CN109164589A - 一种分光合光装置及光源系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分光合光装置及光源系统，包括：分光元件、波长转换装置以及偏振转换元件，其中，分光元件用于使入射至所述分光元件的第一偏振光经分光元件透射或者反射，以作为波长转换装置的入射光；波长转换装置包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，其中，第一偏振光经第一分区后产生受激光，受激光经分光元件反射或透射以进行合光，第二分区用于使入射至第二分区的偏振光透射或者反射；偏振转换元件，经第二分区透射或反射的偏振光经所述偏振转换元件转换成第二偏振光，第二偏振光经分光元件透射或者反射以进行合光，其中，第二偏振光具有与第一偏振光不同的偏振方向。本发明的分光合光装置能够减小光源体积，实现时序的多色光的输出。

Description

一种分光合光装置及光源系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种分光合光装置及光源系统。

背景技术

激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。在显示领域中，就白光的实现来说，使用大功率蓝光LED或蓝光LD来激发荧光物质，使其受激得到绿色、黄色、红色发光的组合来合成白光是目前的一种实现白光的方案，该方案由于其简单、廉价逐渐受到业内研究人员的关注。

目前的激光投影显示产品中，激光光源系统大部分采用激光激发荧光体发光方式实现投影系统的照明，具体实现方式为：光源系统主要是通过荧光轮及其光路结构获得时序的光输出，得到白光，利用荧光轮上的缺口获得蓝光，与盘体上激发的其他黄绿光组合成白光给投影系统使用。

然而常用于激光投影机(例如单片式激光投影机)的光源目前多是采用二向色镜实现对蓝光的透射，对受激光的反射；或是对蓝光的反射，受激光的透射进而实现合光。这样的技术方案具有以下缺点：首先，由于蓝光反射一周后与受激光进行合光，导致该技术方案存在的蓝光效率不高以及光源体积过大的缺陷；其次，由于需要在蓝光光路上使用扩散片消散斑，光路较长使得收集效率降低，导致该部分光路的能量损失比较大，同时消散斑的效果却一般；最后，该光路不方便增加双色激光，比如红色激光，如果强制加入，会进一步造成光源的体积变大。

因此，鉴于上述问题的存在，本发明提出一种新的分光合光装置及光源系统。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种分光合光装置，包括：分光元件、波长转换装置以及偏振转换元件，其中，

所述分光元件，用于使入射至所述分光元件的第一偏振光经所述分光元件透射或者反射，以作为所述波长转换装置的入射光；

所述波长转换装置，包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，其中，所述第一偏振光经所述第一分区后产生受激光，所述受激光经所述分光元件反射或透射以进行合光，所述第二分区用于使入射至所述第二分区的偏振光透射或者反射；

所述偏振转换元件，经所述第二分区透射或反射的偏振光经所述偏振转换元件转换成第二偏振光，所述第二偏振光经所述分光元件透射或者反射以进行合光，其中，所述第二偏振光具有与所述第一偏振光不同的偏振方向。

示例性地，所述分光合光装置还包括反射元件，所述偏振转换元件设置在所述反射元件和所述波长转换装置之间，经所述第二分区透射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光由所述反射元件反射回所述偏振转换元件转换为所述第二偏振光。

示例性地，所述第二偏振光和所述受激光经所述分光元件透射以进行合光，或者，所述第二偏振光和所述受激光经所述分光元件反射以进行合光。

示例性地，所述波长转换装置的所述第二分区为反射区，所述偏振转换元件设置在所述分光元件和所述波长转换装置之间。

示例性地，所述反射区为漫反射区，以消除相干性。

示例性地，经所述分光元件反射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光经所述反射区反射回所述偏振转换元件转换为所述第二偏振光后经所述分光元件透射或反射以进行合光。

示例性地，经所述分光元件反射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光入射至所述第一分区产生所述受激光并反射至所述分光元件透射或反射以进行合光。

