發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)，包括：第一激光光源，用于出射第一激光；第二激光光源，用于出射第二激光；光路調(diào)節(jié)裝置，用于接收同一方向入射的第一激光和第二激光，并使得第一激光和第二激光沿不同光路分別出射至波長轉(zhuǎn)換裝置和散射裝置；波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第一表面，該第一表面用于接收光路調(diào)節(jié)裝置出射的第一激光，波長轉(zhuǎn)換裝置將第一激光轉(zhuǎn)換為受激光并將該受激光從第一表面出射至光路調(diào)節(jié)裝置；散射裝置，包括第二表面，第二表面用于接收光路調(diào)節(jié)裝置出射的第二激光，散射裝置對該第二激光進行散射，并將散射后的第二激光從第二表面出射至光路調(diào)節(jié)裝置；波長轉(zhuǎn)換裝置出射的受激光與散射裝置出射的第二激光經(jīng)光路調(diào)節(jié)裝置合并為同一光路出射。本發(fā)明的發(fā)光裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。
【專利說明】發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光熒光粉技術(shù)是一種新型的高亮度光源解決方案，這種技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于投影顯示等領(lǐng)域。激光熒光粉技術(shù)是利用激光激發(fā)熒光粉產(chǎn)生受激光以作為光源。由于激光的光功率密度很高，其激發(fā)熒光粉產(chǎn)生的受激光的光功率密度也很高，從而光源可以產(chǎn)生高亮度的受激光或者受激光與激發(fā)光的混合光。
[0003]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，波長轉(zhuǎn)換裝置包括第一激光光源110、第二激光光源120、反射式色輪130、散射裝置140、第一濾光片150、第二濾光片160、透鏡170、勻光棒180。第一激光光源110出射445nm藍色激光，445nm的藍色激光顏色偏紫，盡管不適合直接用于直接投影顯示，但其激發(fā)熒光粉的效率較高，該445nm的藍光激光經(jīng)第一濾光片150的反射后入射到反射式色輪130以產(chǎn)生黃色受激光。色輪130出射的黃色受激光會透射第一濾光片150至第二濾光片160。第二激光光源120出射462nm藍色激光，462nm的激光顏色適合直接用于投影顯示中藍光的顯示。462nm的藍色激光會透射散射裝置140后，入射到第二濾光片160。第二濾光片160將入射的462nm的藍光激光和黃色受激光合并成同一光路依次出射至透鏡170和勻光棒180，得到白光混合光。
[0004]但是，圖1所示的發(fā)光裝置的問題在于，發(fā)光裝置出射的白光混合光中的黃光成分和藍光成分混合并不均勻，可能出現(xiàn)偏色現(xiàn)象。另外，整個發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不夠緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的發(fā)光裝置及投影系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明提供了一種發(fā)光裝置，包括:
[0007]第一激光光源，用于出射第一激光；
[0008]第二激光光源，用于出射第二激光；
[0009]光路調(diào)節(jié)裝置，用于接收同一方向入射的第一激光和第二激光，并使得第一激光和第二激光沿不同光路分別出射至波長轉(zhuǎn)換裝置和散射裝置；
[0010]波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第一表面，該第一表面用于接收光路調(diào)節(jié)裝置出射的第一激光，波長轉(zhuǎn)換裝置將第一激光轉(zhuǎn)換為受激光并將該受激光從第一表面出射至光路調(diào)節(jié)裝置；
[0011]散射裝置，包括第二表面，第二表面用于接收光路調(diào)節(jié)裝置出射的第二激光，散射裝置對該第二激光進行散射，并將散射后的第二激光從第二表面出射至光路調(diào)節(jié)裝置；
[0012]波長轉(zhuǎn)換裝置出射的受激光與散射裝置出射的第二激光經(jīng)光路調(diào)節(jié)裝置合并為同一光路出射。
[0013]其中，光路調(diào)節(jié)裝置包括濾光片以及設(shè)置在該濾光片上的反射元件，第二激光光源出射的第二激光入射至反射元件并被反射至散射裝置，第一激光光源出射的第一激光入射至濾光片未被反射元件覆蓋的區(qū)域并透射至波長轉(zhuǎn)換裝置，濾光片具有透射第一激光、第二激光和反射受激光的光學(xué)特性。
[0014]其中，反射元件位于濾光片的中間；第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，第一激光光源環(huán)繞在第二激光光源的周圍，且第一激光與第二激光同一方向出射。
[0015]其中，光路調(diào)節(jié)裝置為帶有通孔的濾光片，第二激光光源出射的第二激光透過通孔并入射至散射裝置，第一激光光源出射的第一激光入射至濾光片上通孔以外的區(qū)域并被反射至波長轉(zhuǎn)換裝置，濾光片具有反射第一激光和第二激光和透射受激光的光學(xué)特性。
[0016]其中，通孔位于濾光片的中間；第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，第一激光光源環(huán)繞在第二激光光源的周圍，且第一激光與第二激光同一方向出射。
