波长转换装置、光源装置及投影系统的制作方法

专利2022-05-09  2



1.本发明涉及投影技术领域,具体而言,涉及一种波长转换装置、光源装置及投影系统。


背景技术:

2.近年来,随着家庭影院、无屏电视等概念的推广,激光投影仪市场飞速发展。在投影光机中,为了达到更为标准的色域,通常会使用修色片把r、g或者b基色光光谱中的某些波段的光滤除,使基色光的颜色更好。但是相应的,使用修色片会大幅提高产品的制造成本,不使用修色片虽然会降低成本,但又会使光源装置达不到亮度以及颜色的需求。


技术实现要素:

3.本申请的目的在于提供一种波长转换装置、光源装置及投影系统,以改善上述问题。本申请通过以下技术方案来实现上述目的。
4.第一方面,本申请提供一种光源装置,该光源装置包括光源、波长转换装置以及二向色片。光源用于发出激发光。波长转换装置包括荧光色段,用于将入射的激发光转换成受激光。二向色片设置于光源以及波长转换装置之间,用于将光源发出的激发光引导至波长转换装置,并接收波长转换装置出射的受激光和未转换的激发光;二向色片还用于引导受激光至后续光路,并引导未转换的激发光从其他路径出射。
5.在一种实施方式中,波长转换装置还包括反射段,用于将入射的激发光散射反射后出射,其中,激发光进入反射段的入射光路与散射反射后的激发光的出射光路为不同的光路径;
6.光源装置还包括反射镜,反射镜位于散射反射后的激发光经二向色片后的的光路中,用于将激发光反射回二向色片,使其经二向色片导向后与受激光沿同一光路出射。
7.在一种实施方式中,反射段内嵌有偏移膜层,偏移膜层用于偏移从反射段出射的激发光的出射光路,以使偏移后的激发光与荧光色段出射的受激光的光束不重合。
8.在一种实施方式中,偏移膜层包括透射膜层和反射膜层,透射膜层和反射膜层间隔设定距离,激发光从透射膜层透射后传播至反射膜层,经散射反射膜层反射后再次入射至透射膜层,并从透射膜层出射。
9.在一种实施方式中,光源装置还包括反射系统,反射系统接收被反射镜反射的激发光,并将激发光引导至二向色片,以使激发光经二向色片导向后与受激光沿同一光路出射。
10.在一种实施方式中,光源装置还包括扩束装置,扩束装置位于反射镜至二向色片的光路中。
11.在一种实施方式中,光源装置还包括补偿光源,补偿光源发出的补偿光与受激光合光后出射。
12.在一种实施方式中,光源装置包括补偿光源,补偿光源发出的补偿光透过二向色
片并与受激光合光。
13.在一种实施方式中,二向色片包括相邻的第一区域和第二区域,第二区域可透过激发光并反射受激光。
14.在一种实施方式中,第二区域环绕第一区域设置。
15.在一种实施方式中,光源装置还包括匀光装置,匀光装置用于匀化光源发出的激发光。
16.在一种实施方式中,光源装置还包括透镜组,透镜组位于二向色片以及波长转换装置之间的光路上。
17.在一种实施方式中,光源装置还包括复眼透镜组,复眼透镜组位于经二向色片出射的受激光和激发光的光路上。
18.第二方面,本申请提供了一种投影系统,该投影系统安装有如上任一项所述的光源装置。
19.第三方面,本申请还提供了一种波长转换装置,波长转换装置包括反射段和至少一个荧光色段,其中,荧光色段用于将入射的激发光转换成受激光,反射段用于将入射的激发光反射后出射;当入射至反射段的入射光路与反射后的出射光路为不同光路径时,反射段还用于偏移从反射段出射的激发光的出射光路。
20.在一种实施方式中,反射段包括沿入射光路方向依次设置的透射膜层、传播介质膜层和反射膜层,其中传播介质膜层具有设定厚度。
21.在一种实施方式中,传播介质膜层为玻璃层或空气层。
22.相较于现有技术,本申请提供的波长转换装置、光源装置及投影系统,能够在不使用修色片的情况下,实现高亮度和较好的颜色输出。
23.本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
24.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1是本申请第一实施例提供的一种光源装置的结构示意图。
26.图2是本申请第一实施例提供的一种荧光色轮的结构示意图。
27.图3是本申请第二实施例提供的一种光源装置的结构示意图。
28.图4是本申请第三实施例提供的一种光源装置的结构示意图。
29.图5是本申请第三实施例提供的光源装置中的荧光色轮的结构示意图。
30.图6是本申请第四实施例提供的一种光源装置中反射片结构示意图。
