CN112283609B - 一种光源设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光源设备，其特征在于，包括光源、反射元件、偏振分光器以及波长转换装置，反射元件的透射区允许由光源出射的第一波段的光通过或透过后入射至偏振分光器，其反射区可以反射来自偏振分光器的第一波段的光，使这些光射回偏振分光器，这样就能对这些光进行再次利用，从而提高光源设备的发光效率。本发明的光源设备具有亮度高、光学扩展量小、显色指数高、工作寿命长等特点，可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。

Description

一种光源设备
技术领域
本发明属于照明领域，尤其属于固态光源照明领域。本发明提供的一种光源设备可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等。
背景技术
激光作为理想的点光源，具有光学扩展量小、寿命长且不含汞等优点。由它作为光源，激发荧光体可以产生彩光或者白光，同时配合使用光学元件，可以得到理想的具有较小光学扩展量的发光装置。
图1是现有的偏振分光式光源设备的结构示意图。如图1所示，现有的光源设备包括光源10、偏振分光器20、四分之一波片30、透镜组40(包括第一透镜40a和第二透镜40b)、波长转换装置50(包括反射层50a和波长转换层50b)以及聚焦透镜60。偏振分光器20的特性为可以反射入射的S偏振光的蓝光且使入射的P偏振光的蓝光透过，同时偏振分光器20还可以使入射的黄光透过。光源10出射的S偏振光的蓝光入射至偏振分光器20，偏振分光器20将其反射后使其射向四分之一波片30。S偏振光的蓝光透过四分之一波片30后变成圆偏振光的蓝光，透镜组40将这些圆偏振光的蓝光朝向波长转换装置50会聚。波长转换装置50是反射式的，包括反射层50a和设置在反射层50a上的波长转换层50b(比如：黄色荧光粉层)。部分圆偏振光的蓝光被波长转换装置50转换成黄光，黄光和未被转换的圆偏振光的蓝光经透镜组40收集后射向四分之一波片30，然后透过四分之一波片30并射向偏振分光器20，其中，圆偏振光的蓝光在透过四分之一波片30后，其偏振状态由原来的圆偏振光变成了P偏振光，因此从四分之一波片30射向偏振分光器20的混合光中包含有黄光和P偏振光的蓝光。由于偏振分光器20的特性为可以反射入射的S偏振光的蓝光且使入射的P偏振光的蓝光透过，同时偏振分光器20还可以使入射的黄光透过，因此混合光中的黄光和P偏振光的蓝光都可以透过偏振分光器20，而黄光和蓝光的混合光即为白光，最后聚焦透镜60将这些白光聚焦并从光源设备中出射。
图1所示的方案是基于圆偏振光的蓝光经波长转换装置50的反射层50a反射后其偏振状态保持不变(即仍为圆偏振光)的假设而设计的，但根据光学常识我们知道，偏振光经过漫反射后，其反射光很难完全保有原入射光的偏振状态，通常情况下，反射光可能部分保有原入射光的偏振状态或完全变为非偏振光。而在图1所示的方案中，波长转换装置50对圆偏振光的蓝光的反射即为漫反射，因为只有这样才能得到均匀的白光的输出，但这样就会有相当一部分的经波长转换装置50反射后的蓝光无法保持圆偏振光的偏振状态，甚至可能所有经波长转换装置50反射的蓝光都会变为非偏振光，这就会导致至少有部分蓝光无法在透过四分之一波片30后变为P偏振光的蓝光，从而无法全部从光源设备中出射，这就会导致整个光源设备的发光效率偏低。
发明内容
本发明的目的是：提高光源设备的发光效率。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种光源设备，其特征在于，包括光源、反射元件、偏振分光器以及波长转换装置，其中：
所述光源用于出射第一波段的光；
所述反射元件位于所述光源和所述偏振分光器之间的光路上，所述反射元件具有透射区和反射区，所述透射区允许所述第一波段的光通过或透过，所述反射区用于反射来自所述偏振分光器的所述第一波段的光，并使其中的至少部分光射回所述偏振分光器；
所述偏振分光器将至少部分由所述光源出射且通过或透过所述反射元件的所述透射区的所述第一波段的光反射并使其从第一光路出射，或使至少部分由所述光源出射且通过或透过所述反射元件的所述透射区的所述第一波段的光透过并使其从第二光路出射；
