具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

投影显示是由平面图像信息控制光源，利用光学系统和投影空间把图像放大并显示在投影屏幕上的方法或装置。随着投影显示技术的发展，投影显示逐渐应用于商务活动、会议展览、科学教育、军事指挥、交通管理、集中监控和广告娱乐等领域，其显示画面尺寸较大、显示清晰等优点同样适应于大屏幕显示的要求。

目前常用的投影系统为数字光处理(Digital Light Processing，简称DLP)架构，由数字微镜器件(Digital Micromirror Device，简称DMD)作为核心器件，由投影光源出射光线入射到DMD上产生图像，再将DMD产生的图像的出射光入射到投影镜头，由投影镜头进行成像，最终由投影屏幕接收。

图1为现有技术中投影光源的结构示意图。

如图1所示，提供一种三通道光源(包括三个光源)，分别用于出射三基色光，最终由三基色光混光成白光出射。三个光源分别为第一光源11、第二光源12和第三光源13；其中，第一光源11出射蓝色光，第二光源12出射绿色光，第三光源13出射红色光。第一光源11出射的蓝色光和第二光源12出射的绿色光经过第一合光镜21合光之后向第二合光镜22入射，第一合光镜21的出射光和第三光源13出射的红色光经过第二合光镜22合光之后混合成白光出射。

上述的第二光源12和第三光源13出射的基色光通常LED发光二极管发出的，而采用上述三通道光源一方面亮度提升遭遇瓶颈，影响投影显示的效果。另一方面红光LED由于发光原理的限制，红光的发光效率较低，为了保证显示需求，通常需要增加红光补充光源，会导致光源体积的增大，不利于微投领域的应用。

有鉴于此，本发明实施例提供的投影系统对投影光源进行改进，用于提高投影光源的输出亮度，优化投影系统的显示效果。

图2为本发明实施例提供的投影光源的结构示意图之一。

如图2所示，在本发明实施例提供的投影光源包括五个光源和合光组件。

五个光源分别为：第一光源11、第二光源12、第三光源13、第四光源14和第五光源15；其中，第二光源12和第三光源13并列设置，第四光源和第五光源15并列设置，第四光源14和第二光源12相对设置，第五光源15和第三光源13相对设置。

合光组件包括：第一合光镜21和第二合光镜22，第一合光镜21与第二合光镜22平行设置；第一合光镜21位于第一光源11和第二光源12的出射光的相交处，用于将第一光源11和第二光源12的出射光合光向第二合光镜22出射；第二合光镜22位于第一合光镜21的出射光和第三光源13的出射光的相交处，用于将第一合光镜21的出射光和第三光源13的出射光合光出射。

如图2所示，第一合光镜21所在平面与第一光源11及第二光源12的出光方向呈设定夹角；第二合光镜22所在平面与第三光源13的出光方向呈设定夹角。

在具体实施时，第一光源11的出光方向和第二光源12的出光方向相互垂直，第二光源和第三光源13的出光方向相互平行。可以将第一合光镜21所在平面与第一光源11及第二光源12的出光方向的夹角设置为45°；将第二合光镜22所在平面与第三光源的出光方向的夹角设置为45°。由此使得第一合光镜21和第二合光镜22与任意一个光源的出光方向的夹角均45°，那么合光镜的反射光和透射光呈90°夹角，最终由第二合光色镜22出射的光线相互平行。

第一光源11的出射光覆盖第一波段，第二光源12的出射光覆盖第二波段，第三光源13的出射光覆盖第三波段。第一波段、第二波段和第三波段的光线可以分别对应不同的颜色，例如，可以分别对就三基色光的波段。

第一合光镜21用于透射第一波段的光线，反射第二波段的光线；第二合光镜22用于透射第一波段和第二波段的光线，反射第三波段的光线。由此最终由第二合光镜22出射的光线涵盖了第一波段、第二波段和第三波段的光线，三个波段的光线混合成白光出射。

