CN107272314B - 发光装置及相关投影系统与照明系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种发光装置及相关投影系统与照明系统。发光装置包括第一激光器、准直元件、第一透镜、波长转换装置与第二透镜；第一激光器用于出射激发光至准直元件，准直元件用于准直该激发光；第一透镜包括第一区与第二区，该第一区的受光面积小于该第二区的受光面积的1/2，该第一区的焦距比该第二区的焦距短，来自准直元件的激发光入射至该第一区，该第一区用于将该激发光聚焦至波长转换装置；波长转换装置用于将激发光的至少部分波长转换为受激光，并将其出射光反射至第一透镜；第一透镜还用于收集波长转换装置的出射光并出射至第二透镜，第二透镜用于控制该出射光实现特定的光分布。本发明实施例具有体积较小的优点。

Description

发光装置及相关投影系统与照明系统

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相关投影系统与照明系统。

背景技术

目前，激光激发荧光粉以出射彩色光或白光的技术已广泛应用于照明与显示技术领域。

图1是现有技术中一种发光装置的结构示意图。如图1所示，发光装置10包括激光器11、准直透镜12、反射镜13、分光滤光片14、透镜15、透镜16、黄色荧光粉片17。激光器11出射的蓝色激光经过准直透镜12准直后，经过反射镜13反射至分光滤光片14。分光滤光片14具有反射蓝光透射黄光的属性，蓝色激光经分光滤光片14的反射后，依次入射于透镜15和16，并经过透镜15和16后聚焦于荧光粉片17（光线如虚线所示）。黄色荧光粉片17吸收至少部分蓝色激光而产生黄光，该黄光被反射基板反射至透镜16，并依次被透镜16收集，和被透镜15准直出射（光线如带箭头的实线所示）。

由于波长转换材料的发光是朗伯分布的，这种大角度分布的光要想收集起来，往往需要经过至少两个透镜才能实现高效率的收集和准直。发光装置10即通过透镜16与透镜15来共同完成两个作用，一个是将平行的激光聚焦到荧光粉片17，一个是对荧光粉片17发出的光收集并准直成平行光。透镜16口径较小且距离发光点（荧光粉片）很近，大角度的光（例如70度以内的所有光）入射于透镜16后角度被收小，然后入射于大口径的透镜15后被进一步的准直。

但是，受限于光学扩展量守恒定律，透镜15出射的准直光束的准直度越高（即发散角越小），就要求透镜15的口径越大（因为口径与发散角的正弦的乘积是一个常数，即光学扩展量守恒）。而激光光路需要绕过透镜15的边缘，并从透镜15的上方入射，因此透镜15的口径越大，激光的光路就越长，放置激光的位置也就越远，整个系统体积也就越庞大。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种体积较小的发光装置及相关投影系统与照明系统。

本发明实施例提供一种发光装置，包括第一激光器、准直元件、第一透镜、波长转换装置与第二透镜；第一激光器用于出射激发光至准直元件，准直元件用于准直该激发光；第一透镜包括第一区与第二区，该第一区的受光面积小于该第二区的受光面积的1/2，该第一区的焦距比该第二区的焦距短，来自准直元件的激发光入射至该第一区，该第一区用于将该激发光聚焦至波长转换装置；波长转换装置用于将激发光的至少部分波长转换为受激光，并将其出射光反射至第一透镜的第一区与第二区；第一透镜还用于收集入射于其上的波长转换装置的出射光并出射至第二透镜，第二透镜用于控制该出射光实现特定的光分布。

可选地，第二透镜用于将来自第一透镜第二区的出射光准直出射。

可选地，该发光装置还包括光引导件，该光引导件包括第一区和第二区，该第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/2，该第一区用于将来自准直元件的激发光沿第一光路引导至第一透镜的第一区，该第二区用于将第一透镜第二区收集的波长转换装置的出射光沿第二光路引导至第二透镜；光引导件的第一区为第一反射镜，第二区为第一反射镜周围的透光介质；或者，光引导件的第一区为透光孔，第二区为透光孔周围的反射镜。

可选地，光引导件的第一区为小滤光片，还用于将第一透镜第一区收集的受激光沿第二光路引导至第二透镜。

可选地，第二透镜包括第一区与第二区，该第一区相对的两个表面相互平行；第一透镜的第一区出射的受激光经小滤光片后出射至第二透镜的第一区；第一透镜的第二区收集的波长转换装置的出射光，从光引导件的第二区出射至第二透镜的第二区。

可选地，第二透镜包括第一区与第二区，该第一区相对的两个表面为两个共焦的曲面，且光路后端曲面的面积大于光路前端曲面的面积；第一透镜的第一区出射的受激光经小滤光片后出射至第二透镜的第一区；第一透镜的第二区收集的波长转换装置的出射光，从光引导件的第二区出射至第二透镜的第二区。

可选地，第一透镜相较于平凸透镜来说，底面为平面或凹面，上表面有凸起，该凸起与凸起的下面部分构成第一透镜的第一区。

可选地，该发光装置还包括第二激光器与相应的准直元件，第一激光器出射的激发光与第二激光器出射的激光分别经准直元件准直后，合为一束激光并入射至第一透镜的第一区；波长转换装置还用于散射来自第二激光器的激光。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括上述任一发光装置。

本发明实施例还提供一种照明系统，包括上述任一发光装置。

与现有技术相比，本发明实施例包括如下有益效果：

本发明实施例通过将第一透镜分为焦距较短、受光面积较小的第一区和焦距较长、受光面积较大的第二区，不仅通过焦距较短的第一区使得激发光聚焦至波长转换装置，而且波长转换装置的大部分出射光能够被焦距较长、受光面积较大的第二区收集，因此第一透镜出射的波长转换装置的大部分出射光不会变直，使得第一透镜至第二透镜间的距离不需加长，从而能够真正解决现有技术中系统体积大的问题。

附图说明

图1是现有技术中一种发光装置的结构示意图；

图2a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2b是图2a所示实施例中第一透镜的结构示意图；

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图；

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；

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10是本发明实施例中发光装置的另一实施例的第一透镜的结构示意图；

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中调焦装置的结构示意图；

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；

图14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15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16a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16b是分光装置对入射的P偏振光与S偏振光的滤光光谱曲线示意图；

图16c是分光装置对入射的不同波长光的滤光光谱曲线示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文以及附图中使用的技术名词的说明如下：

波长转换材料：波长转换材料可以采用磷光性材料，例如磷光体，也可以采用纳米材料，如量子点，还可以采用荧光材料。

激发光：能够激发波长转换材料，使得波长转换材料产生不同波长光的光。

受激光：波长转换材料受激发光激发而产生的光。

激发光、波长转换材料、受激光是相对的概念。例如，蓝光激发黄色荧光粉产生黄光，此时蓝光是激发光，黄光是受激光。而黄光激发红色荧光粉产生红光，此时黄光是激发光，红光是受激光。

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

为了解决现有技术中的问题，本发明人最初考虑直接将反射镜13与14下移，并将反射镜14下移到透镜15与透镜16之间，即反射镜14反射的激光只通过透镜16入射于荧光粉片，这样即可以使得第一激光器不用设置在透镜15的外围，而可以设置在透镜15与透镜16之间，使得结构紧凑、体积减小。

