一種投影裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種投影裝置，包括激光光源和鐵電液晶光閥，鐵電液晶光閥用于接收激光光源發(fā)出的光，并根據(jù)輸入圖像信號對該光進行調(diào)制并出射圖像光；還包括驅(qū)動裝置，用于脈沖驅(qū)動激光光源，使得激光光源處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流高于其額定工作電流；還包括同步控制裝置，用于控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)。該投影裝置既利用鐵電液晶光閥實現(xiàn)了低成本的數(shù)字光調(diào)制，也避免了激光光源的光在鐵電液晶光閥的反圖像時間段的浪費，同時由于激光光源在點亮狀態(tài)時工作電流較大而提升了亮度。
【專利說明】一種投影裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種使用激光作為光源的投影裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]投影顯示技術(shù)中，光源發(fā)出的光入射于光閥，光閥調(diào)制該入射光形成圖像光，該圖像光經(jīng)過投影透鏡投射到屏幕上形成圖像。
[0003]目前，光閥主要分為三種，德州儀器公司的DMD(Digital Micro-mirror Device)、液晶光閥和反射式液晶光閥。DMD是一種數(shù)字光調(diào)制器，它利用一個微鏡陣列控制入射光的反射方向形成O和I。每一個微鏡對應(yīng)于一個像素，每一個微鏡都可以獨立控制快速翻轉(zhuǎn)，通過在一個特定時間段內(nèi)控制翻轉(zhuǎn)至I的次數(shù)來控制該像素所要實現(xiàn)的灰階。液晶光閥和反射式液晶光閥的原理接近，都是通過控制液晶對于入射偏振光的偏振方向的偏轉(zhuǎn)程度來控制出射光的強度以實現(xiàn)其灰階的，液晶光閥和反射式液晶光閥都屬于模擬光調(diào)制器件。
[0004]數(shù)字光調(diào)制器件DMD正在被越來越多的人所喜愛，原因在于數(shù)字調(diào)制方式有很多模擬調(diào)制方式所不能實現(xiàn)的好處。例如數(shù)字光調(diào)制的響應(yīng)速度快，圖像無拖尾；又例如數(shù)字光調(diào)制的抗噪能力強，圖像更逼真。然而，由于DMD被德州儀器公司所壟斷，且其制造工藝相當(dāng)復(fù)雜，DMD的售價始終居高不下。
[0005]因此人們在選擇光閥時面臨兩難選擇，該問題至今沒有解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本的數(shù)字光調(diào)制的投影裝置。
[0007]本發(fā)明實施例提供了一種投影裝置，包括激光光源和鐵電液晶光閥，鐵電液晶光閥用于接收激光光源發(fā)出的光，并根據(jù)輸入圖像信號對該光進行調(diào)制并出射圖像光；還包括驅(qū)動裝置，用于脈沖驅(qū)動激光光源，使得激光光源處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流高于其額定工作電流；還包括同步控制裝置，用于控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0008]優(yōu)選的，激光光源處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流為額定工作電流的二倍。
[0009]優(yōu)選的，驅(qū)動裝置還用于獲取用戶亮度要求等級，并獲取與該等級對應(yīng)的激光光源的工作電流，并控制激光光源工作于該獲取的工作電流；用戶亮度要求等級的最高等級所對應(yīng)的激光光源的工作電流是最高工作電流。
[0010]優(yōu)選的，鐵電液晶光閥的數(shù)量是一片，驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源分時產(chǎn)生至少兩種不同顏色的光構(gòu)成時序光，并使該時序光入射于鐵電液晶光閥；同步控制裝置還用于控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得鐵電液晶光閥所調(diào)制的圖像信號的顏色，與驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源所產(chǎn)生的光的顏色保持同步。
[0011]優(yōu)選的，激光光源包括至少兩種顏色的激光組件，驅(qū)動裝置分時控制該至少兩種顏色的激光組件形成時序光；或者，激光光源包括至少兩個激光組件和至少一個波長轉(zhuǎn)換裝置，至少一個激光組件入射于至少一個波長轉(zhuǎn)換裝置并使其產(chǎn)生受激光，驅(qū)動裝置分時控制至少兩組激光組件形成時序光；同步控制裝置使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，相對應(yīng)的顏色的激光組件處于點亮狀態(tài)而其它激光組件處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0012]優(yōu)選的，激光光源包括一個激光組件和一個波長轉(zhuǎn)換輪，該波長轉(zhuǎn)換輪包括至少兩個顏色區(qū)，該兩個顏色區(qū)分別包括兩種波長轉(zhuǎn)換材料或者分別包括一種波長轉(zhuǎn)換材料和散射材料，激光組件發(fā)出的激光依次入射于波長轉(zhuǎn)換輪的至少兩個顏色區(qū)形成時序光；還包括探測裝置，用于探測波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置，并產(chǎn)生反映波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置的周期性信號；同步控制裝置根據(jù)周期性信號控制鐵電液晶光閥使得鐵電液晶光閥所調(diào)制的圖像信號的顏色與激光光源所產(chǎn)生的光的顏色保持同步。
