本發(fā)明涉及照明及顯示技術領域，特別是涉及一種發(fā)光裝置及相關投影系統(tǒng)與照明系統(tǒng)。

背景技術：

目前，激光激發(fā)熒光粉以出射彩色光或白光的技術已廣泛應用于照明與顯示技術領域。

圖1是現(xiàn)有技術中一種發(fā)光裝置的結構示意圖。如圖1所示，發(fā)光裝置10包括激光器11、準直透鏡12、反射鏡13、分光濾光片14、透鏡15、透鏡16、黃色熒光粉片17。激光器11出射的藍色激光經(jīng)過準直透鏡12準直后，經(jīng)過反射鏡13反射至分光濾光片14。分光濾光片14具有反射藍光透射黃光的屬性，藍色激光經(jīng)分光濾光片14的反射后，依次入射于透鏡15和16，并經(jīng)過透鏡15和16后聚焦于熒光粉片17（光線如虛線所示）。黃色熒光粉片17吸收至少部分藍色激光而產(chǎn)生黃光，該黃光被反射基板反射至透鏡16，并依次被透鏡16收集，和被透鏡15準直出射（光線如帶箭頭的實線所示）。

由于波長轉換材料的發(fā)光是朗伯分布的，這種大角度分布的光要想收集起來，往往需要經(jīng)過至少兩個透鏡才能實現(xiàn)高效率的收集和準直。發(fā)光裝置10即通過透鏡16與透鏡15來共同完成兩個作用，一個是將平行的激光聚焦到熒光粉片17，一個是對熒光粉片17發(fā)出的光收集并準直成平行光。透鏡16口徑較小且距離發(fā)光點（熒光粉片）很近，大角度的光（例如70度以內(nèi)的所有光）入射于透鏡16后角度被收小，然后入射于大口徑的透鏡15后被進一步的準直。

但是，受限于光學擴展量守恒定律，透鏡15出射的準直光束的準直度越高（即發(fā)散角越?。?，就要求透鏡15的口徑越大（因為口徑與發(fā)散角的正弦的乘積是一個常數(shù)，即光學擴展量守恒）。而激光光路需要繞過透鏡15的邊緣，并從透鏡15的上方入射，因此透鏡15的口徑越大，激光的光路就越長，放置激光的位置也就越遠，整個系統(tǒng)體積也就越龐大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種體積較小的發(fā)光裝置及相關投影系統(tǒng)與照明系統(tǒng)。

本發(fā)明實施例提供一種發(fā)光裝置，包括第一激光器、準直元件、第一透鏡、波長轉換裝置與第二透鏡；第一激光器用于出射激發(fā)光至準直元件，準直元件用于準直該激發(fā)光；第一透鏡包括第一區(qū)與第二區(qū)，該第一區(qū)的受光面積小于該第二區(qū)的受光面積的1/2，該第一區(qū)的焦距比該第二區(qū)的焦距短，來自準直元件的激發(fā)光入射至該第一區(qū)，該第一區(qū)用于將該激發(fā)光聚焦至波長轉換裝置；波長轉換裝置用于將激發(fā)光的至少部分波長轉換為受激光，并將其出射光反射至第一透鏡的第一區(qū)與第二區(qū)；第一透鏡還用于收集入射于其上的波長轉換裝置的出射光并出射至第二透鏡，第二透鏡用于控制該出射光實現(xiàn)特定的光分布。

可選地，第二透鏡用于將來自第一透鏡第二區(qū)的出射光準直出射。

可選地，該發(fā)光裝置還包括光引導件，該光引導件包括第一區(qū)和第二區(qū)，該第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/2，該第一區(qū)用于將來自準直元件的激發(fā)光沿第一光路引導至第一透鏡的第一區(qū)，該第二區(qū)用于將第一透鏡第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光沿第二光路引導至第二透鏡；光引導件的第一區(qū)為第一反射鏡，第二區(qū)為第一反射鏡周圍的透光介質(zhì)；或者，光引導件的第一區(qū)為透光孔，第二區(qū)為透光孔周圍的反射鏡。

可選地，光引導件的第一區(qū)為小濾光片，還用于將第一透鏡第一區(qū)收集的受激光沿第二光路引導至第二透鏡。

可選地，第二透鏡包括第一區(qū)與第二區(qū)，該第一區(qū)相對的兩個表面相互平行；第一透鏡的第一區(qū)出射的受激光經(jīng)小濾光片后出射至第二透鏡的第一區(qū)；第一透鏡的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光，從光引導件的第二區(qū)出射至第二透鏡的第二區(qū)。

可選地，第二透鏡包括第一區(qū)與第二區(qū)，該第一區(qū)相對的兩個表面為兩個共焦的曲面，且光路后端曲面的面積大于光路前端曲面的面積；第一透鏡的第一區(qū)出射的受激光經(jīng)小濾光片后出射至第二透鏡的第一區(qū)；第一透鏡的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光，從光引導件的第二區(qū)出射至第二透鏡的第二區(qū)。

可選地，第一透鏡相較于平凸透鏡來說，底面為平面或凹面，上表面有凸起，該凸起與凸起的下面部分構成第一透鏡的第一區(qū)。

可選地，該發(fā)光裝置還包括第二激光器與相應的準直元件，第一激光器出射的激發(fā)光與第二激光器出射的激光分別經(jīng)準直元件準直后，合為一束激光并入射至第一透鏡的第一區(qū)；波長轉換裝置還用于散射來自第二激光器的激光。

本發(fā)明實施例還提供一種投影系統(tǒng)，包括上述任一發(fā)光裝置。

本發(fā)明實施例還提供一種照明系統(tǒng)，包括上述任一發(fā)光裝置。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明實施例包括如下有益效果：

本發(fā)明實施例通過將第一透鏡分為焦距較短、受光面積較小的第一區(qū)和焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)，不僅通過焦距較短的第一區(qū)使得激發(fā)光聚焦至波長轉換裝置，而且波長轉換裝置的大部分出射光能夠被焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)收集，因此第一透鏡出射的波長轉換裝置的大部分出射光不會變直，使得第一透鏡至第二透鏡間的距離不需加長，從而能夠真正解決現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術中一種發(fā)光裝置的結構示意圖；

圖2a是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的一個實施例的結構示意圖；

圖2b是圖2a所示實施例中第一透鏡的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的第一透鏡的結構示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例中調(diào)焦裝置的結構示意圖；

圖13是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖14是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖15是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖16a是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖；

圖16b是分光裝置對入射的p偏振光與s偏振光的濾光光譜曲線示意圖；

圖16c是分光裝置對入射的不同波長光的濾光光譜曲線示意圖。

具體實施方式

為了引用和清楚起見，下文以及附圖中使用的技術名詞的說明如下：

波長轉換材料：波長轉換材料可以采用磷光性材料，例如磷光體，也可以采用納米材料，如量子點，還可以采用熒光材料。

激發(fā)光：能夠激發(fā)波長轉換材料，使得波長轉換材料產(chǎn)生不同波長光的光。

受激光：波長轉換材料受激發(fā)光激發(fā)而產(chǎn)生的光。

激發(fā)光、波長轉換材料、受激光是相對的概念。例如，藍光激發(fā)黃色熒光粉產(chǎn)生黃光，此時藍光是激發(fā)光，黃光是受激光。而黃光激發(fā)紅色熒光粉產(chǎn)生紅光，此時黃光是激發(fā)光，紅光是受激光。

下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例進行詳細說明。

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明人最初考慮直接將反射鏡13與14下移，并將反射鏡14下移到透鏡15與透鏡16之間，即反射鏡14反射的激光只通過透鏡16入射于熒光粉片，這樣即可以使得第一激光器不用設置在透鏡15的外圍，而可以設置在透鏡15與透鏡16之間，使得結構緊湊、體積減小。