示例性地，所述分光元件倾斜设置，以使入射至所述分光元件的第一偏振光的光轴与入射面之间的夹角为45°。

示例性地，所述波长转换装置包括基板，以及形成在所述基板上的所述第一分区内的波长转换材料。

示例性地，所述波长转换装置包括至少两个所述第一分区，在不同的所述第一分区内设置具有不同转换波长的所述波长转换材料。

示例性地，所述具有不同转换波长的所述波长转换材料包括黄光转换材料、绿光转换材料以及红光转换材料。

示例性地，所述第二分区为透光区域或者缺口或者透光的漫散射区域，以使入射至所述第二分区的偏振光透射。

示例性地，所述第二分区为设置在所述基板上的缺口或者设置在所述基板上的透光层。

示例性地，所述波长转换装置还包括：

驱动装置，用于驱动所述波长转换装置按照预定的周期旋转；

连接线，所述连接线将所述驱动装置电连接至外部电源。

示例性地，所述分光合光装置还包括：

第一整形透镜，设置在所述分光元件与所述波长转换装置之间，以对所述分光元件的出射光聚焦同时对所述受激光和所述第二偏振光进行准直。

示例性地，所述分光合光装置还包括第二整形透镜，所述第二整形透镜设置在所述偏振转换元件和所述波长转换装置之间，以对经所述第二分区透射或者反射的偏振光进行准直同时对经所述偏振转换元件出射的偏振光进行会聚。

示例性地，所述分光元件包括偏振分光镜；和/或，所述偏振转换元件包括四分之一波片。

示例性地，第一偏振光为具有线偏振或近似线偏振的偏振光。

本发明再一方面还提供一种光源系统，所述光源系统包括：

第一光源，用于发射第一偏振光，作为所述分光合光装置的入射光；

前述的分光合光装置。

示例性地，所述光源系统还包括设置在所述第一光源与分光元件之间的光路整形元件，用于对所述第一偏振光进行准直整形。

示例性地，所述光源系统还包括散射片，设置在分光元件与所述第一光源之间，用于对所述第一偏振光进行消除相干性的处理。

示例性地，所述光源系统还包括第二光源，所述第二光源与所述第一光源分别设置在所述分光元件的两侧或者设置在所述分光元件的同一侧的不同位置，所述第二光源发射的光经所述分光元件反射或透射以进行合光。

示例性地，所述第一光源为激光光源，用于发射具有线偏振或近似线偏振的所述第一偏振光。

综上所述，本发明的分光合光装置利用光源的偏振特性，使用分光元件实现对第一偏振光的选择性透射及反射，同时配合旋转式的波长转换装置和偏振转换元件，实现时序的多色光的输出，从而得到所需要的时序光；并且，本发明的分光合光装置能够减小光源体积，提升光路的效率；以及还能够减轻散斑。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1示出了目前激光投影机常用的光源结构的示意图；

图2示出了本发明的一实施例中的分光合光装置的结构示意图；

图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的主视图；

图3B示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的侧视图；

图4示出了本发明的一实施例中的光源系统的结构示意图；

图5示出了本发明的再一实施例中的光源系统的结构示意图；

图6示出了本发明的又一实施例中的光源系统的结构示意图；

图7示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的局部主视图；

图8示出了本发明的再一实施例中的光源系统的结构示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

目前激光投影机常用的光源结构如图1所示，所述激光投影机包括激光光源11，以及在激光光源的光路上依次设置的光路整形元件(例如凸透镜12、凹透镜13)，扩散片14、二向色镜15和荧光轮，其中，所述荧光轮包括荧光轮盘17和设置于所述荧光轮盘表面的荧光材料18，荧光材料18用于产生不同颜色的光，其中在所述光源结构中还包括多个反射组件，用于引导激光光源11发出的光经过荧光轮后再次投射往二向色镜15以形成部分出射光。

其中，下面结合附图以激光光源发射蓝色激光为例进行详尽的说明，在附图1中实线表示的是蓝光激光的光路走向。光源11发出的蓝色激光经过光路整形元件中的凸透镜12、凹透镜13，二向色镜15后，穿过荧光轮的缺口直接出射，蓝色激光经所述多个反射组件绕一圈后又通过二向色镜出射，形成部分出射光23。荧光部分的光路走向见图中的虚线箭头所示，蓝色激光照射荧光轮上的荧光材料产生受激光，受激光反射后形成光线24并通过二向色镜15反射形成出射光，受激光的出射光25与蓝光出射光23合色，以得到输出白光。