但是，激光只通过透镜16就不能聚焦在荧光粉片17，对于本领域技术人员来说，激光不能聚焦在荧光粉片17上没关系，只要能充分汇聚在荧光粉片上即可。为了实现充分汇聚或聚焦，透镜16设计的曲率必须变大（曲率大会增强汇聚）。由于光路可逆，荧光粉片出射的荧光经过曲率变大的透镜16后会比较直，从透镜16出射的比较直的荧光需要经过比较长的距离扩散到透镜15，才能最终被透镜15准直出射，因而导致系统在从透镜16到透镜15这个方向上的长度变长，体积变大，仍然没有真正解决现有技术中系统体积大的问题。为此，本发明人提出本发明实施例来真正地解决体积大的问题。

实施例一

请参阅图2a，图2a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2b是图2a所示实施例中第一透镜的结构示意图。如图2a所示，发光装置100包括第一激光器110、准直透镜120、第二反射镜130、第一反射镜140、第一透镜150、波长转换装置160、第二透镜170。

第一激光器110用于出射激发光（例如蓝光）至准直透镜120。准直透镜120用于准直该激发光为平行光，并出射至第二反射镜130。第二反射镜130反射该准直的激发光至光引导件140。光引导件140用于将来自第二反射镜130的激发光沿第一光路（带箭头虚线所示）引导至第一透镜150的第一区151。

如图2b所示，第一透镜150包括第一区151（无阴影区）与第二区152（阴影区）。本实施例中，第一透镜150相较于平凸透镜（例如现有技术中的收集透镜16）来说，上表面中央有凸起，该凸起与凸起的下面部分（虚线所包围的区域）构成第一区151；即相对于现有技术中的透镜16，第一透镜150的第一区151的上表面曲率变大，而第二区152的上表面曲率不变。第一透镜150可以直接加工出来（模压加工），也可以采用一大一小两个透镜胶合的方式。

第一透镜的第一区用于将准直的激发光聚焦至波长转换装置160。可以理解的是，本发明实施例中的“聚焦”并不仅限于焦点落在荧光粉片上，焦点相对荧光粉片稍前稍后一点均可，只要是本领域技术人员可以接受的足够汇聚即可。

波长转换装置160包括波长转换材料，用于将来自第一透镜150的激发光全部波长转换为受激光，并将其出射光，即该受激光反射至第一透镜的第一区151与第二区152。在本发明中，波长转换装置160是反射式的，可以包括反射衬底与设置在反射衬底上的波长转换片（例如黄色荧光粉片），反射衬底将波长转换片产生的受激光反射至第一透镜。

第一透镜的第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/2。第一透镜第一区的受光面积指的是波长转换装置的出射光入射在该第一区时所覆盖的第一区的表面积，第一透镜第二区的受光面积指的是波长转换装置的出射光入射在该第二区时所覆盖的第二区的表面积。波长转换装置160的出射光入射至第一透镜150的第一区与第二区，由于波长转换装置160的出射光呈朗伯余弦分布，即大角度分布，而第一透镜的第一区151的受光面积小于第二区152的受光面积的1/2，因此波长转换装置160的出射光中小部分入射至第一透镜的第一区151，大部分入射至第一透镜的第二区152。第一透镜150还用于收集入射于其上的波长转换装置160的出射光并出射至光引导件140，该出射光经第一透镜后发散角度被收小。

光引导件140还用于将第一透镜收集的波长转换装置的出射光，即受激光沿第二光路（带箭头的实线所示）引导至第二透镜170。本实施例中，光引导件140为分光滤光片，具有反射激发光透射受激光的属性，用于将来自第二反射镜130的全部激发光沿第一光路反射至第一透镜150的第一区，将第一透镜收集的全部受激光沿第二光路透射至第二透镜170。当然，分光滤光片也可以对激发光大部分反射，对受激光大部分透射。

第二透镜170设计成用于将来自第一透镜第二区的出射光准直出射。因此，从光引导件140接收到光后，针对来自第一透镜第二区152的出射光，第二透镜170准直成平行光。即针对波长转换装置入射至第一透镜第二区的出射光，通过第一透镜150与第二透镜170共同完成收集并准直成平行光。而入射至第一透镜的第一区151的波长转换装置160的出射光，由于光路可逆，会被第一透镜第一区151变为准直为平行光，所以经过第二透镜170后会发散，而不能被第二透镜170准直，这部分光虽然没有实现设计的准直效果，但是光能量占总光能量的比例较低，因此没有实现准直效果是可以接受的。当然，为了减少这种不符合设计的损失，第一透镜的第一区应尽量小，只要足以接收来自准直透镜的激发光即可。因此，优选地，第一透镜的第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/4。

相对于现有技术，本实施例将光引导件设置在第一透镜与第二透镜之间，使得第一激光器不用设置在第二透镜的外围，而可以设置在第二透镜与第一透镜之间，结构较为紧凑。并且，本实施例利用入射激光的光学扩展量远小于波长转换装置的出射光的光学扩展量的特点，在第一透镜上独立设计面积较小、上表面曲率变大的第一区来接收激光，并使激光聚焦在波长转换装置上，在第一透镜上设计面积较大、上表面曲率不变的第二区来收集波长转换装置的大部分出射光，因此该大部分出射光不会变比较直，使得第一透镜至第二透镜间的距离不需加长，第二透镜就能使波长转换装置的大部分出射光准直出射。

本实施例通过将第一透镜分为焦距较短、受光面积较小的第一区和焦距较长、受光面积较大的第二区，不仅通过焦距较短的第一区使得激发光聚焦至波长转换装置，而且波长转换装置的大部分出射光能够被焦距较长、受光面积较大的第二区收集，因此第一透镜出射的波长转换装置的大部分出射光不会变直，从而能够真正解决现有技术中系统体积大的问题。并且，相较于本发明人最初考虑的直接将第一反射镜设置在两透镜之间而不对第一透镜进行分区的方案（简称初始方案），本发明人进行了多次实验对比，发现本实施例聚焦至波长转换装置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。

此处需要说明的是，上面描述的准直透镜120将激光准直为平行光、第二透镜170将来自第一透镜第二区152的光准直为平行光只是一个举例。事实上，只要第二透镜170能将来自第一透镜第二区152的光的发散角度减小即可，并不要求该发散角度减小后的出射光是平行光。同样地，准直透镜120只要能减小第一激光器出射的激发光的发散角度即可，并不要求准直透镜的出射光是平行光。此外，准直透镜120可以为非球面透镜、柱面镜、弧形反射镜或者其它准直元件。

本实施例中，第二反射镜130设置在准直透镜120的上方，将来自准直透镜的激光弯折90度至光引导件140。在其它实施例中，第二反射镜130也可以省略，只要调整第一激光器110与准直透镜120的摆放位置和角度，使得准直透镜出射的激光直接入射光引导件140即可。

在其它实施例中，光引导件140也可以是具有透射激发光反射受激光属性的分光滤光片，用于将来自准直透镜的激发光沿第一光路透射至第一透镜的第一区，将第一透镜收集的受激光沿第二光路反射至第二透镜。当然，分光滤光片也可以对激发光大部分透射，对受激光大部分反射。

此外，在其它实施例中，波长转换装置可以使用LED作为基板，波长转换材料（如荧光粉）以涂覆或贴膜等方式设置在LED的发光面上。例如，当使用蓝色LED作为波长转换装置的基板时，波长转换材料的一面受来自第一透镜的激光的激发，另一面受该蓝色LED的激发，即波长转换材料双面同时被激发，因而可以提高发光装置的出射光亮度。再如，当使用红色LED作为波长转换装置的基板时，波长转换材料虽然不会被该红色LED激发，但是红色LED出射的红光可以与波长转换材料产生的受激光一起出射，从而为发光装置增加红光光谱的能量，弥补了受激光的红色能量不足的缺陷；此时光引导件140优选为反射激发光且透射受激光与红光的分光滤光片。

