JP6393403B2

JP6393403B2 - 発光装置及び投影システム

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Publication number: JP6393403B2
Application number: JP2017503111A
Authority: JP
Inventors: 飛胡; 佳翼楊
Original assignee: Appotronics Corp Ltd
Current assignee: Shenzhen Appotronics Corp Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: EP3176638B1; US20170205695A1; CN105319819A; KR20190044137A; EP3176638A1; WO2016015552A1; KR20170036064A; JP2017524154A; EP3176638A4; KR102088741B1; KR101978376B1; US9897899B2; CN105319819B

Description

本発明はレーザ光表示の技術分野に関し、特に発光装置及び投影システムに関するものである。

従来の投影システムでは、異なる光源から出射された励起光が異なる波長変換装置に入射し、異なる色の被励起光、例えば赤色の被励起光、緑色の被励起光及び青色の被励起光を生成し、そして、これらの異なる色の被励起光を一筋の白色光に合成し、投影画像の表示を行う。

図１に示すように、従来技術に開示された投影システムが、青色光を発するレーザ光モジュール３１、３２、及び３３と、緑色／黄色光蛍光体を有する波長変換装置１１と、赤色／黄色光蛍光体を有する波長変換装置１２と、散乱光カラーホイール１３と、波長変換装置１１、１２にそれぞれ対応する、コリメート光線を集光するための集光レンズ２１、２２と、青色光を透過し、その他の光を反射するフィルタ４１と、青色光を透過し、赤色光を反射するフィルタ４２と、赤色光を透過し、その他の光を反射するフィルタ４０と、青色光を反射し、その他の光を透過するフィルタ４３とを備える。

ここで、レーザ光モジュール３１が発する青色光がフィルタ４１及び集光レンズ２１を通り、波長変換装置１１に入射して緑色光を生成し、この緑色光がフィルタ４１及びフィルタ４０に反射された後、フィルタ４３に入射する。レーザ光モジュール３２が発する青色光がフィルタ４２及び集光レンズ２２を通り、波長変換装置１２に入射して赤色光を生成し、この赤色光がフィルタ４２に反射され、そしてフィルタ４０を透過し、フィルタ４３に入射する。レーザモジュール３３が発する青色光が散乱光カラーホイール１３に散乱された後、フィルタ４３に入射する。フィルタ４３を透過した緑色光及び赤色光と、フィルタ４３に反射された青色光が、一筋の光に合成され、投影画像の表示を行うことが可能な白色光となる。

しかしながら、この投影システムは、異なる光源により異なる被励起光を励起させ、また、異なるフィルタにより異なる被励起光をフィルタリングし、又は合成するため、当該投影システムは体積が大きく、コストが高い。

本発明は上記の課題を鑑みてなされたものである。従来技術における投影システムの体積が大きく、コストが高いという問題を解決するために、本発明は発光装置及び投影システムを提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の技術案を提供する。

本発明によれば、発光装置が提供され、当該発光装置は、
励起光を出射する光源と、
前記励起光の出射光路に位置し、前記励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分ける分光部位を有する分光光合成シートと、
前記第１励起光の出射光路に位置し、前記第１励起光を吸収して第１被励起光を生成し、前記第１被励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第１波長変換層を有する第１波長変換装置と、
前記第２励起光の出射光路に位置し、前記第２励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第２波長変換装置とを備え、
前記分光光合成シートが、前記分光部位の周りに位置する、前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光と第２励起光とを一筋の光に合成する光合成部位をさらに有する発光装置である。

好ましくは、前記分光部位は前記分光光合成シートの中心領域に位置し、且つ、前記分光部位は半透過半反射膜シートである。

好ましくは、前記第２波長変換装置は、前記第２励起光を吸収して第２被励起光を生成し、前記第２被励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第２波長変換層をさらに有する。

好ましくは、前記第２波長変換装置が前記第２波長変換層を有する場合、前記光合成部位は前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光、第２被励起光及び第２励起光を一筋の光に合成する光合成部位である。

