专利名称：光源系统及投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明和显示用的光源技术领域，特别是涉及ー种光源系统及投影装置。
背景技术：
目前，许多应用场合需要用到高亮度的彩色光源，如舞台灯光、投影显示器以及RGB(红绿蓝三基色)背光等。其中气体放电灯(例如，超高压汞灯)是ー种应用于特殊照明及显示领域的传统高亮度光源。然而，由于汞容易造成环境污染，因此业界正在寻求ー种环保型光源来代替超高压汞灯。
请參见图1，图I是ー种现有技术的光源系统的结构示意图。如图I所示，该光源系统包括固态光源101、透镜103、色轮104和驱动装置106。固态光源101用于产生一激发光102。透镜103用于将该激发光102聚光到色轮104上。色轮104的不同区段设置有不同的荧光粉。因此，在色轮104在驱动装置106的驱动下绕旋转轴107进行转动的过程中，激发光102依次激发这些荧光粉，进而产生彩色光序列105。例如，荧光粉可以包括红光荧光粉、绿光荧光粉和黄光荧光粉。当色轮104的红光荧光粉区转动到激发光102的传播路径上时，红光荧光粉受到激发光102的激发而产生高亮度的红光。绿光和黄光的产生过程与红光的产生过程相同。然而，在现有的荧光粉中，红光荧光粉的转换效率远低于其他荧光粉，因此一般需要通过外加光源对红光进行亮度补充。请參见图2，图2是另ー种现有技术的光源系统的结构示意图。如图2所示，该光源系统包括第一光源201、第二光源202、红光转换装置203以及分光滤光片204。第一光源201产生的激发光205经红光转换装置(例如，涂布有红光荧光粉的基板)203波长转换成红光206,并经分光滤光片204透射。第二光源202可米用红光激光器或红光发光二极管。第二光源202产生的红光207经分光滤光片204反射后与红光206合并，由此对红光206进行亮度补充。然而，红光激光器或红光发光二极管产生的红光的光谱范围与红光荧光粉产生的红光的光谱范围高度重叠，导致难以设计出理想的分光滤光片来充分透射红光荧光粉产生的红光，同时充分反射红光激光器或红光发光二极管产生的红光，因此导致大量的能量损失，降低了光源系统的出光效率。请參见图3，图3是又ー种现有技术的光源系统的结构示意图。如图3所示，该光源系统包括第一光源301、第二光源302、红光转换装置303以及分光滤光片304。第二光源302产生的红光307与第一光源301产生的激发光305 (例如，蓝光)经分光滤光片304进行合光后入射到红光转换装置303，并经红光转换装置303透射，以对激发光305经红光转换装置303波长转换产生的红光306进行补充。然而，红光转换装置303对红光307具有较大的反射率，通常为50%左右，被红光转换装置303反射的红光307会沿原路返回到第二光源302，从而导致出光效率较低。此外，红光转换装置303以波长转换方式产生的红光306为各向同性的，除一部分正向输出外，另一部分反向入射到分光滤光片304,并被分光滤光片304透射或反射到第二光源302，同样导致出光效率较低。综上，需要提供ー种光源系统及投影装置，以解决现有技术的光源系统普遍存在的上述技术问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供ー种光源系统及投影装置，以提高光源系统的出光效率。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是 提供ー种光源系统，包括第一光源、第二光源、滤光片以及第一波长转换装置。第一光源用于产生第一光谱范围的光线。第二光源用于产生第二光谱范围的光线。滤光片透射入射角度大于第一角度阈值的第ニ光谱范围的光线，反射入射角度小于第二角度阈值的第二光谱范围的光线，第一角度阈值大于第二角度阈值，从第二光源出射到滤光片上的第二光谱范围的光线在滤光片上的入射角度大于第一角度阈值并经滤光片透射。第一波长转换装置将第一光谱范围的光线波长转换成第三光谱范围的光线，第一波长转换装置进ー步透射经滤光片透射的第二光谱范围的光线的一部分，并反射第二光谱范围的光线的另一部分到滤光片。滤光片进ー步反射在滤光片上的入射角度小于第二角度阈值的第二光谱范围的光线的另一部分到第一波长转换装置。其中，第二光谱范围的光线与第三光谱范围的光线彼此归ー化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。其中，第一光谱范围的光线为蓝光，第二光谱范围的光线与第三光谱范围的光线为红光。其中，第一角度阈值大于等于40度且小于等于80度，第二角度阈值大于等于20度且小于等于60度。其中，第一角度阈值大于等于45度且小于等于65度，第二角度阈值大于等于30度且小于等于45度。其中，光源系统进一歩包括光收集装置，第二光源出射的第二光谱范围的光线经光收集装置入射到滤光片，以通过光收集装置调节第二光谱范围的光线在滤光片上的入射角度。其中，光收集装置为透镜，通过调节第二光源与透镜的光轴之间的距离来调节第ニ光谱范围的光线在滤光片上的入射角度。其中，滤光片进ー步反射在滤光片上的入射角度小于第三角度阈值的第三光谱范围的光线到第一波长转换装置。其中，第二光谱范围的光线的峰值波长大于第三光谱范围的光线的峰值波长。其中，第三角度阈值大于等于20度且小于等于60度。其中，第三角度阈值大于等于30且小于等于45。其中，滤光片透射入射角度小于第四角度阈值的第一光谱范围的光线，反射入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线，第四角度阈值小于第五角度阈值，从第一光源出射到滤光片的第一光谱范围的光线在滤光片上的入射角度小于第四角度阈值，以使第一光谱范围的光线经滤光片透射到第一波长转换装置上。