[0017]其中，光路調(diào)節(jié)裝置為包括第一區(qū)域和第二區(qū)域的分光片，第一激光光源出射的第一激光和第二激光光源出射的第二激光均入射至第一區(qū)域；第一區(qū)域具有透射第一激光而反射第二激光的光學(xué)特性，同時第二區(qū)域具有透射第二激光而反射受激光的光學(xué)特性；或者，第一區(qū)域具有反射第一激光而透射第二激光的光學(xué)特性，同時第二區(qū)域具有反射第二激光而透射受激光的光學(xué)特性。
[0018]其中，第一區(qū)域位于分光片的中間，第二區(qū)域為第一區(qū)域以外的區(qū)域。
[0019]其中，光路調(diào)節(jié)裝置為濾光片，第一激光光源出射的第一激光以第一偏振態(tài)入射到濾光片；濾光片具有透射第一偏振態(tài)的第二激光和受激光且反射第一激光以及垂直于第一偏振態(tài)的第二激光的光學(xué)特性；或者，濾光片具有反射第一偏振態(tài)的第二激光和受激光且透射第一激光以及垂直于第一偏振態(tài)的第二激光的光學(xué)特性；發(fā)光裝置還包括一四分之一波片，該四分之一波片位于光路調(diào)節(jié)裝置與散射裝置之間。
[0020]其中，第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，且第一激光與第二激光同一方向出射。
[0021]其中，發(fā)光裝置還包括復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對，復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對用于接收第一激光和第二激光，并將該第一激光和第二激光進行勻光后出射至光路調(diào)節(jié)裝置。
[0022]其中，發(fā)光裝置還包括散射透鏡，該散射透鏡位于復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對與散射裝置之間的第二激光的光路上，用于將該第二激光進行發(fā)散。
[0023]本發(fā)明還提供了 一種投影系統(tǒng)，包括上述發(fā)光裝置。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例具有如下有益效果:
[0025]本發(fā)明實施例中，僅利用一個光路調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)了對第一激光和散射前的第二激光的分光以及受激光和散射后的第二激光的合光，提高了發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明發(fā)光裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為圖2所示發(fā)光裝置的濾光片的光透過率曲線；
[0029]圖4為圖2所示發(fā)光裝置中波長轉(zhuǎn)換裝置和散射裝置的位置對換時濾光片的光透過率曲線；[0030]圖5為本發(fā)明發(fā)光裝置的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為圖5所示發(fā)光裝置的濾光片的光透過率曲線；
[0032]圖7為本發(fā)明發(fā)光裝置的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖8為圖7所示發(fā)光裝置的濾光片的光透過率曲線；
[0034]圖9為本發(fā)明發(fā)光裝置的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0035]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分析。
[0036]實施例一:
[0037]圖2為本發(fā)明發(fā)光裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，發(fā)光裝置包括第一激光光源210、第二激光光源220、波長轉(zhuǎn)換裝置230、散射裝置240、光路調(diào)節(jié)裝置250、第一透鏡260、第二透鏡270。
[0038]第一激光光源210可以出射第一激光LI，第二激光光源220可以出射第二激光L2。具體地，第一激光LI為445nm的藍光激光，可以用于激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料以得到受激光；第二激光L2為462nm的藍光激光,可以作為投影顯不的藍光成分。為了組裝方便，第一激光光源210和第二激光光源220位于同一個光源模組內(nèi)，并且位于光源模組的同一平面上，以使得第一激光LI和第二激光L2向同一個方向出射。
[0039]波長轉(zhuǎn)換裝置230包括波長轉(zhuǎn)換層231和反射層232，波長轉(zhuǎn)換層231包括黃光波長轉(zhuǎn)換材料，可以接收激發(fā)光并將其轉(zhuǎn)化為黃色受激光出射，并且直接從波長轉(zhuǎn)換裝置230的出射的光為朗伯分布。本實施例中的波長轉(zhuǎn)換材料為熒光粉，例如YAG熒光粉，它可以吸收藍光并受激發(fā)射黃色受激光。波長轉(zhuǎn)換材料還可能是量子點、熒光染料等具有波長轉(zhuǎn)換能力的材料，并不限于熒光粉。
[0040]波長轉(zhuǎn)換層231的第一表面231a接收入射的激發(fā)光,而反射層232被設(shè)置于波長轉(zhuǎn)換層231的與第一表面231a相對的表面,可以反射入射到其表面的激發(fā)光或者受激光，因此波長轉(zhuǎn)換層231產(chǎn)生的受激光同樣從第一表面231a出射。這里的反射層232具體為高反鋁片，高反鋁片同時還可以起到基板的作用來對波長轉(zhuǎn)換層231起到支撐的作用。但在波長轉(zhuǎn)換層231本身剛性足夠的情況下(例如波長轉(zhuǎn)換層是通過將熒光粉摻雜在透明玻璃中形成的)，波長轉(zhuǎn)換層231不需要基板來進行支撐的，此時反射層232可以鍍在波長轉(zhuǎn)換層231的表面，同樣具有反射效果。而在波長轉(zhuǎn)換層231中的波長轉(zhuǎn)換材料厚度足夠的情況下，也可以不設(shè)置反射層232。
