CN206610072U - 光源装置及投影*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型保护一种光源装置,包括第一光源、光引导***和波长转换装置;第一光源发射第一激发光,沿入射光通道入射至光引导***;光引导***将第一激发光引导至波长转换装置;波长转换装置包括波长转换区段和反射区段,波长转换区段吸收第一激发光并出射受激光,第一激发光斜入射至反射区段的表面,被反射后形成第二激发光;光引导***还用于收集受激光和第二激发光,并引导受激光和第二激发光沿出射光通道出射;光引导***包括光路校正组件,光路校正组件位于第二激发光的光路上,用于反射第二激发光,并使反射后的第二激发光的主光轴与受激光的主光轴重合,还用于改变第二激发光的光束角分布。本实用新型还保护一种投影***。

Description

光源装置及投影***
技术领域
本实用新型涉及投影技术领域,特别是涉及一种光源装置及投影***。
背景技术
现有投影技术领域中,采用半导体蓝光激光器激发荧光粉产生红光和绿光,并利用半导体蓝光激光器本身发射的蓝光与红光和绿光形成三基色光以调制图像,是常用的一种方法。
现有技术中,如图1A所示,光源装置10包括第一光源101,匀光器件102,区域分光片103,收集透镜104,荧光粉色轮105,第一中继透镜106和第二中继透镜108,反射镜107及方棒109。
如图1B所示,其中区域分光片103包括透蓝反黄区域1031和反蓝反黄区域1032,透蓝反黄区域1031位于区域分光片的中心区域。
第一光源101为蓝光激光器,其发出的蓝光(激发光)经过匀光器件102的均匀化后,入射于区域分光片103,并经区域分光片103的透蓝反黄区域1031透射。该蓝光沿收集透镜104的中心轴入射于收集透镜104,收集透镜104用于对激发光进行汇聚;蓝光经过收集透镜104收集后入射到荧光粉色轮105上。荧光粉色轮105包括涂覆有红色荧光粉的第一区段、涂覆有绿色荧光粉的第二区段以及具有散射反射功能的第三区段。荧光粉色轮105周期性转动,从而第一区段、第二区段和第三段分时位于蓝光的光路上。蓝光激发红色荧光粉产生红荧光(受激光)、蓝光激发绿色荧光粉产生绿荧光(受激光),红荧光以及绿荧光以朗伯光的形式出射;以及蓝光经第三区段散射反射,也以朗伯光的形式出射,光学扩展量变大。红荧光和绿荧光经过收集透镜104,由区域分光片103反射。而以朗伯光形式出射的蓝光,只有反蓝反黄区域1032才对其进行反射,入射到透蓝反黄区域1031的蓝光会因透射而损失掉;红、绿、蓝光经过中继透镜106、反射镜107和中继透镜108进入到方棒109,最终从方棒109的出口端出射。
由于入射到方棒109的光束中,中心部分缺少蓝光,因此,在从方棒109出射后,其出口的光斑面分布存在颜色不均匀的现象,中心部分偏黄,这会导致最终投影出来的画面颜色不均匀。
综上所述,现有技术的技术方案既会损失部分激发光而降低光源亮度,又会导致颜色均匀性差。
实用新型内容
针对上述现有技术的光利用率不够高、颜色均匀性差的缺陷,本实用新型提供一种光利用率高、光源颜色均匀性好的光源装置。
本实用新型的基本构思为:使激发光被波长转换装置反射后,不存在沿激发光的入射光路原路返回的光,从而避免这部分激发光损失;同时,由于受激光与反射后的激发光的光分布不同,通过光引导***的作用,改变激发光光斑的成像位置,使得受激光与反射后的激发光在预定位置成像重合、具有相同的空间分布均匀性,从而实现总出射光的颜色均匀化。
具体地,本实用新型提供了一种光源装置,其特征在于,包括第一光源、光引导***和波长转换装置;所述第一光源用于发射第一激发光,所述第一激发光沿入射光通道入射至所述光引导***;所述光引导***用于将所述第一激发光引导至所述波长转换装置;所述波长转换装置包括波长转换区段和反射区段,所述波长转换装置周期性运动以使得所述波长转换区段和反射区段分时周期性地位于第一激发光的光路上,所述波长转换区段吸收所述第一激发光并出射受激光,所述第一激发光斜入射至所述反射区段的表面,被反射后形成第二激发光;所述光引导***还用于收集所述受激光和第二激发光,并引导所述受激光和第二激发光沿出射光通道出射;所述光引导***包括光路校正组件,所述光路校正组件位于所述第二激发光的光路上,用于反射所述第二激发光,并使反射后的第二激发光的主光轴与所述受激光的主光轴重合,还用于改变第二激发光的光束角分布,使所述第二激发光会聚或发散,以使所述第二激发光与所述受激光在沿光束传播方向上的成像位置重合。
在一个实施方式中,光源装置还包括滤光轮,包括散射透射区段和修色透射区段,所述散射透射区段用于对所述第二激发光进行散射,所述修色透射区段用于对受激光进行修色,所述滤光轮周期性运动,以使滤光轮的各个区段与波长转换装置的各个区段一一对应。
在一个实施方式中,所述滤光轮与所述波长转换装置同轴设置,在一个驱动装置的驱动下绕同一轴转动。
在一个实施方式中,散射透射区段设置Top-hat型散射片或者六边形排列的单排复眼结构。
在一个实施方式中,所述光路校正组件包括曲面反射面,用于同时改变所述第二激发光的方向和光束角分布;或者所述光路校正组件包括平面反射面与透镜,所述平面反射面用于改变所述第二激发光的方向,所述透镜用于改变所述第二激发光的角分布。
在一个实施方式中,所述光路校正组件包括凸面反射面或者包括平面反射面与凹透镜的组合,从所述波长转换装置至所述第二激发光与所述受激光的重合位置,所述第二激发光的光程大于所述受激光的光程。
在一个实施方式中,所述光引导***包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相同;所述第二激发光经过所述第二区域后传输至所述光路校正组件,所述第二激发光与所述受激光在所述第一分光组件的受激光出射位置光路重合。
在一个实施方式中,所述光引导***还包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相反;所述光引导***还包括第二分光组件,所述第二激发光经过所述第二分光组件后传输至所述光路校正组件,所述第二激发光与所述受激光在所述第二分光组件的受激光出射位置光路重合。
在一个实施方式中,所述光路校正组件包括凹面反射面或者包括平面反射面与凸透镜的组合,从所述波长转换装置至所述第二激发光与所述受激光的重合位置,所述第二激发光的光程小于所述受激光的光程,所述光路校正组件透射所述受激光。
在一个实施方式中,所述光引导***包括第一分光组件,所述第一分光组件包括第一区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光不经过所述第一分光组件,所述第二激发光与所述受激光在所述光路校正组件的第二激发光出射位置光路重合。
在一个实施方式中,所述光引导***包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相反;所述光引导***包括第二分光组件,所述第二激发光不经过所述第二分光组件,所述受激光依次分别经所述第一分光组件和第二分光组件引导后,透射过所述光路校正组件,并在所述光路校正组件的第二激发光出射位置与所述第二激发光光路重合。
在一个实施方式中,所述第一分光组件透射第一激发光并反射受激光。在另一个实施方式中,第一分光组件反射第一激发光并透射受激光。
在一个实施方式中,光引导***包括收集透镜,设置于所述波长转换装置与所述第一分光组件之间,用于将所述第一激发光会聚入射至所述波长转换装置表面,并收集所述受激光与所述第二激发光。