其中，第四角度阈值大于等于2度且小于等于45度，第五角度阈值大于等于7度且小于等于50度。
其中，第四角度阈值大于等于5度且小于等于20度，第五角度阈值大于等于10度且小于等于25度。其中，光源系统进一歩包括反射装置，反射装置反射从第一光源出射的第一光谱范围的光线或从第二光源出射的第二光谱范围的光线到滤光片。其中，反射装置为分光滤光片，分光滤光片反射从第一光源出射的第一光谱范围的光线且透射从第二光源出射的第二光谱范围的光线到滤光片，或者透射从第一光源出射的第一光谱范围的光线且反射从第二光源出射的第二光谱范围的光线到滤光片。其中，光源系统进一歩包括色轮及驱动装置，色轮包括第一区段和第二区段，滤光片和第一波长转换装置设置于第一区段，驱动装置驱动色轮，以使得第一区段和第二区段周期性设置于第一光谱范围的光线和第二光谱范围的光线的传输路径上，第二区段上设置有第二波长转换装置或设置成透射第一光谱范围的光线，其中第二波长转换装置将第一光谱范围的光线波长转换成第四光谱范围的光线。其中，光源系统进一歩包括色轮定位装置，色轮定位装置检测色轮的运动位置，并产生色轮同步信号，第二光源根据色轮同步信号在第一区段设置于第二光谱范围的光线的传输路径上时开启，并在第一区段离开第二光谱范围的光线的传输路径上时关闭。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供ー种光源系统，包括第一光源、第二光源、滤光片以及第一波长转换装置。第一光源用于产生第一光谱范围的光线。第二光源用于产生第二光谱范围的光线。滤光片透射入射角度小于第一角度阈值的第ニ光谱范围的光线，反射入射角度大于第二角度阈值的第二光谱范围的光线，第一角度阈值小于第二角度阈值，从第二光源出射到滤光片上的第二光谱范围的光线在滤光片上的入射角度小于第一角度阈值并经滤光片透射。第一波长转换装置将第一光谱范围的光线波长转换成第三光谱范围的光线，第一波长转换装置进ー步透射经滤光片透射的第二光谱范围的光线的一部分，并反射第二光谱范围的光线的另一部分到滤光片。滤光片进ー步反射在滤光片上的入射角度大于第二角度阈值的第二光谱范围的光线的另一部分到第一波长转换装置。其中，第二光谱范围的光线与第三光谱范围的光线彼此归ー化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。其中，第一光谱范围的光线为蓝光，第二光谱范围的光线与第三光谱范围的光线为红光。其中，滤光片进ー步反射在滤光片上的入射角度大于第三角度阈值的第三光谱范围的光线到第一波长转换装置。其中，第二光谱范围的光线的峰值波长小于第三光谱范围的光线的峰值波长。其中，滤光片透射入射角度小于第四角度阈值的第一光谱范围的光线，反射入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线，第四角度阈值小于第五角度阈值，从第一光源出射到滤光片的第一光谱范围的光线在滤光片上的入射角度小于第四角度阈值，以使第一光谱范围的光线经滤光片透射到第一波长转换装置上。其中，光源系统进一歩包括色轮及驱动装置，色轮包括第一区段和第二区段，滤光片和第一波长转换装置设置于第一区段，驱动装置驱动色轮，以使得第一区段和第二区段周期性设置于第一光谱范围的光线和第二光谱范围的光线的传输路径上，第二区段上设置有第二波长转换装置或设置成透射第一光谱范围的光线，其中第二波长转换装置将第一光谱范围的光线波长转换成第四光谱范围的光线。其中，光源系统进一歩包括色轮定位装置，色轮定位装置检测色轮的运动位置，并产生色轮同步信号，第二光源根据色轮同步信号在第一区段设置于第二光谱范围的光线的传输路径上时开启，并在第一区段离开第二光谱范围的光线的传输路径上时关闭。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供ー种包括上述光源系统的投影装置。 本发明的有益效果是区别于现有技术的情况，通过上述方式，本发明的光源系统及投影装置将滤光片设置成透射由第二光源产生且大角度入射的第二光谱范围的光线，而反射由波长转换装置反射且小角度入射的第二光谱范围的光线，或者将滤光片设置成透射由第二光源产生且小角度入射的第二光谱范围的光线，而反射由波长转换装置反射且大角度入射的第二光谱范围的光线，能够对波长转换装置反射的第二光谱范围的光线进行重复利用，进而提高了光源系统的出光效率。
