1.本技术涉及光学技术领域，具体涉及一种荧光装置、光源系统以及投影系统。
背景技术：2.在投影系统中，荧光装置通过激发光生成荧光，主要分为反射式和透射式两种激发方式，其中透射式主要以荧光粉片为激发件，荧光粉片的两侧贴设透光片和具有镀膜层的滤光片，形成三层式结构，激发光经透光片射至荧光粉片并激发荧光，荧光经滤光片的镀膜层修色后出射，并最终射至匀光器件；反射式主要以荧光粉片为激发件，同时在激发光射至荧光粉片的路径上设置二向色镜以及收集透镜组，激发光经二向色镜以及手机透镜组设置荧光粉片并激发荧光，荧光反射，并经收集透镜射至二向色镜，二向色镜将荧光反射至修色片，并最终射至荧光器件。
3.现有产品中采用上述透射式时，会因透射式的结构紧凑而产生散热困难的问题，此时常常采用导热率较高的蓝宝石材料制成透光片，或者制成透光片和滤光片，从而优化散热问题，但蓝宝石材料的成本较高，同时镀膜工艺复杂，使得荧光装置的成本较高。另一些现有产品采用上述反射式时，需要引入二向色镜等光学器件，使得荧光装置结构尺寸较大，光路复杂，不利于集成和小型化。
技术实现要素：4.本技术实施方式提出了一种荧光装置、光源系统以及投影系统，以改善上述技术问题。
5.第一方面，本技术实施方式提供一种荧光装置，包括光波导件、光耦入件、光耦合件、荧光激发件以及收集透镜组，光波导件具有相对的第一端和第二端；光耦入件设置于第一端，用于接收激发光；光耦出件设置于第二端；荧光激发件与光耦出件相对设置，光波导件用于将自光耦入件耦入的激发光，传导至光耦出件并朝向荧光激发件射出，以激发荧光激发件产生荧光；收集透镜组设置于荧光的光路上，并用于收集荧光。
6.在一些实施方式中，荧光激发件设置于光波导件的一侧，收集透镜组位于光波导件的远离荧光激发件的一侧，荧光激发件产生的荧光透过光波导件进入收集透镜组。
7.在一些实施方式中，收集透镜组包括第一透镜以及滤光膜，滤光膜形成于第一透镜的表面，滤光膜用于反射激发光，并透过荧光。
8.在一些实施方式中，第一透镜具有相背的第一收集面和第二收集面，第二收集面位于第一收集面的远离光波导件的一侧，滤光膜设置于第二收集面。
9.在一些实施方式中，光耦出件为表面浮雕光栅。
10.在一些实施方式中，光耦出件为体全息光栅或超表面光栅。
11.在一些实施方式中，荧光激发件包括荧光轮和修色轮，荧光轮包括用于反射激发光的反光区域和用于产生荧光的荧光区域，反光区域和荧光区域周期性的位于从光耦出件出射的激发光的光路上，修色轮用于透射荧光以及激发光。
12.在一些实施方式中，光耦出件为直光栅，修色轮包括用于透过激发光的第一透射区域以及用于透过荧光的第二透射区域，当反光区域位于从光耦出件出射的激发光的光路上时，第一透射区域位于被反光区域反射的激发光的光路上。
13.在一些实施方式中，光耦出件为表面浮雕光栅或超表面光栅，反光区域还用于切换入射于荧光区域的激发光的偏振态。
14.在一些实施方式中，光耦入件选自棱镜、楔角全反射器件、阵列光波导器件、表面浮雕光栅、全息光栅中的任一种。
15.第二方面，本技术实施方式还提供一种光源系统，包括激发光源以及上述的荧光装置。
16.第三方面，本技术实施方式还提供了一种投影系统，包括上述的光源系统。
17.本技术实施方式提供的荧光装置、光源系统以及投影系统，通过设置光波导件，并利用光波导件传导激发光至荧光激发件，荧光激发件激发生成荧光，荧光经光波导件透射后由收集透镜组收集，使得荧光装置为反射式的激发方式，散热能力强，同时由于采用大光波导件的厚度较小，可以减小荧光装置的体积，有效提高荧光装置的使用寿命。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型第一实施例提供的荧光装置的示意图；
20.图2为本实用新型第一实施例提供的投影系统的光路走向的示意图；
21.图3为本实用新型第二实施例提供的荧光装置的示意图；
22.图4为本实用新型第二实施例提供的荧光激发件的示意图；
23.图5为本实用新型第二实施例提供的投影系统的光路走向的示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域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方式，都属于本技术保护的范围。
