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光源系统和投影设备的制作方法

时间:2022-02-18 阅读: 作者:专利查询

光源系统和投影设备的制作方法

1.本技术属于投影设备技术领域,更具体地,涉及一种光源系统和投影设备。


背景技术:

2.针对需要监控亮度的投影机,可以将亮度传感器安装在光源或者光机中。
3.同时,为了不影响投影机的主光路,往往将亮度传感器放置于杂散光经过的位置。例如,光源反射镜后、光机反射镜后以及一些透镜的侧面。可以通过亮度传感器读取检测到的杂散光亮度,来判断光源或者光机内部的亮度变化情况,最终反映整机的亮度变化。
4.然而,通过上述方式只能检测出亮度传感器之前光路的亮度变化,对于亮度传感器后端的光路异常无法检测。


技术实现要素:

5.本技术的目的包括,例如,提供了一种光源系统和投影设备,以改善至少部分上述的问题。
6.本技术的实施例可以这样实现:
7.第一方面,提供一种光源系统,包括空间光调制器、光学引导元件以及亮度传感器。空间光调制器用于调制照明光束,以出射图像光;光学引导元件设置于空间光调制器的后端光路中,用于引导图像光至光出射通道,当光学引导元件引导图像光出射时,具有光损失。亮度传感器用于检测光学引导元件的光损失。
8.进一步地,光学引导元件包括第一出射位置和第二出射位置,图像光经第一出射位置出射,亮度传感器位于光学引导元件的侧面且与第二出射位置相对应。
9.进一步地,照明光束包括第一光束和第二光束,空间光调制器包括第一空间光调制器和第二空间光调制器,光学引导元件包括合光元件。第一空间光调制器用于调制第一光束,以形成第一图像光,第二空间光调制器用于调制第二光束,以形成第二图像光,合光元件位于第一空间光调制器和第二空间光调制器的后端光路中,用于对第一图像光和第二图像光合光,且使合光后的图像光从合光元件的第一出射位置出射。
10.进一步地,还包括光源、光机组件及分光元件,分光元件位于光源的后端光路中,光机组件位于光源和分光元件之间,空间光调制器位于分光元件的后端光路中。光源出射初始光束,初始光束经光机组件出射至分光元件,分光元件用于将初始光束分为第一光束和第二光束。
11.进一步地,还包括第一棱镜和第二棱镜,第一棱镜位于第一空间光调制器和合光元件之间,第二棱镜位于第二空间光调制器和合光元件之间。第一棱镜用于反射第一光束至第一空间光调制器,且第一空间光调制器调制出射的第一图像光透过第一棱镜,出射至合光元件,第二棱镜用于反射第二光束至第二空间光调制器,且第二空间光调制器调制出射的第二图像光透过第二棱镜,出射至合光元件,第一图像光和第二图像光经合光元件合光后从第一出射位置出射的同时,第二出射位置会产生光损失。
12.进一步地,光学引导元件包括菲利普棱镜组,照明光束通过菲利普棱镜组出射至空间光调制器,经空间光调制器调制为图像光,图像光在菲利普棱镜组的引导下从第一出射位置出射。
13.进一步地,菲利普棱镜组包括位于不同面的两个第二出射位置,亮度传感器设置于其中一个第二出射位置的侧面。
14.进一步地,还包括光源、中继模组及光机模组,光源出射初始光束,中继模组位于光源的后端光路中,光机模组位于中继模组的后端光路中,初始光束依次经过中继模组和光机模组引导出射照明光束,且光机模组出射的照明光束在菲利普棱镜的引导下入射至空间光调制器。
15.进一步地,还包括光机方棒,光机方棒位于中继模组和光机模组之间,初始光束经中继模组后在光机方棒中成像,且在光机方棒中匀光后出射。
16.第二方面,提供一种投影设备,包括镜头及上述的光源系统,镜头设置于光源系统的光出射通道中。
17.本技术实施例提供的光源系统,通过光学引导元件位于空间光调制器的后端光路中,亮度传感器位于光学引导元件的侧面。通过空间光调制器将光源的照明光束调制为图像光,然后在光学引导元件的引导下出射。当光学引导元件在引导图像光出射时会具有光损失,亮度传感器设置于光学引导元件的侧面,用于检测光学引导元件的光损失。
18.由于从光学引导元件出射的光损失只与棱镜上的镀膜有关,当棱镜镀膜确定后,光损失也是一个定值。通过亮度传感器检测获得光损失,然后可以通过软件进行光补偿,以通过软件固定补偿和记录光损失强度的方式,来标定出整机的光亮度。且由于亮度传感器是靠近于光源系统中调制后的图像光出射通道处,可以较多的监控到前端光路中的光学元器件,较准确的推断出投影机整机的亮度异常情况。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本技术实施例提供的光源系统一种结构的结构示意图;
