CN112413428A - 一种光源系统 - Google Patents

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He ErmanYouhanFanBeihekumu
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Abstract

本发明提供了一种光源系统,其特征在于,包括光源、反射元件、二向色分光器、波长转换装置以及散射光学系统,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二向色分光器,其反射区可以反射来自二向色分光器的第一波段的光,使这些光射回二向色分光器,这样就能对这些光进行再次利用,从而提高光源系统的发光效率。本发明的光源系统具有亮度高、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。

Description

一种光源系统
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系统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是现有的二向色分光式光源系统的结构示意图。如图1所示,现有的光源系统包括光源10、二向色镜20、第一透镜组30(包括第一透镜30a和第二透镜30b)、波长转换装置40(包括反射层40a和波长转换层40b)、第二透镜组50(包括第三透镜50a和第四透镜50b)、反射式散射板60以及聚焦透镜70。二向色镜20的特性为可以反射部分入射的蓝光且使其余的蓝光透过,同时二向色镜20还可以使入射的黄光透过。光源10出射的蓝光入射至二向色镜20,二向色镜20将其中的部分蓝光反射且使其余的蓝光透过,其中,经二向色镜20反射的蓝光射向第一透镜组30,透过二向色镜20的蓝光射向第二透镜组50。第一透镜组30将来自二向色镜20的蓝光朝向波长转换装置40会聚,波长转换装置40是反射式的,包括反射层40a和设置在反射层40a上的波长转换层40b(比如:黄色荧光粉层),波长转换装置40将入射的蓝光转换成黄光并使其射向第一透镜组30,黄光经第一透镜组30收集后射向二向色镜20,二向色镜20可以使入射的黄光透过。第二透镜组50将来自二向色镜20的蓝光朝向反射式散射板60会聚,反射式散射板60将入射的蓝光反射并形成散射的蓝光,经反射式散射板60反射后的蓝光射向第二透镜组50,然后经第二透镜组50收集后射向二向色镜20,二向色镜20可以反射其中的部分蓝光。透过二向色镜20的黄光和经二向色镜20反射的蓝光合为一路混合光,而黄光和蓝光的混合光即为白光,最后聚焦透镜70将这些白光聚焦并从光源系统中出射。
在图1所示的方案中,反射式散射板60将入射的蓝光反射,然后蓝光由第二透镜组50收集后射向二向色镜20,由于二向色镜20的特性为可以反射部分入射的蓝光且使其余的蓝光透过,这会使这些蓝光中的部分光透过二向色镜20,从而无法从光源系统中出射,这就会导致整个光源系统的发光效率偏低。
发明内容
本发明的目的是:提高光源系统的发光效率。
为了达到上述目的,本发明的技术方案是提供了一种光源系统,其特征在于,包括光源、反射元件、二向色分光器、波长转换装置以及散射光学系统,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二向色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二向色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二向色分光器;
所述二向色分光器接收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,将其中的部分所述第一波段的光反射并使其从第一光路出射,使其余的至少部分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中的一个光路出射的所述第一波段的光,将其中的至少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,并使其中的至少部分所述第二波段的光射向所述二向色分光器;
所述散射光学系统接收从所述第一光路或所述第二光路中的另一个光路出射的所述第一波段的光,将其反射并形成散射的所述第一波段的光,形成散射的所述第一波段的光中的至少部分光射向所述二向色分光器;
所述二向色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:
将入射的所述第一波段的光中的部分光反射,使其余的至少部分所述第一波段的光透过;
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,二向色分光器为平板式二向色分光器或立方体式二向色分光器。
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,波长转换层将至少部分入射的第一波段的光转换成第二波段的光。
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,荧光区将至少部分入射的第一波段的光转换为第二波段的光。
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,所述光源内还包含偏振选择元件,所述偏振选择元件的特性为反射S偏振光且使P偏振光透过;所述光源内的至少一个所述激光器用于出射所述第一波段的S偏振光,形成入射光一,所述光源内剩余的所述激光器用于出射所述第一波段的P偏振光,形成入射光二;由所述偏振选择元件将所述入射光一和所述入射光二合并为一路光后出射,形成由所述光源出射的所述第一波段的光。
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,所述散射光学系统由反射式散射板构成,或由透射式散射板和反射镜构成。
在上述技术方案中,反射式散射板可以是静态的,也可以是动态的可旋转的反射式散射板。
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二向色分光器的光路上,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二向色分光器。
