[发明专利]偏振光发光装置、发光装置和投影机

说明书

技术领域

本发明涉及光源领域，特别是涉及一种偏振光发光装置和在该偏振光发光装置基础上的发光装置，以及利用上述的偏振光发光装置和发光装置作为光源的投影机。

背景技术

投影的主要原理是将光源发出的光投射到一个光阀上，由该光阀对光源的光进行调制以产生图像，再将该调制过的带有图像信息的光线通过投影镜头投射到屏幕上。其中，光阀主要分为三种，分别是液晶(liquid crystal display，LCD)、硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCoS)和数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)。其中前两种光阀，即液晶和硅基液晶都必须使用偏振光作为光源，这是由其显示原理决定的；而数字微镜器件光阀则可以使用偏振光或非偏振光。

另一方面，3D影像的发展是目前显示技术的热点，而利用偏振方向的不同区分左右两眼的图像以实现3D效果则是目前最为成熟的方式。

综上所述，在投影显示领域，偏振光光源存在着巨大的需求和发展潜力。

美国专利7547114提出了一种新型的投影光源结构，它利用激发光激发一个荧光粉色轮来实现高亮度的受激发光；该受激发光是非偏振光，而如果直接使用一个偏振片对该受激发光进行过滤以得到偏振光，则光能量会在这个过滤过程中损失一半。因此，在这个专利中发明人还提到在荧光粉表面覆盖一个反射型偏振片，利用反射回去的偏振光经过荧光粉的散射后可以再次利用的现象来增加特定偏振光的出射亮度。这样做带来的问题在于，由于反射型偏振片会跟随荧光粉色轮一起转动，其出射的受激光虽然每个时刻都是偏振光，但是其偏振方向是随着荧光粉色轮转动的而不具有稳定的偏振方向，因此不能在投影机中直接使用。

针对这个问题，日本专利JP2012008303A提出的解决方案如图1所示。其中，激发光源101发射的激发光111入射于波长转换色轮105，该波长转换色轮被马达103驱动转动。与上述方案不同之处在于，反射型偏振片107不随波长转换色轮一起转动，而是独立与波长转换色轮之外并与其间隔一定的距离。在该方案中，受激光中与反射型偏振片107的偏振方向平行的偏振光会直接穿透该反射型偏振片107形成出射光121，而其余光122则被该反射型偏振片107反射会波长转换色轮，这部分光会被该波长转换色轮散射和反射并打乱其偏振状态，其中的一部分会由于其偏振方向平行于反射型偏振片107的偏振方向而得以出射形成出射光123，其余光则再次被反射。如此循环多次后，最终大部分光线得以从反射型偏振片107出射。

然而，虽然这个方案同样实现了偏振光的循环利用，但是由于反射型偏振片107与波长转换色轮105之间存在相当大的缝隙，使得循环利用的光线(例如123)在该循环过程中得以在这个缝隙中横向传播，这会显著的扩大光斑的面积，进而降低整个光源的发光亮度。

从简单的几何学可以理解到，反射型偏振片107与波长转换色轮105之间的缝隙越小则光源发光光斑的面积扩大越不显著，然而控制反射型偏振片107与波长转换色轮105之间的缝隙很小则必然会大大提高荧光粉色轮和反射型偏振片的组装难度，以及影响后续使用中的系统稳定性。

因此，需要一种偏振光发光装置，在结构简单、组装难度不大的同时具有很高的亮度。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是提出一种偏振光发光装置，能够在结构简单、组装难度不大的同时具有很高的亮度。

本发明提出一种偏振光发光装置，包括用于发射第一激发光的第一激发光源和用于吸收第一激发光并发射受激光的波长转换轮，该波长转换轮包括第一旋转驱动装置，该第一旋转驱动装置包括第一转动面；该波长转换轮还包括与转动面固定连接的波长转换层；该波长转换轮还包括位于波长转换层的背向于激发光的入射方向的与波长转换层紧邻的反射型偏振片，该反射型偏振片与转动面固定连接。该偏振光发光装置还包括位于波长转换轮的光路后端的用于周期性的改变受激光的偏振方向的偏振扭转装置，受激光经过该偏振扭转装置后的出射光具有稳定的第一偏振方向。