在一个实施方式中,还包括第二光源,用于当所述波长转换区段处于所述第一激发光的光路上时发射补偿光,所述补偿光与所述受激光具有交叠的波长范围,所述第一分光组件包括补偿光引导区域,用于将所述补偿光引导至所述波长转换装置。
在一个实施方式中,还包括用于发射补偿光的第二光源和补偿光引导组件,所述补偿光引导组件设置于所述受激光的出射光路上,所述补偿光与所述受激光具有交叠的波长范围,所述补偿光与所述受激光通过所述补偿光引导组件合光。该技术方案中,补偿光不入射至波长转换区段,避免了补偿光被波长转换装置散射而造成的光损失,极大的提高了补偿光的光利用率。
在一个实施方式中,入射至所述光路校正组件的第二激发光与被所述光路校正组件反射的第二激发光的夹角不等于90°。该技术方案能够在光路略微偏离的状态下仍能通过光路校正组件的摆放角度控制第二激发光与受激光的光路重合,提高了光源装置设计的自由度。
在一个实施方式中,所述第一激发光在偏离所述收集透镜中心的位置入射到收集透镜。该技术方案通过收集透镜改变了第一激发光的传播方向,从而实现第一激发光以斜入射的方式入射到反射区段,避免了额外增加其他光学元件来改变第一激发光的方向,实现了光源装置结构简化。
在一个实施方式中,入射至所述收集透镜的第一激发光的主光轴不垂直于波长转换装置的表面。该技术方案使得收集透镜远离波长转换装置一侧的第一激发光与第二激发光的夹角扩大,避免了两束光之间产生影响。
本实用新型还提供了一种投影***,包括上述任一项所述的光源装置,还包括光调制装置和镜头装置。
与现有技术相比,本实用新型包括如下有益效果:通过光引导***的引导,第一激发光以斜入射的方式入射到波长转换装置的反射区段表面,波长转换装置上的反射区段反射而非散射第一激发光形成第二激发光,避免了第二激发光光学扩展量的扩大,使得反射后的第二激发光与第一激发光光路分离,不会沿第一激发光的光路原路返回,从而避免了第二激发光沿第一激发光的光路损失部分光,有效的提高了光利用率;通过光引导***的光路校正组件的反射作用,对第二激发光的主光轴位置进行校正(改变第二激发光光斑垂直于其光路方向的成像位置),并通过光路校正组件改变第二激发光的角分布(改变第二激发光光斑沿光束传播方向的成像位置,使第二激发光与受激光在沿光束传播方向上的成像位置重合),对第二激发光的成像位置进行校正,从而使得第二激发光与受激光能够在预定位置具有相同的空间分布均匀性。因此,本实用新型的技术方案提高了光的利用率,并保证了光源颜色的的空间分布均匀性。
附图说明
图1A为现有技术中的一种光源装置的结构示意图。
图1B为图1A的光源装置中的区域分光片的结构示意图。
图2为本实用新型实施例一的光源装置的结构示意图。
图3为本实用新型实施例二的光源装置的结构示意图。
图4为本实用新型实施例三的光源装置的结构示意图。
图4A为图4中波长转换装置的结构示意图。
图5为本实用新型实施例四的光源装置的结构示意图。
图5A为图5中第一分光组件的结构示意图。
图6为本实用新型实施例五的光源装置的结构示意图。
图7为本实用新型实施例六的光源装置的结构示意图。
图8为本实用新型实施例七的光源装置的结构示意图。
图9为本实用新型实施例八的光源装置的结构示意图。
图9A为图9中第一分光组件的结构示意图。
图10为本实用新型实施例九的光源装置的结构示意图。
图11为本实用新型实施例十的光源装置的结构示意图。
具体实施方式
在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”、“第三”等的描述仅用于描述目的,以便于描述方便,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
本实用新型中,光束的主光轴可以理解为光束的中心轴,主光轴的方向为光束前进的方向。
下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例进行详细说明。
实施例一
请参见图2,图2为本实用新型实施例一的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204、收集透镜205、中继透镜207和光路校正组件209,此外,光源装置还包括匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
在本实施例中,第一光源201发射第一激发光,第一激发光沿入射光通道入射至光引导***,光引导***将第一激发光引导至波长转换装置206。具体地,第一激发光经匀光装置202匀光后入射至第一分光组件204的第一区域,并透射过第一分光组件204,而后入射至收集透镜205,经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206,并且第一激发光以主光轴斜入射(即非垂直入射)的方式入射至波长转换装置206的表面。
波长转换装置206包括波长转换区段和反射区段。波长转换装置206周期性运动,以使得反射区段和波长转换区段分时周期性地位于第一激发光的光路上。其中,波长转换区段吸收第一激发光并出射受激光,反射区段反射第一激发光以形成第二激发光。波长转换区段包括波长转换材料或波长转换结构,能够吸收激发光并出射波长不同于激发光的受激光。在波长转换区段的作用下,受激光大致呈朗伯分布,且主光轴方向垂直于波长转换区段,而反射区段则不改变激发光的角分布,第一激发光与第二激发光的角分布大致相同,且第二激发光相对于第一激发光对称出射,出射方向不垂直于反射区段,因此受激光与第二激发光的主光轴不重合,两者沿两个不同光路传播。
光引导***还用于收集受激光和第二激发光,并引导受激光和第二激发光沿出射光通道出射,具体如下。
当波长转换装置206的波长转换区段处于第一激发光的光路上时,受激光由波长转换区段出射后,经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204,第一分光组件204对于第一激发光和受激光的透射反射特性相反,使得受激光被反射并被引导至沿出射光通道出射。
当波长转换装置206的反射区段处于第一激发光的光路上时,第二激发光由反射区段出射后,经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204的第二区域。第二激发光与第一激发光波长相同,第二激发光透射过第一分光组件204的第二区域,并传输至光路校正组件209。在本实施例中,第一激发光与第二激发光入射到第一分光组件204的区域不重叠(第一区域与第二区域不重叠),因此第二激发光不会沿第一激发光的入射光路反向原路返回到第一光源201。光路校正组件209位于第二激发光的光路上,入射到光路校正组件209的第二激发光被光路校正组件209的反射面反射,使得反射后的第二激发光的主光轴与受激光的主光轴重合。反射后的第二激发光再次透射过第一分光组件204,在第一分光组件204的受激光出射位置与受激光合为一束(指两者光路的重合,实际两者在时间上是错开的),经中继透镜207汇聚入射到滤光轮211,透射过滤光轮211的光从积分棒212的入口进入积分棒212。
本实用新型中,第二激发光的主光轴与受激光的主光轴“重合”,可以理解为不是绝对意义上的重合而是大致重合/精度误差范围内的重合。本领域技术人员可以理解的,不限于本实施例,在本实用新型所提供的技术方案的基础上,使得第二激发光的主光轴与受激光的主光轴平行且距离小于阈值的技术方案也属于本实用新型保护的范围,该技术方案也可以称为“误差范围内的重合”。