现有技术方案中由于蓝光需要绕一圈后形成出射光与受激发光的出射光合光，导致光源的体积比较大，而且由于需要在蓝光光路上使用扩散片消散斑，导致该部分光路的能量损失比较大，同时消散斑的效果一般，进而导致激光光源系统总体光利用效率低。此外，该光路不方便增加双色激光，比如红色激光，如果强制加入，造成体积的膨胀。

为了解决上述问题，本发明提供一种分光合光装置，所述分光合光装置包括分光元件、波长转换装置以及偏振转换元件，其中，

所述分光元件，用于使入射至所述分光元件的第一偏振光经所述分光元件透射或者反射，以作为所述波长转换装置的入射光；

所述波长转换装置，包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，其中，所述第一偏振光经所述第一分区后产生受激光，所述受激光经所述分光元件反射或透射以进行合光，所述第二分区用于使入射至所述第二分区的偏振光透射或者反射；

所述偏振转换元件，经所述第二分区透射或反射的偏振光经所述偏振转换元件转换成第二偏振光，所述第二偏振光经所述分光元件透射或者反射以进行合光，其中，所述第二偏振光具有与所述第一偏振光不同的偏振方向。

本发明的分光合光装置利用光源的偏振特性，使用分光元件实现对第一偏振光的选择性透射及反射，同时配合旋转式的波长转换装置和偏振转换元件，实现时序的多色光的输出，从而得到所需要的时序光；并且，本发明的分光合光装置能够减小光源体积，提升光路的效率；以及还能够减轻散斑。

下面，参考图2至图8对本发明的分光合光装置以及光源系统做详细说明。其中，图2示出了本发明的一实施例中的分光合光装置的结构示意图；图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的主视图；图3B示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的侧视图；图4示出了本发明的一实施例中的光源系统的结构示意图；图5示出了本发明的再一实施例中的光源系统的结构示意图；图6示出了本发明的又一实施例中的光源系统的结构示意图；图7示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的局部主视图；图8示出了本发明的再一实施例中的光源系统的结构示意图。

作为示例，如图2所示，本发明的分光合光装置包括所述分光合光装置包括分光元件1、波长转换装置2以及偏振转换元件3，三者结合以实现多色光的时序输出，完成单色光到白光的转换。

在一个示例中，分光元件1用于使入射至所述分光元件1的第一偏振光101经所述分光元件1透射或者反射，以作为所述波长转换装置2的入射光，例如，如图2所示，所述第一偏振光101经所述分光元件1反射至波长装换装置2，或者，如图5所示，所述第一偏振光101经所述分光元件1透射至波长装换装置2。

所述第一偏振光101可以是任意的偏振光，例如所述第一偏振光101为具有线偏振或近似线偏振的偏振光。

其中，所述分光元件1选用偏振分光镜或其他可以实现对具有不同偏振方向(也指偏振状态)的偏振光分别透射和反射的目的光学元件，在此不再赘述。

示例性地，分光元件1可选用偏振分光镜PBS(Polarized Beam Splitter)，该偏振分光镜可以是棱镜，也可以是平面镜。

所述分光元件倾斜设置，以使入射至所述分光元件的第一偏振光的光轴(也称第一偏振光的中心轴)与入射面之间的夹角为45°，例如，分光元件(例如所述偏振分光镜)1相对于水平面倾斜45度设置，由于第一偏振光出射后通常具有一定的发散角，光轴之外的其他光线和该光轴大体近似平行，除了光轴之外的其他光线与入射面的夹角可能不为45°，但是和45°的偏差不会很大。这样设置的目的是使经所述波长转换装置改变波长后的受激光102经所述分光元件1反射前后相互垂直，以及使经所述分光元件反射前后的第一偏振光101相互垂直，同时使偏振转换元件出射的第二偏振光105经所述分光元件1反射前后相互垂直，如图5所示。