所述波长转换装置接收从所述第一光路或所述第二光路出射的所述第一波段的光，将其中的部分所述第一波段的光转换成与所述第一波段不同的第二波段的光，其中的至少部分所述第二波段的光射向所述偏振分光器；所述波长转换装置将未被转换的所述第一波段的光反射，其中的至少部分所述第一波段的光射向所述偏振分光器；
所述偏振分光器关于所述第一波段和所述第二波段的入射光具有以下特性：
把入射的所述第一波段的非S偏振光且非P偏振光的光分离成所述第一波段的S偏振光和所述第一波段的P偏振光，并且反射其中的所述第一波段的S偏振光且使其中的所述第一波段的P偏振光透过；
反射入射的所述第一波段的S偏振光；
使入射的所述第一波段的P偏振光透过；
使入射的所述第二波段的光透过，或反射入射的所述第二波段的光。
在上述技术方案中，偏振分光器为立方体式偏振分光器或平板式偏振分光器。
波长转换装置可以是静态的，也可以是动态的：
静态的波长转换装置包括波长转换层和反射层，其中，波长转换层将部分入射的第一波段的光转换成第二波段的光，剩余的未被转换的第一波段的光被反射层反射。
或者静态的波长转换装置包括波长转换层和反射层，其中，波长转换层内掺有反射粒子，波长转换层将部分入射的第一波段的光转换成第二波段的光，剩余的未被转换的第一波段的光被反射粒子和/或反射层反射。
动态的波长转换装置为可旋转的荧光轮，荧光轮包括反射区和至少一个荧光区，其中，荧光区用于将入射的第一波段的光转换为第二波段的光，反射区用于将入射的第一波段的光反射。
或者动态的波长转换装置为可旋转的荧光轮，荧光轮包括至少一个荧光区，荧光区将部分入射的第一波段的光转换为第二波段的光，将剩余的未被转换的第一波段的光反射。
应当注意的是：当荧光轮有两个或两个以上的荧光区时，各个荧光区受入射的第一波段的光的激发后可能会出射不同波段的受激光，也就是说各个荧光区可能会把入射的第一波段的光转换成不同波段的光，此时，应将这些不同波段的受激光的合光看做第二波段的光。
优选地，所述光源内包含N个激光器以及与N个激光器一一对应的N个准直元件，N≥1，其中：
所述激光器用于出射所述第一波段的线偏振光；
所述准直元件集成于所述激光器内或设于所述激光器外，用于准直所述激光器出射的所述第一波段的线偏振光。
在上述技术方案中，准直元件可以集成于激光器内部。当所采用的激光器内部未集成所述准直元件时，也可以在激光器外增设准直元件(比如：准直透镜)，用于准直激光器出射的光。
除上述技术方案指出的激光器和准直元件外，光源内部也可以包含其它光学元件(比如：反射镜)，这些光学元件可以用来收集从激光器出射的光，最终形成由光源出射的第一波段的光。
优选地，所述反射元件是平面的或非平面的。
优选地，所述反射元件的所述透射区为一个通光孔或由透光材料构成的透光结构。
优选地，所述反射元件为部分区域上镀有反射膜的透射式扩散板，其中，所述透射式扩散板上未镀有所述反射膜的区域为所述透射区，所述透射式扩散板上镀有所述反射膜的区域为所述反射区。
优选地，还包括导光光学系统，所述导光光学系统位于从所述光源到所述偏振分光器的光路上，用于引导至少部分由所述光源出射的所述第一波段的光通过或透过所述反射元件的所述透射区后入射至所述偏振分光器。
优选地，所述导光光学系统部分或全部位于所述反射元件的所述透射区处。
优选地，所述导光光学系统由N1个透镜、N2个复合抛物面聚光器和/或N3个导光柱中的至少一个光学元件构成，N1≥1，N2≥1，N3≥1。
在上述技术方案中，导光光学系统可以由透镜、复合抛物面聚光器或导光柱单独构成，也可以由上述提到的光学元件之间的任意组合构成。并且透镜、复合抛物面聚光器、导光柱的数量根据需要确定，可以是1个，也可以是2个或2个以上。
优选地，所述导光柱的端面为平面或非平面。
在上述技术方案中，导光柱可以是实心的，也可以是空心的。
优选地，还包括匀光光学系统，所述匀光光学系统位于从所述光源到所述偏振分光器的光路上，用于均匀由所述光源出射的所述第一波段的光。
优选地，所述匀光光学系统部分或全部位于所述反射元件的所述透射区处。
优选地，所述匀光光学系统由扩散片、光学积分棒或至少一个复眼透镜阵列构成。
在上述技术方案中，光学积分棒可以是实心的，也可以是空心的。