25.投影设备中的用于受激生成荧光的荧光装置中主要分为透射式和反射式两种激发方式，并主要围绕色轮来进行光路方案的设计，透射式荧光装置中主要采用透射轮，反射式荧光装置中主要采用反射轮。当采用透射轮时，荧光装置的光路的优点是架构简洁，且色轮采用“三层式”结构，即匀光层、荧光激发层和修色层，设计色轮的尺寸可以较小，适用于对荧光装置的体积或厚度有限制的场合。然而，由于采用“三层式”结构，使得透射轮具有散热困难的问题。因此，现有采用透射轮的产品中，会使用导热率较高的蓝宝石材料制成修色层以及匀光层来优化散热，但蓝宝石材料的成本较高，且修色层覆盖在荧光粉层上，需要镀
膜才能针对朗伯光修色，镀膜的工艺复杂，价格昂贵，均导致荧光装置成本升高。
26.当采用反射轮时，例如二向色镜和收集透镜等大多设置于反射式色轮的一侧，另一侧基本未设置光学器件，因此另一侧更容易设置设计散热结构。但引入的二向色镜等光学器件使得光路复杂，且反射式色轮常为修色层与荧光激发层同轴，且荧光激发层以及修色层的其中一者环绕另一者设置的结构，增大色轮的直径，使得荧光装置的体积较大，不利于光源的集成和小型化。
27.基于此，本技术发明人提供了一种荧光装置、光源系统以及投影系统，以改善上述问题。下面结合说明书附图对本技术进行详细说明。
28.第一实施例
29.请参阅图1，本实施例提供了一种荧光装置10a，主要包括光波导件11、光耦入件12、光耦出件13、荧光激发件14以及收集透镜组15。请参阅图2，光耦入件12用于接收激发光，并将激发光耦入光波导件11，激发光在光波导件11内全反射传播至光耦出件13耦出，并射至荧光激发件14，荧光激发件14受激后生成荧光，荧光透过光耦出件13以及光波导件11出射，收集透镜组15用于收集出射的荧光。
30.为了保证多束激发光在光波导件11内全反射后的传导方向大致相同，光波导件11可以采用集成式，即为光电集成器件(或系统)中的一部分，例如，光电集成器件可以是光耦合器，光波导件11为光耦合器的一部分。同时，光波导件11的形状可以根据需求设计为薄膜状或条状结构，示例性的，本实施例中，光波导件11的形状可以为薄膜状。通过将光波导件11设置为集成式，减少激发光能量的扩散，提高激发效率。请继续参阅图1，光波导件11可以具有相对的第一端111和第二端112，且光波导件11具有相背的第一表面113和第二表面114，第一表面113与第二表面114连接于第一端111和第二端112之间。
31.光耦入件12设置于第一端111，并可以嵌入光波导件11，且光耦入件12至少部分表面可以露出光波导件11，光耦入件12的露出光波导件11的表面可以与第一表面113平齐，以避免激发光由光耦入件12耦入光波导件11时，激发光由光耦入件12的其他表面出射，而未耦入光波导件11。可以理解的是，光耦入件12可以为棱镜、楔角全反射器件、阵列光波导器件、表面浮雕光栅、全息光栅中的任一种。
32.光耦出件13设置于第二端112，且可以类似光耦入件12嵌设光波导件11，光耦出件13的至少部分表面也可以露出光波导件11，且光耦出件13的露出光波导件11的表面也可以与第一表面113平齐。本实施例中，光耦出件13可以为全息光栅或超表面光栅等对激发光的波长敏感的光器件。
33.在另一实施例中，光耦出件13也可以采用对偏振敏感的光学器件，例如超表面光栅(metasurface)等。
34.请一并参阅图1和图2，荧光激发件14设置于光波导件11的一侧，具体的，荧光激发件14可以设置于第一表面113的远离第二表面114的一侧，且荧光激发件14与光耦出件13相对设置。当激发光由光耦出件13出射至荧光激发件14时，激发光激发荧光激发件14产生荧光，此时荧光射至光耦出件13的表面。应当理解的是，本实施例中，射至光耦出件13的表面的荧光不满足光耦出件13的波长要求，而可以直接由光耦出件13以及光波导件11透射，并由第二表面114出射。
35.在其他的一些实施例中，当光耦出件13采用对偏振敏感的光学器件时，由于荧光
可以是非偏振光，因此射至光耦出件13的表面的荧光不满足光耦出件13的偏振要求，而由光耦出件13以及光波导件11透射。