在本发明实施例中，第一光源11可以用于出射蓝色光，具体可以采用蓝光发光二极管或蓝光激光器。第二光源12和第三光源13则采用蓝光芯片激发荧光粉的方式转化出第二波段和第三波段的光线出射，由于荧光粉的转化效率的限制，无法达到蓝光一样的亮度。因此本发明实施例在投影光源中设置了两组相对设置的激发光源，具体地，第四光源14照射第二光源13时，可以激发第二光源13中的荧光粉再次受激发射，第五光源15照射第三光源13时，可以激发第三光源13中荧光粉再次受激发射。由此增加激发荧光粉的次数，使荧光粉受激发射光成倍增加，从而增加了受激发射的荧光的总强度，提高了光源的输出亮度，进而优化了投影系统的显示效果。

第二光源12中的荧光粉同时受到第二光源中的发光芯片和第四光源14的激发，第三光源13中的荧光粉同时受到第三光源中的发光芯片和第五光源15的激发，使得荧光粉的受激发的次数增加，从而使荧光粉受激发射光成倍增加，提高了光源出射光中荧光的输出亮度，进而优化了投影系统的显示效果。

如图2所示，第二光源12包括发光芯片和位于发光芯片出光侧的第一荧光粉层31，第三光源13包括发光芯片和位于发光芯片出光侧的第二荧光粉层32。

在具体实施时，第二光源12和第三光源13中的发光芯片均可以采用蓝光发光芯片。第一荧光粉层31在蓝光发光芯片的激发下出射第二波段的荧光，第二荧光粉层32在蓝光发光芯片的激发下出射第三波段的荧光。在第二光源12相对一侧设置第四光源14，在第三光源13相对一侧设置了第五光源15，那么第四光源14可以激发第一荧光粉层31，使得第一荧光粉层31再次受激发射第二波段的荧光，第五光源15可以激发第二荧光粉层32，使得第二荧光粉层32再次受激发射第三波段的荧光。

第四光源14和第五光源15均用于出射激发光，那么第四光源14和第五光源15可以均出射蓝色光来激发对应的荧光粉层出射荧光，在具体实施时，第四光源14和第五光源15可以采用蓝光发光二极管或蓝光激光器，在此不做限定。其中，当采用蓝色激光器时，可以提高对荧光材料的激发功率，利于提高荧光的出光亮度。

图3为本发明实施例提供的投影光源的结构示意图之二。

参照图3，在一些实施例中，第二光源12可以为黄光发光二极管，第三光源13可以为绿光发光二极管，那么第二光源12中的第一荧光粉层31可以为黄色荧光粉层；第三光源13中的第二荧光粉层32可以为绿色荧光粉层。此时，第一光源11出射蓝色光，对应波段为430nm-470nm；第二光源12出射黄色光，对应波段为500-680nm；第三光源13出射绿色光，对应波段为500-570nm。

其中，合光组件还包括第三合光镜23。第三合光镜23位于第五光源15和第二合光镜22之间，并且第三合光镜23所在平面垂直于第五光源15的出光方向。

在具体实施时，第一合光镜21用于透射蓝色光，反射黄色光；第二合光镜22用于透射蓝色光和红色光，反射绿色光；第三合光镜23用于透射蓝色光，反射绿色光。

图3中a表示绿色光的传播途径，b表示红色光的传播途径，c表示蓝色光的传播途径，d表示黄色光的传播途径。具体地，第一光源11出射的蓝色光依次透过第一合光镜21和第二合光镜22出射。第三光源13中激发光向绿色荧光粉层入射产生绿色光，第五光源15出射的蓝色光透过第三合光镜23和第二合光镜22向绿色荧光粉层入射产生绿色光；绿色光入射到第二合光镜22后被反射，被反射的绿色光由第二合光镜22一侧出射。第二光源12中激发光向黄色荧光粉层入射产生黄色光，第四光源14出射的蓝色光透过第一合光镜21向黄色荧光粉层入射产生黄色光；黄色光经第一合光镜21反射，入射到第二合光镜22；由于黄光色的波段500-680nm中包含红色光的波段600-680nm，因此黄色光入射到第二合光镜22后，黄光色的波段中的红色光透过第二合光镜22出射。最终绿色光、红色光和蓝色光混合为白光出射。

