光源系统及显示设备的制作方法

本发明涉及一种光源系统及显示设备。

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，采用第一光源激发受激光粉产生所需光线(如蓝光激光激发黄色受激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。

请参阅图1及图2，图1是一种现有技术光源系统100的结构示意图，图2是图1所示光源系统100的区域分光片103的结构示意图。所述光源系统包括激发光源101、匀光器件102、区域分光片103、收集系统104、波长转换装置105、中继透镜106与108、反射镜107、光机方棒109。

所述激发光源101一般为蓝色激光光源，其发出蓝色激发光，所述蓝色激发光经过所述匀光器件102匀光后，再通过所述区域分光片103，如图2所示，所述区域分光片103的中心为透蓝反黄性质的区域镀膜，周围是反射镜，所述蓝色激发光从所述区域分光片103的区域镀膜处透射，经过所述收集系统104(如收集透镜)汇聚于所述波长转换装置105上，激发所述波长转换装置105产生受激光(如红色受激光、绿色受激光、或黄色受激光)，部分未转换的蓝色激发光与受激光以朗伯光的形式出射，经过所述收集系统104收集后，在所述区域分光片103处被反射，其中所述部分蓝色激发光在区域镀膜处会因透射而损失，造成所述光源系统100的光利用率较低。

此外，所述区域分光片103反射的蓝色激发光与受激光依序经过所述中继透镜106、所述反射镜107、中继透镜108成像到所述光机方棒109入口，最终从所述光机方棒109出口出射。然而，入射到所述光机方棒109的光束中，由于上述区域镀膜处的激发光损失的存在，光束中心部分缺少蓝色激发光，造成在从光机方棒109出口出射的光中心部分偏黄，即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)因区域镀膜的损失造成光利用率较低，并且区域镀膜处的损失对光源系统100的出光均匀性也造成影响。

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显示设备。

一种光源系统，其包括激发光源、收集系统、波长转换装置、中继系统、光机系统、检测机构和距离调节机构，其中：

所述激发光源用于发出激发光；

所述收集系统设置于所述激发光源及所述波长转换装置之间；所述激发光经所述收集系统收集后照射至所述波长转换装置；

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和激发光位于所述波长转换装置的同一侧但光轴不重合；

所述收集系统还用于收集从所述波长转换装置出射的所述受激光及激发光；

所述中继系统用于将所述收集的受激光及激发光引导至所述光机系统，并使得所述受激光及激发光的光轴在预设误差范围内大致重合地进入所述光机系统；

所述光机系统，用于将所述受激光和所述激发光进行匀光以及提供至用于调制图像光的空间光调制器；

当所述收集系统与所述波长转换装置之间的距离发生变化时，从所述光机系统出射的光的亮度和色坐标发生变化；

所述检测机构用于检测所述光机系统出射的光的亮度和/或色坐标信息；

所述距离调节机构用于配合所述检测机构检测的信息而调节所述收集系统与波长转换装置之间的距离，使得所述光机系统出射的光的亮度和/或色坐标满足预设条件。

与现有技术相比较，所述光源系统及显示设备中，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至所述区域分光装置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，所述光源系统及显示设备还包括检测机构与距离调节机构，所述检测机构用于检测所述光机系统出射的光的亮度和/或色坐标信息；所述距离调节机构用于配合所述检测机构检测的信息而调节所述收集系统与波长转换装置之间的距离，使得所述光机系统出射的光的亮度和/或色坐标满足预设条件，进而所述光源系统与显示设备的亮度和/或色坐标更满足使用者的需要，用户体验更好。

附图说明

图1是一种现有技术光源系统的结构示意图。

图2是图1所示光源系统的区域分光片的结构示意图。

图3是图1所示光源系统的收集系统与波长转换装置之间的距离变化对所述光源系统的光通量的影响曲线。

图4是本发明第一实施方式的光源系统的结构示意图。

图5是图4所示光源系统的分光片的结构示意图。

图6是图4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7是本发明第二实施方式的光源系统的结构示意图。