但是，激光只通過透鏡16就不能聚焦在熒光粉片17，對于本領域技術人員來說，激光不能聚焦在熒光粉片17上沒關系，只要能充分匯聚在熒光粉片上即可。為了實現(xiàn)充分匯聚或聚焦，透鏡16設計的曲率必須變大（曲率大會增強匯聚）。由于光路可逆，熒光粉片出射的熒光經(jīng)過曲率變大的透鏡16后會比較直，從透鏡16出射的比較直的熒光需要經(jīng)過比較長的距離擴散到透鏡15，才能最終被透鏡15準直出射，因而導致系統(tǒng)在從透鏡16到透鏡15這個方向上的長度變長，體積變大，仍然沒有真正解決現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。為此，本發(fā)明人提出本發(fā)明實施例來真正地解決體積大的問題。

實施例一

請參閱圖2a，圖2a是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的一個實施例的結構示意圖；圖2b是圖2a所示實施例中第一透鏡的結構示意圖。如圖2a所示，發(fā)光裝置100包括第一激光器110、準直透鏡120、第二反射鏡130、第一反射鏡140、第一透鏡150、波長轉換裝置160、第二透鏡170。

第一激光器110用于出射激發(fā)光（例如藍光）至準直透鏡120。準直透鏡120用于準直該激發(fā)光為平行光，并出射至第二反射鏡130。第二反射鏡130反射該準直的激發(fā)光至光引導件140。光引導件140用于將來自第二反射鏡130的激發(fā)光沿第一光路（帶箭頭虛線所示）引導至第一透鏡150的第一區(qū)151。

如圖2b所示，第一透鏡150包括第一區(qū)151（無陰影區(qū)）與第二區(qū)152（陰影區(qū)）。本實施例中，第一透鏡150相較于平凸透鏡（例如現(xiàn)有技術中的收集透鏡16）來說，上表面中央有凸起，該凸起與凸起的下面部分（虛線所包圍的區(qū)域）構成第一區(qū)151；即相對于現(xiàn)有技術中的透鏡16，第一透鏡150的第一區(qū)151的上表面曲率變大，而第二區(qū)152的上表面曲率不變。第一透鏡150可以直接加工出來（模壓加工），也可以采用一大一小兩個透鏡膠合的方式。

第一透鏡的第一區(qū)用于將準直的激發(fā)光聚焦至波長轉換裝置160。可以理解的是，本發(fā)明實施例中的“聚焦”并不僅限于焦點落在熒光粉片上，焦點相對熒光粉片稍前稍后一點均可，只要是本領域技術人員可以接受的足夠匯聚即可。

波長轉換裝置160包括波長轉換材料，用于將來自第一透鏡150的激發(fā)光全部波長轉換為受激光，并將其出射光，即該受激光反射至第一透鏡的第一區(qū)151與第二區(qū)152。在本發(fā)明中，波長轉換裝置160是反射式的，可以包括反射襯底與設置在反射襯底上的波長轉換片（例如黃色熒光粉片），反射襯底將波長轉換片產(chǎn)生的受激光反射至第一透鏡。

第一透鏡的第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/2。第一透鏡第一區(qū)的受光面積指的是波長轉換裝置的出射光入射在該第一區(qū)時所覆蓋的第一區(qū)的表面積，第一透鏡第二區(qū)的受光面積指的是波長轉換裝置的出射光入射在該第二區(qū)時所覆蓋的第二區(qū)的表面積。波長轉換裝置160的出射光入射至第一透鏡150的第一區(qū)與第二區(qū)，由于波長轉換裝置160的出射光呈朗伯余弦分布，即大角度分布，而第一透鏡的第一區(qū)151的受光面積小于第二區(qū)152的受光面積的1/2，因此波長轉換裝置160的出射光中小部分入射至第一透鏡的第一區(qū)151，大部分入射至第一透鏡的第二區(qū)152。第一透鏡150還用于收集入射于其上的波長轉換裝置160的出射光并出射至光引導件140，該出射光經(jīng)第一透鏡后發(fā)散角度被收小。

光引導件140還用于將第一透鏡收集的波長轉換裝置的出射光，即受激光沿第二光路（帶箭頭的實線所示）引導至第二透鏡170。本實施例中，光引導件140為分光濾光片，具有反射激發(fā)光透射受激光的屬性，用于將來自第二反射鏡130的全部激發(fā)光沿第一光路反射至第一透鏡150的第一區(qū)，將第一透鏡收集的全部受激光沿第二光路透射至第二透鏡170。當然，分光濾光片也可以對激發(fā)光大部分反射，對受激光大部分透射。

第二透鏡170設計成用于將來自第一透鏡第二區(qū)的出射光準直出射。因此，從光引導件140接收到光后，針對來自第一透鏡第二區(qū)152的出射光，第二透鏡170準直成平行光。即針對波長轉換裝置入射至第一透鏡第二區(qū)的出射光，通過第一透鏡150與第二透鏡170共同完成收集并準直成平行光。而入射至第一透鏡的第一區(qū)151的波長轉換裝置160的出射光，由于光路可逆，會被第一透鏡第一區(qū)151變?yōu)闇手睘槠叫泄?，所以?jīng)過第二透鏡170后會發(fā)散，而不能被第二透鏡170準直，這部分光雖然沒有實現(xiàn)設計的準直效果，但是光能量占總光能量的比例較低，因此沒有實現(xiàn)準直效果是可以接受的。當然，為了減少這種不符合設計的損失，第一透鏡的第一區(qū)應盡量小，只要足以接收來自準直透鏡的激發(fā)光即可。因此，優(yōu)選地，第一透鏡的第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/4。

相對于現(xiàn)有技術，本實施例將光引導件設置在第一透鏡與第二透鏡之間，使得第一激光器不用設置在第二透鏡的外圍，而可以設置在第二透鏡與第一透鏡之間，結構較為緊湊。并且，本實施例利用入射激光的光學擴展量遠小于波長轉換裝置的出射光的光學擴展量的特點，在第一透鏡上獨立設計面積較小、上表面曲率變大的第一區(qū)來接收激光，并使激光聚焦在波長轉換裝置上，在第一透鏡上設計面積較大、上表面曲率不變的第二區(qū)來收集波長轉換裝置的大部分出射光，因此該大部分出射光不會變比較直，使得第一透鏡至第二透鏡間的距離不需加長，第二透鏡就能使波長轉換裝置的大部分出射光準直出射。

本實施例通過將第一透鏡分為焦距較短、受光面積較小的第一區(qū)和焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)，不僅通過焦距較短的第一區(qū)使得激發(fā)光聚焦至波長轉換裝置，而且波長轉換裝置的大部分出射光能夠被焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)收集，因此第一透鏡出射的波長轉換裝置的大部分出射光不會變直，從而能夠真正解決現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。并且，相較于本發(fā)明人最初考慮的直接將第一反射鏡設置在兩透鏡之間而不對第一透鏡進行分區(qū)的方案（簡稱初始方案），本發(fā)明人進行了多次實驗對比，發(fā)現(xiàn)本實施例聚焦至波長轉換裝置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。

此處需要說明的是，上面描述的準直透鏡120將激光準直為平行光、第二透鏡170將來自第一透鏡第二區(qū)152的光準直為平行光只是一個舉例。事實上，只要第二透鏡170能將來自第一透鏡第二區(qū)152的光的發(fā)散角度減小即可，并不要求該發(fā)散角度減小后的出射光是平行光。同樣地，準直透鏡120只要能減小第一激光器出射的激發(fā)光的發(fā)散角度即可，并不要求準直透鏡的出射光是平行光。此外，準直透鏡120可以為非球面透鏡、柱面鏡、弧形反射鏡或者其它準直元件。

本實施例中，第二反射鏡130設置在準直透鏡120的上方，將來自準直透鏡的激光彎折90度至光引導件140。在其它實施例中，第二反射鏡130也可以省略，只要調(diào)整第一激光器110與準直透鏡120的擺放位置和角度，使得準直透鏡出射的激光直接入射光引導件140即可。

在其它實施例中，光引導件140也可以是具有透射激發(fā)光反射受激光屬性的分光濾光片，用于將來自準直透鏡的激發(fā)光沿第一光路透射至第一透鏡的第一區(qū)，將第一透鏡收集的受激光沿第二光路反射至第二透鏡。當然，分光濾光片也可以對激發(fā)光大部分透射，對受激光大部分反射。

