发光装置及相关投影系统的制作方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种发光装置及相关投影系统，该发光装置包括激光光源，用于产生第一光和激发光，其中第一光的波长大于激发光的，且第一光的峰值波长和激发光的峰值波长之间的距离小于等于20nm；第一干涉滤光膜，用于对以大于0度角入射的第一光和激发光进行分光或者合光；其中第一光为s偏振光，所述激发光为p偏振光；第一干涉滤光膜对s偏振光的滤光曲线为反射第一范围波长光，对p偏振光的滤光曲线为透射第二范围波长光；或者，第一光为p偏振光，所述激发光为s偏振光；第一干涉滤光膜对s偏振光的滤光曲线为反射第二范围波长光，对p偏振光的滤光曲线为透射第一范围波长光。本发明能提供一种能够使用较大容差的滤光膜的发光装置。
【专利说明】发光装置及相关投影系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及照明及显示【技术领域】，特别是涉及一种发光装置及相关投影系统。
【背景技术】
[0002]利用蓝光激发黄光荧光粉以产生黄色受激光，再将该黄色受激光与未被荧光粉吸收的蓝光混合而成白光，是现有技术的投影显示等领域中常用的白光光源方案。但是目前使用的用于激发黄光荧光粉的蓝光激光一般为445nm的蓝光激光，因其激发荧光粉的效率较高。而这个波长范围内的蓝光激光的颜色偏紫，不适合直接用于投影显示。
[0003]常用的一种解决方案是在光源系统中采用波长较长的462nm的蓝光激光和黄色受激光合光，以改善白光颜色。然而，在光路结构中，在对445nm的蓝光激光和462nm的蓝光激光进行合光或者将一束包含该两种光的合光分光成沿不同路径传播的445nm激光和462nm激光时,一般米用的方法为波长合光/分光或者偏振合光/分光。
[0004]但是，米用偏振片分光时偏振片对光的损耗较大,而滤光片对光的损耗较小，但由于上述两种激光的波长距离较小，因此对滤光片的滤光曲线的通带/阻带边缘的陡度要求较高，这提高了滤光片的制作成本。而且，同一批中的滤光片的滤光曲线的通带/阻带边缘并不完全一致，利用波长分光会要求该滤光片的滤光曲线的通带/阻带边缘所在的波长范围的容差较小。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种能够使用较大容差的滤光膜的发光装置。
[0006]本发明实施例提供一种发光装置，包括:
[0007]激光光源，包括第一激光模组和第二激光模组，分别用于产生第一范围波长的第一光和第二范围波长的激发光，其中第一范围波长大于第二范围波长，且第一光的峰值波长和激发光的峰值波长之间的距离小于等于20nm ；
[0008]第一干涉滤光膜，来自所述激光光源的第一光和激发光分别从该第一干涉滤光膜的两侧均以大于O度的入射角入射并被引导至同一光通道出射；或者来自所述激光光源的第一光和激发光从该第一干涉滤光膜的同一侧以大于O度的入射角入射,并被引导至不同的光通道出射；其中
[0009]第一光为s偏振光,所述激发光为P偏振光；第一干涉滤光膜对s偏振光的滤光曲线为反射第一范围波长光，对P偏振光的滤光曲线为透射第二范围波长光；或者，
[0010]第一光为P偏振光，所述激发光为s偏振光；第一干涉滤光膜对s偏振光的滤光曲线为反射第二范围波长光，对P偏振光的滤光曲线为透射第一范围波长光。
[0011]优选地,第一光的峰值波长位于范围440nm至455nm内，所述激发光的峰值波长位于范围455nm至470nm内。
[0012]优选地，所述发光装置还包括:
[0013]波长转换装置，包括波长转换层，用于接收所述激发光，并于同一侧出射至少部分受激光，或者受激光和未被吸收的激发光的至少部分混合光；[0014]散射装置，包括具有第一表面的散射层，该第一表面用于接收第一光并出射至少部分经该散射装置散射的第一光；
[0015]导光装置，包括第一区域和第二区域，其中第一区域小于第二区域，且第一区域上设有第一干涉滤光膜；来自所述激光光源的第一光和激发光从第一光通道一起入射至第一区域，并分别被引导至所述散射装置和所述波长转换装置；该导光装置的第二区域用于将来自所述波长转换装置的受激光和来自所述散射层第一表面的第一光引导至第二光通道出射。
[0016]优选地，所述散射装置和所述波长转换装置相互固定；所述发光装置还包括驱动装置，用于对该波长转换装置和散射装置进行驱动，使得激发光和第一光分别在该波长转换装置和散射装置上形成的光斑按预定路径运动；
[0017]所述导光装置还包括第一反射元件，用于将来自所述导光装置的第一光引导至所述散射装置，并将来自所述散射层第一表面的第一光引导至所述导光装置背向所述受激光入射的一侧；或者
[0018]该第一反射元件用于将来自所述导光装置的激发光引导至所述波长转换装置，并将来自所述波长转换装置的受激光引导至所述导光装置背向所述激发光入射的一侧。
[0019]优选地，所述导光装置为滤光片，该滤光片的第一区域和第二区域上分别镀有不同光学特性的膜。
