CN103913937B

CN103913937B - 发光装置及其相关投影系统

Info

Publication number: CN103913937B
Application number: CN201310226358.1A
Authority: CN
Inventors: 胡飞; 侯海雄
Original assignee: Appotronics Corp Ltd
Current assignee: Shenzhen Appotronics Corp Ltd; Shenzhen Appotronics Technology Co Ltd
Priority date: 2013-01-01
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: CN103913937A

Abstract

本发明实施例公开了一种发光装置及其相关投影系统，该发光装置包括激发光源和用于吸收激发光以产生受激光的波长转换装置；对所述受激光收集的第一收集装置；激光光源装置，包括激光光源阵列，该激光光源装置用于出射与所述受激光不同颜色的激光光束，且该激光光束从该激光光源装置出射时沿垂直于其光轴的截面呈圆形；波长合光器件，用于将经第一收集装置出射的受激光和来自所述激光光源装置的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射；其中该两束光分别在波长合光器件上的形成的光斑面分布匹配。本发明能提供一种得到激光和波长转换层产生的受激光均匀合光的发光装置。

Description

发光装置及其相关投影系统

技术领域

本发明涉及显示及照明技术领域，特别是涉及一种发光装置及其相关投影系统。

背景技术

在现有技术的投影机中，以固态发光器件，例如固态半导体发光器件，尤其是发光二极管(LED，LightEmittingDiode)为光源的投影机已经得到越来越广泛的使用。顺应于对光源光输出功率的要求越来越高，基于光波长转换的投影机光源因其较强的实用性脱颖而出，该方案将源自于一组固态光源的高功率光投射到波长转换材料上来激发产生具有预定主波长的高功率输出光。

在白光光源中，常用的方案是采用一组固态光源来对波长转换材料进行激发以产生黄色的受激光，再将该黄色受激光和另一组蓝色固态光源发出的蓝光进行合光以产生白光。由于目前照明和显示行业对白光的亮度、使用寿命以及颜色的要求越来越高，激光光源作为比LED光电转换效率、光功率密度更高的新一代照明光源，在投影机光源中被用来和黄色受激光进行合光。

请参阅图1，图1是现有技术中投影机光源的结构示意图。如图1所示，光源系统包括激发光源101和承载黄光波长转换材料的波长转换装置102。黄光波长转换材料吸收激发光源101发出的激发光并出射黄色受激光。收集透镜103位于该黄色受激光的出射光路上，用于对该黄色受激光进行收集。

光源系统还包括蓝色激光光源阵列1、准直透镜阵列2、收集透镜3、第一方棒4、波长合光装置5和第二方棒6。该准直透镜阵列2包括与蓝色激光光源阵列1中各蓝色激光光源11一一对应的准直透镜。蓝色激光光源阵列1中每个蓝色激光光源所发光经与其对应的准直透镜准直后经收集透镜3收集至第一方棒4进行匀光和整形。第一方棒4出射的蓝色激光光束经准直透镜105准直后和收集透镜103出射的黄色受激光经波长合光装置5合成一束白光，然后再被收集透镜106收集至第二方棒6进行匀光。

在该光源结构中，蓝色激光光束的出射光斑和黄色受激光的出射光斑均被整形为长方形，以和投影机中的光阀的形状匹配。因此，激发光在波长转换装置102上形成的光斑呈长方形，而方棒4的光出射口也为与该激发光斑匹配的长方形，以将激光光束的出射光斑整形为长方形。同时，由于该两束光的出射光斑匹配，使得在经波长合光装置5合光并在第二方棒6匀光后能够得到均匀的光斑。

但在实际运用中发现，受激光和激光光束的合光并不够均匀。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种提高激光和波长转换层产生的受激光的合光的均匀度的发光装置。

本发明实施例提供一种发光装置，包括：

激发光源，用于产生激发光；

波长转换装置，包括波长转换层，用于吸收所述激发光并产生第一颜色的受激光；

第一收集装置，用于对所述受激光进行收集；

激光光源装置，包括激光光源阵列，该激光光源装置用于出射与所述受激光不同颜色的激光光束，且该激光光束从该激光光源装置出射时沿垂直于其光轴的截面呈圆形；

波长合光器件，用于将经第一收集装置出射的受激光和来自所述激光光源装置的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射；其中该两束光分别在波长合光器件上的形成的光斑面分布匹配。