以上为本实用新型实施例一的基本技术方案,在此基础上,本实用新型光源装置的各个组件根据实际的应用环境,可以衍生出多种特定的技术方案,各技术方案之间可以相互组合,以下进行举例说明。
在一个实施方式中,第一光源201可以为蓝色激光器或蓝色激光阵列,第一激发光为蓝色激光,激光发散角小、光束集中,大致呈高斯分布,使得反射后的第二激发光能够与第一激发光很容易区分光路。在另一个实施例中,第一光源201可以为发蓝光的LED,第一激发光为蓝色LED光。本实用新型对此不进行限制,但以第一激发光为小发散角的光为优。
在一个实施方式中,匀光装置202包括积分棒或复眼透镜对,用于对第一光源201发出的第一激发光进行匀光。在其他实施方式中,若第一光源201发出的第一激发光均匀性较好,也可以不设置匀光装置,本实用新型对此不进行限制。当然,在本实用新型的一实施方式中,也可以将实施例一中的第一光源201与匀光装置202的组合看作一个第一光源。
在本实施例中,波长转换装置206为一轮盘结构(荧光色轮),波长转换区段和反射区段在轮盘结构上呈扇环形排布,通过一驱动装置(如马达)驱动而绕轮盘中轴转动。在另一实施方式中,波长转换装置还可以为荧光色桶/色筒,包括沿桶/筒面环绕分布的波长转换区段和反射区段,色桶/色筒绕其轴线方向旋转,以使不同区段依时序周期性处于激发光的照射下;或者,波长转换装置还可以为荧光色板,包括沿一直线方向依次排布的波长转换区段和反射区段,色板沿该直线方向线性振动,以使不同区段依时序周期性处于激发光的照射下,从而出射时序光。
在一个实施方式中,波长转换装置206的波长转换区段包括荧光材料层,该荧光材料层既可以是荧光粉-有机粘接剂层(通过硅胶、环氧树脂等有机粘接剂将分离的荧光粉粘结成层),也可以是荧光粉-无机粘接剂层(通过玻璃等无机粘接剂将分离的荧光粉粘结成层),还可以是荧光陶瓷(包括①以连续的陶瓷作为基质且陶瓷内分布着荧光粉颗粒的结构;②纯相陶瓷掺杂激活剂元素,如Ce掺杂的YAG陶瓷;③在纯相陶瓷掺杂激活剂元素的基础上,在陶瓷内分散设置荧光粉颗粒)。在另一个实施方式中,波长转换区段包括量子点层,通过量子点材料实现光致发光功能。波长转换装置206可以只有一个波长转换区段(如黄色波长转换区段),也可以有两个波长转换区段(如绿色波长转换区段和红色波长转换区段),还可以包括两个以上波长转换区段。
在一个实施方式中,波长转换装置206的反射区段包括金属反射面,对激发光进行镜面反射。在另一个实施方式中,反射区段包括介质反射膜(dielectricreflectingfilm),对激发光进行镜面反射。在本实用新型的其他实施方式中,反射区段也可以采用其他的反射结构,对激发光进行反射。
在本实施例中,波长转换装置206的反射区段的反射面平行于波长转换装置206的运动平面,也即荧光色轮的转动轴垂直于反射区段的反射面。为了实现第一激发光以斜入射的方式入射到波长转换装置表面(当反射区段位于第一激发光光路上时,反射区段的反射面即为波长转换装置的表面),第一激发光在偏离收集透镜205中心的位置入射到收集透镜205,使得第一激发光被收集透镜205改变光传输方向,从而倾斜的入射到波长转换装置表面。随后,从反射区段反射出的第二激发光入射到收集透镜205。在收集透镜205与波长转换装置206之间,第一激发光和第二激发光形成“V”字型光路。在另一个实施方式中,反射区段的反射面也可以不平行于波长转换装置的运动平面,而是相对于波长转换装置的运动平面有一个倾角,但是仍要保证第一激发光以斜入射的方式入射到反射区段的反射面,从而实现第一激发光与第二激发光的光路分离,该技术方案可以使得光路设计更加灵活多变。
在本实施例中,第一分光组件204为一透射激发光(包括第一激发光和第二激发光)且反射受激光的滤光片/滤光膜/二向色片,该第一分光组件204足够大,以使来自收集透镜205的光能够被反射向中继透镜207,而且能够使得有足够大的相互分离的第一区域和第二区域分别供第一激发光和第二激发光透射。
在本实施例中,光路校正组件209包括一凸面反射面,该凸面反射面迎向第二激发光,将第二激发光反射,并改变光束角分布,对光束进行发散。该光路校正组件209设置在第一分光组件204远离波长转换装置206的一侧。
在本实用新型中,光路校正组件的作用除了通过反射使得第二激发光能够与受激光主光轴重合外,另一作用在于通过改变第二激发光的光束角分布,对光束进行会聚或发散。光从波长转换装置206到积分棒212的入口的过程,实际是波长转换装置206表面的光斑成像到积分棒212入射面的过程(积分棒也可以替换为其它光学器件,同时波长转换装置表面的光斑成像到该替换后的光学器件的入射面)。由于第二激发光与受激光在主光轴重合前的光路不同,两者光程不同,导致其光路重合后在通过相同的光学器件作用下成像位置不重合,从而导致两者中的一种光的空间均匀性较差(由于作为“物”的波长转换装置上的光斑是均匀的,而成像位置偏离积分棒212的光斑在积分棒212的入射面处于离焦状态,那么该光斑的面分布必然是不均匀的)。通过加入曲面反射面,增加一次对第二激发光的会聚或发散,能够使得第二激发光的成像位置能够与受激光的成像位置重合。
在本实施例中,光路校正组件209设置在第一分光组件204远离波长转换装置206的一侧,来自光路校正组件209的第二激发光穿过第一分光组件204后与受激光主光轴重合。相对于受激光,第二激发光从波长转换装置206至两光的重合位置(此处仍是指两光的空间位置的重合,实际两光在时间上是错开的)的光程大于受激光的光程,第二激发光从波长转换装置206到积分棒212的入射面的光程大于受激光从波长转换装置206到积分棒212的入射面的光程。将波长转换装置至积分棒之间的光学元件看作一个成像装置,则根据成像公式1/u+1/v=1/f,若要使得第二激发光与受激光的成像位置相同,则需要增大第二激发光的成像装置的焦距f,该功能可以通过在第二激发光的光路上增加一个凹透镜或者凸面镜实现。本实施例的光路校正组件209包括一凸面反射面,增大了第二激发光从波长转换装置到积分棒的成像焦距,使得第二激发光与受激光能够在同一位置成像,从而保证了光源装置出射光的空间分布均匀性。
在一个实施方式中,光路校正组件209的凸面反射面为在一凸面结构上镀制金属反射膜的结构。在其他实施方式中,也可以通过镀制介质反射膜等方式实现。
在一个实施方式中,收集透镜205可以由多个透镜组合而成。
在一个实施方式中,中继透镜207可以由多个透镜组合而成,如凹透镜与凸透镜的组合等。可以理解,中继透镜并非本实用新型光源装置的必需组件。
在本实施例中,滤光轮211包括散射透射区段和修色透射区段。其中,散射透射区段用于对第二激发光进行散射,使得第二激发光的发散角与受激光的发散角保持一致,散射透射区段可以通过设置散射片来实现;修色透射区段用于对受激光进行修色,使得透射过的受激光的色坐标符合光源装置的出射光要求,修色透射区段可以通过设置波长滤光片来实现。滤光轮211由一驱动装置(如马达)驱动而做周期性转动,使得滤光轮211与波长转换装置206同步,以使滤光轮211的各个区段与波长转换装置206的各个区段一一对应。具体地,当波长转换装置206出射受激光时,滤光轮211的修色透射区段位于受激光的光路上;当波长转换装置206出射第二激发光时,滤光轮211的散射透射区段位于第二激发光的光路上。由于一般的散射片对激发光散射后,激发光的角分布为高斯散射,与受激光的角分布不同,因此,为使得激发光散射后的角分布能够与受激光一致,在一些实施方式中,散射透射区段设置Top-hat型散射片(即散射后的角分布大致呈“几”字型,形状像礼帽,所以称为top-hat)或者六边形排列的单排复眼结构。
