專利名稱：廣色域復合光源投影顯示裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明公開了一種電視投影顯示領域，特別是一種低成本的廣色域復合光源投影顯示裝置及方法。
背景技術：
傳統(tǒng)投影器件以高壓汞燈作為光源，顯示基色的光譜寬，色域較小，僅能夠覆蓋自然界40%的顏色；以紅、綠、藍激光作為光源，顯示的基色光譜極窄，可以大大改進投影顯示與顯示器件的顏色特性，能使顯示色域達到人眼的90%以上，色彩更加自然。因此紅、綠、 藍激光為光源的激光顯示系統(tǒng)具有基色光譜窄、顯示顏色艷麗、色域寬廣的特點，是顯示領域的重大進步。但是大功率的激光器價格十分昂貴，導致激光顯示系統(tǒng)的成本高，難以市場化。激光器的價格與其功率成指數增長，降低激光器的功率是降低激光顯示系統(tǒng)成本的有效途徑。

發(fā)明內容
本發(fā)明為克服現有的技術缺陷，針對現有的技術存在的問題，提出了一種以小功率的激光器與高壓汞燈組成復合光源為投影設備提供光能量的廣色域復合光源投影顯示裝置及其方法，采用該裝置的投影顯示系統(tǒng)具有色域廣、成本低，與現有成像光路兼容的特點。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種廣色域復合光源投影顯示裝置，它包括高壓汞燈和激光光源組成的復合光源，兩光源的光線一起送入依次設置的分色鏡III、積分棒和成像光路。所述激光光源由紅色激光器、綠色激光器和藍色激光器組成，其中紅色激光器的紅色激光通過反射鏡反射到分色鏡I，綠色激光器的綠色激光也進入分色鏡I，與紅色激光一起再送入分色鏡II，然后藍色激光器的藍色激光也送入分色鏡II，藍色激光與紅色激光、綠色激光一起再送入分色鏡III。所述紅色激光與反射鏡II成45夾角。所述的綠色激光與紅色激光照射的分色鏡I要求在分色鏡I的一面鍍膜，其中反射鏡反射過來的紅色激光照到分色鏡I上透射過去，綠色激光照到分色鏡I上反射出去，使紅、綠激光匯聚在一起。所述的藍色激光與紅綠激光照射的分色鏡II要求在分色鏡II的一面鍍膜，其中匯聚的紅、綠色激光照到分色鏡II上透射過去，藍色激光照到分色鏡II上反射出去，使紅、
綠、藍三種激光匯聚在一起。所述高壓汞燈的白光與三束激光光束照到的分色鏡III要求在分色鏡III的一面鍍膜，其中匯聚過來的紅、綠、藍激光照到分色鏡III上反射出去，白光照到分色鏡III上透射出去，使紅、綠、藍三種激光與白光匯聚在一起。所述的積分棒將成像基色進行勻光。
所述的成像光路采用IXD成像光路或LCoS成像光路。 一種采用廣色域的復合光源投影顯示裝置的顯示方法，它將紅、綠、藍三色激光光源與高壓汞燈光源組合為復合光源為投影顯示系統(tǒng)提供光能量；在高壓汞燈光源與積分棒之間通過分色鏡I、分色鏡II、分色鏡III與反射鏡導入紅、綠、藍激光；各激光器與高壓汞燈的功率比例根據需要進行調整當各激光器與高壓汞燈的功率比例越高，成本越高，形成的彩色圖亮度高，色域廣，色彩更鮮艷；反之，當各激光器與高壓汞燈的功率比例越低，成本越低，形成的彩色圖像色域的擴大范圍也相對較小。對于普通投影顯示系統(tǒng)，高壓汞燈光束經過勻光、分光形成三基色光束，然后經過成像光路形成彩色圖像。本發(fā)明將高壓汞燈光束與紅、綠、藍三色激光光束通過反射鏡、不同的分色鏡合成一束光束，然后導入普通投影顯示系統(tǒng)的勻光、分光和成像光路，形成廣色域的彩色圖像。激光與高壓汞燈光束共同作為投影光源，激光的光譜能量疊加在傳統(tǒng)基色光譜能量上，形成主瓣能量較高、副瓣能量較弱的成像基色光譜分布，使基色色度點向光譜軌跡靠近，色域三角形變大，從而擴大了顯示色域的范圍。顯示器亮度由激光器和高壓汞燈共同承擔，因此可采用功率小、價格低的激光器與較小功率的高壓汞燈，既降低了成本，也可延長激光器與高壓汞燈的壽命。本發(fā)明廣色域的投影顯示裝置包括高壓汞燈；紅色激光器；綠色激光器；藍色激光器；分色鏡I、II、III ;反射鏡；積分棒；成像光路。本發(fā)明使用現有的投影顯示裝置，在高壓汞燈與積分棒之間導入紅、綠、藍激光，將高壓汞燈光束與紅、綠、藍三色激光光束通過反射鏡、分色鏡合成一束光束，然后導入普通投影顯示系統(tǒng)的勻光、分光和成像光路，形成廣色域的彩色圖像。