CN105549311A - 投影系统及其发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种投影系统及其发光装置，所述发光装置包括激发光光源，用于产生一激发光；波长转换装置，包括一波长转换层，所述波长转换层将所述激发光至少部分转换成受激光，所述受激光是宽谱光，或者所述受激光与未被所述波长转换层转换的所述激发光的混合光形成宽谱光；驱动装置，用于使得所述激发光相对所述波长转换层运动；分光装置，用于将所述宽谱光分割成沿不同路径传播的至少两种单色光。通过上述方式，本发明实施例的投影系统及其发光装置能够降低成本，并提高效率。

Description

投影系统及其发光装置

本申请为申请人于2011年8月27日递交的申请号为201110249345.7，发明名称为"投影系统及其发光装置"的分案申请。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别是涉及一种投影系统及其发光装置。

背景技术

目前，在现有投影仪中通常使用超高压汞灯(UHP灯)作为光源。其中，UHP灯利用超高压汞蒸汽(1Mpa以上)放电获得可见光。但是，由于汞容易造成环境污染，因此业界正在寻求一种环境友好的光源来代替UHP灯。

请参见图1，图1是一种现有技术的投影仪用光源系统的结构示意图。如图1所示，该光源系统包括固态光源11、聚焦系统12、荧光装置13以及驱动装置14。固态光源11产生一激发光，该激发光经聚焦系统12聚焦后入射到荧光装置13上。荧光装置13包括多个色段(未图示)，其中至少部分色段上涂覆有荧光材料。荧光装置13在驱动装置14的驱动下绕转轴15转动，以使得激发光依次作用于不同的色段上，进而产生由不同颜色的单色光脉冲形成的连续彩色光序列，例如红光脉冲、绿光脉冲、蓝光脉冲、红光脉冲……如此反复。

请参见图2，图2是一种应用图1所示的光源系统的单芯片投影系统的结构示意图。如图2所示，该投影系统包括光源系统21、光调制装置22以及投影装置23。光源系统21采用图1所示的方式形成一彩色光序列。该彩色光序列入射到光调制装置22，并由光调制装置22进行图像调制。经调制后的彩色光序列入射到投影装置23，并由投影装置23进行投影。在上述投影系统中，光调制装置22在某一时刻只能调制彩色光序列中的某一特定颜色的单色光脉冲，即不同颜色的单色光脉冲仅能以时分复用方式共用一个光调制装置22，因此导致显示亮度相对较低。同时，不同颜色的单色光图像的快速变化还容易导致色分离效应(colorbreakupeffect)。

请参见图3，图3是一种现有技术的三芯片投影系统的结构示意图。如图3所示，为了解决图2所示的单芯片投影系统的上述技术问题。在图3所示的三芯片投影系统中，光源31、32、33分别产生红光、绿光和蓝光。三个光调制单元35、36和37分别对相应颜色的基色光进行图像调制。分别经光调制单元35、36和37调制后的红光、绿光和蓝光由合光装置38进行合光，并进一步由投影装置39进行投影。然而，在上述三芯片投影系统中，需要分别利用三个光源31、32、33提供三种不同颜色的基色光，因此其成本明显高于单芯片投影系统。

此外，在显示应用领域，色彩饱和度是衡量显示品质的一个重要参数。然而，高色彩饱和度需要各基色光具有相对较窄的光谱范围。例如，经常使用色坐标(0.33，0.63)和色坐标(0.65，0.34)作为绿光和红光的颜色标准。一般要求正常显示中的绿光的x坐标不大于0.33，y坐标不小于0.63，而红光的x坐标不小于0.65，y坐标不大于0.34。在上述三芯片投影系统中，部分基色光需要通过荧光激发的方式获得。荧光激发产生的基色光的光谱范围相对较宽，需要利用滤光片进行过滤才能获得相对较窄的光谱带宽以及良好的色坐标。

请参见图4，图4是图3所示的投影系统中使用的绿色荧光的光谱图。其中，曲线400显示原始的绿色荧光的光谱曲线，其色坐标为(0.384，0.577)，其中的x坐标和y坐标均远离绿光的颜色标准，而曲线402显示经过滤修饰后的绿色荧光的光谱曲线，其色坐标为(0.323，0.63)，其中的x坐标和y坐标均满足绿光的颜色标准。

同理，如图5所示，图5是图3所示的投影系统中使用的红色荧光的光谱图。其中，曲线500显示原始的红色荧光的光谱曲线，其色坐标为(0.608，0.391)，其中的x坐标和y坐标均远离红光的颜色标准，而曲线502显示经过滤修饰后的红色荧光的光谱曲线，其色坐标为(0.66，0.34)，其中的x坐标和y坐标均满足红光的颜色标准。

