专利名称：发光装置及其应用的投影系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及投影技术领域，尤其涉及一种发光装置及其应用的投影系统。
背景技术：
传统光源如荧光灯、白炽灯、超高性能灯或氙灯等难以做到高效率、长寿命。随着固态光源的发展，发光二极管(LED，Light Emitting Diode)和半导体激光器逐步走入照明禾口显示市场。产生白光或色光的方式一般有两种一种是直接利用色光光源如红、绿或蓝光 LED来提供色光，或利用这些色光来合成白光；另一种是基于光波长转换用激发光源来激发波长转换材料(如荧光粉)产生受激发光，进而利用激发光或受激发光来合成白光。以荧光粉为例，传统基于光波长转换及采用LED芯片的光源一般将荧光粉设在 LED芯片表面，使穿透荧光粉层背向散射回LED芯片的受激发光能被LED芯片反射而从荧光粉侧出射，从而提高出光效率。其缺陷在于LED芯片发出的热与荧光粉发出的热之间互相影响，将降低LED芯片的发光效率和荧光粉的转换效率，甚至缩短LED器件的使用寿命。上述缺陷在直接利用色光光源提供色光的方式中也同样存在。例如，利用激光光源直接提供色光，由于激光是强相干光，其在屏幕上显示的图像的每一个像素会出现由于相干产生的散斑，使图像无法正常显示。因此在激光显示中，必须使用消相干装置或方法来消除相干散斑。现有技术中，为了提高出光效率，一般将散光元件设在激光光源表面，使经散光元件散射后向激光光源表面发射的光线能被激光光源表面反射而从散光元件侧出射。 同样，激光光源与散光元件发出的热之间互相影响，将降低激光光源的发光效率，甚至缩短激光光源的使用寿命。为克服上述缺陷，美国专利US 7，070, 300B2提出一种分离LED和荧光粉的方法， 具体如图1所示。将来自一个或多个LED光源102的激发光以光学准直装置108来准直， 再利用波长选择片110来把这些激发光反射到另一个准直装置114进行聚焦后投射往荧光粉片112，来自该荧光粉片112的受激发光透射所述波长选择片110而提供为光源的出射光。在该方案中，利用激发光和受激发光波长的不同，采用波长选择片110来分离激发光和受激发光的光路，使得在提高出光效率的同时，受激发光不会回射到LED芯片，LED芯片产生的热和荧光粉产生的热不会互相影响，基本解决了上述传统技术所存在的问题。上述专利提供的技术方案的不足之处在于，在将荧光粉换成散光片用于消相干时，由于相干光和散射后的非相干光波长相同，散光元件向相干光源发出的非相干光会沿着相干光的入射光路回射到相干光源，导致非相干光的光路输出无法实现，因此，提高出光效率与减小相干光源与散光元件的热之间的影响成为一对矛盾体，无法兼顾。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种发光装置及其应用的投影系统，可使得提高出光效率的同时，散光元件向相干光源发出的大部分非相干光不会沿着相干光的入射光路回射到相干光源，从而降低激光光源与散光元件发出的热之间的影响。本发明提供了一种发光装置，包括相干光源，用于产生相干光；包括相对的第一表面与第二表面的散光元件，用于散射来自相干光源的相干光以产生非相干光；位于散光元件第一表面一侧的光引导件，用于引导相干光源发出的相干光入射到散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射，引导散光元件的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射，并将第一光路与第二光路分离；并且，由第一光路出射的非相干光的光通量少于由第二光路出射的非相干光的光通量。本发明还提供了一种投影系统，包括上述发光装置。与现有技术相比，本发明包括如下有益效果本发明实施例中，通过光引导件将相干光由第一光路引导至散光元件，并引导来自散光元件第一表面的大部分非相干光由与第一光路分离的第二光路出射作为发光装置的出射光，从而在提高了发光装置的出光效率的同时，使得散光元件第一表面发出的大部分的非相干光不会沿着相干光的光路回射到相干光源，减小了非相干光的热与相干光源的热之间的影响，从而提高了相干光源的发光效率及使用寿命。
图1是现有基于LED和荧光粉来产生高效色光的光源的结构示意图；图2是本发明实施例中发光装置的一个实施例的结构示意图；图3是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图4是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意5是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图6是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图7是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图8是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图9是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图IOA是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图IOB是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图11是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图12是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图；图13是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。