另外，值得注意的是，由于黄光色的波段500-680nm中包含绿色光的波段500-570nm，因此黄色光到达第二合光镜22后，黄光色的波段中的绿色光会被第二合光镜22反射，被反射的绿色光入射到第三合光镜23后再次被反射回第二合光镜22，之后再次被第二合光镜22反射回第一合光镜21，最后绿色光被第一合光镜21反射回黄色荧光粉层，重新激发黄色荧光粉层产生黄色光，如此反复。由此利用被反射回来的绿光可以不断地用于再次激发黄色荧光粉层，从而可以提高受激发射的黄色光的总强度。而黄色荧光粉层的激发效率大于红色荧光粉层的激发效率，因此本发明实施例采用黄色荧光粉层代替红色荧光粉层，光源激发黄色荧光粉层产生黄色光，再采用第二合光镜22在黄色光中提取出红色光进行透射，由此提高三色光中红色光和绿色光的亮度，达到三基色光合适的亮度配比，同时也提高了光效，降低了光损，进而提高了投影系统的显示效果。

本发明实施例提供的第二合光镜22可以根据不同投影系统的需求，在激发黄色荧光粉层产生的黄色光中提取特定波长范围的红光，进而提升红色光的色域，改善投影系统的显示效果。

在一些实施例中，由第一荧光粉层31受激发射的第二波段的光线与由第二荧光粉层32受激发射的第三波段的光线的波长范围无重叠区域，即第一荧光粉层31和第二荧光粉层32受激发射的光线属于不同的颜色，这样可以明确地区分出不同颜色分量的通道，最终合成白色光。

参照图2，在一些实施例中，第二光源12可以为绿光发光二极管，第三光源13可以为红光发光二极管，那么第二光源12中的第一荧光粉层31可以为绿色荧光粉层；第三光源13中的第二荧光粉层32为红色荧光粉层；第一合光色镜21用于透射蓝色光，反射绿色光；第二合光镜22用于透射蓝色光和绿色光，反射红色光。

此时，第一光源11出射蓝色光，对应波段为430nm-470nm；第二光源12出射绿色光，对应波段为500-570nm；第三光源13出射红色光，对应波段为600-680nm。

图2中a表示绿色光的传播途径，b表示红色光的传播途径，c表示蓝色光的传播途径。具体地，第一光源11出射的蓝色光依次透过第一合光镜21和第二合光镜22出射。第二光源12中激发光向绿色荧光粉层入射产生绿色光，第四光源14出射的蓝色光透过第一合光镜21向绿色荧光粉层入射产生绿色光；绿色光经第一合光镜21反射，入射到第二合光镜22；最终透过第二合光镜22出射。第三光源13中激发光向红色荧光粉层入射产生红色光，第五光源15出射的蓝色光透过第二合光镜22向红色荧光粉层入射产生红色光；红色光经第二合光镜22反射后出射。最终绿色光、红色光和蓝色光混合为白光出射。

本发明实施例提供的五通道光源通过设置两组相对的激发光源分别用于激发产生绿色荧光和红色荧光，使得绿色荧光粉层在第二光源12和第四光源14的两次激发下产生绿色光，红色荧光粉层在第三光源13和第五光源15的两次激发下产生红色光，提高了激发绿色荧光粉层和红色荧光粉层的激发次数，由此提高三基色光中红色光和绿色光的亮度，达到三基色光合适的亮度配比，进而提高了投影系统的显示效果。

图4为本发明实施例提供的投影光源的结构示意图之三。

参照图4，在一些实施例中，第二光源12可以为绿光发光二极管，第三光源13可以为黄光发光二极管，那么第二光源12中的第一荧光粉层31为绿色荧光粉层；第三光源13中的第二荧光粉层32为黄色荧光粉层；第一合光镜21用于透射蓝色光，反射绿色光；第二合光镜22用于透射蓝色光和绿色光，反射红色光。