31.图7是本申请第四实施例提供的一种光源装置的结构示意图。
32.图8是本申请第四实施例提供的光源装置中的偏移膜层与第三实施例中的反射片的结构示意图的对比图。
33.图9是本申请第五实施例提供的一种光源装置的结构示意图。
34.图10是本申请第五是实施例提供的光源装置中的二向色片的结构示意图。
35.图11是本申请实施例提供的一种投影系统的结构示意图。
具体实施方式
36.为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请实施例进行更全面的描述。附图中给出了本申请实施例的较佳实施方式。但是,本申请实施例可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
37.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请实施例中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请。
38.某些投影光机中,会使用到修色片对光束的颜色进行改善。通常,对于宽光谱的光源,例如受激产生的荧光或者灯泡光源,为了达到标准色域的颜色标准,常常是通过修色片把r、g或者b基色光光谱中的某些波段的光滤除,使基色光的颜色更好。
39.目前,市场上也存在采用激光荧光光源但并不使用修色片的光机方案,主要分为两种:一种是补充红、绿激光与荧光混合,通过激光优异的颜色去将r、g基色光的颜色提升到标准水平;第二种是在某些颜色要求不高的光机系统中,不对颜色进行修饰,直接以荧光作为基色光,这样投影装置的颜色达不到较高的色域标准,但是因为没有滤除光,亮度会更高。但这些方案均不能很好的解决成本以及投影装置的色域效果的平衡问题。
40.因此,经过长期研究,发明人提供了一种光源装置以及投影系统,它能够在不使用修色片的条件下,以低廉的成本达到高亮度和较好的颜色输出。
41.第一实施例
42.请参阅图1,本申请提供一种光源装置10a,该光源装置10a包括光源100、波长转换装置500以及二向色片300。
43.光源100,用于发出激发光。在一些实施方式中,光源100可以是一种激光器,用于产生激发光,激发光可以是激光,本实施例中,激发光为蓝激光,其波长大致为440-470nm。可以理解,在其他的一些实施方式中,也可以采用其他颜色的激光光源作为光源100,用于发射激发光。
44.本实施例中,二向色片300设置于光源100与波长转换装置500之间,并位于从光源100出射的激发光的光路上,用于将光源100发出的激发光引导至波长转换装置500,并接收波长转换装置500出射的受激光和未转换的激发光,并引导受激光至后续光路,并引导未转换的所述激发光从其他路径出射,使得受激光中掺杂的未转换的激发光从受激光中分离,未转换的激发光不进入后续光路。
45.具体的,二向色片300能透过激发光,并反射由激发光激发产生的受激光。本实施例中,二向色片300能透过蓝激光,反射作为受激光的其他颜色的荧光。可以理解的是,二向色片300能透过蓝激光是指蓝激光从二向色片300的任意一侧入射,均能透过二向色片300。
46.本实施方式中,请再次参阅图1,光源100出射的激发光首先透过二向色片300,入射至波长转换装置500,本实施例中,波长转换装置500包括荧光色轮510与色轮马达520,色轮马达520驱动荧光色轮510转动。
47.具体的,请参阅2,荧光色轮510包括荧光段512。荧光段512上涂覆有荧光粉,当受
到激发光激发时,荧光段512可以产生受激光。进一步的,在本实施方式中,作为一种示例,荧光段512包括第一光段5121和第二光段5122。第一光段5121和第二光段5122均覆有荧光粉,且进一步地第二光段5122覆有红光荧光粉,当受到激发光激发时,可以产生红荧光,第二光段5122覆有绿色荧光粉,当受到激发光激发时,可以产生绿荧光。在激发光入射至荧光色轮510上的第一光段5121以及第二光段5122时,激发光激发荧光粉产生荧光,但是由于激发光可能并不会完全被荧光粉吸收,因此在激发产生的荧光中会混杂有少量的未转换的激发光,这些未转换的激发光可能影响受激光的色域效果。
48.在荧光色轮510转动过程中,激发光入射至第一光段5121以及第二光段5122上时,会激发第一光段5121以及第二光段5122上相应的荧光粉,产生相应颜色的荧光,并沿着垂直于荧光色轮510的方向朝二向色片300射出。在本实施方式中,激发出的受激光可以是红荧光和绿荧光。在其他的一些实施方式中,可以改变荧光色轮510上涂覆的荧光粉的颜色,以激发产生所需要颜色的受激光。被激发的受激光在入射至二向色片300时,二向色片300对受激光进行反射,反射后的受激光可作为投影装置的红光(r)和绿光(g)。