此外，在其它實施例中，波長轉換裝置可以使用led作為基板，波長轉換材料（如熒光粉）以涂覆或貼膜等方式設置在led的發(fā)光面上。例如，當使用藍色led作為波長轉換裝置的基板時，波長轉換材料的一面受來自第一透鏡的激光的激發(fā)，另一面受該藍色led的激發(fā)，即波長轉換材料雙面同時被激發(fā)，因而可以提高發(fā)光裝置的出射光亮度。再如，當使用紅色led作為波長轉換裝置的基板時，波長轉換材料雖然不會被該紅色led激發(fā)，但是紅色led出射的紅光可以與波長轉換材料產(chǎn)生的受激光一起出射，從而為發(fā)光裝置增加紅光光譜的能量，彌補了受激光的紅色能量不足的缺陷；此時光引導件140優(yōu)選為反射激發(fā)光且透射受激光與紅光的分光濾光片。

由于在led上設置波長轉換材料的工藝比較復雜，因此為了彌補受激光的紅色能量不足的缺陷，發(fā)光裝置還可以包括出射第二激光的第二激光器、與相應的準直透鏡。第一激光器出射的激發(fā)光與第二激光器出射的激光分別經(jīng)準直透鏡準直后，合為一束激光（可以并排出射合光，也可以通過分光濾光片合光），再一起經(jīng)光引導件入射第一透鏡的第一區(qū)。而波長轉換裝置還用于散射來自第二激光器的第二激光，使得波長轉換裝置出射受激光之外，還出射被波長轉換材料散射了的第二激光。此時，光引導件140針對第二激光可以是部分反射部分透射，以使得來自波長轉換裝置的第二激光有部分光能夠經(jīng)光引導件出射至第二透鏡。第二激光器可以是紅色激光器或綠色激光器，這樣可以為發(fā)光裝置增加紅光或綠光光譜的能量。第二激光器也可以為紅外激光器，這樣可以為發(fā)光裝置增加紅外光譜的能量，以便于用戶在夜間可以通過紅外光探測器發(fā)現(xiàn)該發(fā)光裝置。

實施例二

請參閱圖3，圖3是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖3所示，發(fā)光裝置200包括第一激光器210、準直透鏡220、第二反射鏡230、第一透鏡250、波長轉換裝置260、第二透鏡270。

本實施例與實施例一的區(qū)別之處在于：

（一）本實施例中，光引導件240包括第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)為第一反射鏡，第二區(qū)為第一反射鏡周圍的空氣；并且，光引導件第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/2。具體地，光引導件240的第一反射鏡用于將來自準直透鏡220的激發(fā)光沿第一光路反射至第一透鏡250的第一區(qū)251，第一反射鏡周圍的空氣用于將第一透鏡250收集的波長轉換裝置的出射光的大部分，即第一透鏡250的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光沿第二光路透射至第二透鏡270。此處需要說明的是，此處的第一反射鏡是針對來自第一激光器的激光是反射的，并不表示對任何光都反射。另外，第一反射鏡周圍的空氣也可以替換成其它透光介質(zhì)。

（二）波長轉換裝置260的波長轉換材料將來自第一透鏡250的激發(fā)光部分波長轉換為受激光，因此波長轉換裝置的出射光為受激光與未被轉換的激發(fā)光的混合光，例如黃色受激光與藍色激發(fā)光混合的白光。第一透鏡250的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光經(jīng)第一反射鏡周圍的空氣透射至第二透鏡270，并被第二透鏡準直成平行光。第一透鏡250的第一區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光經(jīng)第一反射鏡反射而不能從第二透鏡270出射為發(fā)光裝置的出射光，由于這部分光能量比例比較小，所以在有些場合中是可以接受的，例如遠視場合。為了減小光損失，第一反射鏡的面積應盡量小，只要足以接收來自準直透鏡的激發(fā)光即可。

（三）發(fā)光裝置200還包括散射片280，用于對來自準直透鏡的準直激發(fā)光散射，并出射至光引導件240的第一反射鏡。散射片280是為了使激光形成一個小的發(fā)散角，這樣可以使得聚焦于波長轉換材料上的激光光斑均勻化，提高波長轉換材料的效率，因此散射片280可以設置在準直透鏡220至波長轉換裝置260的光路上的任一位置，優(yōu)選設置在準直透鏡與第一透鏡之間的光路上。

相對于現(xiàn)有技術，本實施例將第一反射鏡設置在第一透鏡與第二透鏡之間，使得第一激光器不用設置在第二透鏡的外圍，而可以設置在第二透鏡與第一透鏡之間，結構較為緊湊。并且，本實施例利用入射激光的光學擴展量遠小于波長轉換裝置的出射光的光學擴展量的特點，在第一透鏡上獨立設計面積較小、上表面曲率變大的第一區(qū)來接收激光，并使激光聚焦在波長轉換裝置上，在第一透鏡上設計面積較大、上表面曲率不變的第二區(qū)來收集波長轉換裝置的大部分出射光，因此該大部分出射光不會變比較直，使得第一透鏡至第二透鏡間的距離不需加長，第二透鏡就能使波長轉換裝置的大部分出射光準直出射，從而能夠真正解決現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。

本實施例中，第一透鏡250的第一區(qū)設置在第一透鏡的中央，第一反射鏡設置在第一透鏡的頂部上方，第一反射鏡將入射的激光彎折90度反射至第一透鏡的第一區(qū)251。在其它實施例中，第一透鏡的第一區(qū)也可以設置在第一透鏡的邊緣或者其它位置，第一反射鏡也可以相應地設置在其它位置，第一反射鏡也可以將入射的激光彎折其它角度。

實施例三

請參閱圖4，圖4是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖4所示，發(fā)光裝置300包括第一激光器310、準直透鏡320、光引導件340、第一透鏡350、波長轉換裝置360、第二透鏡370和散射片380。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處在于：

本實施例省去了第二反射鏡，并且改變了第一透鏡的第一區(qū)與第一反射鏡的位置。具體地，將光引導件340的第一反射鏡設置在靠近第二透鏡370邊緣的位置，以使得激光從第一透鏡350的邊緣入射，第一透鏡350的第一區(qū)351也相應設置在第一透鏡同側的邊緣。更具體地，第一透鏡相較于平凸透鏡來說，上表面邊緣有凸起。由于從波長轉換材料出射的光在空間的光強分布大致呈朗伯余弦分布：中心法線處的光強最強，角度越大的地方光強越弱，因此對光引導件340的第一反射鏡與第一區(qū)351進行如此設置，可以降低受激光被第一反射鏡反射的能量損失。

從這個實施例中可以看出，第一反射鏡也可以省略，只要調(diào)整第一激光器310與準直透鏡320的擺放位置和角度，使得準直透鏡出射的激光直接入射第一透鏡350即可。同樣，在實施例二中，第一反射鏡也是可以省略的，只要將第一激光器210與準直透鏡220放置在第一透鏡250的正上方即可，當然，此時需要選用體積盡量小的第一激光器與準直透鏡，以盡量減小它們對第一透鏡出射光的阻擋。

實施例四

請參閱圖5，圖5是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖5所示，發(fā)光裝置400包括第一激光器410、準直透鏡420、第二反射鏡430、光引導件440、第一透鏡450、波長轉換裝置460、第二透鏡470和散射片480。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處在于：

（一）為了減小光損失，本實施例中，光引導件240的第一反射鏡為小濾光片，該小濾光片具有反射激發(fā)光且透射受激光的屬性，用于反射來自準直透鏡420的激發(fā)光，且將第一透鏡第一區(qū)451收集的受激光沿第二光路透射至第二透鏡470，例如反射藍色激發(fā)光透射黃色受激光。此時第一透鏡450的第一區(qū)451出射的受激光也能夠入射至第二透鏡470。

