用于光源的棱鏡裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于光源的棱鏡裝置，包括光源和棱鏡箱，棱鏡箱包括第一、第二、第三和第四表面，來(lái)自光源的原光束經(jīng)過(guò)第一表面進(jìn)入棱鏡箱，其中，棱鏡裝置還包括光路調(diào)整裝置和設(shè)置于第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)表面的下游的至少一個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置，光路調(diào)整裝置設(shè)計(jì)為將原光束中的第一部分經(jīng)過(guò)第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)引導(dǎo)至光轉(zhuǎn)換裝置上，以及將原光束中的第二部分經(jīng)作為出射面的第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)其它表面出射，并設(shè)計(jì)為將來(lái)自光轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換光束引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射，并將來(lái)自光轉(zhuǎn)換裝置的未轉(zhuǎn)換的原光束的至少一部分引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射。
【專利說(shuō)明】用于光源的棱鏡裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于光源的棱鏡裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的投影機(jī)所應(yīng)用的技術(shù)中，例如在DLP，LCD或者LCoS類型的投影機(jī)中，使用了使得具有不同波長(zhǎng)的來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)出射口出射的技術(shù)。但在該過(guò)程中，例如應(yīng)用到DLP類型的投影機(jī)中的技術(shù)，為了使得不同波長(zhǎng)的光能經(jīng)過(guò)出射口出射，這些光是按照時(shí)間順序被出射到出射口的，而非在同一時(shí)間經(jīng)過(guò)出射口，這樣的設(shè)計(jì)并不能充分發(fā)揮三片式LCD或者LCoS投影機(jī)的優(yōu)勢(shì)。此外，因?yàn)椴淮嬖谝粋€(gè)能有效回收利用未轉(zhuǎn)換光束的機(jī)制或者裝置，所以在出射的過(guò)程中，未轉(zhuǎn)換光束由于未能從出射口出射所以未能得到充分利用而被浪費(fèi)，這樣也會(huì)使得投影機(jī)的光源的光效率被大大降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于光源的棱鏡裝置，可利用分合色立方棱鏡X-cube來(lái)形成一個(gè)緊湊的光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)光源的光的處理。此外，經(jīng)過(guò)根據(jù)本發(fā)明的棱鏡裝置處理，所形成的具有不同波長(zhǎng)的光束之間的功率比可得到合適的控制，而且轉(zhuǎn)換光束和未轉(zhuǎn)換光束皆可被利用到，從而改善和提高了光源系統(tǒng)的光的使用效率。并且，具有不同波長(zhǎng)的光源的光，可同時(shí)出射到出射口從而順利進(jìn)入下一個(gè)可能的光學(xué)系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)這樣一種用于光源的棱鏡裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，即包括光源和位于光源下游的棱鏡箱，棱鏡箱包括第一、第二、第三和第四表面，來(lái)自光源的原光束經(jīng)過(guò)第一表面進(jìn)入棱鏡箱，其特征在于，棱鏡裝置還包括光路調(diào)整裝置和設(shè)置于第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)表面的下游的至少一個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置，光路調(diào)整裝置設(shè)計(jì)為將原光束中的第一部分經(jīng)過(guò)第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)引導(dǎo)至光轉(zhuǎn)換裝置上，以及將原光束中的第二部分經(jīng)作為出射面的第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)其它表面出射，并設(shè)計(jì)為將來(lái)自光轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換光束引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射，并將來(lái)自光轉(zhuǎn)換裝置的未轉(zhuǎn)換的原光束的至少一部分引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)，在利用轉(zhuǎn)換光的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了使用該棱鏡裝置對(duì)部分未轉(zhuǎn)換的原光束的回收并再利用的可能性。
[0005]所述的光源包括所有種類的輻射散發(fā)源，這樣的輻射散發(fā)源可用于激發(fā)發(fā)光的和/或熒光的材料(“激發(fā)輻射”)，借此以發(fā)射出轉(zhuǎn)換的輻射(“轉(zhuǎn)換輻射”)。優(yōu)選的是，激發(fā)輻射包括具有特定波長(zhǎng)的偏振光，例如從405nm至470nm波長(zhǎng)的偏振光，但是同樣包括其他波長(zhǎng)和/或多種波長(zhǎng)的組合(包括紅外和/或紫外輻射)。優(yōu)選的是，一個(gè)或多個(gè)具有較小光束發(fā)散度的偏振光源被用作激發(fā)源，特別是激光二極管或者超發(fā)光二極管。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在棱鏡箱中的具有第一涂層的第五表面和具有第二涂層的第六表面，第五表面和第六表面形成為棱鏡箱的內(nèi)表面。通過(guò)具有不同屬性涂層的兩個(gè)表面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)原光束處理，以實(shí)現(xiàn)例如分光并且改變光路的可能性。
[0007]優(yōu)選的是，光路調(diào)整裝置還包括與棱鏡箱連接的光回收裝置，光回收裝置至少用于將未轉(zhuǎn)換的原光束的一部分引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射。這樣，可實(shí)現(xiàn)將未轉(zhuǎn)換的原光束引導(dǎo)至與原出射面一致的方向進(jìn)行出射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)未轉(zhuǎn)換的原光束的再利用的可能性。
[0008]優(yōu)選的是，光回收裝置在光路上設(shè)置在第五表面和第六表面的下游。這樣，經(jīng)過(guò)光轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換光和未轉(zhuǎn)換的原光束都可在設(shè)置在下游的光回收裝置處得到再次利用和處理，以實(shí)現(xiàn)改善光源效率的可能性。
[0009]優(yōu)選的是，光回收裝置將未轉(zhuǎn)換的原光束的一部分進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換后引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)出射面的出射方向的方向上出射。這樣，可實(shí)現(xiàn)改變未轉(zhuǎn)換的原光束的偏振態(tài)的可能性，以滿足對(duì)出射光在偏振態(tài)方面的要求。
[0010]優(yōu)選的是，第二表面外側(cè)設(shè)置有一個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置。這樣的設(shè)計(jì)有利于形成緊湊和簡(jiǎn)潔的光路，以得到最終緊湊的棱鏡裝置和在光路的下游對(duì)未轉(zhuǎn)換的原光束的再利用的可能性。