[0020]优选地,所述导光装置包括第一滤光片和第二滤光片，第一滤光片包括第一位置和第二位置，第二滤光片层叠固定在第一滤光片的第一位置上面向所述激光光源的一侧；
[0021]第一滤光片的第一位置与第二滤光片构成所述导光装置的第一区域，第一滤光片的第二位置构成所述导光装置的第二区域。
[0022]优选地，所述激光光源还包括第三激光模组，用于产生第三范围波长的第二光；
[0023]所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述散射装置，第二区域还用于将来自所述散射层第一表面的第二光引导至第二光通道出射；或者，
[0024]所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述波长转换装置，所述波长转换层不吸收第二光，第二区域还用于将经所述波长转换装置散射反射的第二光引导至第二光通道出射。
[0025]优选地，第二光为红外光。
[0026]优选地，第二光为紫外光，所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的紫外光引导至所述散射装置，第二区域还用于将来自所述散射层第一表面的紫外光引导至第二光通道出射。
[0027]优选地，所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述波长转换装置，所述波长转换层不吸收第二光，第二区域还用于将经所述波长转换装置散射反射的第二光引导至第二光通道出射；
[0028]所述波长转换装置还包括散射层，位于所述波长转换层背向所述激发光入射的一侧。
[0029]优选地，所述激光光源还包括合光装置，该第一和第二激光模组中的一个激光模组所发光经该合光装置透射形成透射光，另一激光模组所发光经该合光装置反射形成反射光，且该透射光和反射光平行且不重合，该透射光和反射光相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光。
[0030]本发明实施例还提供一种投影系统，包括上述发光装置。
[0031]与现有技术相比，本发明包括如下有益效果:
[0032]利用干涉滤光膜的入射光的入射角度大于O度时,该干涉滤光膜对P偏振光和s偏振光的滤光曲线的通带边缘之间存在一个宽度的光学特性，将第一光和激发光的偏振态与干涉滤光膜的滤光曲线进行配合，以同时利用波长和偏振的区别来区分第一光和激发光的光路，相比只利用波长的区别，能够提高滤光膜的容差。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1A是本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；
[0034]图1B是图1A所示发光装置中第一干涉滤光膜的滤光曲线和激光光源的光谱图；
[0035]图1C是本发明的发光装置的又一个实施例的结构示意图；
[0036]图1D是图1C所示发光装置中第一干涉滤光膜的滤光曲线和激光光源的光谱图；
[0037]图2是本发明的发光装置的又一个实施例的结构示意图；
[0038]图3是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图；
[0039]图4是本发明的发光装置的激光光源的另一种结构示意图；
[0040]图5是图4所示激光光源中合光装置的结构示意图；
[0041]图6是本发明的发光装置的激光光源的另一种结构示意图；
[0042]图7是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图；
[0043]图8是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044]为了引用和清楚起见，下文以及附图中使用的技术名词的说明如下:
[0045]P偏振光:偏振方向在入射方向和反射方向所构成的平面内的偏振光。
[0046]s偏振光:偏振方向在垂直于入射方向和反射方向所构成的平面的偏振光。
[0047]下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
[0048]实施例一
[0049]请参阅图1A，图1A是本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图。发光装置包括激光光源100和第一干涉滤光膜130。
[0050]如图1B所示，图1B是图1A所示发光装置中第一干涉滤光膜的滤光曲线和激光光源的光谱图。激光光源100包括第一激光模组110和第二激光模组130，分别用于产生第一范围波长的第一光和第二范围波长的激发光，其中第一范围波长大于第二范围波长，且第一光的峰值波长和激发光的峰值波长之间的距离LO小于等于20nm。在本实施例中，第一光为s偏振态光,激发光为P偏振态光。
[0051]来自激光光源100的第一光和激发光分别从该第一干涉滤光膜130的两侧均以大于O度的入射角入射并被引导至同一光通道出射。具体地，本实施例中该两束光均以45度角入射于第一干涉滤光膜130的两侧。