图8是图7所示光源系统的收集系统与波长转换装置之间的距离变化对所述光源系统的光通量的影响曲线。

图9是图7所示光源系统的收集系统与波长转换装置之间的距离变化对所述光源系统的色坐标的影响曲线。

图10是图7所示光源系统的亮度及色坐标调节方法的流程图。

图11是本发明第三实施方式的光源系统的结构示意图。

图12是本发明第四实施方式的光源系统的结构示意图。

图13是本发明第五实施方式的光源系统的结构示意图。

图14是图13所示光源系统的区域分光装置的结构示意图。

图15是本发明第六实施方式的光源系统的结构示意图。

图16是本发明第七实施方式的光源系统的结构示意图。

图17是曲面反射镜的光路原理示意图。

主要元件符号说明

光源系统200、200’、300、400、500、600、700、

激发光源201、501

波长转换装置207、407、707

中继系统203

匀光器件204

区域分光装置205、305、405、505、705

引导装置212、512、612

散射装置210、710

光机系统230、730

收集系统206a、406a

中继透镜206b、206c、234、235、706c

第一区域205a、505a

第二区域205b、505b

反射区域215

转换区域214

散射区域217

滤光区域218

出光通道216、316、416、716

分光片205c、305c、405c、508、608、705c

反射镜205d、305d、405d、509、609、705d

第一出光通道216a、516a、616a

第二出光通道216b、516b、616b

距离调节机构202

光源控制器250

空间光调制器240

光机系统230

第一光阑231

第二光阑232

第三光阑233

检测机构260

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4，图4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、收集系统206a、波长转换装置207、中继系统203、光机系统230、和距离调节机构202。

所述激发光源201用于发出激发光。所述收集系统206a设置于所述激发光源201及所述波长转换装置207之间；所述激发光经所述收集系统206a收集后照射至所述波长转换装置207。所述波长转换装置207包括转换区域214和反射区域215，所述波长转换装置207周期性运动，使得所述转换区域214和反射区域215分时地周期性位于所述激发光的光路上；所述转换区域214用于将所述激发光转换为受激光并出射，所述反射区域215用于将所述激发光反射后出射；从所述波长转换装置207出射的所述受激光和激发光位于所述波长转换装置207的同一侧但光轴不重合。所述收集系统206a还用于收集从所述波长转换装置207出射的所述受激光及激发光。所述中继系统203用于将所述收集的受激光及激发光引导至所述光机系统230，并使得所述受激光及激发光的光轴在预设误差范围内大致重合地进入所述光机系统230。所述光机系统230用于将所述受激光和所述激发光进行匀光以及提供至用于调制图像光的空间光调制器。当所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离发生变化时，从所述光机系统230出射的光的亮度和色坐标发生变化。所述距离调节机构202用于调节所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离，使得所述光机系统230出射的光的亮度和/或色坐标满足预设条件。

具体地，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。

所述中继系统203包括匀光器件204、区域分光装置205、引导装置213、散射装置210、第一中继透镜206b及第二中继透镜206c。所述匀光器件204位于所述激发光源201发出的所述激发光所在的光路上，用于对所述激发光源201发出的所述激发光进行匀光。可以理解，在变更实施方式中，所述匀光器件204可以被省略。

所述区域分光装置205包括第一区域205a、第二区域205b及位于所述第一区域205a与所述第二区域205b外围的第三区域205e，所述第一区域205a位于所述匀光器件204发出的所述激发光所在的光路上，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，所述区域分光装置205的第二区域205b用于将所述波长转换装置207反射的激发光引导至出光通道。所述第一区域205a与所述第二区域205b可以均为矩形区域且相互独立设置，所述第三区域205e为具有对应所述第一区域205a与第二区域205b的两个矩形缺口的矩形区域。

具体地，所述区域分光装置205可以包括分光片205c(如二向色片)及反射镜205d，所述分光片205c及反射镜205d相互平行且均相较于所述激发光的方向大致呈45度放置。请参阅图5，图5是所述分光片205c的结构示意图，平面上，所述分光片205c可以大致呈矩形，所述分光片205c对应所述第一区域205a、第二区域205b及第三区域205e设置，即所述分光片205c覆盖所述第一区域205a、第二区域205b及第三区域205e，所述反射镜205d对应所述第二区域205b设置，所述第二区域205b的反射镜205d将所述第一部分激发光反射至所述出光通道。

具体地，从垂直于所述分光片205c的方向看，所述第三区域205e可以位于所述第一区域205a及第二区域205b的外围，具体地，所述第一区域205a可以位于所述分光片205c的一侧，大致位于所述分光片205c的中心与所述分光片205c其中一侧边(如下侧边)的中央位置。

所述第一区域205a处的分光片205c为可透射激发光的镀膜区域，所述第一区域205a处的分光片205c还可以反射波长长于所述激发光其他光，如红色光、绿色光、黄色光。所述第二区域205b与第三区域205e处的分光片205c(即所述第一区域205a以外的区域)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，所述收集系统206a可以包括收集透镜，如凸透镜。所述收集系统206a可以邻近所述波长转换装置207设置，且所述第一区域205a发出的激发光光路相较于所述收集系统206a的光轴平行但是具有预定距离，从而所述收集系统206a对所述激发光进行收集后使得所述激发光沿所述预设角度入射至所述波长转换装置207。

