高所述光源系统200的光利用率。
具体来说，在现有的光源中，蓝色激发光经过波长转换装置207表面散射粉散射，与其他受激光通过扩展量合光，由于存在散射粉的吸收、收集透镜的收集效率损失、区域镀膜的损失，效率最高只能达到60％。在本发明中，第一部分激发光(如蓝色激光)与红外光的光路与受激光(如红绿黄等其他颜色的光)在所述出光通道216中走不同的光路，第一部分激发光的光束角度非常小，在所述波长转换装置207的反射区域215的表面镜面反射，没有反射率和收集效率的损失，在入射到所述区域分光装置205的表面时可以被完全反射，效率非常高，可以达到80％以上，相对于现有光源提高了33％，从而对光源系统200发出的光的颜色有很大的提升。而红外光与第一部分激发光的光路相同，效率可以做到与激发光效率相同甚至更高。其他受激光(除了红色受激光在第三区域205c有少量透射损失外)，如对亮度起主要作用的绿色光，因为没有区域镀膜，效率可以提高8％。综合上述优点，本发明提供的光源系统200是一种高效的光源。
进一步地，本实施方式中，所述光源系统200、投影设备220及图像显示控制方法中，所述辅助光源202进一步提供红外光，使得可以依据图像显示数据信号调制所述红外光产生红外图像光，增加红外显示功能，让夜间视觉变为可能，通过佩戴夜视眼镜(nightvisiongoggle,nvg)，可以观看投影仪投出的红外光图像，使得相关投影设备220可以应用于夜间模拟等某些特殊场合，例如军事作战、训练飞行员的训练模拟器中，即功能更佳丰富，应用领域更为广泛。
请参阅图9及图10，图9是本发明第二实施方式的光源系统的波长转换装置307及散射装置310的结构示意图，图10是本发明第二实施方式的光源系统发光时序图。所述光源系统与第一实施方式的光源系统的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统的描述基本上可以应用于所述光源系统，二者的差别主要在于：波长转换装置307及散射装置310的结构不同，所述光源系统的发光时序有所不同。
具体来说，本实施方式中，所述波长转换装置307的转换区域包括第一转换区域314a及第二转换区域314b，所述第一转换区域314a用于将接收到的激发光转换为所述第一受激光(如红色受激光)，所述第二转换区域314b用于将接收到的激发光转换为所述第二受激光(如绿色受激光)，其中所述第一、第二转换区域314a、314b与第一实施方式中的第一、第二转换区域214a、214b基本相同，此处就不再赘述其结构。反射区域包括第一反射区域315a与第二反射区域315b，所述第一反射区域315a将所述第一部分激发光反射至区域分光装置的第二区域，所述第二反射区域315b将所述红外光反射至区域分光装置的第二区域，即所述第一部分激发光及所述红外光入射至所述区域分光装置的不同的反射区域。其中，所述第一转换区域314a、第二转换区域314b、第一反射区域315a、第二反射区域315b可以为沿圆周方向设置首尾相接的四个分段区域，其中，所述第一转换区域314a与所述第二转换区域314b相对设置，所述第一反射区域315a与所述第二反射区域315b相对设置。
与上述波长转换装置307对应地，所述散射装置310中，滤光区域包括第一滤光区域318a及第二滤光区域318b，散射区域包括第一散射区域317a及第二散射区域317b。所述第一滤光区域318a用于对所述出光通道出射的所述第一受激光进行过滤，所述第二滤光区域318b用于对所述出光通道出射的所述第二受激光进行过滤，所述第一散射区域317a用于对所述出光通道出射的第一部分激发光进行散射，所述第二散射区域317b用于对所述红外光进行散射。所述第一滤光区域318a、所述第一散射区域317a、所述第二滤光区域318b、及所述第二散射区域317b沿圆周方向首尾相接设置的四个分段区域，其中，所述第一滤光区域318a与所述第二滤光区域318b相对设置，所述第一散射区域317a与所述第二散射区域317b相对设置。
具有所述波长转换装置307及散射装置310的光源系统工作时，在一个波长转换周期t(也称色轮周期或者说一帧图像的调制时段)内，所述波长转换装置依序发出第一受激光、红外光、第二受激光及第一部分激发光，即依序分出红色光、红外光、绿色光及蓝色光。具体地，激发光源在整个波长转换周期t内始终开启，红外光源在所述波长转换装置发出第一部分激发光的时段开启即可，补充光源在所述波长转换装置发出第一受激光的时段(即在所述波长转换装置307发出与所述补充光具有颜色成分的受激光时)开启即可。