由于在LED上设置波长转换材料的工艺比较复杂，因此为了弥补受激光的红色能量不足的缺陷，发光装置还可以包括出射第二激光的第二激光器、与相应的准直透镜。第一激光器出射的激发光与第二激光器出射的激光分别经准直透镜准直后，合为一束激光（可以并排出射合光，也可以通过分光滤光片合光），再一起经光引导件入射第一透镜的第一区。而波长转换装置还用于散射来自第二激光器的第二激光，使得波长转换装置出射受激光之外，还出射被波长转换材料散射了的第二激光。此时，光引导件140针对第二激光可以是部分反射部分透射，以使得来自波长转换装置的第二激光有部分光能够经光引导件出射至第二透镜。第二激光器可以是红色激光器或绿色激光器，这样可以为发光装置增加红光或绿光光谱的能量。第二激光器也可以为红外激光器，这样可以为发光装置增加红外光谱的能量，以便于用户在夜间可以通过红外光探测器发现该发光装置。

实施例二

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。如图3所示，发光装置200包括第一激光器210、准直透镜220、第二反射镜230、第一透镜250、波长转换装置260、第二透镜270。

本实施例与实施例一的区别之处在于：

（一）本实施例中，光引导件240包括第一区和第二区，第一区为第一反射镜，第二区为第一反射镜周围的空气；并且，光引导件第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/2。具体地，光引导件240的第一反射镜用于将来自准直透镜220的激发光沿第一光路反射至第一透镜250的第一区251，第一反射镜周围的空气用于将第一透镜250收集的波长转换装置的出射光的大部分，即第一透镜250的第二区收集的波长转换装置的出射光沿第二光路透射至第二透镜270。此处需要说明的是，此处的第一反射镜是针对来自第一激光器的激光是反射的，并不表示对任何光都反射。另外，第一反射镜周围的空气也可以替换成其它透光介质。

（二）波长转换装置260的波长转换材料将来自第一透镜250的激发光部分波长转换为受激光，因此波长转换装置的出射光为受激光与未被转换的激发光的混合光，例如黄色受激光与蓝色激发光混合的白光。第一透镜250的第二区收集的波长转换装置的出射光经第一反射镜周围的空气透射至第二透镜270，并被第二透镜准直成平行光。第一透镜250的第一区收集的波长转换装置的出射光经第一反射镜反射而不能从第二透镜270出射为发光装置的出射光，由于这部分光能量比例比较小，所以在有些场合中是可以接受的，例如远视场合。为了减小光损失，第一反射镜的面积应尽量小，只要足以接收来自准直透镜的激发光即可。

（三）发光装置200还包括散射片280，用于对来自准直透镜的准直激发光散射，并出射至光引导件240的第一反射镜。散射片280是为了使激光形成一个小的发散角，这样可以使得聚焦于波长转换材料上的激光光斑均匀化，提高波长转换材料的效率，因此散射片280可以设置在准直透镜220至波长转换装置260的光路上的任一位置，优选设置在准直透镜与第一透镜之间的光路上。

相对于现有技术，本实施例将第一反射镜设置在第一透镜与第二透镜之间，使得第一激光器不用设置在第二透镜的外围，而可以设置在第二透镜与第一透镜之间，结构较为紧凑。并且，本实施例利用入射激光的光学扩展量远小于波长转换装置的出射光的光学扩展量的特点，在第一透镜上独立设计面积较小、上表面曲率变大的第一区来接收激光，并使激光聚焦在波长转换装置上，在第一透镜上设计面积较大、上表面曲率不变的第二区来收集波长转换装置的大部分出射光，因此该大部分出射光不会变比较直，使得第一透镜至第二透镜间的距离不需加长，第二透镜就能使波长转换装置的大部分出射光准直出射，从而能够真正解决现有技术中系统体积大的问题。

本实施例中，第一透镜250的第一区设置在第一透镜的中央，第一反射镜设置在第一透镜的顶部上方，第一反射镜将入射的激光弯折90度反射至第一透镜的第一区251。在其它实施例中，第一透镜的第一区也可以设置在第一透镜的边缘或者其它位置，第一反射镜也可以相应地设置在其它位置，第一反射镜也可以将入射的激光弯折其它角度。

实施例三

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。如图4所示，发光装置300包括第一激光器310、准直透镜320、光引导件340、第一透镜350、波长转换装置360、第二透镜370和散射片380。

本实施例与实施例二的区别之处在于：

本实施例省去了第二反射镜，并且改变了第一透镜的第一区与第一反射镜的位置。具体地，将光引导件340的第一反射镜设置在靠近第二透镜370边缘的位置，以使得激光从第一透镜350的边缘入射，第一透镜350的第一区351也相应设置在第一透镜同侧的边缘。更具体地，第一透镜相较于平凸透镜来说，上表面边缘有凸起。由于从波长转换材料出射的光在空间的光强分布大致呈朗伯余弦分布：中心法线处的光强最强，角度越大的地方光强越弱，因此对光引导件340的第一反射镜与第一区351进行如此设置，可以降低受激光被第一反射镜反射的能量损失。

从这个实施例中可以看出，第一反射镜也可以省略，只要调整第一激光器310与准直透镜320的摆放位置和角度，使得准直透镜出射的激光直接入射第一透镜350即可。同样，在实施例二中，第一反射镜也是可以省略的，只要将第一激光器210与准直透镜220放置在第一透镜250的正上方即可，当然，此时需要选用体积尽量小的第一激光器与准直透镜，以尽量减小它们对第一透镜出射光的阻挡。

实施例四

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。如图5所示，发光装置400包括第一激光器410、准直透镜420、第二反射镜430、光引导件440、第一透镜450、波长转换装置460、第二透镜470和散射片480。

本实施例与实施例二的区别之处在于：

（一）为了减小光损失，本实施例中，光引导件240的第一反射镜为小滤光片，该小滤光片具有反射激发光且透射受激光的属性，用于反射来自准直透镜420的激发光，且将第一透镜第一区451收集的受激光沿第二光路透射至第二透镜470，例如反射蓝色激发光透射黄色受激光。此时第一透镜450的第一区451出射的受激光也能够入射至第二透镜470。

（二）由于第一透镜450的第一区451出射的受激光已经是平行光，所以经过实施例二中的第二透镜后会发散，而不能被该第二透镜准直，这部分光虽然没有实现设计的准直效果，但是光能量占总光能量的比例较低，因此没有实现准直效果在有些应用场合是可以接受的。针对这种不符合设计的问题，本实施例中，与第一透镜450相应地，第二透镜470也包括第一区471与第二区472。第一透镜450的第一区451出射的受激光经光引导件440的小滤光片后出射至第二透镜470的第一区471，第二透镜470的第一区471相对的两个表面相互平行，在本实施例中具体为两个平行的曲面，使得来自第一透镜的第一区451的已经准直的光的方向不会改变，依然是平行光。第一透镜的第二区452收集的波长转换装置460的出射光，从小滤光片周围的空气出射至第二透镜的第二区472，第二透镜的第二区472将该具有一定发散角度的受激光准直成平行光出射。

本实施例中，通过对第二透镜进行分区，以在将第一透镜的第二区出射的光准直成平行光的同时，使第一透镜的第一区出射的平行光不会改变方向，从而使第二透镜的出射光均为平行光，提高了出光准直度。