本发明实施例还提供一种发光装置，包括：

激发光源，用于产生激发光；

第一收集装置，用于对所述受激光进行收集；

第二收集装置，包括至少一收集透镜，用于对所述激光光束进行收集；

波长合光器件，用于将经第一收集装置出射的受激光和第二收集装置出射的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射，其中所述受激光和所述激光光束在入射该波长合光器件时均呈圆形光锥，且该两个圆形光锥的光锥角的差值的绝对值不大于10度。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括上述发光装置。

与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：

本发明中，由于波长合光器件在将受激光和激光光束进行波长合光时，该两束光在波长合光器件上形成的光斑面分布匹配，这样，在后续光路上对该两束光进行匀光时更加均匀。

附图说明

图1是现有技术中投影机光源的结构示意图；

图2A是本发明实施例中发光装置的一个实施例的结构示意图；

图2B是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图；

图2C是图2A所示发光装置中激光光源阵列的主视图；

图2D是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图；

图3A是一散光片单位面积内入射的准直光束经散光片散射后成形成的光束的光分布；

图3B是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图；

图4A是图2所示实施例中激光光源装置的另一种结构示意图；

图4B是图4A所示激光光源阵列中导光组件的出光面的示意图

图5是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图；

图6A是图5所示实施例中合光装置53的主视图；

图6B是图5所示实施例中合光装置53的侧视图；

图7A是图5所示实施例中激光光源装置的又一种结构示意图；

图7B是图7A所示激光光源阵列的主视图；

图7C是第一激光光源阵列所发光和第二激光光源阵列所发光的合光在沿垂直于其传播方向上的截面上的光斑的示意图；

图8是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中所指的圆形并不只包括几何中的严格的圆形，只要该外轮廓形状与其外接圆的面积的差值小于该形状的面积的10％都可称为圆形；下文中所指的面分布指的是归一化照度分布，角分布指的是归一化光强分布。

下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。

实施例一

请参见图2A，图2A是本发明实施例中发光装置的一个实施例的结构示意图。发光装置包括激发光源201和承载波长转换材料的波长转换装置202、第一收集装置203、激光光源装置1、第二收集装置3、波长合光器件5、第三收集透镜7和第一匀光棒9。

激发光源201用于产生激发光，该激光光源201可以是LED或者是激光二极管，用于对波长转换装置202中的波长转换材料进行激发以产生第一颜色的受激光。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以吸收蓝光并受激发射黄色的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。在本实施例中，激发光源为蓝光LED，波长转换材料具体为黄光荧光粉，用于吸收蓝光以产生黄色受激光。当然，在实际运用中，激发光源和波长转换材料并不限于该举例中的颜色，也可以根据实际需要选择其他颜色。

波长转换装置202为透射式的，即激发光和受激光的光路分别位于波长转换装置202的两侧。由于LED和激光二极管所发光在波长转换装置202上形成的光斑分别呈圆形和椭圆形，为使激发光在波长转换装置202上所形成的光斑和投影机中的显示区域的形状匹配，发光装置200还包括整形装置(图未示)，以对激发光进行整形，使得激发光在波长转换装置202上形成的光斑呈预定形状，一般为长宽比为4：3的长方形。当然，在实际运用中，若该光斑不需要形成预定形状该整形装置也可以省略掉，该预定形状也可以是其他形状。

由于波长转换材料出射受激光时为全角发光，且为朗伯分布，即在不同方向上角分布均匀，第一收集装置203用于对波长转换装置202出射的受激光进行收集，使得受激光呈一准直光束出射。在本实施例中，第一收集装置203包括收集透镜23，用于对受激光进行收集和准直。由于收集透镜23能够收集到的受激光的收集角度θ小于90度，一般为60度至80度，因此，发光装置中后续光路中用到的受激光实际上是收集透镜23所收集到的受激光，在进入收集透镜23前，该部分受激光的光束呈圆形光锥状，且该圆形光锥的光锥角为收集透镜23的收集角度θ。经收集透镜23收集准直后，该受激光的角分布转换为面分布，成为一沿垂直于该准直受激光的传播方向上的截面上的光斑呈圆形的准直光束。

在实际运用中，波长转换装置202也可以是反射式的，即激发光和受激光的光路均位于波长转换装置202的同一侧。如图2B所示，图2B是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。激发光源201经收集透镜204收集后入射至波长转换装置202中，对波长转换材料进行激发以产生受激光。该受激光从波长转换装置202的激发光入射侧出射后，经收集透镜204收集后出射。在该发光装置中，收集透镜204则同时充当了收集激发光的光学元件和收集受激光的第二收集装置203中的收集透镜23。

