[發明專利]合光光源及使用該合光光源的照明裝置和投影顯示裝置

有效

• 申請號: 201210574899.9
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103901706A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李屹;楊毅
• 申請（專利權）人: 深圳市光峰光電技術有限公司
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/14;G02B5/20;G02B27/10;F21V9/10
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技術領域

本發明涉及投影顯示及照明等光源領域，尤其涉及一種合光光源及使用該合光光源的照明裝置和投影顯示裝置。

背景技術

在投影顯示及照明等領域，經常要利用合光裝置將不同顏色的光進行合光。最簡單的合光裝置是利用特定的分光濾光片對不同顏色的光實現透射或反射，從而實現波長合光。

圖1是現有技術中利用波長合光的一種常見的合光光源。在圖1中，11是藍色激發光源，12為第一濾光片，13為收集透鏡，14為綠色熒光粉，15為反射基板，161和162為受激光，17為紅光LED，18為激發光。激發光源11發出的藍色激發光18先透射第一濾光片12，然后透過收集透鏡13入射到綠色熒光粉14上。作為第一光源的綠色熒光粉14涂敷在反射基板15上，它在藍色激發光18的激發下發出綠色受激光，該綠色受激光經過收集透鏡13收集后，與作為第二光源的紅光LED17發出的紅光通過第一濾光片合為一束。

在現有的合光光源中，收集透鏡13對綠色受激光起著收集準直的作用。然而，實際受激光經透鏡收集準直后仍然會有一定的發散角，該發散角使得準直光入射于第一濾光片時的入射角不同，以圖1中的受激光161和162為例，若準直光的發散半角為10度，則相對于第一濾光片12，受激光161的入射角為35度，受激光162的入射角為55度，中心光的入射角為45度。第一濾光片對不同入射角的入射光會有不同的光譜響應。在圖1所示的合光光源中，第一濾光片12透射藍光和紅光而反射綠光，其光譜響應曲線隨入射角的增大而向短波長方向漂移，如圖2所示。這樣，在圖1所示的系統中，準直光束經過第一濾光片反射后，各個位置的輸出光顏色是不同的：受激光161偏黃色而受激光162偏綠色，中心光在兩者之間。這樣的光束顏色是不均勻的，影響后端的光照射效果。

一種解決方案是將第一濾光片換成反射鏡，反射鏡對于不同角度的不同色光全部反射，沒有顏色差別，但是卻無法實現波長合光的功能。

另一種解決方案是如圖3所示的，設計將第一濾光片的光譜響應曲線向長波長平移。這樣雖然綠色熒光經過準直后仍有一定的發散角，使得不同位置的準直光的入射角不同，但由于在35-55度入射角范圍內，第一濾光片都能對整個光譜范圍的綠色光起反射作用，其反射的顏色差別很小，所以也不會出現輸出光顏色不均勻的問題。但問題在于這時紅光會承受比較大的透射損失，尤其是光束中以小于45度入射的紅光會被反射，同時紅光的輸出光就會出現和上述綠光的輸出光相似的顏色不均勻的現象。

總之，由于用于合光的兩種光的光譜相隔比較近（雖然不一定有交疊），其間隔不足以容納第一濾光片的光譜響應曲線在不同入射角下的光譜漂移的幅度，導致輸出光的顏色不均勻。

發明內容

本發明為解決光譜間距較小的兩束光合光時由于光束入射角不同而造成的輸出光顏色不均勻性的問題，提出了一種合光光源及使用該合光光源的照明裝置和投影顯示裝置，包括：

第一光源，用于產生發散的第一光束，該第一光束的發散半角為X度；

第二光源，用于產生與第一光束波長范圍不同的第二光束；

第一濾光片，作為合光濾光片，使第一光束和第二光束分別從該第一濾光片的兩側入射到其上進行合光，其中，第一光束的中心光線相對于第一濾光片的入射角為N度，N-X>0,N+X<90；

第二濾光片，位于第一光束的光路中，該第二濾光片與第一濾光片之間的夾角為M度，使得第一光束中的任一光線入射到第一濾光片的入射角與該光線入射到第二濾光片的入射角之和為M，且M≧N+X；

設計第二濾光片的光譜響應曲線，使其在M-(N-X)度入射角的光譜響應曲線的截止波長小于第一濾光片在N-X度入射角的光譜響應曲線的截止波長，且在M-(N+X)度入射角的光譜響應曲線的截止波長大于第一濾光片在N+X度入射角的光譜響應曲線的截止波長。

優選地，第二濾光片在M-(N-X)度入射角的光譜響應曲線的截止波長等于第一濾光片在N+X度入射角的光譜響應曲線的截止波長，且在M-(N+X)度入射角的光譜響應曲線的截止波長等于第一濾光片在N-X度入射角的光譜響應曲線的截止波長。

優選地，第二濾光片與第一濾光片相互交叉放置，且位于第二光束的光路中，第一濾光片和第二濾光片對第一光束的透射和反射特性相反。

優選地，第二濾光片位于第一濾光片和第一光源之間，且不位于第二光束的光路中。