进一步地，请参阅图11，图11是本发明第二实施方式的投影设备320的结构示意图。所述投影设备320采用上述第二实施方式的具有所述波长转换装置307及散射装置310的光源系统300。
在所述波长转换周期t内，光调制模块340进行一帧图像的调制，可以理解，所述波长转换周期t也可以被看做一帧图像的调制时段(或者说一帧图像的调制周期)，所述一帧图像的调制时段包括四个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段t1、第二子帧图像调制时段t2、第三子帧图像调制时段t3及第四子帧图像调制时段t4。所述四个时间段可以连续设置。具体地，所述波长转换装置307在所述四个时间段(即四个子帧图像调制时段)依序发出第一受激光、红外光、第二受激光及第一部分激发光，即依序分出红色光、红外光、绿色光及蓝色光。具体地，激发光源在整个波长转换周期t(即四个子帧图像调制时段)内始终开启，红外光源在第二子帧图像调制时段t2开启即可，补充光源在所述波长转换装置307发出第一受激光的时段(即第一子帧图像调制时段t1)开启即可。
进一步地，所述投影设备320及其图像显示控制方法中，所述光调制模块240在所述第一子帧图像调制时段t1基于第二颜色数据信号对所述第一受激光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段t2基于红外数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光、在所述第三子帧图像调制时段t3基于第三颜色数据信号对所述第三颜色光进行图像调制产生第三颜色图像光、及在所述第四子帧图像调制时段t4基于第一颜色数据信号对所述第一部分激发光进行图像调制产生第一颜色图像光及红外图像光。其中所述红外数据信号可以是所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号中任意一个数据信号。本实施方式中，主要以所述红外数据信号为第三颜色数据信号(即绿色数据信号)进行说明。
可以理解，所述光调制模块340的控制器342还可以产生光源控制信号至所述光源系统300，用于控制光源系统300发出的三种颜色光及红外光的时序，使得所述光源系统300发出的光的时序与所述调制器343的图像调制时序一致。另外，可以理解，本实施方式的投影设备的光调制模块340为单片式dmd模块，并且所述光调制模块340要求支持rgby信号，其中红外数据信号接入ddp的y通道，如图11所示。在这种情况下，由于控制器342的ddp处理的特性，只有在显示静态图像时，才能够显示红外光图像。
请参阅图12，图12是本发明第三实施方式的投影设备420的结构示意图。所述投影设备420与第二实施方式的投影设备320的结构基本相同，也就是说，上述对所述投影设备320的描述基本上可以应用于所述投影设备420，二者的差别主要在于：光调制模块440的结构有所不同。具体地，所述光调制模块440包括第一调制模块441a及第二调制模块441b，所述第一调制模块441a用于对所述第一部分激发光及第二受激光进行图像调制，所述第二调制模块441b用于对所述第一受激光及所述红外光进行图像调制。其中每个调制模块441都包括控制器442(如ddp)与调制器443(如dmd)。所述第一调制模块441a的控制器442接收第一颜色数据信号及第三颜色数据信号，所述第一调制模块441a的控制器442基于所述第一颜色数据信号及第三颜色数据信号产生第一时序控制信号控制所述第一调制模块441a的调制器443，使得所述第一调制模块441a的调制器443基于所述第一时序控制信号调制所述第一部分激发光及所述第二受激光产生所述第一颜色图像光及所述第三颜色图像光。所述第二调制模块441b的的控制器442接收第二颜色数据信号及红外数据信号，所述第二调制模块441b的的控制器442基于所述第二颜色数据信号及红外数据信号产生第二时序控制信号控制所述第二调制模块441b的调制器443，使得所述第二调制模块441b的调制器443基于所述第二时序控制信号调制所述第一受激光及所述红外光产生所述第二颜色图像光及所述红外图像光。