CN104049445B - 发光装置及投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发光装置及投影系统，包括：激光阵列光源，该激光阵列光源包括非发光区域和由多个激光元件组成的发光区域；反射聚光系统，该反射聚光系统包括聚光区域和非聚光区域，该聚光区域用于对激光阵列光源的出射光进行聚焦并反射；光收集系统，该光收集系统用于收集反射聚光系统的出射光并出射；光收集系统、非发光区域以及非聚光区域位于平行于激光阵列光源出射光光轴的同一直线上，且光收集系统经过非发光区域和/或非聚光区域。本发明实施例提供了一种小体积并出射高亮度均匀光斑的发光装置及投影系统。

Description

发光装置及投影系统

技术领域

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投影系统。

背景技术

随着电视等显示设备的高清化、大型化，其对光源的亮度要求越来越高，特别是影院放映等特殊应用场合，对光源的亮度要求往往会达到一万流明以上。

为了实现光源的高亮度，现有的技术方案大多数采用将发光元件组成阵列光源，再对阵列光源的出射光进行压缩光束，以提高亮度。例如，图1为现有技术中的一种发光装置，如图1所示，发光装置包括激光阵列光源110、准直透镜阵列120、聚光透镜130、匀光棒140，透镜150，荧光粉色轮160。图2为图1所示激光阵列光源的结构右视图，如图2所示，激光阵列光源是由多个激光二极管排布而成，该激光阵列光源具有较高的功率，并出射高亮度的激光。准直透镜阵列120包括多个准直透镜单元，每个准直透镜单元与每个激光二极管对应，并对激光二极管的出射光进行准直。为了减小光束截面积，聚光透镜130对准直透镜阵列120的出射光进行聚焦，被聚焦后的光经过匀光棒140的匀光后，由透镜150聚焦到荧光粉色轮160产生所需受激光。

但是，由于聚光透镜130的焦距很长，导致整个发光装置的长度非常长，体积很大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种小体积并出射高亮度均匀光斑的发光装置及投影系统。

本发明实施例提供了一种发光装置，其特征在于，包括：

激光阵列光源，该激光阵列光源包括非发光区域和由多个激光元件组成的发光区域；

反射聚光系统，该反射聚光系统包括聚光区域和非聚光区域，该聚光区域用于对激光阵列光源的出射光进行聚焦并反射；

光收集系统，该光收集系统用于收集反射聚光系统的出射光并出射；

光收集系统、非发光区域以及非聚光区域位于平行于激光阵列光源出射光光轴的同一直线上，且光收集系统经过非发光区域和/或非聚光区域。

优选地，反射聚光系统为反射罩，该反射罩的中间区域为非聚光区域，该中间区域以外的区域为聚光区域，光收集系统经过非发光区域。

优选地，反射聚光系统包括反射罩和反射元件，反射罩包括镂空区域，该镂空区域为非聚光区域，镂空区域以外的区域和反射元件为聚光区域，光收集系统经过反射罩的镂空区域。

优选地，反射元件固定在激光阵列光源的非发光区域。

优选地，反射聚光系统包括反射元件和具有镂空区域的聚光透镜，聚光透镜的镂空区域为非聚光区域，聚光透镜的非镂空区域和反射元件为聚光区域，聚光透镜的非镂空区域用于对激光阵列光源的出射光进行聚焦，反射元件用于对聚光透镜的出射光进行反射，光收集系统经过聚光透镜的镂空区域和激光光源阵列的非发光区域。

优选地，反射元件包含凸反射面或者凹反射面，该凸反射面或者凹反射面用于反射反射聚光系统的出射光并使得该出射光聚焦。

优选地，发光装置还包括补充光源，该补充光源与非发光区域、非聚光区域位于同一条直线上，且不位于激光阵列光源出射光的光路上，该补充光源的出射光入射至所述光收集系统。

优选地，光收集系统包括匀光棒。

优选地，匀光棒的出光面位于激光阵列光源与反射聚光系统之间。

优选地，光收集系统还包括透镜或者透明玻璃片，该透镜或者透明玻璃片固定在非发光区域或者非聚光区域，以使得匀光棒的出射光经过非发光区域或者非聚光区域从透镜或者透明玻璃片透射。