[0013]優(yōu)選的，同步控制裝置控制鐵電液晶光閥，使得當(dāng)波長轉(zhuǎn)換輪的至少一個輪輻區(qū)處于激光組件發(fā)射的激光的光路上時，鐵電液晶光閥工作于至少一個反圖像時間段。
[0014]優(yōu)選的，鐵電液晶光閥的數(shù)量是兩片或以上，驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源產(chǎn)生與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光并分別入射于對應(yīng)的鐵電液晶光閥并被分別調(diào)制。
[0015]優(yōu)選的，激光光源包括白光組件和波長分光裝置，該白光組件發(fā)出的白光經(jīng)過波長分光裝置分光產(chǎn)生與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光；白光組件包括激光組件和波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置至少部分吸收激光組件發(fā)出的激光并發(fā)射受激光，該受激光或者激光組件發(fā)射的激光中沒有被波長轉(zhuǎn)換裝置吸收的部分與該受激光形成和混合光成為該白光組件的出射光。
[0016]優(yōu)選的，激光光源包括與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光激光組件，它們發(fā)射的若干束基色光分別入射于對應(yīng)的鐵電液晶光閥并被其分別調(diào)制；同步控制裝置用于控制相對應(yīng)的至少一對驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選的，至少一個基色光激光組件包括激光激發(fā)源和波長轉(zhuǎn)換裝置，激光激發(fā)源發(fā)射的激光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置并激發(fā)產(chǎn)生受激光，該受激光是該基色光激光組件發(fā)射的基色光。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例具有如下有益效果:
[0019]結(jié)合激光光源和鐵電液晶光閥，并控制兩者同步工作使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)且最高工作電流高于其額定工作電流，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣既利用鐵電液晶光閥實現(xiàn)了低成本的數(shù)字光調(diào)制，也避免了激光光源的光在鐵電液晶光閥的反圖像時間段的浪費，同時由于激光光源在點亮狀態(tài)時工作電流較大而提升了亮度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明投影裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2a為數(shù)字光調(diào)制的工作時序的幾個舉例；
[0022]圖2b為鐵電液晶光閥數(shù)字光調(diào)制的工作時序的幾個舉例；
[0023]圖3為激光光源的出射光功率與驅(qū)動電流的關(guān)系舉例；
[0024]圖4a為本發(fā)明投影裝置的第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；[0025]圖4b為本發(fā)明第二實施例中波長轉(zhuǎn)換輪的俯視圖；
[0026]圖5為本發(fā)明投影裝置的第三實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6為本發(fā)明投影裝置的第三實施例的工作時序示意圖；
[0028]圖7a為本發(fā)明投影裝置的第四實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖7b為本發(fā)明的第四實施例中波長轉(zhuǎn)換輪的俯視圖；
[0030]圖8為本發(fā)明投影裝置的第四實施例的工作時序示意圖；
[0031]圖9為本發(fā)明第四實施例的另一種工作時序示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及實施方式來對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)分析。