好ましくは、前記光合成部位は前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光と第２励起光を透過するフィルタであり、又は、前記光合成部位は前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光と第２励起光を反射するフィルタである。

好ましくは、前記分光部位は前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光を透過するフィルタであり、又は、前記分光部位は前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光を反射するフィルタである。

好ましくは、前記第１波長変換層又は第２波長変換層は赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、前記赤色光蛍光体が励起光を吸収して生成する被励起光には近赤外光が含まれている。

好ましくは、前記第２波長変換層が赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、且つ前記赤色光蛍光体が生成する被励起光に近赤外光が含まれている場合、前記第１波長変換層は黄色光蛍光体を有する波長変換層である。

好ましくは、前記第１励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線及び波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有する。

好ましくは、前記第２励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線及び波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有する。

好ましくは、前記第１波長変換層が赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、且つ前記赤色光蛍光体が生成する被励起光に近赤外光が含まれている場合、前記第２波長変換層は黄色光蛍光体を有する波長変換層である。

好ましくは、前記第２励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を反射するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有する。

好ましくは、前記第１励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を透過するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有する。

好ましくは、当該発光装置は、
前記第１波長変換装置と前記分光光合成シートとの間に位置し、且つ前記第１励起光と前記第１被励起光の出射光路に位置する第１集光レンズと、
前記第２波長変換装置と前記分光光合成シートとの間に位置し、且つ前記第２励起光と前記第２被励起光の出射光路に位置する第２集光レンズと、をさらに備える。

投影システムであって、当該投影システムは上記いずれか１項に記載の発光装置を備える投影システムである。

従来技術に比べ、本発明により提供された技術案は以下の利点を有する。

本発明により提供された発光装置及び投影システムは、分光光合成シートの分光部位により、同一の光源が出射する励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分けることで、異なる被励起光を励起させ、光源の数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストを低減させることができる。また、本発明により提供された発光装置及び投影システムは、分光部位の周りに位置する光合成部位により第１被励起光と反射された第２励起光とを一筋の光に合成するようになっており、光合成部位と分光部位は同一の分光光合成シートに位置するため、フィルタの数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストをさらに低減させることができる。

本発明の実施例又は従来技術における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明するが、当然ながら、以下に説明する図面は本発明のいつくかの実施例に過ぎず、当業者にとっては、創造的労力を要しない前提で、これらの図面に基づき他の図面を得ることも可能になる。

従来技術における投影システムの構成を示す模式図である。本発明の実施例１における発光装置の構成を示す模式図である。本発明の実施例１における分光光合成シートの領域分布を示す模式図である。本発明の実施例２における発光装置の構造を示す模式図である。本発明の実施例３における発光装置の構造を示す模式図である。

背景技術に説明したように、従来の投影システムは、複数の光源で被励起光を励起させ、複数のフィルタで異なる被励起光をフィルタリングし、合成していたため、投影システムの体積が大きくなり、コストが高くなった。

これに鑑みて、従来技術に存在していた上記課題を解決するために、本発明は、発光装置を提供する。
当該発光装置は、励起光を出射する光源と、前記励起光の出射光路に位置し、前記励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分ける分光部位を有する分光光合成シートと、前記第１励起光の出射光路に位置し、前記第１励起光を吸収して第１被励起光を生成し、前記第１被励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第１波長変換層を有する第１波長変換装置と、前記第２励起光の出射光路に位置し、前記第２励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第２波長変換装置とを備える。ここで、前記分光光合成シートは、前記分光部位の周りに位置する、前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光と第２励起光とを一筋の光に合成する光合成部位をさらに有する。

本発明は、上述した発光装置を備える投影システムをさらに提供する。

本発明により提供された発光装置及び投影システムは、分光光合成シートの分光部位により、同一の光源が出射する励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分けることで、異なる被励起光を励起させ、光源の数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストを低減させることができる。また、本発明により提供された発光装置及び投影システムは、前記分光部位の周りに位置する光合成部位により第１被励起光と反射された第２励起光とを一筋の光に合成するようになっており、光合成部位と分光部位は同一の分光光合成シートに位置するため、フィルタの数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストをさらに低減させることができる。