（二）由于第一透鏡450的第一區(qū)451出射的受激光已經(jīng)是平行光，所以經(jīng)過實施例二中的第二透鏡后會發(fā)散，而不能被該第二透鏡準直，這部分光雖然沒有實現(xiàn)設計的準直效果，但是光能量占總光能量的比例較低，因此沒有實現(xiàn)準直效果在有些應用場合是可以接受的。針對這種不符合設計的問題，本實施例中，與第一透鏡450相應地，第二透鏡470也包括第一區(qū)471與第二區(qū)472。第一透鏡450的第一區(qū)451出射的受激光經(jīng)光引導件440的小濾光片后出射至第二透鏡470的第一區(qū)471，第二透鏡470的第一區(qū)471相對的兩個表面相互平行，在本實施例中具體為兩個平行的曲面，使得來自第一透鏡的第一區(qū)451的已經(jīng)準直的光的方向不會改變，依然是平行光。第一透鏡的第二區(qū)452收集的波長轉換裝置460的出射光，從小濾光片周圍的空氣出射至第二透鏡的第二區(qū)472，第二透鏡的第二區(qū)472將該具有一定發(fā)散角度的受激光準直成平行光出射。

本實施例中，通過對第二透鏡進行分區(qū)，以在將第一透鏡的第二區(qū)出射的光準直成平行光的同時，使第一透鏡的第一區(qū)出射的平行光不會改變方向，從而使第二透鏡的出射光均為平行光，提高了出光準直度。

實施例五

請參閱圖6，圖6是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖6所示，發(fā)光裝置500包括第一激光器510、準直透鏡520、第二反射鏡530、光引導件540、第一透鏡550、波長轉換裝置560、第二透鏡570和散射片580。

本實施例與實施例四的區(qū)別之處在于：

第二透鏡570為平凸透鏡，且第二透鏡的第一區(qū)571的上表面為與平凸透鏡的下表面平行的平面。本實施例中，通過對第二透鏡進行分區(qū)，以在將第一透鏡的第二區(qū)出射的光準直成平行光的同時，使第一透鏡的第一區(qū)出射的平行光不會改變方向，從而使第二透鏡的出射光均為平行光，提高了出光準直度；同時，第二透鏡采用平凸透鏡，因此第二透鏡的第一區(qū)只需要在上表面做磨平的操作就可以實現(xiàn)和下表面平行的目的，制作較為簡單。

雖然實施例四與實施例五都能夠實現(xiàn)所有出射光為平行光，但是存在以下問題。為方便說明，以圖6中6條帶箭頭實線表示發(fā)光裝置的出射光，從左到右編號依次為91-96。光線91、92為經(jīng)過第二透鏡570的第二區(qū)572出射的光線，其中光線92靠近第一區(qū)571與第二區(qū)572的邊界；光線93和94為經(jīng)過第二透鏡570的第一區(qū)571出射的光線，其中光線93靠近第一區(qū)571的左邊界，光線94靠近第一區(qū)571的右邊界。觀察92和93兩條光線，兩條光線都靠近第一區(qū)和第二區(qū)的交界處，但光線92從第一透鏡550的第二區(qū)出射后，光線92的發(fā)散角大于從第一透鏡550的第一區(qū)出射的光線93的發(fā)散角（這是因為光線93已經(jīng)被第一透鏡的第一區(qū)完全準直了），因此這兩條光線經(jīng)過一段傳播距離后到達第二透鏡570后，就有了一段間距。經(jīng)過第二透鏡570后，光線92被準直，與光線93平行的出射，但是兩者之間的間距依然存在。那么考慮到系統(tǒng)是軸對稱的，出射的光斑就會在這兩條光線之間的位置形成暗環(huán)，也就是這個位置沒有光出射，第一區(qū)和第二區(qū)的光都沒有。為了解決這個問題，本發(fā)明實施例提出實施例六。

實施例六

請參閱圖7，圖7是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖7所示，發(fā)光裝置600包括第一激光器610、準直透鏡620、第二反射鏡630、光引導件640、第一透鏡650、波長轉換裝置660、第二透鏡670和散射片680。

本實施例與實施例五的區(qū)別之處在于：

第二透鏡670的第一區(qū)的相對的兩個表面不再平行，而是兩個共焦的曲面，且這兩個共焦的曲面中，光路后端曲面671a的面積大于光路前端曲面671b的面積，因此這兩個曲面構成了擴束系統(tǒng)。

圖7中4條帶箭頭實線表示發(fā)光裝置的出射光，從左到右編號依次為91-94。光線91、92、94為經(jīng)過第二透鏡670的第二區(qū)出射的光線，其中光線92靠近第一區(qū)與第二區(qū)的邊界；光線93為經(jīng)過第二透鏡670的第一區(qū)出射的光線，且靠近第一區(qū)的左邊界。光線93先后經(jīng)過光路前端曲面671b和光路后端曲面671a，光線準直度提升（發(fā)散角變?。┕馐鴶U大，與第二透鏡670的第二區(qū)出射后的光線92邊界相彌合，從而避免或削弱了暗環(huán)現(xiàn)象。

實施例七

請參閱圖8，圖8是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖8所示，發(fā)光裝置700包括第一激光器710、準直透鏡720、第二反射鏡730、光引導件740、第一透鏡750、波長轉換裝置760、第二透鏡770和散射片780。

本實施例與實施例六的區(qū)別之處在于：第一透鏡750為透鏡組，包括收集透鏡750a與小透鏡750b，該收集透鏡750a包括第一區(qū)與第二區(qū)，該小透鏡750b與該收集透鏡750a的第一區(qū)構成第一透鏡750的第一區(qū)，該收集透鏡750a的第二區(qū)構成第一透鏡750的第二區(qū)。本實施例用小透鏡750b與收集透鏡750a的組合來實現(xiàn)實施例六中第一透鏡的第一區(qū)的功能，使得透鏡更容易加工。另外，可以將收集透鏡750a與小透鏡750b膠合在一起，以便固定小透鏡750b。

實施例八

上述各實施例均以上表面有凸起的第一透鏡來說明，從本發(fā)明的原理可知，相對于第一透鏡的第二區(qū)來說，第一透鏡的第一區(qū)需要更快速的匯聚光線，也就是說在光學設計上第一透鏡的第一區(qū)比第二區(qū)的焦距要更短。因此，本發(fā)明的第一透鏡還可以有其它設計方式，只要能實現(xiàn)其第一區(qū)比第二區(qū)的焦距短即可。為便于理解，本發(fā)明還提供第一透鏡的其它設計方式。請參閱圖9，圖9是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖9所示，發(fā)光裝置800包括第一激光器810、準直透鏡820、第二反射鏡830、光引導件840、第一透鏡850、波長轉換裝置860、第二透鏡870和散射片880。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處在于：

第一透鏡850相較于平凸透鏡來說，下表面中央有凸起，該凸起與凸起的上面部分構成第一區(qū)851，因此第一透鏡的第一區(qū)851的焦距比第二區(qū)的焦距短。事實上，本實施例的第一透鏡相對于現(xiàn)有技術中的平凸透鏡，第一透鏡的第一區(qū)的下表面曲率變大，而第二區(qū)的下表面曲率不變。與實施例四相同，第一透鏡下表面的凸起也可以設置在邊緣或者其它位置。

本實施例是利用入射激光的光學擴展量遠小于波長轉換裝置的出射光的光學擴展量的特點，在第一透鏡上獨立設計面積較小、下表面曲率變大的第一區(qū)來接收激光，并使激光聚焦在波長轉換裝置上，在第一透鏡上設計面積較大、下表面曲率不變的第二區(qū)來收集波長轉換裝置的大部分出射光，并且第二透鏡對該大部分出射光進行準直，因此從第一透鏡至第二透鏡間的距離取決于曲率不變的第一透鏡的第二區(qū)，而非曲率變大的第一區(qū)，因此該距離不需加長，第二透鏡就能使波長轉換裝置的大部分出射光準直出射。因此，本實施例真正地解決了現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。并且，本實施例聚焦至波長轉換裝置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。

實施例九

請參閱圖10，圖10是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的第一透鏡的結構示意圖。如圖10所示，第一透鏡950相較于平凸透鏡來說，底面為凹面，且上表面中央有凸起，該凸起和凸起的下面部分構成第一區(qū)951，其它部分為第二區(qū)952，以使得第一區(qū)的焦距比第二區(qū)的焦距短。由于波長轉換裝置的出射光入射于凹面的入射角相對于入射于平面的入射角小一些，因此，相對于第一透鏡的底面為平面的實施例，本實施例中第一透鏡表面的菲涅爾損耗（反射損耗）較小。當然，第一透鏡的底面為平面的好處是容易加工。