图I是现有技术ー种光源系统的结构示意图；图2是现有技术另一种光源系统的结构不意图；图3是现有技术又ー种光源系统的结构不意图；图4是本发明光源系统的第一实施例的结构示意图；图5是图4所示的光源系统的光谱示意图；图6是本发明光源系统的第二实施例的结构示意图；图7是本发明光源系统的第三实施例的结构示意图；图8是本发明光源系统的第四实施例的结构示意图；图9是本发明光源系统的第五实施例的结构示意图；图10是图9所示的光源系统的色轮的主视图；图11是本发明光源系统的第六实施例的结构示意12是本发明光源系统的第七实施例的结构示意图；图13是图12所示的光源系统的色轮的主视图；图14是图11所示的光源系统的光谱示意图。
具体实施例方式请參见图4，图4是本发明光源系统的第一实施例的结构示意图。如图4所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源401、第二光源402、光收集装置403、滤光片404以及波长转换装置405。第一光源401产生ー第一光谱范围的光线406。第二光源402产生ー第二光谱范围的光线407。第一光谱范围的光线406经光收集装置403中继后入射到滤光片404，再经滤光片404透射后入射到波长转换装置405。波长转换装置405上设置有波长转换材料，例如荧光材料或量子点材料。波长转换装置405将经滤光片404透射的第一光谱范围的光线406波长转换成第三光谱范围的光线408。波长转换装置405通过波长转换产生的第三光谱范围的光线408的一部分的出射方向远离滤光片404，进而作为本实施例的光源系统的输出光。波长转换装置405通过波长转换产生的第三光谱范围的光线408的另一部分的出射方向朝向滤光片404，进而以各种入射角度入射到滤光片404。第二光源402产生的第二光谱范围的光线407经光收集装置403中继后入射到滤光片404。滤光片404设置成透射入射角度大于第一角度阈值的第二光谱范围的光线407，反射入射角度小于第二角度阈值的第二光谱范围的光线，其中第一角度阈值大于第二角度阈值。从第二光源402出射到滤光片404上的第二光谱范围的光线407在滤光片404上的入射角度大于第一角度阈值，进而经滤光片404透射后入射到波长转换装置405。入射到波长转换装置405上的第二光谱范围的光线407的一部分经波长转换装置405透射，进而作为输出光输出。入射到波长转换装置405上的第二光谱范围的光线407的另一部分被波长转换装置405反射，进而以各种入射角度重新入射到滤光片404。滤光片404反射在滤光片404上的入射角度小于第二角度阈值的第二光谱范围的光线407的另一部分，使其重新入射到波长转换装置405。波长转换装置405对重新入射的第二光谱范围的光线407的一部分进行透射，另一部分再进行反射，从而实现第二光谱范围的光线407的回收利用。通过上述方式，滤光片404设置成透射由第二光源402产生且大角度入射到滤光片404的第二光谱范围的光线407，而反射由波长转换装置405反射且小角度入射到滤光片404的第二光谱范围的光线407，使得原本损失掉的第二光谱范围的光线407的大部分被重新回收利用，进而提高了光源系统的效率。在本实施例中，通过光收集装置403调节从第二光源402出射的第二光谱范围的光线407在滤光片404上的入射角度，以使其大于第一角度阈值。例如，本实施例的光收集装置403为透镜，通过调节第二光源402与透镜403的光轴之间的距离来调节第二光谱范围的光线407在滤光片404上的入射角度。其中，第二光源402与透镜403的光轴之间的距离越大，第二光谱范围的光线407在滤光片404上的入射角度就越大。在其他实施例中，也可以通过其他方式调节第二光谱范围的光线407在滤光片404上的入射角度，以使其大于第一角度阈值。在本实施例中，第二光谱范围与第三光谱范围至少部分重叠，以利用第二光谱范围的光线407对第三光谱范围的光线408进行亮度补充。优选的，第二光谱范围的光线407与第三光谱范围的光线408彼此归一化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。例如，第一光源401为蓝光激光器或蓝光发光二极管，其产生的第一光谱范围的光线406为蓝光,第二光源402为红光激光器或红光发光二极管,其产生的第二光谱范围的光线407为红光，波长转换装置405设置有红光荧光粉，其对第一光谱范围的光线406进行波长转换产生的第三光谱范围的光线408为红光。在其他实施例中，第一光源401和第二光源402可以是能够产生其他适当波长范围光线的光源，而波长转换装置405也可以设置其他波长转换材料，并且第二光谱范围与第三光谱范围也可以不重叠。滤光片404进一步反射在滤光片404上的入射角度小于第三角度阈值的第三光谱范围的光线408的另一部分到波长转换装置405，由此实现对第三光谱范围的光线408的重、新回收利用。在本实施例中，滤光片404可采用干涉型滤光片。干涉型滤光片原理是在透明衬底上交替地镀设不同折射率的膜层，利用光线在上述膜层之间的干涉效应来对不同光谱范围的光线产生不同的透射或反射效果。请参见图5，图5是图4所示的光源系统的光谱示意图。如图5所示，滤光片404为一带阻滤光片，且滤光片404的滤光谱线会随着光线的入射角度变化而变化。具体来说，当光线的入射角度逐渐变大时，其滤光谱线随着入射角度的增大而逐渐向短波长方向漂移。