以上は本発明の要旨であり、本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確に且つ分かりやすくするために、以下、本発明の具体的な実施形態について、図面に合わせて詳細に説明する。

本発明を十分に理解できるようにするために、以下の説明において具体的な説明を多く記載するが、本発明は、ここで説明する形態と異なる他の形態で実施することも可能であり、当業者は本発明の要旨に反しない限り、類似な展開を行うことが可能であるため、本発明は以下に説明する具体的な実施例に限定されるものではない。

次に、模式図に合わせて本発明を詳細に説明するが、本発明の実施例を詳しく説明する時、説明の便宜上、部品の構成を示す断面図は、一般的な比例に従わず一部を拡大することある。また、前記模式図は例示に過ぎず、ここで、本発明が保護する範囲を制限するものではない。なお、実際の作成においては、長さ、幅及び高さの三次元空間寸法が含まれているべきである。

以下、いくつかの実施例により詳細に説明する。

実施例１

本実施例は発光装置を提供し、図２に示すように、当該発光装置は、励起光λ２１を出射する光源２０１と、励起光λ２１の出射光路に位置し、励起光λ２１を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光λ２１１と第２励起光λ２１２に分ける分光部位２０２１を有する分光光合成シート２０２と、第１励起光λ２１１の出射光路に位置し、第１励起光λ２１１を吸収して第１被励起光λ２２を生成し、第１被励起光λ２２を前記分光光合成シート２０２に反射し戻す第１波長変換層を有する第１波長変換装置２０３と、第２励起光λ２１２の出射光路に位置し、第２励起光λ２１２を前記分光光合成シート２０２に反射し戻す第２波長変換装置２０４とを備え、前記分光光合成シート２０２は、分光部位２０２１の周りに位置する、分光光合成シート２０２に反射された第１被励起光λ２２と第２励起光λ２１２とを一筋の光に合成する光合成部位２０２２をさらに有する。ここで、分光部位２０２１と光合成部位２０２２は同一の分光光合成シート２０２に位置し、また、その分布領域は、図３に示すように、分光部位２０２１は分光光合成シート２０２の中心領域に位置し、光合成部位２０２２は分光部位２０２１の周りに位置する。

本実施例において、光源２０１は青色光を出射するレーザ光源であり、第１波長変換装置２０３における第１波長変換層は黄色光蛍光体であり、分光部位２０２１は半透過半反射膜シートであり、透過又は反射により励起光λ２１を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光λ２１１と第２励起光λ２１２に分ける。光合成部位２０２２は第１被励起光λ２２を反射し、第２励起光λ２１２を透過するフィルタである。

図２に示すように、分光部位２０２１を透過する励起光λ２１は第１励起光λ２１１となり、分光部位２０２１に反射された励起光λ２１は第２励起光λ２１２となるが、当然ながら、本発明はこれに限られない。ここで、分光部位２０２１を透過光線又は分光部位２０２１に反射される光線の割合は実際の需要に応じて調整されてもよく、好ましくは、透過と反射との割合は７：３より小さく又は７：３に等しい。

また、透過した第１励起光λ２１１の伝搬経路は変わっておらず、依然として励起光λ２１の伝搬経路と同じであるが、反射された第２励起光λ２１２の伝搬経路は変わっており、具体的に、第２励起光λ２１２の伝搬方向と伝搬角度は分光光合成シート２０２と励起光λ２１との間のなす角と関係し、実際の需要に応じてこのなす角を調整することができる。