可以理解,滤光轮并非本实用新型光源装置的必需组件,在对出射光的色坐标或角分布要求较低的应用场景,也可以省略滤光轮,本实用新型对此不进行限制。
本实施例中,滤光轮211的出射光进入积分棒212而被均匀化。在其他实施方式中,积分棒212也可以替换为其他匀光器件。在另一些实施方式中,积分棒212也可以省略,使得出射光直接进入后续的光学元件,本实用新型对此不进行限制。
实施例二
请参见图3,图3为本实用新型实施例二的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204a、收集透镜205、中继透镜207和光路校正组件209,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
第一光源201、光引导***、波长转换装置206、匀光装置202、滤光轮211、积分棒212的描述可以参照上述实施例一中的描述。
与实施例一相比,实施例二的技术方案增加了第二光源203,用于当波长转换装置206的波长转换区段处于第一激发光的光路上时发射补偿光。此外,与实施例一相比,第一分光组件204a进一步包括一补偿光引导区域,能够引导补偿光至波长转换装置。
当补偿光入射到第一分光组件204a时,补偿光透射过补偿光引导区域并经收集透镜205会聚入射到波长转换装置206,该补偿光不会被波长转换装置206吸收,而是在被散射反射(漫反射)后,成为大致呈朗伯分布的光,与受激光一同出射。其中,除少量补偿光以及部分与补偿光光谱交叠的受激光透射第一分光组件204a的补偿光引导区域并损耗掉之外,其余被收集透镜205收集的补偿光与大部分受激光沿相同光路进入出射光通道出射。
在一个实施方式中,补偿光与受激光具有交叠的波长范围。例如,补偿光的波长范围区间是(a,b),受激光的波长范围区间为(c,d),其中c<a<d。在一个实施方式中,补偿光的颜色可以与受激光相同或相近。补偿光可以用于补偿受激光的色调和亮度等中至少的一种。例如,在一个具体的实施例中,第二光源203为红色激光光源,波长转换装置206包括反射区段、绿色波长转换区段和红色波长转换区段,当红色波长转换区段处于第一激发光的光路上时,开启第二光源203,使得红色激光与红色受激光一起发出,能够使得光源装置出射的红光更接近所需要的红色,而且能够提高红光的亮度。
在本实施方式中,虽然补偿光会因补偿光引导区域的光损失而造成光斑面分布颜色不均匀,但是由于受激光与补偿光颜色交叠,补偿光只占其色光的一部分,颜色均匀性能够接受。而且,补偿光引导区域的设置不会影响激发光的均匀性,本技术方案对激发光均匀性的改善不会产生不利影响。
在本实施方式中,补偿光引导区域设置在受激光的主光轴路径上,该补偿光引导区域能够透射激发光,使得第二激发光在经光路校正组件209反射后能够通过补偿光引导区域与受激光主光轴重合。
在一个实施方式中,补偿光引导区域偏离受激光的主光轴设置,也即补偿光如同第一激发光一般,斜入射到波长转换装置的表面,但是由于补偿光入射到波长转换装置的波长转换区段,散射反射后的光变为大致呈朗伯分布的光,使其仍能够与受激光重合,而非形成“V”字型光路。该技术方案中,经光路校正组件反射后的第二激发光可以不经过补偿光引导区域而与受激光主光轴重合,因此补偿光引导区域可以不必透射激发光。
在本实用新型其它实施例(包括但不限于下述各实施例)中,若不需要补偿受激光,则用于发射补偿光的第二光源203也可以省略,本实用新型对此不进行限制。若省略用于发射补偿光的第二光源203,则第一分光组件可以不包含补偿光引导区域。
实施例三
请参见图4,图4为本实用新型实施例三的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204a、收集透镜205、第一中继透镜207、反射片208、光路校正组件209和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
上述各实施例中,波长转换装置206与滤光轮211相对独立设置,分别由两个驱动装置驱动而进行周期性运动。与之不同的是,本实施例中,波长转换装置206与滤光轮211同轴设置,在一个驱动装置的驱动下绕同一轴转动。
请参见图4A,其中波长转换装置206包括扇环形的反射区段2061、红色波长转换区段2062和绿色波长转换区段2063,滤光轮211包括扇环形的散射透射区段2111、红色修色透射区段2112和绿色修色透射区段2113。其中,反射区段2061的扇环形角度与散射透射区段2111的扇环形角度相同,红色波长转换区段2062的扇环形角度与红色修色透射区段2112的扇环形角度相同,绿色波长转换区段2063的扇环形角度与绿色修色透射区段2113的扇环形角度相同。本实施例中,反射区域2061与散射透射区域2111呈180°相对设置,该技术方案使得反射区域2061与散射透射区域2111距离最远,能够有足够的空间布置中间光路的光学元件。当然,在其他实施方式中,也可以使反射区域与散射透射区域呈0~180°任意角度设置,本实用新型对此不进行限制。
随着波长转换装置206与滤光轮211的结构位置的变化,波长转换装置206至滤光轮211之间的光路也适当调整。相对于上述实施例,本实施例增加了反射片208和第二中继透镜210,用于引导受激光、第二激发光和补偿光。其中,反射元件208将来自第一中继透镜207的受激光、第二激发光和补偿光反射至第二中继透镜210,第二中继透镜210收集受激光、第二激发光和补偿光,并将其传输至滤光轮211。
在一个实施方式中,反射元件208为金属反射镜。在另一个实施方式中,反射元件208还可以是包括介质反射膜的元件。在其他实施方式中,反射元件208还可以是其他类型的反射式光学器件,本实用新型对此不进行限制。
在本实用新型另一个实施方式中,在保留反射元件208和第二中继透镜210的情况下,也可以将波长转换装置206与滤光轮211拆分成两个相对独立设置的元件而不改变其位置,该技术方案也在本实用新型的保护范围内。
本实施例中的其他各组件可以参照实施例二及其变化实施例的描述,此处不再赘述。
本实施例基于实施例二的变化同样可运用于实施例一,此处不再赘述。
实施例四
请参见图5,图5为本实用新型实施例四的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204b、收集透镜205、第一中继透镜207、第二分光组件208a、光路校正组件209和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
在上述各实施例中,第一分光组件204或第一分光组件204a的第一区域和第二区域对第一激发光和第二激发光的透射反射特性相同。与之区别的是,本实施例中,第一区域对第一激发光的透射反射特性与第二区域对第二激发光的透射反射特性相反。