在图5中，曲线500、501、502、503、504分别代表入射角度为O度、10度、30度、45度以及60度时滤光片404的滤光谱线，曲线506、507、508分别代表第一光谱范围的光线406、第二光谱范围的光线407以及第三光谱范围的光线408的光谱曲线。由图5可知，对于第二光谱 范围的光线407而言，当入射角度大于60度时，滤光片404基本完全透射第二光谱范围的光线407，当入射角度小于45度时，滤光片404基本完全反射第二光谱范围的光线407。对于第三光谱范围的光线408而言，当入射角度小于45度时，第三光谱范围的光线408的大部分光谱分量被反射，而仅有少量的光谱分量被透射。因此，如本领域技术人员所理解的，本发明中所提的到透射和反射包括部分透射和部分反射。如图5可知，优选将第二光谱范围的光线407的峰值波长设置成大于第三光谱范围的光线408的峰值波长，进而提高第三光谱范围的光线408的反射效果。此外，由于波长转换装置405在对第一光谱范围的光线406的一部分进行波长转换的同时，同样会反射第一光谱范围的光线406的另一部分到滤光片404。因此，在本实施例中，滤光片404可进一步设置成透射入射角度小于第四角度阈值的第一光谱范围的光线406，反射入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线406。其中，第四角度阈值小于第五角度阈值。从第一光源401出射到滤光片404的第一光谱范围的光线406在滤光片404上的入射角度小于第四角度阈值，以使第一光谱范围的光线406经滤光片404透射到波长转换装置405上。而从波长转换装置405反射回滤光片404且在滤光片404上的入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线406被滤光片404反射回波长转换装置405，由此实现了第一光谱范围的光线406的回收利用。如图5所示，对于第一光谱范围的光线406而言，当入射角度小于45度时，滤光片45基本完全透射第一光谱范围的光线406，而当入射角度大于60度时，滤光片45基本完全反射第一光谱范围的光线406。在本实施例中，第一角度阈值优选为大于等于40度且小于等于80度，更优选为大于等于45度且小于等于65度，第二角度阈值优选为大于等于20度且小于等于60度，更优选为大于等于30度且小于等于45度，第三角度阈值优选为大于等于20度且小于等于60度，更优选为30度且小于等于45度，第四角度阈值优选为2度且小于等于45度，更优选为5度且小于等于20度。第四角度阈值优选为7度且小于等于50度，更优选为10度且小于等于25度。请参见图6，图6是本发明光源系统的第二实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源601、第二光源602、光收集装置603、滤光片604以及波长转换装置605。本实施例的光源系统与图4所示的第一实施例的区别之处在于，本实施例的光源系统进一步包括反射装置609。反射装置609反射第一光源601产生的第一光谱范围的光线606到滤光片604。当然，在其他实施例中，反射装置609也可以设计成反射第二光源602产生的第二光谱范围的光线607。请参见图7，图7是本发明光源系统的第三实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源701、第二光源702、光收集装置703、滤光片704、波长转换装置705以及反射装置709。本实施例的光源系统与图6所示的第二实施例的区别之处在于，本实施例的反射装置709为分光滤光片，使得反射装置709反射第一光源701产生的第一光谱范围的光线706到滤光片704，同时透射第二光源702产生的第二光谱范围的光线707到滤光片704。此时，由于第一光谱范围的光线706与第二光谱范围的光线707的光谱范围不存在重叠，因此可以通过适当地设计反射装置709来充分地实现上述功能。当然，在其他实施例中，反射装置709也可以设计成反射第二光源702产生的第二光谱范围的光线707到滤光片704，同时透射第一光源701产生的第一光谱范围的光线706到滤光片704。请参见图8，图8是本发明光源系统的第四实施例的结构示意图。如图8所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源801、第二光源802、光收集装置803、滤光片804以及波长转换装置805。本实施例的光源系统与图4所示的第一实施例的区别之处在于，本实施例的第一光源801产生的第一光谱范围的光线806直接大角度入射到滤光片804上。当然，在其他实施例中，第一光源801产生的第一光谱范围的光线806也可以直接大角度入射到波长转换装置805上。请参见图9和图10，图9是本发明光源系统的第五实施例的结构示意图，图10是图9所示的光源系统中的色轮的主视图。如图9和图10所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源901、第二光源902、光收集装置903、色轮904以及驱动装置905。色轮904包括第一区段9041和第二区段9042。