49.进一步的,在一些实施方式中,光源装置10a还设置有透镜组400,透镜组400位于二向色片300以及荧光色轮510之间,并位于从二向色片300透射出的激发光光路上。本实施例中,透镜组400包括第一透镜410以及第二透镜420,第一透镜410和第二透镜420的中心光轴同轴设置,且第一透镜410相比于第二透镜420具有更大的透镜面,第一透镜410位于第二透镜420的靠近二向色片300的一侧,第二透镜420位于第一透镜410的靠近荧光色轮510的一侧。第一透镜410以及第二透镜420的凸面朝向二向色片300方向设置。这样,当从光源100射出的激发光入射至透镜组400时,可以偏移预定的角度。
50.本实施例中,荧光色轮510的荧光段512反射出的受激光会透过透镜组400,在透镜组400的作用下,被准直,并沿着垂直于荧光色轮510的方向出射至二向色片300,二向色片300将荧光进行反射。
51.在其他的一些实施方式中,第一透镜410与第二透镜420还可以等大设置,满足能将激发光汇聚至荧光色轮510功能即可。并且在一些实施方式中,透镜组400还可以包括一个或两个以上的透镜。
52.为了便于说明,请再次参阅图1,图1中的实线箭头示出了未转换为荧光的激发光的光路,虚线箭头示出了被激发光激发产生的荧光的光路。本实施例提供的光源装置10a,光源100发出的激发光,射入二向色片300,二向色片300将光源100发出的激发光引导至波长转换装置500。在色轮马达520的作用下,荧光色轮510上的第一光段5121与第二光段5122周期性的位于激发光的光路上。当荧光段512位于激发光光路上时,激发光激发荧光粉使荧光段512反射出受激光,大部分的激发光转换为荧光,其中未被转换为荧光的激发光混杂于受激光中出射,二向色片300接收波长转换装置500出射的受激光和未转换的激发光,二向色片300反射受激光进而引导受激光至后续光路,同时二向色片300引导未转换的激发光透过二向色片300从其他路径出射,此处其他路径是指与受激光不同的路径。
53.本实施例提供的光源装置10a,通过设置二向色片300,将激发产生的受激光反射。而未被激发的激发光会透过二向色片300,形成与受激光不同的光路,达到达到将受激光中混杂的未转换的激发光滤除的效果。
54.第二实施例
55.请参阅图3,本实施例提供一种光源装置10b,该光源装置10b与第一实施例中的光源装置10a的区别在于二向色片300的功能不同,本实施例中,二向色片300可以反射激发光并透射由激发光激发产生的其他颜色的受激光。相同部分的结构以及实施方式可参阅第一实施例中的相关内容。
56.本实施例中,光源100反射的激发光为蓝色激光,二向色片300可以反射蓝色激光所处的波长段的光线,并透射其他波长段的光线。
57.本实施方式中,光源100出射的激发光首先出射至二向色片300,被二向色片300反射至波长转换装置500。
58.为了便于说明,请再次参阅图3,图3中的实线箭头示出了激发光的光路,虚线箭头示出了被激发光激发产生的荧光(受激光)的光路。本实施例提供的光源装置10b,光源100发出的激发光,射向二向色片300,二向色片300发射激发光并引导激发光至波长转换装置500,激发光激发荧光粉使荧光段512产生受激光,受激光以垂直于荧光色轮510方向的光路,出射至二向色片300,二向色片300接收波长转换装置500出射的受激光和未转换的激发光,二向色片300引导受激光透过二向色片300至后续光路,同时二向色片300反射未转换的激发光进而引导未转换的受激光至后续光路,此处其他路径是指与受激光不同的路径。
59.本实施例提供的光源装置10b,通过设置二向色片300,将激发产生的受激光透射,而未被激发的激发光会被二向色片300反射,形成与受激光不同的光路,达到将受激光中混杂的未转换的激发光滤除的效果。
60.第三实施例
61.请参阅图4和图5,本申请提供一种光源装置10c,该光源装置10c与第一实施例中的区别在于,本实施例中,波长转换装置500的荧光色轮510还包括反射段511,并且光源装置10c还包括反射镜600。
62.二向色片300将光源100发射的激发光引导至波长转换装置500的荧光色轮510,本实施例中,二向色片300周期性的分别引导激发光至荧光段512和反射段511;同时二向色片300接收由波长转换装置500的荧光段512转换的受激光、未被荧光段512转换的激发光以及被反射段511反射的激发光。