具体实施例方式为解决现有技术中的技术问题，本发明实施例提供一种发光装置，包括相干光源，用于产生相干光；包括相对的第一表面与第二表面的散光元件，用于散射来自相干光源的相干光以产生非相干光；位于散光元件第一表面一侧的光引导件，用于引导相干光源发出的相干光入射到散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射，引导散光元件的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射，并将第一光路与第二光路分离；并且，由第一光路出射的非相干光的光通量少于由第二光路出射的非相干光的光通量。考虑到经散光元件散射的非相干光具有近似朗伯分布的特点，而自相干光源入射散光元件的相干光具有较小的光学扩展量，本发明实施例利用相干光源与散光元件的光学扩展量的差异，能够通过光引导件将相干光的入射光路引入到散光元件的出射光路中的同时，限制光引导件引导的由第一光路出射的非相干光的光通量小于由第二光路出射的非相干光通量，使得散光元件的第一表面发出的大部分非相干光(即散光元件向相干光源发出的大部分非相干光)从第二光路出射而不会从第一光路过度逃逸，即不会沿着相干光的入射光路回射到相干光源，减小了相干光源与散光元件的热之间的影响，从而提高了相干光源的发光效率及使用寿命。请参阅图2，图2是本发明实施例中发光装置的一个实施例的结构示意图。如图2 所示，本实施例中，发光装置100包括用于产生相干光的相干光源110、用于散射来自相干光源Iio的相干光并产生非相干光的散光元件120、以及光引导件140。散光元件120包括相对的第一表面121与第二表面122，光引导件140位于散光元件的第一表面121 —侧，即散光元件的第一表面121相对第二表面较为靠近光引导件140。为使相干光源具有较小光学扩展量，相干光源110优选为激光二极管。相干光源也可以为发光二极管或其它种类的光源。也可通过可勻光和整形的勻光装置将相干光源 110发出的相干光引导往光引导件140。勻光装置可以为复眼透镜阵列或空心或实心的导光棒。散光元件的散射方式主要有体散射和面散射两种。面散射散光元件是利用透明材料表面的微结构对光线的折射和反射来散射光线，具体又分为单面微结构和双面微结构的散光元件。微结构可以在玻璃衬底的表面上喷砂形成，或在该表面上用化学腐蚀的方法形成，也可以在塑料衬底上用热压成型的方法形成。若采用单面微结构的散光元件，优选地， 相干光从散光元件的微结构面入射(及第一表面为微结构面)并从散光元件的平面出射， 此时透过率比较高。体散射则是指在散射体内掺加不同折射率或不透明的小颗粒来实现散光目的。在本实施例中，光引导件140为带有通光孔130及位于通光孔外部的反射面(图中未标示)的第二光反射元件140。本实施例中，第二光反射元件140具体为带有通光孔 130及反射面的弧形反射装置，第二光反射元件140也可以为平面反射装置、锯齿形反射装置或其它形式的曲面反射装置，这些优选形式将在下文中进行详细阐述，此处不作赘述。通光孔130用于以透射方式引导相干光源110发出的相干光入射到散光元件120 的第一表面121上以形成第一光路，并引导散光元件120的第一表面121发出的部分非相干光由第一光路出射；第二光反射元件140的反射面用于以反射方式引导散光元件120的第一表面121发出的剩余非相干光由第二光路出射。第二光反射元件140的反射面反射的非相干光与散光元件120的第二表面122发出的非相干光一起出射作为发光装置100的出射光，从而提高发光装置的出光效率。可以在发光装置的光出射端设置一光学元件，用于对非相干光进行收集、勻光和整形等处理。并且，第二光反射元件140通过其通光孔130及反射面将第一光路与第二光路分离，具体地，第一光路从散光元件120通过第二光反射元件140的通光孔130至相干光源 110 ；而第二光路从散光元件120至第二光反射元件140的反射面，并被该反射面改变方向而背离相干光源110，从而与第一光路分离。通过分离第二光路与第一光路，使得在提高发光装置的出光效率的同时，由第二光路出射的非相干光不会沿着第一光路回射到相干光源。由于相干光源110发出的相干光的光学扩展量较小，而散光元件120散射后的非相干光呈近似朗伯分布，光学扩展量较相干光而言大了很多，因此可以控制第二光反射元件140的通光孔130与反射面的面积比例为一较小值，使得散光元件的第一表面121发出的大部分非相干光可经第二光反射元件140的反射面反射后出射得到有效利用，小部分非相干光将从通光孔130漏出而被损耗掉，即漏出损耗的比例在一可接受范围内。