本実施例において、第２波長変換装置２０４は、第２励起光λ２１２を分光光合成シート２０２に反射し戻す反射シートのみを有するが、その他の実施例において、第２波長変換装置２０４は、さらに第２励起光λ２１２を吸収して第２被励起光を生成する第２波長変換層を有する。第２波長変換装置２０４が反射シートと第２波長変換層を同時に有するため、反射された第２励起光と第２被励起光の光出射角度をより小さくし、光出射の均一性をより良くすることができる。

第２波長変換装置２０４が第２波長変換層を有する場合、第２波長変換層は黄色光蛍光体又は赤色光蛍光体であってもよく、ここで、前記赤色光蛍光体は励起光を吸収して生成する被励起光には近赤外光が含まれている。第２波長変換層が黄色光蛍光体である場合、第１波長変換層は赤色光蛍光体であり、第２波長変換層が赤色光蛍光体である場合、第１波長変換層は黄色光蛍光体である。この時、光合成部位２０２２は前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光、第２被励起光及び第２励起光を一筋の光に合成する。

本実施例又はその他の実施例における発光装置は、第１波長変換装置２０３と分光光合成シート２０２との間に位置し、且つ第１励起光λ２１１と第１被励起光λ２２の出射光路に位置し、コリメート光線を集光するための第１集光レンズ２０５と、第２波長変換装置２０４と分光光合成シート２０２との間に位置し、且つ第２励起光λ２１２又は第２励起光λ２１２と第２被励起光λ２３の出射光路に位置する第２集光レンズ２０６とをさらに備える。

本実施例において、光源２０１が出射する青色光は分光光合成シート２０２の分光部位２０２１を通り、第１青色光λ２１１と第２青色光λ２１２に分けられる。第１青色光λ２１１は第１集光レンズ２０５を通り、第１波長変換装置２０３に入射して第１被励起光、即ち黄色光λ２２を生成し、この黄色光λ２２は第１集光レンズ２０５に集光され、コリメートされて、分光光合成シート２０２の光合成部位２０２２に入射してから、光合成部位２０２２に反射される。第２青色光λ２１２は第２波長変換装置２０４に反射され、分光光合成シート２０２の光合成部位２０２２に入射してから、光合成部位２０２２を透過する。光合成部位２０２２に反射された黄色光λ２２と光合成部位２０２２を透過した第２青色光λ２１２は一筋の白色光に合成され、後続の光均一化装置等の装置を通り、投影画像の表示を行う。

本実施例により提供された発光装置及び投影システムは、分光光合成シートの分光部位により同一の光源が出射する励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分けることで、異なる被励起光を励起させ、光源の数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストを低減させることができる。また、本実施例により提供された発光装置及び投影システムは、分光部位の周りに位置する光合成部位により第１被励起光と反射された第２励起光とを一筋の光に合成するようになっており、光合成部位と分光部位は同一の分光光合成シートに位置するため、フィルタの数を減少させ、発光装置及び投影システムの体積とコストをさらに低減させることができる。

実施例２
本実施例は発光装置を提供する。図４に示すように、当該発光装置は、励起光λ４１を出射する光源４０１と、励起光λ４１の出射光路に位置し、且つ分光部位４０２１と光合成部位４０２２を有する分光光合成シート４０２と、第１集光レンズ４０３と、第１波長変換層を有する第１波長変換装置４０４と、反射シートと第２波長変換層を有する第２波長変換装置４０５と、第２集光レンズ４０６と、を備える。

ここで、分光部位４０２１は、励起光λ４１を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光λ４１１と第２励起光λ４１２に分ける半透過半反射膜シートであり、また、図４に示すように、第１励起光λ４１１の伝搬経路は励起光λ４１の伝搬経路と同じである。光合成部位４０２２は、第２励起光λ４１２と第２被励起光λ４３と第１被励起光λ４２とを一筋の光に合成するフィルタであり、また、分光部位４０２１と光合成部位４０２２は同一の分光光合成シート４０２に位置し、分光部位４０２１は分光光合成シート４０２の中心領域に位置し、且つ光合成部位４０２２は分光部位４０２１の周りに位置する。