优选地，光收集系统还包括准直透镜，该准直透镜的焦点与反射聚光系统的焦点重合，该准直透镜用于将反射聚光系统的出射光准直后出射至匀光棒。

优选地，发光装置还包括准直透镜阵列，该准直透镜阵列的准直透镜单元与激光阵列光源中的激光元件一一对应，激光阵列光源中的激光元件位于与其对应的准直透镜单元的光轴上偏离该透镜单元焦点的预定位置，以使得准直透镜单元的出射光有预定的发散角度。

本发明还提供了一种投影系统，该投影装置包括上述发光装置。

与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明实施例中，激光阵列光源的发光区域的出射光会被反射聚光系统反射并聚焦至光收集系统。由于光路被反射，且光收集系统、非发光区域以及非聚光区域位于平行于激光阵列光源出射光光轴的同一直线上，因此光线要从发光装置出射必须要经过非发光区域或/和非聚光区域出射。无论激光阵列光源还是反射聚光系统都一定的体积，但是由于反射聚光系统经过激光阵列光源的非发光区域和/或反射聚光系统的非聚光区域，因此该激光阵列光源和/或反射聚光系统不会占用额外的长度，从而减小了发光装置的体积。

附图说明

图1为现有技术中的一种发光装置;

图2为图1所示激光阵列光源的结构右视图；

图3a为本发明的发光装置的一个实施例的结构主视图；

图3b为图3a所示发光装置增加补充光源后的结构示意图；

图4为图3a所示激光阵列光源的结构右视图；

图5a为本发明的发光装置的又一个实施例的结构主视图；

图5b为图5a所示的发光装置增加补充光源后的结构示意图；

图6为图5a中所示的激光阵列光源的结构右视图；

图7a为本发明的发光装置的又一个实施例的结构主视图；

图7b为图7a所示发光装置增加补充光源后的结构示意图；

图8为图7a所示实施例中聚焦透镜431的结构右视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施方式来对本发明的实施例进行详细分析。

图3a为本发明的发光装置的一个实施例的结构主视图，如图3a所示，发光装置包括激光阵列光源210、准直透镜阵列220、反射聚光系统230、光收集系统240。

激光阵列光源210包括多个激光元件。激光元件具体为激光二极管，激光二极管的出射光具有很高的能量密度，且发散角度很小，为近似准直光，可以提供高亮度的出射光，是高亮度发光装置的优选光源。图4为图3a所示激光阵列光源的结构右视图，如图4所示，激光阵列光源210包括中心的圆形镂空区域，该镂空区域为非发光区域212，镂空区域以外的区域为发光区域211，激光元件设置在发光区域211内。

尽管激光的准直性较好，但还是有一定的发散角度，其在传播过程会扩大光束截面积而降低发光装置的亮度，因此激光阵列光源210的出射光会经过准直透镜阵列220准直后出射。与激光阵列光源210对应地，准直透镜阵列220也包括一个镂空区域，该镂空区域与激光阵列光源的非发光区域212位于平行于光轴的同一直线上。准直透镜阵列220的非镂空区域覆盖激光阵列光源的发光区域211，以对激光阵列光源210的出射光进行准直。但是当激光的发散角小到足以忽略或者对激光的发散角大小要求不是特别高的时候可以不设置准直透镜阵列220。

如图4所示，当为了实现大功率的发光装置，几十颗甚至上百颗激光元件可能会排列在激光阵列光源210的发光区域211中，因此激光阵列光源的发光面积很大。为了压缩光束截面积以及便于后续光学元件处理，发光装置设置了反射聚光系统230。本实施例中，反射聚光系统230具体为反射罩，该反射罩的中间区域在光轴方向上覆盖激光阵列光源210的非发光区域，不会接收到入射光，为非聚光区域，该中间区域以外的区域为聚光区域，该聚光区域在光轴方向上覆盖激光阵列光源210的发光区域，以对入射到该区域的光进行聚焦并反射。反射罩331可以是铝反射板，也可以用镀有反射膜的凹面镜代替。