實施例十

實施例二至實施例九中，均采用如下方式區(qū)分開入射的激發(fā)光與波長轉換裝置出射光的光路：第一反射鏡反射激發(fā)光至第一透鏡，第一透鏡的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光經(jīng)第一反射鏡周圍的空氣透射至第二透鏡?？梢岳斫獾氖?，也可以反過來區(qū)分，即通過透射來引導激發(fā)光入射至第一透鏡，通過反射來引導波長轉換裝置的出射光出射至第二透鏡。具體地，請參閱圖11，圖11是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖11所示，發(fā)光裝置1000包括第一激光器1010、準直透鏡1020、光引導件1040、第一透鏡1050、波長轉換裝置1060、第二透鏡1070與散射片1080。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處包括：

光引導件1040的第一區(qū)為透光孔1041，第二區(qū)為透光孔周圍的反射鏡1042。透光孔1041用于將來自準直透鏡1020的激發(fā)光沿第一光路透射至第一透鏡1050的第一區(qū)1051，反射鏡1042用于將第一透鏡收集的波長轉換裝置1060的出射光的大部分，即第一透鏡第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光沿第二光路反射至第二透鏡1070。此處需要說明的是，此處的透光孔是針對來自第一激光器的激光是透射的，并不表示對任何光都透射。

光引導件1040的透光孔1041最簡單的實現(xiàn)方式是通孔；但此時，第一透鏡1050的第一區(qū)1051收集的波長轉換裝置1060的出射光會經(jīng)通孔逃逸掉。因此為了減小這部分損失，光引導件的第一區(qū)，即透光孔1041優(yōu)選為具有透射激發(fā)光且反射受激光屬性的小濾光片，該小濾光片用于透射來自準直透鏡的激發(fā)光，還用于將第一透鏡1050第一區(qū)收集的受激光沿第二光路反射至第二透鏡1070。

上述各實施例中的技術特征與功能同樣可以應用于本實施例中，例如：同于實施例四與實施例五，本實施例中，第二透鏡1070也可以包括第一區(qū)與第二區(qū)；第一透鏡的第一區(qū)1051出射的受激光經(jīng)光引導件的第一區(qū)，即小濾光片1041后出射至第二透鏡1070的第一區(qū)，第二透鏡1070的第一區(qū)的兩個面相互平行，使得來自第一透鏡的第一區(qū)的已經(jīng)準直的光方向不會改變。第一透鏡1050的第二區(qū)收集的波長轉換裝置1060的出射光，從光引導件的第二區(qū)，即反射鏡1042出射至第二透鏡1070的第二區(qū)，并被第二透鏡的第二區(qū)準直出射。

再如，同于實施例六與實施例七，本實施例中，第二透鏡1070也可以包括第一區(qū)與第二區(qū)；第一透鏡1050的第一區(qū)1051出射的受激光經(jīng)光引導件的第一區(qū)，即小濾光片1041后出射至第二透鏡1070的第一區(qū)，第二透鏡的第一區(qū)相對的兩個表面為兩個共焦的曲面，且光路后端曲面的面積大于光路前端曲面的面積，因此兩個曲面構成了擴束系統(tǒng)。第一透鏡1050的第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光，從光引導件的第二區(qū)，即反射鏡1042出射至第二透鏡1070的第二區(qū)，并被第二透鏡的第二區(qū)準直出射。

本實施例中的光引導件可以位于第一透鏡與第二透鏡的側邊，相較于上述實施例中位于第一透鏡與第二透鏡之間的第一反射鏡，本實施例中的光引導件更容易固定與安裝。

實施例十一

本發(fā)明實施例還提供另一實施例，該實施例中發(fā)光裝置還包括調(diào)焦裝置，第一透鏡固定于該調(diào)焦裝置上，該調(diào)焦裝置用于調(diào)節(jié)從第一透鏡到波長轉換裝置的距離。請參閱圖12，圖12是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例中調(diào)焦裝置的結構示意圖。

如圖12所示，第一透鏡1150兩側分別長出一支架1153，調(diào)焦裝置呈圓柱形，其側壁上對稱設置有兩個斜槽1191，第一透鏡1150通過兩個支架1153固定在調(diào)焦裝置的兩個斜槽1191上。調(diào)焦裝置側壁上固定有一把手1192，轉動該把手，可以轉動調(diào)焦裝置的側壁。并且，支架1153在水平方向上被固定器件（圖中未示出）固定住而不能平移，當轉動調(diào)焦裝置的把手1192時，調(diào)焦裝置的斜槽1191跟著轉動，支架1153在水平方向不動，在豎直方向上跟隨著斜槽1191的轉動而升高或降低，因而第一透鏡1150跟隨著斜槽的轉動而升高或降低，從而使第一透鏡遠離或靠近波長轉換裝置。例如，當順時針轉動把手1192時，斜槽1191順時針轉動，而支架1153在水平方向上不動，因而支架1153和第一透鏡隨著斜槽1191的轉動而升高。

一般地，令光源從透鏡焦點離焦是常用的技術，但是在本發(fā)明中有格外好的效果。當?shù)谝煌哥R因為斜槽轉動而降低時，第一透鏡向波長轉換裝置靠近，激光在入射于波長轉換材料時就有第一次離焦的效果，即在波長轉換材料上的光斑變大，然后第一透鏡和第二透鏡在收集這個變大后的光斑時也是離焦的收集，所以光束發(fā)散角就變得更大。也就是說，移動第一透鏡的位置產(chǎn)生了兩次離焦的效果，這樣光束發(fā)散角對于第一透鏡的移動距離比較敏感，使得光束發(fā)散角更容易調(diào)節(jié)。

實施例十二

上述各實施例中，第一透鏡收集的波長轉換裝置的出射光大部分出射至第二透鏡，第二透鏡用于控制該出射光準直出射。在其它實施例中，第二透鏡也可以用于控制來自波長轉換裝置的出射光聚焦出射。具體請參閱圖13，圖13是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖13所示，發(fā)光裝置1200包括第一激光器1210、準直透鏡1220、第二反射鏡1230、光引導件1240、第一透鏡1250、波長轉換裝置1260、第二透鏡1270與散射片1280。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處在于：

本實施例中，發(fā)光裝置還包括位于第二透鏡光路后端的第三透鏡1290，來自第一透鏡1250第二區(qū)的出射光經(jīng)第一反射鏡周圍的空氣透射至第二透鏡1270后，第二透鏡1270與第三透鏡1290共同將該出射光聚焦出射?？梢岳斫獾氖牵谄渌鼘嵤├?，也可以省略第三透鏡，只通過焦距更短的第二透鏡1270來控制來自波長轉換裝置的出射光聚焦出射。并且，也可以對第二透鏡進行設計，使得它用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)除了準直、聚焦之外的其它特定的光分布，例如汽車車燈的光分布。

同理，可以通過設計第二透鏡，使得圖11所示實施例中的第二透鏡用于控制來自波長轉換裝置的出射光聚焦出射。

實施例十三

上述各實施例中，第二透鏡的作用是用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)特定的光分布。第二透鏡的功能也可以用其它光控制件來實現(xiàn)，以下以另一實施例來說明另一形式的光控制件。請參閱圖14，圖14是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖14所示，發(fā)光裝置1300包括第一激光器1310、準直透鏡1320、第二反射鏡1330、光引導件1340、第一透鏡1350、波長轉換裝置1360與散射片1380。

本實施例與實施例二的區(qū)別之處包括：

本實施例中，光控制件不是第二透鏡，而是反光曲面1370。第一透鏡1350第二區(qū)收集的波長轉換裝置1360的出射光，經(jīng)第一反射鏡周圍的空氣透射至反光曲面1370，該反光曲面用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)汽車車燈的光分布。汽車車燈的光分布在現(xiàn)有技術中具有確定的標準，此處不作贅述。在其它實施例中，也可以通過設計反光曲面，使反光曲面用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)準直、聚焦等其它特定的光分布。

實施例十四

請參閱圖15，圖15是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖15所示，發(fā)光裝置1400包括第一激光器1410、準直透鏡1420、光引導件1440、第一透鏡1450、波長轉換裝置1460與散射片1480。