请参阅图6，图6是图4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215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。

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反射，由于所述第一部分激发光及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进行镜像对称角度的反射后，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反射回所述区域分光装置205的第二区域205b与所述激发光的入射区域(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可以包括设置有受激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。所述转换区域的数量可以为一个、两个或多个，其中每个转换区域可以发出一种颜色的受激光，所述受激光对应也可以包括一种颜色的受激光(如设置黄色受激光材料产生的黄色受激光)、两种颜色的受激光(如设置红色与绿色受激光材料产生的红色与绿色受激光)或三种颜色的受激光(如设置红色、绿色及黄色受激光材料产生的红色、绿色及黄色受激光)。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经由所述收集系统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212，所述引导装置212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。

所述第一中继透镜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212。所述第一中继透镜206b可以包括收集透镜，如凸透镜。

所述引导装置212位于所述区域分光装置205发出的光所在的光路上，其经由所述第一中继透镜206b接收所述区域分光装置205反射的所述第一部分激发光及所述受激光。

所述散射装置210位于所述引导装置212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可以经由所述第二中继透镜206c收集汇聚后被引导至所述散射装置210。其中，所述第二中继透镜206c也可以包括收集透镜，如凸透镜，所述第二中继透镜206c将所述出光通道216发出的光经由所述散射装置210收集至所述光机系统230的入口。

请参阅图6，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，用于滤除与所述受激光颜色不同的其他光。可以理解，所述散射区域217可以设置有散射材料，所述滤光区域218设置有滤光材料。

本实施方式中，所述滤光区域的数量与所述转换区域的数量对应，可以理解，当所述转换区域的数量为一个、两个或多个，且所述受激光对应也可以包括一种颜色的受激光(如设置黄色受激光材料产生的黄色受激光)、两种颜色的受激光(如设置红色与绿色受激光材料产生的红色与绿色受激光)或三种颜色的受激光(如设置红色、绿色及黄色受激光材料产生的红色、绿色及黄色受激光)时，所述滤光区域的数量也可以分别为一个、两个或三个，每个滤光区域对其中对应的一个转换区域发出的受激光进行过滤，用于滤除与接收到的受激光颜色不同的其他光，所述滤光区域对应也可以包括一种颜色的滤光材料(如用于过滤黄色受激光的黄色滤光材料)、两种颜色的滤光材料(如分别设置于两个过滤区域上的红色与绿色滤光材料)或三种颜色的滤光材料(如分别设置于三个过滤区域上的红色、绿色及黄色滤光材料)。

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。

所述光机系统230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。所述光机系统230可以包括设置于显示设备(如投影设备)的空间光调制器前的光机方棒，其中所述空间光调制器用于依据图像数据调制所述光机方棒出射的光以产生显示图像所需的图像光。经所述第二中继透镜206c收集后的所述第一部分激发光进一步经所述散射区域217散射后被引导至所述光机系统230的入口，经所述第二中继透镜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光机系统230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及所述受激光是顺序被引导至所述光机系统230(即在不同时段被引导至所述匀光装置)，所述光机系统230对所述第一部分激发光及所述受激光是通过时分复用的方式合光。

所述光源系统200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而光轴不重合，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的区域与所述激发光的入射区域(第一区域)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200的光利用率以及避免现有技术区域镀膜处损失造成的出光不均。

进一步地，所述光源系统200中，所述激发光和所述受激光经过不同的光路，因此在所述收集系统206与所述波长转换装置207之间的距离发生离焦时，不仅会出现现有光源的光机方棒的出光亮度的下降，并且所述激发光与所述受激光由于光路不同，导致其亮度下降的幅度不同，所以还会造成合成的白光色坐标的变化。另外，所述激发光激发波所述波长转换装置207时光束沿所述预设角度倾斜入射，因此，因此在所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离发生离焦时，不仅是所述波长转换装置207表面光斑大小的变化，同时光斑的位置也会发生竖向的移动，导致此光斑在光机系统230的光机方棒入口所成像的位置也发生移动，进而使光机方棒的耦合效率降低，进一步降低光机方棒的出光亮度。