为了对反射聚光系统230的出射光进行收集，发光装置还包括了光收集系统240。光收集系统240包括匀光棒241，匀光棒241收集反射聚光系统230的出射光并且可以对该出射光进行匀光。匀光棒241经过激光阵列光源的非发光区域212，且匀光棒241的出光面超出激光阵列光源210，为发光装置的出光口。

此外，匀光棒241还具有对激光进行消相干作用，这是由于尽管激光二极管的出射光具有固定的偏振态，但是多个不同偏振态的激光光束在混光过程中可以消除部分的偏振态。这里的匀光棒的结构可以是实心棒或者空心棒，其形状可以是方棒或者锥形棒。匀光棒的长宽比也可以根据需要进行设计，优选地，长宽比为16：9或者4：3，以适应投影系统中的不同光调制单元的要求。

另外，在本发明其它实施方式中，光收集系统240还可以采用复眼透镜对以替代匀光棒，也同样可以起到光收集作用和匀光作用。

为了保证光束出射，光收集系统240、激光阵列光源210的非发光区域212以及反射聚光系统230的非聚光区域位于平行于激光阵列光源210出射光光轴的同一直线上，且反射聚光系统230的出射光被匀光棒240收集并向激光阵列光源210的非发光区域方向传播。本实施例中，由于匀光棒241经过激光阵列光源210的非发光区域212，因此该激光阵列光源210与准直透镜阵列220不会占用额外的长度，从而减小了发光装置的体积。

因此，本实施例中的发光装置实现了出射大功率的均匀光并且体积较小。该发光装置可以用于超高亮度的激光投影系统中，例如将本实施例中的激光阵列光源分别设置成红色激光光源、绿色激光光源、蓝色激光光源，可以作为投影系统的光源。

值得说明的是，上述激光阵列光源的非发光区域212、准直透镜阵列220的镂空区域都不一定是圆形，其形状可以根据实际需要进行设计，只要允许匀光棒241通过即可。另外，激光阵列光源的非发光区域212、准直透镜阵列220的镂空区域以及反射聚光系统230的非聚光区域并不一定要位于各自的中心区域，可以通过设计反射聚光系统230改变其对入射光的反射并聚焦后的焦点位置，使得聚焦后的焦点不位于中心区域，此时只要激光阵列光源的非发光区域212、准直透镜阵列220的镂空区域以及反射聚光系统230的非聚光区域与聚焦后的位置位于平行于激光阵列光源210的出射光光轴的同一直线上即可。

由于激光的出射光的准直性较好，激光阵列光源210的出射光由多个小光束组成，每个小光束对应着一个激光元件。经过反射聚光系统230的聚焦后，只是各个小光束向一点聚焦，而各个小光束内部的发散角依然很小，只是相当于将激光阵列光源210出射面的光分布等比例缩小了，这时，匀光棒241并不能起到较好的匀光作用。因此光收集系统240设置了散射元件242，该散射元件242具体为散射片。散射片242位于匀光棒241与反射聚光系统230之间，且与反射聚光系统230的焦点重合，可以将入射光进行散射，以扩大每个小光束内部的发散角，提高匀光棒241的匀光效果，同时还具有对激光进行消相干的作用。

由于激光阵列光源210的出射光功率较大，发光装置还可以设置驱动装置（图中未画出），该驱动装置可以驱动散射片242运动，例如转动，以使得落在散射片242上的激光光斑在散射片242上沿预定轨迹运动，热量被散射片242的多个区域分摊，从而防止散射片242被烧坏。另外，静止的散射片242消除激光的相干性的效果不是非常理想，这是由于理想的散射材料是不存在的，散射材料不能百分之百地对入射光进行散射，且还要保证一定的光透过率，导致发光装置所投影的区域依然会有干涉亮点。当存在驱动装置时，散射片242发生运动，因此激光入射到散射片242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，当这个变化速度足够快的时候，人眼就不能察觉亮点的存在，从而具有更好的消相干效果。

另外，散射片242还可以用复眼透镜替代，复眼透镜中的每个复眼单元可以对入射光进行一定程度的扩散。类似地，也可以设置驱动装置来驱动复眼透镜转动，以提高散热能力。另外，为了进一步提高耐高温能力，无论散射片还是复眼透镜都优选地为玻璃材质。