示例性地，如图3A和图3B所示，所述波长转换装置2为旋转式的波长转换装置，其绕其旋转轴进行周期性的旋转，可选地，所述波长转换装置包括轮式波长转换装置和桶式波长转换装置中的一种。例如，所述波长转换装置2选用轮式或桶式荧光装置，如图3A所示。

在一个示例中，所述波长转换装置2包括至少一个第一分区(例如图3A中的分区一211、分区二212和分区三213)和至少一个第二分区214(例如图3A中的空白区)，其中，所述第一偏振光101经所述第一分区改变波长后产生受激光102，所述受激光102经所述分光元件1透射(如图2所示)或者反射(如图5所示)以进行合光，所述第二分区用于使入射至所述第二分区的偏振光透射(如图2所示)或者反射(如图6所示)。

对于第一分区和第二分区的数量以及大小尺寸可以根据实际需要进行合理选择，其中一个以上的第二分区可以对入射到该第二分区的偏振光透射或者反射，一个以上的第一分区转换入射到该第一分区的偏振光的波长而产生受激光，由于波长转换装置的旋转，使得入射到波长转换装置的偏振光在不同的时间段会通过不同的分区，而不同的第一分区和第二分区对入射光进行不同的处理，在入射到第一分区时产生受激光，而在入射到第二分区时要么透射要么反射，因此，第一偏振光经过波长转换装置后时序的输出，由于受激光和入射光的波长不同，也即其为不同颜色的光，在包括多个不同转换波长的波长转换材料的第一分区上产生了多种颜色的光，因此，其最终会时序的输出多种颜色的光，而该多种颜色的光最终经分光元件1透射或反射后进行合光，可以合成白色光，或者其他所需要颜色的光。

在一个示例中，如图3A所示，所述波长转换装置2包括基板20，以及形成在所述基板20上的所述第一分区内的波长转换材料，例如，所述基板20可以为圆形基板20，所述波长转换材料在所述基板20的周向上设置，在基板上形成扇环形、半环形等，对于不同转换波长的波长转换材料还可以在所述基板的外周缘附近在周向上排列设置。

基板20是由铜、铝等形成的金属基材，通过银蒸镀等对该基板20的激发光照射装置侧的表面进行镜面加工，以使受激光反射出波长转换装置2。所述波长转换材料形成在进行了镜面加工的基板20的表面。

示例性地，所述波长转换装置2包括至少两个所述第一分区，在不同的所述第一分区内设置具有不同转换波长的所述波长转换材料，其中，所述具有不同转换波长的所述波长转换材料包括黄光转换材料、绿光转换材料以及红光转换材料。例如，如图3A所示，所述波长转换装置包括3个第一分区，例如分区一211、分区二212、分区三213，其中，这3个分区具有不同转换波长的波长转换材料，例如，分区一211为红光转换材料、分区二212为绿光转换材料、分区三213为黄光转换材料。

在一个示例中，如3A所示，所述第二分区214为透光区域或者缺口或者透光的漫散射区域，以使入射至所述第二分区214的偏振光透射，其中，在所述第二分区214为透光的漫散射区域时，该漫散射区域还可以对经过该区域的光进行消除相干性处理，以减弱散斑。可选地，所述第二分区214为设置在所述基板20上的缺口或者设置在所述基板20上的透光层。

在另一个示例中，如图7所示，所述波长转换装置2的所述第二分区214为反射区，以对入射到该反射区的光进行反射，其中，较佳地，所述反射区为漫反射区，以消除相干性，减轻散斑。

值得一提的是，在所述波长转换装置上设置两个以上的所述第二分区时，其与第一分区之间的在基板上的位置可以是任意的，例如交替的排列在基板的周向上。

可选地，所述波长转换装置2配置为与入射至波长转换装置的光束的光轴正交。

在一个示例中，如图3B所示，所述波长转换装置还包括驱动装置216，用于驱动所述波长转换装置2按照预定的周期旋转。可选地，所述驱动装置216包括马达，所述基板20大致为圆盘状，其中心部固定到马达的轴部。