[0052]当包含P偏振光和/或s偏振光的光垂直入射于干涉滤光片时，干涉滤光片对该两种偏振光的滤光曲线是一样的。当该两种偏振光的入射角增大时，由于干涉滤光片的膜层的作用，滤光片对光的阻带会向短波方向漂移，并且S偏振光的阻带会变得比P偏振光的阻带宽，使得P偏振光与S偏振光对应的透过率曲线通带边缘错开一定距离。随着入射于滤光片的入射角度越大，P偏振光的阻带与S偏振光的阻带宽度相差变大，P偏振光与S偏振光对应的透过率曲线通带边缘的距离越大。P偏振光与S偏振光所对应的透过率曲线通带边缘错开的位置所对应的波长，是可以由膜层设计来改变的。
[0053]如图1B所示，滤光曲线101为第一干涉滤光膜对以X (X>0)度角入射的s偏振光的滤光曲线，滤光曲线102为第一干涉滤光膜对以X (X>0)度角入射的P偏振光的滤光曲线。该两个滤光曲线均为第一干涉滤光膜对垂直入射光的滤光曲线向短波方向漂移后得到的，且滤光曲线101的通带边缘位于滤光曲线102的通带边缘的短波方向一边。本实施例中，该两个滤光曲线均为低通的。
[0054]本实施例中，滤光曲线101的通带边缘所对应的波长小于第一范围波长并大于第二范围波长，以将第一光反射。滤光曲线102的通带边缘所对应的波长大于第二范围波长并小于第一范围波长，以将激发光透射，进而将第一光和激发光引导至同一光通道出射。
[0055]当然，在实际运用中，滤光曲线101的通带也可以和激发光的光谱有交叠，或者滤光曲线102的通带也可以和第一光的光谱有交叠，只要使得滤光曲线101的通带边缘所对应波长小于第一范围波长(即第一光的波长范围位于滤光曲线101的阻带内)，且滤光曲线102的通带边缘所对应的波长大于第二范围波长(即激发光位于滤光曲线102的通带内)，即可实现将第一光和激发光合光的目的。
[0056]容易理解的是，本实施例中，第一干涉滤光膜也可以是透射第一光并反射激发光。请参阅图1C和图1D，图1C是本发明的发光装置的又一个实施例的结构示意图，图1D是图1C所示发光装置中第一干涉滤光膜的滤光曲线和激光光源的光谱图。本实施例与图1A所示实施例的区别在于:
[0057]第一干涉滤光膜140的滤光曲线为高通的。对入射角大于O的入射光，由于同一干涉滤光膜对s偏振光的阻带总会比P偏振光的宽，可知图1D中滤光曲线103为第一干涉滤光膜对以X (X>0)度角入射的P偏振光的滤光曲线，滤光曲线104为第一干涉滤光膜对以X (X>0)度角入射的s偏振光的滤光曲线，其中滤光曲线103的通带边缘位于滤光曲线104的通带边缘的短波方向一边。那么相对应地，为使第一光的光谱距离第一干涉滤光膜的通带边缘更远，将第一光设为P偏振光；为使激发光的光谱距离第一干涉滤光膜的通带边缘更远，将激发光为s偏振光。
[0058]本实施例中，滤光曲线103的通带边缘所对应的波长小于第一范围波长并大于第二范围波长，以将第一光透射。滤光曲线102的通带边缘所对应的波长大于第二范围波长并小于第一范围波长，以将激发光反射，进而将第一光和激发光引导至同一光通道出射。
[0059]当然，在实际运用中，滤光曲线103的通带也可以和激发光的光谱有交叠，或者滤光曲线104的通带也可以和第一光的光谱有交叠，只要使得滤光曲线103的通带边缘所对应波长小于第一范围波长(即第一光的波长范围位于滤光曲线101的通带内)，且滤光曲线104的通带边缘所对应的波长大于第二范围波长(即激发光位于滤光曲线104的阻带内)，即可实现将第一光和激发光合光的目的。
[0060]在一些场合中(例如需精确掌控合光的色温)，激发光和第一光的量需精确控制，因此在对该两束光分光或合光时需较为精确地对这两束光分光/合光。现有技术中采用的将同一光通道入射的445nm和462nm蓝光激光分光的方法为米用波长分光或者偏振分光，在只采用波长分光的方案中，由于该两种蓝光激光之间的波长距离较小，因此滤光片在制作的过程中对滤光曲线的边缘的陡度要求较高，而且在制作过程中同一批滤光片的边缘所在波长范围的容差较小，但这样的滤光片的加工难度较大，且价格较昂贵。而在采用线栅偏振片分光的方案中，光束在通过偏振片时会产生较高的光损耗，因此也不是优选方案。
[0061]本实施例中，第一干涉滤光膜130利用其对P偏振光和s偏振光的滤光曲线的通带边缘之间存在一个宽度的光学特性(其中对s偏振光的滤光曲线的阻带宽度大于对P偏振光的滤光曲线的阻带宽度)，将第一光和激发光的偏振态与干涉滤光膜的滤光曲线进行配合，采用了结合波长分光和偏振分光的方法，相比只利用波长分光中的滤光曲线的通带边缘，该干涉滤光膜分别针对P偏振光和s偏振光的滤光曲线的通带边缘更远离该两种偏振光的光谱，降低了对滤光片的制作要求，提高对滤光膜的滤光曲线的通带/阻带边缘所在的波长范围的容差；而相比只利用偏振分光的方案则降低了光损耗。
[0062]在本实施例中，只对从第一干涉滤光膜的两侧入射的第一光和激发光进行合光进行举例，容易理解的是，也可以采用同样的方法来对从同一通道以大于O度的入射角入射至第一干涉滤光膜的第一光和激发光进行分光。
[0063]实施例二
[0064]请参阅图2，图2是本发明的发光装置的又一个实施例的结构示意图。发光装置包括激光光源1、波长转换装置2、散射装置3和导光装置4。