散射片的透过率并不高，为了提高透射率，散射片242可以替换为凹透镜，且该凹透镜位于反射聚光系统230与反射聚光系统230的焦点之间，且该凹透镜的焦点与反射聚光系统230的焦点重合。激光即使经过准直透镜阵列220的准直，每个激光二极管对应的小光束依然有一较小的发散角。反射聚光系统230的出射光经凹透镜会被准直，而这里的准直是不同的小光束之间变准直了，而小光束内的发散角反而会变大。这是由于凹透镜的光斑相对于激光阵列光源210的出光面来说，面积小的多，根据光学扩展量守恒，发散角会相应地增大，例如经过凹透镜后整个光束被压缩到激光阵列光源210的出光面的十分之一，此时小光束的发散角会变为原来的十倍，因此凹透镜可以对入射的激光内部的小光束起到发散作用。值得说明的是，当散射片242替换为凸透镜，且该凸透镜位于匀光棒241与反射聚光系统230的焦点之间，且该凸透镜的焦点与反射聚光系统230的焦点重合，该凸透镜同样可以对入射的激光进行准直并使得激光内部的小光束发散。

为了进一步提高匀光效果，可以设置激光阵列光源210的激光元件对准直透镜阵列220的透镜离焦，即激光阵列光源210的激光元件位于与其对应的准直透镜阵列中准直透镜单元的光轴上且偏离该准直透镜单元的焦点的预定位置，使得各个小光束的具有预定的发散角度。这样，在对出射光的整个光束面积影响不大的情况下，提高了匀光棒241的匀光效果。在实际应用中，上述的预定发散角度在4度以内是比较合适的，既不会造成整体光束的较大程度发散，又提高了匀光棒241的匀光效果。

凹透镜和凸透镜相对于散射片和复眼透镜来说，更容易做成玻璃材料，成本要低的多，耐热性更好，是一种优选的方案。

值得说明的是，在本发明实施例的其它实施方式中，还可以在图3a所示的发光装置中增加补充光源。图3b为图3a所示发光装置增加补充光源后的结构示意图，如图3b，发光装置增加了补充光源250，该补充光源250与激光阵列光源210的非发光区域、反射聚光系统230的非聚光区域在同一条直线，并且与激光阵列光源110相对分布于反射聚光系统230的两侧，并不在激光阵列光源210出射光的光路上，因此补充光源250并不会对激光阵列光源110的出射光造成遮挡。

为了使得补充光源250的出射光入射至光收集系统240，这里的反射罩230的非聚光区域为镂空区域。这样，补充光源250的出射光透过反射罩230的非聚光区域入射至光收集系统240的散射片242。当然，反射罩230的非聚光区域也可以不是镂空的，此时补充光源250可以固定在该非聚光区域上，只要不遮挡激光阵列光源110的出射光即可。此时，优选地，非发光区域为一平面，以方便固定补充光源。

这里的补充光源250是激光光源，当然LED光源等其它光源也同样可以用作补充光源250。另外，补充光源250和激光阵列光源210可以是波长相同的光，以提高发光装置出射光的亮度；二者也可以是不同波长的光，例如，补充光源250出射462nm蓝光而激光阵列光源210出射445nm蓝光，或者补充光源250出射红光而激光阵列光源210出射蓝光。

实施例二

图5a为本发明的发光装置的又一个实施例的结构主视图，如图5a所示，发光装置包括激光阵列光源310、准直透镜阵列320、反射聚光系统330，光收集系统340。光收集系统340包括凹透镜342和匀光棒341。图6为图5a中所示的激光阵列光源的结构右视图，如图6所示，激光阵列光源310包括发光区311和非发光区312。

本实施例的发光装置与图3所示发光装置的不同点在于：

在图3所示的实施例中，由于激光阵列光源210的出光面很大，反射罩230的面积也要足够大以对激光阵列光源210的出射光全部进行收集，使得反射罩230的焦距会较长而使得发光装置的体积较大。为了进一步减小发光装置的体积，本实施例中，反射聚光系统330包括反射罩331和反射元件332，反射罩331包括镂空区域331b，该镂空区域331b为非聚光区域，镂空区域331b以外的区域为聚光区域331a，聚光区域331a可以反射准直透镜阵列320的出射光并聚焦。

