一种能够同时保证亮度与色域的动态波长转换装置及方法与流程

本发明涉及光学领域，并且更具体地，涉及一种能够同时保证亮度与色域的动态波长转换装置。

背景技术：

投影机是一种可以将图像或视频投射到幕布上的设备，其可以通过不同的接口同计算机、vcd、dvd、游戏机、dv等设备相连接以播放相应的视频信号。然而，目前的投影机所使用的光源系统在颜色与亮度之间存在相互制约的问题。在满足光源系统亮度的情况下，投影机需要牺牲色域或者色彩的比例。在对色域或者色彩的比例存在特定要求的情况下，投影机需要牺牲光源系统的亮度。所以，为了满足不同用户的需求，目前市场上存在各种型号的投影机。

产生这种问题的主要原因是：目前能够自由调节色彩与亮度的方案通过在不同颜色输出时段，调整各自颜色的输出强度来实现对色彩与亮度的调整。具体如下：假设目前存在三种颜色：c1、c2和c3，三种颜色所对应的时间比例分别为：t1、t2和t3，并且三种颜色的强度分别为：b1、b2和b3。通常，上述参数需要满足如下条件：t1+t2+t3＝t(常数)并且b1+b2+b3＝b(常数)。因此，三种颜色各自的量为b1t1，b2t2，b3t3。各种不同类型的投影机通过将各自的比例进行调整，从而达到亮度及色彩的变化。

现有技术的缺点是：首先，在三种颜色c1、c2和c3确定后，这三种颜色的色相已经固定。虽然可以通过各自的混色来修改色相，但是修改后的色相只能比选定的色相要小并且饱和度要下降。其次，虽然可以修改b1、b2和b3，以及t1、t2和t3来调整色温、色彩或是整体的亮度，但是在受常数b和t的限制的情况下，硬件上限制了调整的灵活性。这种方案为了实现特定的颜色输出会损失光源的效率，因此造成能源上的浪费、不节能并且不环保。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请通过一种特别的波长装换装置，可以灵活的选择色彩输出，类似于将高亮投影机与绚丽色彩投影机合二为一，给用户带来灵活的选择。

根据本发明的一个方面，提供一种能够同时保证亮度与色域的动态波长转换装置，所述装置包括：

驱动单元，通过输出旋转驱动力和移动驱动力对承载单元进行控制驱动；

承载单元，用于根据所述驱动单元输出的旋转驱动力进行以旋转轴为轴心的旋转，并且根据所述驱动单元输送的移动驱动力进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面；以及

多个波长转换子单元，所述多个波长转换子单元按照预先设定的分布规则被设置在所述承载单元的受光接触面上，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内；

其中所述多个波长转换子单元由不同的波长转换材料构成。

优选地，还包括电源单元，用于为驱动单元提供电力，并且所述驱动单元为马达。

优选地，当所述激发光照射到波长转换子单元上所产生的受激发光的波长与激发光的波长不同。

优选地，还包括固定单元，用于将承载单元与驱动单元进行固定式连接，以使得所述驱动单元能够通过所述固定单元将旋转驱动力和移动驱动力输出给承载单元。

优选地，所述承载单元为圆筒器件，并且所述圆筒器件的外表面为受光接触面。

优选地，所述多个波长转换子单元按照条纹形式分布在受光接触面上。

优选地，所述承载单元为圆盘形器件，并且所述圆盘形器件的受光侧为受光接触面。

优选地，所述多个波长转换子单元按照圆环形式分布在受光接触面上。

优选地，所述多个波长转换子单元的面积不相同，并且基于色域参数，色彩参数及亮度参数确定所述多个波长转换子单元中每个波长转换子单元的波长转换材料。

优选地，所述多个波长转换子单元中的任意波长转换子单元包括彼此不连接的多个区域。

根据本发明的另一方面，提供一种能够同时保证亮度与色域的动态波长转换方法，所述方法包括：

根据驱动单元输出的旋转驱动力促使承载单元进行以旋转轴为轴心的旋转，并且根据驱动单元输出的移动驱动力促使承载单元进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面；以及

按照预先设定的分布规则在所述承载单元的受光接触面上设置多个波长转换子单元，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内；