[0065]激光光源I包括第一激光模组11和第二激光模组12，分别用于产生第一范围波长的第一光和第二范围波长的激发光，其中第一范围波长大于第二范围波长。在本实施例中，第一激光模组11用于出射峰值波长位于范围440nm至455nm内、呈s偏振态的蓝光激光，其中该波长的蓝光激光激发波长转换材料的效率较高，第二激光模组12用于出射峰值波长位于范围455nm至470nm内、呈P偏振态的蓝光激光，其中该波长范围内的蓝光激光更符合REC709标准，该两个激光模组位于同一平面上排列成一个阵列。当然，在实际运用中，该两个激光模组也可以不是位于同一平面上，而是该两个激光模组的光在空间上直接拼凑成一束光。
[0066]波长转换装置2包括层叠设置的波长转换层21和反射基底22。波长转换层21包括相对的第一表面和第二表面，其中第一表面背向反射基底22，用于接收激发光。波长转换层21设有波长转换材料，用于吸收激发光并出射受激光或者受激光和未被吸收的激发光的混合光。
[0067]本实施例中，波长转换材料具体为黄光波长转换材料，用于接收激发光并将其转化为黄色受激光出射，其中该受激光呈朗伯分布。在实际运用中，波长转换材料可以是荧光粉、量子点或荧光染料等具有波长转换能力的材料。波长转换材料一般会用粘接剂粘接成一个整体，最常用的是硅胶粘接剂，其化学性质稳定、有较高的机械强度。但是硅胶粘接剂的可耐受温度较低，一般在300摄氏度至500摄氏度。为了应用于大功率的发光装置中，优选地，可以用无机粘接剂来将波长转换材料粘接成一个整体，例如水玻璃或者玻璃粉，以实现耐高温的反射式荧光粉轮。例如将荧光粉与玻璃粉(若温度要求低，可以使用低温玻璃粉)在一定的惰性气氛保护下融化混合再成型。
[0068]反射基底22为镀有反射层的基底，用于承载波长转换层21，并将波长转换层21从面向该反射基底22的一侧出射的受激光反射至另一侧出射。本实施例中，反射基底22具体为镀有高反射银膜的铝板。在实际运用中，基板还可以是透明玻璃或者其它材料构成，优选为具有较高的导热率的材料，以更好地对波长转换层21进行散热。所使用的材料可以是金属，例如铜和铝，也可以是陶瓷导热材料，例如氮化铝或氧化铝陶瓷。这只是对于基底材料的选取的举例，并不限制其它材料的使用。甚至在波长转换层本身刚性足够的情况下(例如波长转换层是通过将波长转换材料掺杂在透明玻璃中形成的)，基板是可以省略的，只需要在波长转换层21背向激发光入射的一面设置反射层即可。甚至，在刚性足够的波长转换层厚度足够的情况下，也可以不需要设置反射层。
[0069]散射装置3包括层叠设置的散射层31和反射基底32。散射层31包括相对的第一表面和第二表面，其中第一表面用于接收第一光。散射层31设有散射材料或者散射结构，以对入射于其上的激光进行散射。该散射层31优选包括白色多孔陶瓷或白色散射材料，其中该白色散射材料为盐类或氧化物类，例如硫酸钡粉末、氧化铝粉末或者氧化硅粉末等，这些材料基本上不会对光进行吸收，并且白色散射材料的性质稳定，不会在高温下氧化。反射基底32与散射层31的第二表面相接触，用于支撑散射层31并将从散射层31的第二表面出射的第一光反射至第一表面31b出射。该反射基底31的工作原理以及性质和波长转换装置2中的反射基底22中一样，在此不再赘述。
[0070]导光装置4包括第一区域4a和第二区域4b，来自激光光源I的第一光和激发光从第一光通道一起入射至该第一区域4a上，并被分别引导至散射装置3和波长转换装置
2。导光装置4的第二区域4b用于将来自波长转换装置2的受激光和来自散射层31的第一表面的第一光引导至第二光通道出射。由于激光光源所发光为激光，光学扩展量较小，而受激光和经散射的第一光的光学扩展量较大，因此导光装置4的第一区域4a小于第二区域4b 0
[0071]本实施例中，导光装置4具体为一滤光片4，该滤光片4的第一区域4a和第二区域4b上分别镀有不同光学特性的膜。其中第一区域4a上镀有干涉滤光膜，用于反射第一光并透射激发光，其中该干涉滤光膜的工作原理如图1B所示干涉滤光膜所描述，在此不再赘述。第一光和激发光优选以45度角入射于导光装置4的第一区域4a，以使效率更高。当然，在实际运用中，该两束光也可以不是以45度角而是其他大于O度的角度入射于导光装置，只要对发光装置中的各器件做相应调整即可。这对本【技术领域】人员来说显而易见，在此不再赘述。
[0072]滤光片4的第二区域4b上镀有滤光膜，具有透射第一光并反射受激光的光学特性。本实施例中，滤光片4的第二区域4b用于透射蓝光并反射黄光。来自波长转换装置2的黄色受激光和来自散射层31第一表面的蓝色第一光分别从滤光片4的两侧入射，其中入射于第二区域4b的光分别被反射和透射至第二光通道，合为一束光出射。而入射于第一区域4a的光中，由于第一区域4a上的干涉滤光膜为低通的，因此黄色受激光被反射至第二光通道出射；而第一光经散射装置3散射反射后包括P偏振态和s偏振态的光，由于第一区域4a上的干涉滤光膜反射呈s偏振态的第一光，因此第一光中P偏振态的透射至第二光通道出射，s偏振态的被反射而损失掉。但由于第一区域4a的面积相比第二区域4b小的多，因此该损失掉的部分光可以忽略不计。