36.收集透镜组15可以位于光波导件11的远离荧光激发件14的一侧，具体的，收集透镜组15可以设置于第二表面114的远离第一表面113的一侧，并设置于荧光的光路上，使得荧光激发件14产生的荧光透过光波导件11进入收集透镜组15，使得收集透镜组15可以收集荧光。
37.可以理解的是，当激发光由光波导件11传导至光耦出件13的表面时，部分激发光经光耦出件13反射，并经光波导件11透射至收集透镜组15。为了解决此问题，即防止激发光射至收集透镜组15，本实施例中，收集透镜组15可以包括第一透镜151以及滤光膜152，其中第一透镜151具有相背的第一收集面1511和第二收集面1512，其中第一收集面1511与光波导件11的第二表面114相对，第二收集面1512位于第一收集面1511的远离光波导件11的一侧，且滤光膜152设置于第二收集面1512，即滤光膜152形成与第一透镜151的表面。当由光耦出件13反射的激发光射经光波导件11透射至第一透镜151，并由第一收集面1511射至第二收集面1512时，滤光膜152可以反射激发光，使得激发光再经第一收集面1511射至光波导件11，并重新射至光耦出件13，从而可以使得此部分激发光射至荧光激发件14以产生荧光，实现了激发光的循环利用，提高激发荧光的效率。当荧光经第一收集面1511射至第二收集面1512时，滤光膜152可以透射荧光。
38.此外，收集透镜组15还可以包括第二透镜153，第二透镜153设置于第一透镜151的远离光波导件11的一侧，第二透镜153的尺寸可以稍大于第一透镜151，当荧光透过第一透镜151到达第二透镜153时，第二透镜153用于对具有较大发散角度的荧光进行收敛，使得荧光透过第二透镜153时能量更为集中。
39.本技术还提供了一种光源系统110，主要包括激发光源20以及上述荧光装置10a，其中激发光源20可以设置于荧光激发装置相对于光波导件11的同侧，即激发光源20可以设置于第一表面113的远离第二表面114的一侧，并与光耦入件12相对设置，此时激发光源20用于生成激光并可以直接朝向光耦入件12发射。
40.本技术还提供了一种投影系统100a，主要包括上述光源系统110以及匀光件120，匀光件120设置于收集透镜组15的远离光波导件11的一侧，且匀光组件可以紧挨收集透镜组15，当荧光透过收集透镜组15并射至匀光件120时，匀光件120可以抑制荧光光学扩展量的稀释。
41.本实施例提供荧光装置10a、光源系统110以及投影系统100a，通过设置光波导件11，并利用光波导件11传导激发光至荧光激发件14，荧光激发件14激发生成荧光，荧光经光波导件11透射后由收集透镜组15收集，使得荧光装置10a为反射式的激发方式，散热能力强，同时由于采用大光波导件11的厚度较小，可以减小荧光装置10a的体积，有效提高荧光装置10a的使用寿命。
42.此外，通过在收集透镜组15设置用于透射荧光并反射激发光的滤光膜152，当荧光以及部分激发光到达收集透镜组15时，收集透镜组15反射激发光并透射荧光，在控制荧光装置10a体积尺寸的同时，使得匀光件120接收的荧光不会被激发光串扰。
43.第二实施例
44.请参阅图3，本实施例提供了荧光装置10b，其与第一实施例提供荧光装置10b的区
别在于：
45.本实施例中，荧光激发件14包括荧光轮141、修色轮142和连接件143，荧光轮141与修色轮142之间间隔设置，连接件143的一端连接于荧光轮141，另一端连接修色轮142，荧光轮141与修色轮142可沿连接件143的轴线同步转动。同时，连接件143位于光波导件11的第二端112的远离第一端111的一侧，荧光轮141位于光波导件11的远离收集透镜组15的一侧，修色轮142位于收集透镜组15的远离光波导件11的一侧。需要注意的是，本实施例中，收集透镜组15可以不设置滤光膜152，即收集透镜组15可以仅包括第一透镜151和第二透镜153。
46.请参阅图4，荧光轮141可以包括反光区域1411和荧光区域1412，且反光区域1411与荧光区域1412沿荧光轮141的周向方向上邻接，反光区域1411与荧光区域1412沿周向方向上各自的角度可根据实际需求设计，在此不做限定。同时，当荧光轮141转动时，反光区域1411和荧光区域1412可以周期性的位于从光耦出件13出射激发光的光路上，即激发光由光耦出件13出射后可以周期性的照射在反光区域1411和荧光区域1412。