但是，经过上述过滤修饰后，绿光的亮度损失了12％，而红光的亮度损失了45％。因此，现有技术的三芯片投影系统普遍存在成本高及效率低的技术问题。

综上，需要提供一种投影系统，以解决现有技术的三芯片投影系统普遍存在成本高及效率低的技术问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种投影系统及其发光装置，以降低成本且提高效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种发光装置，所述发光装置包括：激发光光源，用于产生一激发光；波长转换装置，包括一波长转换层，所述波长转换层将所述激发光至少部分转换成受激光，所述受激光是宽谱光，或者所述受激光与未被所述波长转换层转换的所述激发光的混合光形成宽谱光；驱动装置，用于使得所述激发光相对所述波长转换层运动；分光装置，用于将所述宽谱光分割成沿不同路径传播的至少两种单色光。

其中，所述宽谱光为白光或黄光。

其中，所述激发光为紫外或近紫外激发光，所述波长转换层包括红色荧光材料、绿色荧光材料、黄色荧光材料以及蓝色荧光材料中的至少两种。

其中，所述激发光为紫外或近紫外激发光，所述波长转换层包括黄色荧光材料或绿色荧光材料。

其中，所述激发光为蓝色激发光，所述波长转换层包括红色荧光材料和绿色荧光材料。

其中，所述受激光包括红色受激光和绿色受激光，该红色受激光、绿色受激光以及未被所述波长转换层吸收的蓝色激发光的混合光形成所述宽谱光。

其中，所述受激光包括红色受激光和绿色受激光，所述红色受激光与绿色受激光的混合光形成所述宽谱光。

其中，所述激发光为蓝色激发光，所述波长转换层包括黄色荧光材料。

其中，所述受激光包括黄色受激光，所述黄色受激光为所述宽谱光。

其中，所述受激光包括黄色受激光，所述黄色受激光与未被所述波长转换层吸收的蓝色激发光的混合光形成所述宽谱光。

其中，所述波长转换装置还包括一基板，所述波长转换层包括至少两种波长转换材料，所述至少两种波长转换材料层叠设置在所述基板上。

其中，所述波长转换层包括发出第一受激光的第一波长转换材料和发出第二受激光的第二波长转换材料，第一受激光的峰值波长比第二受激光的峰值波长大；第一波长转换材料、第二波长转换材料依次层叠设置在所述基板上。

其中，所述至少两种单色光包括红光、绿光以及蓝光中的至少两种。

其中，所述至少两种单色光中的一单色光为未被所述波长转换层转换的所述激发光。

其中，所述波长转换层使得所述激发光沿预定路径作用于所述波长转换层，所述波长转换层的波长转换材料沿所述预定路径保持一致。

其中，所述波长转换层沿预定路径上保持其产生的受激光强度和光谱一致。

其中，所述激发光光源发出的激发光随时间保持稳定不变。

其中，所述驱动装置驱动所述波长转换装置绕一转轴周期性转动，以使得所述激发光沿与所述转轴同心的圆形路径周期性作用于所述波长转换层。

其中，所述驱动装置驱动所述波长转换装置往复平移，以使得所述激发光沿直线路径往复作用于所述波长转换层。

其中，所述波长转换装置还包括一基板，所述波长转换层设置于所述基板上，且所述波长转换层与基板之间存在一空气间隙。

其中，所述波长转换装置还包括设置于所述波长转换层的激发光入射面的分色滤光层，所述分色滤光层透射所述激发光并反射所述受激光。

其中，所述波长转换装置还包括设置于所述波长转换层的背向所述激发光入射面的表面的反射层，所述发光装置还包括反射罩和光收集装置，所述反射罩的光反射面朝向所述反射层，所述反射层将所述宽谱光反射至所述反射罩，所述反射罩将所述宽谱光会聚到所述光收集装置的入口，所述光收集装置将宽谱光导引到所述分光装置。