优选地，还包括收集光学系统，所述收集光学系统位于所述偏振分光器和所述波长转换装置之间的光路上，用于将来自所述偏振分光器的所述第一波段的光朝向所述波长转换装置会聚，同时用于收集来自所述波长转换装置的光并使其射向所述偏振分光器。
在上述技术方案中，收集光学系统可以由透镜、透镜组、复合抛物面聚光器或锥形导光柱单独构成，也可以由上述提到的光学元件之间的任意组合构成。
优选地，还包括匀光棒，所述匀光棒位于所述收集光学系统和所述波长转换装置之间的光路上，用于均匀自所述偏振分光器射向所述波长转换装置的所述第一波段的光。
在上述技术方案中，匀光棒可以是实心的，也可以是空心的。
优选地，还包括聚光光学系统，用于将自所述偏振分光器出射的光会聚于所述聚光光学系统的焦平面上。
在上述技术方案中，聚光光学系统可以由一个或多个透镜构成。
优选地，还包括四分之一波片，所述四分之一波片位于所述偏振分光器和所述波长转换装置之间的光路上。
本领域技术人员还可以根据需要设置用于所述光源和/或所述波长转换装置散热的散热器。
在本发明中，反射元件的透射区允许由光源出射的第一波段的光通过或透过后入射至偏振分光器，其反射区可以反射来自偏振分光器的第一波段的光，使这些光射回偏振分光器，这样就能对这些光进行再次利用，从而提高光源设备的发光效率。特别地，当第一波段的光经波长转换装置反射后仍可以部分保有其入射时的偏振状态时，可以在偏振分光器和波长转换装置之间的光路上设置一个四分之一波片，这样可以进一步提高光源设备的发光效率。
本发明的光源设备具有亮度高、光学扩展量小、显色指数高、工作寿命长等特点，可适用于需要高光照强度和小光学扩展量的系统中，比如娱乐照明系统、投影系统、汽车照明系统、医疗照明系统、探照照明系统、野外作业照明系统、航海照明系统、便携式照明系统等，尤其适合应用在娱乐照明系统及投影照明系统中。
附图说明
图1为现有的偏振分光式光源设备的结构示意图；
图2为实施例中所使用的光源的结构示意图；
图3为静态的波长转换装置的结构示意图；
图4为动态的波长转换装置的第一种结构形式的示意图；
图5为动态的波长转换装置的第二种结构形式的示意图；
图6为动态的波长转换装置的第三种结构形式的示意图；
图7为实施例1公开的一种光源设备的结构示意图；
图8为实施例2公开的一种光源设备的结构示意图；
图9为实施例3公开的一种光源设备的结构示意图；
图10为实施例4公开的一种光源设备的结构示意图；
图11为实施例5公开的一种光源设备的结构示意图；
图12为实施例6公开的一种光源设备的结构示意图；
图13为实施例7公开的一种光源设备的结构示意图；
图14为实施例8公开的一种光源设备的结构示意图；
图15为实施例9公开的一种光源设备的结构示意图；
图16为实施例10公开的一种光源设备的结构示意图；
图17为实施例11公开的一种光源设备的结构示意图；
图18为实施例12公开的一种光源设备的结构示意图；
图19为实施例13公开的一种光源设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
以下所有实施例中公开的任意一种发光装置均可以采用如图2所示的光源。
如图2所示的光源201内包含N个激光器2011以及与N个激光器2011一一对应的N个准直元件2012，N≥1。所有激光器2011均出射线偏振光且所有激光器2011出射的线偏振光的振动方向相同，所有激光器2011的出光方向也相同。
以下实施例中所使用到的静态的波长转换装置的结构可以如图3所示。以下实施例中所使用到的动态的波长转换装置可以是如图4所示的动态的波长转换装置，也可以是如图5所示的动态的波长转换装置，或者可以是如图6所示的动态的波长转换装置。
图3所示的静态的波长转换装置301，包括反射层301a和设置在反射层301a上的波长转换层301b，其中波长转换层301b由黄色荧光粉和反射粒子构成，反射层301a为反射衬底。
如图4所示的动态的波长转换装置，为可旋转的荧光轮且该荧光轮401上仅有一个荧光区W。荧光区W包括反射衬底和设置于反射衬底上的波长转换材料(黄色荧光粉)，荧光区W将部分入射的蓝光转换为黄光。
如图5所示的另一种动态的波长转换装置，为可旋转的荧光轮501且该荧光轮501上有一个荧光区Y和一个反射区B。荧光区Y包括反射衬底和设置于反射衬底上的波长转换材料(黄色荧光粉)，荧光区Y将全部入射的蓝光转换为黄光，反射区反射入射的蓝光。