本實施例與實施例十的區(qū)別之處包括：

（一）本實施例中，光引導件1440為反光曲面，光引導件1440的第一區(qū)為透光孔1441，第二區(qū)為透光孔周圍的反射鏡1442，且反射鏡1442為反射曲面。

（二）本實施例中，光引導件1440也是光控制件，即光控制件與光引導件合為一體。第一透鏡1450收集的波長轉換裝置的出射光全部出射至光引導件1440，其中，第一透鏡第二區(qū)收集的波長轉換裝置的出射光出射至光引導件1440（光控制件）的反射曲面1442，該反射曲面1442用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)汽車車燈的光分布。在其它實施例中，也可以通過設計反光曲面1442，使反光曲面用于控制來自波長轉換裝置的出射光實現(xiàn)準直、聚焦等其它特定的光分布。

上述各實施例解決的技術問題是，當需要收集波長轉換裝置出射的大角度分布光時，發(fā)光裝置存在的體積大的問題?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明并不僅限于針對出射大角度分布光的波長轉換裝置，而同樣適用于出射大角度分布光的其他裝置，例如散射裝置。事實上，在實施例一中提到的出射第二激光的第二激光器，例如紅色激光器，波長轉換裝置針對該第二激光即相當于散射裝置。因此，上述各實施例中的波長轉換裝置可以替換成散射裝置，而此時，第一激光器出射的激光不需要是激發(fā)光。

將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置包括第一激光器、準直透鏡、第一透鏡與散射裝置；第一激光器用于出射激光至準直透鏡，準直透鏡用于準直該激光；第一透鏡包括第一區(qū)與第二區(qū)，第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/2，該第一區(qū)的焦距比該第二區(qū)的焦距短，來自準直透鏡的激光入射至該第一區(qū)，該第一區(qū)用于將該激光聚焦至散射裝置；散射裝置用于將激光散射為散射光，并將其包括該散射光的出射光反射至第一透鏡的第一區(qū)與第二區(qū)；第一透鏡還用于收集入射于其上的散射裝置的出射光并出射。此處，第一透鏡第一區(qū)的受光面積指的是散射裝置的出射光入射在該第一區(qū)時所覆蓋的第一區(qū)的表面積，第一透鏡第二區(qū)的受光面積指的是散射裝置的出射光入射在該第二區(qū)時所覆蓋的第二區(qū)的表面積。

本發(fā)明實施例通過將第一透鏡分為焦距較短、受光面積較小的第一區(qū)和焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)，不僅通過焦距較短的第一區(qū)使得激發(fā)光聚焦至散射裝置，而且散射裝置的大部分出射光能夠被焦距較長、受光面積較大的第二區(qū)收集，因此第一透鏡出射的散射裝置的大部分出射光不會變直，從而能夠真正解決現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題。

將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置可以具備上述各實施例中的結構與功能，詳細說明請參照上述各實施例，此處只簡單列舉幾點：

可選地，將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置還包括光控制件，第一透鏡收集的散射裝置的出射光至少大部分出射至該光控制件，該光控制件用于控制該出射光實現(xiàn)特定的光分布。光控制件可以是第二透鏡、反射曲面或其它能實現(xiàn)特定光分布的光學元件。

可選地，將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置還包括光引導件，用于將來自準直透鏡的激光沿第一光路引導至第一透鏡的第一區(qū)，將第一透鏡收集的散射裝置的出射光的至少大部分沿第二光路引導至光控制件。

光引導件可以是如實施例一中的分光濾光片，此時分光濾光片應具有對第一激光器的激光部分透射部分反射的屬性。光引導件也可以是如其它實施例中的分為第一區(qū)和第二區(qū)的光引導件。因此，可選地，光引導件包括第一區(qū)和第二區(qū)，該第一區(qū)的受光面積小于第二區(qū)的受光面積的1/2，該第一區(qū)用于將來自準直透鏡的激光沿第一光路引導至第一透鏡的第一區(qū)，該第二區(qū)用于將第一透鏡第二區(qū)收集的散射裝置的出射光沿第二光路引導至光控制件。光引導件的第一區(qū)為第一反射鏡，第二區(qū)為第一反射鏡周圍的透光介質(zhì)；或者，光引導件的第一區(qū)為透光孔，第二區(qū)為透光孔周圍的反射鏡。

也可以與實施例十四相同，光引導件的第一區(qū)為透光孔，第二區(qū)為透光孔周圍的反射鏡，且該反射鏡為反射曲面；同時光引導件也是光控制件。

可選地，將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置中，第一透鏡相較于平凸透鏡來說，底面為平面或凹面，上表面有凸起，該凸起與凸起的下面部分構成第一透鏡的第一區(qū)。

可選地，將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置還包括第二激光器與相應的準直透鏡，第一激光器出射的激光與第二激光器出射的激光分別經(jīng)準直透鏡準直后，合為一束激光并入射至第一透鏡的第一區(qū)；散射裝置還用于散射來自第二激光器的激光。第二激光器可以為紅色激光器、綠色激光器或紅外激光器

可選地，將波長轉換裝置替換成散射裝置的發(fā)光裝置還包括調(diào)焦裝置，第一透鏡固定于該調(diào)焦裝置上，該調(diào)焦裝置用于調(diào)節(jié)從第一透鏡到散射裝置的距離。

實施例十五

實施例一中，分光濾光片若對激發(fā)光全部反射，則波長轉換裝置出射的未被轉換的激發(fā)光無法出射至第二透鏡，發(fā)光裝置無法出射受激光與激發(fā)光的混合光；分光濾光片若對激發(fā)光部分反射部分透射，則雖然未被轉換的激發(fā)光有部分光可以出射至第二透鏡，但來自第一激光器的激發(fā)光有部分光會透射分光濾光片而造成光損失。為此，本發(fā)明還提供另一實施例，該實施例中，有兩個第一透鏡、一個第二透鏡、以及一個分光裝置，分光裝置將入射激光分成兩部分，分別引導至兩個第一透鏡，兩個第一透鏡分別將這兩部分入射激光引導至波長轉換裝置與散射裝置，波長轉換裝置的出射光與散射裝置的出射光經(jīng)分光裝置合光后出射至第二透鏡。為便于區(qū)分，以下將兩個第一透鏡分別稱為第一小透鏡與第二小透鏡，將第二透鏡稱為大透鏡。

請參閱圖16a，圖16a是本發(fā)明實施例中發(fā)光裝置的另一實施例的結構示意圖。如圖16a所示，發(fā)光裝置1500包括第一激光器1510a、第一準直透鏡1520a、第二激光器1510b、第二準直透鏡1520b、反射鏡1530a、濾光片1530b、分光裝置1540、第一小透鏡1550a、第二小透鏡1550b、第一波長轉換裝置1560a、散射裝置1560b、大透鏡1570以及散射片1580。第一小透鏡1550a、第二小透鏡1550b的結構與功能參照上述各實施例中的第一透鏡，大透鏡1570的結構與功能參照上述各實施例中的第二透鏡。

第一激光器1510a用于出射第一光至第一準直透鏡1520a，第一準直透鏡1520a用于準直該第一光；第二激光器1510b用于出射第二光至第二準直透鏡1520b，第二準直透鏡用于準直該第二光，第一光與第二光均為激發(fā)光（例如均為藍光）。

第一準直透鏡1520a準直后的第一光經(jīng)反射鏡1530a反射至濾光片1530b的一側，第二準直透鏡1520b準直后的第二光入射濾光片1530b的另一側，濾光片1530b用于透射該第一光且反射該第二光，將第一光與第二光合為一束光后，出射至散射片1580，散射片1580將該第一光與第二光散射后出射至分光裝置1540。

分光裝置1540用于從散射片1580接收第一準直透鏡1520a出射的第一光與第二準直透鏡1520b出射的第二光，并對第一光與第二光均部分透射部分反射，引導第一光與第二光出射至第一小透鏡1550a的第一區(qū)與第二小透鏡1550b的第一區(qū)。

第一小透鏡1550a的第一區(qū)用于將來自分光裝置1540的第一光與第二光聚焦至第一波長轉換裝置1560a；第二小透鏡1550b的第一區(qū)用于將來自分光裝置1540的第一光與第二光聚焦至散射裝置1560b。