63.请参阅图6,本实施例中,作为一种方式,反射段511内嵌一反射片5133,反射片5133用于反射激发光,当激发光以预定的角度入射至反射片5133,由于被反射的激发光与入射于反射片5133的激发光沿法线方向对称,进而使得被反射后的激发光的光路与入射时的光路不重合。
64.需要说明的是,反射片5133可以是单纯具有反射功能的反射镜片,也可以具有反射功能和散射功能的散射反射片,其中散射反射片可以是具有散热微结构的反射片,其中,散射微结构可以是经过物理或化学方式处理后产生的具有周期性微小结构的表面,微结构的轮廓可以是正弦、矩形、三角形或者其他规则或不规则的几何形状,微结构表面的特征尺寸一般是在微米量级。
65.可以理解的是,在一些实施方式中,激发光可以经过透镜组400偏移,偏移后的激发光以预定的角度入射至反射段511时被反射,反射后的激发光的光路与偏移后的激发光沿法线方向对称并再次入射至透镜组400,透镜组400将反射后的激发光拉直后出射至二向色片300,这样由光源100出射的激发光的光路与被反射段511反射的激发光的光路可以相
互错开。
66.为便于说明,请再次参阅图4,图4中的实线箭头示出了激发光的光路,虚线箭头示出了被激发光激发产生的荧光的光路。本实施例提供的光源装置10c,光源100发出的激发光,射入二向色片300,并由二向色片300透射引导至波长转换装置500,即照射至荧光色轮510。在色轮马达520的作用下,荧光色轮510上的荧光段512以及反射段511周期性的位于激发光的光路上。当荧光色轮510上第一光段5121以及第二光段5122于激发光光路上时,激发光会激发第一光段5121以及第二光段5122上的荧光粉,使荧光粉产生相应颜色的受激光,受激光以垂直于荧光色轮510方向的光路,朝向二向色片300射出,未转换的激发光透过二向色片300并被二向色片300引导至其他路径出射。在另一方面,当反射段511转动至位于激发光光路上时,由于反射段511上的反射片5133的作用,激发光被朝向二向色片300反射。
67.二向色片300接收波长转换装置500出射的受激光、未转换的激发光以及被反射段511反射的激发光,引导受激光进入后续光路,并引导未转换的激发光从其他路径出射。具体的二向色片300反射受激光,被反射后的受激光被引导至后续光路,同时二向色片300透过未转换的激发光以及被反射段511反射的激发光,激发光透过二向色片300并被二向色片300引导至其他路径出射。
68.在本实施方式中,反射镜600位于二向色片300与光源100之间,并位于被反射段511所反射的激发光透过二向色片300后的光路上。
69.当激发光由二向色片300引导至反射镜600后被反射镜600反射,被反射镜600反射的激发光可以使得激发光按预定的路径进入后续光路,本实施例中,被反射镜600反射的激发光朝向二向色片300入射,并再次透过二向色片300出射与受激光合光进入后续光路。在一些实施方式中,反射镜600可以与二向色片300大致平行的设置,这样可以使得被反射镜600反射的激发光以及被二向色片300反射的受激光具有大致平行的出射光路。
70.在一些实施方式中,请再次参阅图4,光源装置10c还可以选择性地包括匀光装置200和复眼透镜组700。
71.匀光装置200设置于光源100以及二向色片300之间,并位于从光源100出射至二向色片300激发光的光路上,匀光装置200能匀化从光源100发出的激发光,匀光装置200可以是单复眼、双复眼或者其他具有匀光功能的器件,满足匀光功能即可。
72.复眼透镜组700包括两个呈镜像对称设置的第一复眼透镜710与第二复眼透镜720,每个复眼透镜是由一系列小透镜组合形成。将双排复眼透镜阵列应用于照明系统可以获得高的光能利用率和大面积的均匀照明。本实施例中,复眼透镜的凸面位于复眼透镜组700的外侧。复眼透镜组700用于接收被二向色片300反射的荧光以及被第二反光镜600反射的激发光并出射,以提高对从二向色片300反射透射出的受激光以及激发光的利用率,并起到匀化作用。
73.本实施例提供的光源装置10c,通过设置二向色片300,将受激光与受激光中混杂的未转换的激发光分离,使之沿不同的路径出射,从而达到对受激光中的激发光的滤除效果。
74.第四实施例