因此，针对以上问题，本发明光源系统200进一步设置了距离调节机构202，所述距离调节机构202可以邻近所述收集系统206a与所述波长转换装置207其中之一设置，用于调节所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离，通过所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离的变化，可使得所述光机系统230的出光亮度发生变化，最终使得所述光源系统200的光通量发生变化，使得所述光机系统230的出光满足需求。其中，在一种实施例中，当所述光机系统230的出光亮度达到最大时，则所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离最佳，即所述距离调节机构202将所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离调节至所述光机系统230的出光亮度达到最大时所对应的距离，进而所述光源系统200的亮度更高且更满足使用者的需要，用户体验更好。

进一步地，由于所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离的变化可以影响所述述波长转换装置207的激发效率、所述收集系统206a的收集效率、以及所述光源系统200的光机方棒效率，通过设置所述距离调节机构202，可以通过调节所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离来调节所述波长转换装置207的激发效率、所述收集系统206a的收集效率、以及所述光源系统200的光机效率，从而调节所述光源系统200的出光亮度，使得所述光源系统200的效率较高。

请参阅图7，图7是本发明第二实施方式的光源系统200’的结构示意图。所述光源系统200’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200’，二者的差别主要在于：所述光机系统230的结构不同。具体地，所述距离调节机构202可以调节所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离来使得所述光机系统230发出的光的亮度变化，在一种具体实施例中，所述距离调节机构202调节所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离可改变所述光机系统出射的光的亮度及色坐标，因此，所述距离调节机构202可以作为所述光机系统230的亮度以及色坐标的调节机构。更进一步地，所述光源系统200’还包括光源控制器250，所述光源控制器250用于调制所述激发光源201发出的激发光的强度来调节所述光机系统230的光强度。

本实施方式中，所述光机系统230包括匀光装置211、第一光阑231、第二光阑232、第三光阑233、中继透镜234、235，所述第一光阑231设置于所述匀光装置211的入口处，所述中继透镜234设置于所述匀光装置211及所述第二光阑232之间，所述中继透镜235设置于所述第二光阑232与所述第三光阑233之间。

所述第一光阑231放置在所述匀光装置211(如光机方棒)的入口位置，孔径与光机方棒入口尺寸相同，用于滤掉所述出光通道经由所述散射装置打在光机方棒入口外侧的杂散光。可以理解，当所述光源系统200或200’用于显示设备(如投影设备)时，所述光机系统230出射的光所在的光路上可以进一步设置所述显示设备的空间光调制器240，所述空间光调制器240用于依据待显示的图像数据调制所述光源系统200或200’发出的光以产生图像光，其可以包括dmd空间光调制器。

所述第二光阑232是所述光机系统230的孔径光阑，所述光机系统230中光束孔径大于光阑孔径的光线不会通过。所述第三光阑233放置在空间光调制器240的空间调制器的位置，其孔径尺寸与空间调制器的接收光的入光面的尺寸相同，即光斑尺寸大于空间调制器尺寸的光无法通过，藉此可以滤掉光源系统200’发出的光的overfill。可以理解，在所述第三光阑233处测试得到的光通量才是能够被实际空间光调制器240所利用的光通量。

采用本实施方式提供的光机系统230，可以与所述距离调节机构202构成光源亮度调节的机制，即通过所述距离调节机构202调节所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离，使得所述光机系统230出光的亮度发生变化，在一种实施例中，当所述光机系统230出光的亮度值达到最大时，则所述收集系统206a与波长转换装置207的距离最佳，即所述距离调节机构202将所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离调节至所述光机系统230的出光亮度达到最大时所对应的距离。

请进一步参阅图8，图8是图7所示光源系统200’的收集系统206a与波长转换装置207之间的距离l的变化对所述光源系统200’的光通量(如所述光机系统230的出光的光通量)的影响曲线。具体来说，当所述距离l减小时，所述波长转换装置207表面激发光光斑变大，并且激发光光斑向下移动，所述光源系统200’的各光学效率变化如下。

对所述波长转换装置207激发效率来说：所述距离l减小时，所述激发光功率不变，但激发光光斑尺寸变大，所述波长转换装置207表面光功率减小，激发效率提高。

对所述收集系统206a的收集效率来说：所述距离l减小时，所述收集系统206a与激发光光斑距离拉近，收集效率提高。

对光机系统230(即光机方棒)耦合来说：所述距离l减小时，由于所述波长转换装置207表面激发光光斑的移动，导致其在所述光机系统230入口的成像的光斑(即所述出光通道经由所述散射装置210出射的激发光与受激光的光斑)位置移动，并被第一光阑231所滤掉，因此光机系统230(即光机方棒)的耦合效率会下降。