本实施方式中，所述控制器442为支持rgb信号的ddp控制器，每个控制器442包括rgb三个信号输入通道。所述第一调制模块441a的控制器442的三个信号输入通道中的其中两个通道(如r通道与g通道)可以接收所述第三颜色数据信号(如绿色数据信号)，另外一个通道(如b通道)可以接收所述第一颜色数据信号(如蓝色数据信号)。所述第二调制模块441b的控制器442的三个信号输入通道中的其中两个通道(如r通道与g通道)可以接收所述第二颜色数据信号(如红色数据信号)，另外一个通道(如b通道)可以接收所述红外数据信号。其中所述红外数据信号可以采用所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号中的任意一个数据信号，本实施方式主要以所述红外数据信号采用第三颜色数据信号为例进行说明。
所述第三实施方式中，所述投影设备420采用双片式dmd调制模块，每个调制器443要求可处理rbg信号即可，这样使得红外数据信号可以与其他三种颜色数据信号(如蓝色、红色、绿色数据信号)相互独立，互不干扰。
请参阅图13，图13是本发明第四实施方式的投影设备520的结构示意图。所述投影设备520与第三实施方式的投影设备420的结构基本相同，也就是说，上述对所述投影设备420的描述基本上可以应用于所述投影设备520，二者的差别主要在于：数据处理模块530有所不同，其中红外数据信号采用基于第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号计算获得的数据信号。具体来说，所述数据处理模块530还包括信号处理单元534，所述信号处理单元534接收信号解码单元532输出的第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号，并基于所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号计算获得所述红外数据信号，即所述红外数据信号为所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号的复合信号。设所述第一至第三数据信号中任意一个像素的信号值为a、b、c，所述任意一个像素的红外数据信号的信号值ir符合如下公式：
ir＝(a*a+b*b+c*c)/ymax；
其中所述a、b、c分别代表提供到光调制模块540的所述第一部分激发光、所述第一受激光及所述第二受激光的亮度，当所述任意一个像素中，所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号均为(255，255，255)，此时图像亮度最大，即图像最大亮度ymax＝a+b+c。具体地，所述任意一个像素的红外数据信号的信号值ir可以为(a*a+b*b+c*c)/ymax的结果取整，如四舍五入的方式取整。举例来说，若所述任意一个像素的第一、第二及第三颜色数据信号值为(50，60，80)，则此时所述任意一个像素的对应的红外数据信号的信号值应该为(50*a+60*b+80*c)/ymax的结果取整。因此，本实施方式的投影设备中，可以通过这种算法对一幅图像的每一个像素点进行红外数据信号值的计算获得所述红外数据信号。
本实施方式中，由于所述红外数据信号为所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号的复合信号，使得红外光图像中每个像素值与所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号复合的黑白图像灰阶一致，这样红外光图像不会失真，即红外光图像得以保真。