优选地，第二光反射元件140的通光孔的面积小于或等于第二光反射元件140反射面面积的1/4。与现有技术相比，本实施例中，通过光引导件140的通光孔130将相干光由第一光路引导至散光元件120，通过光引导件140的反射面引导来自散光元件120第一表面的大部分非相干光由与第一光路分离的第二光路出射作为发光装置的出射光，从而在提高了发光装置的出光效率的同时，使得散光元件第一表面121发出的大部分的非相干光不会沿着相干光的光路回射到相干光源，减小了非相干光的热与相干光源的热之间的影响，从而提高了相干光源的发光效率及使用寿命。请参阅图3，图3是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。与图2 所示实施例主要不同之处在于，本实施例中，发光装置200还包括第一光反射元件150和光收集装置160。第一光反射元件150将散光元件120的第二表面121发出的非相干光反射往第二光反射元件140，从而使得散光元件发出的所有非相干光均出射往第二光反射元件 140。本实施例是以散光元件120为透光型散光元件为例进行阐述的，为了使散光元件发出的所有非相干光均出射往第二光反射元件140，本实施例需要设置第一光反射元件150以反射散光元件的第二表面122发出的非相干光。在其它实施例中，也可以不设置第一光反射元件150，而通过提高散光元件120的厚度，使得散光元件的第一表面接收相干光后产生的非相干光无法穿过散光元件的第二表面，使得散光元件产生的所有非相干光均从散光元件的第一表面出射往第二光反射元件140。优选地，第二光反射元件140可呈半球形或半球形的一部分，散光元件120被相干光入射的位置位于靠近该半球形球心的第一点，光收集装置160的入光口位于靠近该半球形球心的第二点，第一点和第二点关于该半球形的球心对称。相干光源110发出的相干光通过通光孔130入射到散光元件120，散光元件120的第二表面122发出的非相干光经第一光反射元件150反射后与散光元件的第一表面121发出的非相干光一起出射往第二光反射元件140。第二光反射元件140的反射面将大部分非相干光反射往位于靠近半球形球心的第二点的光收集装置的入光口，该大部分非相干光被光收集装置160收集并出射作为发光装置200的出射光。同时，小部分来自散光元件120的非相干光透射第二光反射元件140 的通光孔而损耗。优选地，通光孔130为半球形第二光反射元件140的偏心孔，以使得相干光源110发出的相干光垂直入射至散光元件120，当散光元件120从第一光反射元件150脱落时，相干光会被第一光反射元件150反射至第二光反射元件140的通光孔而射回相干光源，而不会被反射至第二光反射元件140的反射面并出射至光收集装置而伤害人眼。优选地，第二光反射元件140也可呈半椭球形或半椭球形的一部分，散光元件120 被相干光入射的位置位于该半椭球形的第一焦点，光收集装置160的入光口位于半椭球形的第二焦点。此时，散光元件发出的大部分非相干光经第二光反射元件140的反射面反射后出射往该半椭球形的第二焦点处，并被光收集装置160收集并出射作为发光装置200的出射光。同理，通光孔130优选为半椭球形第二光反射元件140的偏心孔，以使得相干光源 110发出的相干光垂直入射至散光元件120。更具体地，本实施例中的第二光反射元件140为带有通光孔的内空结构的反射壁，该反射壁包括镀设于其内壁的反射膜，该通光孔为该反射壁上的一开口。可以理解的是，反射膜也可以镀设在反射壁的外壁。此外，本实施例中的光收集部件160具体为空心导光棒。事实上，本发明实施例中的光收集元件160也可以采用透镜、透镜组、空心导光棒、实心导光棒、空心复合型聚光器或实心复合型聚光器或它们的组合。请参阅图4，图4是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。与图3 所示实施例不同之处在于，本实施例中，发光装置300的第二光反射元件140为外曲面镀有反射膜331的实心透明体330，通光孔332为该反射膜331的一缺口 332。优选地，散光元件120与实心透明体330之间具有一空气隙(图未示)，以提高发光装置的出光亮度。与图3实施例相同，实心透明体330优选为呈半球形或半椭球形，此时，散光元件120与实心透明体330之间的空气隙的厚度优选小于半球形半径的或半椭球长半轴的1%，以较有效地提高发光装置的出光亮度。请参阅图5，图5是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图3所示实施例不同之处在于发光装置400中，通光孔130为半球形或半椭球形第二光反射元件140的边缘的一缺口，相干光源110发出的相干光从该缺口入射至散光元件 120。可以理解的是，本实施例中的第二光反射元件140也可以为外曲面镀有反射膜的实心透明体。请参阅图13，图13是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图3所示实施例不同之处在于，发光装置1200中，第二光反射元件140为锯齿形反射装置，该锯齿形反射装置包括两个锯齿面1301和1302，每一个锯齿面都是一组同心球面的一部分。