实施例五

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。如图6所示，发光装置500包括第一激光器510、准直透镜520、第二反射镜530、光引导件540、第一透镜550、波长转换装置560、第二透镜570和散射片580。

本实施例与实施例四的区别之处在于：

第二透镜570为平凸透镜，且第二透镜的第一区571的上表面为与平凸透镜的下表面平行的平面。本实施例中，通过对第二透镜进行分区，以在将第一透镜的第二区出射的光准直成平行光的同时，使第一透镜的第一区出射的平行光不会改变方向，从而使第二透镜的出射光均为平行光，提高了出光准直度；同时，第二透镜采用平凸透镜，因此第二透镜的第一区只需要在上表面做磨平的操作就可以实现和下表面平行的目的，制作较为简单。

虽然实施例四与实施例五都能够实现所有出射光为平行光，但是存在以下问题。为方便说明，以图6中6条带箭头实线表示发光装置的出射光，从左到右编号依次为91-96。光线91、92为经过第二透镜570的第二区572出射的光线，其中光线92靠近第一区571与第二区572的边界；光线93和94为经过第二透镜570的第一区571出射的光线，其中光线93靠近第一区571的左边界，光线94靠近第一区571的右边界。观察92和93两条光线，两条光线都靠近第一区和第二区的交界处，但光线92从第一透镜550的第二区出射后，光线92的发散角大于从第一透镜550的第一区出射的光线93的发散角（这是因为光线93已经被第一透镜的第一区完全准直了），因此这两条光线经过一段传播距离后到达第二透镜570后，就有了一段间距。经过第二透镜570后，光线92被准直，与光线93平行的出射，但是两者之间的间距依然存在。那么考虑到系统是轴对称的，出射的光斑就会在这两条光线之间的位置形成暗环，也就是这个位置没有光出射，第一区和第二区的光都没有。为了解决这个问题，本发明实施例提出实施例六。

实施例六

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。如图7所示，发光装置600包括第一激光器610、准直透镜620、第二反射镜630、光引导件640、第一透镜650、波长转换装置660、第二透镜670和散射片680。

本实施例与实施例五的区别之处在于：

第二透镜670的第一区的相对的两个表面不再平行，而是两个共焦的曲面，且这两个共焦的曲面中，光路后端曲面671a的面积大于光路前端曲面671b的面积，因此这两个曲面构成了扩束系统。

图7中4条带箭头实线表示发光装置的出射光，从左到右编号依次为91-94。光线91、92、94为经过第二透镜670的第二区出射的光线，其中光线92靠近第一区与第二区的边界；光线93为经过第二透镜670的第一区出射的光线，且靠近第一区的左边界。光线93先后经过光路前端曲面671b和光路后端曲面671a，光线准直度提升（发散角变小）光束扩大，与第二透镜670的第二区出射后的光线92边界相弥合，从而避免或削弱了暗环现象。

实施例七

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。如图8所示，发光装置700包括第一激光器710、准直透镜720、第二反射镜730、光引导件740、第一透镜750、波长转换装置760、第二透镜770和散射片780。

本实施例与实施例六的区别之处在于：第一透镜750为透镜组，包括收集透镜750a与小透镜750b，该收集透镜750a包括第一区与第二区，该小透镜750b与该收集透镜750a的第一区构成第一透镜750的第一区，该收集透镜750a的第二区构成第一透镜750的第二区。本实施例用小透镜750b与收集透镜750a的组合来实现实施例六中第一透镜的第一区的功能，使得透镜更容易加工。另外，可以将收集透镜750a与小透镜750b胶合在一起，以便固定小透镜750b。

实施例八

上述各实施例均以上表面有凸起的第一透镜来说明，从本发明的原理可知，相对于第一透镜的第二区来说，第一透镜的第一区需要更快速的汇聚光线，也就是说在光学设计上第一透镜的第一区比第二区的焦距要更短。因此，本发明的第一透镜还可以有其它设计方式，只要能实现其第一区比第二区的焦距短即可。为便于理解，本发明还提供第一透镜的其它设计方式。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。如图9所示，发光装置800包括第一激光器810、准直透镜820、第二反射镜830、光引导件840、第一透镜850、波长转换装置860、第二透镜870和散射片880。

本实施例与实施例二的区别之处在于：

第一透镜850相较于平凸透镜来说，下表面中央有凸起，该凸起与凸起的上面部分构成第一区851，因此第一透镜的第一区851的焦距比第二区的焦距短。事实上，本实施例的第一透镜相对于现有技术中的平凸透镜，第一透镜的第一区的下表面曲率变大，而第二区的下表面曲率不变。与实施例四相同，第一透镜下表面的凸起也可以设置在边缘或者其它位置。

本实施例是利用入射激光的光学扩展量远小于波长转换装置的出射光的光学扩展量的特点，在第一透镜上独立设计面积较小、下表面曲率变大的第一区来接收激光，并使激光聚焦在波长转换装置上，在第一透镜上设计面积较大、下表面曲率不变的第二区来收集波长转换装置的大部分出射光，并且第二透镜对该大部分出射光进行准直，因此从第一透镜至第二透镜间的距离取决于曲率不变的第一透镜的第二区，而非曲率变大的第一区，因此该距离不需加长，第二透镜就能使波长转换装置的大部分出射光准直出射。因此，本实施例真正地解决了现有技术中系统体积大的问题。并且，本实施例聚焦至波长转换装置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。

实施例九

请参阅图10，图10是本发明实施例中发光装置的另一实施例的第一透镜的结构示意图。如图10所示，第一透镜950相较于平凸透镜来说，底面为凹面，且上表面中央有凸起，该凸起和凸起的下面部分构成第一区951，其它部分为第二区952，以使得第一区的焦距比第二区的焦距短。由于波长转换装置的出射光入射于凹面的入射角相对于入射于平面的入射角小一些，因此，相对于第一透镜的底面为平面的实施例，本实施例中第一透镜表面的菲涅尔损耗（反射损耗）较小。当然，第一透镜的底面为平面的好处是容易加工。

实施例十

实施例二至实施例九中，均采用如下方式区分开入射的激发光与波长转换装置出射光的光路：第一反射镜反射激发光至第一透镜，第一透镜的第二区收集的波长转换装置的出射光经第一反射镜周围的空气透射至第二透镜。可以理解的是，也可以反过来区分，即通过透射来引导激发光入射至第一透镜，通过反射来引导波长转换装置的出射光出射至第二透镜。具体地，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。如图11所示，发光装置1000包括第一激光器1010、准直透镜1020、光引导件1040、第一透镜1050、波长转换装置1060、第二透镜1070与散射片1080。

本实施例与实施例二的区别之处包括：

光引导件1040的第一区为透光孔1041，第二区为透光孔周围的反射镜1042。透光孔1041用于将来自准直透镜1020的激发光沿第一光路透射至第一透镜1050的第一区1051，反射镜1042用于将第一透镜收集的波长转换装置1060的出射光的大部分，即第一透镜第二区收集的波长转换装置的出射光沿第二光路反射至第二透镜1070。此处需要说明的是，此处的透光孔是针对来自第一激光器的激光是透射的，并不表示对任何光都透射。