请参阅图14及图15，图14是本发明第五实施方式的投影设备的光源系统600的结构示意图，图15是图14所示光源系统600的部分放大示意图。所述光源系统600与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统600，二者的差别主要在于：波长转换装置607的结构不同，引导装置713的结构不同。具体地，所述波长转换装置607的反射区域615可以包括反射表面615c，所述反射表面615c包括半弧形凸面，用于校正第一部分激发光(如蓝色光)与红外光的光轴与光程。进而所述波长转换装置607反射后的所述第一部分激发光和红外光的光轴与所述受激光(如红色受激光及绿色受激光)重合，进而在匀光装置611(如方棒)的入口出经散射装置610散射后与受激光的角度分布相近，提高均匀性。进一步地，由于所述波长转换装置607的反射区域615可以包括反射表面615c，所述引导装置613可以不设置曲面的反射镜，具体地，所述引导装置713可以为反射膜片，可以反射激发光、补充光、受激光及红外光，所述反射膜片接收所述第一出光通道616a的光并将所述第一出光通道616a的光反射至第二出光通道616b。
请参阅图16，图16是本发明第六实施方式的投影设备的光源系统700的结构示意图。所述光源系统700与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统700，二者的差别主要在于：区域分光装置705的结构不同。
本实施方式中，所述区域分光装置705包括分光片708及反射镜709，所述分光片708对应第一区域设置，所述反射镜709对应第二区域设置，所述第一区域的分光片708接收所述激发光并将所述激发光透射至波长转换装置707，所述波长转换装置707将所述第一部分激发光反射至所述反射镜709，所述反射镜709将所述第一部分激发光反射至第一出光通道716a，所述第一区域的分光片还将所述受激光反射至所述第一出光通道716a。具体地，所述反射镜709的反射表面为凹面，至少部分的所述受激光经所述反射镜709透射至所述分光片708，以使所述分光片708将所述波长转换装置707发出的受激光反射至所述第一出光通道716a。可以理解，所述反射镜709的凹面设计用于校正第一部分激发光(如蓝色光)与红外光的光程，用于与所述受激光的光程一致，从而提高入射至匀光装置711的光的均匀性。进一步地，引导装置712可以不设置曲面的反射镜，具体地，所述引导装置712可以为反射膜片，可以反射激发光、补充光、受激光及红外光，所述反射膜片接收所述第一出光通道716a的光并将所述第一出光通道716a的光反射至第二出光通道716b。
请参阅图17，图17是本发明第七实施方式的投影设备的光源系统800的结构示意图。所述光源系统800与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统800，二者的差别主要在于：区域分光装置805的结构不同。
本实施方式中，所述区域分光装置805包括分光片808及反射镜809，所述分光片808对应第一区域设置，所述反射镜809对应第二区域设置，所述第一区域的分光片808接收所述激发光并将所述激发光透射至所述波长转换装置807，所述波长转换装置807将所述第一部分激发光反射至所述反射镜809，所述反射镜809将所述第一部分激发光反射至第一出光通道816a，所述第一区域的分光片808还将所述受激光反射至所述第一出光通道816a。具体地，所述反射镜809的反射表面为凸面，所述波长转换装置807将所述第一部分激发光经由所述分光片808反射至所述反射镜809，所述反射镜809反射的所述第一部分激发光及所述红外光经由所述分光片进入所述第一出光通道816a。可以理解，所述反射镜809的凸面设计用于校正第一部分激发光(如蓝色光)与红外光的光程，用于与所述受激光的光程一致，从而提高入射至匀光装置811的光的均匀性。进一步地，引导装置813可以不设置曲面的反射镜，具体地，所述引导装置813可以为反射膜片，可以反射激发光、补充光、受激光及红外光，所述反射膜片接收所述第一出光通道816a的光并将所述第一出光通道816a的光反射至第二出光通道816b。
请参阅图18，图18是本发明第八实施方式的投影设备的光源系统900的结构示意图。所述光源系统900与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统900，二者的差别主要在于：引导装置913的结构不同。具体地，所述引导装置913包括分光片908及反射镜909，所述分光片908接收区域分光装置905经由第一出光通道916a出射的所述受激光并将所述受激光反射至第二出光通道916b，所述反射镜909接收所述区域分光装置905经由所述第一出光通道916a出射的所述第一部分激发光并将所述第一部分激发光反射至所述第二出光通道916b。
