一种光源系统

技术领域

本发明涉及投影光学系统技术领域，尤其涉及一种光源系统。

背景技术

光源系统是投影仪的重要组成部分，光源系统的出光质量影响着投影画面的质量。常用的光源系统需要将窄波段的光源与宽波段的光源进行合光，例如是将激光光源发出的光与LED或者荧光激发产生的光进行合光，能降低散斑、增加色域，但是现有的光源系统在将窄波段的光源与宽波段的光源进行合光时的合光效率低，光损失大，出光亮度低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术进行改进，提供一种光源系统，解决目前技术中的光源系统合光效率低，光损失大，出光亮度低的问题。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：

一种光源系统，包括光源一、光源二、偏振分光器件和合光器件，所述光源一发出窄波段的第一偏振态的第一光或窄波段的第二偏振态的第一光，所述光源二发出宽波段的第二光，所述第一光与第二光为同色系的光，所述偏振分光器件透射第一偏振态的光而反射第二偏振态的光，所述合光器件透射所述光源一发出的第一光和所述光源二发出的第二光其中一者而反射另一者；

所述光源二发出的光射向所述偏振分光器件以由所述偏振分光器件分光为两路，一路为第一偏振态的第二光，另一路为第二偏振态的第二光，其中与所述光源一发出的第一光的偏振态相同的一路通过合光器件与所述光源一发出的第一光合光为合光光束一，所述第一偏振态的第二光和第二偏振态的第二光中的另一路再与合光光束一合光为总合光光束。

本发明所述的光源系统利用偏振分光器件将光源二发出的第二光分为呈不同偏振态的两路第二光，其中一路与光源一发出的第一光先进行合光，该路第二光仅为光源二发出光的其中一部分，从而进行光合时所发生的损失相对于全部的第二光与第一光直接进行光合时的损失小，然后合光光束一再与另一路的第二光进行合光以得到最终需要的总合光光束，提高整体的合光效率，有效提高出光亮度。

进一步的，所述合光光束一射向所述偏振分光器件，以与从偏振分光器件出射的所述第一偏振态的第二光和第二偏振态的第二光中的另一路合光为总合光光束。部件数量少，结构紧凑，占用空间小，偏振分光器件起到双重功能，既用于将光源二发出的光分为不同偏振态的两路，也用于合光。

进一步的，所述光源二发出的第二光的光谱范围包含所述光源一发出的第一光的光谱范围。窄波段的光的相位相干性强，容易出现散斑问题，宽波段的光与窄波段的光进行合光，能有效减小相位相干性，能有效降低散斑、增加色域

进一步的，所述合光器件为滤波片，结构简单，易于实施、成本低，第一光与偏振态相同的第二光进行合光时第二光的损失小，提高合光效率，提高出光亮度。

进一步的，所述合光器件为具有开孔的反射元件，所述合光器件反射第二光，所述第一光从开孔透射通过以进行合光。结构简单，易于实施，进行合光时第二光的损失小，有效实现合光并提高合光效率，有利于提高出光亮度。

进一步的，还包括光路引导组件，所述光路引导组件包括用于将从所述偏振分光器件出射的第一偏振态的第二光或第二偏振态的第二光引导至合光器件的引导件和/或用于将合光光束一引导至偏振分光器件的引导件。利用光路引导组件对光线的传播方向进行转折引导，在有限的空间内实现合光。

进一步的，所述引导件为反射镜，结构简单、紧凑，易于实施、成本低。

进一步的，所述光路引导组件包括两个引导件，所述偏振分光器件、合光器件以及两个所述引导件这四者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向相垂直，所述光源二发出的第二光以45°的入射角入射所述偏振分光器件，所述光源一发的第一光以45°的入射角入射所述合光器件。结构简单、紧凑，占用空间小，实现高效、稳定的进行合光。

进一步的，所述光路引导组件包括一个引导件，所述偏振分光器件、合光器件以及一个所述引导件这三者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向之间的夹角呈60°，所述光源二发出的第二光以30°的入射角入射所述偏振分光器件，所述光源一发的第一光以30°的入射角入射所述合光器件。结构简单、紧凑，占用空间小。