本实施例中，反射元件332具体为反射镜。该反射镜332位于反射罩331和该反射罩331的聚光焦点之间，并垂直于反射罩331的出射光光轴设置，反射镜332可以将反射罩331的出射光反射，并使得反射光依然保持聚焦。这样，通过反射罩331和反射镜332的配合，光束的聚焦过程被分成了两段光程，并且这两段光程之间是有重叠的，因此使得激光光源阵列110出射光的聚焦所需要的距离变短了，从而减小了发光装置的体积。反射镜的优点在于结构简单，成本很低。

经过反射罩331和反射镜332的两次反射，反射镜332的反射光向反射罩331出射。为了使得反射镜332反射的光能够出射，光收集系统340的匀光棒341经过反射罩的镂空区域331b（即反射聚光系统330的非聚光区域）。

另外，由于反射镜332与激光阵列光源310的距离比较近，如图6所示，反射镜332可以固定在激光阵列光源310的非发光区域上，以解决反射镜332悬空难以固定的问题。

但是，本实施例中的反射镜332在位置保持不变的情况下，自身反射光的聚焦点的位置也是固定的。而在本发明的其它实施方式中，反射元件332还可以用凹透镜或者凸透镜代替，该凹透镜或者凸透镜包括一个反射面（例如在表面镀有反射膜）。相对于反射镜，凸透镜反射后的光可以在更近的距离聚焦，凹透镜反射后的光可以在更远的距离聚焦，并且凹透镜和凸透镜可以根据需要来设计自身曲面以控制自身反射光的聚焦点位置的远近。这样，通过选择反射镜、凹透镜或者凸透镜，可以控制反射光聚焦点的位置。

另外，由于反射罩331的尺寸很大，其反射光会产生明显的像差，其无法通过单独设计反射罩331的曲面消除，而利用反射罩331和凹透镜或者凸透镜的反射面可以配合消除像差。因此，在对成本不是非常敏感的情况下，带有凹反射面的凹透镜或者带有凸反射面的凸透镜是一种优选的方案。值得说明的是，带有凹反射面的凹透镜还可以用带有凹反射面的反射铝板等代替，其凹反射面也可以达到同样的效果；同样，带有凸反射面的凸透镜还可以用带有凸反射面的反射铝板等代替。

另外，值得说明的是，本实施例中匀光棒341的出光面超出了反射罩331的镂空区域，这样有利于匀光棒341的夹持固定。而在本发明其它实施方式中，可以通过调整反射聚光系统330和光收集系统340使得匀光棒341的出光面刚好位于反射罩331的镂空区域，这样可以使得发光装置的整体结构比较紧凑。此时还可以用透明玻璃片封住匀光棒341的出光面，这样就可以形成一个封闭的空间，防止灰尘进入内部。当然，还可以通过调整反射聚光系统330和光收集系统340使得匀光棒341的出光面位于反射罩331和激光阵列光源310之间，此时光收集系统340还可以包括一个透镜，该透镜用于对匀光棒341的出射光进行聚焦以供后续光学元件使用，并且该透镜可以固定在反射罩331的镂空区域，这样就可以使得发光装置的整体结构比较紧凑。

上述结构同样适用于图3a、图3b所示的实施例以及后续实施例中的发光装置。以图3a所示的实施例为例，发光装置可以通过调整反射聚光系统230和光收集系统240，使得匀光棒241的出光面位于激光阵列光源210的非发光区域并相应地在匀光棒241的出光面设置一玻璃片，或者使得匀光棒241的出光面位于激光阵列光源210和反射聚光系统230之间，并在激光阵列光源210的非发光区域固定一透镜，都可以起到使得发光装置的结构比较紧凑的作用。但是由于激光阵列光源210的基板后面往往设置有散热器，在这一侧实施可能不方便，而如果采用水冷的散热方式，激光阵列光源210的基板不一定需要设置散热器，而可以只有设置一块散热板，此时可以比较容易实施该结构。