本実施例において、分光部位４０２１は、前記励起光λ４１を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光λ４２を反射し、前記第２被励起光λ４３を透過するフィルタであり、光合成部位４０２２は第１被励起光λ４２を反射し、前記第２被励起光λ４３と第２励起光λ４１２を透過するフィルタである。

第１被励起光λ４２、第２被励起光λ４３及び第２励起光λ４１２は波長範囲がそれぞれ異なるため、光合成部位４０２２は、第１被励起光λ４２、第２被励起光λ４３及び反射された第２励起光λ４１２を一筋の光に合成することができる。

発明者は、研究により、下記問題を発見した。図１に示すように、従来の方式で青色光、緑色光及び赤色光を一筋の光に合成する時、光を合成するフィルタは波長が５９０ｎｍより大きい光をフィルタリング除去し、赤色光の主波長が６２０ｎｍ付近にあるため、光を合成する時、大部分の赤色光と黄色光をフィルタリング除去し、これによって、合成された光束における波長が６５０ｎｍを超える近赤外光が非常に少なくなり、特殊な投影装置の需要を満足することができない。

これに鑑みて、本実施例において、光源４０１が出射する励起光は青色光であり、第１波長変換装置４０４における第１波長変換層は黄色光蛍光体であり、青色光による励起で、黄色光が生成され、第２波長変換装置４０５における第２波長変換層は赤色光蛍光体であり、青色光による励起で生成された被励起光は近赤外光を含む赤色光である。また、従来技術における合成された光束に近赤外光が非常に少ないという問題を解決するために、本実施例により提供された光合成部位は、特定の波長域の光線を反射し又は透過することで、光をシームレスに一筋の光に合成することができる。

具体的に、光合成部位４０２２は波長が４８０ｎｍより小さい光線及び波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射するフィルタであり、分光部位４０２１は波長が４８０ｎｍより小さい光線を半透過・半反射する半透過半反射膜シートであり、また、前記分光部位４０２１は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過するフィルタをさらに有する。

図４に示すように、光源４０１が出射する青色光λ４１が分光光合成シート４０２の分光部位４０２１に分光された後、波長が４８０ｎｍより小さい青色光は、異なる経路に沿って伝搬される第１青色光λ４１１と第２青色光λ４１２に形成され、ここで、第１青色光λ４１１の伝搬経路は青色光λ４１の伝搬経路と同じである。

第１青色光λ４１１は第１集光レンズ４０３を通り、第１波長変換装置４０４に入射して第１被励起光、即ち黄色光λ４２を生成し、この黄色光λ４２は第１集光レンズ４０３に集光され、コリメートされて、分光光合成シート４０２の光合成部位４０２２に入射する。ここで、黄色光λ４２における波長が４８０ｎｍより大きく且つ６５０ｎｍより小さい光線は光合成部位４０２２に反射される。

第２青色光λ４１２は第２集光レンズ４０６を通り、第２波長変換装置４０５に入射し、一部の第２青色光λ４１２は反射シートに分光光合成シート４０２の光合成部位４０２２に反射し戻され、一部の第２青色光λ４１２は第２波長変換層に吸収されて第２被励起光、即ち近赤外光を含む赤色光λ４３を生成し、この赤色光λ４３は第２集光レンズ４０６に集光され、コリメートされて、分光光合成シート４０２の光合成部位４０２２に入射する。ここで、波長が４８０ｎｍより小さい第２青色光λ４１２と赤色光λ４３における波長が６５０ｎｍより大きい光線は光合成部位４０２２を透過する。

光合成部位４０２２を透過した波長が４８０ｎｍより小さい光線、光合成部位４０２２に反射された波長が４８０ｎｍより大きく且つ６５０ｎｍより小さい光線、光合成部位４０２２を透過した波長が６５０ｎｍより大きい光線は、シームレスに一筋の光に合成され、この光は各波長帯の光線、特に近赤外光を含む白色光であり、各種の投影装置の需要を満足することが可能である。