47.在其他的一些实施例中，荧光激发件14也可以沿直线做周期性的往复运动，从而实现反光区域1411和荧光区域1412可以周期性的位于从光耦出件13出射激发光的光路上。
48.类似的，请继续参阅图4，修色轮142可以包括第一透射区域1421和第二透射区域1422，其中第一透射区域1421与反光区域1411配合，第二透射区域1422与荧光区域1412配合，即当反光区域1411位于从光耦出件13出射的激发光的光路上时，第一透射区域1421位于被反光区域1411反射的激发光的光路上；当荧光区域1412位于从光耦出件13出射的激发光的光路上时，第二透射区域1422位于荧光区域1412生成的荧光的光路上。
49.请参阅图4，当荧光轮141转动至荧光区域1412与光耦出件13相对时，即荧光区域1412位于从光耦出件13出射的激发光的光路上时，荧光区域1412可以接收激发光并产生荧光。请参阅图5，示例性的，激发光可以采用蓝激光，当蓝激光依次经过光耦入件12、光波导件11以及光耦出件13到达荧光轮141的荧光区域1412时，荧光区域1412受蓝激光激发生成黄荧光，黄荧光依次经过光波导件11透射以及收集透镜组15收敛后，经修色轮142的第二透射区域1422透射，使得黄荧光可以自修色轮142朝远离荧光轮141的方向出射，黄荧光在分光后可获得作为基色光的红荧光和绿荧光。应当理解的是，当蓝激光经光波导件11传导至光耦出件13的表面时，部分蓝激光被光耦出件13反射后经光波导件11出射，并经收集透镜组15透射至修色轮142的第二透射区域1422，第二透射区域1422反射蓝激光，使得蓝激光再经手机透镜组以及光波导件11透射至光耦出件13。此时，修色轮142的第二透射区域1422可以用于反射激光以及透射荧光，从而代替滤光膜152。
50.当荧光轮141转动至反光区域1411与光耦出件13相对时，即反光区域1411位于从光耦出件13出射的激发光的光路上时，反光区域1411可以反射激发光。示例性的，激发光可以选用蓝激光，同时光耦出件13可以采用直光栅。此时，蓝激光经光波导件11传导至光耦出件13的表面时，一部分蓝激光被光耦出件13反射后经光波导件11出射，并经收集透镜组15以及修色轮142的第一透射区域1421透射后，自第一透射区域1421朝远离荧光轮141的方向出射，此时蓝激光可作为基色光；另一部分蓝激光经光耦出件13耦出并射至反射区域，反射区域反射蓝激光，使得蓝激光经光耦出件13以及光波导件11透射后到达收集透镜组15，再经收集透镜组15以及修色轮142的第一透射区域1421透射后，自第一透射区域1421朝远离荧光轮141的方向出射。
51.在一些实施方式中，当反光区域1411反射蓝激光时，反光区域1411可以切换蓝激光的偏振态，也就是说，当蓝激光由光耦出件13耦出并射至反光区域1411时具有第一偏振态，在被反光区域1411反射后变化为第二偏振态，具有第二偏振态的蓝激光依次经光耦出件13、光波导件11、收集透镜组15到达修色轮142的第一透射区域1421，并自第一透射区域1421朝远离荧光轮141的方向出射。为了保证具有第二偏振态的蓝激光可以顺利透过光耦出件13，此时光耦出件13可以采用表面浮雕光栅或超表面光栅等对偏振状态敏感的光元器件。
52.当然，在其他的一些实施方式中，反光区域1411可以仅具有反射作用，而改变蓝激光的偏振态。
53.此外，本实施例还提供了一种投影系统100b，其与第一实施例提供的投影系统100b的区别在于，本实施例中，匀光件120可以设置于修色轮142的远离收集透镜组15的一侧。
54.本实施例提供荧光装置10b、光源系统110以及投影系统100b，通过设置具有荧光区域1412和反光区域1411的荧光轮141以及具有第一透射区域1421以及第二透射区域1422的修色轮142，使得蓝激光到达荧光区域1412时，可以激发荧光区域1412产生黄荧光，黄荧光与部分蓝激光到达第二透射区域1422时，第二透射区域1422透过黄荧光并反射蓝激光，使得匀光件120可以接收未经蓝激光串扰的黄荧光，从而在后续分光中获取可作为基色光的红荧光和绿荧光。此外，当蓝激光达到反射区域时，被反射区域反射后达到第一透射区域1421，第一透射区域1421透射蓝激光，使得匀光件120可以接收作为基色光的蓝激光。