如图6所示的另一种动态的波长转换装置，为可旋转的荧光轮601且该荧光轮601上有两个荧光区和一个反射区B。两个荧光区分别为荧光区G和荧光区R，荧光区G包括反射衬底和设置于反射衬底上的波长转换材料(绿色荧光粉)，荧光区G将全部入射的蓝光转换为绿光，荧光区R包括反射衬底和设置于反射衬底上的波长转换材料(红色荧光粉)，荧光区R将全部入射的蓝光转换为红光，反射区反射入射的蓝光。
实施例1
如图7所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源701、导光光学系统702、反射元件703、偏振分光器704、收集光学系统、波长转换装置706以及聚光光学系统。偏振分光器704是立方体式偏振分光器，反射元件703的透射区为一个通光孔703a。导光光学系统702由正透镜702a和正透镜702b构成，且正透镜702b位于反射元件703的通光孔703a处。收集光学系统由包含透镜705a和透镜705b的透镜组705构成。波长转换装置706包括反射层706a和设置于反射层706a上的波长转换层706b。聚光光学系统由一个聚焦透镜707构成。
本实施例中的偏振分光器704的特性为可以反射入射的S偏振光的蓝光且使入射的P偏振光的蓝光透过，同时偏振分光器704还可以使入射的黄光透过。光源701出射的S偏振光的蓝光由正透镜702a和正透镜702b引导至偏振分光器704，然后经偏振分光器704反射后射向透镜组705。透镜组705将入射的S偏振光的蓝光朝向波长转换装置706会聚，波长转换层706b将部分入射的S偏振光的蓝光转换成黄光，剩余的未被转换S偏振光的蓝光被反射层706a反射。由于反射层706a对蓝光的反射为漫反射，因此反射后的蓝光中至少有部分为非偏振光的蓝光，蓝光和黄光一起经透镜组705收集后射向偏振分光器704。偏振分光器704使入射的黄光透过，并且偏振分光器704将入射的蓝光分离成S偏振光的蓝光和P偏振光的蓝光，其中的P偏振光的蓝光可以透过偏振分光器704，其中的S偏振光的蓝光经偏振分光器704反射后射向反射元件703。反射元件703将大部分来自偏振分光器704的S偏振光的蓝光反射后使其射回偏振分光器704，然后经偏振分光器704反射后再次射向透镜组705。最终，黄光和P偏振光的蓝光的混合光得以从偏振分光器704出射并射向聚焦透镜707，然后由聚焦透镜707会聚于其焦平面上，而黄光和蓝光的混合光即为白光。
实施例2
如图8所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源801、导光光学系统802(由正透镜802a和正透镜802b构成)、反射元件803(透射区为一个通光孔803a)、偏振分光器804、收集光学系统(由包含透镜805a和透镜805b的透镜组805构成)、波长转换装置806、聚光光学系统(由一个聚焦透镜807构成)以及四分之一波片808。
本实施例与实施例1的区别在于：在偏振分光器804和透镜组805之间设有四分之一波片808。光源801出射的S偏振光的蓝光由正透镜802a和正透镜802b引导至偏振分光器804，然后经偏振分光器804反射后射向四分之一波片808。S偏振光的蓝光透过四分之一波片808后变为圆偏振光的蓝光，透镜组805将入射的圆偏振光的蓝光朝向波长转换装置806会聚，波长转换层806b将部分入射的圆偏振光的蓝光转换成黄光，剩余的未被转换圆偏振光的蓝光被反射层806a反射。由于反射层806a对蓝光的反射为漫反射，因此反射后的蓝光无法完全保有其入射时的偏振状态，其中的部分蓝光经反射层806a反射后仍然为圆偏振光的蓝光，而其余的蓝光经反射层806a反射后则变为非偏振光的蓝光。蓝光和黄光一起经透镜组805收集后射向四分之一波片808，然后透过四分之一波片808并入射至偏振分光器804。由于圆偏振光的蓝光透过四分之一波片808后变为了P偏振光的蓝光，因此这些P偏振光的蓝光可以透过偏振分光器804，黄光也可以透过偏振分光器804，而非偏振光的蓝光则被偏振分光器804分离成S偏振光的蓝光和P偏振光的蓝光，其中的P偏振光的蓝光可以透过偏振分光器804，其中的S偏振光的蓝光经偏振分光器804反射后射向反射元件803。反射元件803将来自偏振分光器804的大部分S偏振光的蓝光反射后使其射回偏振分光器804，然后经偏振分光器804反射后再次射向四分之一波片808。最终，黄光和P偏振光的蓝光的混合光得以从偏振分光器804出射并射向聚焦透镜807，然后由聚焦透镜807会聚于其焦平面上，而黄光和蓝光的混合光即为白光。在本实施例中，圆偏振光的蓝光经波长转换装置806的反射层806a反射后仍可以部分保有圆偏振光的偏振状态，使用了四分之一波片808可以减少蓝光损失，这样可以进一步提高光源设备的发光效率。