ここで、本実施例において、６５０ｎｍを例として波長域を区画しているが、これは、黄色光の６５０ｎｍにおける光損失を１０％以内にすることができるとともに、主波長が６９０ｎｍ付近にある近赤外光の６５０ｎｍにおける光損失を１０％以内にすることもできるからである。当然ながら、その他の実施例において、実際の状況に応じて波長域を区画してもよい。

その他の実施例において、第２青色光λ４１２の伝搬経路が青色光λ４１の伝搬経路と同じである場合、第１波長変換装置４０４と第２波長変換装置４０５の位置は互いに入れ替えている。この時、分光部位は前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光を反射するフィルタであり、光合成部位は前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光と第２励起光を反射するフィルタである。また、第１被励起光、第２被励起光及び第２励起光は波長範囲が異なるため、光合成部位を通った第１被励起光、第２被励起光及び第２励起光は一筋の光に合成されることが可能である。

具体的に、この実施例により提供された光合成部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線及び波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過するフィルタであってもよく、同様に、分光部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線を半透過・半反射する半透過半反射膜シートであってもよく、且つ前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射するフィルタをさらに有する。その光合成の原理は本実施例と同様であるため、ここで繰り返し述べない。

本実施例により提供された発光装置では、励起光が波長変換装置に入射する前の光スポットと角度がいずれも小さいため、分光光合成シートの分光部位において分光を行うことができ、励起光が波長変換装置に入射した後、出射された被励起光の光スポットと角度がいずれもある程度大きくなったため、被励起光が分光光合成シートに入射する時に全体の領域を充填することができるが、分光部位が波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し又は透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し又は反射するフィルタをさらに有するため、分光光合成シートに反射し戻された光線が分光部位に投射ても、前記分光部位のフィルタは依然として光合成を行うことができ、光線の分光部位における損失を無視することができる。

本実施例において、光源に必要な赤色光の割合が小さく、また、赤色光蛍光体は低出力、低温度の時に効率が高いため、赤色光蛍光体を励起するための第２青色光λ４１２の割合が小さく、即ち、第１青色光λ４１１と第２青色光λ４１２の割合は７：３より大きく又は７：３に等しい。

本実施例により提供された発光装置は、光源とフィルタの数を減少させることにより体積とコストを低減させるとともに、分光光合成シートにより異なる波長域の光束を透過し又は反射することにより、重複することなく光をシームレスに連結して波長の連続する白色光を形成し、光合成時の光損失を低減させるとともに、光束における近赤外光を残し、光合成された光束及びそれに含まれた近赤外光のエネルギーを向上させる。

実施例３

本実施例は発光装置を提供する。当該発光装置が実施例２における発光装置と異なる点は主に以下のとおりである。本実施例の第１波長変換装置における第１波長変換層が赤色光蛍光体であり、また、前記赤色光蛍光体が生成する被励起光に近赤外光が含まれており、反射シートを有する第２波長変換装置における第２波長変換層が黄色光蛍光体であり、また、第２励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである。よって、本実施例により提供された発光装置は図５に示されている。

ここで、分光光合成シートの分光部位は、前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光を反射するフィルタであり、光合成部位は、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光と第２励起光を反射するフィルタである。

本実施例により提供された分光部位は波長が４８０ｎｍより小さい光線を半透過・半反射する半透過半反射膜シートであってもよく、且つ、前記分光部位は波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過するフィルタをさらに有し、分光光合成シートの光合成部位は波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を反射するフィルタであってもよい。

光源５０１が出射する青色光λ５１が分光光合成シート５０２の分光部位５０２１により分光された後、波長が４８０ｎｍより小さい青色光は異なる経路に沿って伝搬される第１青色光λ５１１と第２青色光λ５１２に形成され、ここで、第２青色光λ５１２の伝搬経路が青色光λ５１の伝搬経路と同じであり、第２波長変換装置５０４が第２青色光５１２の出射光路に位置するため、図５に示すように、第２波長変換装置５０４は青色光λ５１の出射光路に位置する。