75.请参阅图7,本实施例提供一种光源装置10d,本实施例与第三实施例的区别在于,波长转换装置500包括反射段511和荧光色段512,荧光色段512可以是一个、两个或多个,反
射段511设置有偏移膜层513、同时设置了反射系统900使得激发光的光路发生了改变,相同部分请参阅第一或第三实施例。
76.请参阅图8,本实施例中,反射段511具有偏移膜层513,偏移膜层513包括沿入射光路方向依次设置的透射膜层5132、传播介质膜层5134以及反射膜层5131,传播介质膜层5134具有设定厚度。具体的,反射膜层5131位于透射膜层5132的远离二向色片300的一侧,传播介质膜层5134位于透射膜层5132与反射膜层5131之间,透射膜层5132可以透过激发光。可以理解,传播介质膜层5134可以是任意的传播介质层,例如玻璃层、空气层等。在本实施方式中,激发光从透射膜层5132透射后经传播介质膜层5134传播至反射膜层5131,经反射膜层5131反射再次经传播介质膜层5134入射至透射膜层5132,并从透射膜层5132出射。参阅图8,相比于(b)中激发光直接入射至反射片5133后反射出射,(a)中的激发光先透射透射膜层5132,然后入射至反射膜层5131,再经反射膜层5131反射再次入射至透射膜层5132,并从透射膜层5132出射作为受激光,此时从透射膜层5132出射的光线相比于直接被反射片5133反射的光线发生了偏移,偏移后的受激光与入射至反射段511的激发光的光束不重合。
77.请再次参阅图8,图中的实线箭头示出了激发光入射于反射段511的光路,当反射段511位于激发光光路上时,激发光在偏移膜层513上先经过透射膜层5132再传播至反射膜层5131,被反射膜层5131所反射散射,以使被偏移膜层513偏移的激发光的光路相对于被荧光段512反射的激发光的光路偏移。由于从偏移膜层513出射角度与位置的改变,进一步的,激发光从透镜组400出射后光路同样会发生偏转,偏转的激发光入射至二向色片300且透过二向色片300并被二向色片300引导出射。
78.需要说明的是,反射膜层5131可以是单纯具有反射功能的反射膜层,也可以具有反射功能和散射功能的散射反射膜层。
79.请再次参阅图7,反射镜600位于被偏移膜层513反射后,从二向色片300出射的激发光光路上。由于经过偏移膜层513的大幅度偏移,被反射散射段511反射散射的光线相比于被荧光段512反射的未被荧光色轮510吸收的激发光的光路具有偏折角度,因此借助此偏折角度,反射镜600仅接收并反射被偏移膜层513反射的激发光,不能接收沿受激光的光路射入二向色片300并透过二向色片300的激发光。进而使得被荧光段512反射的未被荧光色轮510转换的激发光被二向色片300引导从其他路径出射,不能进入后续光路中,达到滤除未转换的激发光的目的。
80.本实施例中,反射镜600将激发光朝向远离复眼透镜组700的方向反射,作为一种实施方式,反射镜600反射的激发光与被二向色片300反射的荧光的光路大致平行,需要说明的是,此处反射镜600反射的激发光的光路与被二向色片300反射的荧光的光路平行并不特指两个光路沿同一朝向出射。
81.请再次参阅图7,在一些实施方式中,光源装置10d还可以包括反射系统900,反射系统900位于被第二反射镜600反射的激发光的光路上,反射系统900用于通过一次反射或多次反射被反射镜600反射后的激发光,并将激发光引导至二向色片300,以使激发光经二向色片300导向后与受激光沿同一光路出射。作为一种示例,本实施例中,反射系统900包括第三反射镜910与第四反射镜920,从反射镜600出射的激发光入射至第三反射镜910,并由第三反射镜910反射至第四反射镜920,第四反射镜920再将激发光反射引导至二向色片300,进而透过二向色片300出射,从二向色片300出射后的光路与受激光的光路相同,进入
复眼透镜组700。作为一种实施方式,第三反射镜910和第四反射镜920可以大致呈相互垂直的方式布置,且第三反射镜910的反射面和第四反射镜920的反射面相对设置。
82.请参阅图7,作为一种实施方式,光源装置10d还可以选择性的包括扩束装置800。扩束装置800位于被反射镜600反射的激发光的光路上,可以理解的是,扩束装置800可以位于反射镜600与第三反射镜910之间,也可以位于第四反射镜920与第三反射镜910之间,还可以位于第四反射镜920与二向色片300之间。扩束装置800收集被反射镜600反射的激发光,并对激发光进行扩束,然后出射至二向色片300。经扩束后的激发光光斑增大,提高蓝光的光学扩展量。