此时，第一光源11出射蓝色光，对应波段为430nm-470nm；第二光源12出射绿色光，对应波段为500-570nm；第三光源13出射黄色光，对应波段为500-680nm。

图4中a表示绿色光的传播途径，b表示红色光的传播途径，c表示蓝色光的传播途径，d表示黄色光的传播途径。具体地，第一光源11出射的蓝色光依次透过第一合光镜21和第二合光镜22出射。第二光源12中激发向绿色荧光粉层入射产生绿色光，第四光源14出射的蓝色光透过第一合光镜21向绿色荧光粉层入射产生绿色光；绿色光经第一合光镜21反射，入射到第二合光镜22；最终透过第二合光镜22出射。第三光源13中激发光向黄色荧光粉层入射产生黄色光，第五光源15出射的蓝色光透过第二合光镜22向黄色荧光粉层入射产生黄色光；由于黄光色的波段500-680nm中包含红色光的波段600-680nm，因此黄色光入射到第二合光镜22后，黄光色的波段中的红色光被反射，被反射的红色光由第二合光镜22一侧出射。最终绿色光、红色光和蓝色光混合为白光出射。

本发明实施例提供的五通道光源可以使绿色荧光粉层在第二光源12和第四光源14的两次激发下产生绿色光，黄色荧光粉层在第三光源13和第五光源15的两次激发下产生黄色光，增加了绿色荧光粉层和黄色荧光粉层分别被激发的次数，使受激发射的荧光的总强度增大。由于黄色荧光粉层的激发效率大于红色荧光粉层的激发效率，因此本发明实施例采用黄色荧光粉层代替红色荧光粉层，光源激发黄色荧光粉层产生黄色光，再采用第二合光镜22在黄色光中提取出红色光进行反射，由此提高三色光中红色光和绿色光的亮度，达到三基色光合适的亮度配比，进而提高了投影系统的显示效果。

本发明实施例提供的第二合光镜22可以根据不同投影系统的需求，在激发黄色荧光粉层产生的黄色光中提取特定波长范围的红光，进而提升红色光的色域，改善投影系统的显示效果。

在本发明提供的实施例中，合光组件中的合光镜均可以采用二向色镜，二向色镜利用薄膜干涉原理在透明平板的表面镀膜形成，在进行设计时，当光线入射到二向色镜的入射角为35-55°时，二向色镜对增透波长的光线的透过率大于95％，对增反波长的光线的透过率小于1％，由此可以实现较好的光提取效果。

图5为本发明实施例提供的投影系统的结构示意图。

参照图5，本发明实施例提供的投影系统还包括：匀光部件40、成像透镜组50、照明光路60、光阀调制部件70和投影镜头80。

匀光部件40位于第二合光镜22的光出射路径上；成像透镜组50位于匀光部件40的出光侧；照明光路60位于成像透镜组50背离匀光部件40的一侧；光阀调制部件70位于照明光路60的出光侧；投影镜头80位于光阀调制部件70的出光侧。

具体地，光阀调制部件70可为DMD，是整个投影系统的核心器件。以下以单片DMD应用为例进行说明。DMD为反射式光阀器件，第二合光镜22出射的光线经过匀光部件40的匀光以及成像透镜组50的会聚入射至照明光路60。通过照明光路60后，光束符合DMD所要求的照明尺寸和入射角度。DMD表面包括成千上万个微小反射镜，每个小反射镜可单独受驱动进行偏转，通过控制DMD的偏转角度使反射光入射到投影镜头80，经过投影镜头的成像之后用于投影成像。

根据第一发明构思，投影系统包括：五个光源和两个合光镜。其中，第一光源用于出射第一波段的光线，第二光源用于出射第二波段的光线，第三光源用于出射第三波段的光线，第四光源用于照射激发第二光源，以增加第二光源中荧光粉层的受激发射次数，第五光源用于照射激发第三光源，以增加第三光源中荧光粉层的受激发射次数，提高光源中的荧光的总强度。最终第一合光镜将第一光源和第二光源的出射光合光后向第二合光镜出射，第二合光镜再将第一合光镜的出射光与第三光源的出射光合光后出射形成白光，由此提高了光源的输出亮度，进而优化了投影系统的显示效果。