[0041]由于波長轉(zhuǎn)換裝置230的出射光為朗伯分布，為了使得散射裝置240的出射光的分布與波長轉(zhuǎn)換裝置230的出射光一致以獲得較均勻的混合光，散射裝置240也必須可以將入射的第二激光L2散射成為朗伯分布。經(jīng)過大量實驗和測試我們發(fā)現(xiàn)，只有反射式的散射裝置才可能將第二激光L2散射成接近朗伯分布。這是因為一般所使用的透射式散射裝置(如圖1中的散射裝置140)由于出射光沿著入射光的方向傳播，而散射裝置中總是存在散射很小的局部區(qū)域甚至存在針孔(Pin hole)使得入射的激光可以經(jīng)過很少的散射甚至沒有散射(直接穿過針孔)而形成出射光，這部分光仍然具有很強的方向性，不服從朗伯分布。而如果增大散射裝置的厚度或密度來完全杜絕針孔的出現(xiàn)，則會大幅度的降低入射光的透射率從而降低散射裝置的效率。與之相對應(yīng)，反射式的散射裝置的出射光與入射光方向相反，入射光必須要經(jīng)過散射反射后改變方向才能夠形成出射光，而且增大反射裝置的密度或厚度并不降低效率，因此反射式的散射裝置是高效的、朗伯散射的必須選擇。在本實施例中，反射式散射裝置240包括散射層241，散射層241設(shè)置有散射材料，第二激光L2從散射裝置240的第二表面241a入射,可以被散射成朗伯分布同樣從第二表面241a出射。散射裝置240同時還可以消除第二激光L2的相干性。散射材料可以設(shè)置在一個反射襯底上，這樣可以使得透射散射材料的光被該反射襯底反射而重新入射于散射材料并被散射。
[0042]為了實現(xiàn)發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，光源模組與散射裝置240位于光路調(diào)節(jié)裝置250的兩側(cè)，第二激光L2透射光路調(diào)節(jié)裝置入射于散射裝置240 ;而光源模組與波長轉(zhuǎn)換裝置230位于光路調(diào)節(jié)裝置250的同側(cè)，第一激光LI經(jīng)過光路調(diào)節(jié)裝置250的反射入射于波長轉(zhuǎn)換裝置230。這樣，光源模組、散射裝置240和波長轉(zhuǎn)換裝置230這三者就圍繞在光路調(diào)節(jié)裝置250的三面，而另一面用于光的出射，因此這種結(jié)構(gòu)最為緊湊。然而為了實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)正常工作，光路調(diào)節(jié)裝置250要同時實現(xiàn)對第一激光LI和第二激光L2、第一激光LI和受激光L3、散射前的第二激光LI和散射后的第二激光L2三組光線的分光。由于波長的差異，第一激光LI和第二激光L2、第一激光LI和受激光L3可以利用濾光片來區(qū)分光路,而散射前的第二激光L2和散射后的第二激光L2的波長相同，是不能利用波長的差異而用濾光片進行區(qū)分光路的。
[0043]本實施例中，光路調(diào)節(jié)裝置250是利用散射前的第二激光L2和散射后的第二激光L2的偏振態(tài)的差異對其進行區(qū)分的。根據(jù)相關(guān)光學(xué)知識可知，當(dāng)包含偏振方向垂直的P偏振光和S偏振光的光垂直入射到濾光片時,該濾光片對P偏振光和S偏振光的阻帶是相同的，其中P偏振光為偏振方向在入射方向和反射方向所構(gòu)成的平面內(nèi)的偏振光，S偏振光為偏振方向垂直于入射方向和反射方向所構(gòu)成的平面的偏振光。但是當(dāng)包含P偏振光和S偏振光的光入射于濾光片的入射角增大時，由于濾光片的膜層的作用，濾光片對光的阻帶會向短波方向漂移，并且S偏振光的阻帶會變得比P偏振光的阻帶寬，使得P偏振光與S偏振光對應(yīng)的透過率曲線通帶邊緣錯開一定距離。隨著入射于濾光片的入射角度越大，S偏振光的阻帶與P偏振光的阻帶寬度相差變大，P偏振光與S偏振光對應(yīng)的透過率曲線通帶邊緣的距離越大。S偏振光與P偏振光所對應(yīng)的透過率曲線通帶邊緣錯開的位置所對應(yīng)的波長，是可以由膜層設(shè)計來改變的。因此光路調(diào)節(jié)裝置250可以利用濾光片對不同偏振態(tài)的入射光的不同反射率來實現(xiàn)對散射前的第二激光L2和散射后的第二激光L2區(qū)分光路。
[0044]具體地，光路調(diào)節(jié)裝置250為與第一激光LI入射方向成45度放置的濾光片，該濾光片的光透過率曲線如圖3所不,濾光片可以透射462nm的第一偏振態(tài)的第二激光,而反射445nm的第一激光和462nm偏振態(tài)垂直于第一偏振態(tài)的第二激光。這里的第一偏振態(tài)為P偏振態(tài)，垂直于第一偏振態(tài)的偏振態(tài)為s偏振態(tài)。
[0045]為保證第二激光L2完全透射濾光片250，第二激光L2被設(shè)置為以P偏振態(tài)出射。從第二激光光源220出射的第二激光L2透射濾光片250至散射裝置240，并被散射后再次出射至濾光片250。由于散射后的第二激光L2為非偏振態(tài),該無偏振態(tài)的第二激光L2中s偏振態(tài)的光將被反射而偏轉(zhuǎn)90度出射?？紤]到第二激光L2散射后偏振態(tài)并不一定完全被打亂，其中P偏振光可能占據(jù)超過一半的比例，因此為了增大s偏振光的比率，可以在濾光片250與波長轉(zhuǎn)換裝置230之間的光路上設(shè)置四分之一波片280，用于將占超過一半比例的P偏振光轉(zhuǎn)化為s偏振光。此時從第二透鏡270入射到濾光片250的第二激光L2中的s偏振態(tài)的光將大于50%，并被反射。另外，四分之一波片280還可以設(shè)置在散射裝置240的散射材料和反射襯底之間，同樣可以起到對入射光的偏振態(tài)進行轉(zhuǎn)換的作用。