因而成像基色由傳統(tǒng)基色與激光基色共同組成，其中傳統(tǒng)基色的光譜較寬，而激光基色的光譜則極窄，激光的光譜能量疊加在傳統(tǒng)基色的光譜能量上，形成主瓣能量較高，副瓣能量較弱的光譜分布，使基色色度點向光譜軌跡靠近，色域三角形變大，從而擴大了顯示色域的范圍，因此形成的圖像亮度高，色域更廣，色彩更鮮艷?？梢愿鶕杀竞蜕虼笮∵x用功率不同的激光器當所使用的激光器的功率越高，成本越高，則成像基色的主瓣能量越高，使基色色度點向光譜軌跡靠近的程度越大，色域三角形越大，從而擴大的顯示色域的范圍越大，形成的彩色圖亮度高，色域廣，色彩更鮮艷；反之，當所使用的激光器的功率越低，成本越低，相應的成像基色的主瓣能量增加的越少，基色色度點向光譜軌跡靠近的程度越小，色域三角形擴大的范圍越小，形成的彩色圖像色域的擴大范圍也相對較小。激光的由紅色激光器、藍色激光器和綠色激光器發(fā)出R、G、B激光光束。本裝置顯示器的亮度由激光器與高壓汞燈共同承擔，因此可采用功率小、價格低的激光器與較小功率的高壓汞燈，既降低了成本，也可延長激光器與高壓汞燈的壽命。本發(fā)明的有益效果是既可以降低激光器的成本，也可以延長激光器與高壓汞燈的壽命，并且與現有成像光路兼容。還可以根據成本、色域調整使用不同功率的激光器。這種裝置的顯色效果與普通的投影顯示方法相比的優(yōu)勢有圖像亮度高，色域廣，色彩鮮艷。


圖I是在高壓汞燈與積分器之間導入紅、綠、藍激光的示意圖。圖2a表示的是高壓汞燈發(fā)出的白光的光譜，其中不僅包含著紅、綠、藍三種基色，還包含著其他可見光，波長范圍較大；圖2b表示的是白光與紅、綠、藍激光的基色光譜，其中，實線是傳統(tǒng)基色的光譜，光譜較寬；圖2c成像基色的光譜。
圖3是激光和高壓汞燈作為復合光源能夠擴展色域的示意圖。
是藍色激光器；7是分色鏡II ；8是分色鏡III ；9是積分棒；10是成像光路。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發(fā)明做進一步說明。在圖I中，紅色激光器2發(fā)出的激光照到反射鏡3上，反射后的紅色激光照到分色鏡15透射過去。綠色激光器4發(fā)出的激光照到分色鏡15上，反射后的綠色激光與透射過來的紅色激光匯聚在一起照射到分色鏡117透射過去。藍色激光器6發(fā)出的激光照到分色鏡Π7上，反射后的藍色激光與透射過來的紅、綠激光匯聚在一起。三束激光照射到分色鏡II18反射出去。高壓汞燈I發(fā)出的白光照到分色鏡II18上透射出去，與紅、綠、藍激光匯聚在一起，共同經積分棒9進行勻光后，達到更好的照明效果，然后通過成像光路10，形成彩色圖像。成像光路10是目前現有的成像光路。例如IXD成像光路或LCoS成像光路。本發(fā)明的投影顯示方法為三色激光光源與高壓汞燈光源組合為復合光源為投影顯示系統(tǒng)提供光能量；在高壓汞燈光源與積分棒之間通過相應的分色鏡I、II、III與反射鏡導入紅、綠、藍激光；可以根據成本和色域大小選用功率不同的激光器當所使用的各激光器的功率越高，成本越高，形成的彩色圖亮度高，色域廣，色彩更鮮艷；反之，當所使用的各激光器的功率越低，成本越低，形成的彩色圖像色域的擴大范圍也相對較小。在圖2a表示的是高壓汞燈發(fā)出的白光的光譜，其中不僅包含著紅、綠、藍三種基色，還包含著其他可見光，波長范圍較大。圖2b表示的是白光與紅、綠、藍激光的基色光譜，其中，實線是傳統(tǒng)基色的光譜，光譜較寬。虛線是激光基色的光譜。光譜很窄。圖2c表示的是成像基色的光譜。激光的光譜能量疊加在傳統(tǒng)基色光譜能量上，形成主瓣能量較高、副瓣能量較弱的成像基色光譜分布，使基色色度點向光譜軌跡靠近，色域三角形變大，從而擴大了顯示色域的范圍。在圖3中，光譜軌跡代表自然界中所有顏色，基色色度點Rld、Gld、Bld所圍成的三角形區(qū)域代表激光的色域范圍，基色色度點Rhp、Ghp, Bhp所圍成的三角形區(qū)域代表高壓汞燈的色域范圍?？梢娂す庾鳛楣庠锤采w的色域范圍很大，而高壓汞燈作為光源僅能夠覆蓋自然界40%的顏色，范圍較小。基色色度點Re、Ge、B。所圍成的三角形區(qū)域代表激光與高壓汞燈復合光源的色域范圍。其中復合光源基色色度點^、&、Β。分別在Rld與Rhp、Gld與Ghp、Bld與Bhp的連線上。當使用不同功率的激光器時，Re、Ge、B。三點所圍成的三角形區(qū)域大小也不同，復合光源的色域范圍也隨之變化。使用的激光器的功率越高，復合光源的基色色度點R。、G。、Bc越靠近激光基色色度點Rld、Gld、Bld，點R^G^B。所圍成的三角型面積越大，復合光源色域越廣；相反，使用的激光器的功率越低，復合光源基色色度點Ι^、&、Β。越靠近高壓汞基色色度點Rld與Rhp、Gld，點^、&、Β。所圍成的三角型面積越小，復合光源色域越小。因此，復合光 源可以提高傳統(tǒng)光源的色域范圍，提高色域范圍的大小則由激光與高壓汞燈功率比例大小決定。