对光机效率(即所述光机系统230的效率)来说：所述距离l减小时，由于大角度的受激光被所述收集系统206a收集，因此在所述光机系统230(即光机方棒)入口光束以较大的角度汇聚，在经过所述光机系统230(即光机方棒)匀光的过程中，大角度的光线反射次数会有所增加，有反射率的损失，当光线经过第二光阑232，大角度的光线不会通过，光机效率较低。

相反地，当所述距离l增大时，所述波长转换装置207表面激发光光斑变大，并且激发光光斑光斑向上移动，光学效率变化如下。

对所述波长转换装置207激发效率来说：所述距离l增大时，激发光功率不变，激发光光斑尺寸变小，所述波长转换装置207表面光功率减大，激发效率降低。

对所述收集系统206a收集效率来说：所述距离l增大时，所述收集系统与所述激发光光斑距离拉远，收集效率降低。

对光机系统230(即光机方棒)耦合来说：所述距离l增大时，由于所述波长转换装置207表面光斑的移动，导致其在所述光机系统230入口的成像位置移动，并被所述第一光阑231所滤掉，因此所述光机系统230的耦合效率会下降。

对光机效率(即所述光机系统230的效率)来说：由于所述收集系统206a收集较小角度的光，因此在所述光机系统230(即光机方棒)入口光束以较小的角度汇聚，在经过所述光机系统230匀光的过程中，小角度的光线反射次数会有所减少，反射率的损失降低，当光线经过所述第二光阑232，小角度的光线全部通过，光机效率(即所述光机系统230的效率)有较小程度的提高。

综合以上各种光学效率，通过调整所述距离l的值，可从所述第三光阑233出光处测试出所述光机系统230(即所述光源系统200’)出光的光通量，其中所述光通量的归一化数据如图8所示。与现有的光源系统相比较，所述光源系统200’的光通量可允许的范围为98％以上时，所述距离l的容差要控制在0.05mm以内。

另外，激发光和受激光经过不同的光路，所述距离l发生变化时，不仅会出现现有光源系统的出光亮度的下降，并且激发光和受激光亮度下降的幅度不同，所以还会造成合成的白光色坐标的变化。请参阅图9，图9是图7所示光源系统200’的收集系统206a与波长转换装置207之间的距离变化对所述光源系统200’的色坐标的影响曲线。从图9可以看出，通过调节所述距离l的值，从所述第三光阑233出光处测试的所述光源系统200’发出的白光的色坐标会发生变化，即当所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离l发生变化时，从所述光机系统230出射的光的亮度和色坐标均发生变化，其中所述距离l的值与色坐标变化的曲线如图9所示。具体地，色坐标(x,y)包括x值与y值，图9中的曲线cie-x为色坐标x值与距离l的变化曲线，曲线cie-y为色坐标y值与距离l的变化曲线。

进一步地，根据图8与图9曲线可以看出，本发明光源系统200’中，对所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离的要求比现有光源系统高，但利用上述实施方式中的距离调节机构202与光机系统230可以调节使得所述光源系统200’出光亮度最高，使得光源系统200’的光效达到最大。

更进一步地，根据上述实施方式描述，由于所述收集系统206a与波长转换装置207的间距不仅影响光源系统200’出光的光通量，而且影响其出光(即激发光与受激光合光之后的白光)的色坐标，因此可以利用上述距离调节机构202与光机系统230，实现一种高一致性的动态光源。

具体地，由于激发光与受激光光路分开，受激光效率的变化幅度相同，在合光时，将所有受激光看作是一种黄色受激光，色坐标为(xy，yy)，亮度为ly，蓝色激发光色坐标为(xb，yb)，亮度为lb，并且ly远大于lb。假设合光后白光色坐标为(x，y)，亮度为l，根据色度学理论，可以得到白光色坐标(x，y)及亮度l符合如下公式：

l＝ly+lb

当所述收集系统206a与所述波长转换装置207距离拉远时，受激光的效率下降幅度相对于蓝色激发光更大，因此lb相对值增大，合成白光时色坐标的x和y值都会减小，在色域图上色坐标往左下漂移，此时受激光的下降幅度大也导致了白光亮度下降趋势更大；当所述收集系统206a与所述波长转换装置207之间的距离l拉近时，蓝色激发光的效率下降幅度相对于受激光更大，因此ly相对值增大，合成白光时色坐标的x和y值都会增大，在色域图上色坐标往右上漂移。