[0011]優(yōu)選的是，第五表面的法線和第六表面的法線成彼此垂直設(shè)置。這樣，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的需求，所述兩個(gè)表面可以多種不同的方式垂直設(shè)置在棱鏡箱內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)例如原光束的光以45度角入射到其中一個(gè)表面，并且轉(zhuǎn)換后的光束也以45度角入射到另一個(gè)表面，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)光束朝特定方向的引導(dǎo)和分光的目的。
[0012]優(yōu)選的是，從棱鏡箱的截面上看，第五表面和第六表面分別從棱鏡箱的一角延伸至對(duì)角，使得彼此成垂直設(shè)置。這樣的設(shè)計(jì)可滿足上述的入射角的要求，以實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)光束和分光的目的。
[0013]優(yōu)選的是,原光束包括具有第一激發(fā)態(tài)的第一原光束以及具有第二激發(fā)態(tài)的第二原光束，轉(zhuǎn)換光束包括具有第一激發(fā)態(tài)的第一轉(zhuǎn)換光束以及具有第二激發(fā)態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光束，其中光回收裝置至少設(shè)置用于將第一原光束轉(zhuǎn)換為第二原光束或者將第二原光束轉(zhuǎn)換為第一原光束；或者，用于將第一轉(zhuǎn)換光束轉(zhuǎn)換為第二轉(zhuǎn)換光束或者將第二轉(zhuǎn)換光束轉(zhuǎn)換為第一轉(zhuǎn)換光束。根據(jù)這樣的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)光回收裝置得到的出射光的激發(fā)態(tài)與直接通過(guò)棱鏡箱得到的出射光的激發(fā)態(tài)保持一致的可能性，并可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的不同，得到所需要的激發(fā)態(tài)的出射光。
[0014]優(yōu)選的是，第一涂層設(shè)計(jì)為允許第一原光束和第二原光束中的之一透射，并反射第一原光束和第二原光束中的另一；第二涂層設(shè)計(jì)為允許第一原光束和第二原光束透射。這樣，可實(shí)現(xiàn)將具有不同的激發(fā)態(tài)的原光束進(jìn)行分光和弓I導(dǎo)的可能性。
[0015]有利的是，第二涂層設(shè)計(jì)為反射第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束以進(jìn)行出射。這樣，可實(shí)現(xiàn)將所需要的轉(zhuǎn)換光直接引導(dǎo)至出射面。
[0016]優(yōu)選的是，光回收裝置設(shè)計(jì)為形成在第四表面下游，其中第四表面與第二表面相對(duì)。根據(jù)這樣的光路的設(shè)計(jì)，原來(lái)可能直接被出射的轉(zhuǎn)換光能被引導(dǎo)至光回收裝置后重新利用。
[0017]優(yōu)選的是，光回收裝置設(shè)計(jì)為波片。根據(jù)具體需求，波片可改變?nèi)肷涞墓獾钠?，從而?shí)現(xiàn)將入射光處理后，改變其激發(fā)態(tài)的可能性。
[0018]優(yōu)選的是，第一原光束和第二原光束以及第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)相互垂直，波片設(shè)計(jì)為四分之一波片。四分之一波片可將穿過(guò)其的光束的偏振態(tài)改變，從而實(shí)現(xiàn)將原光束和轉(zhuǎn)換光束的激發(fā)態(tài)在第一激發(fā)態(tài)和第二激發(fā)態(tài)之間進(jìn)行改變的可能性。
[0019]優(yōu)選的是，第一激發(fā)態(tài)和第二激發(fā)態(tài)分別為P偏振態(tài)和S偏振態(tài)或者S偏振態(tài)和P偏振態(tài)。這樣，可滿足對(duì)出射光的偏振態(tài)的要求。
[0020]優(yōu)選的是，經(jīng)出射面的出射光束是包括不同偏振態(tài)的混合光束。這樣，可滿足對(duì)出射光的偏振態(tài)的要求，并實(shí)現(xiàn)對(duì)至少一種偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光的重新利用的可能性。
[0021]優(yōu)選的是，與第一表面相對(duì)設(shè)置的第三表面作為出射面。這樣，在滿足簡(jiǎn)單合理的光路的設(shè)計(jì)的同時(shí)，可將第三表面設(shè)計(jì)為將光源的光進(jìn)行處理后的出射口。
[0022]優(yōu)選的是，光回收裝置包括第一子裝置和第二子裝置，第一子裝置設(shè)置至少用于將未轉(zhuǎn)換的原光束的一部分進(jìn)行偏振轉(zhuǎn)換后引導(dǎo)以經(jīng)過(guò)第二子裝置出射。根據(jù)這樣的設(shè)置，在對(duì)轉(zhuǎn)換光進(jìn)行偏振態(tài)的改變，并引導(dǎo)至出射面的同時(shí)，還可利用相同的裝置，將未轉(zhuǎn)換的原光束進(jìn)行偏振態(tài)的合適的變換后進(jìn)行出射。
[0023]優(yōu)選的是，第二涂層設(shè)計(jì)為允許第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束中的之一反射以及允許第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束中的另一透射至光回收裝置。這樣，可實(shí)現(xiàn)將兩個(gè)轉(zhuǎn)換光束的其中一個(gè)經(jīng)光回收裝置的處理后，使得其能保持與另一個(gè)轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)一致的可能性。
[0024]有利的是，經(jīng)出射面和第二子裝置出射的出射光束具有相同偏振態(tài)。這樣，可保證提供具有偏振態(tài)一致的出射光。
[0025]優(yōu)選的是，第一子裝置包括第三涂層和設(shè)置在第三涂層下游的第三波片并且第二子裝置是設(shè)置在第三波片的下游的第四波片。利用第三涂層，可實(shí)現(xiàn)在對(duì)例如轉(zhuǎn)換光的反射的同時(shí)，使得未轉(zhuǎn)換的原光束透射，以通過(guò)波片的設(shè)計(jì)改變未轉(zhuǎn)換的原光束的偏振態(tài)后，再經(jīng)第四波片的處理，使得未轉(zhuǎn)換的原光束的偏振態(tài)能與被第三涂層反射的轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)一致。
[0026]優(yōu)選的是，第三涂層設(shè)計(jì)為反射第一轉(zhuǎn)換光束或第二轉(zhuǎn)換光束以出射，并且設(shè)計(jì)為透射未轉(zhuǎn)換的第一原光束或第二原光束至第三波片，第三波片將第一原光束或第二原光束轉(zhuǎn)換為第二原光束或第一原光束，并引導(dǎo)至第四波片，第四波片將第二原光束或第一原光束轉(zhuǎn)換為第一原光束或第二原光束。這樣，通過(guò)第四波片出射的轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)可與經(jīng)過(guò)第四波片出射后的未轉(zhuǎn)換的原光束的偏振態(tài)保持一致。
[0027]優(yōu)選的是，第四波片設(shè)計(jì)為沿著第三表面的一端向與光轉(zhuǎn)換裝置背離的方向延伸，并且第三波片設(shè)計(jì)為連接第三表面的另一端與第四波片的開(kāi)放端。這樣，通過(guò)光回收裝置出射的轉(zhuǎn)換光或者未轉(zhuǎn)換的原光束的出射方向可與直接經(jīng)過(guò)棱鏡箱的例如作為出射面的第三表面出射的出射光的出射方向保持一致。
[0028]優(yōu)選的是，第四波片和第三波片彼此成45度夾角設(shè)置。這樣，可滿足將進(jìn)入光回收裝置的未轉(zhuǎn)換的原光束和轉(zhuǎn)換光引導(dǎo)至所需要的出射方向。
[0029]優(yōu)選的是，第四波片設(shè)計(jì)為二分之一波片。進(jìn)入光回收裝置的未轉(zhuǎn)換的原光束和轉(zhuǎn)換光可經(jīng)過(guò)二分之一波片改變偏振差后，從而變化其偏振態(tài)。