如图5A所示,第一分光组件204b包括第一区域204b1、第二区域204b2、补偿光引导区域204b3以及第四区域204b4,第一区域与第二区域不重叠。其中,第一区域204b1透射第一激发光(进一步地,反射受激光和补偿光),第二区域204b2反射第二激发光(进一步地,反射受激光和补偿光),补偿光引导区域204b3透射补偿光(进一步地,反射与补充光光谱不同的光),第四区域204b4反射受激光和补偿光。在一个实施方式中,区域204b4透射激发光,第一区域204b1与区域204b4可以融合为一整个区域。在另一个实施方式中,区域204b4反射激发光,第二区域204b2与区域204b4可以融合为一整个区域。各个区域的透射反射特性可以通过镀膜来实现,其中透射还可以通过镂空来实现,反射还可以通过设置反射层来实现。
在本实施例中,第一光源201发射第一激发光,第一激发光经匀光装置202匀光后,入射至第一分光组件204b的第一区域204b1并透射,而后第一激发光经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206。当波长转换装置206的波长转换区段处于第一激发光的光路上时,波长转换区段吸收第一激发光并出射大致呈朗伯分布的受激光,受激光经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204b,该受激光覆盖第一分光组件204的大部分区域,除少量与补偿光存在光谱交叠的受激光透射过补偿光引导区域204b3损失掉之外,其他受激光被反射至第一中继透镜207。当波长转换装置206的反射区段处于第一激发光的光路上时,第一激发光斜入射至反射区段的表面,经反射区段反射形成第二激发光,该第二激发光与第一激发光呈“V”字型光路,经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204b的第二区域204b2,第二激发光被第二区域204b2反射,并被反射至第一中继透镜207。第二光源203发射补偿光,该补偿光透射过第一分光组件204b的补偿光引导区域204b3,经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206的波长转换区段,被波长转换转换区段散射反射后成为大致呈朗伯分布的补偿光,该补偿光被收集透镜205收集后,除其中少量再次透射第一分光组件204b的补偿光引导区域204b3并损耗掉之外,其余部分与受激光沿相同光路出射。
到达第一中继透镜207的各光束中,一方面,第二激发光经第一中继透镜207收集并传输至光路校正元件209,被光路校正元件209反射至第二中继透镜210,经第二中继透镜210收集后传输至滤光轮211,该过程中,第二分光组件208a设置在第一中继透镜207与光路校正元件209之间的光路上,第二分光组件208a不影响第二激发光的传输,使第二激发光直接透射;另一方面,受激光和补偿光经第一中继透镜207收集并传输至第二分光组件208a,第二分光组件208a进一步将受激光和补偿光反射至第二中继透镜210,第二中继透镜210将受激光和补偿光收集和传输至滤光轮211。
光路校正元件209位于第二分光组件208a反射的受激光的光路的反向延长线上,光路校正元件209将第二激发光反射,使得反射后的第二激发光的主光轴与受激光的主光轴重合,从而能够在积分棒212的入射面实现颜色空间分布均匀。
在本实施例中,第二激发光两次穿过第二分光组件208a,与受激光在第二分光组件208a的受激光出射位置光路重合。相对于受激光,第二激发光从波长转换装置206至两束光的重合位置的光程大于受激光的光程,因此光路校正组件209同样包括一凸面反射面,以增大第二受激光的成像焦距。该技术特征与上述各实施例类似,都是选择凸面反射面,以解决第二激发光的从波长转换装置到第二激发光与受激光的合光位置的光程大于受激光的光程带来的颜色分布不均匀的问题。
在上述实施例一至三中,第一分光组件204或者204a既起到了区分第一激发光与受激光光路的作用,又起到了合并第二激发光与受激光光路的作用。而在本实施例中,第一分光组件204b实现了第一激发光与受激光的光路区分,第二分光组件208a实现了第二激发光与受激光的光路合并。
在一个实施方式中,若不需要补偿受激光,则可以省略第二光源203,第一分光组件的补偿光引导区域也可以省略。
本实施例中未描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述实施例的描述,此处不再赘述。
实施例五
请参见图6,图6为本实用新型实施例五的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204、收集透镜205、中继透镜207和光路校正组件209a,此外,光源装置还包括匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
与实施例一的区别在于,本实施例中,光路校正组件209a为一包括凹面反射面的光学元件,设置在第一分光组件204靠近波长转换装置206的一侧,而且波长转换装置206的反射区段出射的第二激发光不入射到第一分光组件204,而是直接被光路校正组件209a的凹面反射面反射。而且,光路校正组件209a能够透射受激光,可以通过在透明介质的凹面镀制透射激发光并反射第二激发光的滤光膜实现。
具体地,第一光源201发射第一激发光,经匀光装置202匀光后入射至第一分光组件204的第一区域,并透射过第一分光组件204,而后入射至收集透镜205,经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206。当第一激发光入射至波长转换装置206的波长转换区段时,波长转换区段吸收第一激发光并出射大致呈朗伯分布的受激光,受激光经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204,并被第一分光组件204反射至第一中继透镜207。该过程中,光路校正元件209a具有透射受激光的特性,几乎不对受激光产生影响,使其直接透射过光路校正元件209a。当第一激发光以斜入射的方式入射至波长转换装置206的反射区段时,反射区段将第一激发光转换为第二激发光,该第二激发光与第一激发光呈“V”字型光路,经收集透镜205收集并传输至光路校正元件209a,第二激发光被光路校正元件209a反射后,主光轴与受激光的主光轴重合,传输向第一中继透镜207。
在本实施例中,第二激发光未到达第一分光组件204即被光路校正组件209a反射,并于反射后与受激光主光轴光路重合,使得相对于受激光,第二激发光从波长转换装置206至两光的重合位置的光程小于受激光从波长转换装置206至两光的重合位置的光程,因此,波长转换装置206的反射区段的光斑成像到积分棒212入射面的光程小于波长转换装置206的波长转换区段的光斑成像到积分棒212入射面的光程。根据成像公式1/u+1/v=1/f,若要使得第二激发光与受激光的成像位置相同,则需要减小第二激发光的成像焦距f。通过设置包括凹面反射面的光路校正组件209,减小了成像焦距,使得第二激发光与受激光能够在同一位置成像,从而保证了光源装置出射光的空间分布均匀性。
相对于上述各实施方式中光路校正组件包括凸面反射面的技术方案,本实施例的技术方案中部分受激光需要穿过光路校正组件,这使得受激光的均匀性不可避免的受到一些影响。但是由于第二激发光为小发散角的光,光路校正组件的面积较小,因此在一些要求相对较低的应用场合,也可以接受本实施例的技术方案。
本实施例未描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述实施例一的描述,此处不再赘述。
实施例六
