本发明专利技术提出一种发光装置和投影装置，包括用于发射激发光的激发光源，和用于接收激发光并发射受激光的波长转换装置，该波长转换装置至少包括一个红光色段。还包括用于驱动波长转换装置与激发光周期性相对运动的驱动装置。还包括与波长转换装置同步运动的滤光装置，该滤光装置至少包括与红光色段相对应的红光滤光段，该红光滤光段将该红光色段发出的光过滤成红光。还包括光收集装置，该光收集装置用于收集并会聚该波长转换装置发出的光使其入射于滤光装置的入射角大于等于25度且小于等于45度。在本发明专利技术的发光装置和投影装置中，利用优化和控制入射于滤光装置光的入射角范围，兼顾了红光光通量和图像显示质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学
，特别是涉及发光装置和投影装置。
技术介绍
目前，投影显示越来越引起人们的重视。目前，主流的投影显示技术是使用数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)作为光阀来调制一个时序的単色光序列，通过与该単色光序列的时序进行同步在屏幕上得到时序的単色光图像，并最终依靠人眼的视觉残留效应将各単色光图像叠加在一起形成彩色图像。在该投影显示技术中，时序的単色光序列的形成是ー个关键技术。ー个方法是使用白光光源聚焦照射在ー个滤光盘上，该滤光盘沿着圆周方向分布有多个颜色的滤光片，这些滤光片随着该滤光盘的周期性匀速转动依次通过该白光光源的聚焦光斑，进而形成各顔色的周期性序列。美国专利7547114公开了另一种可行的方法，即使用一个激发光源照射到ー个由在圆周方向分布有多个荧光粉段的荧光粉色轮，随着该色轮的转动这些荧光粉依次被激发进而实现各颜色的周期性序列。目前这种方案已经成为研究的热热点。然而，该方案存在的问题是，红色荧光粉的效率太低，且使用寿命太短，进而使得红光成为整个光源系统的效率和寿命的瓶颈。为了解决产生红光的问题，有人提出使用高效率且稳定的黄色或绿色荧光粉，通 过滤光片把其发射光谱中的绿光成分过滤掉来产生红光。目前最常用的黄色和绿色荧光粉的发射光谱如图I所示中的101所示。一般定义其中590nm以上的光谱部分为红光，在图I中表示为光谱区域102。当然由于光的颜色随波长是连续变化的，此处的590nm的界线仅是为了方便说明的举例。在实际应用中，该滤光片安装于ー个滤光轮上，该滤光轮与荧光粉色轮同步转动，使得滤光轮上每ー个滤光片都与荧光粉色轮上某一种颜色的荧光粉段相对应。由于黄色和绿色荧光粉被证明具有非常良好的稳定性，这种方法可以很好的解决红光的寿命瓶颈的问题，然而，滤光片的引入产生了新的问题。ー个典型的滤光片的透过率曲线如图2所示，其中201是当入射光线的入射角是O度时的透过率曲线，202、203、204、205则分别是入射光线的入射角是20度、40度、60度、80度时的透过率曲线；由此可见，滤光片的透过率曲线随着入射角度的增大而向短波长方向漂移，即该滤光片对不同入射角的光线存在不同的响应。考虑到荧光粉色轮发出的黄色光或绿色光在入射到该滤光片上时，必然存在ー个角度范围，即形成ー个光锥，因此该滤光片对于入射的黄色光或緑色光的响应应该是对各个不同角度的光线的响应的综合效应。经过实验，可以得到该滤光片对不同角度范围的入射光线的综合的透过率曲线，如图3a所示，其中302是对于入射半角是20度的光锥该滤光片的综合透过率曲线，303、304、305分别是对于入射半角是40度、60度、80度的光锥该滤光片的综合透过率曲线。可以理解，相同光谱的入射光在形成不同入射角的光锥入射该滤光片时，得到的过滤后的出射光的顔色和光通量都是不同的。为了得到特定的红光色坐标，可以通过设计滤光片使综合透过率曲线平移，例如当希望过滤后的出射光的顔色更偏红色，则可以使综合透过率曲线向长波长平移。通过实验，专利技术人发现了这样的规律在将如图I中101所示的黄光光谱过滤到相同的红光色坐标的前提下，入射光光锥的角度范围越大，则过滤后的红光光通量越低，如图3b所示。图中，横坐标是入射光光锥的半角角度，纵坐标是过滤后的红光相対的光通量；在这个实验中，每ー个光锥过滤后的红光的色坐标都是(O. 64，O. 33)。由此可见，为了实现最大的红光光通量输出，入射于滤光片的光锥的角度越小越好。然而，根据光学扩展量守恒定律，光锥的角度变小则意味着光斑的尺寸増大，而光斑尺寸增大进ー步的会引起上述滤光片所在的滤光轮上的轮福光(spoke light)的增加。当相邻两个滤光片的接缝转动到上述光锥所形成的光斑上吋，这两个滤光片会同时对该光斑发生作用进而形成串扰，此时的过滤后的光线称为轮辐光。轮辐光的存在会降低图像显示的 对比度和效果。可以想象，光锥半角角度越小，则光斑的尺寸越大，进而轮辐光越大，图像显示质量越低。综上所述，目前红光光通量与图像的显示质量形成ー对矛盾。
