CN107357125A - 一种激发光路系统 - Google Patents

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Abstract

一种激发光路系统，包括沿光路方向依次设置的光源、偏振分光器件、相位延迟器和荧光器件，其中所述光源发射的发射光射入所述偏振分光器件以获得第一偏振光，所述第一偏振光经所述相位延迟器延迟第一相位以获得延迟偏振光，一部分所述延迟偏振光由所述荧光器件反射以形成反射光，所述反射光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟反射光，所述延迟反射光射入所述偏振分光器件以经所述偏振分光器件透射或反射以形成出射光。实施本发明的激发光路系统，减少了光源器件的使用，进而简化了光路结构的体积，避免激发光和光源光混合，提高了光效。

Description

一种激发光路系统
技术领域
本发明涉及荧光激发领域，更具体地说，涉及一种激发光路系统。
背景技术
在现有的投影领域，常见的投影机包括采用时间分色方式的数字光处理(Digital Light Procession,DLP)投影系统以及采用空间分色方式的3LCD投影系统。3LCD方式是将灯泡发出的光分解成R(红)、G(绿)、B(蓝)三种颜色(光的三原色)的光，并使其分别透过各自的液晶板赋予形状和动作。
而在现有技术的3LCD投影系统中，分别采用不同动态器件来激发荧光产生激发光和消散产生的蓝光，这样不但增加了材料成本，还增加了器件风险，导致光路结构复杂且光效低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种动态器件少、光效高、光源结构简化的激发光路系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种激发光路系统，包括沿光路方向依次设置的光源、偏振分光器件、相位延迟器和荧光器件，其中所述光源发射的发射光射入所述偏振分光器件以获得第一偏振光，所述第一偏振光经所述相位延迟器延迟第一相位以获得延迟偏振光，一部分所述延迟偏振光由所述荧光器件反射以形成反射光，所述反射光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟反射光，所述延迟反射光射入所述偏振分光器件以经所述偏振分光器件透射或反射以形成出射光，其中|所述第一相位+所述第二相位 |＝90度。
在本发明所述的激发光路系统中，所述偏振分光器件相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源和所述相位延迟器之间。
在本发明所述的激发光路系统中，所述光源、所述相位延迟器和所述荧光器件沿水平方向彼此平行设置，所述光源发射的发射光水平射入所述偏振分光器件，所述发射光经所述偏振分光器件透射以生成所述第一偏振光且经所述偏振分光器件反射以生成第二偏振光，所述延迟反射光经所述偏振分光器件反射以生成所述出射光，所述第二偏振光和所述出射光在不同方向上传输。
在本发明所述的激发光路系统中，一部分所述延迟偏振光激发所述荧光器件生成激发光，所述反射光和所述激发光具有相同的相位和方向，所述激发光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟激发光，所述延迟激发光经所述偏振分光器件反射以生成出射激发光。
在本发明所述的激发光路系统中，所述相位延迟器和所述荧光器件沿水平方向彼此平行设置，所述光源垂直于所述水平方向设置，所述偏振分光器件相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源和所述相位延迟器之间，所述光源发射的发射光垂直射入所述偏振分光器件，所述发射光经所述偏振分光器件反射以生成所述第一偏振光且经所述偏振分光器件透射以生成第二偏振光，所述延迟反射光经所述偏振分光器件透射以生成所述出射光，所述第二偏振光和所述出射光在不同方向上传输。
在本发明所述的激发光路系统中，一部分所述延迟偏振光激发所述荧光器件生成激发光，所述反射光和所述激发光具有相同的相位和方向，所述激发光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟激发光，所述延迟激发光经所述偏振分光器件透射以生成出射激发光。
在本发明所述的激发光路系统中，所述激光器是蓝光激光器，所述偏振分光器件是蓝光偏振分光器件，所述相位延迟器为45度或135度相位延迟器。
实施本发明的激发光路系统，具有以下有益效果：采用偏振分光器件和相位延迟器使得光源射出的发射光和激发或反射后产生的光之间的相位差偏移，从而使得激发光和反射光与光源射出的发射光在不同的传输方向上传输，从而采用相同的一套光路系统同时生成了在不同方向上传输的激发光和光源光，减少了光源器件的使用，进而简化了光路结构的体积，避免激发光和光源光混合，提高了光效。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的激发光路系统的第一实施例的原理图；