本实施方式中，所述反射镜909的反射表面为凹面，所述第一出光通道916a中的至少部分所述受激光经由所述反射镜909透射至所述分光片908，所述分光片908将所述至少部分所述受激光经由所述反射镜909透射至所述第二出光通道916b。可以理解，所述反射镜909的凹面设计用于校正第一部分激发光(如蓝色光)与红外光的光程，用于与所述受激光的光程一致，从而提高入射至匀光装置911的光的均匀性。
请参阅图19，图19是本发明第九实施方式的投影设备的光源系统1000的结构示意图。所述光源系统1000与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统1000，二者的差别主要在于：区域分光装置1005、波长转换装置1007、散射装置1010的结构不同，从而出光通道1116也稍有不同。具体地，所述区域分光装置1005包括分光片1008及反射镜1009，所述分光片1008对应第一区域设置，所述反射镜1009对应第二区域设置，所述第一区域的分光片1008的第一表面接收所述激发光并将所述激发光反射至所述波长转换装置1007，所述波长转换装置1007将所述第一部分激发光反射至所述第二区域的反射镜1009，所述反射镜1009将所述第一部分激发光反射至所述第一区域的分光片1008的与所述第一表面相背的第二表面，所述第一区域的分光片1008的第二表面将所述第一部分激发光反射至所述出光通道1116，所述波长转换装置1007还将受激光反射至所述出光通道1116。所述区域分光装置1005还包括引导元件1113，所述引导元件1113将补充光源1003用于发出的补充光反射至所述波长转换装置1007，以使所述波长转换装置1007将所述补充光与所述受激光一起反射至所述出光通道1116。所述散射装置1110与所述波长转换装置1007是分体设置的两个独立元件，所述散射装置1110用于接收所述出光通道116的光并将散射后光提供至匀光装置1111的入口，第三收集系统1006c用于对所述出光通道1116的光进行收集以使所述出光通道1116的光经由所述散射装置1110成像到所述匀光装置1111的入口。
请参阅图20，图20是本发明第十实施方式的投影设备的光源系统1200的结构示意图。所述光源系统1200与第一实施方式的光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统200的描述基本上可以应用于所述光源系统1200，二者的差别主要在于：补充光源1203有所不同。本实施方式中，补充光包括第一补充光与第二补充光，所述补充光源1203包括用于发出所述第一补充光的第一补充光源1203a及用于发出所述第二补充光的第二补充光源1203b，所述第一补充光与所述第二补充光可以被合光后提供至区域分光装置1205的第三区域1205c，所述第三区域1205c可以透射所述第一补充光与第二补充光。所述第一补充光与第一受激光具有至少部分相同的颜色成分，如红色，所述第一补充光源与第一实施方式的补充光源结构可以相同，此处不再赘述。所述第二补充光与第二受激光具有至少部分相同的颜色成分，如绿色。所述第二补充光源1203b均包括绿色激发光二极管。所述第一补充光与所述第二补充光均为激光。具体地，所述第二补充光源1203b在波长转换装置1207发出所述第二受激光时开启，且所述第二补充光源1203b在所述波长转换装置1207发出第一受激光、第一部分激发光时关闭。
请参阅图21与图22，图21是本发明第十一实施方式的投影设备1320的结构示意图，图22是图21所示投影设备1320的光源系统1300的发光时序图。所述投影设备1320与光源系统1300与第一实施方式的投影设备220与光源系统200的结构基本相同，也就是说，上述对所述投影设备220与光源系统200的描述基本上可以应用于所述投影设备1320与光源系统1300，二者的差别主要在于：光源系统1300的引导装置1308与红外光源1302、光源系统1300的发光时序、数据处理模块1330及光调制模块1340的控制及调制方式均有所不同。