根据第二发明构思，第二光源和第三光源并列设置，第四光源和第五光源并列设置，第一光源与其它四个光源的出光方向相互垂直。第一合光镜位于第二光源和第四光源之间，与第二光源和第四光源的出光方向呈45°角；第二合光镜位于第三光源和第五光源之间，与第三光源和第五光源的出光方向呈45°角。合光组件的反射光和透射光呈90°夹角，那么光线最终由第二合光镜出射时相互平行。

根据第三发明构思，第一光源、第四光源和第五光源用于出射蓝色光，均可以采用蓝光发光二极或蓝光激光器。

根据第四发明构思，第二光源和第三光源均为发光二极管，均包括出射蓝光的发光芯片，第二光源包括第一荧光粉层，第三光源包括第二荧光粉层，光源中的荧光粉层受蓝光激发出射不同颜色的荧光。

根据第五发明构思，第二光源为黄光发光二极管，第三光源为绿光发光二极管；第一荧光粉层为黄色荧光粉层；第二荧光粉层为绿色荧光粉层；合光组件还包括第三合光镜，第一合光镜用于透射蓝色光，反射黄色光；第二合光镜用于透射蓝色光和红色光，反射绿色光；第三合光镜用于透射蓝色光，反射绿色光；由于黄光色的波段500-680nm中包含绿色光的波段500-570nm，因此黄色光到达第二合光镜后，黄光色的波段中的绿色光会被第二合光镜反射，被反射的绿色光入射到第三合光镜后再次被反射回第二合光镜，之后再次被第二合光镜反射回第一合光镜，最后绿色光被第一合光镜反射回黄色荧光粉层，重新激发黄色荧光粉层产生黄色光，如此反复。由此利用被反射回来的绿光可以不断地用于再次激发黄色荧光粉层，从而可以提高受激发射的黄色光的总强度。而黄色荧光粉层的激发效率大于红色荧光粉层的激发效率，因此采用黄色荧光粉层代替红色荧光粉层，光源激发黄色荧光粉层产生黄色光，再采用第二合光镜在黄色光中提取出红色光进行反射，由此提高三色光中红色光和绿色光的亮度，达到三基色光合适的亮度配比，进而提高了投影系统的显示效果。

根据第六发明构思，第二光源为绿光发光二极管，第三光源为黄光发光二极管；第一荧光粉层为绿色荧光粉层；第二荧光粉层为黄色荧光粉层；第一合光镜用于透射蓝色光，反射绿色光；第二合光镜用于透射蓝色光和绿色光，反射红色光；绿色荧光粉层在第二光源和第四光源的两次激发下产生绿色光，黄色荧光粉层在第三光源和第五光源的两次激发下产生黄色光，增加了绿色荧光粉层和黄色荧光粉层分别被激发的次数，使受激发射的荧光的总强度增大。由于黄色荧光粉层的激发效率大于红色荧光粉层的激发效率，因此采用黄色荧光粉层代替红色荧光粉层，光源激发黄色荧光粉层产生黄色光，再采用第二合光镜在黄色光中提取出红色光进行反射，由此提高三色光中红色光和绿色光的亮度，达到三基色光合适的亮度配比，进而提高了投影系统的显示效果。

根据第七发明构思，第二合光镜可以根据不同投影系统的需求，在激发黄色荧光粉层产生的黄色光中提取特定波长范围的红光，进而提升红色光的色域，改善投影系统的显示效果。

根据第八发明构思，合光组件中的合光镜均可以采用二向色镜，二向色镜利用薄膜干涉原理在透明平板的表面镀膜形成，在进行设计时，当光线入射到二向色镜的入射角为35-55°时，二向色镜对增透波长的光线的透过率大于95％，对增反波长的光线的透过率小于1％，由此可以实现较好的光提取效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。