第一波長轉換裝置1560a用于將來自第一小透鏡1550a的第一光與第二光波長轉換為第一受激光，并將該第一受激光反射至第一小透鏡1550a；第一小透鏡1550a用于將該第一受激光收集至分光裝置1540。散射裝置1560b用于將來自第二小透鏡1550b的第一光與第二光散射為散射光，并將該散射光反射至第二小透鏡1550b；第二小透鏡1550b用于將該散射光收集至分光裝置1540。

分光裝置1540用于透射第一小透鏡1550a出射的第一受激光，反射第二小透鏡1550b出射的部分散射光，從而將這兩路光的部分光合為一束合光（因為第二小透鏡出射的散射光會有部分光經(jīng)分光裝置透射至散射片1580），并出射至大透鏡1570。大透鏡1570用于將該合光中，來自第一小透鏡1550a的第二區(qū)的第一受激光以及來自第二小透鏡的第二區(qū)的散射光準直出射。

由于光路可逆，第一小透鏡1550a的第一區(qū)出射的第一受激光已經(jīng)是準直光，該準直光經(jīng)分光裝置1540后出射至大透鏡1570，會被大透鏡1570發(fā)散，而不能被大透鏡1570準直。第二小透鏡1550b的第一區(qū)出射的散射光同樣是準直光，不能被大透鏡1570準直。

與上述各實施例相同，本實施例真正地解決了現(xiàn)有技術中系統(tǒng)體積大的問題，同時，本實施例聚焦至波長轉換裝置和散射裝置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。并且，分光裝置對激發(fā)光部分透射部分反射，不僅使得波長轉換裝置出射的激發(fā)光有部分光可以經(jīng)分光裝置透射至大透鏡，使得發(fā)光裝置可以出射受激光與激發(fā)光的混合光；并且來自激光器的激發(fā)光部分透射分光裝置后，有散射裝置散射為散射光，該散射光有部分光也可以經(jīng)分光裝置出射至大透鏡，因此減小了光損失。從該推導可以看出，為了出射混合光并減小光損失，只要有第一激光器即可，上面提出第二激光器，只是為了便于闡述下面的更優(yōu)選方案。

本實施例中，優(yōu)選地，分光裝置按不同的透射反射比例，引導第一光與第二光出射至第一小透鏡的第一區(qū)與第二小透鏡的第一區(qū)。例如，分光裝置1540對第一光透射20%反射80%，對第二光透射10%反射90%。由于分光裝置對第一光、第二光的透射反射比例不同，因此，可以通過改變第一激光器和/或第二激光器的出射光的光功率（例如通過改變激光器的驅動電流或電壓的方式），來改變分光裝置出射至第一小透鏡和第二小透鏡的出射光比例，進而調(diào)節(jié)發(fā)光裝置出射光中第一受激光與散射光的比例，從而改變出射光的顏色或色溫。具體分析如下：

假設第一光和第二光的光功率分別為p和q，分光裝置1540對第一光的透射率為a，反射率為1-a，分光裝置對第二光的透射率為b，反射率為1-b，分光裝置1540出射至第一小透鏡1550a的第一光與第二光的光功率為x，分光裝置1540出射至第二小透鏡1550b的第一光與第二光的光功率為y，則x=p(1-a)+q(1-b)，y=pa+qb。由于分光裝置對第一光、第二光的透射反射比例不同，即a≠b，所以改變p和/或q，會改變y/x，進而調(diào)節(jié)發(fā)光裝置出射光中第一受激光與散射光的比例，從而改變出射光的顏色或色溫。并且，通過調(diào)節(jié)驅動電流或驅動電壓的方式來調(diào)節(jié)顏色或色溫，不僅方便快速，而且更精確。

具體地，本實施例中，第一激光器1510a與第二激光器1510b為波長相同的藍光激光器，且兩個激光器彼此正交放置，第一激光器1510a出射的第一光相對于分光裝置1540的入射面為p偏振光，第二激光器1510b出射的第二光相對于分光裝置1540的入射面為s偏振光。濾光片1530b具有透射p偏振光反射s偏振光的屬性。第一激光器1510a出射的p偏振光經(jīng)反射鏡1530a反射至濾光片1530b，第二激光器1510b出射的s偏振光入射至濾光片1530b，濾光片1530b將p偏振光與s偏振光合為一束合光，并出射到散射片1580上。

分光裝置1540對入射的p偏振光實現(xiàn)部分透射和反射，對入射的s偏振光也實現(xiàn)部分透射和反射，但對這兩種偏振光的透射反射比例不同。例如，請參閱圖16b，圖16b是分光裝置對入射的p偏振光與s偏振光的濾光光譜曲線示意圖。圖16b中，橫坐標為波長，縱坐標為透射率，實線光譜曲線為對p偏振光的光譜曲線，虛線光譜曲線為對s偏振光的光譜曲線。從圖16b中可以看出，針對波長范圍在440nm-460nm的藍光，分光裝置對入射的p偏振光的透射率為30%左右，反射率為70%左右，對入射的s偏振光的透射率為10%左右，反射率為90%左右。

第一波長轉換裝置1560a具體為黃色熒光粉，將來自第一光路的藍色激光轉換成黃色受激光，該黃色受激光被波長轉換裝置1560a反射并經(jīng)第一小透鏡1550a至分光裝置1540。散射裝置1560b對入射的藍色激光進行散射，該藍色散射光被散射裝置1560b反射并經(jīng)第二小透鏡1550b至分光裝置。

分光裝置1540透射波長轉換裝置1560a輸出的黃色受激光，反射散射裝置1560b輸出的部分藍色散射光，將該藍色散射光與黃色受激光混合為一束白光，出射為發(fā)光裝置的出射光。本具體實施例中，利用分光裝置對p偏振光和s偏振光的鍍膜曲線會分開的自然屬性，來實現(xiàn)分光裝置對第一光與第二光的不同的透射反射比例，從而不僅可以通過調(diào)節(jié)兩個激光器分別出射的p偏振光和s偏振光的光功率，進而調(diào)節(jié)分光裝置從第一小透鏡與第二小透鏡的出射藍光比例，來最終改變出射光的顏色或色溫，而且還避免了對分光裝置鍍膜工藝的嚴格控制。

分光裝置1540將部分激發(fā)光從第二小透鏡1550b引導至散射裝置，這部分激發(fā)光所占比例越小，那被散射裝置反射回分光裝置時能夠返回激光器的比例就越小，反之越大。因此，為了減小散射光返回激光器造成的損失，優(yōu)選地，在第一激光器發(fā)出的第一光與第二激光器發(fā)出的第二光兩路光中，分光裝置至少引導一路光出射至第二小透鏡的比例大于0且小于0.5；即分光裝置1540引導第一光出射至第二小透鏡1550b的光占第一光的比例大于0且小于0.5；或/和，分光裝置1540引導第二光出射至第二小透鏡1550b的光占第二光的比例大于0且小于0.5。例如，在本實施例中，分光裝置203對入射的p偏振光的透射率大于0且小于50%，對入射的s偏振光的透射率也大于0且小于50%。

本實施例中，分光裝置具體采用偏振分光，在其它實施例中，也可以采用波長分光。具體地，第一激光器1510a和第二激光器1510b輸出的第一光與第二光的偏振特性相同，但波長不同。此時第一光與第二光分別具有不同的第一波長與第二波長，濾光片1530b為透射第一波長反射第二波長的波長合光裝置。分光裝置1540對該兩種不同波長的激發(fā)光具有不同的透射反射比例。例如，請參閱圖16c，圖16c是分光裝置對入射的不同波長光的濾光光譜曲線示意圖。圖16c中，橫坐標為波長，縱坐標為透射率。從圖16c中可以看出，分光裝置對波長b1與波長b2的光的透射率不同。此時，同樣可以通過驅動電路調(diào)節(jié)兩個激光器的驅動電流，來調(diào)節(jié)分光裝置出射至第一小透鏡和第二小透鏡的出射光比例，進而調(diào)節(jié)最后輸出光的顏色或色溫。本具體實施例中，利用分光裝置對不同波長光的鍍膜曲線會分開的自然屬性，來實現(xiàn)分光裝置對第一光與第二光的不同的透射反射比例，從而不僅可以通過調(diào)節(jié)兩個激光器分別出射的兩種波長光的光功率，來最終改變出射光的顏色或色溫，而且還避免了對分光裝置鍍膜工藝的嚴格控制。