图2是本发明的激发光路系统的第二实施例的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明的激发光路系统的第一实施例的原理图。如图1所示，所述激发光路系统，包括沿光路方向依次设置的光源1、偏振分光器件2、相位延迟器3和荧光器件4。如图1所示，所述光源1、所述相位延迟器3和所述荧光器件4沿水平方向彼此平行设置，所述偏振分光器件2相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源1和所述相位延迟器3之间。
在本发明的优选实施例中，所述光源1可以是激光光源，例如蓝色激光光源，红色激光光源，绿色激光光源或本领域技术人员已知的任何颜色的激光光源，也可以是其他光源，例如紫外光源等等。所述偏振分光器件2可以是与所述光源1对应颜色的任何已知偏振分光器件2。所述偏振分光器件2可以是偏振分光棱镜，也可以是镀膜的平面镜片。所述相位延迟器3可以是任何已知的相位延迟器，只需要保证往返经过所述相位延迟器3的光的相位旋转90 度即可。所述荧光器件4可以是任何可以被所述光源1发出的光激发的器件，例如涂覆荧光层的反射器件等。
如图1所示，所述光源1发射的发射光51平行射入所述偏振分光器件2。由于所述偏振分光器件2相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置。因此发射光 51的P偏振光透射过所述偏振分光器件2以形成偏振光52，而发射光51的S 偏振光将经偏振分光器件2反射以在垂直方向上向上传输，而不会透射过所述偏振分光器件2。因此，假定此时偏振光52的相位为P1。所述偏振光52经所述相位延迟器3延迟第一相位P2以获得延迟偏振光53。此时，延迟偏振光53 的相位应该为P1+P2。延迟偏振光53在到达所述荧光器件4之后，一部分延迟偏振光53将被所述荧光器件4反射，从而形成反射光54，而另一部分延迟偏振光53将被荧光器件4吸收，并激发荧光器件4中的荧光物质，从而产生其他颜色的激发光61。这时，反射光54和延迟偏振光53的传输方向相反，波长和相位相同。而激发光61的传输方向同样应该与反射光5的传输方向相反，波长不同，但是相位相同。因此，此时反射光54和激发光61的相位均为 P1+P2。反射光54和激发光61将反向经过所述相位延迟器33。所述相位延迟器33将反射光54和激发光61的相位延迟第二相位P3，以获得延迟反射光55 和延迟激发光62。这时，延迟反射光55和延迟激发光62的相位均为P1+P2+P3。因此，当|P2+P3|＝90度时，延迟反射光55的偏振态与偏振光52的偏振态正好翻转，因此当延迟反射光55沿水平方向射入所述偏振分光器件2，由于其偏振态翻转将无法通过所述偏振分光器件2，因此其将被所述偏振分光器件2反射，从而在垂直方向上向下传输，形成垂直向下的传输反射光56。这样，从所述偏振分光器件2反射的延迟反射光55将不会与透射过所述偏振分光器件 2的发射光51的S偏振光混合。在本实施例中，由于所述延迟激发光62的相位和所述延迟反射光55的相位相同，因此其同样将无法通过所述偏振分光器件2，因此其将被所述偏振分光器件2反射，从而在垂直方向上向下传输，从而形成出射激发光63。
在本发明的其他优选实施例中，所述偏振分光器件2可以以其他角度设置在所述光源1和所述相位延迟器3之间，从而使得发射光51能够水平射入所述偏振分光器件2。此时，所述偏振分光器件2可以是偏振分光棱镜，也可以是平面镜，通过对所述平面镜的表面镀膜的方式来使得发射光51的P偏振光透射过所述偏振分光器件2以形成偏振光52，而发射光51的S偏振光将经偏振分光器件2反射以在垂直方向上向上传输，而不会透射过所述偏振分光器件 2。本领域中已知的任何镀膜方式都可以应用于本发明。
这样，本发明采用偏振分光器件和相位延迟器使得光源射出的发射光和激发或反射后产生的光之间的相位差偏移，从而使得激发光和反射光与光源射出的发射光在不同的传输方向上传输，从而采用相同的一套光路系统同时生成了在不同方向上传输的激发光和光源光，减少了光源器件的使用，进而简化了光路结构的体积，避免激发光和光源光混合，提高了光效。
图2是本发明的激发光路系统的第二实施例的原理图。如图2所示，所述相位延迟器3和所述荧光器件4沿水平方向彼此平行设置，所述光源1垂直于所述水平方向设置。所述偏振分光器件2相对垂直方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源1和所述相位延迟器3之间。
在本发明的优选实施例中，所述光源1可以是激光光源，例如蓝色激光光源，红色激光光源，绿色激光光源或本领域技术人员已知的任何颜色的激光光源，也可以是其他光源，例如紫外光源等等。所述偏振分光器件2可以是与所述光源1对应颜色的任何已知偏振分光器件2。所述相位延迟器3可以是任何已知的相位延迟器，只需要保证往返经过所述相位延迟器3的光的相位旋转90度即可。所述荧光器件4可以是任何可以被所述光源1发出的光激发的器件，例如涂覆荧光层的反射器件等。