参考图3实施例中的描述可知，锯齿面1301和1302都分别可以起到弧形反射装置的作用，因此锯齿形反射装置可以看作是一组弧形反射装置的嵌套组合，因此对于的散光元件的第一表面发出的非相干光具有和弧形反射装置相同的作用。锯齿形反射装置与弧形反射装置的区别在于，锯齿形反射光装置所占的空间更小，结构更紧凑。请参阅图6，图6是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图3所示实施例不同之处在于，发光装置500的第二光反射元件为带有通光孔530及位于通光孔530外部的反射面的平面反射装置M0。平面反射装置540反射散光元件发出的非相干光，使该非相干光由与相干光成一角度的方向出射。由于非相干光呈近似朗伯分布，优选的，本实施例中还包括一透镜组570，用于将散光元件120的发出的非相干光收集并准直出射至平面反射装置M0，该准直的非相干光的大部分被平面反射装置MO的反射面反射而作为发光装置500的出射光。更优选的，通光孔530在透镜组570的出射光斑上的投影面积小于等于该出射光斑面积的1/4，以减少从该通光孔530泄漏的非相干光，提高发光装置500的出光效率。可以理解的是，也可以用上文提到的其它光收集装置替代透镜组570，用于将散光元件120发出的非相干光收集并中继至平面反射装置M0。此外，发光装置500的光出射端还可以用光学元件来进行光收集、勻光和整形等， 在本发明中不作详细阐述。请参阅图7，图7是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图6所示实施例不同之处在于，本实施例中，发光装置600的光引导件包括第三光反射元件630及位于第三光反射元件630外部的透光介质(本实施例中，透光介质具体为第三光反射元件630外部的空气)。第三光反射元件630用于以反射方式引导相干光源110发出的相干光入射到散光元件120的第一表面上以形成第一光路，并引导散光元件120的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射；第三光反射元件630外部的透光介质以透射方式引导散光元件120的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射，由第二光路出射的非相干光作为发光装置600的出射光。光引导件通过第三光反射元件630及透光介质将第一光路与第二光路分离。与图6实施例相同，优选地，本实施例还包括透镜组570，用于收集并准直散光元件120的第一表面发出的非相干光。更优选地，第三光反射元件630在该透镜组的出射光斑上的投影面积小于等于该出射光斑面积的1/4，以减少被第三光反射元件630反射而泄漏的非相干光，提高发光装置600的出光效率。可以理解的是，也可以用上文提到的其它光收集装置替代透镜组570，该光收集装置位于散光元件120与第三光反射元件630，用于收集并中继散光元件120的第一表面发出的非相干光。发光装置600的光出射端还可以用光学元件来进行光收集、勻光和整形等，在本发明中不作详细阐述。请参阅图8，图8是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例中，发光装置700的光引导件包括带有通光孔130和位于通光孔外部的反射面的第二光反射元件140，该通光孔以透射方式引导相干光源110发出的相干光入射到散光元件120 的第一表面上以形成第一光路，并引导散光元件120的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射。与图3所示实施例不同的是，本实施例不设有第三光反射元件150，散光元件 120产生的向其第二表面发出的非相干光直接从第二表面出射作为发光装置的出射光；而第二光反射元件140的反射面用于以反射方式引导散光元件120的第一表面121发出的非相干光回射到散光元件120的第一表面121，该非相干光穿透散光元件并从散光元件120的第二表面122出射作为发光装置的出射光。优选地，第二光反射元件140为带有通光孔及位于该通光孔外部的反射面的弧形反射装置，该弧形反射装置呈半球形，散光元件120被相干光入射的位置位于该半球形的球心。散光元件120的第一表面发出的非相干光出射往第二光反射元件140，第二光反射元件140的反射面将该非相干光的大部分反射往位于球心的散光元件120。进一步地，本实施例中还包括光收集装置160，该光收集装置160的入光口位于散光元件120的第二表面的一侧(即第二表面122相对于第一表面121更为靠近光收集装置160)，用于收集散光元件120出射的非相干光。此外，更具体地，本实施例中的第二光反射元件140为带有通光孔的内空结构的反射壁，该反射壁包括镀设于其内壁的反射膜，该通光孔为该反射壁上的一开口。可以理解的是，第二光反射元件140也可以为锯齿形反射装置，该锯齿形反射装置包括至少两个锯齿面，且每个锯齿面都是一组同心球面的一部分，此时散光元件可以位于同心球面的球心。请参阅图9，图9是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图8所示实施例的不同之处在于，发光装置800的第二光反射元件为外曲面镀有反射膜331的实心透明体330，通光孔332为该反射膜331的一缺口 332。