Световодный элемент и устройство источника света
Раскрыты световодный элемент и устройство источника света. Световодный элемент включает отражающую пластину (131), имеющую апертуру, и трансфлективную пластину с покрытием (132). Отражающая пластина (131) отражает свет. Апертура позволяет свету проходить через нее. Трансфлективная пластина с покрытием (132) соединена с отражающей пластиной (131) и закрывает апертуру, пропуская свет возбуждения и отражая свет, отличающийся по цвету от света возбуждения. Устройство источника света включает: источник света возбуждения (110) для генерации света возбуждения; световодный элемент для пропускания через апертуру и трансфлективную пластину с покрытием (132) света возбуждения, генерируемого источником света возбуждения (110); устройство генерации цветного света для приема света возбуждения, прошедшего через трансфлективную пластину (132), и генерации преобразованного света путем использования света возбуждения; и светособирающий элемент для получения преобразованного света, генерируемого устройством генерации цветного света. Световодный элемент уменьшает потери преобразованного света. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 14 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники
Настоящее изобретение относится к источникам света, в частности оно относится к световодному элементу и устройству источника света, в котором этот элемент используется.
Описание уровня техники
В известных лазерных источниках света обычно используется разделение света и объединение света на основе геометрического фактора пучка лучей (т.е., "этендю"). Они включают пластину с множественными областями с покрытием; обычно такая пластина с покрытием имеет множественные области, которые покрыты разными системами многослойных пленок. Из-за ограничений в способах изготовления пластин с покрытием трудно наносить разные типы многослойных пленочных систем на разные области пластины. Также иногда одна из областей является светопропускающей областью, которая не должна иметь покрытия, но известные способы нанесения покрытий приводят к тому, что такие области покрыты пленками. Это приводит к отходам, а также создает трудности при удалении пленок с таких областей.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Еще одна проблема известных систем источников света заключается в том, что использование пластин с покрытием в качестве световодных элементов приводит к потере части преобразованного света. Как показано на Фиг. 1, в известном устройстве источника света известная пластина 100 с покрытием расположена под некоторым углом, и светопропускающая апертура в ее центре пропускает свет возбуждения, генерируемый источником света возбуждения. Возьмем для примера источник синего света возбуждения, свет возбуждения 201 проходит через светособирающее устройство 140 и конденсируется на материале для преобразования длин волн 153 устройства преобразования длины волны. На Фиг. 1 светособирающее устройство 140 сформировано тремя линзами с изогнутыми поверхностями. Как показано на Фиг. 2, материал для преобразования длин волн 153 использует свет возбуждения для того, чтобы генерировать белый преобразованный свет или преобразованный свет смеси цветов. Возьмем белый свет в качестве примера, из-за отражательной способности пластины с покрытием большинство белового света 204 отражается пластиной 100 с покрытием и затем излучается из устройства источника света. Некоторая часть синего света 202, которая не поглощена материалом для преобразования длин волн 153, и свет 203 не синих компонентов белого света проходят через апертуру пластины 100 с покрытием и теряются.
В первом аспекте настоящее изобретение предлагает световодный элемент, который включает: отражающую пластину, имеющую апертуру, причем отражающая пластина отражает свет, и апертура пропускает свет, и трансфлективную пластину с покрытием, которая пропускает свет в первом диапазоне длин волн и отражает свет в других диапазонах длин волн, причем трансфлективная пластина с покрытием соединена с отражающей пластиной и, по меньшей мере частично, закрывает апертуру, т.е., трансфлективная пластина с покрытием соединена с отражающей пластиной и, по меньшей мере частично, закрывает апертуру.
Трансфлективная пластина с покрытием уложена стопой с отражающей пластиной и закрывает апертуру, или трансфлективная пластина с покрытием вставлена в апертуру.
Отражающая пластина включает по меньшей мере две отдельных отражающих пластины, причем каждая отдельная отражающая пластина имеет прорезь вдоль одного края, которая проходит через и между двумя противоположными поверхностями отражающей пластины, и причем эти по меньшей мере две отдельные отражающие пластины соединены между собой на тех сторонах, где расположены прорези, формирующие апертуру. Или, отражающая пластина включает по меньшей мере две отдельные отражающие пластины, которые соединены между собой так, чтобы окружать апертуру.
Геометрический фактор апертуры меньше или равен 1/4 геометрического фактора отражающей пластины.
Во втором аспекте настоящее изобретение предлагает устройство источника света, которое включает: источник света возбуждения для генерации света возбуждения (т.е., света в первом диапазоне длин волн); описанный выше световодный элемент, расположенный на оптическом пути света возбуждения; устройство для генерации цветного света, расположенное на оптическом пути света возбуждения после того, как свет возбуждения прошел через трансфлективную пластину с покрытием, чтобы принимать свет возбуждения и использовать свет возбуждения для генерации преобразованного света, который проходит к отражающей пластине световодного элемента.