具体地，所述红外光源1302邻近所述引导装置1308设置，所述引导装置1308为分光膜片，其反射所述第一部分激发光、所述受激光但透射所述红外光源发出的红外光，具体地，所述引导装置1308可以反射可见光透射红外光。具体地，所述引导装置1308接收所述红外光，并将所述红外光透射至所述第二出光通道1316b，所述受激光在所述第二出光通道1316b中的光路通道将所述第一部分激发光与所述红外光在所述第二出光通道1316b中的光路通道包围，可见，本实施方式中，所述红外光不经过区域分光装置1305与波长转换装置1307，而是直接在第二出光通道1316b(即匀光装置1311的入口前)与其他光进行合光。所述光源系统1300还包括光源控制器1319，所述光源控制器1319用于控制所述红外光源1302的发光强度。
以下对所述投影设备1320的图像显示控制方法进行介绍，其中，可理解，以下主要对与第一实施方式中不同的部分进行介绍，相同的部分不再赘述。
具体地，光调制模块1340进行一帧图像的调制时段(即一个波长转换周期t)包括三个不同的时间段，分别为第一子帧图像调制时段t1、第二子帧图像调制时段t2、第三子帧图像调制时段t3，所述光调制模块1340在所述第一子帧图像调制时段t1基于所述第二颜色数据信号对所述第一受激光进行图像调制产生第二颜色图像光、在所述第二子帧图像调制时段t2基于所述第三颜色数据信号对所述第二受激光进行图像调制产生第三颜色图像光、在所述第三子帧图像调制时段t3基于所述第一颜色数据信号对所述第一部分激发光进行图像调制产生第一颜色图像光，所述光调制模块1340还在所述第一、第二及第三子帧图像调制时段t1、t2及t3(即整帧图像的调制时段t)基于所述红外数据信号对所述红外光进行图像调制产生红外图像光。
进一步地，数据处理模块1330将接收到的图像数据进行解码获得所述第一颜色数据信号、第二颜色数据信号及第三颜色数据信号，所述数据处理模块1330还基于所述第一至第三颜色数据信号计算红外数据信号，设所述第一至第三数据信号中任意一像素的信号值为a、b、c，提供到所述光调制模块1340的所述第一部分激发光、所述第一受激光及所述第二受激光的亮度分别为a、b、c，所述光源控制器1319控制所述红外光的亮度使得提供到所述光调制模块1340的红外光在所述三个子帧图像调制时段的亮度分别为d、e及f，其中d＝α*a；e＝α*b；f＝α*c，即所述提供到所述光调制模块1340的红外光在所述三个子帧像调制时段t1、t2及t3的亮度分别为所述第一至第三颜色光的亮度的α倍，使得以上各参数能够满足以下公式：(a*a/255+b*b/255+c*c/255)＝α(a*d/255+b*e/255+c*f/255)，即(a*a+b*b+c*c)＝α(a*d+b*e+c*f)，从而使得产生的红外光图像与可见光图像的灰阶相匹配。
举例来说，设所述第一至第三数据信号中任意一像素的信号值a、b、c为(50，40，30)，则其预计亮度为y＝50*a/255+40*b/255+30*c/255。若利用所述信号值(50，40，30)来控制红外光，为保证像素亮度不失真，需要保证像素实际亮度值y’＝50*d/255+40*e/255+30*f/255，并且d＝αa，e＝αb，f＝αc，如此得到，所述实际像素亮度值y’＝α(50*a/255+40*b/255+30*c/255)，即红外光对应的亮度为可见光的α倍，这样可使得每个像素的亮度值均为rgb可见光图像的α倍，因此可以利用光源控制器1319对红外光源进行控制，保持其在所述三个子帧像调制时段t1、t2及t3的亮度为d，e，f。
在一种实施例中，由于波长转换装置的绿光(即第二受激光)亮度>红光(即第一受激光)亮度>蓝光(即激发光)亮度，及b>a>c，所以所述光源控制器1319可控制所述红外光在波长转换装置转至绿光段时(即第二子帧图像调制时段)亮度l2最高，在蓝光段时(即第三子帧图像调制时段)亮度l3最低，在红光段时(即第一子帧图像调制时段)的亮度l1在l3与l2之间，即l3<l1<l2。
具体地，可以理解，所述光源控制器1319可以接收所述红外数据信号或者所述光调制模块1340的控制器基于所述红外数据信号产生的光源时序控制信号来控制所述红外光源1302的驱动电流来调节所述红外光的亮度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。