在光源系统200’中，由于光学器件镀膜以及加工时的差异，使得不同光源系统200’的透过率光谱不同，进而导致光源系统200’出光的色坐标有所差异。在这种新型光源系统200’中，刚好可以利用上述色坐标可变的原理进行光源系统200’一致性的调节。例如，第一及第二两台光源系统200’，第一光源系统200’色坐标和亮度为0.279，0.288，8000lm，第一光源系统200’色坐标和亮度为0.281，0.292，8500lm，为了使光源系统200’出光色温更高以及光源系统200’颜色亮度一致，调节第二光源系统200’，将其收集系统与波长转换装置距离拉远0.05mm左右，白光色坐标往左下漂移，直到其色坐标与第一光源系统200’相同，两台光源系统200’的颜色达到一致性。在第二光源系统200’调节的过程中，其亮度也会有所损失，根据上述数据，第二光源系统200’调节后亮度为8300lm左右，此时两台光源系统200’亮度不一致，第二光源系统200’亮度高于第一光源系统200’，可以通过第二光源系统200’的光源控制器250降低第二光源系统200’的激发光源的电流可以使得其出光亮度与第一光源系统200’达到一致。最终两台光源系统200’的颜色及亮度都达到一致，因此所述光源系统200’特别适用于对出光一致性要求非常高的照明及投影系统，如拼墙。

进一步地，为实现精准调节所述光机系统230出射的光的亮度及色坐标的目的，本实施方式中，所述光源系统200’还包括检测机构260，所述检测机构260可以为亮度及颜色检测机构，用于检测所述光源系统200’发出的光的亮度及色坐标，如检测所述光机系统230出射的受激光和激发光的混合光的色坐标和亮度。其中所述检测机构260可以设置于在所述光源系统200’的出光处(如所述光机系统230的出光处)。所述距离调节机构202用于配合所述检测机构检测的信息调节所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离，使得所述光机系统230出射的光的亮度和/或色坐标满足预设条件。

在一种实施例中，所述检测机构260检测所述光机系统230出射的受激光、所述激发光或所述受激光和激发光的混合光的亮度，所述距离调节机构202将所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离调节至所述检测机构260所能够检测到的最大亮度所对应的距离。即，所述预设条件为所述检测机构260所能够检测到的最大亮度或者说是所述光机系统230的出射的光达到最大亮度。

具体来说，当所述光机系统230出光的亮度达到最大时，所述检测机构260检测到的光的亮度达到最大亮度，所述收集系统206a与波长转换装置207的距离最佳，即所述距离调节机构202将所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离调节至所述光机系统230的出光亮度达到最大时所对应的距离，使得所述检测机构260检测到的出光达到最大亮度，即所述光机系统230的出光达到最大亮度。

在另一种实施例中，所述距离调节机构202还基于所述检测机构260检测到的所述光机系统230的发出的光的亮度及色坐标来调节所述波长转换装置207与所述收集系统206a之间的距离。所述检测机构260可以检测所述光机系统230出射的受激光和激发光的混合光的色坐标和亮度。所述距离调节机构202依据所述检测机构260检测到的色坐标调节所述收集系统206a与波长转换装置207之间的距离，以使得所述检测机构260检测到的色坐标达到目标色坐标。

具体地，请参阅与图10，当所述检测机构260检测到的色坐标(即当前色坐标)大于目标色坐标，所述距离调节机构202将所述波长转换装置207与所述收集系统206a之间的距离调小；当所述检测机构260检测到的色坐标小于目标色坐标，所述距离调节机构202将所述波长转换装置207与所述收集系统206a之间的距离l调大。当所述检测机构260检测到的色坐标等于目标色坐标，所述距离调节机构202维持所述波长转换装置207与所述收集系统206a之间的距离l不变。其中，可以理解，所述目标色坐标可以通过输入装置(如键盘、触摸屏、osd按键等)输入至所述光源系统200’或者使用所述光源系统200’的显示设备，使得所述光源系统200’或者使用所述光源系统200’的显示设备可以获悉所述目标色坐标并执行上述比较色坐标与目标色坐标的步骤，并依据比较结果控制所述距离调节机构202对所述距离l进行调节，使得所述光源系统200’出光的实际色坐标可以达到所述目标色坐标。具体地，所述检测机构260可以输出所述当前色坐标的信号至所述距离调节机构202，所述距离调节机构202可以包括信号处理单元与调节单元，所述信号处理单元用于将所述当前色坐标与所述目标色坐标进行比较，并依据比较结果输出控制信号控制所述调节单元调节所述距离l。