进一步的，所述光源一为激光光源，所述光源二包括LED光源、荧光激发光源其中的一种或组合。激光光源发出的是光谱范围较窄的线偏振光，LED光源、荧光激发光源等光源发出的光谱范围较宽的自然光，光源二发出的第二光先分光两路不同偏振态的光，将其中与激光光源发出的光的偏振态相同的一路先与激光光源发出的光进行合光，能有效减小合光时的光损失，提高合光效率，提高出光亮度。

与现有技术相比，本发明优点在于：

本发明所述的光源系统有效减少窄波段的光与宽波段的光进行合光时的效率损失，有效降低合光时的光损失，提高合光效率，提高出光亮度。

附图说明

图1为本发明的一种光源系统的结构示意图；

图2为本发明的另一种光源系统的结构示意图；

图3为本发明的又一种光源系统的结构示意图；

图4为本发明的又一种光源系统的结构示意图；

图5为本发明的又一种光源系统的结构示意图；

图6为本发明的又一种光源系统的结构示意图。

图中：

光源一1、光源二2、偏振分光器件3、偏振分光器件二32、合光器件4、引导件5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开的一种光源系统，将窄波段的光源与宽波段的光源进行有效合光，避免了波长合光和偏振合光造成的效率损失，有效提高合光效率，减小光损失，提高出光亮度。

如图1所示，一种光源系统，主要包括光源一1、光源二2、偏振分光器件3和合光器件4，所述光源一1发出窄波段的并且呈偏振态的第一光，窄波段具体是指光谱范围较窄，例如光源一1采用激光光源，激光光源发出的是光谱范围较窄的线偏振光，具体可选红色、绿色或蓝色的激光光源，其发出的激光光束为P态的线偏振光，所述光源二2发出宽波段的第二光，所述第一光与第二光为同色系的光，宽波段具体是指光谱范围较宽，例如光源二2采用LED光源、荧光激发光源其中的一种或组合等，其发出的是光谱范围较宽的自然光，不具偏振特性，激光光源发出的光具有高相干性，容易出现散斑问题，因此采用窄波段的激光与宽波段的自然光进行合光，有效降低散斑、增加色域。现有技术通常是将窄波段的激光与宽波段的自然光直接利用二向色镜等器件通过波长合光的方式进行合光，对于投影用的光源系统而言，宽波段的自然光的光谱范围包含窄波段的激光的光谱范围，进行合光后能降低散斑、增加色域，宽波段的自然光与窄波段的激光存在波段重合部分，在将两者通过波长合光方式直接进行合光时，二向色镜等器件通常是反射宽波段的自然光而透射窄波段的激光，由于两者存在波段重合部分，实际上宽波段的自然光中的波段重合部分也会发生透射，从而将导致宽波段的自然光中的波段重合部分无法汇入合光光束中而损失掉，从而合光效率低，出光亮度难以有效提升。本实施方式中则利用偏振分光器件3和合光器件4来实现高效合光，减少光损失，提高合光效率，零部件少，结构紧凑、占用空间小，易于实施、成本低；