光引导件1040的透光孔1041最简单的实现方式是通孔；但此时，第一透镜1050的第一区1051收集的波长转换装置1060的出射光会经通孔逃逸掉。因此为了减小这部分损失，光引导件的第一区，即透光孔1041优选为具有透射激发光且反射受激光属性的小滤光片，该小滤光片用于透射来自准直透镜的激发光，还用于将第一透镜1050第一区收集的受激光沿第二光路反射至第二透镜1070。

上述各实施例中的技术特征与功能同样可以应用于本实施例中，例如：同于实施例四与实施例五，本实施例中，第二透镜1070也可以包括第一区与第二区；第一透镜的第一区1051出射的受激光经光引导件的第一区，即小滤光片1041后出射至第二透镜1070的第一区，第二透镜1070的第一区的两个面相互平行，使得来自第一透镜的第一区的已经准直的光方向不会改变。第一透镜1050的第二区收集的波长转换装置1060的出射光，从光引导件的第二区，即反射镜1042出射至第二透镜1070的第二区，并被第二透镜的第二区准直出射。

再如，同于实施例六与实施例七，本实施例中，第二透镜1070也可以包括第一区与第二区；第一透镜1050的第一区1051出射的受激光经光引导件的第一区，即小滤光片1041后出射至第二透镜1070的第一区，第二透镜的第一区相对的两个表面为两个共焦的曲面，且光路后端曲面的面积大于光路前端曲面的面积，因此两个曲面构成了扩束系统。第一透镜1050的第二区收集的波长转换装置的出射光，从光引导件的第二区，即反射镜1042出射至第二透镜1070的第二区，并被第二透镜的第二区准直出射。

本实施例中的光引导件可以位于第一透镜与第二透镜的侧边，相较于上述实施例中位于第一透镜与第二透镜之间的第一反射镜，本实施例中的光引导件更容易固定与安装。

实施例十一

本发明实施例还提供另一实施例，该实施例中发光装置还包括调焦装置，第一透镜固定于该调焦装置上，该调焦装置用于调节从第一透镜到波长转换装置的距离。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中调焦装置的结构示意图。

如图12所示，第一透镜1150两侧分别长出一支架1153，调焦装置呈圆柱形，其侧壁上对称设置有两个斜槽1191，第一透镜1150通过两个支架1153固定在调焦装置的两个斜槽1191上。调焦装置侧壁上固定有一把手1192，转动该把手，可以转动调焦装置的侧壁。并且，支架1153在水平方向上被固定器件（图中未示出）固定住而不能平移，当转动调焦装置的把手1192时，调焦装置的斜槽1191跟着转动，支架1153在水平方向不动，在竖直方向上跟随着斜槽1191的转动而升高或降低，因而第一透镜1150跟随着斜槽的转动而升高或降低，从而使第一透镜远离或靠近波长转换装置。例如，当顺时针转动把手1192时，斜槽1191顺时针转动，而支架1153在水平方向上不动，因而支架1153和第一透镜随着斜槽1191的转动而升高。

一般地，令光源从透镜焦点离焦是常用的技术，但是在本发明中有格外好的效果。当第一透镜因为斜槽转动而降低时，第一透镜向波长转换装置靠近，激光在入射于波长转换材料时就有第一次离焦的效果，即在波长转换材料上的光斑变大，然后第一透镜和第二透镜在收集这个变大后的光斑时也是离焦的收集，所以光束发散角就变得更大。也就是说，移动第一透镜的位置产生了两次离焦的效果，这样光束发散角对于第一透镜的移动距离比较敏感，使得光束发散角更容易调节。

实施例十二

上述各实施例中，第一透镜收集的波长转换装置的出射光大部分出射至第二透镜，第二透镜用于控制该出射光准直出射。在其它实施例中，第二透镜也可以用于控制来自波长转换装置的出射光聚焦出射。具体请参阅图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。如图13所示，发光装置1200包括第一激光器1210、准直透镜1220、第二反射镜1230、光引导件1240、第一透镜1250、波长转换装置1260、第二透镜1270与散射片1280。

本实施例与实施例二的区别之处在于：

本实施例中，发光装置还包括位于第二透镜光路后端的第三透镜1290，来自第一透镜1250第二区的出射光经第一反射镜周围的空气透射至第二透镜1270后，第二透镜1270与第三透镜1290共同将该出射光聚焦出射。可以理解的是，在其它实施例中，也可以省略第三透镜，只通过焦距更短的第二透镜1270来控制来自波长转换装置的出射光聚焦出射。并且，也可以对第二透镜进行设计，使得它用于控制来自波长转换装置的出射光实现除了准直、聚焦之外的其它特定的光分布，例如汽车车灯的光分布。

同理，可以通过设计第二透镜，使得图11所示实施例中的第二透镜用于控制来自波长转换装置的出射光聚焦出射。

实施例十三

上述各实施例中，第二透镜的作用是用于控制来自波长转换装置的出射光实现特定的光分布。第二透镜的功能也可以用其它光控制件来实现，以下以另一实施例来说明另一形式的光控制件。请参阅图14，图14是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。如图14所示，发光装置1300包括第一激光器1310、准直透镜1320、第二反射镜1330、光引导件1340、第一透镜1350、波长转换装置1360与散射片1380。

本实施例与实施例二的区别之处包括：

本实施例中，光控制件不是第二透镜，而是反光曲面1370。第一透镜1350第二区收集的波长转换装置1360的出射光，经第一反射镜周围的空气透射至反光曲面1370，该反光曲面用于控制来自波长转换装置的出射光实现汽车车灯的光分布。汽车车灯的光分布在现有技术中具有确定的标准，此处不作赘述。在其它实施例中，也可以通过设计反光曲面，使反光曲面用于控制来自波长转换装置的出射光实现准直、聚焦等其它特定的光分布。

实施例十四

请参阅图15，图15是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。如图15所示，发光装置1400包括第一激光器1410、准直透镜1420、光引导件1440、第一透镜1450、波长转换装置1460与散射片1480。

本实施例与实施例十的区别之处包括：

（一）本实施例中，光引导件1440为反光曲面，光引导件1440的第一区为透光孔1441，第二区为透光孔周围的反射镜1442，且反射镜1442为反射曲面。

（二）本实施例中，光引导件1440也是光控制件，即光控制件与光引导件合为一体。第一透镜1450收集的波长转换装置的出射光全部出射至光引导件1440，其中，第一透镜第二区收集的波长转换装置的出射光出射至光引导件1440（光控制件）的反射曲面1442，该反射曲面1442用于控制来自波长转换装置的出射光实现汽车车灯的光分布。在其它实施例中，也可以通过设计反光曲面1442，使反光曲面用于控制来自波长转换装置的出射光实现准直、聚焦等其它特定的光分布。

上述各实施例解决的技术问题是，当需要收集波长转换装置出射的大角度分布光时，发光装置存在的体积大的问题。可以理解的是，本发明并不仅限于针对出射大角度分布光的波长转换装置，而同样适用于出射大角度分布光的其他装置，例如散射装置。事实上，在实施例一中提到的出射第二激光的第二激光器，例如红色激光器，波长转换装置针对该第二激光即相当于散射装置。因此，上述各实施例中的波长转换装置可以替换成散射装置，而此时，第一激光器出射的激光不需要是激发光。