请参见图7,图7为本实用新型实施例六的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204a、收集透镜205、第一中继透镜207、反射片208、光路校正组件209a和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
相对于实施例五,本实施例增加了第二光源203,用于当波长转换装置206的波长转换区段处于第一激发光的光路上时发射补偿光。此外,与实施例五相比,第一分光组件204a进一步包括一补偿光引导区域,能够透射补偿光。该区别变化具体可以参照实施例二相对于实施例一的变化,此处不再赘述。
相对于实施例五,本实施例中的波长转换装置206与滤光轮211同轴设置,在一个驱动装置的驱动下绕同一轴转动。而且随着波长转换装置206与滤光轮211的结构位置的变化,波长转换装置206至滤光轮211之间的光路也适当调整,增加了反射片208和第二中继透镜210,用于引导受激光、第二激发光和补偿光。其中,反射元件208将来自第一中继透镜207的受激光、第二激发光和补偿光反射至第二中继透镜210,第二中继透镜210收集受激光、第二激发光和补偿光,并将其传输至滤光轮211。该区别变化具体可以参照实施例三相对于实施例二的变化,此处不再赘述。
本实施例也可以看作将实施例三与实施例五结合,将实施例三中的包括凸面反射面的光路校正元件209替换为包括凹面反射面的光路校正元件209a,同时将光路校正元件209a的位置设置在波长转换装置206与第一分光组件204a之间的光路上。
本实施例未描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述各实施例的描述,此处不再赘述。
实施例七
请参见图8,图8为本实用新型实施例七的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204b、收集透镜205、第一中继透镜207、第二分光组件208a、光路校正组件209a和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
实施例七相对于实施例六的区别类似于实施例四相对于实施例三的区别。在本实施例中,第一分光组件204b同样可参照图5A,包括第一区域204b1、第二区域204b2、补偿光引导区域204b3和第四区域204b4,第一分光组件204b的第一区域204b1对第一激发光的透射反射特性与第一分光组件204b的第二区域204b2对第二激发光的透射反射特性相反。
具体地,第一光源201发出的第一激发光经匀光装置202匀光后,入射至第一分光组件204b的第一区域204b1并透射,而后第一激发光经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206。当波长转换装置206的波长转换区段处于第一激发光的光路上时,波长转换区段吸收第一激发光并出射大致呈朗伯分布的受激光,受激光经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204b,该受激光覆盖第一分光组件204b的大部分区域,除少量与补偿光存在光谱交叠的受激光透射过补偿光引导区域204b3损失掉之外,其他受激光被反射至第一中继透镜207。当波长转换装置206的反射区段处于第一激发光的光路上时,第一激发光斜入射至反射区段的表面,经反射区段反射形成第二激发光,该第二激发光与第一激发光呈“V”字型光路,经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204b的第二区域204b2,第二激发光被第二区域204b2反射,并被反射至第一中继透镜207。第二光源203发射补偿光,该补偿光透射过第一分光组件204b的补偿光引导区域204b3,经收集透镜205会聚后传输至波长转换装置206的波长转换区段,被波长转换转换区段散射反射后成为大致呈朗伯分布的补偿光,该补偿光被收集透镜205收集后,除其中少量再次透射第一分光组件204b的补偿光引导区域204b3并损耗掉之外,其余部分与受激光沿相同光路出射。
到达第一中继透镜207的各光束中,一方面,第二激发光经第一中继透镜207收集并传输至光路校正元件209a,被光路校正元件209a反射至第二中继透镜210,经第二中继透镜210收集后传输至滤光轮211;另一方面,受激光和补偿光经第一中继透镜207收集并传输至第二分光组件208a,第二分光组件208a进一步将受激光和补偿光反射至第二中继透镜210,第二中继透镜210将受激光和补偿光收集和传输至滤光轮211。其中,第二激发光不经过第二分光组件208a,直接入射到光路校正元件209。而部分受激光和补偿光则透射过光路校正组件209a,这使得受激光的均匀性不可避免的受到一些影响。但是由于第二激发光为小发散角的光,光路校正组件209a的面积较小,因此在一些要求相对较低的应用场合,也可以接受本实施例的技术方案。
在本实施例中,受激光依次分别经第一分光组件204b和第二分光组件208a引导后,透射过光路校正组件209a,第二激发光经光路校正组件209a反射,两光在光路校正组件209a的第二激发光出射位置光路重合,使得相对于受激光,第二激发光从波长转换装置206至两光的重合位置的光程小于受激光从波长转换装置206至两光的重合位置的光程,因此,波长转换装置206的反射区段的光斑成像到积分棒212入射面的光程小于波长转换装置206的波长转换区段的光斑成像到积分棒212入射面的光程。光路校正组件209a反射第二激发光的面为凹面反射面,使得第二激发光和受激光能够在相同的位置成像,实现颜色空间分布均匀。
本实施例中,由于第二激发光不入射到第二分光组件208a,因此第二分光组件208a也可以为一反射片。
本实施例未详细描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述各实施例的描述,此处不再赘述。
实施例八
请参见图9,图9为本实用新型实施例八的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204c、收集透镜205、中继透镜207和光路校正组件209,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
上述各实施方式中,第一激发光经匀光装置202匀光后,透射过第一分光组件204/204a/204b,然后入射到波长转换装置206。与之不同的是,在本实施例中,第一激发光被第一分光组件204c反射,然后经收集透镜205入射到波长转换装置206。
如图9A所示,本实施例中,第一分光组件204c包括第一区域204c1、第二区域204c2、补偿光引导区域204c3以及第四区域204c4。其中,第一区域204c1反射第一激发光并透射受激光和补偿光,第二区域204c2反射第二激发光并透射受激光和补偿光,补偿光引导区域204c3反射补偿光并透射第二激发光和至少部分受激光,第四区域204c4透射受激光和补偿光。
具体地,第一光源201发射的第一激发光经匀光装置202匀光后,入射至第一分光组件204c的第一区域204c1,并在该区域被反射,而后入射至收集透镜205,经收集透镜205会聚后入射至波长转换装置206。