[0033]本發(fā)明的投影裝置的第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。投影裝置100包括激光光源101和鐵電液晶光閥102。其中，激光光源101包括三個基色光激光組件IOla~101c，它們分別發(fā)射紅色、綠色和藍(lán)色的激光作為基色光，這三束基色光分別入射于三片鐵電液晶光閥102a~102c，并分別被這三片鐵電液晶光閥調(diào)制。
[0034]鐵電液晶光閥是近年來新發(fā)展起來的一種光閥，它雖然屬于反射式液晶光閥的一種，但是由于其對控制信號的響應(yīng)速度很快因此可以實現(xiàn)數(shù)字式的光調(diào)制。以下對數(shù)字式的光調(diào)制，結(jié)合圖2a進行解釋。
[0035]圖2a所示的是一個16灰階((Tl5)的數(shù)字光調(diào)制的時序圖，左邊的數(shù)字代表希望實現(xiàn)的灰階，圖中間水平方向的折線代表調(diào)制的O或I的狀態(tài)(如圖右側(cè)在括號中的數(shù)字所示)。將一個特定的時間段分為四個區(qū)域，其時間分別為T，2Τ，4Τ，8Τ(如圖2a上側(cè)所示的)。其中T是一個單位時間，也代表一個灰階的亮度，這樣最亮的狀態(tài)就是所有區(qū)域都為1，此時為I的時間為T+2T+4T+8T=15T，即灰階為15 ;同時最暗的狀態(tài)就是所有區(qū)域都為0，此時為I的時間是0，即灰階為O。數(shù)字式的光調(diào)制就是在這四個時間區(qū)域內(nèi)選擇性的實現(xiàn)O或I，最終實現(xiàn)0-15灰階的選擇。
[0036]例如對于灰階9，則8Τ和T的時間區(qū)域為I，其余為0，此時為I的時間是Τ+8Τ=9Τ，即實現(xiàn)了灰階9 ;又例如4Τ和T的區(qū)域為1，其余為0，此時為I的時間是5Τ，即實現(xiàn)了灰階
5?？梢宰C明，分別控制這四個區(qū)域的O或I的狀態(tài)，可以實現(xiàn)所有的0-15灰階。值得一提的是，此處的16灰階需要將特定的時間段分為4個區(qū)，這是因為16=24 ;可以證明，要實現(xiàn)2η的灰階顯示，只要將特定的時間段分為η份即可。因此本實施例中以及下面實施例中使用的16灰階僅是舉例，并不限制實際中對其它灰階數(shù)(例如256灰階)的使用。
[0037]對于鐵電液晶光閥來說，其數(shù)字光調(diào)制的機制又略有不同，參考圖2b。鐵電液晶光閥本身由于材料的原因具有一個特點，就是在調(diào)制成I或O完成后，為了保持液晶光閥兩端的電荷平衡(DC balancing),鐵電液晶光閥必須呈現(xiàn)一個反圖像(inverse image),工作于反圖像狀態(tài)，此時圖像的調(diào)制無法正常進行。反圖像狀態(tài)所對應(yīng)的時長與其前面調(diào)制成I或O的狀態(tài)的時長相同。也就是說，鐵電液晶光閥在工作中總是交替的工作于顯示時間段和反圖像時間段。
[0038]因此，如圖2b所示，與圖2a的情況不同，鐵電液晶光閥工作的每個時間段仍然必須再分為前后兩個子時間段，前面的子時間段為顯示時間段用于光調(diào)制(選擇O或1)，后一個子時間段為反圖像時間段，不能正常工作。因此即使是灰階15，由于每個時間段都有一半的時間無法進行光調(diào)制，在其它條件相同的條件下比圖2a所示的數(shù)字式調(diào)制亮度低一半。例如灰階9，只能在8T和T區(qū)域中的前一半時間進行光調(diào)制。
[0039]在本實施例中，投影裝置100還包括驅(qū)動裝置104，該驅(qū)動裝置104用于分別脈沖驅(qū)動各基色光激光組件lOlalOlc ;還包括同步控制裝置103，用于控制驅(qū)動裝置104和三片鐵電液晶光閥102a?102c，使得在至少一片鐵電液晶光閥(例如鐵電液晶光閥102a)工作于顯示時間段時，其對應(yīng)的基色光激光組件(例如紅光激光組件IOla)處于點亮狀態(tài)，在該片鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，其對應(yīng)的基色光激光組件處于關(guān)閉狀態(tài)。這樣，利用了激光光源可以快速開關(guān)的特點，避免了激光光源發(fā)出的光在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時被浪費，提高了系統(tǒng)效率。
[0040]可以理解，優(yōu)選的情況是，同步控制裝置成對的控制每一對鐵電液晶光閥和對應(yīng)的基色光激光組件，使得三對鐵電液晶光閥和基色光激光組件都實現(xiàn)上述的工作方式，這樣可以達(dá)到效率的最大化。在實際應(yīng)用中，也可能是兩個鐵電液晶光閥分別對應(yīng)于兩個基色光激光組件，例如一個基色光激光組件發(fā)射白光，另一個基色光激光組件發(fā)射紅外光，這兩組光分別經(jīng)兩片鐵電液晶光閥調(diào)制后可以形成白光和紅外光的混合圖像，這在很多場合(如軍事訓(xùn)練)有特殊的應(yīng)用。簡而言之，該投影裝置只要包括兩片或以上鐵電液晶光閥和與之相同數(shù)量的基色光激光組件，且兩者一一對應(yīng)，就屬于本實施例的保護范圍。