可以理解的是，反射鏡1530a也可以省略，只要調(diào)整第一激光器1510a與第一準直透鏡1520a的擺放位置和角度，使得第一準直透鏡1520a出射的激光直接入射濾光片1530b即可。甚至，在不要求出射光斑盡量小的情況下，濾光片1530b也是可以省略的，此時第一激光器1510a與第二激光器1510b均直接出射激光至散射片，且兩個光斑并排并緊密靠近而合為一個大光斑。

在本實施例中，第一波長轉換裝置1560a是反射式的，可以包括反射襯底與設置在反射襯底上的波長轉換片（例如黃色熒光粉片），反射襯底將波長轉換片產(chǎn)生的受激光反射至第一小透鏡1550a。在本實施例中，波長轉換材料吸收所有激發(fā)光，在其它實施例中也可以只吸收部分激發(fā)光，此時第一波長轉換裝置將其出射光，即第一受激光與未被轉換的激發(fā)光的混合光反射至第一小透鏡1550a，分光裝置透射第一受激光與部分該未被轉換的激發(fā)光。

本實施例中，具體采用第一光與第二光為藍光，藍色散射光與黃色受激光混合為白光的例子來說明本發(fā)明如何改變出射光顏色。在其它實施例中，也可以采用其它顏色的例子。例如，第一光與第二光為青光，青色散射光與紅色受激光混合為白光；或者，第一光與第二光為藍光，藍色激發(fā)光與紅色受激光混合為紫光；或者，第一光與第二光分別為藍光與青光，藍青色散射光與黃色受激光混合為白光等等，只要第一光與第二光能夠激發(fā)第一波長轉換裝置產(chǎn)生第一受激光即可。

但實際上并不限定第一光與第二光均為激發(fā)光，第一光與第二光也可以只有一個是激發(fā)光，此時第一波長轉換裝置吸收其中的激發(fā)光，而對另一光進行散射。例如第一光與第二光分別為藍光與紅光，藍光與紅光一起入射包含黃色熒光粉的第一波長轉換裝置后，黃色熒光粉吸收藍光并產(chǎn)生黃光，并且對紅光進行散射，因此第一波長轉換裝置出射黃光以及散射后的紅光；相應地，分光裝置透射第一波長轉換裝置出射的黃光與紅光，并反射散射裝置出射的部分藍光。

此外，與實施例一中描述的相同，波長轉換裝置和散射裝置均可以使用led作為基板，波長轉換材料（如熒光粉）或散射材料以涂覆或貼膜等方式設置在led的發(fā)光面上?；蛘?，發(fā)光裝置還可以包括第三激光器與相應的準直透鏡，第三激光器出射的激發(fā)光經(jīng)該準直透鏡準直后，與第一激光器、第二激光器出射的激光合為一束激光并入射至分光裝置，并經(jīng)該分光裝置引導至第一小透鏡的第一區(qū)和/或第二小透鏡的第一區(qū)，使得第一波長轉換裝置或散射裝置的出射光中包含第三激光器的光；第三激光器優(yōu)選為紅外激光器或紅光激光器。詳細說明參照實施例一，此處不作贅述。

在其它實施例中，第一波長轉換裝置1560a與散射裝置1560b的位置可以交換，即分光裝置的反射光入射至散射裝置，分光裝置的透射光入射至第一波長轉換裝置；且分光裝置用于反射第一波長轉換裝置產(chǎn)生的受激光，并透射散射裝置出射的部分散射光。

并且，在其它實施例中，散射裝置1560b也可以由另一種波長轉換裝置（本文中稱為第二波長轉換裝置）來替代。此時，第一波長轉換裝置出射的第一受激光與第二波長轉換裝置出射的第二受激光一起出射為發(fā)光裝置的出射光。例如，具體可以采用第一光與第二光為藍光，第一波長轉換裝置與第二波長轉換裝置分別包括紅色熒光粉與綠色熒光粉，發(fā)光裝置出射由紅色受激光與綠色受激光混合而成的黃光，或者出射由紅色受激光與綠色受激光、以及未被波長轉換裝置轉換的藍光混合而成的白光。此處同樣可以通過驅動電路調(diào)節(jié)兩個激光器的驅動電流或電壓，來調(diào)節(jié)分光裝置出射至第一小透鏡和第二小透鏡的出射光比例，進而調(diào)節(jié)發(fā)光裝置出射光中第一受激光與第二受激光的比例，從而改變出射光的顏色或色溫。

本實施例中，以使出射光實現(xiàn)準直的大透鏡作為光控制件為例進行說明。在其它實施例中，光控制件也可以是反射曲面或其它能實現(xiàn)特定光分布的光學元件。光控制件也可以實現(xiàn)聚焦、汽車車燈的光分布等其它特定光分布。

針對兩個小透鏡的第一區(qū)的出射光不能被大透鏡準直這個問題，上述實施例中有提出對大透鏡進行分區(qū)這個辦法，詳細描述請參見圖5、圖6、圖7所示實施例，此處只簡單說明。

同于圖5、圖6所示實施例，優(yōu)選地，大透鏡1570包括第一區(qū)與第二區(qū)，大透鏡的第一區(qū)相對的兩個表面相互平行；第一小透鏡1550a的第一區(qū)收集的第一波長轉換裝置的出射光經(jīng)分光裝置1540后，至少大部分出射至大透鏡的第一區(qū)，從而光方向不會改變。例如，當?shù)谝徊ㄩL轉換裝置的出射光只有受激光時，該出射光可以全部出射至大透鏡的第一區(qū)；當?shù)谝徊ㄩL轉換裝置的出射光包括第一光或第二光時，該出射光大部分出射至大透鏡的第一區(qū)。第一小透鏡1550a的第二區(qū)收集的第一波長轉換裝置1560a的出射光經(jīng)分光裝置后，至少大部分出射至大透鏡的第二區(qū)，并被大透鏡的第二區(qū)準直出射。第二小透鏡1550b的第一區(qū)收集的散射裝置1560b的出射光經(jīng)分光裝置后，部分出射至大透鏡的第一區(qū)，從而光方向不會改變。第二小透鏡1550b的第二區(qū)收集的散射裝置的出射光經(jīng)分光裝置后，部分出射至大透鏡的第二區(qū)，并被大透鏡的第二區(qū)準直出射。

或者，同于圖6所示實施例，優(yōu)選地，大透鏡1570包括第一區(qū)與第二區(qū)，該第一區(qū)相對的兩個表面為兩個共焦的曲面，且光路后端曲面的面積大于光路前端曲面的面積，因此兩個曲面構成了擴束系統(tǒng)。第一小透鏡的第一區(qū)收集的第一波長轉換裝置的出射光經(jīng)分光裝置后，至少大部分出射至大透鏡的第一區(qū)；第一小透鏡的第二區(qū)收集的第一波長轉換裝置的出射光經(jīng)分光裝置后，至少大部分出射至大透鏡的第二區(qū)，并被該大透鏡的第二區(qū)準直出射。第二小透鏡的第一區(qū)收集的散射裝置的出射光經(jīng)分光裝置后，部分出射至大透鏡的第一區(qū)；第二小透鏡的第二區(qū)收集的散射裝置的出射光經(jīng)分光裝置后，部分出射至大透鏡的第二區(qū)，并被該大透鏡的第二區(qū)準直出射。

本說明書中，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。

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構與功能。該投影系統(tǒng)可以采用各種投影技術，例如液晶顯示器（lcd，liquidcrystaldisplay）投影技術、數(shù)碼光路處理器（dlp，digitallightprocessor）投影技術。例如，上述出射白光的發(fā)光裝置可以作為投影系統(tǒng)的白色光源。

本發(fā)明實施例還提供一種照明系統(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構與功能。照明系統(tǒng)例如有手電照明系統(tǒng)、汽車燈照明系統(tǒng)、舞臺燈照明系統(tǒng)等等。

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)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。