其中，所述反射罩包括一开口，所述激发光通过开口入射到所述波长转换层。

其中，所述反射罩呈半球状，所述波长转换层被激发光入射的位置与光收集装置的入口的位置关于半球的球心对称。

其中，所述反射罩呈半椭球状，所述波长转换层被激发光入射的位置与光收集装置的入口的位置分别为半椭球的两个焦点。

其中，所述分光装置为至少一片分色滤光片，所述分色滤光片对所述宽谱光的一部分光谱范围内的光线透射，对所述宽谱光的其它光谱范围内的光线反射。

其中，所述发光装置还包括辅助光源，所述辅助光源产生一种单色光。

其中，所述发光装置还包括二向色镜，所述二向色镜透射宽谱光和辅助光源所产生的单色光中的一束光线，反射另外一束光线，并将透射和反射的光线投射至分光装置。

其中，所述辅助光源产生的单色光为红光或蓝光。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种投影系统，所述投影系统包括上述任一项所述的发光装置，所述单色光为基色光，还包括：至少两个光调制装置，用于分别对所述分光装置发出的相应颜色的基色光进行图像调制；合光装置，用于对所述光调制装置调制后的所述至少两种基色光进行合光。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的投影系统及其发光装置中可以仅利用一个光源来产生至少两种不同颜色的基色光，因此可减少光源数量，降低了成本。此外，利用分光方式从一束宽谱光中分割出至少两种不同颜色的基色光，避免了现有技术中将荧光的部分光谱范围作为无用光过滤掉而产生的能量损失，提高了效率。

附图说明

图1是一种现有技术的投影仪用光源系统的结构示意图；

图2是一种应用图1所示的光源系统的单芯片投影系统的结构示意图；

图3是一种现有技术的三芯片投影系统的结构示意图；

图4是图3所示的投影系统中使用的绿色荧光的光谱图；

图5是图3所示的投影系统中使用的红色荧光的光谱图；

图6是本发明投影系统一优选实施例的结构示意图；

图7是本发明投影系统中的宽谱光源一优选实施例的结构示意图；

图8是图7所示的宽谱光源中的荧光装置的主视图；

图9是图7所示的宽谱光源产生的宽谱光的光谱图；

图10A是本发明投影系统中的分光装置一优选实施例的结构示意图；

图10B是本发明投影系统中的分光装置另一优选实施例的结构示意图；

图11是图10A或图10B所示的分光装置中的分色滤光片的透射率曲线图；

图12是图9所示的宽谱光经图10所示的分光装置分光后的光谱图；

图13是本发明投影系统中的宽谱光源另一优选实施例的结构示意图；

图14是图13所示的宽谱光源中的荧光装置的主视图；

图15A是本发明投影系统中的宽谱光源又一优选实施例的结构示意图；

图15B是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图；

图16是本发明投影系统中的宽谱光源再一实施例的结构示意图；

图17是本发明投影系统中的宽谱光源再一实施例的结构示意图；

图18是本发明投影系统中的宽谱光源再一实施例的结构示意图；

图19是本发明投影系统中的宽谱光源再一实施例的结构示意图；

图20是本发明投影系统中的宽谱光源再一实施例的结构示意图。

具体实施方式

请参见图6，图6是本发明的投影装置的一优选实施例的结构示意图。如图6所示，本实施例的投影装置主要包括宽谱光源61、分光装置62、光调制装置63、64和65、合光装置66以及投影装置67。

宽谱光源61产生一宽谱光。分光装置62对宽谱光源61产生的宽谱光进行分割，并输出沿不同路径传播的不同颜色的至少两种单色光。在本实施例中，该单色光可以是基色光，当然，在其他实施例中也可以是其他波长的单色光，甚至是具有一定光谱范围的光线。

在本实施例中，宽谱光为白光，分光装置62将白光分割成红光、绿光和蓝光三种不同颜色的基色光。当然，本领域技术人员完全可以想到利用分光装置62将宽谱光源61产生的宽谱光分割成其它不同颜色的至少两种基色光，本发明对此不作限制。

红光进一步入射到光调制装置63，由光调制装置63进行图像调制，绿光入射到光调制装置64，由光调制装置64进行图像光调制，而蓝光入射到光调制装置65，由光调制装置65进行图像调制。经光调制装置63、64和65调制后的红光、绿光和蓝光进一步入射到合光装置66，由合光装置66进行合光，并在合光后由投影装置67进行投影。

在本实施例中，仅利用一个光源来产生至少两种颜色的基色光，因此可减少光源数量，降低了成本。此外，利用分光方式从一束宽谱光中分割至少两种颜色的基色光，避免了现有技术中将荧光的部分光谱范围作为无用光过滤掉而产生的能量损失，提高了效率。