激光光源装置1包括由复数个激光光源组成的激光光源阵列11，用于产生激光光束。在本实施例中，激光光源阵列中各激光光源用于产生蓝色激光。如图2C所示，图2C是图2A所示发光装置中激光光源阵列的主视图。各激光光源排列成圆形，以使得该激光光束从激光光源装置1出射时沿垂直于其光轴的截面呈圆形。在实际运用中，各激光光源也可以排列成蜂窝状阵列，且阵列的外形接近于圆形。由于各激光光源的底座一般为圆形，因此蜂窝状的排列方法最为紧密。

第二收集装置3包括收集透镜31和准直透镜32。收集透镜31位于激光光源阵列11的出射光路上，用于对激光光束进行收集。在本实施例中，收集透镜31和准直透镜32均为凸透镜。由于激光光源阵列11排布成圆形，其出射的激光光束的面分布呈圆形。经收集透镜31收集后，该圆形的面分布可以转换为圆形的角分布，因此，宏观上收集透镜31出射的激光光束呈圆形光锥状。激光光源阵列11出射激光光束的圆形光斑的直径为D，收集透镜31的焦距为L，则该圆形光锥的光锥角α为arctan(D/2L)。在本实施例中，该激光光束的光锥角与受激光的光锥角θ的差值的绝对值不大于10度。可通过控制激光光源阵列11的尺寸和收集透镜31的焦距来控制该激光光束的光锥角α。准直透镜32用于将该呈圆形光锥的光束准直为一沿垂直于该受激光的光轴的截面上的光斑呈圆形的准直光束。

波长合光器件5用于将第一收集装置203出射的黄色受激光和第二收集装置3出射的蓝色激光光束以波长合光的方式合为一束白光出射。第三收集透镜7将该白光收集至第一匀光棒9中进行匀光。

在现有技术中，为使受激光和激光光束在第一匀光棒中能够均匀合光，一般认为，受激光和激光光束分别在第一匀光棒的入光口处所形成的光斑的面分布需要匹配；因此在现有技术的发光装置中一般会在受激光和激光光束进入第一匀光棒之前先分别用整形装置对该两束光进行整形，以使得该两束光在第一匀光棒的入口处具有相同形状的光斑。但在对现有技术的研究中，由于第一匀光棒是通过对入射于其中的光束的多次反射来使得光束在第一匀光棒的出光口处获得均匀光斑；本发明的发明人发现，由于受激光呈朗伯分布，激光光束呈高斯分布，该两者的角分布不一样，在第一匀光棒的入光口处时即使光斑形状一致，在匀光棒内该匀光棒对这两束光的响应不同，同时，第一匀光棒只能改变光束的面分布而不能改变角分布；因此，该两束光的合光经第一匀光棒匀光后还是不均匀。

在本实施例中，用于光路中的受激光在经收集透镜23之前为一圆形光锥(光锥角为θ)，且角分布均匀；而激光光源阵列11排布成圆形，且激光光源出射的一束激光的发散角较小，以使得能够通过收集透镜31将该近似均匀的面分布转换成近似均匀的角分布，以形成一圆形光锥(光锥角为α)，那么，这两束光分别经过收集透镜23和准直透镜32后，该两束光的角分布均转换为面分布。由于光锥角为α和光锥角θ的差值的绝对值不大于10度，即该两束光的角分布匹配，因此分别经过收集透镜23和准直透镜32后的两束光在波长合光器件上形成的光斑的面分布也匹配。同样道理的，经第三收集透镜7后的该两束光在第一匀光棒9的入口处具有相互匹配的角分布，因此第一匀光棒9对该两束光的响应接近一致。由于第一匀光棒9沿垂直于该匀光棒的方向上的各个截面形状均一致，因此能够改变这两束光的面分布而不改变角分布，使之均等于第一匀光棒9的出光口的形状，相比背景技术，本实施例能够使得激光光束和受激光经第一匀光棒9匀光后得到一个更加均匀的光斑。

当然，在实际运用中，波长合光器件5的后续光路上也可以不是收集透镜和第一匀光棒，也可以是复眼透镜或者其他匀光装置，只要激光光束和受激光在波长合光器件5上面分布匹配，就能够提高在波长合光器件5的后续光路中的匀光装置进行匀光的效果。