權利要求
1.一種廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，它包括高壓汞燈和激光光源組成的復合光源，兩光源的光線一起送入依次設置的分色鏡III、積分棒和成像光路。
2.如權利要求I所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述激光光源由紅色激光器、綠色激光器和藍色激光器組成，其中紅色激光器的紅色激光通過反射鏡反射到分色鏡I，綠色激光器的綠色激光也進入分色鏡I，與紅色激光一起再送入分色鏡II，然后藍色激光器的藍色激光也送入分色鏡II，藍色激光與紅色激光、綠色激光一起再送入分色鏡 III。
3.如權利要求2所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述紅色激光與反射鏡II成45夾角。
4.如權利要求2所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述的綠色激光與紅色激光照射的分色鏡I要求在分色鏡I的一面鍍膜，其中反射鏡反射過來的紅色激光照到分色鏡I上透射過去，綠色激光照到分色鏡I上反射出去，使紅、綠激光匯聚在一起。
5.如權利要求2所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述的藍色激光與紅綠激光照射的分色鏡II要求在分色鏡II的一面鍍膜，其中匯聚的紅、綠色激光照到分色鏡II上透射過去，藍色激光照到分色鏡II上反射出去，使紅、綠、藍三種激光匯聚在一起。
6.如權利要求2所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述高壓汞燈的白光與三束激光光束照到的分色鏡III要求在分色鏡III的一面鍍膜，其中匯聚過來的紅、綠、藍激光照到分色鏡III上反射出去，白光照到分色鏡III上透射出去，使紅、綠、藍三種激光與白光匯聚在一起。
7.如權利要求I所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述的積分棒將成像基色進行勻光。
8.如權利要求I所述的廣色域復合光源投影顯示裝置，其特征是，所述的成像光路采用IXD成像光路或LCoS成像光路。
9.一種采用權利要求I所述的廣色域復合光源投影顯示裝置的顯示方法，其特征是，它將紅、綠、藍三色激光光源與高壓汞燈光源組合為復合光源為投影顯示系統(tǒng)提供光能量；在高壓汞燈光源與積分棒之間通過分色鏡I、分色鏡II、分色鏡III與反射鏡導入紅、綠、藍激光；各激光器與高壓汞燈的功率比例根據需要進行調整當各激光器與高壓汞燈的功率比例越高，成本越高，形成的彩色圖亮度高，色域廣，色彩更鮮艷；反之，當各激光器與高壓汞燈的功率比例越低，成本越低，形成的彩色圖像色域的擴大范圍也相對較小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以小功率的激光器與高壓汞燈組成復合光源為投影設備提供光能量的廣色域復合光源投影顯示裝置及方法，采用該裝置的投影顯示系統(tǒng)具有色域廣、成本低，與現有成像光路兼容的特點。它包括高壓汞燈和激光光源組成的復合光源，兩光源的光線一起送入依次設置的分色鏡III、積分棒和成像光路。所述激光光源由紅色激光器、綠色激光器和藍色激光器組成，其中紅色激光器的紅色激光通過反射鏡反射到分色鏡I，綠色激光器的綠色激光也進入分色鏡I，與紅色激光一起再送入分色鏡II，然后藍色激光器的藍色激光也送入分色鏡II，藍色激光與紅色激光、綠色激光一起再送入分色鏡III。
文檔編號F21V13/04GK102645833SQ20121013442
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者宋剛, 張麗軍, 曹洪劍, 李義輝, 王玉榮 申請人:山東大學