将波长转换装置替换成散射装置的发光装置包括第一激光器、准直透镜、第一透镜与散射装置；第一激光器用于出射激光至准直透镜，准直透镜用于准直该激光；第一透镜包括第一区与第二区，第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/2，该第一区的焦距比该第二区的焦距短，来自准直透镜的激光入射至该第一区，该第一区用于将该激光聚焦至散射装置；散射装置用于将激光散射为散射光，并将其包括该散射光的出射光反射至第一透镜的第一区与第二区；第一透镜还用于收集入射于其上的散射装置的出射光并出射。此处，第一透镜第一区的受光面积指的是散射装置的出射光入射在该第一区时所覆盖的第一区的表面积，第一透镜第二区的受光面积指的是散射装置的出射光入射在该第二区时所覆盖的第二区的表面积。

本发明实施例通过将第一透镜分为焦距较短、受光面积较小的第一区和焦距较长、受光面积较大的第二区，不仅通过焦距较短的第一区使得激发光聚焦至散射装置，而且散射装置的大部分出射光能够被焦距较长、受光面积较大的第二区收集，因此第一透镜出射的散射装置的大部分出射光不会变直，从而能够真正解决现有技术中系统体积大的问题。

将波长转换装置替换成散射装置的发光装置可以具备上述各实施例中的结构与功能，详细说明请参照上述各实施例，此处只简单列举几点：

可选地，将波长转换装置替换成散射装置的发光装置还包括光控制件，第一透镜收集的散射装置的出射光至少大部分出射至该光控制件，该光控制件用于控制该出射光实现特定的光分布。光控制件可以是第二透镜、反射曲面或其它能实现特定光分布的光学元件。

可选地，将波长转换装置替换成散射装置的发光装置还包括光引导件，用于将来自准直透镜的激光沿第一光路引导至第一透镜的第一区，将第一透镜收集的散射装置的出射光的至少大部分沿第二光路引导至光控制件。

光引导件可以是如实施例一中的分光滤光片，此时分光滤光片应具有对第一激光器的激光部分透射部分反射的属性。光引导件也可以是如其它实施例中的分为第一区和第二区的光引导件。因此，可选地，光引导件包括第一区和第二区，该第一区的受光面积小于第二区的受光面积的1/2，该第一区用于将来自准直透镜的激光沿第一光路引导至第一透镜的第一区，该第二区用于将第一透镜第二区收集的散射装置的出射光沿第二光路引导至光控制件。光引导件的第一区为第一反射镜，第二区为第一反射镜周围的透光介质；或者，光引导件的第一区为透光孔，第二区为透光孔周围的反射镜。

也可以与实施例十四相同，光引导件的第一区为透光孔，第二区为透光孔周围的反射镜，且该反射镜为反射曲面；同时光引导件也是光控制件。

可选地，将波长转换装置替换成散射装置的发光装置中，第一透镜相较于平凸透镜来说，底面为平面或凹面，上表面有凸起，该凸起与凸起的下面部分构成第一透镜的第一区。

可选地，将波长转换装置替换成散射装置的发光装置还包括第二激光器与相应的准直透镜，第一激光器出射的激光与第二激光器出射的激光分别经准直透镜准直后，合为一束激光并入射至第一透镜的第一区；散射装置还用于散射来自第二激光器的激光。第二激光器可以为红色激光器、绿色激光器或红外激光器

可选地，将波长转换装置替换成散射装置的发光装置还包括调焦装置，第一透镜固定于该调焦装置上，该调焦装置用于调节从第一透镜到散射装置的距离。

实施例十五

实施例一中，分光滤光片若对激发光全部反射，则波长转换装置出射的未被转换的激发光无法出射至第二透镜，发光装置无法出射受激光与激发光的混合光；分光滤光片若对激发光部分反射部分透射，则虽然未被转换的激发光有部分光可以出射至第二透镜，但来自第一激光器 的激发光有部分光会透射分光滤光片而造成光损失。为此，本发明还提供另一实施例，该实施例中，有两个第一透镜、一个第二透镜、以及一个分光装置，分光装置将入射激光分成两部分，分别引导至两个第一透镜，两个第一透镜分别将这两部分入射激光引导至波长转换装置与散射装置，波长转换装置的出射光与散射装置的出射光经分光装置合光后出射至第二透镜。为便于区分，以下将两个第一透镜分别称为第一小透镜与第二小透镜，将第二透镜称为大透镜。

请参阅图16a，图16a是本发明实施例中发光装置的另一实施例的结构示意图。如图16a所示，发光装置1500包括第一激光器1510a、第一准直透镜1520a、第二激光器1510b、第二准直透镜1520b、反射镜1530a、滤光片1530b、分光装置1540、第一小透镜1550a、第二小透镜1550b、第一波长转换装置1560a、散射装置1560b、大透镜1570以及散射片1580。第一小透镜1550a、第二小透镜1550b的结构与功能参照上述各实施例中的第一透镜，大透镜1570的结构与功能参照上述各实施例中的第二透镜。

第一激光器1510a用于出射第一光至第一准直透镜1520a，第一准直透镜1520a用于准直该第一光；第二激光器1510b用于出射第二光至第二准直透镜1520b，第二准直透镜用于准直该第二光，第一光与第二光均为激发光（例如均为蓝光）。

第一准直透镜1520a准直后的第一光经反射镜1530a反射至滤光片1530b的一侧，第二准直透镜1520b准直后的第二光入射滤光片1530b的另一侧，滤光片1530b用于透射该第一光且反射该第二光，将第一光与第二光合为一束光后，出射至散射片1580，散射片1580将该第一光与第二光散射后出射至分光装置1540。

分光装置1540用于从散射片1580接收第一准直透镜1520a出射的第一光与第二准直透镜1520b出射的第二光，并对第一光与第二光均部分透射部分反射，引导第一光与第二光出射至第一小透镜1550a的第一区与第二小透镜1550b的第一区。

第一小透镜1550a的第一区用于将来自分光装置1540的第一光与第二光聚焦至第一波长转换装置1560a；第二小透镜1550b的第一区用于将来自分光装置1540的第一光与第二光聚焦至散射装置1560b。

第一波长转换装置1560a用于将来自第一小透镜1550a的第一光与第二光波长转换为第一受激光，并将该第一受激光反射至第一小透镜1550a；第一小透镜1550a用于将该第一受激光收集至分光装置1540。散射装置1560b用于将来自第二小透镜1550b的第一光与第二光散射为散射光，并将该散射光反射至第二小透镜1550b；第二小透镜1550b用于将该散射光收集至分光装置1540。

分光装置1540用于透射第一小透镜1550a出射的第一受激光，反射第二小透镜1550b出射的部分散射光，从而将这两路光的部分光合为一束合光（因为第二小透镜出射的散射光会有部分光经分光装置透射至散射片1580），并出射至大透镜1570。大透镜1570用于将该合光中，来自第一小透镜1550a的第二区的第一受激光以及来自第二小透镜的第二区的散射光准直出射。

由于光路可逆，第一小透镜1550a的第一区出射的第一受激光已经是准直光，该准直光经分光装置1540后出射至大透镜1570，会被大透镜1570发散，而不能被大透镜1570准直。第二小透镜1550b的第一区出射的散射光同样是准直光，不能被大透镜1570准直。

与上述各实施例相同，本实施例真正地解决了现有技术中系统体积大的问题，同时，本实施例聚焦至波长转换装置和散射装置的光斑大小比初始方案的光斑大小要小很多。并且，分光装置对激发光部分透射部分反射，不仅使得波长转换装置出射的激发光有部分光可以经分光装置透射至大透镜，使得发光装置可以出射受激光与激发光的混合光；并且来自激光器的激发光部分透射分光装置后，有散射装置散射为散射光，该散射光有部分光也可以经分光装置出射至大透镜，因此减小了光损失。从该推导可以看出，为了出射混合光并减小光损失，只要有第一激光器即可，上面提出第二激光器，只是为了便于阐述下面的更优选方案。