[0030]優(yōu)選的是，第一子裝置包括設(shè)置在第四表面下游的第五波片和設(shè)置在第五波片下游的第四涂層，并且第二子裝置是第六波片。這樣，進(jìn)入光回收裝置的光束，可依次經(jīng)過(guò)第五波片和第六波片對(duì)光束的偏振進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變化，從而最終實(shí)現(xiàn)出射光的偏振態(tài)與經(jīng)棱鏡箱出射的出射光的偏振態(tài)保持一致的可能性。
[0031]優(yōu)選的是，第七波片將第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束中的之一進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，并經(jīng)第三涂層反射至第六波片進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，以獲得出射的第二轉(zhuǎn)換光束和第一轉(zhuǎn)換光束中的另一轉(zhuǎn)換光束。根據(jù)這樣光路的設(shè)計(jì)，可依次經(jīng)過(guò)第五波片和第六波片對(duì)第一轉(zhuǎn)換光束或者第二轉(zhuǎn)換光束的偏振進(jìn)行對(duì)應(yīng)的變化，以達(dá)到最終改變光束的偏振態(tài)的可能性。
[0032]優(yōu)選的是，第一原光束和第二原光束以及第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)相互垂直，第五波片和第六波片設(shè)計(jì)為四分之一波片。依次經(jīng)過(guò)第五波片和第六波片對(duì)第一原光束和第二原光束以及第一轉(zhuǎn)換光束和第二轉(zhuǎn)換光束的偏振進(jìn)行變化，從而實(shí)現(xiàn)例如最終與只利用一個(gè)二分之一波片對(duì)光束的偏振進(jìn)行變化相同的效果。
[0033]優(yōu)選的是，第六波片設(shè)計(jì)為沿著第三表面的一端向與光轉(zhuǎn)換裝置背離的方向延伸，并且第五波片設(shè)計(jì)為連接第三表面的另一端與第四波片的開(kāi)放端，第四涂層設(shè)置在第四表面上。這樣，通過(guò)光回收裝置出射的轉(zhuǎn)換光或者未轉(zhuǎn)換的原光束的出射方向可與直接經(jīng)過(guò)棱鏡箱出射的出射光的出射方向保持一致。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，光轉(zhuǎn)換裝置包括具有至少一種熒光粉的一個(gè)熒光裝置。根據(jù)這樣的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)同時(shí)具有不同波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光的可能性。
[0035]優(yōu)選的是，光轉(zhuǎn)換裝置的數(shù)量為兩個(gè)，并且光轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計(jì)為包括具有單一熒光粉的熒光裝置?？赏瑫r(shí)利用兩個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置，以實(shí)現(xiàn)與具有至少兩種熒光粉的熒光裝置相同或相似的效果。
[0036]所述的熒光粉包括所有種類和/或可根據(jù)發(fā)射激發(fā)輻射(例如，通過(guò)激光二極管發(fā)射的藍(lán)光)來(lái)發(fā)射轉(zhuǎn)換輻射的材料的混合(例如，在可見(jiàn)光范圍內(nèi):“轉(zhuǎn)換光束”)。激發(fā)輻射可通過(guò)下轉(zhuǎn)換或上轉(zhuǎn)換被轉(zhuǎn)換。
[0037]有利的是，光路調(diào)整裝置設(shè)計(jì)為將原光束中的第一部分分成兩個(gè)部分以分別經(jīng)過(guò)第二、第三以及第四表面中的兩個(gè)中的各一個(gè)引導(dǎo)至熒光裝置上。這樣，不同部分的原光束可在被引導(dǎo)至不同的熒光裝置上后，實(shí)現(xiàn)將不同部分的原光束的波長(zhǎng)進(jìn)行相應(yīng)的變化，以最終得到不同波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光。
[0038]優(yōu)選的是，光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在棱鏡箱中的具有第一涂層的第五表面和具有第二涂層的第六表面，第一涂層設(shè)計(jì)為將原光束中的第一部分中的一部分反射至一個(gè)熒光裝置，第一涂層和第二涂層設(shè)計(jì)為原光束中的中的另一部分透射至另一個(gè)熒光裝置；第二涂層設(shè)計(jì)為將原光束中的第二部分反射至出射面。根據(jù)兩個(gè)熒光裝置在例如第二表面和第三表面的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)將通過(guò)棱鏡箱和熒光裝置處理后的光束都在所述棱鏡箱的例如第四表面出射。
[0039]優(yōu)選的是，第一涂層和第二涂層設(shè)計(jì)為允許來(lái)自一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束透射至出射面，并且允許來(lái)自另一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束經(jīng)第二涂層透射并經(jīng)第一涂層反射后進(jìn)入出射面。這樣，來(lái)自在不同位置設(shè)置的熒光裝置的光束可統(tǒng)一在同一個(gè)出射面，例如統(tǒng)一在第四表面進(jìn)行出射。
[0040]優(yōu)選的是，光路調(diào)整裝置包括設(shè)置在棱鏡箱中的具有第一涂層的第五表面和具有第二涂層的第六表面，第一涂層設(shè)計(jì)為將原光束中的第一部分中的一部分反射至一個(gè)熒光裝置，第一涂層和第二涂層設(shè)計(jì)為原光束中的中的另一部分透射至出射面；第二涂層設(shè)計(jì)為將原光束中的第二部分反射至另一個(gè)熒光裝置。根據(jù)兩個(gè)熒光裝置在例如第二表面和第四表面的設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)將通過(guò)棱鏡箱和熒光裝置處理后的光束都在所述棱鏡箱的例如第三表面出射。
[0041]優(yōu)選的是，第一涂層和第二涂層設(shè)計(jì)為允許來(lái)自一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束和來(lái)自另一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束經(jīng)第二涂層透射并經(jīng)第一涂層反射后進(jìn)入出射面。這樣，來(lái)自在不同位置設(shè)置的熒光裝置的光束可統(tǒng)一在同一個(gè)出射面，例如統(tǒng)一在第三表面進(jìn)行出射。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，棱鏡裝置的第一、第二、第三和第四表面上具有抗反射涂層。這樣，可盡量避免減少在這四個(gè)表面上通過(guò)的光束的光能，從而保證棱鏡裝置的整體的光效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]附圖構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，用于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明。這些附圖圖解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說(shuō)明書一起用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中相同的部件用相同的標(biāo)號(hào)表示。圖中示出:
[0044]圖1a-圖1c是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的棱鏡裝置的示意圖；
[0045]圖1d是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡裝置的示意圖；
[0046]圖2a-圖2b是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的棱鏡裝置的示意圖；
[0047]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的棱鏡裝置的示意圖；