下面将结合附图对本发明的投影装置中的各装置的优选实施例进行详细描述。

请参见图7-8，图7是本发明投影系统中的宽谱光源的一优选实施例的结构示意图，图8是图7所示的宽谱光源中的荧光装置的主视图。如图7所示，本实施例的宽谱光源包括激发光光源71、波长转换装置72以及驱动装置73。其中，激发光光源71产生一激发光。波长转换装置72包括基板721以及设置于基板721上的波长转换层722。驱动装置73驱动荧光装置72，使得激发光沿预定路径作用于波长转换层722。在本实施例中，驱动装置73为一具有转轴731的转动马达，并驱动波长转换装置72绕转轴731周期性转动，以使得激发光沿与转轴731同心的圆形路径周期性作用于波长转换层722。波长转换装置72还包括一分色滤光层724，该分色滤光层724设置于波长转换层722的激发光入射侧，用于透射激发光光源71产生的激发光，并反射波长转换层722产生的受激光，以提高波长转换装置72的受激光输出效率。优选的，分色滤光层724紧邻波长转换层722。此外，基板721与波长转换层722之间优选设置一空气间隙723，以提高波长转换层722的转换效率。如图8所示，在本实施例中，波长转换层722呈环状，并相对转轴731呈圆对称，由此可减少波长转换层722的使用量。在优选实施例中，波长转换层722的波长转换材料在整个环状结构中一致并均匀分布。

波长转换材料用于吸收某一个波长的入射光并受激发射出与入射光波长不同的出射光。波长转换材料有多个种类，包括荧光粉，荧光染料和量子点等，通常以荧光粉最为常用。以荧光粉为例，此时将波长转换层722称为荧光层722，有多种方法形成荧光层722，其中之一是将荧光粉与某种粘接剂混合在一起后，印刷或挤压成型成为片层状。该粘结剂可以是有机粘结剂如硅胶或环氧树脂，也可以无机粘结剂如纳米氧化铝颗粒。

在本实施例中，荧光层722包括至少一种荧光材料，且荧光层的荧光材料沿激发光的作用路径(预定路径)保持一致，该保持一致包括配方、成分、厚度等参数一致，使得荧光层722能够在激发光作用下持续产生相同的荧光。例如，在激发光为蓝色激发光时，荧光层722可以是红色荧光材料和绿色荧光材料的混合物或者是黄光荧光材料。此时，红色荧光材料将蓝色激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将蓝色激发光转换成绿色荧光。随后，未被荧光层722转换的剩余蓝色激发光与红色荧光和绿色荧光形成如图9所示的宽谱光，其色坐标为(0.311,0.328)，属于白光区域。

在激发光为蓝色激发光时，荧光层722也可以是黄光荧光材料，黄光荧光材料将蓝色激发光转换呈黄色荧光，未被荧光层722转换的剩余蓝色激发光与黄色荧光形成如图9所示的宽谱光。此外，激发光也可以是紫外或近紫外激发光。此时，荧光层722可包括红色荧光材料、绿色荧光材料以及蓝色荧光材料。

本实施例中，红色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光，而蓝色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成蓝色荧光。红色荧光、绿色荧光以及蓝色荧光的混合光同样形成一宽谱光。

图8所示的波长转换层722包括至少两种波长转换材料时，各种波长转换材料是均匀混合地设置在波长转换装置的基板721上。波长转换层的多种波长转换材料也可以层叠设置在基板721上。由于波长转换材料较容易吸收比其产生的受激光峰值波长更短的光，因此优选地，相对于产生的受激光的峰值波长较小的波长转换材料，产生的受激光的峰值波长较大的波长转换材料设置在离基板更近的位置，从而减小受激光因被波长转换材料吸收而造成的损失。具体来说，波长转换层可以包括分别发出第一受激光与第二受激光的第一波长转换材料和第二波长转换材料，第一受激光的峰值波长比第二受激光的峰值波长大，第一波长转换材料设置在基板721上，第二波长转换材料设置在第一波长转换材料上。例如，波长转换层包括红色荧光材料和绿色荧光材料，由于红光的峰值波长比绿光的大，所以绿色荧光材料不容易吸收红光，而红色荧光材料容易吸收绿光，因此将红色荧光材料设置在基板721上，绿色荧光材料设置在红色荧光材料上，可以使得红光基本不被绿色荧光材料所吸收，从而减小光损失。