[0073]本实施例中，导光装置利用光学扩展量的区别来区分激发光和受激光的光路，以及区分入射散射装置的第一光和经散射反射的第一光的光路，使得发光装置的结构简洁。
[0074]在本实施例中,第一光和激发光也可以分别是P偏振光和s偏振光。但是,为使干涉滤光膜分别针对P偏振光和s偏振光的滤光曲线的通带边缘相比只利用波长分光中的滤光曲线的通带边缘更远离该两种偏振光，干涉滤光膜的滤光曲线也需根据第一光和激发光的偏振态而做相应变化，那么发光装置的光路结构也需做相应变化。以下具体说明。
[0075]如图3所示，图3是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图。发光装置包括激光光源1、波长转换装置2、散射装置3和导光装置4。本实施例与图2所示实施例的区别在于:
[0076]散射装置3位于导光装置4透射来自激光光源I的光束的光路上，波长转换装置2位于导光装置4反射落在激光光源I的光束的光路上。
[0077]第一光为P偏振光，激发光为s偏振光。导光装置4的第一区域4a上设有干涉滤光膜，用于透射第一光至散射装置3并反射激发光至波长转换装置2，其中该干涉滤光膜的工作原理如图1D所示干涉滤光膜所描述，在此不再赘述。
[0078]在图2和图3所示的实施例中，由于波长转换装置和散射装置出射的光呈朗伯分布，因此发光装置还可以包括第一透镜，位于波长转换装置的出射光路上，用于将波长转换装置出射的受激光收集至导光装置；还包括第二透镜，位于散射装置的第一表面的出射光路上，用于将来自散射层的第一表面的第一光收集至导光装置。为使受激光和经散射的第一光经导光装置合光时能够更加均匀，优选地，波长转换装置到第一透镜的光程与散射装置到第二透镜的光程相等，且第一透镜和第二透镜分别到导光装置的光程相等，即第一光和受激光的光路结构对称。
[0079]在以上实施例中，导光装置均为一个滤光片，且该滤光片的第一区域和第二区域上分别镀有不同光学特性的膜。在实际运用中，导光装置还可以包括第一滤光片和第二滤光片，其中第一滤光片包括第一位置和第二位置，第二滤光片层叠固定在第一滤光片的第一位置上面向激光光源的一侧。第一滤光片的第一位置与第二滤光片构成所述导光装置的第一区域，第一滤光片的第二位置构成所述导光装置的第二区域。而第一滤光片的滤光曲线与以上实施例中导光装置的第一区域上的滤光曲线一致，第二滤光片的滤光曲线与以上实施例中导光装置的第二区域上的滤光曲线一致。这样，导光装置通过两个滤光片粘接在一起而不是在一个滤光片上分区镀膜，能够降低成本。
[0080]在需要高亮度光源的场合中，由于需要的激发光和第一光的量较多，若产生第一光的第一激光模组和产生激发光的第二激光模组仍采用并列排布在一个平面上这样的几何合光方式，相应的导光装置的第一区域的面积需大得多，那么损失掉的第一光也会增多。而在第一光和激发光的波长距离很近的情况下，该两种光也不宜采用波长合光或者偏振合光。因此，该两种光需采用别的方法进行合光。以下具体说明。
[0081]请参阅图4，图4是本发明的发光装置的激光光源的另一种结构示意图。激光光源包括第一激光模组11、第二激光模组12和合光装置13。如图5所示，图5是图4所示激光光源中合光装置的结构示意图。合光装置13包括第一区域阵列13a和第二区域阵列13b，每个区域阵列中各个区域均呈带状且相互平行，该两个区域阵列相互插空，相邻两个区域紧密相接。第一区域阵列13a上均设有增透单元，第二区域阵列13b上均设有反射单元。
[0082]第一激光模组11和第二激光模组12所发光分别从合光装置13的两侧入射，第一激光模组11所发光投射到该第一区域阵列13a上并透射形成透射光，第二激光模组12所发光投射到第二区域阵列13b上被反射形成反射光。该透射光和反射光平行且不重合，该透射光和反射光相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光。这样，能够使得最终所得到的光斑阵列的光斑更加密集，同时光能量密度也更高。
[0083]上述增透单元可以是增透膜、增透片、增透体或是其他可以增加光的透射率的形式均可。上述反射单元可以是反射膜、反射片、反射体或是其他可以增加光的反射率的形式均可。
[0084]如图6所示，图6是本发明的发光装置的激光光源的另一种结构示意图。与图4所示的激光光源不同的是，在本实施例中，激光光源中的第一激光模组11和第二激光模组12并列设置且位于同一平面上。合光装置13位于第二激光模组12的出射光路上，第二激光模组12所发光进入合光装置13的一侧并经该合光装置13反射形成反射光。第一激光模组11的出射光路上设有第一反射装置14，用于反射第一激光模组11所发光至合光装置13的另一侧。第一激光模组11所发光经该合光装置13透射形成透射光。该透射光和反射光平行且不重合，并相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光。