本实施例中，优选地，分光装置按不同的透射反射比例，引导第一光与第二光出射至第一小透镜的第一区与第二小透镜的第一区。例如，分光装置1540对第一光透射20%反射80%，对第二光透射10%反射90%。由于分光装置对第一光、第二光的透射反射比例不同，因此，可以通过改变第一激光器和/或第二激光器的出射光的光功率（例如通过改变激光器的驱动电流或电压的方式），来改变分光装置出射至第一小透镜和第二小透镜的出射光比例，进而调节发光装置出射光中第一受激光与散射光的比例，从而改变出射光的颜色或色温。具体分析如下：

假设第一光和第二光的光功率分别为p和q，分光装置1540对第一光的透射率为a，反射率为1-a，分光装置对第二光的透射率为b，反射率为1-b，分光装置1540出射至第一小透镜1550a的第一光与第二光的光功率为x，分光装置1540出射至第二小透镜1550b的第一光与第二光的光功率为y，则x=p(1-a)+q(1-b)，y=pa+qb。由于分光装置对第一光、第二光的透射反射比例不同，即a≠b，所以改变p和/或q，会改变y/x，进而调节发光装置出射光中第一受激光与散射光的比例，从而改变出射光的颜色或色温。并且，通过调节驱动电流或驱动电压的方式来调节颜色或色温，不仅方便快速，而且更精确。

具体地，本实施例中，第一激光器1510a与第二激光器1510b为波长相同的蓝光激光器，且两个激光器彼此正交放置，第一激光器1510a出射的第一光相对于分光装置1540的入射面为P偏振光，第二激光器1510b出射的第二光相对于分光装置1540的入射面为S偏振光。滤光片1530b具有透射P偏振光反射S偏振光的属性。第一激光器1510a出射的P偏振光经反射镜1530a反射至滤光片1530b，第二激光器1510b出射的S偏振光入射至滤光片1530b，滤光片1530b将P偏振光与S偏振光合为一束合光，并出射到散射片1580上。

分光装置1540对入射的P偏振光实现部分透射和反射，对入射的S偏振光也实现部分透射和反射，但对这两种偏振光的透射反射比例不同。例如，请参阅图16b，图16b是分光装置对入射的P偏振光与S偏振光的滤光光谱曲线示意图。图16b中，横坐标为波长，纵坐标为透射率，实线光谱曲线为对P偏振光的光谱曲线，虚线光谱曲线为对S偏振光的光谱曲线。从图16b中可以看出，针对波长范围在440nm-460nm的蓝光，分光装置对入射的P偏振光的透射率为30%左右，反射率为70%左右，对入射的S偏振光的透射率为10%左右，反射率为90%左右。

第一波长转换装置1560a具体为黄色荧光粉，将来自第一光路的蓝色激光转换成黄色受激光，该黄色受激光被波长转换装置1560a反射并经第一小透镜1550a至分光装置1540。散射装置1560b对入射的蓝色激光进行散射，该蓝色散射光被散射装置1560b反射并经第二小透镜1550b至分光装置。

分光装置1540透射波长转换装置1560a输出的黄色受激光，反射散射装置1560b输出的部分蓝色散射光，将该蓝色散射光与黄色受激光混合为一束白光，出射为发光装置的出射光。本具体实施例中，利用分光装置对p偏振光和s偏振光的镀膜曲线会分开的自然属性，来实现分光装置对第一光与第二光的不同的透射反射比例，从而不仅可以通过调节两个激光器分别出射的p偏振光和s偏振光的光功率，进而调节分光装置从第一小透镜与第二小透镜的出射蓝光比例，来最终改变出射光的颜色或色温，而且还避免了对分光装置镀膜工艺的严格控制。

分光装置1540将部分激发光从第二小透镜1550b引导至散射装置，这部分激发光所占比例越小，那被散射装置反射回分光装置时能够返回激光器的比例就越小，反之越大。因此，为了减小散射光返回激光器造成的损失，优选地，在第一激光器发出的第一光与第二激光器发出的第二光两路光中，分光装置至少引导一路光出射至第二小透镜的比例大于0且小于0.5；即分光装置1540引导第一光出射至第二小透镜1550b的光占第一光的比例大于0且小于0.5；或/和，分光装置1540引导第二光出射至第二小透镜1550b的光占第二光的比例大于0且小于0.5。例如，在本实施例中，分光装置203对入射的P偏振光的透射率大于0且小于50%，对入射的S偏振光的透射率也大于0且小于50%。

本实施例中，分光装置具体采用偏振分光，在其它实施例中，也可以采用波长分光。具体地，第一激光器1510a和第二激光器1510b输出的第一光与第二光的偏振特性相同，但波长不同。此时第一光与第二光分别具有不同的第一波长与第二波长，滤光片1530b为透射第一波长反射第二波长的波长合光装置。分光装置1540对该两种不同波长的激发光具有不同的透射反射比例。例如，请参阅图16c，图16c是分光装置对入射的不同波长光的滤光光谱曲线示意图。图16c中，横坐标为波长，纵坐标为透射率。从图16c中可以看出，分光装置对波长b1与波长b2的光的透射率不同。此时，同样可以通过驱动电路调节两个激光器的驱动电流，来调节分光装置出射至第一小透镜和第二小透镜的出射光比例，进而调节最后输出光的颜色或色温。本具体实施例中，利用分光装置对不同波长光的镀膜曲线会分开的自然属性，来实现分光装置对第一光与第二光的不同的透射反射比例，从而不仅可以通过调节两个激光器分别出射的两种波长光的光功率，来最终改变出射光的颜色或色温，而且还避免了对分光装置镀膜工艺的严格控制。

可以理解的是，反射镜1530a也可以省略，只要调整第一激光器1510a与第一准直透镜1520a的摆放位置和角度，使得第一准直透镜1520a出射的激光直接入射滤光片1530b即可。甚至，在不要求出射光斑尽量小的情况下，滤光片1530b也是可以省略的，此时第一激光器1510a与第二激光器1510b均直接出射激光至散射片，且两个光斑并排并紧密靠近而合为一个大光斑。

在本实施例中，第一波长转换装置1560a是反射式的，可以包括反射衬底与设置在反射衬底上的波长转换片（例如黄色荧光粉片），反射衬底将波长转换片产生的受激光反射至第一小透镜1550a。在本实施例中，波长转换材料吸收所有激发光，在其它实施例中也可以只吸收部分激发光，此时第一波长转换装置将其出射光，即第一受激光与未被转换的激发光的混合光反射至第一小透镜1550a，分光装置透射第一受激光与部分该未被转换的激发光。

本实施例中，具体采用第一光与第二光为蓝光，蓝色散射光与黄色受激光混合为白光的例子来说明本发明如何改变出射光颜色。在其它实施例中，也可以采用其它颜色的例子。例如，第一光与第二光为青光，青色散射光与红色受激光混合为白光；或者，第一光与第二光为蓝光，蓝色激发光与红色受激光混合为紫光；或者，第一光与第二光分别为蓝光与青光，蓝青色散射光与黄色受激光混合为白光等等，只要第一光与第二光能够激发第一波长转换装置产生第一受激光即可。