在实际运用中，第一收集装置和第二收集装置分别可以不是透镜，而是其他光学元件，只要能够使得激发光和受激光在波长合光器件上形成的光斑面分布匹配即可。

在以上实施例中，在激光光源的数量较多的场合中，激光光源装置发出的激光光束沿垂直于其光轴的截面的口径较大，因此需要第二收集装置将该激光光束进行压缩，使得其沿垂直于其光轴的截面的口径变小，这样才能够在波长合光器件上形成的光斑的与受激光在该波长合光器件上形成的光斑面分布匹配。然而，在激光光源装置发出的激光光束沿垂直于其光轴的截面的口径较小的场合中，无需对该激光光束进行压缩就能够和受激光分别在波长合光器件上形成的光斑面分布匹配，这样第二收集装置即可省略掉。或者，在激光光源和波长合光器件之间也可以放置其他装置，例如匀光装置，而不是放置第二收集装置。这样，激光光束和受激光在波长合光器件上形成的光斑面分布匹配指的是，该两个光斑相互重合的面积占各自的面积的80％以上，且在相重合的光斑面积内，每一点分别在该两个光斑的归一化照度的差值不大于各自的10％。

在本实施例中，由于各激光光源发出的激光具有一定的发散角，为使在后续光路中能够更好的控制各激光光束，激光光源装置1中优选还包括由复数个准直透镜组成的准直透镜阵列(图未示)，其中每一准直透镜对至少一激光光源发出的激光进行准直处理。

由于激光二极管的底座比激光二极管的发光面要大，因此激光光源阵列11发出的激光光束在沿垂直于其传播方向上的截面上一般是形成由相互分离的一个个小椭圆形光斑组合成的光斑阵列，而不是具有均匀照度的一个大光斑。因此，在准直透镜阵列出射激光的出射光路上优选还设有复眼透镜对，用于对激光光源阵列11发出的激光光束进行匀光。优选地，在该复眼透镜对中，位于光路上第一个复眼透镜中各透镜单元的形状优选和波长转换装置202出射受激光的出射光斑的形状一致，以对激光光源装置1出射的激光光束进行整形，以使得激光光束和受激光在第一匀光棒9的入光口处具有相互匹配的角分布以及相互匹配的面分布，进而使得该两束光混合得更加均匀。

在本实施例中，若第二收集装置3的收集透镜31和准直透镜32均为凸透镜时，也可以在该两个透镜之间放置第二匀光棒而不是采用复眼透镜对。如图2D所示，图2D是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。第二匀光棒10沿垂直于该匀光棒的方向上的各个截面形状均一致，以使得该匀光棒只改变激光光束的面分布而不改变角分布。第二匀光棒10的入光口位于收集透镜31的焦点附近，以使得激光光束经收集透镜31收集后进入该第二匀光棒10中进行匀光；出光口位于准直透镜32的焦点上，以使得经第二匀光棒10的激光光束能够经准直透镜32准直。

为得激光光束和受激光在第一匀光棒9的入光口处具有相互匹配的角分布以及相互匹配的面分布，该第二匀光棒沿垂直于该匀光棒的方向上的各个截面形状优选和波长转换装置202出射受激光的出射光斑的形状一致。

优选地，第二匀光棒的入光口处还放置有一散光片13，以对激光光束进行散射，使得激光光束在经第二匀光棒后在沿垂直于其传播方向上的截面上能够是一个具有相对均匀照度的大光斑。当然，在对最终激光光束和受激光在第一匀光棒9匀光后的均匀程度要求不是很高的场合中，也可以不采用散光片13。

如图3A所示，图3A是一散光片单位面积内入射的准直光束经散光片散射后成形成的光束的光分布。该束准直光束经散光片散射后形成一束近似高斯分布的光束。在该束近似高斯分布的光束中，光强为到峰值光强的1/e时的光束的角度为该散光片的一个参数——散射角度σ。在本实施例中，由于激光光源装置1出射的激光光束的角分布是分立的，使用较弱的散射能够使得该激光光束的角分布结合，又不至于改变其光分布，因此散光片13的散射角度不大于进入该第二匀光棒时的激光光束的光锥角的1/4。

在本实施例中，准直透镜32也可以采用凹透镜。准直透镜32采用凸透镜时，第二光学元件组3中收集透镜31和准直透镜32之间的距离为这两个透镜的焦距之和。如图3B所示，图3B是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。在本实施例中，准直透镜32采用凹透镜，则收集透镜31和准直透镜32之间的距离为这两个透镜的焦距之差，因此能够使得第二收集装置3中光路更短。