[0046]入射到濾光片250的第一激光LI將被反射而偏轉(zhuǎn)90度至波長轉(zhuǎn)換裝置230，并激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料而產(chǎn)生黃色受激光L3。黃色受激光L3將入射至濾光片250而透射并與散射后的s偏振態(tài)的第二激光L2同一光路出射。
[0047]值得說明的是，濾光片實際的透過率曲線的下降沿往往是具有一定的斜率，而445nm和462nm的藍光的光譜距離很近，因此很可能濾光片250對第一激光LI和第二激光L2的反射率或者透射率不是100%，但是實際上這種情況也不會對第一激光LI和第二激光L2的利用率造成較大影響。例如，當(dāng)濾光片不理想，445nm藍光將部分透射進入散射裝置。假定第一激光LI經(jīng)由濾光片250反射進入波長轉(zhuǎn)換裝置230，反射率只有80%，則其余20%則被透射入射于散射裝置240，經(jīng)散射裝置240散射反射后再次入射于濾光片250，若不考慮P偏振態(tài)的光透射濾光片250損失的部分，其余20%中的80%——也就是總能量的16%會反射并入射到后續(xù)的光學(xué)系統(tǒng)中，只有4%的光被濾光片250透射而形成多余的損失，因此，實際上只需大部分的第一激光LI被反射至波長轉(zhuǎn)換裝置230，不會造成較大損失，這里的大部分指60%以上。對于第二激光L2的情況與第一激光LI類似，只需大部分被透射至散射裝置240，就可以利用其改善出射光中的藍光成分，并且由于被散射的比例減小了，損失的P偏振態(tài)的光占第二激光光源220出射的第二激光的比例反而減小了。
[0048]由于朗伯分布的光學(xué)擴展量很大，波長轉(zhuǎn)換裝置230和散射裝置240的出射光經(jīng)傳播后的光束截面積會變的很大，因此需要設(shè)置第一透鏡260和第二透鏡270。第一透鏡260可以接收光路調(diào)節(jié)裝置250出射的第一激光LI并將該第一激光LI聚焦至波長轉(zhuǎn)換裝置230，且將波長轉(zhuǎn)換裝置230出射的受激光L3準直后出射至光路調(diào)節(jié)裝置230。第二透鏡270可以接收光路調(diào)節(jié)裝置250出射的第二激光L2并將該第二激光L2聚焦至散射裝置240，且將散射裝置240出射的散射光準直后出射至光路調(diào)節(jié)裝置250。
[0049]另一方面，為了保證入射到波長轉(zhuǎn)換裝置230和散射裝置240的表面的光斑的大小一致，第一透鏡260和第二透鏡270相同，并且第一透鏡260到波長轉(zhuǎn)換裝置230和第二透鏡270到散射裝置240的光程相等。此時，由于第一激光光源210和第二激光光源220出射的激光都為準直光，因此第一激光LI經(jīng)第一透鏡260在波長轉(zhuǎn)換裝置230的表面形成的光斑和第二激光L2經(jīng)第二透鏡270在散射裝置240的表面形成的光斑大小相同，該兩個光斑區(qū)域出射的受激光或者散射光經(jīng)第一透鏡260或者第二透鏡270收集后出射的準直光的光分布也將相同。
[0050]但是,無論是第一激光光源210和第二激光光源220出射的準直光,還是經(jīng)第一透鏡260和第二透鏡270調(diào)整后的準直光，都不可能做到是發(fā)散角為零的平行光。這里，當(dāng)入射光經(jīng)第一透鏡260或者第二透鏡270后，光束的截面積縮小，并可以全部入射到光路調(diào)節(jié)裝置250的表面,就可以認為光束是準直的,優(yōu)選地,光束的發(fā)散角小于等于10度,此時光束的擴散程度很小。因此這里，第一透鏡260、第二透鏡270與光調(diào)節(jié)裝置250的光程相同，以保證第一透鏡260和第二透鏡270出射的準直光在光調(diào)節(jié)裝置250的表面上的光斑大小相同。
[0051]進一步地，為了使得在濾光片250表面上光斑重合，波長轉(zhuǎn)換裝置230經(jīng)第一透鏡260出射準直后的受激光與散射裝置240經(jīng)第二透鏡270準直后出射的第二激光經(jīng)濾光片250后合并為同一光路出射，且使得合光后的黃色受激光L3與第二激光L2的光路重合。例如，可以設(shè)置第一透鏡260和第二透鏡270的光軸在濾光片250表面相交于同一點。
[0052]因此，通過上述發(fā)光裝置，發(fā)光裝置實現(xiàn)了出射完全重合的黃光和藍光的混合光束，并且二者的光強分布相同，實現(xiàn)較好的均勻混合。
[0053]另一方面，光源模組、波長轉(zhuǎn)換裝置230、散射裝置240環(huán)繞在光路調(diào)節(jié)裝置250的周圍，實現(xiàn)了發(fā)光裝置的緊湊結(jié)構(gòu)。也就是說，本實施例僅利用一個光路調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)了對第一激光和散射前的第二激光的分光以及受激光和散射后的第二激光的合光，提高了發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)緊湊性。
[0054]本實施例中，第一透鏡和第二透鏡是為了收集波長轉(zhuǎn)換裝置230和散射裝置240的出射光，以使得該出射光盡可能出射至光路調(diào)節(jié)裝置，從而提高光出射率。容易理解的是，還可以采用其它光收集裝置來替代第一透鏡或第二透鏡，例如CPC。