21.图2为本技术实施例提供的光源系统第二种结构的结构示意图;
22.图3为图2中的菲利普棱镜另一视角的结构示意图。
23.图标:100-光源系统;110-光源;112-光机组件;114-分光元件;116-第一光束;118-第二光束;120-空间光调制器;121-第一空间光调制器;123-第二空间光调制器;130-第一棱镜;132-第一镜部;134-第二镜部;136-第一图像光;140-第二棱镜;142-第三镜部;144-第四镜部;146-第二图像光;150-光学引导元件;151-第一出射位置;153-第二出射位置;160-亮度传感器;162-中继模组;164-光机模组;166-光机方棒。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本技术实施例
中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术的实施例中的特征可以相互结合。
26.在投影技术领域中,尤其是对于需要监控亮度的投影设备,目前是采用将亮度传感器设置于光源模组或者光机模组中的方法。
27.为了使亮度传感器不干扰投影系统中主光路的光线传播,一般情况下,亮度传感器只能放置于一些反射镜的后端光路中。可以采用亮度传感器检测经反射镜透射的光束,通过检测到的光损失亮度,来判断光源模组或者光机模组的亮度是否出现衰减现象。
28.然而,由于亮度传感器只能检测出亮度传感器之前光路的异常,对于亮度传感器后端的光路异常无法检测,当亮度传感器的后端光学元件出现老化现象时,亮度传感器是无法监控的。例如,投影设备在实际使用的时候,亮度传感器没有反馈异常,但是,整机的亮度已经出现了明显的变化情况。进而使得通过上述方式来推断投影机整机的亮度异常准确性较差。
29.另一方面,由于亮度传感器所检测的光损失亮度是只针对经过反射镜透射出来的杂散光,杂散光的强度受很多光学元件的影响。该亮度传感器读取杂散光的亮度数值与光源系统整机的亮度数值有较大的差异,不能直观的反映出整机的亮度。而且,杂散光的数值和整机亮度之间的系数不是固定值,通过上述方式检测的光损失亮度与整机亮度之间没有固定的对应关系。因此,无法使用软件来补偿成整机实际亮度,以使检测到的亮度数值与整机的亮度数值相匹配。
30.基于上述问题,请参照图1,本技术实施例提供了一种光源系统100。
31.该光源系统100可以包括空间光调制器120、光学引导元件150及亮度传感器160。其中,光学引导元件150位于空间光调制器120的后端光路中,亮度传感器160位于光学引导元件150的侧面。空间光调制器120用于调制照明光束,且出射图像光,光学引导元件150用于引导图像光至光出射通道。通过空间光调制器120将光源110的照明光束调制为图像光,然后在光学引导元件150的引导下出射。
32.当光学引导元件150在引导图像光出射时会具有光损失,由于光学引导元件150根据光路需要,可以包括合光元件或者棱镜。且光损失只与棱镜上设置的镀膜有关,当棱镜镀膜确定后,光损失也是一个定值。
33.亮度传感器160设置于光学引导元件150的侧面,且用于检测光学引导元件150的光损失。通过检测获得的光损失,可以通过软件进行光补偿,以使通过软件固定补偿和记录光损失强度的方式,来标定出整机的光亮度。
34.具体地,该光学引导元件150可以包括第一出射位置151和第二出射位置153。其中,第一出射位置151和第二出射位置153分别位于光学引导元件150的不同侧面上,且经空间光调制器120调制出射的图像光从光学引导元件150的第一出射位置151出射。在出射过程中,少量的图像光会从光学引导元件150的第二出射位置153透射出来,从而产生光损失。亮度传感器160设置于光学引导元件150的侧面且与第二出射位置153相对应,通过亮度传感器160检测光损失的光强。
35.因此,可以根据检测出来的光强,通过软件的固定补偿和记录光损失光强的方式,
来标定出整机的亮度。由于亮度传感器160是靠近于光源系统100中调制后的图像光出射通道处,可以较多的监控到前端光路中的光学元器件,可以较准确的推断出投影机整机的亮度异常情况。另外,当光学引导元件150中的棱镜镀膜确定后,通过亮度传感器160读取到的光损失是一个定值,该数值和整机的实际亮度有着比较精确的对应关系,有利于通过软件进行固定补偿。最后,亮度传感器160位于光路后端的光学引导元件150的侧面,拆装方便,可以降低后期的维护维修成本。