其中所述多个波长转换子单元由不同的波长转换材料构成。

优选地，还包括利用电源装置提供电力。

优选地，当所述激发光照射到波长转换子单元上所产生的受激发光的波长与激发光的波长不同。

优选地，还包括利用固定单元将承载单元与驱动单元进行固定式连接，以使得所述驱动单元能够通过所述固定单元将旋转驱动力和移动驱动力输出给承载单元。

优选地，所述承载单元为圆筒器件，并且所述圆筒器件的外表面为受光接触面。

优选地，所述多个波长转换子单元按照条纹形式分布在受光接触面上。

优选地，所述承载单元为圆盘形器件，并且所述圆盘形器件的受光侧为受光接触面。

优选地，所述多个波长转换子单元按照圆环形式分布在受光接触面上。

优选地，所述多个波长转换子单元的面积不相同，并且基于色域参数，色彩参数及亮度参数确定所述多个波长转换子单元中每个波长转换子单元的波长转换材料。

优选地，所述多个波长转换子单元中的任意波长转换子单元包括彼此不连接的多个区域。

本申请是在此技术特征上通过技术创新实现单一设备兼顾高亮度与广色域的双重模式选择。本申请可以增强光源及应用投影机的性能，实现亮度，色域，色彩在一个设备上的全功能实现，实现多机合一，给用户带来极致的选择。另外，区别于其他的方式，本申请可以同时顾及亮度及色彩，在同一级别投影机具有不可超越的优势。

本申请的技术方案能够用于投影机光源，从而通过不同区域颜色，实现同一台投影机不同色彩，色域表现的能力。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的滚筒型波长转换装置的结构示意图；

图2为根据本发明优选实施方式的布置了波长转换材料的滚筒型波长转换装置的结构示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的盘体式波长转换装置的结构示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的能够同时保证亮度与色域的动态波长转换装置的结构示意图；以及

图5为根据本发明优选实施方式的能够同时保证亮度与色域的动态波长转换方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的滚筒型波长转换装置的结构示意图。如图1所示，滚筒型波长转换装置100的结构为中空的圆柱体。为了进行波长转换，在滚筒型波长转换装置100的外侧表面(即，圆柱体的侧面)涂布用于进行波长转换的材料。波长转换材料103能够将入射的激发光的波长进行转换，从而形成与激发光波长不同的受激发光。其中入射的激发光101的入射点在波长转换材料103的范围内，并且因此能够经由波长转换材料103进行波长转换，从而形成波长不同的受激发光102。此外，滚筒型波长转换装置100的圆柱体固定管通过固定辅105固定在马达104上。如图1所示圆柱体固定管位于滚筒型波长转换装置100上表面或下表面，并且用于支撑滚筒型波长转换装置100的外侧表面以及固定圆柱体。图1中将圆柱体固定管示为十字型，但是所属领域技术人员应当了解的是，圆柱体固定管可以是任何能够实现支撑或固定作用的形状。马达104可以旋转并且通过旋转来使滚筒型波长转换装置100沿圆柱体轴心进行轴向移动。由此可知，在马达104的驱动下，滚筒型波长转换装置100能够沿轴心进行滚动。这种滚动能够使得激发光101的入射点能够落在圆柱体侧面的不同位置上。为此，当激发光101照射到波长装换材料上103时，产生的受激发光102波长与激发光101的波长不一样，并且受激发光102反射出波长装换装置。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光102进行收集以供利用。

图2为根据本发明优选实施方式的布置了波长转换材料的滚筒型波长转换装置200的结构示意图。如图2所示，在根据如图1所示的滚筒型波长转换装置100的基础上，将筒体的表面分成多个区域：区域1、区域2、区域3以及区域4。优选地，滚筒型波长转换装置200可以根据实际要求或生产商偏好分别设定各个区域的面积大小及所涂布的波长装换材料。以图2所示为例，筒体侧表面，即滚筒型波长转换装置200的侧面被分成了用不同符号表示的4个区域。其中区域1、区域2、区域3以及区域4中至少两个区域涂布不同的波长装换材料。在优选的实施方式中，区域1、区域2、区域3以及区域4均涂布彼此不同的波长装换材料。如图2所示，区域1涂布了波长转换材料a、区域2涂布了波长转换材料b、区域3涂布了波长转换材料c以及区域4涂布了波长转换材料d。优选地，波长转换材料a-d为不同的波长转换材料，从而使得区域1、区域2、区域3以及区域4能够将相同的激发光转换为不同波长的受激发光。