[0055]容易理解的是，若不要求實現(xiàn)較好的均勻混合，則波長轉(zhuǎn)換裝置到第一透鏡的光程與散射裝置到第二透鏡的光程可以不相等，第一透鏡、第二透鏡到光路調(diào)節(jié)裝置的光程也可以不相等，波長轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)第一透鏡出射準直后的受激光與散射裝置經(jīng)第二透鏡準直后出射的第二激光經(jīng)光路調(diào)節(jié)裝置合光后的受激光與第二激光的光路也可以不重合。甚至于在對光出射率要求不高的應(yīng)用場合，第一、第二透鏡這樣的光收集裝置也是可以省略的。
[0056]另外，本實施例中的第一激光光源210和第二激光光源220的排列結(jié)構(gòu)并不影響波長轉(zhuǎn)換裝置230和散射裝置240表面的光斑的大小與位置，只要第一激光LI和第二激光L2能夠被第一透鏡260或第二透鏡270收集即可。另一方面，第一激光光源210和第二激光光源220也可以不在同一光源模組內(nèi)，只要保證二者同一方向入射到光調(diào)節(jié)裝置250即可，例如，第一激光LI和第二激光L2先經(jīng)一偏振片合光再入射光路調(diào)節(jié)裝置250也是可以的。
[0057]本實施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置230還包括驅(qū)動裝置233，驅(qū)動裝置233用于驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換層231運動，以使激發(fā)光在該波長轉(zhuǎn)換層231上形成的光斑沿預(yù)定路徑作用于該波長轉(zhuǎn)換層231，以避免激發(fā)光長時間作用于波長轉(zhuǎn)換層231的同一位置導(dǎo)致的該波長轉(zhuǎn)換層231溫度升高的問題。具體地，本實施例中，驅(qū)動裝置233用于驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換層231轉(zhuǎn)動，以使第一激光L2在該波長轉(zhuǎn)換層231上形成的光斑沿預(yù)定的圓形路徑作用于該波長轉(zhuǎn)換層231。優(yōu)選地，波長轉(zhuǎn)換裝置230呈圓盤狀，波長轉(zhuǎn)換層231呈與該圓盤同心的環(huán)狀，驅(qū)動裝置233為呈圓柱形的馬達，并且驅(qū)動裝置233與波長轉(zhuǎn)換層231同軸固定。在本發(fā)明其它實施方式中，驅(qū)動裝置233也可以驅(qū)動波長轉(zhuǎn)換層231以其它方式運動，例如水平往復(fù)運動等。在波長轉(zhuǎn)換層231的波長轉(zhuǎn)換材料可以耐受較高溫度的情況下，波長轉(zhuǎn)換裝置230也可以不設(shè)置驅(qū)動裝置。
[0058]類似地，散射裝置240也可以包括驅(qū)動裝置242，驅(qū)動裝置242用于驅(qū)動散射層241運動，以使第二激光L2在該散射裝置240上形成的光斑沿預(yù)定路徑作用于該散射裝置240，避免熱量集中在同一區(qū)域。另外，本實施例中，由于驅(qū)動裝置242的存在，散射層241發(fā)生轉(zhuǎn)動，因此激光入射到散射層241的光斑的位置是隨時間變化的，因此發(fā)光裝置所投影的區(qū)域的亮點的位置是不斷變化，這個變化速度足夠快的時候，人眼就不能察覺亮點的存在，從而相對于靜止的散射裝置具有更好的消除散斑的效果。
[0059]本實施例中，波長轉(zhuǎn)換裝置230和散射裝置240的位置可以對換的，此時濾光片250的光透過率曲線如圖4所示，濾光片250可以透射445nm的第一激光和462nm的p偏振態(tài)的第二激光，反射445nm的s偏振態(tài)的第二激光,設(shè)置第二激光光源的出射光以s偏振態(tài)入射到濾光片，此時濾光片250同樣可以出射黃色受激光和P偏振態(tài)的第二激光的混合光。
[0060]實施例二
[0061]光路調(diào)節(jié)裝置除了可以利用散射前的第二激光和散射后的第二激光的偏振態(tài)的不同，還可以利用二者的光學(xué)擴展量的不同。圖5為本發(fā)明發(fā)光裝置的又一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，發(fā)光裝置包括第一激光光源310、第二激光光源320、波長轉(zhuǎn)換裝置330、散射裝置340、光路調(diào)節(jié)裝置350、第一透鏡360、第二透鏡370。
[0062]本實施例中的發(fā)光裝置與圖2所示的發(fā)光裝置的不同點在于:
[0063](I)本實施例中，第一激光光源310環(huán)繞在第二激光光源320的周圍，而光路調(diào)節(jié)裝置350包括濾光片352以及設(shè)置在濾光片352中間的反射元件351，濾光片352上未被反射元件351覆蓋的區(qū)域為濾光區(qū)域。濾光片352的光透過率曲線如圖6所示，濾光片352可以透射445nm的第一激光LI和462nm的第二激光L2，反射黃色受激光L3。第二激光光源320出射的第二激光L2入射到反射元件351并被反射至散射裝置340，而第一激光光源310出射的第一激光LI入射到濾光片352的濾光區(qū)域并透射至波長轉(zhuǎn)換裝置330。
[0064]此時，被反射元件351反射至散射裝置340的第二激光L2被散射后為朗伯分布，其光學(xué)擴展量遠大于散射前的準直光的光學(xué)擴展量，因此散射后的第二激光L2經(jīng)第二透鏡370的準直后的光束截面積遠大于從第二激光光源320出射的第二激光L2的截面積,反射元件351的表面積可以設(shè)置的相對較小，從而絕大部分的散射光將透過濾光片352的濾光區(qū)域，小部分被反射元件351反射而損失。從波長轉(zhuǎn)換裝置330出射的黃色受激光L3經(jīng)第一透鏡360的準直入射至光路調(diào)節(jié)裝置350，并會被全部反射，從而與散射后透射濾光區(qū)域的第二激光L2合成同一光束，獲得均勻的混合光。