当然，本领域技术人员完全可以想到本实施例的激发光可以采用其它颜色的激发光，只需荧光层722产生的荧光或荧光与未被荧光层722转换的剩余激发光的混合光能够形成所需的宽谱光即可；而且，所采用的荧光材料也可以只有两种。本发明中的宽谱光，指的是其光谱至少覆盖三基色中的至少两种，例如红、蓝、绿三种颜色中的至少两种，即可以通过波长分光的形式，分解成红、蓝、绿三种颜色中的至少两种颜色的光。请参见图10-11，图10A和10B是本发明投影系统中的分光装置的两个优选实施例的结构示意图，图11是图10A或10B所示的分光装置中的各分色滤光片的透射率曲线图。如图10A所示，本发明投影系统中的分光装置的其中一个优选实施例包括第一分色滤光片81和第二分色滤光片82。其中，第一分色滤光片81与第二分色滤光片82相互垂直设置，宽谱光以45度角入射到第一分色滤光片81和第二分色滤光片82。如图11所示，第一分色滤光片81为一低通滤光片，其透射率如曲线900所示，并具体反射红光，透射绿光和蓝光。第二分色滤光片82为高通滤光片，其透射率如曲线902所示，并具体反射蓝光，透射红光和绿光。由此，经第一分色滤光片81和第二分色滤光片82共同作用后，宽谱光分割成红光、绿光和蓝光，分割成的红光、绿光和蓝光的光谱图如图12所示。对比图9和图12可知，分光装置的总输出光功率相对于宽谱光的光功率损失较小，仅为4％左右。分光装置有多种类型，属于现有技术，本发明并不做限制。

图10B是本发明投影系统中的分光装置的另一个优选实施例，其中第二分色滤光片84的透射率曲线如902所示，第一分色滤光片83的透射率曲线如900所示。与图10A原理相同，该结构同样可以把宽谱光分割成红光、绿光和蓝光。实际上，利用透射率如图11所示的两种分色滤光片，可以实现多种的摆放方式，最终都是利用分色滤光片对不同波长的光线的透过率不同而将不同波长的光线以透射或反射的形式在光路上分开。若只需要将宽谱光分成两种颜色的两束，则只需要一片分色滤光片。

请参见图13-14，图13是本发明投影系统中的宽谱光源另一优选实施例的结构示意图，图14是图13所示的宽谱光源中的荧光装置的主视图。本实施例的宽谱光源包括激发光光源91、荧光装置92以及驱动装置93。其中，激发光光源91产生一激发光。荧光装置92包括基板921以及设置于基板921上的荧光层922。在本实施例中，驱动装置93为一平移机构，并驱动荧光装置92沿方向D1往复平移，以使得激发光沿一直线路径往复作用于荧光层922。如图14所示，在本实施例中，荧光层922呈条状，并且其长度方向与荧光装置92的运动方向D1保持一致。优选的，基板921与荧光层922之间存在一空气隙以提高荧光层922的转换效率。

实际上，本发明不限定驱动装置要使激发光沿预定路径作用于波长转换层，只要能够使激发光相对波长转换层运动即可。此外，除了波长转换装置之外，驱动装置也可以驱动激发光光源，或激发光源与波长转换装置之间的光学部件，使得激发光沿预定路径作用于波长转换层。图15A和15B列举了两种其它方式。请参见图15A和15B，图15A是本发明投影系统中的宽谱光源又一优选实施例的结构示意图；图15B是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。

在图15A中，激发光光源301发射激发光303，激发光303穿透一个凸透镜302后，入射于荧光装置300。凸透镜302与驱动装置(图中未画出)相连，驱动装置带动凸透镜302沿D2方向往复运动。当分别运动到302A，302B和302C三个位置时，激发光303分别被折射为不同出射路径的光线304A，304B和304C，进而分别入射到荧光装置300的305A，305B和305C三个不同的位置。若凸透镜连续地在302B和302C之间往复运动，则激发光入射于荧光装置的路径为305B和305C之间的一条连线。

图15B中，激发光光源311发射激发光313，经过反射镜312反射后入射到荧光装置310。反射镜312与驱动装置(图中未画出)相连，驱动装置带动反射镜312沿D3方向往复转动，当分别转动到312A，312B和312C三个角度的位置时可将激发光313分别反射为不同出射路径的光线314A，314B和314C。

同理，还可以将图15A和15B中描述的方式和图7所示的本发明宽谱光源优选实施例部分结构相结合，即使图7中波长转换装置72不动，采用图15A或15B中改变激发光入射方向的方式，将凸透镜302或反射镜312沿其倾斜的中心轴线旋转，使激发光沿与转轴731同心的圆形路径周期性作用于波长转换层72。