83.本实施例中,扩束装置800包括第三透镜810和第四透镜820。第三透镜810与第四透镜820中心光轴平行设置,第三透镜810设置于反射镜600与第三反射镜910之间,第四透镜820设置于第四反射镜920与二向色片300之间,且第三透镜810相比于第四透镜820具有更大的透镜面,激发光被反射镜600反射后,先经过第三透镜810,从第三透镜810出射后依次经过反射系统900的第三反射镜910和第四反射镜920,进入第四透镜820,并从第四透镜820出射至二向色片300。
84.在其他的一些实施方式中,第三透镜810与第四透镜820还可以等大设置,满足能将激发光进行扩束即可。并且在一些实施方式中,扩束装置800也可以包括一个或两个以上的透镜,或者在一些实施方式中,扩束装置800也可以采用棱镜扩束器。
85.在一些实施方式中,光源装置10d还可以选择性的包括匀光件830,匀光件830用于对激发光进行匀化,匀光件830可以设置于反射镜600至二向色片300之间的光路上。作为一种实施方式,匀光件830可以设置于扩束装置800之后,即经扩束装置800作用后的激发光经过匀光件830,使被扩束后的激发光的截面分布更加均匀。
86.本实施例中,请参阅图7,匀光件830位于第三透镜810与反射系统900之间的光路上,将匀光件830设置于第三透镜810的光路上,匀光件830能改善激发光经过偏移膜层513、透镜组400以及反射镜600后,激发光由于角度等因素导致其截面分布不再均匀的问题。
87.进一步的,激发光经过匀光件930以及扩束装置800的作用,激发光被扩束同时被匀化,激发光光束具有更大的横截面积,从二向色片300出射后,进入复眼透镜组700,以使激发光获得更多的复眼单元,匀光效果更好。
88.为便于说明,请再次参阅图7,图7中的虚线箭头示了被激发光激发产生的荧光的光路,实线箭头示出了激发光的光路。本实施例与第三实施例相比,被激发光激发产生的受激光的光路相同,进入偏移膜层513之前的激发光的光路相同,相同部分请参阅第三实施例。
89.不同的是,如图8所示,当荧光色轮510旋转至反射散射段511时,激发光先透过偏移膜层513的透射膜层5132传播至反射膜层5131,被反射散射,激发光出射时发生偏转,以使从透镜组400出射后的激发光与受激光光路不再平行,这样被反射散射段511反射的激发光与红荧光或绿荧光中混杂的蓝激光的光路不同,反射镜600仅能接收被反射散射段511反射的激发光,并将其反射至反射系统900,而红荧光或绿荧光中混杂的蓝激光在透过二向色片300后不能被反射镜600接收,因此不能沿激发光的光路进入反射系统900以及后续光路,进行实现了对受激光中的未转换的激发光的滤除,提高受激光的色域效果。
90.本实施例提供的光源装置10d,通过设置偏移膜层513,使激发光与未被荧光粉吸
收的激发光之间产生角度差,利用这个角度差,可以区分出激发光与荧光中未被吸收的激发光,受激光中未被吸收的激发光会与被反射散射段511反射的激发光分离,达到滤除未被荧光粉转换的激发光的目的,保证进入复眼透镜组700的荧光具有很好的色域效果。
91.需要说明的是,本实施例中公开的反射系统900、扩束装置800等也可以应用于第一、第二实施例中,位于分离后的激发光的后续光路中,用于实现反射或扩束功能,具体的实施方式可以参阅上述内容,在此不再赘述。
92.第五实施例
93.图9示出了本申请第五实施例提供的光源装置10e。本实施例提供的光源装置10e与第四实施例的区别包括:光源装置10e还包括补偿光源110,同时未设置复眼透镜组700。相同部分请参阅第四实施例。
94.参阅图9,光源装置10e还包括补偿光源110,补偿光源110用于发出补偿光。在一些实施方式中,补偿光源110可以是一种激光器,用于产生对应颜色的激光,其进入光路后可以对对应颜色的荧光进行补偿,提高对应颜色的荧光的色域效果。本实施例中,补偿光源110发射红色激光,补偿光源出射后的补偿光透过第三反射镜910,以使补偿光在第三反射镜910处与激发光合光。可以理解,在其他的一些实施方式中,也可以采用绿光等其他光源作为补偿光源110,用于发射绿色激光作为补偿光。
95.在一些实施方式中,补偿光源110可以直接位于荧光的光路上,并与对应颜色的荧光合光后出射。或者补偿光源110出射的补偿光经反射、透射、匀光、扩束等操作中的一种或多种之后与对应颜色的荧光合光后出射。