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二向色分光器的光路上,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,还包括第一收集光学系统,所述第一收集光学系统位于所述二向色分光器和所述波长转换装置之间的光路上,用于将来自所述二向色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二向色分光器。
在上述技术方案中,第一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,还包括第一匀光棒,所述第一匀光棒位于所述第一收集光学系统和所述波长转换装置之间的光路上,用于均匀自所述二向色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,第一匀光棒可以是实心的,也可以是空心的。
优选地,还包括第二收集光学系统,所述第二收集光学系统位于所述二向色分光器和所述散射光学系统之间的光路上,用于将来自所述二向色分光器的所述第一波段的光朝向所述散射光学系统会聚,同时用于收集来自所述散射光学系统的所述第一波段的光并使其射向所述二向色分光器。
在上述技术方案中,第二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,还包括第二匀光棒,所述第二匀光棒位于所述第二收集光学系统和所述散射光学系统之间的光路上,用于均匀自所述二向色分光器射向所述散射光学系统的所述第一波段的光。
在上述技术方案中,第二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,用于将自所述二向色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,还包括波片,所述波片位于从所述光源到所述二向色分光器的光路上。
在上述技术方案中,波片可以改变光源出射的第一波段的光的偏振状态,由于二向色分光器可能对偏振状态不同的入射光有着不同的反射透过比,因此使用波片可以实现二向色分光器对入射的由光源出射第一波段的光的不同的反射透过比。
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二向色分光器,其反射区可以反射来自二向色分光器的第一波段的光,使这些光射回二向色分光器,这样就能对这些光进行再次利用,从而提高光源系统的发光效率。
本发明的光源系统具有亮度高、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为现有的二向色分光式光源系统的结构示意图;
图2及图3意出了两种不同结构形式的光源;
图4为静态的波长转换装置的结构示意图;
图5及图6示意出了两种不同结构形式的动态的波长转换装置;
图7为实施例1公开的一种光源系统的结构示意图;
图8为实施例2公开的一种光源系统的结构示意图;
图9为实施例3公开的一种光源系统的结构示意图;
图10为实施例4公开的一种光源系统的结构示意图;
图11为实施例5公开的一种光源系统的结构示意图;
图12为实施例6公开的一种光源系统的结构示意图;
图13为实施例7公开的一种光源系统的结构示意图;
图14为实施例8公开的一种光源系统的结构示意图;
图15为实施例9公开的一种光源系统的结构示意图;
图16为实施例10公开的一种光源系统的结构示意图;
图17为实施例11公开的一种光源系统的结构示意图;
图18为实施例12公开的一种光源系统的结构示意图;
图19为实施例13公开的一种光源系统的结构示意图;
图20为实施例14公开的一种光源系统的结构示意图。
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光源系统均可以采用如图2或图3所示的光源。
图2为第一种方案的光源的结构示意图。如图2所示,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均出射蓝光且所有激光器2011的出光方向相同。
图3为第二种方案的光源的结构示意图。如图3所示,光源301内包含J个出射P偏振光的激光器3011P和与J个激光器3011P一一对应的J个准直元件3012P、K个出射S偏振光的激光器3011S和与K个激光器3011S一一对应的K个准直元件3012S以及偏振滤光片3013,J≥1,K≥1。J个激光器3011P出射的P偏振光入射至偏振滤光片3013的一侧,K个激光器3011S出射的S偏振光入射至偏振滤光片3013的另一侧。偏振滤光片3013的特性为可以反射入射的S偏振光并使入射的P偏振光透过,最终J个激光器3011P出射的P偏振光和K个激光器3011S出射的S偏振光由偏振滤光片3013合为一路光并从光源301中出射。
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4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5所示的动态的波长转换装置,也可以是如图6所示的动态的波长转换装置。
如图4所示的一种静态的波长转换装置401,包括反射层401a和设置在反射层401a上的波长转换层401b,其中波长转换层401b由黄色荧光粉构成,反射层401a为反射衬底。
如图5所示的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上仅有一个荧光区Y。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将入射的蓝光转换为黄光。
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,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将入射的蓝光转换为红光。
实施例1
如图7所示,本实施例公开的一种光源系统包括光源701、导光光学系统702、反射元件703、二向色分光器704、第一收集光学系统、波长转换装置706、第二收集光学系统、散射光学系统以及聚光光学系统。二向色分光器704是平板式二向色分光器。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。第一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。第二收集光学系统由包含透镜707a和透镜707b的透镜组707构成。散射光学系统由一个反射式散射板708构成。收集光学系统由一个聚焦透镜709构成。