[0048]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的棱鏡裝置的熒光體色輪的示意圖；
[0049]圖5是根據(jù)本發(fā)明的棱鏡裝置的第五表面和第六表面的設(shè)置示意圖；
[0050]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的棱鏡裝置的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0051]如圖1a-圖1c所示，圖1a-圖1c是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的棱鏡裝置100的示意圖。其中，棱鏡裝置100包括棱鏡箱3，棱鏡箱3的四個(gè)表面上都涂有抗反射涂層，以保證經(jīng)過(guò)這些表面的光束的光能不會(huì)受影響，以及設(shè)置在棱鏡箱3的第二表面S2之上的熒光體色輪52 (下文將詳細(xì)闡述)和至少一個(gè)透鏡51。此外，該棱鏡裝置100還包括光路調(diào)整裝置10，該光路調(diào)整裝置10包括設(shè)置在第四表面S4下游的四分之一波片，以及在棱鏡箱3內(nèi)設(shè)置的具有第一種涂層的第五表面S5和具有第二種涂層的第六表面S6。其中，根據(jù)涂層的屬性，具有不同偏振態(tài)的光束會(huì)被具有相應(yīng)屬性的涂層的表面反射或者透過(guò)。具體的，圖1a-圖1c示出了第五表面S5設(shè)計(jì)為使得具有S偏振態(tài)的為泵浦光的第一原光束LI通過(guò)并反射P偏振態(tài)的為泵浦光的第二原光束L2，同時(shí)使得所有轉(zhuǎn)換光束L’通過(guò)；第六表面S6設(shè)計(jì)為使得所有為泵浦光的光束L通過(guò)，同時(shí)反射所有轉(zhuǎn)換光束L’。根據(jù)這樣的設(shè)置，來(lái)自光源的為泵浦光的光束L從棱鏡箱3的第一表面SI進(jìn)入,分別具有P偏振態(tài)和S偏振態(tài)的第一原光束LI和第二原光束L2直接通過(guò)第六表面S6并到達(dá)了第五表面S5,由于第五表面S5上的第二種涂層,具有P偏振態(tài)的第一原光束LI被反射并穿過(guò)棱鏡箱3的第二表面S2到達(dá)光轉(zhuǎn)換裝置5，同時(shí)具有S偏振態(tài)的第二原光束L2直接透過(guò)第五表面S5并通過(guò)棱鏡箱3的第三表面S3出射。這樣，來(lái)自光源的光束L經(jīng)過(guò)棱鏡箱3的處理后，具有S偏振態(tài)的第二原光束L2從棱鏡裝置100出射，具有P偏振態(tài)的第一原光束LI在通過(guò)透鏡51匯聚后照射到熒光體色輪52上。經(jīng)過(guò)光轉(zhuǎn)換裝置5轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換光束L’和未被轉(zhuǎn)換的未轉(zhuǎn)換的原光束L被反射再次進(jìn)入棱鏡箱3，此后將在圖1b-圖1c中詳細(xì)描述。
[0052]參見(jiàn)圖1b-圖lc，來(lái)自熒光體裝置52的轉(zhuǎn)換光束L’和未轉(zhuǎn)換的原光束L在經(jīng)過(guò)透鏡51后進(jìn)入棱鏡箱3。此時(shí)，根據(jù)之前所述的第五表面S5和第六表面S6的涂層的設(shè)置，所有的轉(zhuǎn)換光束L’被第六表面S6反射至棱鏡箱3的第三表面S3出射。同時(shí)，未轉(zhuǎn)換的原光束L在和轉(zhuǎn)換光束L’ 一齊進(jìn)入棱鏡箱3后,具有P偏振態(tài)的第一原光束LI在遇到第五表面S5后被反射至棱鏡箱3的第一表面SI，但是具有S偏振態(tài)的第二原光束L2直接通過(guò)第五表面S5和第六表面S6并到達(dá)棱鏡箱3的第四表面S4。因?yàn)榈谒谋砻鍿4的下游設(shè)置有作為光回收裝置4的例如四分之一波片，當(dāng)具有S偏振態(tài)的第二原光束L2垂直進(jìn)入第四表面S4并被朝向棱鏡箱3反射時(shí)，S偏振態(tài)的第二原光束L2變?yōu)镻偏振態(tài)的第一原光束LI,于是第二原光束L2作為經(jīng)過(guò)偏振態(tài)變化后的第一原光束LI從第四表面S4射入棱鏡箱3。之后,第一原光束LI由第四表面S4向第五表面S5發(fā)射,并在第五表面S5上被反射至棱鏡箱3的第三表面S3出射。從而，根據(jù)該第一實(shí)施例的棱鏡裝置100，從作為出射口的第三表面S3出射的光包括第一和第二轉(zhuǎn)換光束LI’、L2’和未轉(zhuǎn)換的原光束的第一原光束LI。
[0053]此外，在未示出的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的棱鏡裝置100中，與前述的第一實(shí)施例的不同在于，該實(shí)施例中的棱鏡箱3中的第五表面S5設(shè)計(jì)為反射具有S偏振態(tài)的第二原光束L2,具有P偏振態(tài)的第一原光束LI則可直接通過(guò)第五表面S5。
[0054]即根據(jù)上述兩個(gè)實(shí)施例，基于所述第五表面S5和第六表面S6上的涂層的設(shè)置的不同，最終從棱鏡箱3的作為出射口的第三表面S3出射的光束可包括P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI或者S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2。此外,經(jīng)第一表面SI出射回到光源方向的未轉(zhuǎn)換的原光束L可再被反射至棱鏡箱3中，以實(shí)現(xiàn)再利用，從而最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)未轉(zhuǎn)換的原光束的回收再利用的目的，達(dá)到了提高光源的光效率的效果。
[0055]此外，圖1d是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的棱鏡裝置100的示意圖；如圖1d所示，根據(jù)這樣的設(shè)置，與上述的兩個(gè)實(shí)施例的不同在于，所示熒光體色輪52可設(shè)置在例如不同于第二表面S2的另外一個(gè)表面,例如第三表面S3。此時(shí),棱鏡箱3的第二表面S2會(huì)作為出射面，來(lái)自光源的光束L的例如具有S偏振態(tài)的第二原光束L2在遇到具有第一涂層Cl的第五表面S5時(shí),被反射朝向第二表面S2出射,光束L的具有P偏振態(tài)的第二原光束L2在直接透過(guò)具有第一涂層Cl的第五表面S5和具有第二涂層C2的第六表面S6后，直接通過(guò)第三表面S3到達(dá)光轉(zhuǎn)換裝置5，經(jīng)過(guò)光轉(zhuǎn)換裝置5處理后的轉(zhuǎn)換光L’和未轉(zhuǎn)換的原光束L會(huì)通過(guò)第二表面S2出射。由此可見(jiàn)，通過(guò)在棱鏡箱3的不同的表面外設(shè)置光轉(zhuǎn)換裝置5，另外的表面的一個(gè)可作為出射面。
[0056]圖2a_圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的棱鏡裝置100的示意圖。與上述實(shí)施例，例如第一和第二實(shí)施例的不同在于，該棱鏡裝置100設(shè)置了不同的光回收裝置4，并且該光回收裝置4具有設(shè)計(jì)為例如四分之一波片的第一子裝置41和設(shè)計(jì)為例如二分之一波片的第二子裝置42。此外，圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的棱鏡裝置100的轉(zhuǎn)換光L’的光路徑的示意圖，其中，在如圖所示的棱鏡箱3的第二表面S2外設(shè)置有熒光體色輪52和透鏡51，作為光路調(diào)整裝置10的一部分的光回收裝置4此時(shí)接收來(lái)自熒光體色輪52的轉(zhuǎn)換光L’和未轉(zhuǎn)換的原光束L。經(jīng)所示熒光體色輪52轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換光L’在經(jīng)過(guò)透鏡51的匯聚后通過(guò)第二表面S2進(jìn)入棱鏡箱3。根據(jù)具有第一涂層的第五表面S5和具有第二涂層的第六表面S6的設(shè)計(jì)，例如在當(dāng)具有S偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光L2’的一部分遇到第六表面S6時(shí)，第二轉(zhuǎn)換光L2’被反射并被引導(dǎo)朝向第三表面S3進(jìn)行出射，同時(shí)第二轉(zhuǎn)換光L2’的另一部分在通過(guò)第五表面S5投射后遇到第六表面S6進(jìn)行反射,并同樣地被反射并被引導(dǎo)朝向第三表面S3進(jìn)行出射。同時(shí)，具有P偏振態(tài)的第一轉(zhuǎn)換光LI’在透過(guò)第五表面S5和第六表面S6后遇到具有第三涂層C3的第三波片P3，其中，在第三波片P3的下游處設(shè)置有第四波片P4，第一轉(zhuǎn)換光LI’被第三波片P3反射后通過(guò)第四波片P4出射，其中，第四波片P4設(shè)置為沿著所述第三表面S3向著背離第二表面S2的方向延伸，并且設(shè)置為二分之一波片，在第一轉(zhuǎn)換光LI’經(jīng)過(guò)第四波片P4后，會(huì)因?yàn)槠駪B(tài)的改變，第一轉(zhuǎn)換光LI’會(huì)被變?yōu)榫哂蠸偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光L2’。這樣，從第四波片P4出射的光束會(huì)與從第三表面S3出射的光束的偏振態(tài)保持一致，在此實(shí)施例中都是S偏振態(tài)。