[0065]為了減少反射元件351對散射后的第二激光L2的反射而造成的損失，反射元件351可以被設(shè)置為濾光片，其光透過率曲線可以為圖3或者圖4所示的光透過率曲線，此時設(shè)置第二激光L2以s偏振態(tài)入射至光路調(diào)節(jié)裝置350，則散射后的第二激光L2中的P偏振態(tài)的光可以透射設(shè)置在濾光片352中間區(qū)域的濾光片351而被利用。
[0066]優(yōu)選的，濾光片352的鍍膜面面向波長轉(zhuǎn)換裝置330，這樣會提高受激光L3的反射率；同樣道理，反射元件351 (例如反射鏡)的反射面應(yīng)該面向第二激光光源。
[0067]從上述描述可以看出，圖2所示實施例中的發(fā)光裝置對于散射后的第二激光一般只能利用50%左右，而本實施例的發(fā)光裝置中，散射后的第二激光只有小部分會損失，相對于圖2所示實施例中的發(fā)光裝置，本實施例中的發(fā)光裝置對散射后的第二激光L2的利用率大大提聞了。
[0068]容易理解的是，反射元件351也可以不設(shè)置在濾光片352的中間，此時只要相應(yīng)調(diào)整第一激光光源310與第二激光光源320之間的位置關(guān)系即可。
[0069](2)本實施例中，發(fā)光裝置還包括復(fù)眼透鏡對380，復(fù)眼透鏡對380可以接收第一激光LI和第二激光L2，并將該第一激光LI和第二激光L2進行勻光后出射至光路調(diào)節(jié)裝置350。一方面，復(fù)眼透鏡對380的設(shè)置使得波長轉(zhuǎn)換裝置330和散射裝置340表面的入射光光斑的光強分布更加均勻，另一方面，可以同時設(shè)置復(fù)眼透鏡對380的復(fù)眼單元的形狀(尤其是接近第一激光光源和第二激光光源的復(fù)眼透鏡)，使得入射于散射裝置和波長轉(zhuǎn)換裝置的激光形成與復(fù)眼透鏡單元外形相同形狀的光斑。為了便于投影顯示，優(yōu)選地，復(fù)眼透鏡對380勻光后出射到散射裝置和波長轉(zhuǎn)換裝置的光斑長寬比為4:3或者16:9的長方形，以與投影屏幕的長寬比相一致。另外，復(fù)眼透鏡對可以用復(fù)眼透鏡來代替，可以起到同樣的效果O
[0070](3)前述的發(fā)光裝置的結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)波長轉(zhuǎn)換裝置330和散射裝置340表面的入射光光斑大小一致，但是激發(fā)光會在波長轉(zhuǎn)換裝置330的波長轉(zhuǎn)換層內(nèi)部有一定的擴散作用，而散射裝置340則不會，因此波長轉(zhuǎn)換裝置330的發(fā)光光斑會略大于激發(fā)光光斑，而散射裝置340的表面的光斑則變化不大。
[0071]因此，發(fā)光裝置設(shè)置了散射透鏡390，散射透鏡390位于復(fù)眼透鏡對380與第二透鏡370之間的光路上，僅接收第二激光L2并將該第二激光L2進行發(fā)散，以擴大散射裝置340表面的入射光光斑，使其與波長轉(zhuǎn)換裝置330的發(fā)光光斑的大小更加接近。
[0072]在本實施例中，還可以通過改變復(fù)眼透鏡對380的個別復(fù)眼單元來實現(xiàn)擴大散射裝置340表面的入射光光斑，例如第二激光L2所對應(yīng)的復(fù)眼單元相對于其它復(fù)眼單元具有一定的擴散作用或者第一激光LI所對應(yīng)的復(fù)眼單元相對于其它復(fù)眼單元具有一定的聚集作用。
[0073]實施例三
[0074]本實施例為利用散射前的第二激光L2和散射后的第二激光L2的光學(xué)擴展量不同區(qū)分光路的另一種結(jié)構(gòu)，如圖7所示，發(fā)光裝置包括第一激光光源410、第二激光光源420、波長轉(zhuǎn)換裝置430、散射裝置440、光路調(diào)節(jié)裝置450、第一透鏡460、第二透鏡470，復(fù)眼透鏡對480、擴散透鏡490。
[0075]本實施例中的發(fā)光裝置與圖5所示的發(fā)光裝置的不同點在于:本實施例中，光路調(diào)節(jié)裝置為中間帶有通孔451的濾光片450，通孔451以外的區(qū)域為濾光區(qū)域452，此時光源模組與散射裝置440位于光路調(diào)節(jié)裝置的兩側(cè)，第二激光L2透射光路調(diào)節(jié)裝置入射于散射裝置440 ;而光源模組與波長轉(zhuǎn)換裝置430位于光路調(diào)節(jié)裝置的同側(cè)，第一激光LI經(jīng)過光路調(diào)節(jié)裝置的反射入射于波長轉(zhuǎn)換裝置430。對應(yīng)地，濾光片450的濾光區(qū)域的光透過率曲線如圖8所示，濾光區(qū)域452可以反射445nm的第一激光LI和462nm的第二激光L2，而透射黃色受激光L3。此時，第一激光LI被濾光區(qū)域452反射至第一透鏡460，并被第一透鏡460聚集至波長轉(zhuǎn)換裝置440以激發(fā)熒光粉產(chǎn)生黃色受激光L3，該黃色受激光L3將透射濾光片450 ;第二激光L2將從濾光片450的通孔451透過，并經(jīng)第二透鏡470入射至散射裝置440而被散射，散射后的第二激光L2將大部分被濾光片450的濾光區(qū)域452反射，從而與黃色受激光L3合成一路光束出射,小部分第二激光L2透射通孔而損失。
[0076]容易理解的是，通孔451也可以不設(shè)置在濾光片450的中間，此時只要相應(yīng)調(diào)整第一激光光源410與第二激光光源420之間的位置關(guān)系即可。
[0077]類似地，本實施例中的發(fā)光裝置也可以設(shè)置一個小濾光片位于濾光片450的通孔451處，其光透過率曲線如圖3或者圖4所示，此時第二激光L2被設(shè)置以P偏振態(tài)入射至濾光片450，同樣可以提高對第二激光L2的利用效率。