实心透明体330优选为呈半球形，此时，散光元件120与实心透明体330之间可以具有一空气隙，该空气隙的厚度优选小于半球形半径的或半椭球长半轴的1%，以较有效地提高发光装置的出光亮度。优选地，本实施例还包括透镜组570，设置于散光元件120的第二表面的一侧，经散光元件出射的非相干光经该透镜组570准直出射。事实上，也可以用上文提到的其它形式的光收集装置替代透镜组570。此外，本发明实施例对上述实施例进行了改进，即发光装置还包括驱动装置，用于驱动散光元件，以使得入射到该散光元件上的相干光在该散光元件上形成的光斑沿预定路径作用于该散光元件，从而可避免相干光长时间作用于散光元件的同一位置而导致的散光元件的温度过高，提高散光元件的使用寿命。优选地，驱动装置可以为一转盘，可以将散光元件固定于该转盘上，散光元件随该转盘做圆周运动，使得入射到该散光元件上的相干光在该散光元件上形成的光斑沿圆形路径作用于该散光元件。当然，驱动装置也可以驱动散光元件作其它形式的运动，例如线性移动。请参参阅图10A，图IOA是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。 图IOA所示实施例是在图3所示实施例基础上进行改进后的另一反射式实施例。本实施例的发光装置900A还包括转盘980，散光元件120与第一光反射元件150均呈与转盘同轴的环形，置于转盘980上并随之转动。第一光反射元件150位于驱动装置980和散光元件120 之间，第一光反射元件150也可以为转盘980的一部分。经第二光反射元件140的反射面反射后的非相干光透过转轮980并被光收集装置160收集出射。光收集装置160也可位于转轮980盘面圆周的延长线上，即经第二光反射元件反射后的非相干光不经过转轮980而直接入射至光收集装置160。请参参阅图10B，图IOB是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。 图IOB所示实施例是在图8所示实施例基础上进行改进后的另一透射式实施例。本实施例的发光装置900B还包括转盘980，散光元件120呈与转盘同轴的环形，置于转盘980上并随之转动。并且，转盘980承载有散光元件120的区域为透明材料制成，使得散光元件发出的部分非相干光直接透过转盘980出射，而另一部分非相干光经第二光反射元件140的反射面反射后回射至散光元件并从第二表面透过转盘980出射。本实施例中还包括透镜组570， 位于散光元件的第二表面的一侧，透镜组570将非相干光准直后出射。此外，本发明还提供发光装置的另一实施例，即相干光源包括分别用于产生至少两种颜色光的至少两种子光源以及合光装置，该合光装置将该至少两种子光源产生的光合并为一束合光，以下对此进行详细阐述。
请参阅图11，图11是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图IOA所示实施例的区别之处在于，发光装置1000中，相干光源110包括第一子光源111与第二子光源112，第一子光源为产生红光的激光二极管，第二子光源为产生绿光的激光二极管；发光装置1000还包括合光装置114，该合光装置114将第一子光源111与第二子光源112分别产生的光合为一束合光，该合光通过通光孔130入射至散光元件120。具体地，本实施例中，合光装置114为透射红光反射绿光的二向色片，第一子光源 111产生的红色相干光经合光装置透射至通光孔130，第二子光源112产生的绿色相干光经合光装置反射至通光孔130。当然，合光装置114也可以为反射红光透射绿光的二向色片， 并将第一子光源111产生的红色相干光反射至通光孔，将第二子光源112产生的绿色相干光透射至通光孔，从而将红色相干光与绿色相干光合为一束合光。红色相干光与绿色相干光可以同时出射至通光孔130，此时发光装置1000出射由红色非相干光与绿色非相干光组成的黄色非相干光。同理，在发光装置的另一实施例中，相干光源还可以包括第三子光源，例如产生蓝色相干光的激光二极管；合光装置可以为十字形二向色片组，用于将第一、第二、第三子光源产生的相干光合为一束合光并引导至通光孔 130 ；此时发光装置可以出射由红色、绿色与蓝色非相干光组成的白色非相干光。上述各实施例中，相干光源110均为产生一种颜色光(如蓝色或黄色)的光源，发光装置出射一种颜色的非相干光。本发明也可以应用在需要出射多种颜色光序列的场景下。为此，本发明还提供发光装置的另一实施例，该实施例中的发光装置还包括控制装置， 用于分别控制相干光源中的两种子光源的开启与关闭及发光强度。请参阅图12，图12是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。本实施例与图11所示实施例的区别之处在于发光装置1100的相干光源110还包括第三子光源113，第三子光源113为产生蓝色相干光的激光二极管。合光装置114为二向色片组， 二向色片组114包括平行设置的二向色片1141与1142。二向色片组114将第一、第二、第三子光源产生的光合为一束合光，该合光通过通光孔130入射至散光元件120。