[0057]需要說(shuō)明的是，根據(jù)例如對(duì)出射光的光分布或者光角度的要求，可調(diào)節(jié)第三波片P3與第四波片P4形成的夾角，在此實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)從第四波片P4出射的光束與從第三表面S3出射的光束保持平行，第三波片P3與第四波片P4的夾角可設(shè)計(jì)為45度。
[0058]圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的棱鏡裝置100的未轉(zhuǎn)換的原光束L的光路徑的示意圖。在具有圖2a所示出的轉(zhuǎn)換光L’的光路徑的同時(shí)，未轉(zhuǎn)換的原光束L在從第二表面S2進(jìn)入棱鏡箱3后,具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI的一部分在遇到第五表面S5后被反射至第一表面SI并出射,具有S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2通過(guò)第四表面S4后，由于在第三波片P3的下游設(shè)置有例如為四分之一波片的第一子裝置41，并且經(jīng)過(guò)該波片并被反射的光束會(huì)被改變其偏振態(tài)，從而從該波片射出的光束具有變換的偏振態(tài)。在此實(shí)施例中，具有S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2經(jīng)過(guò)第一子裝置41并被反射再射出后，形成了具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI,之后,該具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI在經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)為二分之一波片的第二子裝置42后，再次被改變了其偏振態(tài)，此時(shí)經(jīng)二分之一波片改變后的偏振態(tài)為S偏振態(tài)。這樣,根據(jù)這種設(shè)置，自作為出射面的第四波片P4出射的未轉(zhuǎn)換的原光束L可與從第三表面S3和第四波片P4射出的轉(zhuǎn)換光L’的偏振態(tài)保持一致，在此實(shí)施例中，皆為S偏振態(tài)。
[0059]此外，在未示出的根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的棱鏡裝置100中，只需變換第五表面S5和第六表面S6上的各自涂層的屬性，使得具有P偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光L2’可直接透過(guò)第五表面S5和第六表面S6,具有S偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光LI’可在遇到第六表面S6時(shí)直接被反射朝向作為出射面的第三表面S3,并且使得具有S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的原光束L2在遇到第五表面S5時(shí)直接被反射朝向第一表面SI出射,具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI可直接透過(guò)第五表面S5和第六表面S6，可實(shí)現(xiàn)在第三實(shí)施例示出的棱鏡裝置100的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從第三表面S3和第四波片P4出射具有P偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光L’和具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的原光束LI。此處就不再進(jìn)行贅述。
[0060]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的棱鏡裝置100的示意圖。類似的，借助根據(jù)例如圖1a所示的光路徑，來(lái)自光源的光束可經(jīng)過(guò)棱鏡箱3的引導(dǎo)和處理后入射到光轉(zhuǎn)換裝置5上。這樣，來(lái)自光轉(zhuǎn)換裝置5的轉(zhuǎn)換光L’和未轉(zhuǎn)換的原光束L經(jīng)過(guò)如圖所示的第二表面S2進(jìn)入棱鏡箱3,根據(jù)第五表面S5和第六表面S6上的涂層的設(shè)置,例如具有S偏振態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光L2’在遇到具有第二涂層的第六表面S6時(shí)，被直接反射朝向第三表面S3，并在透過(guò)具有第一涂層的第五表面S5后,通過(guò)第三表面S3出射。同時(shí)，具有P偏振態(tài)的第一轉(zhuǎn)換光束LI’直接透過(guò)第五表面S5和第六表面S6，由于在第四表面S4的下游設(shè)置有例如為四分之一波片的第七波片P7,在P偏振態(tài)的第一轉(zhuǎn)換光束LI’穿過(guò)該四分之一波片后會(huì)形成同時(shí)具有P偏振態(tài)和S偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光L’。根據(jù)在第四表面S4下游所設(shè)置的實(shí)施為四分之一波片的第五波片P5以及在第五波片P5表面設(shè)置的第三涂層C3，轉(zhuǎn)換光L’被第三涂層C3直接反射朝向設(shè)置在第五波片P5下游的第六波片P6。在第六波片P6設(shè)計(jì)為例如四分之一波片時(shí)，被第三涂層C3反射的轉(zhuǎn)換光L’被全部轉(zhuǎn)換成具有S偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光L2’。
[0061]相似的，在未示出的根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的棱鏡裝置100中，未轉(zhuǎn)換的原光束L通過(guò)棱鏡箱3的分光處理后,例如具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI被具有第一涂層的第五表面S5反射,具有S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2直接透過(guò)第五表表面和第六表面，并在通過(guò)第七波片P7后形成包括P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第一原光束LI和S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2，這些光束進(jìn)入四分之一波片的第五波片P5，并經(jīng)第四涂層反射后朝向第六波片P6射出并出射，再次經(jīng)過(guò)四分之一波片的第六波片P6的轉(zhuǎn)換，這樣出射的光束為具有S偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的第二原光束L2，使得能與從第三表面S3出射的轉(zhuǎn)換光束的偏振態(tài)保持一致。