[0085]这样，由于第一激光模组11和第二激光模组12位于同一平面上，能够对该两个激光模组进行统一散热且结构更加紧凑。同时，如果还需要更多的激发光，可将第一反射装置14设计为和合光装置13 —样，并在图6中左方再添加第二激光模组，使得该第二激光模组所发光经第一反射装置14透射以和经第一反射装置14反射的光合为一束合光出射。
[0086]优选地，在合光装置13的出射光路上还设有一个匀光棒，用于对该合光装置13出射的合光进行匀光。这样，出射至导光装置的第一区域上的第一光和激发光在该第一区域上形成的光斑的面分布均为均匀的，且形状一致，以有利于导光装置出射的受激光和经散射的第一光的混合光均勻。
[0087]在本实施例中，若经合光装置13出射的各激光模组的合光的横截面积较大时，激光光源还可以在合光装置13的出射光路上依次设置汇聚透镜以及准直透镜，用于缩小该合光的横截面积。而在包括有匀光棒的方案中该匀光棒则位于该汇聚透镜与准直透镜之间的光路上。
[0088]在以上各实施例中，激光光源还可以包括第三激光模组，用于产生第三范围波长的第二光。导光装置的第一区域还用于将来自激光光源的第二光引导至散射装置，第二区域还用于将来自散射装置的散射层第一表面的第二光引导至第二光通道出射。以图2所示的实施例举例来说，导光装置的第一区域上的干涉滤光膜还用于反射第二光至散射装置，第二区域还用于透射第二光至第二光通道出射。
[0089]具体来说，如图7所示，图7是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图。发光装置包括激光光源1、波长转换装置2、散射装置3和导光装置4。本实施例与图2所示实施例的区别在于:
[0090]激光光源I还包括第三激光模组(图未示)，用于产生第三光L3。本实施例中，该第三激光模组具体为红光激光模组。在激光光源I中各激光二极管的数量较少的场合中，第一、第二和第三激光模组所发光L1、L2、L3可以直接在空间上拼凑成一束合光。而在激光光源I中各激光二极管的数量较多的场合中，可以先将第一、第二和第三激光模组采用图7所示的方式几何合光；或者第三激光模组和第一、第二激光模组中的一个激光模组波长/偏振合光，再和另一激光模组采用图4或图6所示的方式几何合光。
[0091]导光装置4的第一区域4a上透射激发光L2至波长转换装置2，并反射第一光LI和第二光L3至散射装置3。第二区域4b上的滤光膜的滤光曲线为透射第一光和第二光并反射受激光，因此被散射反射的第一光LI和第二光L3透射第二区域4b至第二光通道出射，受激光被第二区域4b反射至第二光通道出射。
[0092]值得说明的是，由于波长转换装置2出射的黄色受激光中包含部分红光波段，其中该部分红光的波长较短，而本实施例中所采用的红光激光模组产生的红光波长较长，与黄色受激光中的红光的波长重合较少或者没有重合，因此第二区域4b能够将透射红光并反射黄色受激光，以将该两种光合为一束光出射。
[0093]由于荧光粉受激产生的黄光中红光波段的成分比例偏低，应用于投影显示等领域时，分光成的红光或者合光成的白光的显示效果会差一些，增加红光激光模组可以改善这个问题。本实施例中，该第三激光模组还可以是红外光激光模组，以能将该发光装置运用到军事领域或其他领域中；或者还可以是紫外光激光模组，以能将该发光装置运用到探测领域或其他领域中；或者还可以是其他颜色的激光模组。
[0094]容易理解的是，由于波长转换材料对应其不吸收的激光也有散射作用，因此对于将不被波长转换装置中的波长转换层吸收掉颜色光作为第三激光模组的场合中，也可以是使导光装置的第一区域还用于将来自激光光源的第二光引导至波长转换装置，第二区域还用于将经波长转换装置散射反射的第二光引导至第二光通道出射。具体举例来说，本实施例与图7所示实施例不同的是，第三激光模组为红光激光模组，第一区域用于透射红光和激发光至黄光波长转换材料层上，并反射第一光至散射装置上；第二区域用于将经波长转换装置散射反射的红光和出射的黄色受激光反射至第二光通道出射，并将经散射装置散射反射的第一光透射至第二光通道出射。
[0095]由于红光和黄色受激光之间的波长距离较小，将红光放置至和黄色受激光于同一光通道，因此导光装置第二区域上的滤光膜可以设置同时反射该两种光，相比图7所示实施例，本实施例第二区域的滤光膜不需设计一个位于黄光受激光波段与红光激光波段之间的较陡的滤光曲线。
[0096]为提高波长转换装置对第二光的散射效果，使其更接近朗伯分布，波长转换装置优选还设有散射层，叠设于波长转换层背向激发光入射的一侧。该散射层可以和散射装置中的散射层一样。
[0097]在以上各实施例中，波长转换装置还可以包括驱动装置，用于驱动波长转换层运动，以使激发光在该波长转换层上形成的光斑沿预定路径作用于该波长转换层，以避免激发光长时间作用于波长转换层的同一位置导致的该波长转换层温度升高的问题。具体地，驱动装置用于驱动波长转换层转动，以使激发光在该波长转换层上形成的光斑沿预定的圆形路径作用于该波长转换层。优选地，波长转换装置呈圆盘状，波长转换层呈与该圆盘同心的环状，驱动装置为呈圆柱形的马达，并且驱动装置与波长转换层同轴固定。当然，驱动装置也可以驱动波长转换层以其它方式运动，例如水平往复运动等。在波长转换层的波长转换材料可以耐受较高温度的情况下，波长转换装置也可以不设置驱动装置。