进一步地，本实施例中，所述光源控制器250可以依据所述检测机构260检测到的亮度调节所述激发光源发出的激发光强度，以使得所述检测机构260检测到的亮度达到目标亮度。具体地，所述光源控制器250基于所述检测机构260检测到的所述光源系统200’的发出的光的亮度及色坐标来调制所述激发光的强度。请参阅与图10，当所述检测机构260检测到的所述光机系统230出射的光的亮度(即当前亮度)大于目标亮度，所述光源控制器250将所述激发光源201的驱动电流降低，从而所述激发光的强度降低。当所述检测机构260检测到的所述光机系统230出射的光的亮度小于目标亮度，所述光源控制器250将所述激发光源201的驱动电流提高，所述激发光的强度增加。当所述检测机构260检测到的当前亮度等于目标亮度，所述光源控制器250维持所述激发光源201的驱动电流不变，进而所述激发光的强度保持不变。其中，可以理解，所述目标亮度也可以通过输入装置(如键盘、触摸屏、osd按键等)输入至所述光源系统200’或者使用所述光源系统200’的显示设备，使得所述光源系统200’或者使用所述光源系统200’的显示设备可以获悉所述目标亮度并执行上述比较当前亮度与目标亮度的步骤，所述光源控制器250可以依据比较结果对所述激发光源201的驱动电流进行调节，从而通过调节所述激发光的强度来调节所述光源系统200’的光通量。

可以理解，所述光源系统200’的色坐标的比较调节步骤可以在所述亮度比较调节的步骤之前，也就是说，所述检测机构260检测到所述色坐标及亮度值之后，所述光源系统200’的距离调节机构202先比较所述色坐标与目标色坐标，并依据比较结果控制调节所述色坐标为目标色坐标后，所述光源系统200’再比较所述亮度与目标亮度，并依据比较结果控制调节所述亮度为目标亮度。

进一步地，当两个或以上数量的所述光源系统200’及具有所述光源系统200’的显示设备用于拼墙显示等环境时，需要将所述两个或以上数量的所述光源系统200’的色坐标及亮度调节一致时，可以将目标色坐标及目标亮度输入到各个光源系统200’中，各个光源系统200’通过其距离调节机构202与光源控制器250来调节其自身的色坐标及亮度达到所述目标色坐标及目标亮度。其中，可以理解，由于所述各个光源系统200’的亮度可能不同，为了保证各个光源系统200’经调节后的亮度一致，可以事先确定当前的各个光源系统200’中的多个亮度中的最小值，并将所述最小值作为所述目标亮度，从而可将所述各个光源系统200’均调整所述最小值，从而使用用于拼墙等环境的两个或以上数量的所述光源系统200’及具有所述光源系统200’的显示设备的亮度一致。

请参阅图11，图11是本发明第三实施方式的光源系统300的结构示意图。所述光源系统300与第二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300，二者的差别主要在于：区域分光装置305有所不同。具体地，本实施方式中，所述区域分光装置305的反射镜305d的反射表面为曲面，如凹面。所述反射镜305d的凹面的反射表面接收波长转换装置307经由收集系统306a发出的第一部分激发光，并将所述第一部分激发光反射至出光通道316。分光片305c还接收经所述反射镜透射的部分所述受激光，并将所述部分受激光反射至出光通道316。

请参阅图12，图12是本发明第四实施方式的光源系统400的结构示意图。所述光源系统400与第二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400，二者的差别主要在于：区域分光装置405有所不同。具体地，本实施方式中，所述区域分光装置405的反射镜405d的反射表面为曲面，如凸面，且所述反射镜405d设置于分光片405c远离波长转换装置407的一侧。所述反射镜405d的凸面的反射表面接收经所述分光片透射的第一部分激发光，并将所述第一部分激发光反射至出光通道416。分光片405c接收所述波长转换装置407经由收集系统406a发出的受激光，并将所述受激光反射至出光通道416。

请参阅图13及图14，图13是本发明第五实施方式的光源系统500的结构示意图，图14是图13所示光源系统500的区域分光装置的结构示意图。所述光源系统500与第二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500，二者的差别主要在于：区域分光装置505与引导装置512均有所不同。具体地，本实施方式中，区域分光装置505包括分光片505c，所述分光片505c与第一实施方式中的分光片505c基本相同，第一区域505a透射激发光源501发出的激发光，第二区域505b反射受激光与第一部分激发光，此处就不再赘述其结构原理，所述引导装置512包括分光片508及反射镜509，所述分光片508接收区域分光装置505经由第一出光通道516a出射的所述受激光并将所述受激光反射至第二出光通道516b，所述反射镜509接收所述区域分光装置505经由所述第一出光通道516a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516b。

本实施方式中，所述反射镜509也为曲面反射镜，其反射表面为曲面，如凸面，所述分光片508将所述第一出光通道516a中的所述第一部分激发光透射至所述反射镜509，所述反射镜509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516b。