[0062]在另一個(gè)未示出的根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的棱鏡裝置100中，只需變換第五表面S5和第六表面S6上的各自涂層的屬性，可實(shí)現(xiàn)在第四實(shí)施例示出的棱鏡裝置100的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從第三表面S3和第四波片P4出射具有P偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光L’和具有P偏振態(tài)的未轉(zhuǎn)換的原光束LI。此處就不再進(jìn)行贅述。此外，根據(jù)例如對(duì)出射光的光分布或者光角度的要求，可調(diào)節(jié)第五波片與第六波片形成的夾角，在此實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)從第六波片出射的光束與從第三表面S3出射的光束保持平行，第五波片與第六波片的夾角可設(shè)計(jì)為45度。
[0063]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的棱鏡裝置100的熒光體色輪的示意圖。本發(fā)明通過(guò)使用這樣的熒光體色輪以及分合色立方棱鏡X-cube來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自光源的光束L進(jìn)行轉(zhuǎn)換以及回收等處理。根據(jù)本發(fā)明的棱鏡裝置100的基本結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖la，其中，該棱鏡裝置100使用了如圖1a所述的熒光體色輪，該熒光體色輪設(shè)計(jì)為圓形的輪廓，并且具有例如空心的圓心以方便安裝連接，此外，在該色輪上還設(shè)置有至少一種熒光體，用于轉(zhuǎn)換來(lái)自光源的例如泵浦光。根據(jù)圖1a的實(shí)施例，該色輪具有兩種熒光體，并且這兩種熒光體是以與圓心為同心圓的方式設(shè)計(jì)在色輪上的，這樣可保證了來(lái)自光源的光束L能在色輪的周向上均勻的分布。具體的，根據(jù)光束L照射在色輪上的位置的不同，可實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)過(guò)熒光體轉(zhuǎn)換并從色輪出射的具有不同波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光束的功率比進(jìn)行控制。例如當(dāng)分布在熒光體I上的光束L的比例大于分布在突光體2上的光束L時(shí)，由突光體I轉(zhuǎn)換后的具有第一種波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光束的功率會(huì)相比由熒光體2轉(zhuǎn)換后的具有第二種波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光束的功率較大，這樣實(shí)現(xiàn)了對(duì)具有不同波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光束的功率比進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。
[0064]需要注意的是在以上所闡述的實(shí)施例中，例如第一至第四實(shí)施例，熒光體裝置52皆可由圖4所示的熒光體色輪來(lái)實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換光束的不同波長(zhǎng)的光的功率比進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制的目的。
[0065]圖5是根據(jù)本發(fā)明的棱鏡裝置100的第五表面S5和第六表面S6的設(shè)置不意圖。參見(jiàn)圖1a至圖3，根據(jù)本發(fā)明的棱鏡裝置100包括例如設(shè)計(jì)為熒光體色輪的熒光體裝置52、用于處理來(lái)自光源的光束L的棱鏡箱3以及透鏡51，其中透鏡51用于匯聚經(jīng)過(guò)棱鏡箱3的光束L或者是發(fā)散來(lái)自熒光體裝置52的轉(zhuǎn)換光束或者為轉(zhuǎn)換光束，并且棱鏡箱3設(shè)計(jì)為例如分合色立方棱鏡X-cube，這樣的分合色立方棱鏡可實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的光束L的分光或者轉(zhuǎn)向等功能。此外，棱鏡裝置100的棱鏡箱3還包括設(shè)置在箱內(nèi)第五表面和第六表面S5、S6,例如根據(jù)圖1a不出的棱鏡箱3的側(cè)視圖,這兩個(gè)表面S5和S6不僅可以設(shè)置為互相垂直，而且還可設(shè)計(jì)為根據(jù)圖5所示的示意圖，兩個(gè)表面S5、S6是以各表面的法線互相垂直，即第五表面S5是從第二表面的左側(cè)延伸至第四表面的右側(cè)，第六表面S6是從第一表面的對(duì)角線延伸至第三表面的相應(yīng)對(duì)角線，換句話說(shuō)，第五表面S5和第六表面S6這樣設(shè)置，使得光束L可以45度角入射至第五表面S5，并且經(jīng)熒光體裝置52轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換光束L’是以45度角入射至第六表面。
[0066]需要注意的是上述的第五表面S5和第六表面S6的設(shè)置是可應(yīng)用在如圖1a至圖3的棱鏡箱3中的。
[0067]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的棱鏡裝置100的示意圖。棱鏡裝置100可設(shè)計(jì)為具有例如為兩個(gè)熒光體裝置5，并且棱鏡箱3的四個(gè)表面上都涂有抗反射涂層，以保證經(jīng)過(guò)這些表面的光束的光能不會(huì)受影響。此時(shí)，每個(gè)熒光體裝置5是設(shè)計(jì)為具有單一熒光粉，即如圖6所示，兩個(gè)熒光體裝置5分別具有一種不同的熒光粉。根據(jù)第五實(shí)施例，兩個(gè)熒光體裝置5分別設(shè)置在棱鏡箱3的第二表面S2和第三表面S3的外面，此時(shí)，棱鏡箱3的第四表面S4作為出射面。根據(jù)第五實(shí)施例，來(lái)自光源的例如泵浦光L的第一部分在經(jīng)過(guò)具有第一涂層的第五表面S5的反射后通過(guò)第二表面S2到達(dá)第一突光體裝置521 ;來(lái)自光源的第二部分光束在直接透過(guò)第五表面S5和具有第二涂層的第六表面S6后到達(dá)第二熒光體裝置522 ;來(lái)自光源的第三部分光束會(huì)被第六表面S6反射后通過(guò)第四表面S4出射。這樣，來(lái)自光源的所有光線都能得到充分利用，并保證了出射光能集中從例如第四表面S4出射。
[0068]當(dāng)然根據(jù)對(duì)棱鏡箱3的出射面的選擇要求，兩個(gè)熒光體裝置5還可分別設(shè)置在例如棱鏡箱3的第二表面S2和第四表面S4的外面，此時(shí)棱鏡箱3的第三表面S3作為出射面。在未示出的根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的棱鏡裝置100中，來(lái)自光源的例如泵浦光L的第一部分在經(jīng)過(guò)具有第一涂層的第五表面S5的反射后通過(guò)第二表面S2到達(dá)第一熒光體裝置521 ;來(lái)自光源的第二部分光束在直接透過(guò)第五表面S5和具有第二涂層的第六表面S6后通過(guò)第三表面S3出射；來(lái)自光源的第三部分光束會(huì)被第六表面S6反射后通過(guò)第四表面S4到達(dá)第二熒光體裝置522。這樣，來(lái)自光源的所有光線都能得到充分利用，并保證了出射光能集中從例如第四表面S4出射。
[0069]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0070]參考標(biāo)號(hào)
[0071]3棱鏡箱
[0072]4光回收裝置
[0073]5光轉(zhuǎn)換裝置
[0074]10光路調(diào)整裝置
[0075]41第一子裝置
[0076]42第二子裝置
[0077]52熒光體裝置
[0078]51透鏡
[0079]100棱鏡裝置
[0080]521第一突光體裝置
[0081]522第二熒光體裝置
[0082]SI第一表面
[0083]S2第二表面
[0084]S3第三表面
[0085]S4第四表面
[0086]S5第五表面
[0087]S6第六表面
[0088]P3第三波片
[0089]P4第四波片
[0090]P5第五波片
[0091]P6第六波片
[0092]L原光束
[0093]LlO第一部分原光束
[0094]Lll第二部分原光束
[0095]LI第一原光束
[0096]L2第二原光束
[0097]L’轉(zhuǎn)換光束
[0098]LI’第一轉(zhuǎn)換光束
[0099]L2’第二轉(zhuǎn)換光束
【權(quán)利要求】