实施例3
如图9所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源901、导光光学系统902(由正透镜902a和正透镜902b构成)、反射元件903、偏振分光器904、收集光学系统(由包含透镜905a和透镜905b的透镜组905构成)、波长转换装置906(包括反射层906a和设置于反射层906a上的波长转换层906b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜907构成)、四分之一波片908以及匀光光学系统。
本实施例与实施例2的区别在于增加了匀光光学系统。匀光光学系统由一个扩散片909构成，且该扩散片909位于反射元件903的通光孔903a处，用于均匀由光源901出射的蓝光，从而降低波长转换装置906被损坏的风险。
实施例4
如图10所示，本实施例公开的光源设备包括光源1001、导光光学系统1002(由正透镜1002a和正透镜1002b构成)、反射元件1003(透射区为一个通光孔1003a)、偏振分光器1004、收集光学系统(由包含透镜1005a和透镜1005b的透镜组1005构成)、波长转换装置1006(包括反射层1006a和设置于反射层1006a上的波长转换层1006b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1007构成)、四分之一波片1008以及匀光光学系统(由一个扩散片1009构成)。
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中的偏振分光器1004为平板式偏振分光器而非立方体式偏振分光器，它比立方体式偏振分光器更轻，这样就可以使整个光源设备更轻。
实施例5
如图11所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1101、导光光学系统1102(由正透镜1102a和正透镜1102b构成)、反射元件1103(透射区为一个通光孔1103a)、偏振分光器1104、收集光学系统(由包含透镜1105a和透镜1105b的透镜组1105构成)、波长转换装置1106、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1107构成)、四分之一波片1108以及匀光光学系统(由一个扩散片1109构成)。
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中的波长转换装置1106为可旋转的荧光轮。
实施例6
如图12所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1201、导光光学系统1202(由正透镜1202a和正透镜1202b构成)、反射元件、偏振分光器1204、收集光学系统(由包含透镜1205a和透镜1205b的透镜组1205构成)、波长转换装置1206(包括反射层1206a和设置于反射层1206a上的波长转换层1206b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1207构成)、四分之一波片1208以及匀光光学系统(由一个扩散片1209构成)。
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中的反射元件是曲面的而不是平面的。具体来说，本实施例中的反射元件为中心处有一个通光孔1203a的凹面镜1203，其中，该通光孔1203a即为反射元件的透射区。一般情况下，自收集光学系统射向偏振分光器1204的光束会有一个小的扩散角，相比较于实施例3，本实例中的凹面镜1203可以更高效地将来自偏振分光器1204的蓝光反射回偏振分光器1204。