第一光源901产生第一光谱范围的光线911，第二光源902产生第二光谱范围的光线912。第一光谱范围的光线911和第二光谱范围的光线912经光收集装置903入射到色轮904上。驱动装置905驱动色轮904，以使得第一区段9041和第二区段9042周期性设置于第一光谱范围的光线911和第二光谱范围的光线912的传输路径上。其中，第一区段9041上设置有上述实施例中描述的滤光片906和波长转换装置907，使得当第一区段9041设置于第一光谱范围的光线911和第二光谱范围的光线912的传输路径上时，滤光片906和波长转换装置907以上文描述的方式产生第三光谱范围的光线913并透射第二光谱范围的光线912。进一步，本实施例的第二区段9042设置有波长转换装置909，波长转换装置909将入射的第一光谱范围的光线911波长转换成第四光谱范围的光线(未图示)，由此随着色轮904的转动，第一区段9041和第二区段9042分别输出不同颜色的彩色光序列。在本实施例中，波长转换装置909可以设置有绿光荧光粉或黄光荧光粉等。在其他实施例中，第二区段9042可以设置成至少两个，以分别承载上述荧光粉或其他荧光粉。此外，当第一光谱范围的光线911可用于后续显示应用时，第二区段9042也可以设置成透射第一光谱范围的光线911。 在本实施例中，第二区段9042还可以进一步设置滤光片908，滤光片908透射第一光谱范围的光线911，并反射从波长转换装置909朝向滤光片908输出的第四光谱范围的光线，进而实现第四光谱范围的光线的重新回收利用。当然，滤光片908还可以进一步设置成反射第二光谱范围的光线912，避免第二光谱范围的光线912对第四光谱范围的光线的干扰。本实施例的光源系统进一步包括色轮定位装置910。色轮定位装置910检测色轮904的运动位置，并产生色轮同步信号，第二光源902根据色轮同步信号在第一区段9041设置于第二光谱范围的光线912的传输路径上时开启，并在第一区段9041离开第二光谱范围的光线912的传输路径上时关闭，避免第二光谱范围的光线912的浪费，由此进一步提高了光源系统的效率。请参见图11，图11是本发明光源系统的第六实施例的结构示意图。如图11所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源1001、第二光源1002、滤光片1004以及波长转换装置1005。第一光源1001产生一第一光谱范围的光线1006。第二光源1002产生一第二光谱范围的光线1007。波长转换装置1005将第一光谱范围的光线1006波长转换成第三光谱范围的光线1008。
本实施例的光源系统与图4所示的第一实施例的区别之处在于，本实施例的滤光片1004透射入射角度小于第一角度阈值的第二光谱范围的光线1007，反射入射角度大于第二角度阈值的第二光谱范围的光线1007。其中，第一角度阈值小于第二角度阈值。从第二光源1002出射到滤光片1004的第二光谱范围的光线1007在滤光片1004上的入射角度小于第一角度阈值并经滤光片1007透射。波长转换装置1005进一步透射经滤光片1004透射的第二光谱范围的光线1007的一部分，并反射第二光谱范围的光线1007的另一部分到滤光片1004。滤光片1004进一步反射在滤光片1004上的入射角度大于第二角度阈值的第二光谱范围的光线1007的另一部分到波长转换装置，由此可以实现对波长转换装置1005反射的第二光谱范围的光线1007的回收利用，提高光源系统的出光效率。进一步，第二光谱范围与第三光谱范围至少部分重叠，且优选第二光谱范围的光线1007与第三光谱范围的光线1008彼此归一化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。例如，第一光源1001为蓝光激光器或蓝光发光二极管，其产生的第一光谱范围的光线1006为蓝光,第二光源1002为红光激光器或红光发光二极管,其产生的第二光谱范围的光线1007为红光，波长转换装置1005设置有红光荧光粉，其对第一光谱范围的光线1006进行波长转换产生的第三光谱范围的光线1008为红光。在其他实施例中，第一光源1001和第二光源1002可以是能够产生其他适当波长范围光线的光源，而波长转换装置1005也可以设置其他波长转换材料，并且第二光谱范围与第三光谱范围也可以不重叠。进一步,滤光片1004设置成反射在滤光片1004上的入射角度大于第三角度阈值的第三光谱范围的光线1008到波长转换装置1005，由此实现对从波长转换装置1005反向输出的第三光谱范围的光线1008的回收利用，提高光源系统的出光效率。进一步，滤光片1004设计成透射入射角度小于第四角度阈值的第一光谱范围的光线1006，反射入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线1006。其中，第四角度阈值小于第五角度阈值。从第一光源1001出射到滤光片1004的第一光谱范围的光线1006在滤光片1004上的入射角度小于第四角度阈值，以使第一光源1001出射的第一光谱范围的光线1006经滤光片1004透射到波长转换装置1005上。