请参阅图15，图15是本发明第六实施方式的光源系统600的结构示意图。所述光源系统600与第五实施方式的光源系统500的结构基本相同，也就是说，上述对所述光源系统500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：引导装置612的反射镜609有所不同。具体地，本实施方式中，引导装置612的反射镜609的反射表面也为曲面，但是为凹面，所述反射镜609的位置也与第六实施方式中稍有不同。第一出光通道616a中的至少部分所述受激光经由所述反射镜609透射至所述分光片608，所述分光片608将所述至少部分所述受激光经由所述反射镜609透射至所述第二出光通道616b。

请参阅图16，图16是本发明第七实施方式的光源系统700的结构示意图。所述光源系统700与第二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：波长转换装置707、中继系统的区域分光装置705、散射装置710的结构不同，从而出光通道716也稍有不同。

具体地，所述区域分光装置705包括分光片705c及反射镜705d，所述分光片705c对应第一区域设置，所述反射镜705d对应第二区域设置，所述第一区域的分光片705c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第二区域的反射镜705d，所述反射镜705d将所述第一部分激发光反射至所述第一区域的分光片705c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705c的第二表面将所述第一部分激发光反射至所述出光通道716，所述波长转换装置707还将受激光反射至所述出光通道716。进一步地，所述反射镜705d也为曲面反射镜，其为反射表面为凸面的反射镜。

所述散射装置710与所述波长转换装置707是分体设置的两个独立元件，所述散射装置710用于接收所述出光通道716的光并将散射后光提供至光机系统730的入口，中继透镜706c用于对所述出光通道716的光进行收集以使所述出光通道716的光经由所述散射装置710成像到所述光机系统730的入口。

以下对以上各实施方式采用曲面反射镜的原理及有益效果进行介绍。

具体来说，如第一实施方式所示，使用平面的反射镜209时，由于所述激发光波长小于所述受激光，其光程较短，同时相对来说，所述受激光的在光源系统200中走的光路较长，这样会使激发光汇聚于所述光机系统230(如光机方棒)入口之前，在所述光机系统230入口的激发光光斑是一个离焦的像，会给所述光源系统200的耦合效率及均匀性带来影响。

而第三、第四、第五、第六及第七实施方式中，所述曲面的反射镜305d、405d、509、609、705d的作用与透镜类似，参与成像，可以汇聚或发散光线。如图17(a)(b)所示，所述凹面的反射镜305d、609可以汇聚反射光的角度，与凸透镜的作用相同；如图17(c)(d)所示，所述凸面的反射镜405d、509、705d可以发散反射光的角度，与凹透镜的作用相同。由于所述激发光与所述受激光的光路不同，可以使用曲面反射镜305d、405d、509、609、705d可以拉近或拉远所述激发光的光程，使所述激发光与受激光均在所述匀光装置入口汇聚，有利于提高颜色均匀性。

具体来说，如在光源系统的光路设计中，如图12、13、16，所述激发光走的光程相对于所述受激光的光程较长，而所述激发光经过凸面反射镜时，反射后的激发光发散，使得成像过程中光程拉远，进而最终在所述匀光装置入口进行汇聚。相对地，如在光源系统的光路设计中，如图14、15，所述激发光走的光程相对于红绿光的光程较短，而光束经过凹面反射镜时，反射光束汇聚，使得成像过程中光程拉近。

由于所述激发光光程相对与受激光的光程的差异不会很大，因此需要的曲率很小。特别地，在图15中，激发光波长较短，其光程本身就相对于受激光短，所以此处的凹面镜所需要的曲率会比较小。曲率区别于激发光与受激光光程差值的大小，差得越大需要的曲率就越大，由于反射镜是成像的一个中间器件，其曲率是可以进行软件模拟优化的，曲率半径范围大致在50～500之间(曲率＝1/曲率半径)。

本发明还提供一种显示设备，所述显示设备可以应用于投影机、lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)显示等，所述显示设备可以包括光源系统、空间光调制器及投影镜头，所述光源系统采用上述实施方式中的光源装置200、200’、300、400、500、600、700。所述空间光调制器用于依据所述光源系统发出的光及输入图像数据调制图像而输出图像光，所述投影镜头用于依据所述图像光进行投影而显示投影图像。采用上述光源装置200、200’、300、400、500、600、700的显示设备的光利用率较高，图像的颜色均匀性较好。

另外，可以理解，本发明光源装置200、200’、300、400、500、600、700还可以用于舞台灯系统、车载照明系统及手术照明系统等，并不限于上述的显示设备。

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。