1.一種棱鏡裝置(100)，所述棱鏡裝置(100)包括光源和位于所述光源下游的棱鏡箱(3)，所述棱鏡箱(3)包括第一、第二、第三和第四表面(S1、S2、S3、S4)，來(lái)自所述光源的原光束(L)經(jīng)過(guò)所述第一表面(SI)進(jìn)入所述棱鏡箱(3)，其特征在于，所述棱鏡裝置(100)還包括光路調(diào)整裝置(10)和設(shè)置于所述第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)表面的下游的至少一個(gè)光轉(zhuǎn)換裝置(5)，所述光路調(diào)整裝置(10)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分(LlO)經(jīng)過(guò)所述第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)(S2 ；S2, S3 ；S2, S4)引導(dǎo)至所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)上，以及將所述原光束(L)中的第二部分(Lll)經(jīng)作為出射面的所述第二、第三以及第四表面中的至少一個(gè)其它表面(S3;S4;S3)出射，并設(shè)計(jì)為將來(lái)自所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)的轉(zhuǎn)換光束(L’)引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)所述出射面的出射方向的方向上出射，并將來(lái)自所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)的未轉(zhuǎn)換的原光束(L)的至少一部分引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)所述出射面的出射方向的方向上出射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置(10)包括設(shè)置在所述棱鏡箱(3)中的具有第一涂層(Cl)的第五表面(S5)和具有第二涂層(C2)的第六表面(S6),所述第五表面(S5)和所述第六表面(S6)形成為所述棱鏡箱(3)的內(nèi)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置(10)還包括與所述棱鏡箱(3)連接的光回收裝置(4)，所述光回收裝置(4)至少用于將所述未轉(zhuǎn)換的原光束的一部分引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)所述出射面的出射方向的方向上出射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光回收裝置(4)在光路上設(shè)置在所述第五表面(S5)和第六表面(S6)的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光回收裝置(4)將所述未轉(zhuǎn)換的原光束(L)的一部分進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換后引導(dǎo)以在平行于經(jīng)過(guò)所述出射面的出射方向的方向上出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第二表面(S2)外側(cè)設(shè)置有一個(gè)所述光轉(zhuǎn)換裝置(5 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第五表面(S5)的法線和所述第六表面(S6)的法線成彼此垂直設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，從所述棱鏡箱(3)的截面上看，所述第五表面(S5 )和所述第六表面(S6 )分別從所述棱鏡箱(3 )的一角延伸至對(duì)角，使得彼此成垂直設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述原光束(L)包括具有第一激發(fā)態(tài)的第一原光束(LI)以及具有第二激發(fā)態(tài)的第二原光束(L2),所述轉(zhuǎn)換光束(L’ )包括具有所述第一激發(fā)態(tài)的第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)以及具有第二激發(fā)態(tài)的第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)，其中所述光回收裝置(4)至少設(shè)置用于將所述第一原光束(LI)轉(zhuǎn)換為所述第二原光束(L2)或者將所述第二原光束(L2)轉(zhuǎn)換為所述第一原光束(LI);或者,用于將所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)轉(zhuǎn)換為所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)或者將所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)轉(zhuǎn)換為所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一涂層(Cl)設(shè)計(jì)為允許所述第一原光束(LI)和所述第二原光束(L2)中的之一透射,并反射所述第一原光束(LI)和所述第二原光束(L2)中的另一；所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為允許所述第一原光束(LI)和所述第二原光束(L2)透射。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為反射所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’ )以進(jìn)行出射。
12.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光回收裝置(4)設(shè)計(jì)為形成在所述第四表面(S4)下游，其中所述第四表面(S4)與所述第二表面(S2)相對(duì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光回收裝置(4)設(shè)計(jì)為波片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一原光束(LI)和所述第二原光束(L2)，以及所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)的偏振態(tài)分別相互垂直，所述波片設(shè)計(jì)為四分之一波片。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一激發(fā)態(tài)和所述第二激發(fā)態(tài)分別為P偏振態(tài)和S偏振態(tài)或者S偏振態(tài)和P偏振態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，經(jīng)所述出射面的出射光束是包括不同偏振態(tài)的混合光束。
17.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，與所述第一表面(SI)相對(duì)設(shè)置的所述第三表面(S3)作為所述出射面。