从波长转换装置1005反射回滤光片1004且在滤光片1004上的入射角度大于第五角度阈值的第一光谱范围的光线1006被滤光片1004反射回波长转换装置1005，由此实现了第一光谱范围的光线1006的回收利用，提高了光源系统的出光效率。请参见图14，图14是图11所示的光源系统的光谱示意图。如图14所示，滤光片1004的滤光谱线会随着光线的入射角度变化而变化。具体来说，当光线的入射角度逐渐变大时，其滤光谱线随着入射角度的增大而逐渐向短波长方向漂移。在图14中，曲线1403和1404分别代表入射角度为10度和30度时滤光片1004的滤光谱线，曲线1406、1407、1408分别代表第一光谱范围的光线1006、第二光谱范围的光线1007以及第三光谱范围的光线1008的光谱曲线。由图14可知，对于第二光谱范围的光线1007而言，当入射角度小于10度时，滤光片1004基本完全透射第二光谱范围的光线1007，当入射角度大于30度时，滤光片1004基本完全反射第二光谱范围的光线1007。对于第三光谱范围的光线1008而言，当入射角度大于30度时，第三光谱范围的光线1008的大部分光谱分量被反射，而仅有少量的光谱分量被透射。在本实施例中，优选将第二光谱范围的光线1007的峰值波长设置成小于第三光谱范围的光线1008的峰值波长，进而提高第三光谱范围的光线1008的反射效果。对于第一光谱范围的光线1006而言，当入射角度小于10度时，滤光片1004基本完全透射第一光谱范围的光线1006，而当入射角度大于30度时，滤光片1004基本完全反射第一光谱范围的光线1006。请参见图12和图13，图12是本发明光源系统的第七实施例的结构示意图，图13是图12所示的光源系统中的色轮的主视图。如图12和图13所示，本实施例的光源系统主要包括第一光源1101、第二光源1102、色轮1104以及驱动装置1105。色轮1104包括第一区段11041和第二区段11042。第一光源1101产生第一光谱范围的光线1111，第二光源1102产生第二光谱范围的光线1112。第一光谱范围的光线1111和第二光谱范围的光线1112入射到色轮1104上。驱动装置1105驱动色轮1104，以使得第一区段11041和第二区段11042周期性设置于第一光谱范围的光线1111和第二光谱范围的光线1112的传输路径上。其中，第一区段11041上设置有上述第六实施例中描述的滤光片1106和波长转换装置1107，使得当第一区段11041设置于第一光谱范围的光线1111和第二光谱范围的光线1112的传输路径上时，滤光片1106和波长转换装置1107以上文第六实施例描述的方式产生第三光谱范围的光线1113并透射第二光谱范围的光线1112。进一步，本实施例的第二区段11042设置有波长转换装置1109，波长转换装置1109将入射的第一光谱范围的光线1111波长转换成第四光谱范围的光线(未图示)，由此随着色轮1104的转动，第一区段11041和第二区段11042分别输出不同颜色的彩色光序列。在本实施例中，波长转换装置1109可以设置有绿光荧光粉或黄光荧光粉等。在其他实施例中，第二区段11042可以设置成至少两个，以分别承载上述荧光粉或其他荧光粉。此夕卜，当第一光谱范围的光线1111可用于后续显示应用时，第二区段11042也可以设置成透射第一光谱范围的光线1111。在本实施例中，第二区段11042还可以进一步设置滤光片1108，滤光片1108透射第一光谱范围的光线1111，并反射从波长转换装置1109朝向滤光片1108输出的第四光谱范围的光线，进而实现第四光谱范围的光线的重新回收利用。当然，滤光片1108还可以进一步设置成反射第二光谱范围的光线1112，避免第二光谱范围的光线1112对第四光谱范围的光线的干扰。 本实施例的光源系统进一步包括色轮定位装置1110。色轮定位装置1110检测色轮1104的运动位置，并产生色轮同步信号，第二光源1102根据色轮同步信号在第一区段11041设置于第二光谱范围的光线1112的传输路径上时开启，并在第一区段11041离开第二光谱范围的光线1112的传输路径上时关闭，避免第二光谱范围的光线1112的浪费，由此进一步提闻了光源系统的效率。 本发明还涉及一种投影装置，该投影装置的光源系统采用本发明上述实施例的光源系统。通过上述方式，本发明的光源系统及投影装置将滤光片设置成透射由第二光源产生且大角度入射的第二光谱范围的光线，而反射由波长转换装置反射且小角度入射的第二光谱范围的光线，或者将滤光片设置成透射由第二光源产生且小角度入射的第二光谱范围的光线，而反射由波长转换装置反射且大角度入射的第二光谱范围的光线，能够对波长转换装置反射的第二光谱范围的光线进行重复利用，进而提高了光源系统的出光效率。此外， 本发明通过对波长转换装置反射的第一光谱范围的光线以及波长转换装置反向输出的第三光谱范围的光线进行回收利用，进一步提高了光源系统的出光效率。以上所述仅为本发明的实施例，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.