[0098]在以上各实施例中，散射装置还可以包括驱动装置，用于驱动散射层运动，以使第一光在该散射装置上形成的光斑沿预定路径作用于该散射装置，避免热量集中在同一区域。另外，由于驱动装置的存在，散射层发生转动，因此激光入射到散射层的光斑的位置是随时间变化的，因此发光装置所投影的区域的亮点的位置是不断变化，这个变化速度足够快的时候，人眼就不能察觉亮点的存在，从而相对于静止的散射装置具有更好的消除散斑的效果。
[0099]请参阅图8，图8是本发明的发光装置的又一实施例的结构示意图。发光装置包括激光光源1、波长转换装置2、散射装置3和导光装置4。本实施例与图2所示实施例的区别在于:
[0100]在本实施例中，波长转换装置2和散射装置3通过均位于同一圆形基底(图未示)上以相互固定，且均呈与该圆形基底同心的环状，其中该两个环状的直径不同，使得波长转换装置2和散射装置3位于该圆形基底的不同环状区域上。发光装置还包括驱动装置5，与该圆形基底同轴固定，用于驱动该圆形基底转动。该圆形基底位于经导光装置4反射的激发光的光路上。
[0101]发光装置还包括第二反射元件6，用于将来自导光装置4的第一光反射至散射装置3。该第二反射元件6可以为反射镜或者用于反射第一光的滤光片。当然，在实际运用中，圆心基底也可以位于经导光装置4透射的第一光的光路上。相对应地，第二反射元件6位于经导光装置4反射的激发光的出射光路上，用于将该激发光反射至波长转换装置2。
[0102]本实施例中，由于散射装置和波长转换装置由同一驱动装置驱动，相比以上实施例中的发光装置可以少用一个驱动装置，使得成本减少且结构更加简洁。
[0103]在实际运用中，波长转换装置2和散射装置3也可以呈其他形状，驱动装置也可以驱动该两者以其他方式运动，只要使得激发光和第一光分别在该波长转换装置和散射装置上形成的光斑按预定路径运动即可。例如，波长转换装置2和散射装置3也可以呈相邻的两个带状，该驱动装置用于驱动该两者水平往复运动。
[0104]在波长转换装置包括层叠设置的波长转换层和散射层的方案中，该散射层可以分为相邻的两个环状区域，而波长转换层叠设在该散射层的其中一个环状区域上，另一环状区域则充当散射装置。进一步地，在该散射层自身刚性足够时，本实施例中的圆形基底也是可以省略的。
[0105]在以上各实施例中，第一光和激发光的波长也可以是其他波长，并不限于以上举例，只要第一光的峰值波长和激发光的峰值波长之间的距离小于等于20nm，就可以采用如实施例一中所描述的第一干涉滤光膜来对该两种光进行分光或者合光。
[0106]当然，采用如实施例一中所描述的第一干涉滤光膜来对两种波长范围距离较近的光进行分光/合光的运用并不局限于上述举例。例如，在一发光装置中，该发光装置包括一波长转换区和一透光区的色轮和激发光源，以及驱动该色轮转动以使该两个区分别置于激发光源出射光路上的驱动装置。其中激发光源包括产生峰值波长为445nm的蓝光激光的第一光源，用于对该波长转换区进行激发，还包括产生峰值波长为462nm的蓝光激光的第二光源，用于透射该透光区以进行显示投影。那么可采用本文所描述的第一干涉滤光片，并使该两种蓝光激光的偏振态配合该滤光片的滤光曲线，来将该两种蓝光光源所发光合到同一光通道上。然后再采用控制装置对激发光源中的第一光源和第二光源进行控制，使得色轮中的波长转换区位于激发光源的出射光路上时点亮第一光源，透光区位于激发光源的出射光路上点亮第二光源。[0107]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0108]本发明实施例还提供一种投影系统，包括发光装置，该发光装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该投影系统可以采用各种投影技术，例如液晶显示器(LCD，LiquidCrystal Display)投影技术、数码光路处理器(DLP,Digital Light Processor)投影技术。此外，上述发光装置也可以应用于照明系统，例如舞台灯照明。
[0109]以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明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】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种发光装置，其特征在于，包括: 激光光源，包括第一激光模组和第二激光模组，分别用于产生第一范围波长的第一光和第二范围波长的激发光，其中第一范围波长大于第二范围波长，且第一光的峰值波长和激发光的峰值波长之间的距离小于等于20nm ； 第一干涉滤光膜，来自所述激光光源的第一光和激发光分别从该第一干涉滤光膜的两侧均以大于O度的入射角入射并被引导至同一光通道出射；或者来自所述激光光源的第一光和激发光从该第一干涉滤光膜的同一侧以大于O度的入射角入射，并被引导至不同的光通道出射；其中 第一光为S偏振光,所述激发光为P偏振光；第一干涉滤光膜对S偏振光的滤光曲线为反射第一范围波长光，对P偏振光的滤光曲线为透射第二范围波长光；或者， 第一光为P偏振光，所述激发光为S偏振光；第一干涉滤光膜对s偏振光的滤光曲线为反射第二范围波长光，对P偏振光的滤光曲线为透射第一范围波长光。