在本实施例中，还可以采用其他方案可以将激光光源阵列11发出的激光光束在沿垂直于其传播方向上的截面上形成一个具有相对均匀照度的大光斑。请参阅图4A和图4B，图4A是图2所示实施例中激光光源装置的另一种结构示意图，图4B是图4A所示激光光源阵列中导光组件的出光面的示意图。与图2所示实施例中的激光光源装置不同的是，在本实施例中，激光光源阵列中还包括导光组件，具体为由复数个方棒组成的方棒阵列41，各方棒和激光二极管一一对应，以对与其对应的激光二极管所发光进行匀光处理，其中各方棒相互紧密排列，并使得各方棒的出光口组合成圆形。考虑到方棒的形状及其入射端尺寸，每一方棒的入射端还可以是收集来自两个或两个以上激光二极管的激光光束。

在本实施例中，导光组件还可以是与激光光源阵列11中各激光二极管对应的复数根光波导和固定器件，每一光波导对至少一激光二极管发出的激光进行匀光处理，该固定器件把各光波导的出口固定排列以将所有光波导的出口组合成圆形。本实施例中，通过激光在光波导中的传播实现光的均匀化。优选地，本实施例中的光波导的芯层的横界面的形状为长方形或正多边形(如正方形、正六边形)，光波导的外保护层越小越好，以使各光纤实现无缝隙拼接为最佳。

在本实施例中，导光组件还可以是衍射光学元件，该衍射光学元件包括与各激光二极管对应的复数个衍射单元，用于对各激光二极管发出的激发光进行准直处理和匀光处理，其中各衍射单元排列成圆形。

在本实施例中，以上描述的导光组件中的匀光棒阵列、光波导阵列和衍射光学元件等也都能对光束起到整形作用，因此，在激发光入射到波长转换装置202之前也可以采用这些装置来对激发光进行整形，以使得激发光在波长转换装置202上形成的光斑呈预定形状。

实施例二

请参阅图5，图5是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。发光装置包括激发光源201和承载波长转换材料的波长转换装置202、第一收集装置203、激光光源装置1、第二收集装置3、波长合光器件5、第三收集透镜7和第一匀光棒9。

与以上所示实施例的区别在于：在本实施例中，激光光源装置1中的激光光源阵列包括第一激光光源阵列51和第二激光光源阵列52。激光光源装置1还包括合光装置53，该第一激光阵列51所发光经该合光装置53透射形成透射光，该第二激光阵列52所发光经该合光装置52反射形成反射光，该透射光和反射光平行且不重合，该透射光和反射光相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光，且该合光在该合光装置53上的出射时沿垂直于其传播方向上的截面上的光斑呈圆形。这样，能够使得最终所得到的光斑阵列的光斑更加密集，同时光能量密度也更高。

在本实施例中，合光装置53包括第一区域阵列53a和第二区域阵列53b，其中第一区域阵列53a上均设有透射单元，第二区域阵列53a上均设有反射单元，第一激光光源阵列所发光投射到该第一区域阵列53a上并透射形成透射光，第二激光光源阵列所发光投射到第二区域阵列53a上被反射形成反射光。

如图6A所示，图6A是图5所示实施例中合光装置53的结构示意图。合光装置53的一表面被第一激光光源阵列51的投影区域为合光装置53的第一区域阵列53a，设有透射单元，用于使第一激光光源阵列51所发光更好的透射过单向合光装置53，形成透射光。在合光装置53的另一表面上，第二激光阵列52的投影区域53b内设有反射单元，用于反射第二激光阵列52所发光，形成反射光。如图6B所示，图6B是图5所示实施例中合光装置53的侧视图。区域53b在合光装置53的一个表面上间隔设置，各区域53b之间的间隔位置对应的另一表面为区域53a。