Световодный элемент расположен так, чтобы угол, образованный между его отражающей плоскостью и плоскостью, по которой проходит оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярна горизонтальной плоскости, был больше 0 градусов и меньше 90 градусов.
Устройство для генерации цветного света также отражает неиспользованный свет возбуждения на световодный элемент.
Геометрический фактор апертуры меньше или равен 1/4 геометрического фактора отражающей пластины.
Отражающая пластина имеет полусферическую или полуэллипсоидальную форму, причем ее внутренняя поверхность отражающая; устройство для генерации цветного света включает материал для преобразования длин волн, который преобразует свет возбуждения в преобразованный свет, и светособирающее устройство для получения света возбуждения.
Если отражающая пластина имеет полуэллипсоидальную форму, канал входа света светособирающего устройства расположен приблизительно по центру в фокальной точке отражающей пластины, и устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено приблизительно в другой фокальной точке отражающей пластины.
Если отражающая пластина имеет полусферическую форму, канал входа света светособирающего устройства расположен рядом со сферическим центром отражающей пластины, и устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено в сферическом центре отражающей пластины и напротив канала входа света, или устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено рядом со сферическим центром отражающей пластины в точке, симметричной каналу входа света по отношению к сферическому центру.
Использование световодного элемента согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может, с одной стороны, уменьшить потери преобразованного света. Как показано на Фиг. 3, световодный элемент включает отражающую пластину 131 и трансфлективную пластину 132 с покрытием, причем центральная апертура отражающей пластины 131 закрыта трансфлективной пластиной 132 с покрытием. При использовании, как показано на Фиг. 4, отражающая пластина 131 и трансфлективная пластина 132 с покрытием формируют световодный элемент, который расположен наклонно в устройстве источника света. Центральная апертура передает свет возбуждения 201, генерируемый источником света возбуждения. В качестве примера возьмем синий свет возбуждения, трансфлективная пластина 132 с покрытием может передавать синий свет и отражать свет других цветов. Синий свет возбуждения 201 собирается светособирающим устройством 140 и конденсируется на материале для преобразования длин волн 153 устройства для преобразования длин волн. Как показано на Фиг. 5, материал для преобразования длин волн 153 использует свет возбуждения для генерации белого преобразованного света или преобразованного света смеси цветов. Возьмем для примера белый свет, из-за отражающей способности отражающей пластины 131 большинство белового света 204 отражается отражающей пластиной 131 и выводится устройством источника света. Преобразованный свет 203, имеющий другой цвет кроме синего, отражается трансфлективной пластиной 132 с покрытием и используется для вывода. Теряется только синий свет 202, не используемый материалом для преобразования длин волн 153. По сравнению с известной технологией достигается экономия преобразованного света 203, имеющего другой цвет кроме синего. Очень небольшая часть синего света возбуждения 201 после входа в светособирающее устройство 140 вследствие отражения и рефракции светособирающего устройства 140 не используется материалом для преобразования длин волн 153 и выводится из светособирающего устройства 140. Эта часть света является синим светом 202, показанным на Фиг. 5 (т.е., синий свет 202 является светом возбуждения, который отражается посредством светособирающего устройства 140 обратно на трансфлективную пластину 132 с покрытием и не генерируется материалом для преобразования длин волн 153). Специалисты в данной области техники должны понять, что, когда материал для преобразования длин волн 153 использует синий свет возбуждения 201, он может генерировать небольшое количество синего света; такой свет, когда он достигает трансфлективной пластины 132 с покрытием, также пропускается через трансфлективную пластину 132 с покрытием таким же образом, что и синий свет 202.
С другой стороны, как показано на Фиг. 6, при нанесении покрытия на известную пластину 100 с покрытием, поскольку отражающая поверхность покрытия 101 используется для отражения преобразованного света, и пропускающая поверхность покрытия 102 используется для пропускания преобразованного света, отражающая поверхность покрытия 101 и пропускающая поверхность покрытия 102 должны быть покрыты разными системами многослойной пленки. В результате, на краях 103, где отражающая поверхность покрытия 101 и пропускающая поверхность покрытия 102 контактируют друг с другом, могут образоваться зазоры, или разные системы пленок могут перекрывать друг друга и становиться неплоскими. Эти проблемы могут вызывать потери в КПД отражения или пропускания света, а также проблемы с надежностью. На Фиг. 7 показан пример световодного элемента одного варианта осуществления настоящего изобретения, где отражающая пластина сформирована первой пластиной 001, второй пластиной 002, третьей пластиной 003 и четвертой пластиной 004, соединенными вместе. Отдельные пластины покрыты одной и той же системой многослойной пленки. Трансфлективная пластина 132 с покрытием покрыта другой системой многослойной пленки и соединена с отражающей пластиной конструкционными соединениями. В результате, край контакта 005 между отражающей пластиной и трансфлективной пластиной 132 с покрытием может быть прямым и не будет иметь зазоров или проблем, вызываемых перекрыванием разных пленочных систем.
Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения имеют следующие преимущества: экономится часть света цветов, отличающихся от цвета света возбуждения, которая теряется в известных способах, использующих известную пластину с покрытием; край контакта разных пленочных систем на световодном элементе может быть прямым и без зазоров при отсутствии проблем с перекрыванием разных пленочных систем друг с другом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - принцип прохождения света возбуждения через пластину с покрытием согласно известной технологии.
Фиг. 2 - принцип отражения преобразованного света пластиной с покрытием согласно известной технологии.
Фиг. 3 - схематическое изображение конструкции световодного элемента согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4 - принцип прохождения света возбуждения через световодный элемент согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 5 - принцип преобразованного света, отражаемого световодным элементом согласно первому варианту осуществления.
Фиг. 6 - схема структуры пластины с покрытием из двух многослойных пленочных систем согласно известной технологии.
Фиг. 7 - схема конструкции световодного элемента согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 - схема конструкции световодного элемента согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - схема, иллюстрирующая принцип сборки световодного элемента согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 10 - устройство источника света согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 11 - устройство источника света согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - схема конструкции световодного элемента согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 13 - принцип создания светового пятна световодным элементом.
Фиг. 14 - принцип создания светового пятна световодным элементом согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно ниже со ссылками на чертежи.
Первый вариант осуществления
Световодный элемент данного варианта осуществления показан на Фиг. 3 и включает отражающую пластину 131 и трансфлективную пластину 132 с покрытием. Апертура, расположенная в центральной области отражающей пластины 131, закрыта трансфлективной пластиной 132 с покрытием. Отражающая пластина 131 может быть изготовлена из металлического материала. Поскольку металлическую пластину можно обработать до любой желательной формы, в данном варианте осуществления относительно просто выполнить апертуру в отражающей пластине 131. При использовании, как показано на Фиг. 4, в устройстве источника света поверхность световодного элемента образует угол 45 градусов к оптическому пути света возбуждения. Центральная апертура пропускает синий свет возбуждения 201 (свет синего лазера), генерируемый источником света возбуждения. Трансфлективная пластина 132 с покрытием может пропускать синий свет и отражать свет других цветов кроме синего. Синий свет возбуждения 201 конденсируется светособирающим устройством 140 на материал для преобразования длин волн 153 на устройстве преобразования длин волн. Как показано на Фиг. 5, материал для преобразования длин волн 153 использует синий свет возбуждения для генерации белого преобразованного света или преобразованного света смеси цветов (такой как последовательность красного, зеленого и синего света). Возьмем для примера белый свет, из-за отражающей способности отражающей пластины 131 большинство белого света 204 отражается отражающей пластиной 131 и затем излучается устройством источника света. Преобразованный свет 203, имеющий не синий цвет, также отражается трансфлективной пластиной 132 с покрытием и может быть использован в качестве выходного света. Только небольшая часть синего света 202 проходит через трансфлективную пластину 132 с покрытием и не используется для вывода.
В других вариантах осуществления преобразованный свет может быть светом одного цвета, такого как желтый; тогда трансфлективная пластина с покрытием может быть пластиной, которая пропускает синий свет и отражает желтый свет. Преобразованный свет может быть светом смеси цветов, так что, когда свет возбуждения включает красный и синий свет, и преобразованный свет является зеленым светом; трансфлективная пластина с покрытием может быть пластиной, которая пропускает красный и синий свет и отражает зеленый свет.
Второй вариант осуществления
Как показано на Фиг. 8, в световодном элементе данного варианта осуществления отражающая пластина сформирована из первой пластины 001, второй пластины 002, третьей пластины 003 и четвертой пластины 004, соединенных вместе. Эти отдельные пластины покрыты одной и той же многослойной пленочной системой. Трансфлективная пластина 132 с покрытием покрыта другой многослойной пленочной системой и расположена на другой стороне отражающей пластины, закрывая апертуру отражающей пластины. Одна причина использования четырех отдельных пластин, соединенных вместе для того, чтобы сформировать отражающую пластину заключается в том, что с помощью отражающих пластин, изготовленных из некоторых материалов может быть трудно выполнить центральную апертуру прямо на отражающей пластине, поэтому несколько отдельных пластин соединены вместе, чтобы сформировать отражающую пластину. Световодный элемент данного варианта осуществления может быть использован таким же образом, как и в первом варианте осуществления, поэтому его описание здесь приведено не будет. Специалисты в данной области техники поймут, что отражающая пластина также может быть сформирована путем соединения двух, трех или другого числа отдельных пластин, и они будут представлять собой вариации данного варианта осуществления.