与图3a所示实施例类似，图5a所示的发光装置也可以增加一补充光源。图5b为图5a所示的发光装置增加补充光源后的结构示意图，如图5b所示，发光装置增加了补充光源350，该补充光源350与激光阵列光源310的非发光区域、反射聚光系统330的非聚光区域在同一条直线上，具体地，补充光源350固定在激光阵列光源310的非发光区域。此时反射聚光系统330的反射镜332不能固定于激光阵列光源310的非发光区域，而应位于补充光源350出射光的光路上。优选地，反射镜332固定于准直透镜阵列320的镂空区域内。

为了实现激光阵列光源310和补充光源350的出射光经反射镜332后一同入射至光收集系统330，图5b中，反射镜332不能为普通的镜面反射镜，而可以是波长选择滤光片，此时对应地，激光阵列光源310和补充光源350出射不同波长的光，并分别被波长选择滤光片332反射和透射后一同入射至光收集系统330；或者反射镜332也可以是偏振滤光片，此时对应地，激光阵列光源310和补充光源350出射不同偏振态的光，并分别被偏振滤光片332反射和透射后一同入射至光收集系统330；再或者反射镜332也可以是角度选择滤光片，由于激光阵列光源310出光和补充光源350的出射光入射于反射镜332的角度不同，而分别被其反射和透射。总之，激光阵列光源310和补充光源350出射光的某种光学属性不同，从而反射镜332可以利用这种不同而分别对其进行反射和透射。

实施例三

图7a为本发明的发光装置的又一个实施例的结构主视图，如图7a所示，发光装置包括激光阵列光源410、准直透镜阵列420、反射聚光系统430、光收集系统440。光收集系统440包括匀光棒441和凹透镜442。

与图5a所示实施例的发光装置相比，本实施例中的发光装置的不同点在于：

（1）本实施例中的反射聚光系统430为聚焦透镜431和反射元件432。图8为图7a所示实施例中聚焦透镜431的右视图，如图8所示，聚焦透镜431具体为包括镂空区域431b的凸透镜，聚焦透镜431的镂空区域为非聚光区域，镂空区域431b以外的非镂空区域431a以及反射元件432为聚光区域。聚光区域可以对激光阵列光源410的出射光进行聚焦，从而缩小激光光束截面积。

与实施例5中的反射罩类似，聚焦透镜431的口径也要足够大以对激光阵列光源410的出射光全部进行收集。而凸透镜的焦距与口径有关，其口径越大，焦距越长，因此聚焦透镜431的焦距也会很长。

本实施例中，反射元件432具体为包括一凸反射面的凸透镜（例如在凸透镜的表面镀反射膜）。该凸透镜432位于聚焦透镜431和该聚焦透镜431的焦点O之间，且其凸反射面可以将聚焦透镜431的出射光反射，并使得反射光依然保持聚焦。这样，通过聚焦透镜431和凸透镜432的配合，光束的聚焦过程被分成了两段光程，并且这两端光程之间是有重叠的，因此本实施例中的反射聚光系统同样使得激光光源阵列出射光的聚焦所需要的距离变短了，从而减小了发光装置的体积。

另外，为了使凸透镜432的反射光可以出射，反射光的光轴方向朝向聚焦透镜431的镂空区域。光收集系统440的匀光棒441经过聚焦透镜431的镂空区域431b（反射聚光系统的非聚光区域）、激光阵列光源410的非发光区域以及准直透镜阵列420的镂空区域。这样，聚焦透镜431的出射光束被凸透镜432反射后会依次通过聚焦透镜431的镂空区域431b、准直透镜阵列420的镂空区域和激光阵列光源410的非发光区域，并最终出射。

（2）本实施例中，发光装置还包括波长转换装置480。当功率特别的高的激光直接激发波长转换材料会产生较高的热量，特别是激光为高斯分布，其在波长转换装置的表面的光斑的光强分布不均，更容易给导致波长转换材料的发光效率下降。而本实施例中从匀光棒441出射的激光更加均匀，有利于提高波长转换材料的发光效率。