第２青色光λ５１２が第１集光レンズ５０３を通り、第２波長変換装置５０４に入射し、一部の第２青色光λ５１２が直接に分光光合成シート５０２に反射し戻され、もう一部の第２青色光λ５１２が吸収されて第２被励起光、即ち黄色光λ５２を生成し、この黄色光λ５２は第２集光レンズ５０３に集光され、コリメートされて、分光光合成シート５０２に入射する。ここで、黄色光λ５２における波長が６５０ｎｍより小さい光線は光合成部位５０２２に反射される。

第１青色光λ５１１が第１集光レンズ５０６を通り、第１波長変換装置５０５に入射し、第１青色光λ５１１が第１波長変換層に吸収されて第１被励起光、即ち近赤外光を含む赤色光λ５３を生成し、この赤色光λ５３は第１集光レンズ５０６に集光され、コリメートされて、分光光合成シート５０２の光合成部位５０２２に入射する。ここで、赤色光λ５３における波長が６５０ｎｍより大きい光線は光合成部位５０２２を透過する。

光合成部位５０２２に反射された波長が６５０ｎｍより小さい光線と、光合成部位５０２２を透過した波長が６５０ｎｍより大きい光線とは、シームレスに一筋の光に合成され、この光は各波長帯の光線、特に近赤外光を含む白色光であり、各種の投影装置の需要を満足すことが可能である。

同様に、その他の実施例において、第１励起光λ５１１の伝搬経路が前記励起光λ５１の伝搬経路と同じである場合、第１波長変換装置５０５の位置と第２波長変換装置５０４の位置は互いに入れ替えている。この時、分光部位は前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光を透過するフィルタであり、光合成部位は前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光と第２励起光を透過するフィルタである。

この実施例により提供された分光部位は波長が４８０ｎｍより小さい光線を半透過・半反射する半透過半反射膜シートであってもよく、且つ、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射するフィルタをさらに有する。分光光合成シートの光合成部位は波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を透過するフィルタであってもよく、その光合成の原理は本実施例と同様であるため、ここで繰り返し述べない。

実施例４

本実施例は発光装置を提供する。当該発光装置が上述した実施例における発光装置と異なる点は主に以下のとおりである。光源が出射する励起光に青色光と紫外光が含まれており、この時、光源における紫外光をフィルタリング除去するように、分光光合成シートの分光部位は波長が４２０ｎｍより大きく且つ４８０ｎｍより小さい励起光を反射し又は透過する。光合成部位も、透過し又は反射する光線の波長に対して対応的に調整する必要がある。

例えば、励起光が分光光合成シートの分光部位を通り、波長が４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの間にある励起光は二筋の光に分けられ、それぞれ第１波長変換装置と第２波長変換装置に入射し、生成する第１被励起光、第２被励起光と第２励起光が分光光合成シートの光合成部位に反射されると、波長が４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの間にある励起光が透過し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある第１被励起光が反射され、波長が６５０ｎｍより大きい第２被励起光が透過し、一筋の光に合成され、後続の光均一化装置等の装置を通り、投影画像の表示を行う。

実施例５

本実施例は、投影システムを提供する。当該投影システムは、上述したいずれか一つの実施例により提供された発光装置を備える。分光を行ってから光合成を行うことにより、光源とフィルタの数を減少させ、投影システムの体積とコストを低減させることができる。また、分光光合成シートにより異なる波長域の光束を透過し又は反射することにより、重複することなく光をシームレスに連結して波長の連続する白色光を形成し、光合成時の光損失を低減させるとともに、光束における近赤外光を残し、光合成された光束及びそれに含まれた近赤外光のエネルギーを向上させる。