具体地，二向色片1141反射第一子光源111产生的红色相干光，透射第二子光源112产生的绿色相干光，该红色、绿色相干光均透射二向色片1142 ；二向色片1142反射第三子光源113产生的蓝色相干光。发光装置1100还包括控制装置(图未示)，用于分别控制相干光源中的三种子光源的开启与关闭及发光强度。例如，控制装置可以控制产生红色、绿色和蓝色相干光的三个子光源依序开启与关闭，从而使发光装置依序出射红色、绿色和蓝色非相干光；控制装置也可以控制产生红色、绿色和蓝色相干光的子光源同时开启，并控制三种子光源的发光强度均周期性变化，使得合光装置出射的合光的颜色周期性变化，从而发光装置出射颜色周期性变化的非相干光。本发明还提供了一种投影系统，包括发光装置，该发光装置可以具有上述各实施例所提供的功能。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
1.一种发光装置，其特征在于，所述装置包括 相干光源，用于产生相干光；包括相对的第一表面与第二表面的散光元件，用于散射来自所述相干光源的相干光以产生非相干光；位于散光元件第一表面一侧的光引导件，用于引导所述相干光源发出的相干光入射到所述散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导所述散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射，引导所述散光元件的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射，并将第一光路与第二光路分离；并且，由第一光路出射的非相干光的光通量少于由第二光路出射的非相干光的光通量。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述由第一光路出射的非相干光的光通量小于或等于由第二光路出射的非相干光的光通量的1/4。
3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括第一光反射元件，位于散光元件的第二表面的一侧。
4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述光引导件包括带有通光孔及位于通光孔外部的反射面的第二光反射元件，该通光孔用于以透射方式弓I导所述相干光源发出的相干光入射到所述散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导所述散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射；第二光反射元件的反射面用于以反射方式引导所述散光元件的第一表面产生的剩余非相干光由第二光路出射。
5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，第二光反射元件为带有所述通光孔及反射面的平面反射装置。
6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括光收集装置，用于将所述散光元件发出的非相干光收集并中继至所述平面反射装置。
7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述光收集装置包括透镜组，该透镜组用于将所述散光元件发出的非相干光收集并准直至所述平面反射装置，所述通光孔在该透镜组的出射光斑上的投影面积小于等于该出射光斑面积的1/4。
8.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，第二光反射元件为带有所述通光孔及反射面的弧形反射装置。
9.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述弧形反射装置呈半球形或半球形的一部分，所述散光元件被相干光入射的位置位于靠近所述半球形球心的第一点；所述发光装置还包括光收集装置，该光收集装置的入光口位于靠近所述半球形球心的第二点，第一点和第二点关于所述半球形的球心对称。
10.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述弧形反射装置呈半椭球形或半椭球形的一部分，所述散光元件被相干光入射的位置位于所述半椭球形的第一焦点；所述发光装置还包括光收集装置，该光收集装置的入光口位于所述半椭球形的第二焦点ο
11.根据权利要求9或10所述的发光装置，其特征在于，所述通光孔为弧形反射装置的偏心孔，以使得所述相干光源发出的相干光垂直入射至所述散光元件。
12.根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，所述弧形反射装置的通光孔的面积小于或等于所述反射面面积的1/4。
13.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于，第二光反射元件为带有所述通光孔及反射面的锯齿形反射装置。