[0041]在同步控制裝置103的具體工作過程中，可能單獨控制驅(qū)動裝置104或鐵電液晶光閥102，也可能同時控制二者。例如，一種可能的控制方法是，驅(qū)動裝置104分別驅(qū)動基色光激光光源lOlalOlc按照前述的鐵電液晶光閥的工作方式開關(guān)，同時發(fā)送同步信號至同步控制裝置103，同步控制裝置103根據(jù)該同步信號控制相應(yīng)的鐵電液晶光閥同步工作(即鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，其對應(yīng)的基色光激光組件處于點亮狀態(tài)，在該片鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，其對應(yīng)的基色光激光組件處于關(guān)閉狀態(tài)這樣的同步方式)，并根據(jù)輸入圖像信號對輸入光進行數(shù)字式光調(diào)制。
[0042]另一種可能的控制方法是，由鐵電液晶光閥發(fā)送同步信號至同步控制裝置103，后者根據(jù)該同步信號控制驅(qū)動裝置104，使其驅(qū)動激光光源與鐵電液晶光閥同步工作。還有一種可能是同步信號裝置103自身生成一個同步信號，分別發(fā)送至驅(qū)動裝置和鐵電液晶光閥使二者同步工作。
[0043]在本實施例中，驅(qū)動裝置分別驅(qū)動激光組件IOla?101c，使得后者處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流高于其額定工作電流。根據(jù)上面的描述，激光組件有一半的時間處于關(guān)閉狀態(tài)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)此時激光實際上并不是工作在滿負(fù)荷的狀態(tài)。這可以理解為，在點亮的一半時間激光組件的溫度上升，而在關(guān)閉的一半時間其溫度則得以下降。因此，此時激光組件在點亮狀態(tài)時是可以工作于高于其額定電流的工作電流的。利用這一點，本實施例使激光組件處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流高于其額定工作電流，并不會降低其使用壽命，而且可以提高投影裝置的發(fā)光亮度。
[0044]圖3是激光光源的發(fā)光功率(縱坐標(biāo))與驅(qū)動電流(橫坐標(biāo))之間的關(guān)系的舉例，是發(fā)明人的實際實驗中的一組數(shù)據(jù)，其中Itl為閾值電流，I1為額定電流，一般情況下該激光光源只能工作于額定電流之下才能保證使用壽命。額定電流可以定義為，連續(xù)工作下激光光源使用壽命超過5000小時前提下的最大工作電流。
[0045]由圖3可以看出，激光光源的驅(qū)動電流在超過額定電流時其發(fā)光強度仍然與驅(qū)動電流保持線性關(guān)系而沒有出現(xiàn)飽和現(xiàn)象的曲線下彎，因此當(dāng)激光光源工作于高于閾值電流I1的工作電流I2時，其效率并不會下降，產(chǎn)生的熱量并不會增大。由于激光光源有一半時間處于關(guān)閉狀態(tài)，因此在保持使用壽命不變的前提下，激光光源處于點亮狀態(tài)下的驅(qū)動電流最大可以為閾值電流的二倍。此時投影裝置的發(fā)光亮度就等同于使用了普通的數(shù)字式光調(diào)制的光閥，鐵電液晶光閥的電荷平衡特性所帶來的負(fù)面影響全部通過控制鐵電液晶光閥與激光光源的同步工作以及激光光源的高電流驅(qū)動所抵消。當(dāng)然在有些對于使用壽命要求不高的場合，激光光源處于點亮狀態(tài)下的驅(qū)動電流高于閾值電流的二倍也是可能的，此處并不做限制。
[0046]在實際應(yīng)用中，投影裝置往往可以根據(jù)用戶需求調(diào)整亮度。通常的做法是，根據(jù)用戶要求的亮度數(shù)值改變光閥的灰階來實現(xiàn)調(diào)整。例如用戶希望把亮度降低一半，則光閥對于每一幀圖像的每一個像素的灰階值進行運算(例如除以2，當(dāng)然考慮到伽馬曲線等因素并不限于直接進行除法運算)，得到新的灰階值后再進行顯示。因此，在用戶調(diào)整為低亮度時，由于光源的發(fā)光功率并沒有變，因此只是通過浪費更多的光來使亮度看起來變低，電能并沒有相應(yīng)的節(jié)省。
[0047]在本發(fā)明的實施例中，當(dāng)用戶設(shè)置亮度變低時，可以直接按照用戶的亮度要求等級，并獲取與該等級對應(yīng)的激光光源的工作電流，并控制激光光源工作于該獲取的工作電流。這樣在用戶調(diào)低亮度的時候可以實現(xiàn)省電的效果。根據(jù)用戶的亮度要求等級獲取激光光源工作電流的方法有很多，例如實現(xiàn)將亮度要求等級與激光光源工作電流制作成一個數(shù)據(jù)表并存儲于驅(qū)動裝置內(nèi)的存儲器內(nèi)，根據(jù)亮度要求等級查表就可以得到激光光源工作電流；又例如將亮度要求等級與激光光源工作電流的關(guān)系擬合成函數(shù)，并將該函數(shù)儲存，再根據(jù)亮度要求等級帶入該函數(shù)進行計算得到激光光源的工作電流。
[0048]可以理解，當(dāng)用戶將亮度調(diào)低后相應(yīng)的激光光源的工作電流可能等于甚至低于其額定工作電流，但這并不影響本實施例的有益效果。因為在用戶需要使用高亮度顯示的情況下，用戶亮度要求等級的最高等級所對應(yīng)的激光光源的工作電流就是激光光源的最高工作電流，如前所述的該最高工作電流高于激光光源的額定工作電流，因此具有更亮的顯示效果。