实施例7
如图13所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1301、导光光学系统1302、反射元件1303(透射区为一个通光孔1303a)、偏振分光器1304、收集光学系统(由包含透镜1305a和透镜1305b的透镜组1305构成)、波长转换装置1306(包括反射层1306a和设置于反射层1306a上的波长转换层1306b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1307构成)、四分之一波片1308以及匀光光学系统(由一个扩散片1309构成)。
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中的导光光学系统1302由正透镜1302a和负透镜1302b构成。
实施例8
如图14所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1401、导光光学系统1402、反射元件1403(透射区为一个通光孔1403a)、偏振分光器1404、收集光学系统(由包含透镜1405a和透镜1405b的透镜组1405构成)、波长转换装置1406(包括反射层1406a和设置于反射层1406a上的波长转换层1406b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1407构成)、四分之一波片1408以及匀光光学系统(由一个扩散片1409构成)。
本实施例与实施例3的区别在于：本实施例中的导光光学系统1402由正透镜1402a、正透镜1402b以及正透镜1402c构成。
实施例9
如图15所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1501、导光光学系统1502、反射元件1503(透射区为一个通光孔1503a)、偏振分光器1504、收集光学系统(由包含透镜1505a和透镜1505b的透镜组1505构成)、波长转换装置1506、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1507构成)以及四分之一波片1508。
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中的导光光学系统1502由正透镜1502a和导光柱1502b构成，且导光柱1502b穿过反射元件1503的通光孔1503a。导光柱1502b的两个端面均为非平面，其中，面向正透镜1502a的端面为凹面，面向偏振分光器1504的端面为凸面。
实施例10
如图16所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1601、导光光学系统1602、反射元件1603(透射区为一个通光孔1603a)、偏振分光器1604、收集光学系统(由包含透镜1605a和透镜1605b的透镜组1605构成)、波长转换装置1606、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1607构成)以及四分之一波片1608。
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中的导光光学系统1602由正透镜1602a和复合抛物面聚光器1602b构成。
实施例11
如图17所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1701、导光光学系统1702(由正透镜1702a和正透镜1702b构成)、反射元件、偏振分光器1704、收集光学系统(由包含透镜1705a和透镜1705b的透镜组1705构成)、波长转换装置1706、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1707构成)以及四分之一波片1708。