36.请继续参照图1所示,该光源系统100还可以包括光源110、光机组件112及分光元件114,空间光调制器120可以包括第一空间光调制器121和第二空间光调制器123,光学引导元件150包括合光元件。
37.光源110用于出射初始光束,分光元件114位于光源110的后端光路中,光机组件112位于光源110和分光元件114之间,空间光调制器120位于分光元件114的后端光路中。
38.光源110出射的初始光束经过光机组件112后,在光机组件112的作用下形成均匀的照明光束。照明光束入射至分光元件114中,分光元件114用于将照明光束分为两种颜色的第一光束116和第二光束118。其中,第一空间光调制器121与第一光束116相对应,即第一光束116入射至第一空间光调制器121中,第一空间光调制器121接收图像信号对第一光束116进行调制,调制后输出第一图像光136。第二空间光调制器123与第二光束118相对应,即第二光束118入射至第二空间光调制器123中,第二空间光调制器123接收图像信号对第二光束118进行调制,调制后输出第二图像光146。
39.合光元件同时位于第一空间光调制器121和第二空间光调制器123的后端光路中,通过合光元件将第一图像光136和第二图像光146进行合光,合光后形成的彩色图像光可以从合光元件的第一出射位置151出射至光出射通道。
40.亮度传感器160设置于合光元件的侧面且与第二出射位置153相对应。第一图像光136和第二图像光146在合光元件中合光后,大部分光束从合光元件的第一出射位置151出射,少部分光束从合光元件的第二出射位置153处透射出来,且入射至亮度传感器160中造成合光损失。通过亮度传感器160检测从第二出射位置153透射的光损失,从而获得一个确定的数值。当合光元件的棱镜位置上设置的镀膜确定后,经合光元件透射的光损失的数值也确定,可以通过软件进行光强的固定补偿,从而标定整机的亮度。
41.进一步地,该光源系统100还可以包括第一棱镜130和第二棱镜140。第一棱镜130位于第一空间光调制器121和合光元件之间,且用于将分光元件114分出的第一光束116反射至第一空间光调制器121,通过第一空间光调制器121对第一光束116进行调制,以形成第一图像光136。第二棱镜140位于第二空间光调制器123和合光元件之间,且用于将分光元件114分出的第二光束118反射至第二空间光调制器123,通过第二空间光调制器123对第二光束118进行调制,以形成第二图像光146。
42.其中,第一棱镜130包括第一镜部132和第二镜部134,第一镜部132和第二镜部134的连接处形成第一反射面。第二棱镜140包括第三镜部142和第四镜部144,第三镜部142和第四镜部144的连接处形成第二反射面。第一光束116从第一镜部132入射至第一反射面处,经过第一反射面反射至第一空间光调制器121中。第一空间光调制器121接收图像信号对第一光束116进行调制后输出第一图像光136,第一图像光136依次从第一镜部132和第二镜部134透射至合光元件中。第二光束118从第三镜部142入射至第二反射面处,经过第二反射面
反射至第二空间光调制器123中。第二空间光调制器123接收图像信号对第二光束118进行调制后输出第二图像光146,第二图像光146依次从第三镜部142和第四镜部144透射至合光元件中。
43.第一图像光136和第二图像光146在合光元件中合光,混合成彩色图像,混合后的彩色图像从合光元件的第一出射位置151出射。在上述过程中,第一图像光136通过合光元件的合光面时会有部分光束从第二出射位置153透射出来,第二图像光146通过合光元件的合光面时也会有部分光束从第二出射位置153反射出来,从而形成合光损失,损失的光束入射在亮度传感器160中。通过亮度传感器160检测损失的光束亮度,然后基于检测出来的损失光亮度确定整机亮度,即可以通过软件的固定补偿和记录分光合光损失的光强来标定整机的亮度。
44.请参照图2,所示为本技术实施例提供的光源系统100另一结构的结构示意图。
45.在该实施例中,光学引导元件150可以包括菲利普棱镜组。照明光束通过菲利普棱镜组分光为三束光,三束光分别出射至不同的空间光调制器120中,经各个空间光调制器120调制为三束图像光,三束图像光在菲利普棱镜组的引导下进行合光,然后从其第一出射位置151出射。
