[實(shí)用新型]一種用于投影系統(tǒng)的光源裝置及投影顯示裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720305226.8
• 申請(qǐng)日: 2007-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN201104278Y
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢勇;成華;馮美巖;賈中達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京中視中科光電技術(shù)有限公司中國(guó)科學(xué)院光電研究院
• 主分類號(hào): G03B21/20
• 分類號(hào): G03B21/20;G03B21/28;G02B5/08;G02B1/10;G02B27/10
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種光源裝置及投影顯示裝置，特別是一種用于投影顯示系統(tǒng)的光源裝置和投影顯示裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的投影系統(tǒng)照明所用的超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氙燈、鹵素?zé)舻龋@些發(fā)光光源的光譜均受到發(fā)光物質(zhì)及其狀態(tài)的限制，呈現(xiàn)出連續(xù)或帶狀光譜的特征。以超高壓汞燈的發(fā)光光譜圖1為例，如圖所示紅光的波段較寬，峰值偏低，紅綠藍(lán)三基色強(qiáng)度分布并不理想，無(wú)法滿足白場(chǎng)色平衡的要求，因此無(wú)法較好符合投影系統(tǒng)照明的要求。目前現(xiàn)有技術(shù)通常采用選擇寬譜段的方法來(lái)提高紅光的光通量和亮度，但是采用此種方法會(huì)相應(yīng)地造成色飽和度的降低。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)在視頻信號(hào)的處理上，也是以犧牲對(duì)比度和色飽和度為代價(jià)來(lái)增加紅色的亮度。所以，雖然這些技術(shù)可以將圖像色彩柔和化，但是圖像的整體質(zhì)量卻下降了。

近幾年，隨著發(fā)光二極管技術(shù)的成熟，也有人嘗試用發(fā)光二極管作為投影系統(tǒng)光源，發(fā)光二極管投影顯示與傳統(tǒng)的顯示技術(shù)相比，具有更大的色域范圍，而且發(fā)光二極管線寬較窄，具有高的色飽和度，可顯示自然界真實(shí)、鮮艷的色彩。同時(shí)發(fā)光二極管壽命長(zhǎng)，是一種無(wú)汞的環(huán)保光源。發(fā)光二極管投影顯示已成為顯示領(lǐng)域的重大發(fā)展方向。

但是，由于發(fā)光二極管的光學(xué)擴(kuò)展量較大和亮度較低的特性，現(xiàn)有發(fā)光二極管照明技術(shù)存在著能夠被投影系統(tǒng)有效利用的光能較少、輸出的總光功率偏低的不足。

盡管發(fā)光二極管的光通量和亮度已經(jīng)得到了很大的提高，但是還沒有達(dá)到投影機(jī)應(yīng)用的要求，特別是一些需要高亮度照明應(yīng)用的場(chǎng)合。為了達(dá)到投影機(jī)應(yīng)用的要求，提高照明亮度，現(xiàn)有技術(shù)是靠發(fā)光二極管的排列組合來(lái)提高光通量和亮度，但是由于發(fā)光二極管是朗伯體發(fā)光光源，如果組合后的發(fā)光二極管光源的光學(xué)擴(kuò)展量超出了投影系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量，超出的這部分光則不能有效耦合入投影系統(tǒng)。

發(fā)光二極管的光學(xué)擴(kuò)展量為

E_Led＝n²·π·sin²(α)·S

其中n為發(fā)光介質(zhì)的折射率；α為光源的發(fā)射半角；S為光源的發(fā)光面積。發(fā)光二極管的發(fā)射半角為90度，取發(fā)光介質(zhì)為空氣，并以空氣折射率為1來(lái)做近似計(jì)算，1mm²發(fā)光二極管光學(xué)擴(kuò)展量約為3.14mm²sr。

對(duì)于使用0.79英寸的成像芯片、F數(shù)為2.4的投影鏡頭的投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)的光學(xué)擴(kuò)展量為E_projector＝22mm²sr，只有大概7mm²的二極管組合陣列輸出的光可以耦合入投影系統(tǒng)，可充分利用的光通量總數(shù)僅為幾百個(gè)流明，大于7mm²的面積發(fā)出的光根本無(wú)法耦合進(jìn)入投影系統(tǒng)，通過(guò)增大發(fā)光二極管的面積來(lái)提高光通量的做法是行不通的。

此外，現(xiàn)在市場(chǎng)上傳統(tǒng)的超高壓汞燈能在6mm²上產(chǎn)生數(shù)千流明的光通量，亮度也比發(fā)光二極管高十多倍。可是超高壓汞燈由于對(duì)重金屬汞的使用，不是一種環(huán)保的光源。

目前市場(chǎng)上的發(fā)光二極管光源中，對(duì)于使用0.79英寸的成像芯片、F數(shù)為2.4的投影鏡頭的投影系統(tǒng)，發(fā)光面積為7mm²的某發(fā)光二極管，受投影系統(tǒng)光學(xué)擴(kuò)展量的限制，可以被耦合入投影系統(tǒng)的紅光的最大光功率約為1.6W，綠光的最大光功率約為0.7W，藍(lán)光的最大光功率約為1.8W，紅光、綠光、藍(lán)光能被耦合進(jìn)投影系統(tǒng)的最大光功率的比值為1∶0.44∶1.13。而色溫為6500K的白場(chǎng)要求發(fā)光二級(jí)管的紅光、綠光與藍(lán)光的光功率比值為1∶0.87∶1.73。由此可見，當(dāng)發(fā)光二極管紅光或者藍(lán)光滿足最大光功率時(shí)，綠光的光功率都是不夠的，綠光最為不足。由于綠光光功率的不足導(dǎo)致總光功率受其制約而偏低，這是發(fā)光二極管投影顯示亮度不夠的其中一個(gè)重要原因。現(xiàn)有的解決方法是提高綠光在整個(gè)白光中的時(shí)間占空比來(lái)提高亮度，這種方法沒有充分利用紅光及藍(lán)光的光功率；又或者采用減小紅光和藍(lán)光的光功率來(lái)獲得白平衡，這種方法又由于綠光光功率的限制導(dǎo)致了合成白光的光功率偏低。

總之，現(xiàn)有技術(shù)中的各種投影顯示用光源都存在紅綠藍(lán)光功率比值與白場(chǎng)需求上的差別，從而使得色飽和度、亮度與對(duì)比度均有不足，無(wú)法同時(shí)達(dá)到提高色飽和度、提高亮度、提高對(duì)比度與控制成本的綜合效果。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種使用激光光源作為補(bǔ)充光源來(lái)提高投影顯示圖像的亮度、對(duì)比度與色飽和度的用于投影系統(tǒng)的光源裝置。

本實(shí)用新型的另一任務(wù)是提供一種投影顯示裝置。