ー种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括 第一光源，用于产生第一光谱范围的光线； 第二光源，用于产生第二光谱范围的光线； 滤光片，所述滤光片透射入射角度大于第一角度阈值的所述第二光谱范围的光线，反射入射角度小于第二角度阈值的所述第二光谱范围的光线，所述第一角度阈值大于所述第ニ角度阈值，从所述第二光源出射到所述滤光片上的所述第二光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度大于所述第一角度阈值并经所述滤光片透射； 第一波长转换装置，所述第一波长转换装置将所述第一光谱范围的光线波长转换成第三光谱范围的光线，所述第一波长转换装置进ー步透射经所述滤光片透射的所述第二光谱范围的光线的一部分，并反射所述第二光谱范围的光线的另一部分到所述滤光片， 其中，所述滤光片进一歩反射在所述滤光片上的入射角度小于所述第二角度阈值的所述第二光谱范围的光线的另一部分到所述第一波长转换装置。
2.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述第二光谱范围的光线与所述第三光谱范围的光线彼此归ー化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。
3.根据权利要求2所述的光源系统，其特征在于，所述第一光谱范围的光线为蓝光，所述第二光谱范围的光线与所述第三光谱范围的光线为红光。
4.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述第一角度阈值大于等于40度且小于等于80度，所述第二角度阈值大于等于20度且小于等于60度。
5.根据权利要求4所述的光源系统，其特征在于，所述第一角度阈值大于等于45度且小于等于65度，所述第二角度阈值大于等于30度且小于等于45度。
6.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统进一歩包括光收集装置，所述第二光源出射的所述第二光谱范围的光线经所述光收集装置入射到所述滤光片，以通过所述光收集装置调节所述第二光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度。
7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，所述光收集装置为透镜，通过调节所述第二光源与所述透镜的光轴之间的距离来调节所述第二光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度。
8.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述滤光片进一歩反射在所述滤光片上的入射角度小于第三角度阈值的所述第三光谱范围的光线到所述第一波长转换装置。
9.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，所述第二光谱范围的光线的峰值波长大于所述第三光谱范围的光线的峰值波长。
10.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，所述第三角度阈值大于等于20度且小于等于60度。
11.根据权利要求10所述的光源系统，其特征在于，所述第三角度阈值大于等于30且小于等于45。
12.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述滤光片透射入射角度小于第四角度阈值的所述第一光谱范围的光线，反射入射角度大于第五角度阈值的所述第一光谱范围的光线，所述第四角度阈值小于所述第五角度阈值，从所述第一光源出射到所述滤光片的所述第一光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度小于所述第四角度阈值，以使所述第一光谱范围的光线经所述滤光片透射到所述第一波长转换装置上。
13.根据权利要求12所述的光源系统，其特征在于，所述第四角度阈值大于等于2度且小于等于45度，所述第五角度阈值大于等于7度且小于等于50度。
14.根据权利要求13所述的光源系统，其特征在于，所述第四角度阈值大于等于5度且小于等于20度，所述第五角度阈值大于等于10度且小于等于25度。
15.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统进一歩包括反射装置，所述反射装置反射从所述第一光源出射的所述第一光谱范围的光线或从所述第二光源出射的所述第二光谱范围的光线到所述滤光片。
16.根据权利要求15所述的光源系统，其特征在于，所述反射装置为分光滤光片，所述分光滤光片反射从所述第一光源出射的所述第一光谱范围的光线且透射从所述第二光源出射的所述第二光谱范围的光线到所述滤光片，或者透射从所述第一光源出射的所述第一光谱范围的光线且反射从所述第二光源出射的所述第二光谱范围的光线到所述滤光片。
17.根据权利要求I所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统进一歩包括色轮及驱动装置，所述色轮包括第一区段和第二区段，所述滤光片和所述第一波长转换装置设置于所述第一区段，所述驱动装置驱动所述色轮，以使得所述第一区段和所述第二区段周期性设置于所述第一光谱范围的光线和所述第二光谱范围的光线的传输路径上，所述第二区段上设置有第二波长转换装置或设置成透射所述第一光谱范围的光线，其中所述第二波长转换装置将所述第一光谱范围的光线波长转换成第四光谱范围的光线。