[0078]實施例四
[0079]在圖5和圖7所示的實施例中，需要第一激光光源環(huán)繞在第二激光光源周圍或者第二激光光源環(huán)繞在第一激光光源的周圍，這會導(dǎo)致第一激光在波長轉(zhuǎn)換裝置表面和第二激光在散射裝置的表面形成的光斑大小略有差異。圖9為本發(fā)明發(fā)光裝置的又一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其提供了一種不需要對激光光源進行特定排布的發(fā)光裝置，如圖9所示，發(fā)光裝置包括第一激光光源510、第二激光光源520、波長轉(zhuǎn)換裝置530、散射裝置540、光路調(diào)節(jié)裝置550、第一透鏡560、第二透鏡570、復(fù)眼透鏡對580、濾光片590。
[0080]與圖7所示的實施例中發(fā)光裝置相比，本實施例中的發(fā)光裝置的不同之處在于:
[0081](I)本實施例中的第一激光光源510和第二激光光源520不在同一個光源模組上，而是通過濾光片590合并成同一光路出射至復(fù)眼透鏡對580。具體地，濾光片590可以反射445nm的第一激光而透射462nm的第二激光。
[0082]容易理解的是，濾光片590也可以是透射445nm的第一激光而反射462nm的第二激光，同時將第一激光光源510和第二激光光源520進行對換位置，也可以實現(xiàn)合光。第一激光和第二激光的合光方法并不僅限于此。例如，濾光片590還可以用偏振片代替，同時設(shè)置第一激光和第二激光的偏振態(tài)不同；甚至在第一激光光源和第二激光光源的體積都比較小時，還可以將二者直接排列在一起，直接向復(fù)眼透鏡對出射激光。
[0083]容易理解的是，由于第一激光和第二激光合光后混合地比較均勻，圖7所示發(fā)光裝置中的擴散透鏡如果放在本實施例中就不能再對單一的激光進行發(fā)散的作用，因此本實施例中沒有設(shè)置擴散透鏡。
[0084](2)本實施例中的光路調(diào)節(jié)裝置為包括第一區(qū)域551和第二區(qū)域552的分光片550，且第一區(qū)域551位于該分光片550的中間區(qū)域，第二區(qū)域552為第一區(qū)域551的以外的區(qū)域。第一激光與第二激光經(jīng)濾光片590合并成的合光經(jīng)復(fù)眼透鏡對580勻光后入射至分光片550的第一區(qū)域551。
[0085]第一區(qū)域551鍍有濾光膜，具有反射445nm的第一激光且透射受激光和462nm的第二激光的光學(xué)屬性；而第二區(qū)域552也鍍有濾光膜，具有反射462nm的第二激光且透射受激光和445nm的第一激光的光學(xué)屬性，這種分光片550可以利用分區(qū)鍍膜來制備。因此，波長445nm的第一激光經(jīng)第一區(qū)域551反射至波長轉(zhuǎn)換裝置530，波長轉(zhuǎn)換裝置530吸收第一激光并產(chǎn)生受激光，而該受激光將大部分從分光片550的第二區(qū)域552透射，小部分從第一區(qū)域551透射。波長462nm的第二激光經(jīng)分光片550的第一區(qū)域551透射至散射裝置540，散射裝置540散射后的光將大部分被第二區(qū)域552反射，而小部分透射第一區(qū)域551而損失。因此受激光和散射后的第二激光經(jīng)分光片550合光后將從同一方向出射。
[0086]當(dāng)?shù)谝患す饧ぐl(fā)熒光粉后，波長轉(zhuǎn)換裝置530出射的未被吸收的第一激光可以從第二區(qū)域透射，從而更充分地利用第一激光。但是當(dāng)對藍光顯示效果要求比較高時，可以設(shè)置分光片550的第二區(qū)域反射445nm的第一激光和462nm的第二激光而透射受激光，可以將445nm的第一激光過濾掉，而只保留顯示效果好的462nm的第二激光從發(fā)光裝置出射。
[0087]容易想到的是，還可以設(shè)計分光片550為:第一區(qū)域可以透射第一激光而反射第二激光和受激光，同時第二區(qū)域可以透射第二激光而反射受激光和第一激光或者透射第二激光和第一激光而反射受激光，這時只需對換波長轉(zhuǎn)換裝置和散射裝置的位置即可，也可以實現(xiàn)相應(yīng)的作用。另外，分光片550的第一區(qū)域還可以是鍍偏振膜，而設(shè)置第一激光和第二激光以不同偏振態(tài)入射至第一區(qū)域來實現(xiàn)分光。
[0088]值得說明的是，本實施例中的分光片550除了可以用分區(qū)鍍膜的形式，還可以用兩個濾光片層疊設(shè)置的形式實現(xiàn)。具體地，設(shè)置一小濾光片于另一濾光片的中間，其中小濾光片的位置與性質(zhì)與本實施例中的第一區(qū)域相同，另一濾光片的光學(xué)性質(zhì)與第二區(qū)域相同，二者可以用光膠粘接，這種結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較低。
[0089]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。
[0090]本發(fā)明實施例還提供一種投影系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置可以具有上述各實施例中的結(jié)構(gòu)與功能。該投影系統(tǒng)可以采用各種投影技術(shù)，例如液晶顯示器(LCD，LiquidCrystal Display)投影技術(shù)、數(shù)碼光路處理器(DLP,Digital Light Processor)投影技術(shù)。
[0091]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】