在一个示例中，如图3A和图3B所示，所述波长转换装置还包括连接线215，所述连接线215将所述驱动装置216电连接至外部电源，以对所述驱动装置216供电使其带动所述波长装换装置旋转。

可选地，所述波长装换装置旋转2还可以进一步包括散热器(未示出)，用于将波长转换材料产生的热及时散发以对所述波长装换装置降温。

在一个示例中，如图2和图5所示，本发明的分光合光装置还包括偏振转换元件3，经所述第二分区1透射或反射的偏振光经所述偏振转换元件3转换成第二偏振光105，所述第二偏振光具有与所述第一偏振光不同的偏振方向，所述第二偏振光105经所述分光元件1透射(如图2所示)或者反射(如图5所示)以进行合光。

所述偏振转换元件3可以是任意的能够改变偏振方向的元件，例如，1/4波片，线偏振光经过1/4波片转换为圆偏振光，而圆偏振光经过1/4波片则转换为线偏振光。

在一个示例中，如图2、图4和图5所示，本发明的分光合光装置还包括反射元件4，所述偏振转换元件3设置在所述反射元件4和所述波长转换装置2之间，经波长转换装置2的第二分区透射的所述第一偏振光101经所述偏振转换元件3转换为圆偏振光103，由所述反射元件反射回的圆偏振光104经所述偏振转换元件3转换为所述第二偏振光105。

示例性地，第二偏振光105和第一偏振光101具有不同的偏振方向，所述第一偏振光101和所述第二偏振光105中的一个经所述分光元件1透射，则另一个经所述分光元件1反射，例如，两者偏振方向相反。在本发明中第二偏振光105和第一偏振光101相比仅是改变了偏振方向，而不会影响其波长，例如，第一偏振光101为蓝色激光，则第二偏振光105仍然为蓝色激光。

所述反射元件4可以包括反射镜，或者其他适合的具有反射作用的元件。

在一个示例中，如图2和如图4所示，所述第二偏振光105和所述受激光102经所述分光元件1透射以进行合光，或者，如图5所示，所述第二偏振光105和所述受激光102经所述分光元件1反射以进行合光。

如图2示出了本发明的分光合光装置的一种光路结构，下面结合该光路结构对一种实施例中的分光合光装置的光路进行解释和说明。

如图2所示，入射至所述分光元件1的第一偏振光101经所述分光元件1反射，作为入射光入射至波长转换装置2，该波长转换装置2为轮式波长转换装置。在波长转换装置旋转的过程中，经所述分光元件1反射的第一偏振光入射到第一分区时，产生受激光102，该受激光102经所述分光元件1透射出去以进行合光；而经所述分光元件1反射的第一偏振光入射到波长装换装置的第二分区(图2中为透光区域)时，第一偏振光101直接透过而入射至偏振转换元件(例如1/4波片)3，产生相位延时，线偏振的第一偏振光101转变为圆偏振光103，入射至反射元件4上后，经反射原路返回的圆偏振光104再次经过偏振转换元件而转变为第二偏振光105出射，第二偏振光105的偏振方向与第一偏振光101的偏振方向相反，第二偏振光105经分光元件1透射出去以进行合光，最终受激光102与第二偏振光105合光形成白光，由于波长装换装置是旋转的，所以受激光和第二偏振光105时序的输出。

在一个示例中，如图4至图6所示，所述分光合光装置还包括第一整形透镜1061和第二整形透镜1062，第一整形透镜1061设置在所述分光元件1与所述波长转换装置2之间，以对所述分光元件1的出射光聚焦同时对所述受激光102和所述第二偏振光105进行准直；所述第二整形透镜1062设置在所述偏振转换元件3和所述波长转换装置2之间，以对经所述波长转换装置2的第二分区透射(如图4和图5所示)或者反射(如图6所示)的偏振光进行准直同时对经所述偏振转换元件3出射的偏振光进行会聚，例如，如图4和图5所示，所述第二整形透镜1062设置在所述偏振转换元件3和所述波长转换装置2之间，以对经所述波长转换装置2的第二分区透射的第一偏振光进行准直，同时对经所述偏振转换元件3出射的第二偏振光105进行会聚，该第二偏振光105经第二整形透镜1062会聚后经所述波长装换装置的第二分区透射，再经第一整形透镜1061准直后入射至分光元件1之后透射进行合光。