具体地，匀光棒441的出射光出射至透镜450并被准直入射至滤光片460。滤光片460可以透射激光而反射波长转换装置480出射的受激光，例如蓝光激光激发黄光荧光粉以产生黄色受激光，滤光片透射蓝光而反射黄光。激光透射滤光片460后被透镜470聚焦至波长转换装置480而激发波长转换材料产生受激光。受激光被透镜470准直后入射至滤光片460并被反射，使得发光装置出射高亮度的受激光。

在本发明其它实施方式中，波长转换装置的出射光还可以与另一个光源进行合光，例如黄色受激光与另一蓝光光源的出射光进行混合以得到白光。

同样地，图7a所示的实施例中的发光装置也可以增加一补充光源。图7b为图7a所示发光装置增加补充光源后的结构示意图，如图7b所示，发光装置增加了补充光源410a，该补充光源410a与激光阵列光源410的非发光区域、反射聚光系统430的非聚光区域在同一条直线上，具体地，补充光源410a与激光阵列光源410分布在反射聚光系统430的两侧。

这里，反射聚光系统430的凸透镜432需要表面镀有滤光膜，该滤光膜可以为波长选择滤光膜，此时对应地，激光阵列光源410和补充光源410a出射不同波长的光，并分别被凸透镜432反射和透射；或者凸透镜432表面的滤光膜为偏振膜，此时对应地，激光阵列光源410和补充光源410a出射不同偏振态的光，并分别被凸透镜432反射和透射；再或者凸透镜432的表面镀有角度选择滤光膜，由于激光阵列光源310的出射光和补充光源350的出射光入射于凸透镜432的镀膜面的角度不同，而分别被其反射和透射。总之，激光阵列光源410和补充光源410a出射光的某种光学属性不同，从而凸透镜432可以利用这种不同而分别对其进行反射和透射。这样补充光源410a的出射光会透射凸透镜432，而与被该凸透镜432反射的激光阵列光源410的出射光一同入射至光收集系统440。

具体地，激光阵列光源410与补充光源410a都为激光光源，激光阵列光源410与补充光源410a的出射光由多个小光束组成，其中每个小光束为一个激光元件所发光，各小光束相互平行，每个小光束内部具有一定的发散角。

由于激光阵列光源410的发光面积远大于补充光源410a的发光面积，而二者出射光的发散角度相差不大，因此激光阵列光源410的出射光的光学扩展量要远大于补充光源410a的出射光的光学扩展量。当激光阵列光源410与补充光源410a的出射光经匀光棒441匀光后，二者在匀光棒441的出光面上的光斑大小是相同的，但是由于光学扩展量守恒，激光阵列光源410的出射光的发散角要远大于补充光源410a的出射光的发散角，因此匀光棒441的出射光再经透镜450准直后，激光阵列光源410的出射光光束的截面积要远大于补充光源410a的出射光光束的截面积。因此，激光阵列光源410的出射光和补充光源410a的出射光可以用光学扩展量分光的形式分别处理。

具体地，图7a中的滤光片460替换为图7b中分光元件460，并且图7b中增加了散射装置490。如图7b所示，该分光元件460包括滤光片461以及设置在滤光片461中间的小反射镜462。这里的小反射镜462可以镜面反射镜、波长选择滤光片或者偏振片。如图7b，滤光片461可以透射激光阵列光源410的出射光、补充光源410a的出射光同时反射波长转换装置480产生受激光。

补充光源410a的出射光会入射至小反射镜462并被反射至散射装置490，因此高斯分布的激光会被散射成朗伯分布的激光，光学扩展量增大，所以散射装置490出射光大部分会从滤光片461透射，小部分被小反射镜462反射而损失。激光阵列光源410的出射光大部分会透射滤光片461入射至波长转换装置480并被转换成受激光，而小部分被小反射镜462反射至散射装置490。受激光从波长转换装置480出射至滤光片461，并被滤光片461反射，从而与散射装置490的出射光合为同一光路出射。