上述增透单元可以是增透膜、增透片、增透体或是其他可以增加光的透射率的形式均可。上述反射单元可以是反射膜、反射片、反射体或是其他可以增加光的反射率的形式均可。

在本实施例中，合光装置53还可以是滤光片；相对应的，第一激光光源阵列51和第二激光光源阵列52所发光的波长不同。具体举例来说，第一激光光源阵列51用于产生波长小于450nm的蓝色激光，第二激光光源阵列52用于产生波长大于450nm的蓝色激光，该两束蓝色激光通过滤光片波长合光，其中该两束蓝色激光在该滤光片上形成的光斑相互填充对方光斑间的间隙。由于该两束蓝色激光是通过波长合光，因此该两束蓝色激光在该滤光片上形成的光斑也可以是相互至少部分重叠，以使得最终所得到的光斑阵列的光斑更加密集，同时光能量密度也更高。

如图7A和图7B所示，图7A是图5所示实施例中激光光源装置的又一种结构示意图，图7B是图7A所示激光光源阵列的主视图。与图5所示实施例中的激光光源装置不同的是，在本实施例中，激光光源阵列中的第一激光光源阵列51和第二激光光源阵列52并列设置且位于同一平面上。合光装置53位于第二激光光源阵列52的出射光路上，第二激光光源阵列52所发光进入合光装置53的一侧并经该合光装置53反射形成反射光。第一激光光源阵列51的出射光路上设有第一反射装置71，用于反射第一激光光源阵列51所发光至合光装置53另一侧。第一激光光源阵列51所发光经该合光装置53透射形成透射光。该透射光和反射光平行且不重合，并相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光。如图7C所示，图7C是第一激光光源阵列所发光和第二激光光源阵列所发光的合光在沿垂直于其传播方向上的截面上的光斑的示意图。该合光在该单线反射模块53上的出射时沿垂直于其传播方向上的截面上的光斑呈圆形。

在本实施例中，由于第一激光光源阵列51和第二激光光源阵列52可以并列排布在一个呈长方形的PCB(PrintedCircuitBoard，印制电路板)上，因此可以直接替换背景技术中的呈长方形的激光阵列，并直接在该激光光源阵列的出射光路上放置一反射模块和一合光装置即可，对于替换现有技术中的激光光源阵列较方便。

实施例三

请参阅图8,图8是本发明实施例中发光装置的又一个实施例的结构示意图。发光装置800包括激发光源801和承载波长转换材料的波长转换装置802、第一收集装置803、激光光源装置2、第二收集装置4、波长合光器件6和第一匀光棒8。

本实施例与以上实施例的区别在于：

在本实施例中，第一收集装置803中包括一收集透镜83，用于对波长转换装置802出射的受激光进行收集。该受激光经第一收集装置803后的形状呈圆形光锥状，其中该圆形光锥在入射波长合光器件6上的光锥角为θ2。

第二收集装置4中包括一收集透镜41，用于对激光光源装置2出射的激光光束进行收集。该激光光束经第二收集装置4后的形状呈圆形光锥，其中该圆形光锥在入射波长合光器件6上的光锥角为α2，且光锥角为α2和光锥角θ2的差值的绝对值不大于10度。

第一收集装置803出射的受激光和第二收集装置4出射的激光光束经波长合光器件6波长合光后的合光直接进入第一匀光棒8进行匀光。由于分别经该两个收集装置出射的受激光和激光光束在波长合光器件6上时的角分布匹配，这样在第一匀光棒8的入光口处时角分布也匹配，因此能够在第一匀光棒8内得到均匀的合光。

相比实施例一，本实施例中由于用到的光学元件更少，因此可以降低成本。但是，在本实施例中，由于激光光束在经收集透镜41收集后形成的圆形光锥在进入第一匀光棒8前各个垂直于光轴的截面上的光斑面积较大，而波长转换装置802上的受激光的出射光斑面积较小，因此无法直接在激光光束经收集透镜41后的出射光路上放置一个入光口和出光口的形状和受激光的出射光斑形状一致的匀光棒来对该激光光束进行整形。

当然，在实际运用中，波长合光器件6的后续光路上也可以不是第一匀光棒，而是复眼透镜对。优选地，复眼透镜对和波长合光器件6之间还设有准直装置，用于地经波长合光器件6出射的合光进行准直，以提高复眼透镜对对该合光的匀光效果。容易理解的是，这样，入射至该波长合光器件6上的两个圆形光锥也可以不是逐渐汇聚的光锥，而是逐渐发散的光锥。