[0049]在本實施例中，基色光激光組件還可能包括波長轉(zhuǎn)換裝置。例如，在上面例子中的綠色激光組件直接發(fā)射綠色激光，實際上綠色激光組件可以包括藍(lán)色激光激發(fā)源和綠色波長轉(zhuǎn)換裝置，藍(lán)色激光激發(fā)源發(fā)射的藍(lán)色激發(fā)光入射于綠色波長轉(zhuǎn)換裝置并激發(fā)產(chǎn)生綠色受激光，作為該綠色激光組件發(fā)射的綠色基色光。
[0050]實際中，波長轉(zhuǎn)換裝置可能是一個熒光粉片，在藍(lán)色激光激發(fā)源和熒光粉片的光路之間還包括一個分光濾光片，用于將熒光粉片受激產(chǎn)生的綠光反射回?zé)晒夥燮钠洚悅?cè)發(fā)射。熒光粉片還可能設(shè)置與一個反射襯底上，藍(lán)色激發(fā)光從反射襯底的異側(cè)入射，反射襯底反射綠色受激光并使其從反射襯底的異側(cè)出射?？紤]到熒光粉受激時本身會發(fā)熱，為了降低發(fā)熱的影響，可以將熒光粉片固定于一個轉(zhuǎn)盤并使其轉(zhuǎn)動，這樣激發(fā)光就會周期性的入射于激發(fā)熒光粉片的不同位置，進而使局部熒光粉免于過熱造成的效率下降。
[0051]可以理解，此處選擇綠色只是一個舉例，當(dāng)然也可以同理的選擇藍(lán)色或紫外激光激發(fā)源來激發(fā)紅色波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生紅光，此處并不做限制。
[0052]在圖1所示的實施例中，紅色基色光被鐵電液晶光閥102a調(diào)制前后的偏振態(tài)不同，因此可以通過濾光片Illa來將二者的光路分開，同樣道理，濾光片Illb和Illc也用來將綠色基色光和藍(lán)色基色光被鐵電液晶光閥102b和102c調(diào)制前后的光束分開，同時濾光片Illb和Illc還用來將調(diào)制后的三基色光利用波長的差異而合為一束。這使用現(xiàn)有的濾光片技術(shù)就可以實現(xiàn)，此處不贅述。實際上，存在多種光路形式可以實現(xiàn)三種基色光分別調(diào)制后合為一束圖像光(可以是利用波長不同合為一束，也可以使利用空間位置不同而相互毗鄰的合為一束)，此處只是舉例而并不作限制。該合為一束的圖像光經(jīng)過投影鏡頭112可以投射至屏幕上。
[0053]本發(fā)明的第二實施例如圖4a所示。本實施例與第一實施例的區(qū)別在于激光光源的組成和控制方法不同。在本實施例中，激光光源包括白光組件和波長分光裝置423。白光組件包括激光組件401和波長轉(zhuǎn)換裝置421，波長轉(zhuǎn)換裝置421包括馬達(dá)421b和波長轉(zhuǎn)換輪421a。波長轉(zhuǎn)換輪421a的俯視圖如圖4b所示，其表面涂覆有波長轉(zhuǎn)換材料涂層(如熒光粉涂層)421c。馬達(dá)421b驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換輪421a轉(zhuǎn)動，使得激光組件401發(fā)出的激光周期性的入射于波長轉(zhuǎn)涂層421c的不同位置。波長轉(zhuǎn)換涂層421c吸收激光組件401發(fā)出的激光并發(fā)射白光受激光，該白光受激光可以作為白光組件的出射光。
[0054]或者波長轉(zhuǎn)換涂層421c部分吸收激光組件401發(fā)出的激光并發(fā)射受激光，該受激光與沒有被波長轉(zhuǎn)換涂層421c吸收的剩余部分激光的混合光成為該白光組件的出射光。例如激光組件401為藍(lán)光激光組件，波長轉(zhuǎn)換涂層421c為黃色波長轉(zhuǎn)換涂層；激光組件401發(fā)出的藍(lán)色激光激發(fā)黃色波長轉(zhuǎn)換涂層產(chǎn)生黃色受激光,該黃色受激光與剩余的藍(lán)色激光混合形成白光出射光。可以理解，波長轉(zhuǎn)換涂層421c不一定只包含一種波長轉(zhuǎn)換材料，而可能包含多種波長轉(zhuǎn)換材料。
[0055]在本實施例中，馬達(dá)421b的作用在于避免局部波長轉(zhuǎn)換涂層被激發(fā)光長期激發(fā)而過熱。若波長轉(zhuǎn)換涂層的耐熱性能足夠好，或者其襯底具有良好的散熱性能，則馬達(dá)421b可以省略。
[0056]白光組件發(fā)出的白光經(jīng)過波長分光裝置分光產(chǎn)生與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光(在本實施例中為3個)，并分別入射于三片鐵電液晶光閥并被后者調(diào)制。
[0057]在本實施例中，鐵電液晶光閥的工作方法、鐵電液晶光閥與其對應(yīng)的基色光的同步控制方法與第一實施例相同，此處不做重復(fù)描述。與第一實施例不同之處在于，本實施例中的驅(qū)動裝置404只能控制激光組件401，而不像第一實施例那樣同時控制多個激光組件。由于各基色光是通過波長分光裝置423同時產(chǎn)生的，其處于點亮或關(guān)閉的狀態(tài)也是相同的，因此在本實施例中相應(yīng)的三片鐵電液晶光閥的顯示時間段和反圖像時間段也是同步的，且都與各基色光的點亮和關(guān)閉狀態(tài)同步；這可以通過同步控制裝置403來控制實現(xiàn)，同步控制裝置403可以只通過一條線路控制驅(qū)動裝置404，并只通過一條線路傳送相同的信號給三片鐵電液晶光閥。與之不同的,第一實施例中,三對基色光與鐵電液晶光閥的同步控制是獨立的，所以三對基色光與鐵電液晶光閥的控制可以是同步的，也可以不同。