在本实施方式中，所述偏振分光器件3透射第一偏振态的光而反射第二偏振态的光，具体的，第一偏振态的光指的是P态的线偏振光，第二偏振态的光指的是S态的线偏振光，所述合光器件4透射所述光源一1发出的第一光而反射所述光源二2发出的第二光，更具体的，所述光源二2发出的光倾斜射向所述偏振分光器件3以由所述偏振分光器件3分光为两路，一路为透射而出第一偏振态的第二光，另一路为反射而出的第二偏振态的第二光，以光源一1采用激光光源并发出P态的线偏振光(即光源一1发出的是呈第一偏振态的第一光)进行说明，第一偏振态的第二光通过合光器件4与所述光源一1发出的呈第一偏振态的第一光合光为合光光束一，然后第二偏振态的第二光再与合光光束一合光为总合光光束。本实施方式中，光源二2发出的宽波段的第二光通过偏振分光器件3分光为偏振态不同的两路，然后将其中与所述光源一1发出的第一光的偏振态相同的一路通过合光器件4与所述光源一1发出的第一光先进行合光，第一偏振态的第二光大约为所述光源二2发出光的能量的一半，第一偏振态的第二光与所述光源一1发出的第一偏振态的第一光也可采用波长合光的方式，即，所述合光器件4具体可以是窄带滤波片，窄带滤波片通过镀膜来对指定波段进行反射或透射，所述合光器件4透射所述光源一1发出的第一光而反射所述光源二2发出的第二光，由于所述光源二2发出的第二光的光谱范围包含所述光源一1发出的第一光的光谱范围，也就是第二光与第一光存在波段重合部分，从而，实际上射向合光器件4的第一偏振态的第二光中的波段重合部分会发生透射而损失掉，第一偏振态的第二光与第一偏振态的第一光合光得到合光光束一整体呈第一偏振态，第一偏振态的合光光束一与第二偏振态的第二光再通过偏振合光的方式以得到总合光光束。在本实施方式中，发生损失的仅仅是第一偏振态的第二光中的波段重合部分，而第二偏振态的第二光中的波段重合部分能够汇入了总合光光束中以被有效利用，相比现有技术中第二光中的整个波段重合部分(包括第一偏振态的第二光中的波段重合部分和第二偏振态的第二光中的波段重合部分)都损失掉而言，大大降低了光损失，有效提高合光效率，提升出光亮度。除此之外，所述合光器件4还可以是具有开孔的反射元件，所述合光器件4反射第二光，所述第一光从开孔透射通过以进行合光，此种方式中，光源一1发出的第一光被充分利用而不损失，而射向合光器件4的呈第一偏振态的第二光则仅损失掉从开孔透射而出的小部分光，绝大部分的第一偏振态的第二光都被合光器件4反射而汇入合光光束一中，并且呈第二偏振态的第二光同样的全部汇入总合光光束中，从而同样的能有效提高合光效率，提升出光亮度。除此之外，开孔区域还可设置镀膜层，镀膜层透射光源一1发出的第一光而反射第二光，能更好的减少第二光的损失，提高合光效率，提高光输出亮度。

如图1，为了减少零部件数量，提高结构紧凑性、减小占用体积，偏振分光器件3起到双重功能，既用于将光源二发出的光分为不同偏振态的两路，也用于合光，即是指偏振分光器件3也用于第二偏振态的第二光与合光光束一的合光。具体的，所述合光光束一射向所述偏振分光器件3，合光光束一包括呈第一偏振态的第一光和呈第一偏振态的第二光，两者都是第一偏振态，两者都能从偏振分光器件3透射，从而合光光束一与从偏振分光器件3反射而出的第二偏振态的第二光同向出射，进而合光光束一与从偏振分光器件3出射的第二偏振态的第二光直接通过偏振分光器件3合光为总合光光束。当然，也可以如图2所示，通过额外设置的偏振分光器件二32来实现第二偏振态的第二光与合光光束一的合光，所述偏振分光器件二32透射第一偏振态的光而反射第二偏振态的光，第二偏振态的第二光与合光光束一分别从偏振分光器件二32的两侧入射以实现合光。

如图1所示，光源系统还包括光路引导组件，对光线的传播方向进行转折引导，在有限的空间内实现合光，所述光路引导组件包括用于将从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光引导至合光器件4的引导件5，所述引导件5具体为反射镜，通过反射的方式来进行光路转折引导，在本实施方式中，所述光路引导组件包括两个引导件5，从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光依次经过两个引导件5的反射后被引导至合光器件4，所述偏振分光器件3、合光器件4以及两个所述引导件5这四者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向相垂直，所述光源二2发出的第二光以45°的入射角入射所述偏振分光器件3，所述光源一1发的第一光以45°的入射角入射所述合光器件4，从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光发生两次90°的光路转折后以45°入射角倾斜射向合光器件4，然后第一偏振态的第二光被合光器件4直接反射至偏振分光器件3，光源一1发的第一偏振态的第一光从合光器件4透射而过并与被合光器件4反射而出的第一偏振态的第二光同向出射以合光为合光光束一，合光光束一以45°入射角倾斜射向偏振分光器件3并从偏振分光器件3透射而出，以与被偏振分光器件3反射而出的第二偏振态的第二光合光为总合光光束，结构简单、紧凑，占用空间小，合光效率高，有利于提升出光亮度。