18.根据权利要求17所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统进一歩包括色轮定位装置，所述色轮定位装置检测所述色轮的运动位置，并产生色轮同步信号，所述第二光源根据所述色轮同步信号在所述第一区段设置于所述第二光谱范围的光线的传输路径上时开启，并在所述第一区段离开所述第二光谱范围的光线的传输路径上时关闭。
19.ー种光源系统,其特征在于,所述光源系统包括 第一光源，用于产生第一光谱范围的光线； 第二光源，用于产生第二光谱范围的光线； 滤光片，所述滤光片透射入射角度小于第一角度阈值的所述第二光谱范围的光线，反射入射角度大于第二角度阈值的所述第二光谱范围的光线，所述第一角度阈值小于所述第ニ角度阈值，从所述第二光源出射到所述滤光片上的所述第二光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度小于所述第一角度阈值并经所述滤光片透射； 第一波长转换装置，所述第一波长转换装置将所述第一光谱范围的光线波长转换成第三光谱范围的光线，所述第一波长转换装置进ー步透射经所述滤光片透射的所述第二光谱范围的光线的一部分，并反射所述第二光谱范围的光线的另一部分到所述滤光片， 其中，所述滤光片进一歩反射在所述滤光片上的入射角度大于所述第二角度阈值的所述第二光谱范围的光线的另一部分到所述第一波长转换装置。
20.根据权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述第二光谱范围的光线与所述第三光谱范围的光线彼此归ー化光谱中重叠光谱的能量大于两者中能量较小的30%。
21.根据权利要求20所述的光源系统,其特征在于,所述第一光谱范围的光线为蓝光，所述第二光谱范围的光线与所述第三光谱范围的光线为红光。
22.根据权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述滤光片进一歩反射在所述滤光片上的入射角度大于第三角度阈值的所述第三光谱范围的光线到所述第一波长转换装置。
23.根据权利要求22所述的光源系统，其特征在于，所述第二光谱范围的光线的峰值波长小于所述第三光谱范围的光线的峰值波长。
24.根据权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述滤光片透射入射角度小于第四角度阈值的所述第一光谱范围的光线，反射入射角度大于第五角度阈值的所述第一光谱范围的光线，所述第四角度阈值小于所述第五角度阈值，从所述第一光源出射到所述滤光片的所述第一光谱范围的光线在所述滤光片上的入射角度小于所述第四角度阈值，以使所述第一光谱范围的光线经所述滤光片透射到所述第一波长转换装置上。
25.根据权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统进一歩包括色轮及驱动装置，所述色轮包括第一区段和第二区段，所述滤光片和所述第一波长转换装置设置于所述第一区段，所述驱动装置驱动所述色轮，以使得所述第一区段和所述第二区段周期 性设置于所述第一光谱范围的光线和所述第二光谱范围的光线的传输路径上，所述第二区段上设置有第二波长转换装置或设置成透射所述第一光谱范围的光线，其中所述第二波长转换装置将所述第一光谱范围的光线波长转换成第四光谱范围的光线。
26.根据权利要求25所述的光源系统，其特征在干，所述光源系统进一歩包括色轮定位装置，所述色轮定位装置检测所述色轮的运动位置，并产生色轮同步信号，所述第二光源根据所述色轮同步信号在所述第一区段设置于所述第二光谱范围的光线的传输路径上时开启，并在所述第一区段离开所述第二光谱范围的光线的传输路径上时关闭。
27.ー种投影装置，其特征在于，所述投影装置包括如权利要求1-26任意一项所述的光源系统。
全文摘要
本发明涉及一种光源系统及投影装置。该光源系统包括第一光源、第二光源、滤光片以及波长转换装置。第二光源产生的第二光谱范围的光线在滤光片上的入射角度大于第一角度阈值并经滤光片透射。波长转换装置透射经滤光片透射的第二光谱范围的光线的一部分，并反射第二光谱范围的光线的另一部分到滤光片。滤光片进一步反射在滤光片上的入射角度小于第二角度阈值的第二光谱范围的光线的另一部分到波长转换装置。第一角度阈值大于第二角度阈值。通过上述方式，将滤光片设置成透射由第二光源产生且大角度入射的第二光谱范围的光线，而反射由波长转换装置反射且小角度入射的第二光谱范围的光线，进而提高了光源系统的出光效率。
文档编号G02B7/00GK102645827SQ201110363939
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者杨毅 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司