55.在本技术中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
56.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”、“其他实施方式”等的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本技术中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本技术中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
57.以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。
技术特征：1.一种荧光装置，其特征在于，包括：光波导件，所述光波导件具有相对的第一端和第二端；光耦入件，所述光耦入件设置于所述第一端，用于接收激发光；光耦出件，所述光耦出件设置于所述第二端；荧光激发件，所述荧光激发件与所述光耦出件相对设置，所述光波导件用于将自所述光耦入件耦入的激发光，传导至所述光耦出件并朝向所述荧光激发件射出，以激发所述荧光激发件产生荧光；以及收集透镜组，所述收集透镜组设置于所述荧光的光路上，并用于收集所述荧光。2.根据权利要求1所述的荧光装置，其特征在于，所述荧光激发件设置于所述光波导件的一侧，所述收集透镜组位于所述光波导件的远离所述荧光激发件的一侧，所述荧光激发件产生的荧光透过所述光波导件进入所述收集透镜组。3.根据权利要求2所述的荧光装置，其特征在于，所述收集透镜组包括第一透镜以及滤光膜，所述滤光膜形成于所述第一透镜的表面，所述滤光膜用于反射激发光，并透过所述荧光。4.根据权利要求3所述的荧光装置，其特征在于，所述第一透镜具有相背的第一收集面和第二收集面，所述第二收集面位于所述第一收集面的远离所述光波导件的一侧，所述滤光膜设置于所述第二收集面。5.根据权利要求3或4所述的荧光装置，其特征在于，所述光耦出件为表面浮雕光栅或体全息光栅。6.根据权利要求1所述的荧光装置，其特征在于，所述光耦出件为超表面光栅。7.根据权利要求1所述的荧光装置，其特征在于，所述荧光激发件包括荧光轮和修色轮，所述荧光轮包括用于反射激发光的反光区域和用于产生荧光的荧光区域，所述反光区域和所述荧光区域周期性的位于从所述光耦出件出射的激发光的光路上，所述修色轮用于透射荧光以及激发光。8.根据权利要求7所述的荧光装置，其特征在于，所述光耦出件为直光栅，所述修色轮包括用于透过激发光的第一透射区域以及用于透过荧光的第二透射区域，当所述反光区域位于从所述光耦出件出射的激发光的光路上时，所述第一透射区域位于被所述反光区域反射的激发光的光路上。9.根据权利要求8所述的荧光装置，其特征在于，所述反光区域用于切换入射于所述反光区域的所述激发光的偏振态，所述光耦出件为表面浮雕光栅或超表面光栅。10.根据权利要求1所述的荧光装置，其特征在于，所述光耦入件选自棱镜、楔角全反射器件、阵列光波导器件、表面浮雕光栅、全息光栅中的任一种。11.一种光源系统，其特征在于，包括：激发光源，用于生成激发光；以及如权利要求1-10任一项所述的荧光装置。12.一种投影系统，其特征在于，包括如权利要求11所述的光源系统。
技术总结本申请提供一种荧光装置、光源系统以及投影系统，荧光装置包括光波导件、光耦入件、光耦合件、荧光激发件以及收集透镜组，光波导件具有相对的第一端和第二端；光耦入件设置于第一端，用于接收激发光；光耦出件设置于第二端；荧光激发件与光耦出件相对设置，光波导件用于将自光耦入件耦入的激发光，传导至光耦出件并朝向荧光激发件射出，以激发荧光激发件产生荧光；收集透镜组设置于荧光的光路上，并用于收集荧光。本申请通过设置光波导件，使得荧光装置为反射式的激发方式的基础上增强散热能力，同时由于采用大光波导件的厚度较小，可以减小荧光装置的体积，有效提高荧光装置的使用寿命。命。命。
技术研发人员：赵鹏 亓新波 严子深 李屹
受保护的技术使用者：深圳光峰科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.10
技术公布日：2022/7/5