如图3所示的一种实施方式，所述光路引导组件仅包含一个引导件5，所述偏振分光器件3、合光器件4以及一个所述引导件5这三者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向之间的夹角呈60°，所述光源二2发出的第二光以30°的入射角入射所述偏振分光器件3，所述光源一1发的第一光以30°的入射角入射所述合光器件4。同样的，从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光发生一次光路转折后以30°入射角倾斜射向合光器件4，然后第一偏振态的第二光被合光器件4直接反射至偏振分光器件3，光源一1发的第一偏振态的第一光从合光器件4透射而过并与被合光器件4反射而出的第一偏振态的第二光同向出射以合光为合光光束一，合光光束一以30°入射角倾斜射向偏振分光器件3并从偏振分光器件3透射而出，以与被偏振分光器件3反射而出的第二偏振态的第二光合光为总合光光束，此种方式结构更加简单、紧凑，占用空间小，同样合光效率高，有利于提升出光亮度。

如图4所示的一种实施方式，光源系统中各器件的相对位置可进行变换，合光器件4可直接设置在从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光的出射光路上，即，第一偏振态的第二光不需要通过引导件5的作用而直接倾斜照射在合光器件4，光源系统包括光路引导组件，光路引导组件包括用于将合光光束一引导至偏振分光器件3的引导件5，具体的，引导件5设置有两个，从合光器件4出射的合光光束一依次经过两个引导件5的反射后被引导至偏振分光器件3，同样的，偏振分光器件3、合光器件4以及两个所述引导件5这四者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向相垂直，所述光源二2发出的第二光以45°的入射角入射所述偏振分光器件3，所述光源一1发的第一光以45°的入射角入射所述合光器件4。

还可如图5所示的一种实施方式，光路引导组件包括用于将从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光引导至合光器件4的引导件5和用于将合光光束一引导至偏振分光器件3的引导件5，具体的，从所述偏振分光器件3出射的第一偏振态的第二光经过一个引导件5的反射后被引导至合光器件4，从合光器件4出射的合光光束一经过一个引导件5的反射后被引导至偏振分光器件3，同样的，偏振分光器件3、合光器件4以及两个所述引导件5这四者沿环形分布，相邻两者的表面法线方向相垂直，所述光源二2发出的第二光以45°的入射角入射所述偏振分光器件3，所述光源一1发的第一光以45°的入射角入射所述合光器件4。

还可如图6所示的一种实施方式，光源二2发出的光倾斜射向偏振分光器件3以由偏振分光器件3分光为两路，一路为透射而出的第一偏振态的第二光，另一路为反射而出的第二偏振态的第二光，光源一1发的是呈第二偏振态的第一光，具体的，光源一1可是在激光光源的出射光路上设置半波片，从而光源一1出射S态的线偏振光，进而第二偏振态的第二光射向合光器件4以通过合光器件4与所述光源一1发出的第二偏振态的第一光合光为合光光束一，然后合光光束一再与第一偏振态的第二光合光为总合光光束，具体的，在合光光束一的出射光路上设置若干个引导件5以将合光光束一引导至偏振分光器件3，合光光束一倾斜入射偏振分光器件3并被偏振分光器件3反射至与从偏振分光器件3透射而出的第一偏振态的第二光同向，从而合光光束一与第一偏振态的第二光合光为总合光光束，同样能实现高效合光，减少光损失，提高合光效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。