可选地，所述第一整形透镜1061和所述第二整形透镜1062可以是具有准直和会聚作用的透镜，在本实施例中，所述第一整形透镜1061和所述第二整形透镜1062均包括凸透镜，其还可以包括其他的多个透镜组成的透镜组，在此不做具体限定。该整形透镜能够大大减小光源系统的尺寸。

其中，所述波长转换元件设置于前述整形透镜的焦点前后，例如所述波长转换元件设置于所述整形透镜的焦点上或者前后适当的距离范围之内，具体地距离范围可以根据实际需要进行设置，并不局限于某一数值范围。

在另一个示例中，如图5所示，入射至所述分光元件1的第一偏振光101经所述分光元件1透射，以作为所述波长转换装置的入射光1011，入射光1011(也即第一偏振光)经所述波长转换装置的第一分区改变波长后产生受激光102，所述受激光102经所述分光元件1反射以进行合光，所述第二分区用于使入射至所述第二分区的偏振光透射，经所述偏振转换元件3转换成第二偏振光105，所述第二偏振光105经所述分光元件1反射以进行合光。

在再一个示例中，如图6所示，所述波长转换装置2的第二分区设置为反射区(例如漫反射区)，所述偏振转换元件3设置在所述分光元件1和所述波长转换装置2之间。第一偏振光101经所述分光元件1反射作为入射光1011入射至偏振转换元件3，经偏振转换元件3转换为圆偏振光103经第二整形透镜1062会聚并入射至波长转换装置的反射区，经反射区漫反射后的圆偏振光104(圆偏振光104的圆偏振方向和圆偏振光103相反)经第二整形透镜1062准直后入射到偏振转换元件3，再经偏振转换元件3转换为线偏振的第二偏振光105，第二偏振光105与第一偏振光101垂直，第二偏振光105经所述分光元件1透射以进行合光，而经偏振转换元件3转换为圆偏振光103入射至波长转换装置的第一分区产生受激光102，受激光102经反射后，经第二整形透镜1062准直后，再依次透过偏振转换元件3和分光元件1以和受激光102进行合光。

至此完成了对本发明的分光合光装置的主要结构的解释和说明，该分光合光装置还包括其他可能的元件，在此不做赘述。本发明的分光合光装置包括

本发明的分光合光装置利用光源的偏振特性，使用分光元件实现对第一偏振光的选择性透射及反射，同时配合旋转式的波长转换装置和偏振转换元件，实现时序的多色光的输出，从而得到所需要的时序光；并且，通过所述设置可以避免激发光需要绕一圈后才能与受激发光合光导致光源的体积比较大的弊端，将本发明的分光合光装置应用于光源系统能够减小光源的体积，提升光路的效率；以及还能够减轻散斑。

在本发明的另一个实施例中，还提供一种光源系统，该光源系统包括：

第一光源，用于发射第一偏振光，作为分光合光装置的入射光，以及前述实施例中的分光合光装置。

由于本发明的光源系统包括前述的分光合光装置，因此，其光源系统的体积小，光路的效率高；以及具有较少的散斑。

下面参考图4至图6以及图8对本发明的光源系统进行解释和说明。在不冲突的前提下，本发明的实施例是可以相互结合的。

本发明的光源系统包括第一光源10，用于发射第一偏振光101，作为分光合光装置的入射光。也即所述光源发射具有线偏振或近似线偏振的第一偏振光101，例如蓝色激光。

所述第一偏振光101可以为蓝色光、红色光、紫色光或者紫外光等，但并不以上述为限，第一偏振光101可以为任意颜色。所述光源为激光光源，由特定的激光光源装置发射具有单一偏振特性的激光，目前使用较多的是日本日亚公司的445nm/30W的激光光源，当然也可以使用其他激光光源。为了保证光源的出光效果，根据使用的激光光源数量及偏振特性不同，可适当调整合光的光路。