甚至，还可以使波长转换装置等光学元件不动，仅使激发光光源自身旋转或按一定角度反复转动，也能达到上述使激发光沿预定路径作用于荧光层的目的；或者使激发光、波长转换装置或激发光和波长转换装置之间的光学元件三者中的任意两个或以上一起配合运动，达到上述使激发光沿预定路径作用于荧光层的目的，在此不再一样赘述。

请参见图16，图16是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。本实施例的宽谱光源包括激发光光源101、荧光装置102以及驱动装置103。其中，激发光光源101产生一激发光。荧光装置102包括基板1021以及设置于基板1021上的荧光层1022。本实施例的宽谱光源进一步包括一光收集装置104。光收集装置104收集经荧光装置102的荧光层1022出射的荧光或者荧光以及未被转换的激发光，并将上述光线导引到分光装置(未图示)。

请参见图17，图17是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。本实施例的宽谱光源包括激发光光源111、荧光装置112、驱动装置113、光收集装置114以及反射罩115。

激发光光源111产生一激发光，该激发光经反射罩115顶部设置的开口1151入射到荧光装置112的荧光层1122上。荧光装置112除了包括基板1121以及设置于基板1121上的荧光层1122外，还包括一反射层1123。反射层1123设置于荧光层1122的背向激发光入射面的表面，并在本实施例中具体设置于荧光层1122与基板1121之间。当然，本领域技术人员完全可以想到将反射层1123设置于荧光层1122相对激发光传播路径下游的其它位置。反射层1123反射经荧光层1122出射的荧光或者荧光以及未被荧光层1122转换的激发光。反射罩115呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内，反射罩115将经反射层1123反射的荧光或者荧光以及未被荧光层1122转换的激发光会聚到光收集装置114的入口，光收集装置114将上述光线导引到分光装置(未图示)。

当反射罩115呈半球状，则荧光装置112被激发光入射的位置与光收集装置114的入口的位置关于半球球心对称。当反射罩是半椭球状，则荧光装置112被激发光入射的位置与光收集装置114的入口的位置分别为该半椭球的两个焦点。

本实施例中，基板1121表面贴附或电镀一层反射层1123，然后将波长转换材料与粘结剂混合后，直接涂覆于反射层的表面形成荧光层。

请参见图18，图18是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。如图18所示，本实施例的宽谱光源包括激发光光源901、荧光装置903、收集透镜904、二向色镜905、第一光源906、聚光透镜907以及匀光装置908。其中，激发光光源901产生紫外或近紫外激发光，荧光装置903的荧光层包括红色荧光材料和绿色荧光材料，第一光源906发出蓝光。红色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光。红色荧光与绿色荧光的混合光形成一宽谱光，该宽谱光经收集透镜904收集从二向色镜的第一侧投射到二向色镜905上，而第一光源906发出的蓝光从二向色镜905的第二侧投射到二向色镜905上，二向色镜905透射该宽谱光并反射来自第一光源906的蓝光，从而将该宽谱光与蓝光合为一束光。合光后的宽谱光与蓝光经聚光透镜907汇聚到匀光装置908并被匀光装置908均匀化，被均匀化后的光再投射到分光装置(图未示)，并被分光装置分割成沿不同路径传播的至少两种基色光。

本实施例中通过第一光源906直接提供蓝光。可以理解的是，本实施例中的荧光层也还可以包括蓝色荧光材料，当蓝色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成的蓝色荧光不够时，可以通过发蓝光的第一光源906补充蓝光。本实施例中的激发光光源901也可以产生蓝色激发光，红色荧光材料将蓝色激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将蓝色激发光转换成绿色荧光，该红色荧光、绿色荧光及未被波长转换层转换的蓝色激发光的混合光形成宽谱光；当宽谱光中的蓝色激发光不够时，可以通过发蓝光的第一光源906补充。

本实施例中是用第一光源906补充或直接提供宽谱光中的蓝光成分，可以理解的是，其它基色光也可以由一光源补充或直接提供。例如，本实施例中的荧光层可以包括绿色荧光材料与蓝色荧光材料，绿色荧光材料与蓝色荧光材料分别将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光与蓝色荧光，此时可以用发出红光的第二光源直接提供红光，该红光通过二向色镜与绿色荧光、蓝色荧光合为一束光。

本实施例中，辅助光源(如第一光源906)发出的光与波长转换层出射的宽谱光通过二向色镜905合光后，再被分光装置分割成至少两种基色光。可以理解的是，也可以不设置二向色镜905，波长转换层出射的宽谱光直接被分光装置分割成至少两种基色光，该至少两种基色光与辅助光源发出的光分别投射到3个光调制单元上。