14.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，所述光引导件包括第三光反射元件及位于第三光反射元件外部的透光介质，第三光反射元件用于以反射方式引导所述相干光源发出的相干光入射到所述散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导所述散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射；所述透光介质以透射方式引导所述散光元件的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射。
15.根据权利要求14所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括位于所述散光元件与第三光反射元件之间的光收集装置，用于收集并中继所述散光元件发出的非相干光。
16.根据权利要求15所述的发光装置，其特征在于，所述光收集装置包括透镜组，该透镜组用于收集并准直所述散光元件发出的非相干光，第三光反射元件在该透镜组的出射光斑上的投影面积小于等于该出射光斑面积的1/4。
17.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光引导件包括带有通光孔和位于通光孔外部的反射面的第二光反射元件，该通光孔以透射方式引导所述相干光源发出的相干光入射到所述散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导所述散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射；第二光反射元件的反射面用于以反射方式引导所述散光元件的第一表面产生的非相干光由第二光路回射到所述散光元件的第一表面。
18.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，第二光反射元件为带有所述通光孔及反射面的弧形反射装置，该弧形反射装置呈半球形，所述散光元件被相干光入射的位置位于所述半球形的球心。
19.根据权利要求18所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括光收集装置，该光收集装置的入光口位于散光元件的第二表面的一侧。
20.根据权利要求17所述的发光装置，其特征在于，第二光反射元件为带有所述通光孔及反射面的锯齿形反射装置。
21.根据权利要求6、9、10、15及19中任一项所述的发光装置，其特征在于，所述光收集装置包括透镜、透镜组、空心导光棒、实心导光棒、空心复合型聚光器或实心复合型聚光器。
22.根据权利要求9-11以及18-19中任一项所述的发光装置，其特征在于所述弧形反射装置为带有通光孔的内空结构的反射壁，该反射壁包括镀设于其内壁的反射膜，该通光孔为该反射壁上的一开口。
23.根据权利要求9-11以及18-19中任一项所述的发光装置，其特征在于所述弧形反射装置为外曲面镀有反射膜的带有通光孔的实心透明体，该通光孔为该反射膜的一缺
24.根据权利要求23所述的发光装置，其特征在于所述散光元件与所述实心透明体之间具有一空气隙，该空气隙的厚度小于所述半椭球形的长半轴的或所述半球形的半径的1%。
25.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于所述相干光源为激光二极管。
26.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述相干光源包括分别用于产生两种颜色光的两种子光源以及合光装置，该合光装置将该两种子光源产生的光合并为一束合光。
27.根据权利要求沈所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括控制装置，用于分别控制所述两种子光源的开启与关闭及发光强度。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的发光装置，其特征在于该发光装置还包括驱动装置，用于驱动所述散光元件，以使得入射到该散光元件上的相干光在该散光元件上形成的光斑沿预定路径作用于该散光元件。
29.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求118中任意一项所述的发光装置。
全文摘要
本发明提供一种发光装置及其应用的投影系统，该发光装置包括相干光源，用于产生相干光；包括相对的第一表面与第二表面的散光元件，用于散射来自相干光源的相干光以产生非相干光；位于散光元件第一表面一侧的光引导件，用于引导相干光源发出的相干光入射到散光元件的第一表面上以形成第一光路，并引导散光元件的第一表面发出的部分非相干光由第一光路出射，引导散光元件的第一表面发出的剩余非相干光由第二光路出射，并将第一光路与第二光路分离；并且，由第一光路出射的非相干光的光通量少于由第二光路出射的非相干光的光通量。本发明能够在提高出光效率的同时，减小相干光源与散光元件的热之间的影响。
文档编号G03B21/20GK102520570SQ20111039639
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月4日 优先权日2011年12月4日
发明者曹亮亮, 李屹, 杨毅, 胡飞 申请人:深圳市光峰光电技术有限公司