本明細書における各々の実施例は漸進して述べられたものであり、それぞれの実施例はその他の実施例との相違点についての説明に重点を置き、各々の実施例の間の類似部分は互いに参照すればよい。開示された実施例に対する上記説明によれば、当業者は本発明を実現又は使用可能になる。これらの実施例に対する種々の変更は当業者にとっては明らかなものであり、本願において定義された一般原理は、本発明の精神や範囲から逸脱することなく、その他の実施例で実現されることができる。このため、本発明は本願に示されるこれらの実施例に制限されず、本願に開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲に合致するようになっている。

Claims

励起光を出射する光源と、
前記励起光の出射光路に位置し、前記励起光を異なる経路に沿って伝搬される第１励起光と第２励起光に分ける分光部位を有する分光光合成シートと、
前記第１励起光の出射光路に位置し、前記第１励起光を吸収して第１被励起光を生成し、前記第１被励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第１波長変換層を有する第１波長変換装置と、
前記第２励起光の出射光路に位置し、前記第２励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第２波長変換装置とを備え、
前記分光光合成シートは、前記分光部位の周りに位置する、前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光と第２励起光とを一筋の光に合成する光合成部位をさらに有し、
前記分光部位は前記分光光合成シートの中心領域に位置し、且つ、前記分光部位は半透過半反射膜シートであることを特徴とする発光装置。
前記第２波長変換装置は、前記第２励起光を吸収して第２被励起光を生成し、前記第２被励起光を前記分光光合成シートに反射し戻す第２波長変換層をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
前記第２波長変換装置が前記第２波長変換層を有する場合、前記光合成部位は、前記分光光合成シートに反射し戻された前記第１被励起光、第２被励起光及び第２励起光とを一筋の光に合成する光合成部位であることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
前記光合成部位は、前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光と第２励起光を透過するフィルタであり、又は、前記光合成部位は、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光と第２励起光を反射するフィルタであることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
前記分光部位は、前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を反射し、前記第２被励起光を透過するフィルタであり、又は、前記分光部位は前記励起光を部分的に透過し部分的に反射し、前記第１被励起光を透過し、前記第２被励起光を反射するフィルタであることを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
前記第１波長変換層又は第２波長変換層は赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、前記赤色光蛍光体が励起光を吸収して生成する被励起光には近赤外光が含まれていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の発光装置。
前記第２波長変換層が赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、且つ前記赤色光蛍光体が生成する被励起光に近赤外光が含まれている場合、前記第１波長変換層は黄色光蛍光体を有する波長変換層であることを特徴とする、請求項６に記載の発光装置。
前記第１励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線及び６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の発光装置。
前記第２励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が４８０ｎｍより小さい光線及び６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有することを特徴とする、請求項７に記載の発光装置。
前記第１波長変換層が赤色光蛍光体を有する波長変換層であり、且つ前記赤色光蛍光体が生成する被励起光に近赤外光が含まれている場合、前記第２波長変換層は黄色光蛍光体を有する波長変換層であることを特徴とする、請求項６に記載の発光装置。
前記第２励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を反射するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を反射し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を透過し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有することを特徴とする、請求項１０に記載の発光装置。
前記第１励起光の伝搬経路が前記励起光の伝搬経路と同じである場合、前記光合成部位は、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が６５０ｎｍより小さい光線を透過するフィルタであり、前記分光部位は、波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの間にある光線を透過し、波長が６５０ｎｍより大きい光線を反射し、波長が４８０ｎｍより小さい光線を部分的に透過し部分的に反射するフィルタをさらに有することを特徴とする、請求項１０に記載の発光装置。
前記第１波長変換装置と前記分光光合成シートとの間に位置し、且つ前記第１励起光と前記第１被励起光の出射光路に位置する第１集光レンズと、
前記第２波長変換装置と前記分光光合成シートとの間に位置し、且つ前記第２励起光と前記第２被励起光の出射光路に位置する第２集光レンズと、をさらに備えることを特徴とする、請求項８、９、１１又は１２のいずれか１項に記載の発光装置。
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の発光装置を備えることを特徴とする投影システム。