本实施例中的二向色分光器704的特性为可以反射部分入射的蓝光且使其余的蓝光透过,同时二向色分光器704还可以使入射的黄光透过。光源701出射的蓝光由正透镜702a和正透镜702b引导至二向色分光器704,二向色分光器704将其中的部分蓝光反射且使其余的蓝光透过,其中,经二向色分光器704反射的蓝光射向透镜组705,透过二向色分光器704的蓝光射向透镜组707。透镜组705将来自二向色分光器704的蓝光朝向波长转换装置706会聚,波长转换装置706将入射的蓝光转换成黄光并使其射向透镜组705,黄光经透镜组705收集后射向二向色分光器704,二向色分光器704可以使入射的黄光透过,黄光透过二向色分光器704后射向聚焦透镜709。透镜组707将来自二向色分光器704的蓝光朝向反射式散射板708会聚,反射式散射板708将入射的蓝光反射并形成散射的蓝光,经反射式散射板708反射的蓝光由透镜组707收集后射向二向色分光器704,二向色分光器704可以反射其中的部分蓝光且使其余的蓝光透过,其中,经二向色分光器704反射的蓝光射向聚焦透镜709,而透过二向色分光器704的蓝光射向反射元件703,反射元件703将大部分来自二向色分光器704的蓝光反射后使其射回二向色分光器704,从而实现对这些蓝光的再次利用。最终,透过二向色分光器704的黄光和经二向色分光器704反射的蓝光合为一路混合光并射向聚焦透镜709,然后由聚焦透镜709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系统包括光源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)、二向色分光器804、第一收集光学系统(由包含透镜805a和透镜805b的透镜组805构成)、波长转换装置806(包括反射层806a和设置于反射层806a上的波长转换层806b)、第二收集光学系统(由包含透镜807a和透镜807b的透镜组807构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板808构成)以及聚光光学系统(由一个聚焦透镜809构成)。
本实施例与实施例1的区别在于:本实施例中的二向色分光器804为立方体式二向色分光器而非平板式二向色分光器。
实施例3
如图9所示,本实施例公开的一种光源系统包括光源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、二向色分光器904、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜907a和透镜907b的透镜组907构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板908构成)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜909构成)以及匀光光学系统。
本实施例与实施例1的区别在于增加了匀光光学系统,其中,匀光光学系统由一个扩散片910构成且该扩散片910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,本实施例公开的一种光源系统包括光源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)、二向色分光器1004、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜1007a和透镜1007b的透镜组1007构成)、散射光学系统1008、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1009构成)以及匀光光学系统(由一个扩散片1010构成)。
本实施例与实施例3的区别在于:本实施例中的散射光学系统1008由一个透射式散射板1008a和一个反射镜1008b构成。
实施例5
如图11所示,本实施例公开的一种光源系统包括光源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)、二向色分光器1104、第一收集光学系统(由包含透镜1105a和透镜1105b的透镜组1105构成)、波长转换装置、第二收集光学系统(由包含透镜1107a和透镜1107b的透镜组1107构成)、散射光学系统、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1109构成)以及匀光光学系统(由一个扩散片1110构成)。
本实施例与实施例3的第一个区别在于:本实施例中的波长转换装置为可旋转的荧光轮1106。
本实施例与实施例3的第二个区别在于:本实施例中的散射光学系统为可旋转的反射式散射板1108。
实施例6
如图12所示,本实施例公开的一种光源系统包括光源1201、导光光学系统1202(由正透镜1202a和正透镜1202b构成)、反射元件、二向色分光器1204、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜1207a和透镜1207b的透镜组1207构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1208构成)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1209构成)以及匀光光学系统(由一个扩散片1210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,自第二收集光学系统射向二向色分光器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二向色分光器1204的蓝光反射回二向色分光器1204。
实施例7
如图13所示,本实施例公开的一种光源系统包括光源1301、导光光学系统1302、反射元件1303(透射区为一个通光孔1303a)、二向色分光器1304、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜1307a和透镜1307b的透镜组1307构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1308构成)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1309构成)以及匀光光学系统(由一个扩散片1310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系统包括光源1401、导光光学系统1402、反射元件1403(透射区为一个通光孔1403a)、二向色分光器1404、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜1407a和透镜1407b的透镜组1