如图2所示，所述光源1发射的发射光51垂直射入所述偏振分光器件2。由于所述偏振分光器件2相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置。因此发射光 51的P偏振光将经偏振分光器件2反射而形成偏振光52，而发射光51的S 偏振光在垂直方向上透射过所述偏振分光器件2。因此，假定此时偏振光52 的相位为P1。所述偏振光52经所述相位延迟器3延迟第一相位P2以获得延迟偏振光53。此时，延迟偏振光53的相位应该为P1+P2。延迟偏振光53在到达所述荧光器件4之后，一部分延迟偏振光53将被所述荧光器件4反射，从而形成反射光54，而另一部分延迟偏振光53将被荧光器件4吸收，并激发荧光器件4中的荧光物质，从而产生其他颜色的激发光61。这时，反射光54 和延迟偏振光53的传输方向相反，波长和相位相同。而激发光61的传输方向同样应该与反射光5的传输方向相反，波长不同，但是相位相同。因此，此时反射光54和激发光61的相位均为P1+P2。反射光54和激发光61将反向经过所述相位延迟器33。所述相位延迟器33将反射光54和激发光61的相位延迟第二相位P3，以获得延迟反射光55和延迟激发光62。这时，延迟反射光55 和延迟激发光62的相位均为P1+P2+P3。因此，当|P2+P3|＝90度时，延迟反射光55的偏振态与偏振光52的偏振态正好翻转，因此延迟反射光55沿水平方向射入所述偏振分光器件2时，其将不会被所述偏振分光器件2反射。相反的，所述延迟反射光55将透射过所述偏振分光器件2，并进而在水平方向上传输，形成水平传输的传输反射光56。因此，延迟反射光55将不会与透射过所述偏振分光器件2的发射光51的S偏振光混合。本实施例中，由于所述延迟激发光62的相位和所述延迟反射光55的相位相同，因此其不会被所述偏振分光器件2反射。相反的，所述延迟激发光62将透射过所述偏振分光器件2，并进而在水平方向上传输，从而形成出射激发光63。
在本发明的其他优选实施例中，所述偏振分光器件2可以相对所述水平方向倾斜其他角度设置，从而使得发射光51能够垂直射入所述偏振分光器件2。此时，所述偏振分光器件2可以是偏振分光棱镜，也可以是镀膜的平面镜片，从而使得发射光51的P偏振光将经偏振分光器件2反射而形成偏振光52，而发射光51的S偏振光在垂直方向上透射过所述偏振分光器件2。本领域中已知的任何镀膜方式都可以应用于本发明。
这样，本发明采用偏振分光器件和相位延迟器使得光源射出的发射光和激发或反射后产生的光之间的相位差偏移，从而使得激发光和反射光与光源射出的发射光在不同的传输方向上传输，从而采用相同的一套光路系统同时生成了在不同方向上传输的激发光和光源光，减少了光源器件的使用，进而简化了光路结构的体积，避免激发光和光源光混合，提高了光效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种激发光路系统，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的光源、偏振分光器件、相位延迟器和荧光器件，其中所述光源发射的发射光射入所述偏振分光器件以获得第一偏振光，所述第一偏振光经所述相位延迟器延迟第一相位以获得延迟偏振光，一部分所述延迟偏振光由所述荧光器件反射以形成反射光，所述反射光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟反射光，所述延迟反射光射入所述偏振分光器件以经所述偏振分光器件透射或反射以形成出射光，其中|所述第一相位+所述第二相位|＝90度。
2.根据权利要求1所述的激发光路系统，其特征在于，所述偏振分光器件相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源和所述相位延迟器之间。
3.根据权利要求2所述的激发光路系统，其特征在于，所述光源、所述相位延迟器和所述荧光器件沿水平方向彼此平行设置，所述光源发射的发射光水平射入所述偏振分光器件，所述发射光经所述偏振分光器件透射以生成所述第一偏振光且经所述偏振分光器件反射以生成第二偏振光，所述延迟反射光经所述偏振分光器件反射以生成所述出射光，所述第二偏振光和所述出射光在不同方向上传输。
4.根据权利要求3所述的激发光路系统，其特征在于，一部分所述延迟偏振光激发所述荧光器件生成激发光，所述反射光和所述激发光具有相同的相位和方向，所述激发光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟激发光，所述延迟激发光经所述偏振分光器件反射以生成出射激发光。
5.根据权利要求2所述的激发光路系统，其特征在于，所述相位延迟器和所述荧光器件沿水平方向彼此平行设置，所述光源垂直于所述水平方向设置，所述偏振分光器件相对所述水平方向倾斜布儒斯特角设置在所述光源和所述相位延迟器之间，所述光源发射的发射光垂直射入所述偏振分光器件，所述发射光经所述偏振分光器件反射以生成所述第一偏振光且经所述偏振分光器件透射以生成第二偏振光，所述延迟反射光经所述偏振分光器件透射以生成所述出射光，所述第二偏振光和所述出射光在不同方向上传输。
6.根据权利要求5所述的激发光路系统，其特征在于，一部分所述延迟偏振光激发所述荧光器件生成激发光，所述反射光和所述激发光具有相同的相位和方向，所述激发光反向经过所述相位延迟器延迟第二相位以获得延迟激发光，所述延迟激发光经所述偏振分光器件透射以生成出射激发光。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的激发光路系统，其特征在于，所述激光器是蓝光激光器，所述偏振分光器件是蓝光偏振分光器件，所述相位延迟器为45度或135度相位延迟器。
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