请参见图19，图19是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。如图19所示，本实施例的宽谱光源包括：

激发光光源1001、荧光装置1003、光收集装置1004、反射罩1002、收集透镜1005、二向色镜1007、第一光源1006、聚光透镜1009以及匀光装置1008。

激发光光源1001产生紫外或近紫外激发光，该激发光经反射罩1002顶部设置的开口1151入射到荧光装置1003的荧光层1122上。荧光装置1003具有和图17所示的实施例中的波长转换装置相同的构造，除了包括基板(未标示)以及设置于基板上的荧光层(未标示)外，还包括一反射层(未标示)。荧光装置1003的荧光层包括红色荧光材料和绿色荧光材料。红色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光。红色荧光与绿色荧光的混合光形成一宽谱光。反射层设置于荧光层的背向激发光入射面的表面。反射层反射宽谱光。反射罩1002呈半椭球状或呈半球状且光反射面朝内，反射罩1002将经反射层反射的宽谱光会聚到光收集装置1004的入口，光收集装置1004将上述光线导引到收集透镜1005。

该宽谱光经收集透镜1005收集从二向色镜的第一侧投射到二向色镜1007上，而第一光源1006发出的蓝光从二向色镜1007的第二侧投射到二向色镜1007上。二向色镜1007透射该宽谱光并反射来自第一光源1006的蓝光，从而将该宽谱光与蓝光合为一束光。合光后的宽谱光与蓝光经聚光透镜1009汇聚到匀光装置1008并被匀光装置1008均匀化。

本实施例中通过第一光源1006直接提供蓝光。可以理解的是，本实施例中的荧光层也还可以包括蓝色荧光材料，当蓝色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成的蓝色荧光不够时，可以通过发蓝光的第一光源1006补充蓝光。本实施例中的激发光光源1001也可以产生蓝色激发光，红色荧光材料将蓝色激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将蓝色激发光转换成绿色荧光，该红色荧光、绿色荧光及未被波长转换层转换的蓝色激发光的混合光形成宽谱光；当宽谱光中的蓝色激发光不够时，可以通过发蓝光的第一光源1006补充。

本实施例中是用第一光源1006补充或直接提供宽谱光中的蓝光成分，可以理解的是，其它基色光也可以由一光源补充或直接提供。例如，本实施例中的荧光层可以包括绿色荧光材料与蓝色荧光材料，绿色荧光材料与蓝色荧光材料分别将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光与蓝色荧光，此时可以用发出红光的第二光源直接提供红光，该红光通过二向色镜与绿色荧光、蓝色荧光合为一束光。

请参见图20，图20是本发明投影系统中的宽谱光源再一优选实施例的结构示意图。如图20所示，本实施例的宽谱光源包括：

激发光光源1101、荧光装置1102、收集透镜1106、二向色镜1104、第一光源1109、聚光透镜1007以及匀光装置1108。其中，激发光光源1101产生紫外或近紫外激发光，荧光装置1102的荧光层包括红色荧光材料和绿色荧光材料，还包括一设置于荧光层的背向紫外或近紫外激发光入射面的表面的反射层(未标示)。第一光源1109发出蓝光。

激发光光源1101产生的紫外或近紫外激发光直接从二向色镜的第一侧投射到二向色镜1104上，被二向色镜1104反射后并经收集透镜1106收集，投射至荧光层。荧光层的红色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光。红色荧光与绿色荧光的混合光形成一宽谱光，由反射层反射，沿相同路径返回至二向色镜的第一侧，从二向色镜的第一侧投射到二向色镜1104上。而第一光源1109发出的蓝光从二向色镜1104的第二侧投射到二向色镜1104上，二向色镜1104透射该宽谱光并反射来自第一光源1109的蓝光，从而将该宽谱光与蓝光合为一束光。合光后的宽谱光与蓝光经聚光透镜1007汇聚到匀光装置1108并被匀光装置1108均匀化。

本实施例中通过第一光源1109直接提供蓝光。可以理解的是，本实施例中的荧光层也还可以包括蓝色荧光材料，当蓝色荧光材料将紫外或近紫外激发光转换成的蓝色荧光不够时，可以通过发蓝光的第一光源1109补充蓝光。本实施例中的激发光光源1101也可以产生蓝色激发光，红色荧光材料将蓝色激发光转换成红色荧光，而绿色荧光材料将蓝色激发光转换成绿色荧光，该红色荧光、绿色荧光及未被波长转换层转换的蓝色激发光的混合光形成宽谱光；当宽谱光中的蓝色激发光不够时，可以通过发蓝光的第一光源1109补充。