[0058]本發(fā)明的第三實施例的投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。與圖1所示的實施例的不同之處在于，在本實施例中只包括一片鐵電液晶光閥502，驅(qū)動裝置504分別驅(qū)動激光光源501中的三個激光組件501a、501b和501c產(chǎn)生紅色基色光、綠色基色光和藍(lán)色基色光。三種基色光經(jīng)過波長合光裝置523合光后入射于鐵電液晶光閥502并被其調(diào)制，調(diào)制后的光從鐵電液晶光閥502出射后被投影鏡頭投射至屏幕。[0059]我們知道，彩色圖像往往是由紅綠藍(lán)三基色圖像疊加而成。在第一和第二實施例中，輸入圖像信號被分解為紅綠藍(lán)三基色圖像后分別被三片鐵電液晶光閥讀取并用來調(diào)制入射的三基色基色光并產(chǎn)生相應(yīng)的三基色圖像。在本實施例和下一個實施例中，激光光源分時的產(chǎn)生基色光的時序光，即周期性的輪流產(chǎn)生紅綠藍(lán)三基色光，鐵電液晶光閥則與之同步的周期性的根據(jù)圖像信號調(diào)制紅綠藍(lán)三基色光來得到三基色圖像的時序圖像光。只要三基色圖像光的切換速度足夠快(例如高于50赫茲)，人眼就無法分辨各基色圖像，人眼看到的是將各基色圖像疊加而產(chǎn)生的彩色圖像。
[0060]具體而言在本實施例中，驅(qū)動裝置分時控制三種顏色的激光組件501a飛Olc使得激光光源501分時產(chǎn)生三種不同顏色的光構(gòu)成時序光,鐵電液晶光閥502分時的調(diào)制三種基色光，其調(diào)制工作時序和相應(yīng)的基色光激光組件的點亮工作時序如圖6所示。圖6上部的“紅” “綠” “藍(lán)”所覆蓋的區(qū)域分別表示三種基色光的產(chǎn)生和調(diào)制的時間范圍。如圖所示，首先調(diào)制紅色圖像，此時鐵電液晶光閥502根據(jù)讀取的紅色圖像信號進行調(diào)制，調(diào)制方法與第一和第二實施例相同；在本實施例中紅色灰階為15 (最高灰階)，此時同步控制裝置503控制驅(qū)動裝置504驅(qū)動紅色激光組件501a產(chǎn)生紅色基色光入射于鐵電液晶光閥502，其它顏色的激光組件501b和501c處于關(guān)閉狀態(tài)。接著調(diào)制綠色圖像，鐵電液晶光閥502根據(jù)讀取的綠色圖像信號進行調(diào)制，在本實施例中綠色灰階為5，因此在8T和2T時間段中的前一半的顯示時間段調(diào)制為O (雖然調(diào)制為O但在顯示時間段相對應(yīng)的基色光仍然需要點亮)，此時同步控制裝置503控制驅(qū)動裝置504驅(qū)動綠色激光組件501b產(chǎn)生綠色基色光入射于鐵電液晶光閥502，其它顏色的激光組件501a和501c處于關(guān)閉狀態(tài)。接著調(diào)制藍(lán)色圖像，鐵電液晶光閥502根據(jù)讀取的藍(lán)色圖像信號進行調(diào)制，在本實施例中藍(lán)色灰階為0，因此在所有時間段中的前一半的顯示時間段均調(diào)制為O (雖然調(diào)制為O但在調(diào)制時間段相對應(yīng)的藍(lán)色基色光仍然需要點亮)，此時同步控制裝置503控制驅(qū)動裝置504驅(qū)動藍(lán)色激光組件501c產(chǎn)生藍(lán)色基色光入射于鐵電液晶光閥502，其它顏色的激光組件501a和501b處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0061]在實際應(yīng)用中，紅綠藍(lán)的順序以及每個顏色調(diào)制的時長是可以預(yù)先設(shè)置和控制的，只要同步控制裝置503控制驅(qū)動裝置504和鐵電液晶光閥502，使得鐵電液晶光閥502所調(diào)制的圖像信號的顏色，與驅(qū)動裝置504驅(qū)動激光光源所產(chǎn)生的光的顏色保持同步即可。這意味著在本實施例中，同步控制裝置使得在鐵電液晶光閥502工作于顯示時間段時，只有相對應(yīng)的顏色的激光組件處于點亮狀態(tài)而其它激光組件處于關(guān)閉狀態(tài)。與第一實施例類似的，同步控制裝置503可以只控制驅(qū)動裝置504或鐵電液晶光閥502，或者同時控制二者，這取決于同步信號的產(chǎn)生來源是來自于鐵電液晶光閥或是驅(qū)動裝置或是同步控制裝置自身；這部分內(nèi)容已經(jīng)在第一實施例充分說明，此處不再重復(fù)。
[0062]在實際應(yīng)用中，與第一實施例類似的，激光光源也可以包括使用激光組件發(fā)射激光來激發(fā)波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生基色光，例如使用藍(lán)光激光激發(fā)綠色波長轉(zhuǎn)換裝置來產(chǎn)生綠色基色光。這只是綠光激光組件的另一種實現(xiàn)方式，并不影響時序光的產(chǎn)生及同步控制。
[0063]值得注意的是，在本實施例中，三種基色光經(jīng)過波長合光裝置523合光后入射于鐵電液晶光閥502并被其調(diào)制；在實際應(yīng)用中三種基色光可以分別從不同的角度入射于鐵電液晶光閥502，此時就不需要波長合光裝置523。