当波长转换装置206的反射区段位于第一激发光的光路上时,第一激发光以主光轴斜入射的方式入射至反射区段,反射后形成第二激发光,该第二激发光与第一激发光呈“V”字型光路,经收集透镜205收集并传输至第一分光组件204c的第二区域204c2,第二激发光被第二区域204c2反射,并被反射至光路校正元件209b,光路校正元件209b包括一凸面反射面,该凸面反射面反射第二激发光,使其进入出射光通道。当波长转换装置206的波长转换区段位于第一激发光的光路上时,波长转换区段吸收第一激发光并发出受激光,该受激光大致呈朗伯分布,被收集透镜205收集后,该受激光透射过第一分光组件204c,进入出射光通道。
本实施例中,第一分光组件204c对第一激发光和受激光的透射反射特性相反,起到了区分第一激发光与受激光光路的作用。在入射到第一分光组件204c之前,部分受激光入射到光路校正元件209b,该部分受激光直接透射过光路校正元件209b。
第二光源203发出的补偿光经第一分光组件204c的补偿光引导区域204c3反射后,经收集透镜205收集并传输至波长转换装置206,被波长转换装置206的波长转换区段散射反射为近似呈朗伯分布的光,而后被收集透镜205收集并传输至第一分光组件204c。此时,补偿光与受激光合为一束出射,除少量补偿光及与补偿光波长范围重叠的受激光被补偿光引导区域204c3反射后损失外,其余补偿光和受激光经过第一分光组件204c的除补偿光引导区域204c3外的区域透射,进入出射光通道。
在本实施例中,光路校正元件209b设置在波长转换装置206与第一分光组件204c之间的光路上,通过光路校正元件209b,第二激发光、受激光和补偿光的主光轴重合,成为一束光入射到第一分光组件204c上。其中,受激光和补偿光为朗伯分布的光,覆盖了第一分光组件204c的大部分区域,而第二激发光仍为近似高斯分布的小发散角的光,第二激发光入射至补偿光引导区域204c3并透射。
本实施例中的第一分光组件204c为一个整体,其上的各个区域通过镀膜或者开孔等方式实现。在另一个实施方式中,由于第一分光组件透射受激光,也可以将第一分光组件设置为相对独立的几个滤光片,例如设置彼此独立的第一区域204c1滤光片、第二区域204c2滤光片、补偿光引导区域204c3滤光片,也能够实现本实用新型的技术效果。
在本实施例的一个变形实施例中,第二区域204c2透射第二激发光,在第二激发光透射过第二区域后的光路上设置一反射片,用于改变第二激发光的方向,使其入射至光路校正元件209b(同样包括凸面反射面),第二激发光经光路校正元件209b反射后,与透射过光路校正元件209b的受激光主光轴重合。在该实施方式中,光路校正元件209b设置在第一分光组件204c之后的光路上,即受激光先通过第一分光组件204c,然后通过光路校正元件209b。
在本实施例的一个变形实施例中,也可以不设置第二光源203,那么相应的,补偿光引导区域204c3也可以省略,但是原补偿光引导区域204c3需要能够透射第二激发光。
本实施例中,在光束到达207前,第二激发光、补偿光和受激光已成为主光轴重合的一束合光,通过设置反射镜可以任意改变滤光轮211和积分棒212的位置。例如可以通过两个45°放置的反射镜,将光束翻转180°,将滤光轮211与波长转换装置206同轴一体设置,如同实施例三、四、六、七一般。
本实施例未详细描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述各实施例的描述,此处不再赘述。
实施例八相对于上述实施例一至七,对第一分光组件的特性进行了变换,在保持使第一分光组件对第一激发光和受激光透射反射特性相反的前提下,将第一激发光和受激光的透射反射特性进行了调换。该变换也可以应用到实施例一至七中,相应的对各反射镜的透射反射特性进行改变,并在需要时增减反射片或波长滤光片即可,此处不再赘述。
实施例九
请参见图10,图10为本实用新型实施例九的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204a、收集透镜205、第一中继透镜207、反射片208、光路校正组件209和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211和积分棒212。
与实施例三相比,本实施例的区别在于,第一光源201发出的第一激发光在经过匀光装置202匀光后,以主光轴不垂直于波长转换装置206的表面的方向入射于收集透镜205,因此,第一激发光在入射至收集透镜205前,其主光轴方向与收集透镜205的中心轴不平行。
由于反射对称性,第二激发光经收集透镜205收集并出射后,第二激发光的主光轴也不垂直于波长转换装置206的表面,该实施例使得第一激发光能够与第二激发光之间的夹角进一步扩大,从而避免两束光之间产生影响。
在一个实施方式中,光路校正组件209与第一分光组件不平行设置,入射至光路校正组件209的第二激发光与被光路校正组件209反射的第二激发光的夹角不等于90°。由于第一激发光的入射方向角度偏移,使得第二激发光的方向也发生角度偏移,而受激光不受影响,因此,为使得第二激发光能够与受激光的主光轴重合,需要通过修改光路校正组件的摆放角度来控制第二激发光的方向。在一个实施方式中,第二激发光经光路校正组件反射后,角度改变90°±4°。该技术方案能够在光路略微偏离的状态下仍能通过光路校正组件的摆放角度控制第二激发光与受激光的光路重合,提高了光源装置设计的自由度。
本实施例相对于实施例三的区别特征也可结合到其他各实施例中,本实施例未详细描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述各实施例的描述,此处不再赘述。
实施例十
请参见图11,图11为本实用新型实施例十的光源装置的结构示意图。光源装置包括第一光源201、光引导***和波长转换装置206,其中,光引导***包括第一分光组件204a、收集透镜205、第一中继透镜207、反射片208、光路校正组件209和第二中继透镜210,此外,光源装置还包括第二光源203、匀光装置202、滤光轮211、积分棒212和补偿光引导组件213。
与上述包括第二光源203的实施例不同的是,上述各实施例中,第二光源203发出的补偿光先入射到波长转换区段,然后经散射反射后形成朗伯分布的光并与受激光一同出射,即补偿光与受激光在波长转换区段的发光表面位置合光;而本实施例十的第二光源203发出的补偿光不入射至波长转换区段,而是在受激光产生后,通过补偿光引导组件213与受激光合光。该技术方案避免了补偿光被波长转换装置散射而造成的光损失,极大的提高了补偿光的光利用率。
在本实施例中,补偿光引导组件213设置于受激光的出射光路上,具体地,设置于积分棒212的出射光路上,受激光和补偿光分别从两个方向入射于补偿光引导组件213,从而合为一束。补偿光引导组件213可以如图所示,在一个透明基板上设置小反射区来实现,其中补偿光入射到小反射区,被小反射区反射,受激光覆盖补偿光引导组件213的大部分区域,入射到非小反射区的透明基板的受激光直接透射。进一步地,还可以通过镀膜使得小反射区仅反射补偿光波长范围的光,透射其他波长范围的光。在一个实施方式中,还可以将补偿光引导组件213对受激光和补偿光的透射反射特性调换,可以通过在反射片上设置补偿光透射区域来实现该技术方案。
在本实施例中,补偿光引导组件213设置在积分棒212的出射光路上,在其他实施方式中,补偿光引导组件213也可以设置于其他位置,例如,可以设置于积分棒212的入射光的光路上,或者设置于波长转换装置与滤光轮之间的光路上。总之,本实施例部分的技术方案宗旨在于,避免补偿光入射到波长转换区段,从而避免补偿光因波长转换区段的散射而造成的光损失。