1.一種發(fā)光裝置，其特征在于，包括: 第一激光光源，用于出射第一激光； 第二激光光源，用于出射第二激光； 光路調(diào)節(jié)裝置，用于接收同一方向入射的所述第一激光和第二激光，并使得所述第一激光和第二激光沿不同光路分別出射至波長轉(zhuǎn)換裝置和散射裝置； 波長轉(zhuǎn)換裝置，包括第一表面，該第一表面用于接收所述光路調(diào)節(jié)裝置出射的第一激光，所述波長轉(zhuǎn)換裝置將所述第一激光轉(zhuǎn)換為受激光并將該受激光從所述第一表面出射至所述光路調(diào)節(jié)裝置； 散射裝置，包括第二表面，所述第二表面用于接收所述光路調(diào)節(jié)裝置出射的第二激光，所述散射裝置對該第二激光進行散射，并將散射后的第二激光從所述第二表面出射至所述光路調(diào)節(jié)裝置； 所述波長轉(zhuǎn)換裝置出射的受激光與所述散射裝置出射的第二激光經(jīng)所述光路調(diào)節(jié)裝置合并為同一光路出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述光路調(diào)節(jié)裝置包括濾光片以及設(shè)置在該濾光片上的反射元件，所述第二激光光源出射的第二激光入射至所述反射元件并被反射至所述散射裝置，所述第一激光光源出射的第一激光入射至所述濾光片未被所述反射元件覆蓋的區(qū)域并透射至所述波長轉(zhuǎn)換裝置，所述濾光片具有透射第一激光、第二激光和反射受激光的光學(xué)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述反射元件位于所述濾光片的中間；所述第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，所述第一激光光源環(huán)繞在所述第二激光光源的周圍，且所述第一激光與第二激光同一方向出射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述光路調(diào)節(jié)裝置為帶有通孔的濾光片，所述第二激光光源出射的第二激光透過所述通孔并入射至所述散射裝置，所述第一激光光源出射的第一激光入射至所述濾光片上通孔以外的區(qū)域并被反射至所述波長轉(zhuǎn)換裝置，所述濾光片具有反射所述第一激光和第二激光和透射所述受激光的光學(xué)特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述通孔位于所述濾光片的中間；所述第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，所述第一激光光源環(huán)繞在所述第二激光光源的周圍，且所述第一激光與第二激光同一方向出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述光路調(diào)節(jié)裝置為包括第一區(qū)域和第二區(qū)域的分光片，所述第一激光光源出射的第一激光和第二激光光源出射的第二激光均入射至所述第一區(qū)域； 所述第一區(qū)域具有透射所述第一激光而反射所述第二激光的光學(xué)特性，同時所述第二區(qū)域具有透射所述第二激光而反射所述受激光的光學(xué)特性；或者， 所述第一區(qū)域具有反射所述第一激光而透射所述第二激光的光學(xué)特性，同時所述第二區(qū)域具有反射所述第二激光而透射所述受激光的光學(xué)特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述第一區(qū)域位于所述分光片的中間，所述第二區(qū)域為所述第一區(qū)域以外的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述光路調(diào)節(jié)裝置為濾光片，所述第一激光光源出射的第一激光以第一偏振態(tài)入射到所述濾光片；所述濾光片具有透射第一偏振態(tài)的所述第二激光和受激光且反射所述第一激光以及垂直于第一偏振態(tài)的所述第二激光的光學(xué)特性；或者，所述濾光片具有反射第一偏振態(tài)的所述第二激光和受激光且透射所述第一激光以及垂直于第一偏振態(tài)的所述第二激光的光學(xué)特性； 所述發(fā)光裝置還包括一四分之一波片，該四分之一波片位于所述光路調(diào)節(jié)裝置與所述散射裝置之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6-8中任一項所述的發(fā)光裝置,其特征在于:所述第一激光光源和第二激光光源設(shè)置于同一個光源模組，且所述第一激光與第二激光同一方向出射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述發(fā)光裝置還包括復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對，所述復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對用于接收所述第一激光和第二激光，并將該第一激光和第二激光進行勻光后出射至所述光路調(diào)節(jié)裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于:所述發(fā)光裝置還包括散射透鏡，該散射透鏡位于所述復(fù)眼透鏡或者復(fù)眼透鏡對與所述散射裝置之間的第二激光的光路上，用于將該第二激光進行發(fā)散。
12.一種投影系 統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至11中任一項所述的發(fā)光裝置。
【文檔編號】G03B21/20GK103913936SQ201310066497
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】胡飛 申請人:深圳市繹立銳光科技開發(fā)有限公司