[0064]本發(fā)明的第四實施例的投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7a所示。與第三實施例不同的是，在本實施例中，激光光源包括一個激光組件701和一個波長轉(zhuǎn)換輪721。該波長轉(zhuǎn)換輪包括至少兩個顏色區(qū)，在本實施例中該波長轉(zhuǎn)換輪721具體的包括三個顏色區(qū)，如圖7b所示。圖7b是波長轉(zhuǎn)換輪721的俯視圖，三個顏色區(qū)721a、721b和721c分別為紅色波長轉(zhuǎn)換材料涂層、綠色波長轉(zhuǎn)換材料涂層和藍(lán)色波長轉(zhuǎn)換材料涂層，而激光組件701發(fā)射紫外激光，隨著波長轉(zhuǎn)換輪721的轉(zhuǎn)動，該紫外激光周期性的依次入射于三個顏色區(qū)721a?721c并產(chǎn)生紅綠藍(lán)受激光，該紅綠藍(lán)受激光成為時序光，并入射于鐵電液晶光閥702被其分時調(diào)制。
[0065]在實際應(yīng)用中，激光組件701也可能發(fā)射一種基色光，例如藍(lán)光，此時波長轉(zhuǎn)換輪上的藍(lán)色波長轉(zhuǎn)換材料層被替換為散射材料涂層。散射材料涂層用于將藍(lán)光激光散射，這樣可以有效的避免在投影屏幕上出現(xiàn)散斑。
[0066]在本實施例中，還包括探測裝置722，用于探測波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置，并產(chǎn)生反映波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置的周期性信號。圖8顯示了本實施例的工作時序圖，周期性信號的一個實例顯示為圖8中的水平方向的第一條折線(如圖中左側(cè)所標(biāo)出的)?？梢娫诒緦嵤├?，波長轉(zhuǎn)換輪721轉(zhuǎn)動一個周期依次產(chǎn)生紅綠藍(lán)三基色光，并在每個周期的紅光剛開始時由探測裝置722產(chǎn)生一個正脈沖。該脈沖就是周期性信號，它可以標(biāo)志出波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置，并依此計算出紅色基色光、綠色基色光和藍(lán)色基色光的時序和時長。這樣，同步控制裝置703就可以根據(jù)周期性信號控制鐵電液晶光閥702使得鐵電液晶光閥所調(diào)制的圖像信號的顏色與波長轉(zhuǎn)換輪所產(chǎn)生的光的顏色保持同步。
[0067]同步控制裝置703還需要控制激光組件701與鐵電液晶光閥702進行同步，以實現(xiàn)鐵電液晶光閥702工作于顯示時間段時，激光組件701處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥702工作于反圖像時間段時，激光組件701處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0068]在本實施例中，當(dāng)波長轉(zhuǎn)換輪721上不同顏色區(qū)的交界處通過激發(fā)光的入射光斑時，出射光是混色的，該混色的光并不能被當(dāng)作基色光來使用。不同顏色區(qū)的交界處兩側(cè)覆蓋激發(fā)光光斑的區(qū)域稱為“輪輻區(qū)”，輪輻區(qū)對應(yīng)的時間段稱為“輪輻時間段”，輪輻區(qū)發(fā)射的光稱為“輪福光”。
[0069]在圖8所示的工作時序中，輪輻時間段與鐵電液晶光閥的部分顯示時間段重合，如上所述由于輪輻光不能被有效使用從而造成了效率損失。圖9顯示了一種更為優(yōu)選的工作時序圖，圖中的縱向的陰影區(qū)代表輪輻時間段。圖中，鐵電液晶光閥的顯示時間段平移，且T、2T、4T、8T時間段的順序做了調(diào)整，使得輪輻時間段與顯示時間段錯開，輪輻時間段對應(yīng)于鐵電液晶光閥的反圖像時間段的一部分，這樣當(dāng)然就提高了效率。推而廣之，只要當(dāng)波長轉(zhuǎn)換輪的至少一個輪輻區(qū)處于激光組件發(fā)射的激光的光路上時，鐵電液晶光閥工作于至少一個反圖像時間段，就可以實現(xiàn)效率的提高。當(dāng)然，各基色光的控制時序也要與鐵電液晶光閥同步的進行調(diào)整。
[0070]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0071]以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種投影裝置，其特征在于，包括: 激光光源和鐵電液晶光閥，所述鐵電液晶光閥用于接收激光光源發(fā)出的光，并根據(jù)輸入圖像信號對該光進行調(diào)制并出射圖像光； 驅(qū)動裝置，用于脈沖驅(qū)動激光光源，使得激光光源處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流高于其額定工作電流； 同步控制裝置，用于控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于: 所述激光光源處于點亮狀態(tài)時的最高工作電流為額定工作電流的二倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于: 所述驅(qū)動裝置還用于獲取用戶亮度要求等級，并獲取與該等級對應(yīng)的激光光源的工作電流，并控制所述激光光源工作于該獲取的工作電流；用戶亮度要求等級的最高等級所對應(yīng)的激光光源的工作電流是所述最高工作電流。