本实施例关于第二光源203发出的补偿光与受激光合光的技术特征可以应用到本实用新型其他实施方式中,本实施例未详细描述的各光学元件对于光束的光学处理以及光束传输过程等,可参照上述各实施例的描述,此处不再赘述。
实施例十一
上述实施例一至十及各个变形实施例中,光路校正组件都是曲面反射面,其中,或者通过凸面反射面对光束进行发散,或者通过凹面反射面对光束进行会聚,光路校正组件都是通过一个器件同时实现改变第二激发光的传播方向与改变光束角分布。
与之不同的是,在本实施例中,通过两个光学器件的组合实现曲面反射面的功能,利用平面反射面改变第二激发光的方向,利用透镜改变第二激发光的角分布。在一个实施方式中,通过平面反射面与凹透镜的组合来替代凸面反射面,既可以使得第二激发光先穿过凹透镜,然后入射到平面反射面,也可以使得第二激发光先被平面反射面反射,然后透射过凹透镜。在另一个实施方式中,通过平面反射面与凸透镜的组合来替代凹面反射面,既可以使得第二激发光先穿过凸透镜,然后入射到平面反射面,也可以使得第二激发光先被平面反射面反射,然后透射过凸透镜。
本实施例对光路校正组件进行了替换,对于用平面反射面与凹透镜的组合来替代凸面反射面的实施方式,其他组件可以参照上述实施例中采用凸面反射面的光路校正组件的技术方案的具体描述;对于用平面反射面与凸透镜的组合来替代凹面反射面的实施方式,其他组件可以参照上述实施例中采用凹面反射面的光路校正组件的技术方案的具体描述,但需满足平面反射面对受激光的透射反射特性与原曲面反射面相同。
可以理解,在曲面反射面的基础上,也可以进一步增加一个或多个平面反射面,与曲面反射面共同组成光路校正组件,只要使得最后一次反射后的第二激发光主光轴与受激光的主光轴重合即可。
本实用新型还要求公开了一种投影***,该投影***包括上述各实施例中的光源装置,还包括光调制装置和镜头装置,通过将光源装置的出射光投射到光调制装置的光调制器上,并根据输入的图像信号对该光的空间分布进行调制,经调制后的光经镜头装置出射形成图像,从而实现投影显示功能。
本实用新型的投影显示***既可以应用于投影机如影院投影机、工程投影机、微型投影机、教育投影机、拼墙投影机、激光电视等,也可以应用于图像照明如图像投影灯、交通工具(车船飞机)灯、探照灯、舞台灯等场景。
本说明书中所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,由本申请任意两个或两个以上的实施例的部分或全部技术特征组成的可行的技术方案,都属于本实用新型保护的范围。
以上所述仅为本实用新型的实施方式,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种光源装置,其特征在于,包括第一光源、光引导***和波长转换装置;
所述第一光源用于发射第一激发光,所述第一激发光沿入射光通道入射至所述光引导***;
所述光引导***用于将所述第一激发光引导至所述波长转换装置;
所述波长转换装置包括波长转换区段和反射区段,所述波长转换装置周期性运动以使得所述波长转换区段和反射区段分时周期性地位于第一激发光的光路上,所述波长转换区段吸收所述第一激发光并出射受激光,所述第一激发光斜入射至所述反射区段的表面,被反射后形成第二激发光;
所述光引导***还用于收集所述受激光和第二激发光,并引导所述受激光和第二激发光沿出射光通道出射;
其中,所述光引导***包括光路校正组件,所述光路校正组件位于所述第二激发光的光路上,用于反射所述第二激发光,并使反射后的第二激发光的主光轴与所述受激光的主光轴重合,还用于改变第二激发光的光束角分布,使所述第二激发光与所述受激光在沿光束传播方向上的成像位置重合。
2.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,所述光路校正组件包括曲面反射面,用于同时改变所述第二激发光的方向和光束角分布;或者
所述光路校正组件包括平面反射面与透镜,所述平面反射面用于改变所述第二激发光的方向,所述透镜用于改变所述第二激发光的角分布。
3.根据权利要求2所述的光源装置,其特征在于,所述光路校正组件包括凸面反射面或者包括平面反射面与凹透镜的组合,从所述波长转换装置至所述第二激发光与所述受激光的重合位置,所述第二激发光的光程大于所述受激光的光程。
4.根据权利要求3所述的光源装置,其特征在于,所述光引导***包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相同;
所述第二激发光经过所述第二区域后传输至所述光路校正组件,所述第二激发光与所述受激光在所述第一分光组件的受激光出射位置光路重合。
5.根据权利要求3所述的光源装置,其特征在于,所述光引导***包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相反;
所述光引导***包括第二分光组件,所述第二激发光经过所述第二分光组件后传输至所述光路校正组件,所述第二激发光与所述受激光在所述第二分光组件的受激光出射位置光路重合。
6.根据权利要求2所述的光源装置,其特征在于,所述光路校正组件包括凹面反射面或者包括平面反射面与凸透镜的组合,从所述波长转换装置至所述第二激发光与所述受激光的重合位置,所述第二激发光的光程小于所述受激光的光程,所述光路校正组件透射所述受激光。
7.根据权利要求6所述的光源装置,其特征在于,所述光引导***还包括第一分光组件,所述第一分光组件包括第一区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光不经过所述第一分光组件,所述第二激发光与所述受激光在所述光路校正组件的第二激发光出射位置光路重合。
8.根据权利要求6所述的光源装置,其特征在于,所述光引导***还包括第一分光组件,所述第一分光组件包括不重叠的第一区域和第二区域,所述第一激发光入射至所述第一区域,所述第二激发光入射至所述第二区域,所述第一区域对所述第一激发光的透射反射特性与所述第二区域对所述第二激发光的透射反射特性相反;
所述光引导***还包括第二分光组件,所述第二激发光不经过所述第二分光组件,所述受激光依次分别经所述第一分光组件和第二分光组件引导后,透射过所述光路校正组件,并在所述光路校正组件的第二激发光出射位置与所述第二激发光光路重合。
9.根据权利要求4、5、7或8中任一项所述的光源装置,其特征在于,还包括第二光源,用于当所述波长转换区段处于所述第一激发光的光路上时发射补偿光,所述补偿光与所述受激光具有交叠的波长范围,所述第一分光组件包括补偿光引导区域,用于将所述补偿光引导至所述波长转换装置。
10.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,还包括用于发射补偿光的第二光源和补偿光引导组件,所述补偿光引导组件设置于所述受激光的出射光路上,所述补偿光与所述受激光具有交叠的波长范围,所述补偿光与所述受激光通过所述补偿光引导组件合光。
11.根据权利要求1~8,10中任一项所述的光源装置,其特征在于,入射至所述光路校正组件的第二激发光与被所述光路校正组件反射的第二激发光的夹角不等于90°。
12.一种投影***,包括权利要求1至11中任一项所述的光源装置,还包括光调制装置和镜头装置。
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