407构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1408构成)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1409构成)以及匀光光学系统(由一个扩散片1410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系统包括光源1501、导光光学系统1502、反射元件1503(透射区为一个通光孔1503a)、二向色分光器1504、第一收集光学系统(由包含透镜1505a和透镜1505b的透镜组1505构成)、波长转换装置1506(包括反射层1506a和设置于反射层1506a上的波长转换层1506b)、第二收集光学系统(由包含透镜1507a和透镜1507b的透镜组1507构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1508构成)以及聚光光学系统(由一个聚焦透镜1509构成)。
本实施例与实施例1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,面向二向色分光器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系统包括光源1601、导光光学系统1602、反射元件1603(透射区为一个通光孔1603a)、二向色分光器1604、第一收集光学系统(由包含透镜1605a和透镜1605b的透镜组1605构成)、波长转换装置1606(包括反射层1606a和设置于反射层1606a上的波长转换层1606b)、第二收集光学系统(由包含透镜1607a和透镜1607b的透镜组1607构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1608构成)以及聚光光学系统(由一个聚焦透镜1609构成)。
本实施例与实施例1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系统包括光源1701、导光光学系统1702(由正透镜1702a和正透镜1702b构成)、反射元件、二向色分光器1704、第一收集光学系统(由包含透镜1705a和透镜1705b的透镜组1705构成)、波长转换装置1706(包括反射层1706a和设置于反射层1706a上的波长转换层1706b)、第二收集光学系统(由包含透镜1707a和透镜1707b的透镜组1707构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1708构成)以及聚光光学系统(由一个聚焦透镜1709构成)。
本实施例与实施例1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系统包括光源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)、二向色分光器1804、第一收集光学系统(由包含透镜1805a和透镜1805b的透镜组1805构成)、波长转换装置1806(包括反射层1806a和设置于反射层1806a上的波长转换层1806b)、第二收集光学系统(由包含透镜1807a和透镜1807b的透镜组1807构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1808构成)、聚光光学系统(由一个聚焦透镜1809构成)以及第一匀光棒1811。
本实施例与实施例1的区别在于增加了第一匀光棒1811,第一匀光棒1811位于第一收集光学系统和波长转换装置1806之间的光路上,用于均匀自二向色分光器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,本实施例公开的光源系统包括光源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)、二向色分光器1904、第一收集光学系统(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)、第二收集光学系统(由包含透镜1907a和透镜1907b的透镜组1907构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板1908构成),聚光光学系统(由一个聚焦透镜1909构成)以及波片1912。
本实施例与实施例1的区别在于增加了波片1912,波片1912位于光源1901和正透镜1902a之间,用于改变光源1901出射的蓝光的偏振状态,由于二向色分光器1912可能对偏振状态不同的入射光有着不同的反射透过比,因此使用波片1912可以实现二向色分光器对入射的由光源1901出射的蓝光的不同的反射透过比。
实施例14
如图20所示,本实施例公开的光源系统包括光源2001、导光光学系统2002(由正透镜2002a和正透镜2002b构成)、反射元件2003(透射区为一个通光孔2003a)、二向色分光器2004、第一收集光学系统(由包含透镜2005a和透镜2005b的透镜组2005构成)、波长转换装置2006(包括反射层2006a和设置于反射层2006a上的波长转换层2006b)、第二收集光学系统(由包含透镜2007a和透镜2007b的透镜组2007构成)、散射光学系统(由一个反射式散射板2008构成)以及聚光光学系统(由一个聚焦透镜2009构成)。
本实施例与实施例1的区别在于选用的二向色分光器2004不同,本实施例中的二向色分光器2004为平板式二向色分光器,它的特性为可以反射部分入射的蓝光且使其余的蓝光透过,同时它还可以反射入射的黄光。光源2001出射的蓝光由正透镜2002a和正透镜2002b引导至二向色分光器2004,二向色分光器2004将其中的部分蓝光反射且使其余的蓝光透过,其中,透过二向色分光器2004的蓝光射向透镜组2005,经二向色分光器2004反射的蓝光射向透镜组2007。透镜组2005将来自二向色分光器2004的蓝光朝向波长转换装置2006会聚,波长转换装置2006将入射的蓝光转换成黄光并使其射向透镜组2005,黄光经透镜组2005收集后射向二向色分光器2004,黄光经二向色分光器2004反射后射向聚焦透镜2009。透镜组2007将来自二向色分光器2004的蓝光朝向反射式散射板2008会聚,反射式散射板2008将入射的蓝光反射并形成散射的蓝光,经反射式散射板2008反射的蓝光由透镜组2007收集后射向二向色分光器2004,二向色分光器2004可以反射其中的部分蓝光且使其余的蓝光透过,其中,透过二向色分光器2004的蓝光射向聚焦透镜2009,而经二向色分光器2004反射的蓝光射向反射元件2003,反射元件2003将大部分来自二向色分光器2004的蓝光反射后使其射回二向色分光器2004,从而实现对这些蓝光的再次利用。最终,经二向色分光器2004反射的黄光和透过二向色分光器2004的蓝光合为一路混合光并射向聚焦透镜2009,然后由聚焦透镜2009会聚于其焦平面上,而黄光和蓝光的混合光即为白光。