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的投影裝置，其特征在于: 鐵電液晶光閥的數(shù)量是一片，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源分時產(chǎn)生至少兩種不同顏色的光構(gòu)成時序光，該時序光入射于鐵電液晶光閥并被其分時調(diào)制； 同步控制裝置還用于控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得鐵電液晶光閥所調(diào)制的所述圖像信號的顏色，與驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源所產(chǎn)生的光的顏色保持同步。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影裝置，其特征在于: 所述激光光源包括至少兩種顏色的激光組件，所述驅(qū)動裝置分時控制該至少兩種顏色的激光組件形成所述時序光；或者，所述激光光源包括至少兩個激光組件和至少一個波長轉(zhuǎn)換裝置，至少一個激光組件入射于所述至少一個波長轉(zhuǎn)換裝置并使其產(chǎn)生受激光，所述驅(qū)動裝置分時控制所述至少兩個激光組件形成所述時序光； 同步控制裝置控制驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，相對應(yīng)的顏色的激光組件處于點亮狀態(tài)而其它激光組件處于關(guān)閉狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的投影裝置，其特征在于: 所述激光光源包括一個激光組件和一個波長轉(zhuǎn)換輪，該波長轉(zhuǎn)換輪包括至少兩個顏色區(qū)，該兩個顏色區(qū)分別包括兩種波長轉(zhuǎn)換材料或者分別包括一種波長轉(zhuǎn)換材料和散射材料，所述激光組件發(fā)出的激光依次入射于所述波長轉(zhuǎn)換輪的至少兩個顏色區(qū)以形成所述時序光； 還包括探測裝置，用于探測波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置，并產(chǎn)生反映波長轉(zhuǎn)換輪的轉(zhuǎn)動位置的周期性信號； 所述同步控制裝置根據(jù)所述周期性信號控制鐵電液晶光閥使得鐵電液晶光閥所調(diào)制的圖像信號的顏色與激光光源所產(chǎn)生的光的顏色保持同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影裝置，其特征在于: 所述同步控制裝置控制鐵電液晶光閥，使得當(dāng)所述波長轉(zhuǎn)換輪的至少一個輪輻區(qū)處于所述激光組件發(fā)射的激光的光路上時，鐵電液晶光閥工作于至少一個反圖像時間段。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影裝置，其特征在于:鐵電液晶光閥的數(shù)量是兩片或以上，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動激光光源產(chǎn)生與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光并分別入射于對應(yīng)的鐵電液晶光閥并被分別調(diào)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于: 激光光源包括白光組件和波長分光裝置，該白光組件發(fā)出的白光經(jīng)過波長分光裝置分光產(chǎn)生與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光； 所述白光組件包括激光組件和波長轉(zhuǎn)換裝置，波長轉(zhuǎn)換裝置至少部分吸收激光組件發(fā)出的激光并發(fā)射受激光，該受激光或者所述激光組件發(fā)射的激光中沒有被波長轉(zhuǎn)換裝置吸收的部分與該受激光形成的混合光成為該白光組件的出射光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投影裝置，其特征在于: 所述激光光源包括與鐵電液晶光閥數(shù)量相同的若干個基色光激光組件，它們發(fā)射的若干束基色光分別入射于對應(yīng)的鐵電液晶光閥并被其分別調(diào)制； 同步控制裝置用于控制相對應(yīng)的至少一對驅(qū)動裝置和/或鐵電液晶光閥，使得在鐵電液晶光閥工作于顯示時間段時，激光光源處于點亮狀態(tài)，在鐵電液晶光閥工作于反圖像時間段時，激光光源處于關(guān)閉狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影裝置，其特征在于: 至少一個所述基色光激光組件包括激光激發(fā)源和波長轉(zhuǎn)換裝置，激光激發(fā)源發(fā)射的激光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置并激 發(fā)產(chǎn)生受激光，該受激光是該基色光激光組件發(fā)射的基色光。
【文檔編號】G03B21/14GK103913934SQ201310000603
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月1日
【發(fā)明者】李屹, 楊毅 申請人:深圳市光峰光電技術(shù)有限公司