46.请参照图3,所示为菲利普棱镜的另一视角的结构示意图,相对于图2中的菲利普棱镜,将图2中的菲利普棱镜绕竖向设置的中心轴线旋转90
°
,即可获得图3视角。
47.菲利普棱镜组的第二出射位置153与第一出射位置151不位于同一侧面。亮度传感器160与菲利普棱镜组件的侧面间隔设置且与第二出射位置153相对应。
48.其中,第二出射位置153的数量为两个且位于不同面上,且两个第二出射位置153是根据菲利普棱镜的分光合光损失的光线路径来决定的,亮度传感器160可以放置于其中任意一个第二出射位置153的侧面处。
49.具体地,请继续参照图2,光源系统100可以包括光源110、中继模组162及光机模组164。中继模组162位于光源110的后端光路中,光机模组164位于中继模组162的后端光路中,菲利普棱镜位于光机模组164的后端光路中。光源110出射初始光束,初始光束依次经过中继模组162和光机模组164的引导出射照明光束,且光机模组164出射的照明光束在菲利普棱镜的分光作用下,分别引导入射至不同的空间光调制器120中(可以分为三束光,三束光一一对应的入射至三个空间光调制器中)。空间光调制器120接收图像信号对照明光束分别进行调制后输出图像光,三束图像光在菲利普棱镜的合光作用下形成彩色图像光,彩色图像光从菲利普棱镜的第一出射位置151引导出射,亮度传感器160设置于菲利普棱镜的第二出射位置153。
50.可选地,光源110可以为荧光光源,中继模组162包括带阻滤光片元件,光源110出射的荧光光束,荧光光束经过中继模组162和带阻滤光片元件后出射。
51.进一步地,光源系统100还可以包括光机方棒166,光机方棒166位于中继模组162和光机模组164之间。经中继模组162出射的照明光束在光机方棒166中成像,且在光机方棒166中匀光后出射。
52.请参照图3,菲利普棱镜的第二出射位置153可以根据菲利普棱镜的分光合光损失的光线路径而定。设置时,亮度传感器160可以选择性的设置于其中任意一个第二出射位置153处,在菲利普棱镜的架构下,亮度传感器160设置于任意一个第二出射位置153的效果相
同。
53.可以理解的是,本实施例提供的光源系统100,除了可以应用于两个空间光调制器120的分光合光光路,和三个空间光调制器120的分光合光光路中之外,还可以应用于单个空间光调制器的光路。本技术对于该光源系统100的具体结构不作限定,可以根据实际需求而定。
54.本技术实施例提供的一种光源系统100,可以根据立方棱镜或者菲利普棱镜的光损失来确定亮度传感器160的设置位置,实现最大化利用立方棱镜或者菲利普棱镜的光能量损失。既可以使得亮度传感器160距离镜头较近,又不会对光源110出射的照明光束和经空间光调制器120调制后的图像光产生干扰,从而能够在最大程度上较真实的反映出投影设备的亮度变化情况,提升了通过亮度传感器160检测整机亮度的精度。且亮度传感器160可以设置在光机模组164的壳体上,方便拆装,有利于对设备进行维护和检修,降低后期的维修成本。
55.本技术实施例还提供了一种投影设备,该投影设备可以包括镜头和上述的光源系统,镜头设置于光源系统的光出射通道中,经光源系统出射的图像光入射至镜头中。
56.该投影设备具有上述光源系统的优点,通过将亮度传感器靠近于镜片位置设置,可以较多的监控光学元件。然后基于亮度传感器检测出的光损失亮度,通过软件固定补偿和记录分光合光损失的光强来标定整机的亮度。方便控制整机亮度,且靠近镜头位置设置的亮度传感器便于拆装,有利于降低后期的维护成本。
57.本技术实施例提供的光源系统100和投影设备,通过将亮度传感器160设置于光学引导元件150的第二出射位置153,一方面,可以较多的监控前端光路中的光学元件器,有利于在最大程度上较真实的反映出整机的亮度变化情况。另一方面,亮度传感器160方便拆装,有利于后期的维护。
58.最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本技术的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明,本领域的普通技术人员当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。