技术实现思路
本专利技术解决的主要技术问题是解决上述的红光光通量与图像的显示质量之间的矛盾。本专利技术提出一种发光装置，包括用于发射激发光的激发光源，和用于接收激发光并发射受激光的波长转换装置，该波长转换装置包括至少两个色段，其中至少包括ー个红光色段，该红光色段包括黄色或緑色波长转换材料。还包括用于驱动波长转换装置与激发光周期性相对运动并使该波长转换装置的至少两个色段周期性的依次被激发光照射的驱动装置。该发光装置还包括设置于波长转换装置光路后端的与波长转换装置同步运动的滤光装置，该滤光装置包括与波长转换装置的至少两个色段相对应的至少两个滤光段，该至少两个滤光段至少包括与红光色段相对应的红光滤光段，该红光滤光段将该红光色段发出的光过滤成红光；还包括设置于波长转换装置和滤光装置的光路之间的光收集装置，该光收集装置用于收集并会聚该波长转换装置发出的光使其入射于滤光装置的入射角大于等于25度且小于等于45度。本专利技术还提出ー种投影装置，包括上述的发光装置。在本专利技术的发光装置和投影装置中，利用优化和控制入射于滤光装置光的入射角范围，兼顾了红光光通量和图像显示质量，实现了两者之间的折衷和整体性能的最优化。附图说明图I是现有的黄色荧光粉的发光光谱；图2是现有ー种过滤红光的滤光片对于不同入射角光线的透过率曲线；图3a是图2所示的滤光片对于不同入射角度范围的光锥的相应；图3b是在达到相同的红光色坐标的前提下图I所显示的光谱经过过滤后的红光光通量与入射光光锥的半角角度之间的关系曲线；图4是在达到相同的红光色坐标的前提下图I所显示的光谱经过过滤后红光光通量与入射光光斑尺寸的关系；图5a、5b和5c是本专利技术第一实施例的不意图；图6是本专利技术第二实施例的示意图；图7是本专利技术第三实施例的示意图。具体实施例方式专利技术人通过实验，得到了在达到相同的红光色坐标的前提下图I所显示的黄光光谱经过过滤后的红光光通量与入射光的光斑尺寸之 间的关系，如图4所示。其中，401指的是入射于滤光片上的入射光锥的半角是10度时的相对光斑尺寸和红光相对亮度，402至409分别指的是入射于滤光片上的入射光锥的半角是20度、25度、30度、40度、45度、50度、60度、70度时的相对光斑尺寸和红光相对亮度。由图中可见，当入射光光锥的半角在10度和25度之间时，相对光斑尺寸很大而红光相对亮度的提升并不显著，而当入射光光锥半角在45度和70度之间时，红光相对亮度过低，当入射光光锥半角大于等于25度且小于等于45度时，可以兼顾相对光斑尺寸与红光相对亮度，实现两者的折衷和整体性能的最优化。其中，更优选的入射光光锥半角为大于等于25度且小于等于35度，这是因为这时红光相对亮度较大，而且该角度范围比较匹配后端的DMD的入射光角度，便于光学设计。本专利技术的第一实施例的结构如图5a所示，其中发光装置500包括用于发射激发光501的激发光源(图中未画出)，和用于接收激发光501并发射受激光的波长转换装置502。图5b是该波长转换装置502的正视图，该波长转换装置502上包括波长转换层503。在本实施例中，波长转换装置502和波长转换层503均被加工成圆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光装置，其特征在于，包括：用于发射激发光的激发光源；用于接收激发光并发射受激光的波长转换装置，该波长转换装置包括至少两个色段；用于驱动所述波长转换装置与所述激发光周期性相对运动并使该波长转换装置的至少两个色段周期性的依次被所述激发光照射的驱动装置；所述波长转换装置的至少两个色段中至少包括一个红光色段，该红光色段包括黄色或绿色波长转换材料；还包括：设置于所述波长转换装置光路后端的与波长转换装置同步运动的滤光装置，该滤光装置包括与所述波长转换装置的至少两个色段相对应的至少两个滤光段，该至少两个滤光段至少包括与所述红光色段相对应的红光滤光段，该红光滤光段将该红光色段发出的光过滤成红光；设置于所述波长转换装置和所述滤光装置的光路之间的光收集装置，该光收集装置用于收集并会聚该波长转换装置发出的光使其入射于所述滤光装置的入射角大于等于25度且小于等于45度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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