此外，通过马达201沿轴向的旋转以及左右步进可以切换不同的区域，相当于4个波长装换装置集成到器件中。根据用户的选择，滚筒型波长转换装置200能够自由切换激发光的入射点，从而实现不同的波长转换。由于，切换的过程中光路保持不变，只是滚筒型波长转换装置200位置变换，所以系统的稳定性能够得到保证。滚筒型波长转换装置200中各个区域的波长装换材料可以根据色域，色彩及亮度的要求进行分别选择。本申请虽然以四个区域进行说明，但所属领域技术人员应当了解的是，滚筒型波长转换装置200可以采用任意合理数量的区域。

此外，滚筒型波长转换装置200的圆柱体固定管通过固定辅202固定在马达201上。如图2所示圆柱体固定管位于滚筒型波长转换装置200上表面或下表面，并且用于支撑滚筒型波长转换装置200的外侧表面以及固定圆柱体。图2中将圆柱体固定管示为十字型，但是所属领域技术人员应当了解的是，圆柱体固定管可以是任何能够实现支撑或固定作用的形状。马达201可以旋转并且通过旋转来使滚筒型波长转换装置200沿圆柱体轴心进行轴向移动。由此可知，在马达201的驱动下，滚筒型波长转换装置200能够沿轴心进行滚动。这种滚动能够使得激发光的入射点能够落在圆柱体侧面的不同位置上。为此，当激发光照射到区域1、区域2、区域3以及区域4中的波长转换材料a-d上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出滚筒型波长转换装置200。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。

图3为根据本发明优选实施方式的盘体式波长转换装置300的结构示意图。如图3所示，本申请以圆形的盘体301为基础来形成盘体式波长转换装置300。盘体301的一侧表面被分成多个圆环状区域：区域1、区域2、区域3以及区域4。优选地，盘体式波长转换装置300可以根据实际要求或生产商偏好分别设定各个区域的面积大小及所涂布的波长装换材料。以图3所示为例，筒体侧表面，即盘体式波长转换装置300的侧面被分成了用不同符号表示的4个区域。其中区域1、区域2、区域3以及区域4中至少两个区域涂布不同的波长装换材料。区域1、区域2、区域3以及区域4的面积依次增大。可替换地，将区域1、区域2、区域3以及区域4的面积设置为相同或近似相同。

在优选的实施方式中，区域1、区域2、区域3以及区域4均涂布彼此不同的波长装换材料。如图3所示，区域1可以涂布波长转换材料a、区域2可以涂布波长转换材料b、区域3可以涂布波长转换材料c以及区域4可以涂布波长转换材料d。优选地，波长转换材料a-d为不同的波长转换材料，从而使得区域1、区域2、区域3以及区域4能够将相同的激发光转换为不同波长的受激发光。

此外，通过马达以圆心为轴进行旋转以及以支架左右步进可以切换不同的区域，相当于4个波长装换装置集成到器件中。根据用户的选择，盘体式波长转换装置300能够自由切换激发光的入射点，从而实现不同的波长转换。由于，切换的过程中光路保持不变，只是盘体式波长转换装置300位置变换，所以系统的稳定性能够得到保证。盘体式波长转换装置300中各个区域的波长装换材料可以根据色域，色彩及亮度的要求进行分别选择。本申请虽然以四个区域进行说明，但所属领域技术人员应当了解的是，盘体式波长转换装置300可以采用任意合理数量的区域。

此外，盘体式波长转换装置300的圆心固定在马达上。如图3所示，马达与支架连接，从而使得马达能够得到支架的支撑。马达可以旋转并且通过旋转来使盘体式波长转换装置300沿圆心进行旋转。这种旋转在配合支架移动的情况下，能够使得激发光的入射点能够落在圆盘的不同区域上。为此，当激发光照射到区域1、区域2、区域3以及区域4中的波长转换材料a-d上时，产生的受激发光波长与激发光的波长不一样，并且受激发光反射出盘体式波长转换装置300。此外，通过在光路上设置光学器件，可以将受激发光进行收集以供利用。