96.请参阅图10,本实施例中,二向色片300上区域镀膜,以形成相邻的第一区域310和第二区域320,第一区域310被第二区域320包围,即第二区域320环绕于第一区域310外。其中,第二区域320可透过激发光并反射荧光段512受激发光激发形成的受激光。第一区域310可以透过可见光,也即是可以透过补偿光与激发光。
97.补偿光源110发出的补偿光经过第一区域310透过二向色片300与受激光合光后出射,这样可以改善对应颜色的荧光的色域效果。例如当荧光色轮510转动至第一光段5121与入射至荧光色轮510的激发光对应时,产生红荧光,此时红荧光被反射至二向色片300的第二区域320然后被反射。此时补偿光源110发射的补偿光经过第一区域310并透过二向色片300与红荧光合光出射,补偿光源110发出的补偿光可以是直接入射至第一区域310,也可以经一次或多次的反射之后进入第一区域310。
98.本实施例中,补偿光源110入射于第三反射镜910并由第三反射镜910引导进入第四反射镜920,并由第四反射镜920引导至二向色片300。在一些实施方式中,为了对补偿光进行匀光,因此,将匀光件830的位置设置于第三反射镜910与第四反射镜920的光路上,以使匀光件830不仅能对激发光进行匀光,还能对透过第三反射镜810的补偿红光进行匀光。
99.请参阅图9,光源装置10e还可以包括第五透镜120,第五透镜120位于补偿光源110与第三反射镜910的光路上,第五透镜120可以对补偿光进行扩束。同时由于补偿光在透过第三反射镜910后与被反射的激发光的光路相同,通过设置第五透镜120以及第四透镜820,可以消除补偿光与激发光合光后形成的散斑。可以理解的是,为了防止补偿光混入其他颜色的荧光以及激发光中,补偿光源110可以仅在荧光色轮510转动至对应颜色的荧光粉的光段与入射至荧光色轮510的激发光对应时开启,当荧光色轮510转动至其他光段与入射至荧
光色轮的激发光对应时关闭。
100.进一步的,本实施例中,为了将激发光、补偿光以及荧光合光后形成的圆光斑转化为矩形光斑,在被二向色片300反射后的合光的光路上设置有方棒系统730,方棒系统730包括第六透镜731和方棒732,被二向色片300反射的荧光以及透过二向色片300的补偿光和激发光首先经过第六透镜731并从第六透镜731出射,进入方棒732后出射。需要说明的是,方棒系统730也可以应用于前述的各实施例,或者由前述实施例中的复眼透镜组700替换或者与复眼透镜组700进行组合设置。
101.为了便于说明,请再次参阅图9,图9中的虚线箭头示出了被激发光激发产生的受激光的光路,实线箭头示出了激发光的光路。本实施方式提供的光源装置10e,在增加补偿光后,补偿光透过第三反射镜910后与激发光合光,合光后通过第五透镜120、第四透镜820以及匀光件830的作用,消除补偿光与激发光合光后形成的散斑。激发光与补偿光透过二向色片300再与荧光合光,进入方棒系统730,在方棒系统730的作用下,将合光后的圆形光斑转化为矩形光斑。
102.在其他的一些实施方式中,还可以同时设置红激光的补偿光源以及绿激光的补偿光源。需要说明的是,通过设置补偿光源发射补偿光,对对应颜色的荧光的亮度进行增强的实施方式,同样可以应用于前述的任意实施例中,具体的实现方式可以参阅上述内容,在此不再赘述。
103.本实施例提供的光源装置10e,在滤除了受激光中未被转换的激发光的基础上,增加了补偿光后,可以提升激发对应颜色的受激光的功率密度,进而获得更高的光亮度,相应提高了整个光机系统的亮度。
104.参阅图11,本申请还提供了一种投影系统1,该投影系统1安装有光源装置10a,需要说明的是,在投影系统1中,光源装置10a可以由上述的光源装置10b、10c、10d以及10e替换。可以理解的是,投影系统1还可以包括壳体11、处理单元12、电源模块13等零部件。
105.以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征:
1.一种光源装置,其特征在于,包括:光源,用于发出激发光;波长转换装置,包括荧光色段,用于将入射的所述激发光转换成受激光;二向色片,设置于所述光源以及所述波长转换装置之间,用于将所述光源发出的所述激发光引导至所述波长转换装置,并接收所述波长转换装置出射的所述受激光和未转换的所述激发光;所述二向色片,还用于引导所述受激光至后续光路,并引导所述未转换的所述激发光从其他路径出射。2.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,所述波长转换装置还包括反射段,用于将入射的所述激发光反射后出射,其中,所述激发光进入所述反射段的入射光路与反射后的出射光路为不同的光路径;所述光源装置还包括反射镜,所述反射镜位于反射后的所述激发光经所述二向色片后的的光路中,用于将所述激发光反射回所述二向色片,使其经所述二向色片导向后与所述受激光沿同一光路出射。3.根据权利要求2所述的光源装置,其特征在于,所述反射段内嵌有偏移膜层,所述偏移膜层用于偏移从所述反射段出射的所述激发光的出射光路,以使偏移后的所述激发光与所述荧光色段出射的受激光的光束不重合。4.根据权利要求3所述的光源装置,其特征在于,所述偏移膜层包括透射膜层和反射膜层,所述透射膜层和反射膜层间隔设定距离;所述激发光从所述透射膜层透射后传播至所述反射膜层,经散射反射膜层反射后再次入射至所述透射膜层,并从所述透射膜层出射。5.根据权利要求2所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括反射系统,所述反射系统接收被所述反射镜反射的激发光,并将所述激发光引导至所述二向色片,以使所述激发光经所述二向色片导向后与所述受激光沿同一光路出射。6.根据权利要求5所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括扩束装置,所述扩束装置位于所述反射镜至所述二向色片的光路中。7.根据权利要求1-6任一项所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括补偿光源,所述补偿光源发出的补偿光与所述受激光合光后出射。8.根据权利要求5所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置包括补偿光源,所述补偿光源经所述反射系统引导至所述二向色片,所述二向色片用于对入射的所述受激光和所述补偿光进行合光。9.根据权利要求8所述的光源装置,其特征在于,所述二向色片包括相邻的第一区域和第二区域,所述第二区域可透过所述激发光并反射所述受激光,所述第一区域可透射所述补充光,其中所述补充光与所述受激光至少部分光谱重合。10.根据权利要求9所述的光源装置,其特征在于,所述第二区域环绕所述第一区域设置。11.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括匀光装置,所述匀光装置用于匀化所述光源发出的激发光。12.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括透镜组,所述透
镜组位于所述二向色片以及所述波长转换装置之间的光路上。13.根据权利要求1所述的光源装置,其特征在于,所述光源装置还包括复眼透镜组,所述复眼透镜组位于经所述二向色片出射的受激光和激发光的光路上。14.一种投影系统,所述投影系统安装有如权利要求1至13中任一项所述的光源装置。15.一种波长转换装置,其特征在于,包括反射段和至少一个荧光色段,其中,所述荧光色段用于将入射的激发光转换成受激光,所述反射段用于将入射的所述激发光反射后出射;当入射至所述反射段的入射光路与反射后的出射光路为不同光路径时,所述反射段还用于偏移从所述反射段出射的所述激发光的出射光路。16.根据权利要求15所述的波长转换装置,其特征在于,所述反射段包括沿所述入射光路方向依次设置的透射膜层、传播介质膜层和反射膜层,其中所述传播介质膜层具有设定厚度。17.根据权利要求16所述的波长转换装置,其特征在于,所述传播介质膜层为玻璃层或空气层。
技术总结
本申请实施例提供一种光源装置,该光源装置包括光源、波长转换装置以及二向色片。光源用于发出激发光,波长转换装置包括荧光色段,用于将入射的激发光转换成受激光。二向色片设置于光源以及波长转换装置之间,用于将光源发出的激发光引导至波长转换装置,并接收波长转换装置出射的受激光和未转换的激发光;还用于引导受激光至后续光路,并引导未转换的激发光从其他路径出射,本申请提供的光源装置,能够在不使用修色片的情况下,实现高亮度和较好的颜色输出。此外,本申请实施例还提供了一种波长转换装置以及一种投影系统。长转换装置以及一种投影系统。长转换装置以及一种投影系统。


技术研发人员:郭祖强 杨炳柯 王则钦 李屹
受保护的技术使用者:深圳光峰科技股份有限公司
技术研发日:2020.01.16
技术公布日:2021/7/15

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