Claims (20)

1.一种光源系统,其特征在于,包括光源、反射元件、二向色分光器、波长转换装置以及散射光学系统,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二向色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二向色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二向色分光器;
所述二向色分光器接收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,将其中的部分所述第一波段的光反射并使其从第一光路出射,使其余的至少部分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中的一个光路出射的所述第一波段的光,将其中的至少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,并使其中的至少部分所述第二波段的光射向所述二向色分光器;
所述散射光学系统接收从所述第一光路或所述第二光路中的另一个光路出射的所述第一波段的光,将其反射并形成散射的所述第一波段的光,形成散射的所述第一波段的光中的至少部分光射向所述二向色分光器;
所述二向色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:
将入射的所述第一波段的光中的部分光反射,使其余的至少部分所述第一波段的光透过;
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所述的一种光源系统,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光。
3.根据权利要求2所述的一种光源系统,其特征在于,所述光源内还包含偏振选择元件,所述偏振选择元件的特性为反射S偏振光且使P偏振光透过;所述光源内的至少一个所述激光器用于出射所述第一波段的S偏振光,形成入射光一,所述光源内剩余的所述激光器用于出射所述第一波段的P偏振光,形成入射光二;由所述偏振选择元件将所述入射光一和所述入射光二合并为一路光后出射,形成由所述光源出射的所述第一波段的光。
4.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,所述反射元件是平面的或非平面的。
5.根据权利要求1所述的一种光源系统,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。
6.根据权利要求1所述的一种光源系统,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。
7.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,所述散射光学系统由反射式散射板构成,或由透射式散射板和反射镜构成。
8.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,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二向色分光器的光路上,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二向色分光器。
9.根据权利要求8所述的一种光源系统,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。
10.根据权利要求8所述的一种光源系统,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。
11.根据权利要求10所述的一种光源系统,其特征在于,所述导光柱的端面为平面或非平面。
12.根据权利要求1所述的一种光源系统,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二向色分光器的光路上,用于均匀由所述光源出射的所述第一波段的光。
13.根据权利要求12所述的一种光源系统,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。
14.根据权利要求12所述的一种光源系统,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。
15.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,还包括第一收集光学系统,所述第一收集光学系统位于所述二向色分光器和所述波长转换装置之间的光路上,用于将来自所述二向色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二向色分光器。
16.根据权利要求15所述的一种光源系统,其特征在于,还包括第一匀光棒,所述第一匀光棒位于所述第一收集光学系统和所述波长转换装置之间的光路上,用于均匀自所述二向色分光器射向所述波长转换装置的所述第一波段的光。
17.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,还包括第二收集光学系统,所述第二收集光学系统位于所述二向色分光器和所述散射光学系统之间的光路上,用于将来自所述二向色分光器的所述第一波段的光朝向所述散射光学系统会聚,同时用于收集来自所述散射光学系统的所述第一波段的光并使其射向所述二向色分光器。
18.根据权利要求17所述的一种光源系统,其特征在于,还包括第二匀光棒,所述第二匀光棒位于所述第二收集光学系统和所述散射光学系统之间的光路上,用于均匀自所述二向色分光器射向所述散射光学系统的所述第一波段的光。
19.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,还包括聚光光学系统,用于将自所述二向色分光器出射的光会聚于所述聚光光学系统的焦平面上。
20.根据权利要求1所述的一种光源系统,其特征在于,还包括波片,所述波片位于从所述光源到所述二向色分光器的光路上。
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