图4为根据本发明优选实施方式的能够同时保证亮度与色域的动态波长转换装置400的结构示意图。动态波长转换装置400能够根据驱动单元输出的旋转驱动力促使承载单元进行以旋转轴为轴心的旋转，并且根据驱动单元输出的移动驱动力促使承载单元进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面。此外，动态波长转换装置400按照预先设定的分布规则在所述承载单元的受光接触面上设置多个波长转换子单元，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内。

优选地，动态波长转换装置400包括：驱动单元401、承载单元402、电源单元403、固定单元404以及多个波长转换子单元1、2、…..n。优选地，驱动单元401通过输出旋转驱动力和移动驱动力对承载单元进行控制驱动。驱动单元401例如可以是马达。

优选地，承载单元402用于根据所述驱动单元输出的旋转驱动力进行以旋转轴为轴心的旋转，并且根据所述驱动单元输送的移动驱动力进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面。所述承载单元402为圆筒器件，并且所述圆筒器件的外表面为受光接触面。优选地，承载单元402为圆盘形器件，并且所述圆盘形器件的受光侧为受光接触面。

优选地，多个波长转换子单元按照预先设定的分布规则被设置在所述承载单元的受光接触面上，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内。其中所述多个波长转换子单元由不同的波长转换材料构成。其中当所述激发光照射到波长转换子单元上所产生的受激发光的波长与激发光的波长不同。

当承载单元402为圆筒器件，并且所述圆筒器件的外表面为受光接触面。优选地，所述多个波长转换子单元按照条纹形式分布在受光接触面上。优选地，当承载单元402为圆盘形器件，并且所述圆盘形器件的受光侧为受光接触面。所述多个波长转换子单元按照圆环形式分布在受光接触面上。所述多个波长转换子单元的面积不相同，并且基于色域参数，色彩参数及亮度参数确定所述多个波长转换子单元中每个波长转换子单元的波长转换材料。优选地，所述多个波长转换子单元中的任意波长转换子单元包括彼此不连接的多个区域。

优选地，电源单元403用于为驱动单元提供电力。通常，电源单元403可以是任何能够为驱动单元提供电力的设备。

优选地，固定单元404用于将承载单元与驱动单元进行固定式连接，以使得所述驱动单元能够通过所述固定单元将旋转驱动力和移动驱动力输出给承载单元。

图5为根据本发明优选实施方式的能够同时保证亮度与色域的动态波长转换方法500的流程图。动态波长转换方法500能够根据驱动单元输出的旋转驱动力促使承载单元进行以旋转轴为轴心的旋转，并且根据驱动单元输出的移动驱动力促使承载单元进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面。此外，动态波长转换方法500按照预先设定的分布规则在所述承载单元的受光接触面上设置多个波长转换子单元，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内。

优选地，动态波长转换方法500在步骤501处开始。在步骤501，根据驱动单元输出的旋转驱动力促使承载单元进行以旋转轴为轴心的旋转。

在步骤502，根据驱动单元输出的移动驱动力促使承载单元进行位置移动，所述承载单元包括能够与通过光路入射的激发光接触的受光接触面。

在步骤503，按照预先设定的分布规则在所述承载单元的受光接触面上设置多个波长转换子单元，以使得所述承载单元在所述旋转驱动力和移动驱动力的控制驱动下进行旋转或位置移动时，使所述激发光的入射点能够落在多个波长转换子单元中任意一个波长转换子单元内。其中所述多个波长转换子单元由不同的波长转换材料构成。当所述激发光照射到波长转换子单元上所产生的受激发光的波长与激发光的波长不同。

优选地，当承载单元为圆筒器件，并且所述圆筒器件的外表面为受光接触面。优选地，所述多个波长转换子单元按照条纹形式分布在受光接触面上。当承载单元为圆盘形器件，并且所述圆盘形器件的受光侧为受光接触面。所述多个波长转换子单元按照圆环形式分布在受光接触面上。所述多个波长转换子单元的面积不相同，并且基于色域参数，色彩参数及亮度参数确定所述多个波长转换子单元中每个波长转换子单元的波长转换材料。优选地，所述多个波长转换子单元中的任意波长转换子单元包括彼此不连接的多个区域。

此外，动态波长转换方法500还包括利用电源装置提供电力。

此外，动态波长转换方法500还包括利用固定单元将承载单元与驱动单元进行固定式连接，以使得所述驱动单元能够通过所述固定单元将旋转驱动力和移动驱动力输出给承载单元。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。