上述各实施例中，波长转换装置不限定为一固定装置，该波长转换装置还可以相对于激发光呈运动(转动或移动)状态，以便通过轮换照射波长转换材料来进一步达到保护波长转换材料的目的。波长转换装置还可以进一步包括至少两个具有不同波长转换材料的分区，在这种情况下，轮换照射还可以达到变换光源出射的受激发光颜色的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本发明实施例还提供一种投影系统，包括发光装置，该发光装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该投影系统可以采用各种投影技术，例如液晶显示器(LCD，LiquidCrystalDisplay)投影技术、数码光路处理器(DLP，DigitalLightProcessor)投影技术。此外，上述发光装置也可以应用于照明系统，例如舞台灯照明。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

激发光源，用于产生激发光；

第一收集装置，用于对所述受激光进行收集；

波长合光器件，用于将经第一收集装置出射的受激光光束和来自所述激光光源装置的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射；其中该两束光分别在波长合光器件上的形成的光斑相互重叠的面积占各自的面积的80％以上，且在相重叠的光斑面积内，每一点分别在该两个光斑的归一化照度的差值不大于各自的10％。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置还包括第二收集装置，用于对来自所述激光光源装置的激光光束进行收集和准直；

所述受激光和所述激光光束分别经第一收集装置和第二收集装置后均呈沿垂直于各自光轴的截面呈圆形的准直光束，其中该两个圆形光束在所述波长合光器件上的光斑面分布匹配；

波长合光器件用于将经第一收集装置出射的受激光光束和经第二收集装置出射的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射。

3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，

第一收集装置包括至少一收集透镜；

第二收集装置包括至少一收集透镜和一准直透镜。

4.一种发光装置，其特征在于，包括：

激发光源，用于产生激发光；

第一收集装置，用于对所述受激光进行收集；

波长合光器件，用于将经第一收集装置出射的受激光光束和经第二收集装置出射的激光光束以波长合光的方式合为一束合光出射，其中所述受激光光束和所述激光光束在入射该波长合光器件时均呈圆形光锥，且该两个圆形光锥的光锥角的差值的绝对值不大于10度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源阵列包括第一激光光源阵列和第二激光光源阵列，所述激光光源装置还包括合光装置，该第一激光光源阵列所发光经该合光装置透射形成透射光，该第二激光光源阵列所发光经该合光装置反射形成反射光，该透射光和反射光平行且不重合，该透射光和反射光相互填充对方光斑间的间隙以形成一束合光，且该合光在该合光装置上的出射光斑呈圆形。

6.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，所述合光装置上包括第一区域阵列和第二区域阵列，其中第一区域阵列上均设有透射单元，第二区域阵列上均设有反射单元，第一激光光源阵列所发光投射到该第一区域阵列上并透射形成透射光，第二激光光源阵列所发光投射到第二区域阵列上被反射形成反射光。

7.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，第一激光光源阵列所发光与第二激光光源阵列所发光的波长不同，所述合光装置包括滤光片，用于对该两个激光光源阵列所发光进行波长合光。

8.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于，第一激光光源阵列和第二激光光源阵列并列设置且位于同一平面上；

所述激光光源装置还包括第一反射装置，用于将第一激光光源阵列和第二激光光源阵列中的其中一个激光光源阵列的出射光反射至所述合光装置的一侧上，另一激光光源阵列的出射光从所述合光装置的另一侧入射。

9.根据权利要求1至4任一项所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源阵列的排布呈圆形。

10.根据权利要求1至4任一项所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源装置还包括复数个准直透镜组成的准直透镜阵列，每一准直透镜对至少一所述激光光源发出的激光进行准直。

11.根据权利要求10所述的发光装置，其特征在于，所述准直透镜阵列出射激光光束的出射光路上还设置有复眼透镜对，该复眼透镜对中位于光路上的第一个复眼透镜中各透镜单元的形状和所述波长转换装置出射受激光的出射光斑的形状一致，用于对该激光光束进行匀光和整形；或者，

所述激光光源装置的出射光路上依次设有呈凸透镜的收集透镜和准直透镜，且该两个透镜之间还设置有第二匀光棒，该第二匀光棒的出光口和所述波长转换装置出射受激光的出射光斑的形状一致。

12.根据权利要求11所述的发光装置，其特征在于，所述激光光源装置的出射光路上依次设有呈凸透镜的收集透镜和准直透镜，且该两个透镜之间还设置有第二匀光棒，该第二匀光棒的出光口和所述波长转换装置出射受激光的出射光斑的形状一致；

所述发光装置还包括散光片，设置于所述第二匀光棒的入射端，其中该散光片的散射角度不大于进入该匀光棒时的激光光束的光锥角的1/4。

13.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的发光装置。