在一个示例中，所述光源系统还包括设置在所述第一光源10与分光元件1之间的光路整形元件，用于对所述第一偏振光101进行准直整形。

其中，光路整形元件使与从光源入射的照明光的中心轴垂直的面内的照度均匀化。可选地，当第一光源10发射的光满足特定需求时，光路整形元件可以不包括在光源系统中。

示例性地，所述光路整形元件至少包括透镜阵列，所述透镜阵列包括多个透镜，例如凸透镜、双凹透镜、D透镜、柱形透镜等，其中透镜的数目、种类以及设置方式，可以根据实际需要进行设置。在本发明的一实施例中，所述光路整形元件包括在第一偏振光101的光路上依次设置的凸透镜107和双凹透镜108，以对光源的出射的第一偏振光101进行调整。

在一个示例中，所述光源系统还包括散射片109，散射片109设置在分光元件1与所述第一光源10之间，用于对所述第一偏振光101进行消除相干性的处理，从而减轻散斑，其中，在本实施例中，所述散射片109设置在所述光路整形元件与分光元件1之间，例如设置在双凹透镜108和分光元件1之间。

进一步地，所述光源系统包括前述实施例中的合光分光装置，为避免重复，在此不再对合光分光装置进行详细描述。

进一步，所述光源系统还进一步包括光合成元件，用于将受激光102和偏振分光镜的透射出光(例如第二偏振光105)进行合光。

进一步，所述光源可以为单色光源，还可以为双色光源或是多色光源。

由于本发明的光源系统结构的特性，使得在光源系统的光路中很容易的增加其他的第二光源，该第二光源和第一光源构成双色光源，或者还可增加更多个补充光源，以和第一光源构成多色光源。例如，以双色光源为例，如图8所示，光源系统还包括第二光源10’，所述第二光源10’与所述第一光源10分别设置在所述分光元件1的两侧，所述第二光源10’发射的光经所述分光元件1反射以进行合光，例如与受激光102以及第二偏振光105进行合光。由于该图8和图6的光路相比仅是增加了第二光源10’，因此，对于该图8的光路结构的描述可以参考前述实施例中有关图6的光路描述。

在另一个示例中，还可以将所述第一光源和第二光源设置在所述分光元件1的同一侧的不同位置，例如设置在如图5所示的光路结构中，使所述第二光源发射的出射光的传输方向和第一偏振光的传输方向大体呈90°，并使第二光源发射的出射光具有和第一偏振光相同的偏振态，从而其经分光元件1透射以进行合光。

所述第二光源发射的出射光可以与所述第一光源发射的出射光具有不同颜色，例如，所述第一光源发射蓝色激光，所述第二光源则发射红色激光。

示例性地，在所述第二光源10’和所述分光元件1之间还可以设置光路整形元件，该光路整形元件具有和前述实施例中的光路整形元件相同的作用，用于对所述第二光源10’发射的出射光进行准直整形。该光路整形元件可以包括凸透镜，或者和前述实施例中光路整形元件相同的结构，在此不做具体限定。

至此完成了对本发明的光源系统的解释和说明，对于完整的光源系统还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的光源系统可以应用于任何需要合成光的应用场景中，包括但不限于应用于激光投影机，例如单片式激光投影机。本发明的光源系统能够实现时序的多色光的输出，得到激光投影机所需要的时序光。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (23)

1.一种分光合光装置，其特征在于，所述分光合光装置包括分光元件、波长转换装置以及偏振转换元件，其中，

所述分光元件，用于使入射至所述分光元件的第一偏振光经所述分光元件透射或者反射，以作为所述波长转换装置的入射光；

所述波长转换装置，包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，其中，所述第一偏振光经所述第一分区后产生受激光，所述受激光经所述分光元件反射或透射以进行合光，所述第二分区用于使入射至所述第二分区的偏振光透射或者反射；