在本实施例中，分光元件460利用了入射光中激光阵列光源410的出射光和补充光源410a的出射光的光学扩展量的不同来分光。实际上，发光装置还可以使用带孔的滤光片来分光。此时，波长转换装置480和散射装置490的位置应该对换，该滤光片具有反射激光阵列光源410的出射光、补充光源410a的出射光同时透射波长转换装置480产生受激光的性质。

补充光源410a的出射光会入射至滤光片的孔并透射至散射装置490，因此高斯分布的激光会被散射成朗伯分布的激光，光学扩展量增大，所以散射装置490出射光大部分会被滤光片反射，小部分透射滤光片的孔而损失。激光阵列光源410的出射光大部分会被滤光片461反射至波长转换装置480并被转换成受激光，而小部分透射滤光片的孔至散射装置490。受激光从波长转换装置480出射至滤光片，并透射滤光片，从而与散射装置490的出射光合为同一光路出射。

另外，值得说明的是，这里的匀光棒441也可以替换成复眼透镜对，此时，应使得补充光源410a的出射光在凸透镜432的镀膜面形成的光斑面积要小于激光阵列光源410出射光所形成的光斑面积。这样，经凹透镜442后形成的准直光束入射在复眼透镜对表面的光斑中，补充光源410a的出射光形成的光斑面积要小于激光阵列光源410出射光所形成的光斑面积。复眼透镜对并不改变上述补充光源410a的出射光形成的光斑与激光阵列光源410出射光所形成的光斑的面积比例，因此，入射到分光元件460表面的补充光源410a的出射光光斑面积要小于激光阵列光源410出射光光斑面积，二者也可以用光学扩展量分光的方式分光。

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。

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，Liquid Crystal Display）投影技术、数码光路处理器（DLP，Digital Light Processor）投影技术。

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。

Claims (11)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

激光阵列光源，该激光阵列光源包括非发光区域和由多个激光元件组成的发光区域；

反射聚光系统，该反射聚光系统包括聚光区域和非聚光区域，该聚光区域用于对所述激光阵列光源的出射光进行聚焦并反射；

光收集系统，该光收集系统用于收集所述反射聚光系统的出射光并出射；

所述光收集系统、非发光区域以及非聚光区域位于平行于所述激光阵列光源出射光光轴的同一直线上，且所述光收集系统经过所述非发光区域或经过所述非发光区域和所述非聚光区域。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述反射聚光系统为反射罩，该反射罩的中间区域为非聚光区域，该中间区域以外的区域为聚光区域。

3.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述反射聚光系统包括反射元件和具有镂空区域的聚焦透镜，所述聚焦透镜的镂空区域为非聚光区域，所述聚焦透镜的非镂空区域和反射元件为所述聚光区域，所述聚焦透镜的非镂空区域用于对所述激光阵列光源的出射光进行聚焦，所述反射元件用于对所述聚焦透镜的出射光进行反射，所述光收集系统经过所述聚焦透镜的镂空区域和激光阵列光源的非发光区域。

4.根据权利要求1至3任一项所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括补充光源，该补充光源与所述非发光区域、非聚光区域位于同一条直线上，且不位于所述激光阵列光源出射光的光路上，该补充光源的出射光入射至所述光收集系统。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其特征在于：所述光收集系统包括匀光棒。

6.根据权利要求1至3任一项所述的发光装置，其特征在于：所述光收集系统包括匀光棒。

7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述光收集系统包括匀光棒，所述匀光棒的出光面位于所述激光阵列光源与反射聚光系统之间。

8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于：所述光收集系统还包括透镜或者透明玻璃片，该透镜或者透明玻璃片固定在所述非发光区域，以使得所述匀光棒的出射光经过所述非发光区域从所述透镜或者透明玻璃片透射。

9.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述光收集系统还包括散射元件，该散射元件的焦点与所述反射聚光系统的焦点重合，该散射元件用于将所述反射聚光系统的出射光准直后出射至匀光棒。

10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括准直透镜阵列，该准直透镜阵列的准直透镜单元与所述激光阵列光源中的激光元件一一对应，所述激光阵列光源中的激光元件位于与其对应的准直透镜单元的光轴上偏离该准直透镜单元焦点的预定位置，以使得准直透镜单元的出射光有预定的发散角度。

11.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的发光装置。