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，第一光的峰值波长位于范围440nm至455nm内，所述激发光的峰值波长位于范围455nm至470nm内。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括: 波长转换装置， 包括波长转换层，用于接收所述激发光，并于同一侧出射至少部分受激光，或者受激光和未被吸收的激发光的至少部分混合光； 散射装置，包括具有第一表面的散射层，该第一表面用于接收第一光并出射至少部分经该散射装置散射的第一光； 导光装置，包括第一区域和第二区域，其中第一区域小于第二区域，且第一区域上设有第一干涉滤光膜；来自所述激光光源的第一光和激发光从第一光通道一起入射至第一区域，并分别被引导至所述散射装置和所述波长转换装置；该导光装置的第二区域用于将来自所述波长转换装置的受激光和来自所述散射层第一表面的第一光引导至第二光通道出射。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述散射装置和所述波长转换装置相互固定；所述发光装置还包括驱动装置，用于对该波长转换装置和散射装置进行驱动，使得激发光和第一光分别在该波长转换装置和散射装置上形成的光斑按预定路径运动； 所述导光装置还包括第一反射元件，用于将来自所述导光装置的第一光引导至所述散射装置，并将来自所述散射层第一表面的第一光引导至所述导光装置背向所述受激光入射的一侧；或者 该第一反射元件用于将来自所述导光装置的激发光引导至所述波长转换装置，并将来自所述波长转换装置的受激光引导至所述导光装置背向所述激发光入射的一侧。
5.根据权利要求3或4所述的发光装置，其特征在于，所述导光装置为滤光片，该滤光片的第一区域和第二区域上分别镀有不同光学特性的膜。
6.根据权利要求3或4所述的发光装置，其特征在于，所述导光装置包括第一滤光片和第二滤光片，第一滤光片包括第一位置和第二位置，第二滤光片层叠固定在第一滤光片的第一位置上面向所述激光光源的一侧； 第一滤光片的第一位置与第二滤光片构成所述导光装置的第一区域，第一滤光片的第二位置构成所述导光装置的第二区域。
7.根据权利要求3或4所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源还包括第三激光模组，用于产生第三范围波长的第二光； 所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述散射装置，第二区域还用于将来自所述散射层第一表面的第二光引导至第二光通道出射；或者， 所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述波长转换装置，所述波长转换层不吸收第二光，第二区域还用于将经所述波长转换装置散射反射的第二光引导至第二光通道出射。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，第二光为红外光。
9.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，第二光为紫外光，所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的紫外光引导至所述散射装置，第二区域还用于将来自所述散射层第一表面的紫外光引导至第二光通道出射。
10.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，所述导光装置的第一区域还用于将来自所述激光光源的第二光引导至所述波长转换装置，所述波长转换层不吸收第二光，第二区域还用于将经所述波长转换装置散射反射的第二光引导至第二光通道出射； 所述波长转换装置还包括散射层，位于所述波长转换层背向所述激发光入射的一侧。
11.根据权利要求3或4所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源还包括合光装置，该第一和第二激光模组中的一个激光模组所发光经该合光装置透射形成透射光，另一激光模组所发光经该合光装置反射形成反射光，且该透射光和反射光平行且不重合，该透射光和反射光相互填充对方光 斑间的间隙以形成一束合光。
12.一种投影系统，包括如权利要求1至11任一项所述的发光装置。
【文档编号】G02B27/10GK104020632SQ201310066517
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】胡飞, 侯海雄 申请人:深圳市绎立锐光科技开发有限公司