本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中的反射元件为部分区域上镀有反射膜的透射式扩散板1703，其中，透射式扩散板1703上未镀有反射膜的区域1703a即为透射区。
实施例12
如图18所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1801、导光光学系统1802(由正透镜1802a和正透镜1802b构成)、反射元件1803(透射区为一个通光孔1803a)、偏振分光器1804、收集光学系统(由包含透镜1805a和透镜1805b的透镜组1805构成)、波长转换装置1806、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1807构成)、四分之一波片1808以及匀光棒1810。
本实施例与实施例2的区别在于增加了匀光棒1810，匀光棒1810位于收集光学系统和波长转换装置1806之间的光路上，用于均匀自偏振分光器1804射向波长转换装置1806的蓝光，从而降低波长转换装置1806被损坏的风险。
实施例13
如图19所示，本实施例公开的一种光源设备包括光源1901、导光光学系统1902(由正透镜1902a和正透镜1902b构成)、反射元件1903(透射区为一个通光孔1903a)、偏振分光器1904、收集光学系统(由包含透镜1905a和透镜1905b的透镜组1905构成)、波长转换装置1906(包括反射层1906a和设置于反射层1906a上的波长转换层1906b)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1907构成)以及四分之一波片1908。
本实施例与实施例2的区别在于选用的偏振分光器1904不同，本实施例中的偏振分光器1904为平板式偏振分光器，它的特性为可以反射入射的S偏振光的蓝光且使入射的P偏振光的蓝光透过，同时它还可以反射入射的黄光。光源1901出射的P偏振光的蓝光由正透镜1902a和正透镜1902b引导至偏振分光器1904，偏振分光器1904使其透过后射向四分之一波片1908。P偏振光的蓝光透过四分之一波片1908后变为圆偏振光的蓝光，透镜组1905将入射的圆偏振光的蓝光朝向波长转换装置1906会聚，波长转换层1906b将部分入射的圆偏振光的蓝光转换成黄光，剩余的未被转换圆偏振光的蓝光被反射层1906a反射。由于反射层1906a对蓝光的反射为漫反射，因此反射后的蓝光无法完全保有其入射时的偏振状态，其中的部分蓝光经反射层1906a反射后仍然为圆偏振光的蓝光，而其余的蓝光经反射层1906a反射后则变为非偏振光的蓝光。蓝光和黄光一起经透镜组1905收集后射向四分之一波片1908，然后透过四分之一波片1908并入射至偏振分光器1904。由于圆偏振光的蓝光透过四分之一波片1908后变为了S偏振光的蓝光，因此这些S偏振光的蓝光会被偏振分光器1904反射，黄光也会被偏振分光器1904反射，而非偏振光的蓝光则被偏振分光器1904分离成S偏振光的蓝光和P偏振光的蓝光，其中的S偏振光的蓝光会被偏振分光器1904反射，其中的P偏振光的蓝光透过偏振分光器1904后射向反射元件1903。反射元件1903将来自偏振分光器1904的大部分P偏振光的蓝光反射后使其射回偏振分光器1904，然后透过偏振分光器1904后再次射向四分之一波片1908。最终，黄光和S偏振光的蓝光的混合光得以从偏振分光器1904出射并射向聚焦透镜1907，然后由聚焦透镜1907会聚于其焦平面上，而黄光和蓝光的混合光即为白光。

Claims (15)

1.一种光源设备，其特征在于，包括光源、反射元件、导光光学系统、偏振分光器以及波长转换装置，其中：
所述光源用于出射第一波段的光；
所述反射元件位于所述光源和所述偏振分光器之间的光路上，所述反射元件具有透射区和反射区，所述透射区允许所述第一波段的光通过或透过，所述反射区用于反射来自所述偏振分光器的所述第一波段的光，并使其中的至少部分光射回所述偏振分光器；
所述导光光学系统位于从所述光源到所述偏振分光器的光路上，用于引导至少部分由所述光源出射的所述第一波段的光通过或透过所述反射元件的所述透射区后入射至所述偏振分光器；