18.根據(jù)權(quán)利要求4-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光回收裝置(4)包括第一子裝置(41)和第二子裝置(42)，所述第一子裝置(41)設(shè)置至少用于將所述未轉(zhuǎn)換的原光束(L)的一部分進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換后引導(dǎo)以經(jīng)過(guò)所述第二子裝置(42)出射。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為允許所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)中的之一反射以及允許所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)中的另一透射至所述光回收裝置(4)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，經(jīng)所述出射面和所述第二子裝置(42)出射的出射光束具有相同偏振態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一子裝置(41)包括第三涂層(C3 )和設(shè)置在所述第三涂層(C3 )下游的第三波片(P3 )并且所述第二子裝置(42 )是設(shè)置在所述第三波片(P3)的下游的第四波片(P4)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第三涂層(C3)設(shè)計(jì)為反射所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)或第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)以出射，并且設(shè)計(jì)為透射未轉(zhuǎn)換的第一原光束(LI)或第二原光束(L2)至所述第三波片(P3)，所述第三波片(P3)將第一原光束(LI)或第二原光束(L2)轉(zhuǎn)換為第二原光束(L2)或第一原光束(LI)，并引導(dǎo)至所述第四波片(P4)，所述第四波片(P4)將第二原光束(L2)或第一原光束(LI)轉(zhuǎn)換為第一原光束(LI)或第二原光束(L2)。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第四波片(P4)設(shè)計(jì)為自所述第四表面(S4)的一端沿著所述第三表面(S3)向與所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)背離的方向延伸，并且所述第三波片(P3)設(shè)計(jì)為連接所述第四表面(S4)的另一端與所述第四波片(P4)的開(kāi)放端。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第四波片(P4)和所述第三波片(P3)彼此成45度夾角設(shè)置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第四波片(P4)設(shè)計(jì)為二分之一波片，并且所述第三波片(P3)設(shè)計(jì)為四分之一波片。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一子裝置(41)包括設(shè)置在第四表面(S4)下游的第七波片(P7)和第五波片(P5)，以及設(shè)置在第五波片(P5)下游的第四涂層(C4)，并且所述第二子裝置(42)是第六波片(P6)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第七波片(P7)將所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)中的之一進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換，并經(jīng)所述第三涂層(C3)反射至所述第六波片(P6)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，以獲得出射的第二轉(zhuǎn)換光束(L2’ )和第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)中的另一轉(zhuǎn)換光束。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一原光束(LI)和所述第二原光束(L2)以及所述第一轉(zhuǎn)換光束(LI’)和所述第二轉(zhuǎn)換光束(L2’)的偏振態(tài)相互垂直，所述第五波片(P5)和所述第六波片(P6)以及第七波片(P7)設(shè)計(jì)為四分之一波片。
29.根據(jù)權(quán)利要求18所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第七波片(P7)設(shè)計(jì)為與所述第四表面(S4)平行，所述第六波片(P6)設(shè)計(jì)為自所述第四表面(S4)的一端沿著所述第三表面(S3)向與所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)背離的方向延伸，并且所述第五波片(P5 )設(shè)計(jì)為連接所述第四表面(S4)的另一端與所述第六波片(P6)的開(kāi)放端，第四涂層(C4)設(shè)置在第五波片(P5)上。
30.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)包括具有至少一種熒光粉的一個(gè)熒光裝置(52)。
31.根據(jù)權(quán)利要求2所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)的數(shù)量為兩個(gè)，并且所述光轉(zhuǎn)換裝置(5)設(shè)計(jì)為包括具有單一熒光粉的熒光裝置(511、512)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置(10)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分(LlO)分成兩個(gè)部分(L1、L2)，以分別經(jīng)過(guò)所述第二、第三以及第四表面中的兩個(gè)(S2 ；S2, S3 ；S2, S4)中的各一個(gè)引導(dǎo)至所述熒光裝置上。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置(10)包括設(shè)置在所述棱鏡箱(3)中的具有第一涂層(Cl)的第五表面(S5)和具有第二涂層(C2)的第六表面(S6)，所述第一涂層(Cl)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分(LlO)中的一部分反射至一個(gè)熒光裝置，所述第一涂層(Cl)和所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分(LlO)中的另一部分透射至另一個(gè)熒光裝置；所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第二部分(Lll)反射至出射面。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一涂層(Cl)和所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為允許來(lái)自所述一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束透射至所述出射面，并且允許來(lái)自所述另一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束經(jīng)所述第二涂層(C2)透射并經(jīng)所述第一涂層(Cl)反射后進(jìn)入所述出射面。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述光路調(diào)整裝置(10)包括設(shè)置在所述棱鏡箱(3)中的具有第一涂層(Cl)的第五表面(S5)和具有第二涂層(C2)的第六表面(S6)，所述第一涂層(Cl)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分中的一部分反射至一個(gè)熒光裝置，所述第一涂層(Cl)和所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第一部分(LlO)中的另一部分透射至所述出射面；所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為將所述原光束(L)中的第二部分(Lll)反射至另一個(gè)熒光裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述第一涂層(Cl)和所述第二涂層(C2)設(shè)計(jì)為允許來(lái)自所述一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束和來(lái)自所述另一個(gè)熒光裝置的轉(zhuǎn)換光束經(jīng)所述第二涂層(C2)透射并經(jīng)所述第一涂層(Cl)反射后進(jìn)入所述出射面。
37.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的棱鏡裝置(100)，其特征在于，所述棱鏡裝置(100)的所述第一、第二、第三和第四表面(S1、S2、S3、S4)上具有抗反射涂層。
【文檔編號(hào)】G03B21/14GK104280890SQ201310280811
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月5日
【發(fā)明者】丁毅 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司