所述偏振转换元件，经所述第二分区透射或反射的偏振光经所述偏振转换元件转换成第二偏振光，所述第二偏振光经所述分光元件透射或者反射以进行合光，其中，所述第二偏振光具有与所述第一偏振光不同的偏振方向。

2.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述分光合光装置还包括反射元件，所述偏振转换元件设置在所述反射元件和所述波长转换装置之间，经所述第二分区透射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光由所述反射元件反射回所述偏振转换元件转换为所述第二偏振光。

3.如权利要求2所述的分光合光装置，其特征在于，所述第二偏振光和所述受激光经所述分光元件透射以进行合光，或者，所述第二偏振光和所述受激光经所述分光元件反射以进行合光。

4.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述波长转换装置的所述第二分区为反射区，所述偏振转换元件设置在所述分光元件和所述波长转换装置之间。

5.如权利要求4所述的分光合光装置，其特征在于，所述反射区为漫反射区，以消除相干性。

6.如权利要求4或5所述的分光合光装置，其特征在于，经所述分光元件反射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光经所述反射区反射回所述偏振转换元件转换为所述第二偏振光后经所述分光元件透射或反射以进行合光。

7.如权利要求4或5所述的分光合光装置，其特征在于，经所述分光元件反射的所述第一偏振光经所述偏振转换元件转换为圆偏振光，所述圆偏振光入射至所述第一分区产生所述受激光并反射至所述分光元件透射或反射以进行合光。

8.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述分光元件倾斜设置，以使入射至所述分光元件的第一偏振光的光轴与入射面之间的夹角为45°。

9.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述波长转换装置包括基板，以及形成在所述基板上的所述第一分区内的波长转换材料。

10.如权利要求9所述的分光合光装置，其特征在于，所述波长转换装置包括至少两个所述第一分区，在不同的所述第一分区内设置具有不同转换波长的所述波长转换材料。

11.如权利要求10所述的分光合光装置，其特征在于，所述具有不同转换波长的所述波长转换材料包括黄光转换材料、绿光转换材料以及红光转换材料。

12.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述第二分区为透光区域或者缺口或者透光的漫散射区域，以使入射至所述第二分区的偏振光透射。

13.如权利要求9所述的分光合光装置，其特征在于，所述第二分区为设置在所述基板上的缺口或者设置在所述基板上的透光层。

14.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括：

驱动装置，用于驱动所述波长转换装置按照预定的周期旋转；

连接线，所述连接线将所述驱动装置电连接至外部电源。

15.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述分光合光装置还包括：

第一整形透镜，设置在所述分光元件与所述波长转换装置之间，以对所述分光元件的出射光聚焦同时对所述受激光和所述第二偏振光进行准直。

16.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述分光合光装置还包括第二整形透镜，所述第二整形透镜设置在所述偏振转换元件和所述波长转换装置之间，以对经所述第二分区透射或者反射的偏振光进行准直同时对经所述偏振转换元件出射的偏振光进行会聚。

17.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，所述分光元件包括偏振分光镜；和/或，所述偏振转换元件包括四分之一波片。

18.如权利要求1所述的分光合光装置，其特征在于，第一偏振光为具有线偏振或近似线偏振的偏振光。

19.一种光源系统，其特征在于，所述光源系统包括：

第一光源，用于发射第一偏振光，作为所述分光合光装置的入射光；

如权利要求1-18任一项所述的分光合光装置。

20.如权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括设置在所述第一光源与分光元件之间的光路整形元件，用于对所述第一偏振光进行准直整形。

21.如权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括散射片，设置在分光元件与所述第一光源之间，用于对所述第一偏振光进行消除相干性的处理。

22.如权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述光源系统还包括第二光源，所述第二光源与所述第一光源分别设置在所述分光元件的两侧或者设置在所述分光元件的同一侧的不同位置，所述第二光源发射的光经所述分光元件反射或透射以进行合光。

23.如权利要求19所述的光源系统，其特征在于，所述第一光源为激光光源，用于发射具有线偏振或近似线偏振的所述第一偏振光。