所述偏振分光器将至少部分由所述光源出射且通过或透过所述反射元件的所述透射区的所述第一波段的光反射并使其从第一光路出射，或使至少部分由所述光源出射且通过或透过所述反射元件的所述透射区的所述第一波段的光透过并使其从第二光路出射；
所述波长转换装置接收从所述第一光路或所述第二光路出射的所述第一波段的光，将其中的部分所述第一波段的光转换成与所述第一波段不同的第二波段的光，其中的至少部分所述第二波段的光射向所述偏振分光器；所述波长转换装置将未被转换的所述第一波段的光反射，其中的至少部分所述第一波段的光射向所述偏振分光器；
所述偏振分光器关于所述第一波段和所述第二波段的入射光具有以下特性:把入射的所述第一波段的非S偏振光且非P偏振光的光分离成所述第一波段的S偏振光和所述第一波段的P偏振光，并且反射其中的所述第一波段的S偏振光且使其中的所述第一波段的P偏振光透过；
反射入射的所述第一波段的S偏振光；
使入射的所述第一波段的P偏振光透过；
使入射的所述第二波段的光透过，或反射入射的所述第二波段的光。
2.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述光源内包含N个激光器以及与N个激光器一一对应的N个准直元件，N≥1，其中：
所述激光器用于出射所述第一波段的线偏振光；
所述准直元件集成于所述激光器内或设于所述激光器外，用于准直所述激光器出射的所述第一波段的线偏振光。
3.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述反射元件是平面的或非平面的。
4.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述反射元件的所述透射区为一个通光孔或由透光材料构成的透光结构。
5.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述反射元件为部分区域上镀有反射膜的透射式扩散板，其中，所述透射式扩散板上未镀有所述反射膜的区域为所述透射区，所述透射式扩散板上镀有所述反射膜的区域为所述反射区。
6.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述导光光学系统部分或全部位于所述反射元件的所述透射区处。
7.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，所述导光光学系统由N1个透镜、N2个复合抛物面聚光器和/或N3个导光柱中的至少一个光学元件构成，N1≥1，N2≥1，N3≥1。
8.根据权利要求7所述的一种光源设备，其特征在于，所述导光柱的端面为平面或非平面。
9.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，还包括匀光光学系统，所述匀光光学系统位于从所述光源到所述偏振分光器的光路上，用于均匀由所述光源出射的所述第一波段的光。
10.根据权利要求9所述的一种光源设备，其特征在于，所述匀光光学系统部分或全部位于所述反射元件的所述透射区处。
11.根据权利要求9所述的一种光源设备，其特征在于，所述匀光光学系统由扩散片、光学积分棒或至少一个复眼透镜阵列构成。
12.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，还包括收集光学系统，所述收集光学系统位于所述偏振分光器和所述波长转换装置之间的光路上，用于将来自所述偏振分光器的所述第一波段的光朝向所述波长转换装置会聚，同时用于收集来自所述波长转换装置的光并使其射向所述偏振分光器。
13.根据权利要求12所述的一种光源设备，其特征在于，还包括匀光棒，所述匀光棒位于所述收集光学系统和所述波长转换装置之间的光路上，用于均匀自所述偏振分光器射向所述波长转换装置的所述第一波段的光。
14.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，还包括聚光光学系统，用于将自所述偏振分光器出射的光会聚于所述聚光光学系统的焦平面上。
15.根据权利要求1所述的一种光源设备，其特征在于，还包括四分之一波片，所述四分之一波片位于所述偏振分光器和所述波长转换装置之间的光路上。
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