但实际上并不限定第一光与第二光均为激发光，第一光与第二光也可以只有一个是激发光，此时第一波长转换装置吸收其中的激发光，而对另一光进行散射。例如第一光与第二光分别为蓝光与红光，蓝光与红光一起入射包含黄色荧光粉的第一波长转换装置后，黄色荧光粉吸收蓝光并产生黄光，并且对红光进行散射，因此第一波长转换装置出射黄光以及散射后的红光；相应地，分光装置透射第一波长转换装置出射的黄光与红光，并反射散射装置出射的部分蓝光。

此外，与实施例一中描述的相同，波长转换装置和散射装置均可以使用LED作为基板，波长转换材料（如荧光粉）或散射材料以涂覆或贴膜等方式设置在LED的发光面上。或者，发光装置还可以包括第三激光器与相应的准直透镜，第三激光器出射的激发光经该准直透镜准直后，与第一激光器、第二激光器出射的激光合为一束激光并入射至分光装置，并经该分光装置引导至第一小透镜的第一区和/或第二小透镜的第一区，使得第一波长转换装置或散射装置的出射光中包含第三激光器的光；第三激光器优选为红外激光器或红光激光器。详细说明参照实施例一，此处不作赘述。

在其它实施例中，第一波长转换装置1560a与散射装置1560b的位置可以交换，即分光装置的反射光入射至散射装置，分光装置的透射光入射至第一波长转换装置；且分光装置用于反射第一波长转换装置产生的受激光，并透射散射装置出射的部分散射光。

并且，在其它实施例中，散射装置1560b也可以由另一种波长转换装置（本文中称为第二波长转换装置）来替代。此时，第一波长转换装置出射的第一受激光与第二波长转换装置出射的第二受激光一起出射为发光装置的出射光。例如，具体可以采用第一光与第二光为蓝光，第一波长转换装置与第二波长转换装置分别包括红色荧光粉与绿色荧光粉，发光装置出射由红色受激光与绿色受激光混合而成的黄光，或者出射由红色受激光与绿色受激光、以及未被波长转换装置转换的蓝光混合而成的白光。此处同样可以通过驱动电路调节两个激光器的驱动电流或电压，来调节分光装置出射至第一小透镜和第二小透镜的出射光比例，进而调节发光装置出射光中第一受激光与第二受激光的比例，从而改变出射光的颜色或色温。

本实施例中，以使出射光实现准直的大透镜作为光控制件为例进行说明。在其它实施例中，光控制件也可以是反射曲面或其它能实现特定光分布的光学元件。光控制件也可以实现聚焦、汽车车灯的光分布等其它特定光分布。

针对两个小透镜的第一区的出射光不能被大透镜准直这个问题，上述实施例中有提出对大透镜进行分区这个办法，详细描述请参见图5、图6、图7所示实施例，此处只简单说明。

同于图5、图6所示实施例，优选地，大透镜1570包括第一区与第二区，大透镜的第一区相对的两个表面相互平行；第一小透镜1550a的第一区收集的第一波长转换装置的出射光经分光装置1540后，至少大部分出射至大透镜的第一区，从而光方向不会改变。例如，当第一波长转换装置的出射光只有受激光时，该出射光可以全部出射至大透镜的第一区；当第一波长转换装置的出射光包括第一光或第二光时，该出射光大部分出射至大透镜的第一区。第一小透镜1550a的第二区收集的第一波长转换装置1560a的出射光经分光装置后，至少大部分出射至大透镜的第二区，并被大透镜的第二区准直出射。第二小透镜1550b的第一区收集的散射装置1560b的出射光经分光装置后，部分出射至大透镜的第一区，从而光方向不会改变。第二小透镜1550b的第二区收集的散射装置的出射光经分光装置后，部分出射至大透镜的第二区，并被大透镜的第二区准直出射。

或者，同于图6所示实施例，优选地，大透镜1570包括第一区与第二区，该第一区相对的两个表面为两个共焦的曲面，且光路后端曲面的面积大于光路前端曲面的面积，因此两个曲面构成了扩束系统。第一小透镜的第一区收集的第一波长转换装置的出射光经分光装置后，至少大部分出射至大透镜的第一区；第一小透镜的第二区收集的第一波长转换装置的出射光经分光装置后，至少大部分出射至大透镜的第二区，并被该大透镜的第二区准直出射。第二小透镜的第一区收集的散射装置的出射光经分光装置后，部分出射至大透镜的第一区；第二小透镜的第二区收集的散射装置的出射光经分光装置后，部分出射至大透镜的第二区，并被该大透镜的第二区准直出射。

本说明书中，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，LiquidCrystal Display）投影技术、数码光路处理器（DLP，Digital Light Processor）投影技术。例如，上述出射白光的发光装置可以作为投影系统的白色光源。

本发明实施例还提供一种照明系统，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。照明系统例如有手电照明系统、汽车灯照明系统、舞台灯照明系统等等。

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 (8)

1.一种发光装置，其特征在于，包括第一激光器、准直元件、第一透镜、波长转换装置与第二透镜；

第一激光器用于出射激发光至所述准直元件，所述准直元件用于准直该激发光；

第一透镜包括第一区与第二区，该第一区的受光面积小于该第二区的受光面积的1/2，该第一区的焦距比该第二区的焦距短，来自所述准直元件的激发光入射至该第一区，该第一区用于将该激发光聚焦至所述波长转换装置；

所述波长转换装置用于将所述激发光的至少部分波长转换为受激光，并将其出射光反射至第一透镜的第一区与第二区；

第一透镜还用于收集入射于其上的所述波长转换装置的出射光并出射至第二透镜，第二透镜用于控制该出射光实现特定的光分布；

所述第二透镜用于将来自第一透镜第二区的出射光准直出射；

还包括第二激光器与相应的准直元件，第一激光器出射的激发光与第二激光器出射的激光分别经准直元件准直后，合为一束激光并入射至第一透镜的第一区；

所述波长转换装置还用于散射来自第二激光器的激光。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该发光装置还包括光引导件，该光引导件包括第一区和第二区，该光引导件的第一区受光面积小于光引导件的第二区受光面积的1/2，光引导件的第一区用于将来自所述准直元件的激发光沿第一光路引导至第一透镜的第一区，光引导件的第二区用于将第一透镜第二区收集的所述波长转换装置的出射光沿第二光路引导至第二透镜；

所述光引导件的第一区为第一反射镜，光引导件的第二区为第一反射镜周围的透光介质；或者，所述光引导件的第一区为透光孔，第二区为透光孔周围的反射镜。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述光引导件的第一区为小滤光片，还用于将第一透镜第一区收集的所述受激光沿第二光路引导至第二透镜。

4.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，第二透镜包括第一区与第二区，第二透镜的第一区相对的两个表面相互平行；第一透镜的第一区出射的受激光经所述小滤光片后出射至第二透镜的第一区；第一透镜的第二区收集的波长转换装置的出射光，从所述光引导件的第二区出射至第二透镜的第二区。

5.根据权利要求3所述的发光装置，其特征在于，第二透镜包括第一区与第二区，第二透镜的第一区相对的两个表面为两个共焦的曲面，且光路后端曲面的面积大于光路前端曲面的面积；第一透镜的第一区出射的受激光经所述小滤光片后出射至第二透镜的第一区；第一透镜的第二区收集的波长转换装置的出射光，从所述光引导件的第二区出射至第二透镜的第二区。

6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，第一透镜相较于平凸透镜来说，底面为平面或凹面，上表面有凸起，该凸起与凸起的下面部分构成第一透镜的第一区。

7.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的发光装置。

8.一种照明系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的发光装置。

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