本实施例中是用第一光源1109补充或直接提供宽谱光中的蓝光成分，可以理解的是，其它基色光也可以由一光源补充或直接提供。例如，本实施例中的荧光层可以包括绿色荧光材料与蓝色荧光材料，绿色荧光材料与蓝色荧光材料分别将紫外或近紫外激发光转换成绿色荧光与蓝色荧光，此时可以用发出红光的第二光源直接提供红光，该红光通过二向色镜与绿色荧光、蓝色荧光合为一束光。

上述实施例中，第一光源1109作为辅助光源来使用。在其他实施例中，辅助光源发出的光也可以与分光装置分出的基色光一起投射到光调制单元。当然，在其他实施例中，也可以不采用二向色镜和其他透镜等，直接由辅助光源来提供分光装置所分出的其中一种基色光。

以上可以理解，现有技术中，是通过在一个转动的基底上涂覆多种颜色的荧光粉，以实现多个单色光的时序输出，也就是说，多个颜色的色光在时域被区分开。此时为实现良好的单色颜色而导致必然的光能量损耗，这些被损耗掉的光能量无法被利用。而本发明中，单色光在时域不被分开，即可以至少在一个预定时间内同时发射，因此对于每一个单色光来说，为了实现良好的颜色所产生的光能量损耗，可以被同时发射的另一个颜色的单色光所利用，因此相对于单色光序列具有更高的光利用效率。

在本发明中，每一种单色光的相对亮度关系由宽谱光的光谱决定，因此若想得到稳定的颜色显示输出，必定要求该宽谱光的光谱形状和强度随时间是稳定不变。因此，在本发明较优实施例中，用于产生宽谱光的波长转换装置，在被激发光照射的路径上，其波长转换层的材料特性和物理特性保持一致。进一步的，激发光源产生的激发光，随时间保持稳定不变。比如，所述波长转换层沿预定路径上保持其产生的受激光强度和光谱一致。当然，在其他实施例中，也可以不需要上述的严格要求。

本发明的投影系统中仅利用一个光源来产生至少两种不同颜色的基色光，因此可减少光源数量，降低了成本。此外，利用分光方式从一束宽谱光中分割出至少两种不同颜色的基色光，避免了现有技术中将荧光的部分光谱范围作为无用光过滤掉而产生的能量损失，提高了效率。

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它相关的技术领域，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：

激发光光源，用于产生一激发光；

波长转换装置设置在激发光的预定路径上，其包括波长转换层、基板和分色滤光层，所述分色滤光层设置于基板上激发光入射侧的一侧，波长转换层设置于基板的远离激发光入射侧的一侧；所述波长转换层包括一种波长转换材料或者至少两种波长转换材料；

所述波长转换材料接收所述激发光，将激发光的至少部分转换成受激光，并形成宽谱光；

所述分色滤光层透射激发光，反射波长转换层发出的光；

分光装置，用于将所述宽谱光分成沿不同路径传播的至少两种单色光。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特在在于，当所述波长转换层包括一种波长转换材料时，所述波长转换材料为转换获得黄光的荧光粉或者量子点或者荧光染料中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其特在在于，所述激发光为蓝光。

4.根据权利要求1所述的发光装置，其特在在于，当所述波长转换层包括至少两种波长转换材料，所述至少两种波长转换材料层叠设置，或者所述至少两种波长转换材料均匀混合。

5.根据权利要求4所述的发光装置，其特在在于，所述激发光为蓝光或者紫外光，所述波长转换材料发出的光为红色、绿色、蓝色中的至少两种颜色的光。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述基板和波长转换层之间设置一低折射率介质。

7.根据权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述低折射率介质为空气间隙。

8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述波长转换材料被印刷或挤压成型为片状层，所述片状层为波长转换层；或者所述波长转换材料涂覆在基板上，形成波长转换层。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的发光装置，其特征在于，还包括驱动装置；

所基板为圆形，所述波长转换层环形设置于基板上，驱动装置驱动波长转换装置圆周运动；或者所述基板为方形，所述波长转换层铺设于基板的至少部分表面，所述驱动装置驱动波长转换装置往复运动。

10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，还包括一分光装置，所述分光装置位于宽谱光的光路上，所述分光装置用于将所述宽谱光分成至少两路沿不同路径传播的光。

11.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求1-10所述的发光装置；至少两个空间光调制器，用于对发光装置的出射光进行调制，形成图像光。