Третий вариант осуществления
Как показано на Фиг. 9, в световодном элементе данного варианта осуществления отражающая пластина сформирована пятой пластиной 1311 и шестой пластиной 1312, соединенными вместе. Перекрывающиеся части этих двух отдельных пластин наложены одна на другую, и трансфлективная пластина 132 с покрытием расположена между наложенными одна на другую частями этих двух пластин. Таким образом, трансфлективная пластина 132 с покрытием закрывает апертуру, сформированную между этими двумя пластинами. По сравнению с первым и вторым вариантами осуществления, размер трансфлективной пластины 132 с покрытием в этом варианте осуществления меньше, но достигается такой же эффект. Световодный элемент данного варианта осуществления можно использовать таким же образом как из первого варианта осуществления, и описание этого здесь не приводится.
Четвертый вариант осуществления
Этот вариант осуществления предлагает устройство источника света, показанное на Фиг. 10, которое включает источник света возбуждения 110, линзовый растр 120, световодный элемент, группу линз 140, устройство для преобразования длин волн и фильтрующую пластину 180. Световодный элемент сформирован отражающей пластиной 131 и трансфлективной пластиной 132 с покрытием. Устройство для преобразования длин волн сформировано из подложки 151, устройства рассеяния тепла 152 и материала для преобразования длин волн 153. Группа линз 140 соответствует светособирающему устройству из первого варианта осуществления. Устройство для преобразования длин волн и группа линз 140 совместно формируют устройство для генерации цветного света.
Размер трансфлективной пластины 132 с покрытием может быть меньше чем размер отражающей пластины 131 или может быть больше чем размер центральной апертуры 133 отражающей пластины 131. Для того, чтобы разделить оптические пути преобразованного света и света возбуждения, апертура 133 должна иметь геометрический фактор, который меньше или равен 1/4 геометрического фактора отражающей пластины 131.
В оптике геометрический фактор используют для описания области и углового распределения света в пространстве. Материал для преобразования длин волн 153 увеличивает геометрический фактор света.
Синий свет возбуждения 201 из источника света возбуждения 110 проходит через апертуру 133 и падает прямо на материал для преобразования длин волн 153. Белый преобразованный свет 204, излучаемый из материала для преобразования длин волн 153, имеет близкое к ламбертовскому распределение, и геометрический фактор значительно увеличен. Белый преобразованный свет 204 и часть синего света возбуждения, которая не поглощена материалом для преобразования длин волн 153, проходят к группе линз 140 и собираются группой линз 140, формируя близкий к параллельному световой пучок, проходящий к отражающей пластине 131. Таким образом, большинство преобразованного света 204 отражается отражающей пластиной 131 с апертурой и эффективно используется для вывода; небольшая часть синего преобразованного света пропускается через апертуру 133 и теряется. Свет, падающий на трансфлективную пластину 132 с покрытием, кроме синего преобразованного света, также отражается и используется для вывода. Поскольку свет возбуждения 201, генерируемый источником света возбуждения 110, имеет относительно малый геометрический фактор, апертура 133 может быть выполнена так, чтобы занимать очень небольшую часть всей отражающей пластины 131. Преобразованный свет 204, собираемый группой линз 140, имеет относительно большой геометрический фактор, так что потери на апертуре 133 можно регулировать до приемлемого отношения.
Устройство для преобразования длин волн включает подложку 151, имеющую отражающую поверхность (такую как теплоотвод), и материал для преобразования длин волн 153 расположен на этой отражающей поверхности. Устройство рассеяния тепла 152, которое находится в прямом и тесном контакте с подложкой 151, помогает отводить тепло от материала для преобразования длин волн 153, что поддерживает КПД преобразования света.
Линзовый растр 120 является устройством для равномерного распределения интенсивности света, расположенным между источником света возбуждения 110 и световодным элементом, и может равномерно распределять интенсивность и формировать световой пучок. Например, он может быть прямоугольным линзовым растром с отношением сторон 4:3. На основе разных требований к практическому применению, например, проектора, освещения сцены, телевидения, поискового света и т.д., устройство для равномерного распределения интенсивности света может использовать другие линзовые растры, или полый или сплошной световой стержень, или даже пластину диффузора.
Фильтрующую пластину 180, расположенную в канале вывода света устройства источника света, можно использовать для регулировки спектра света, выходящего из устройства источника света. Если фильтрующая пластина 180 выбрана так, чтобы отражать свет возбуждения и пропускать преобразованный свет, устройство источника света может выводить преобразованный свет какого-то чистого цвета. В то же время, непоглощенный свет возбуждения отражается отражающей пластиной 131 обратно на материал для преобразования длин волн 153 для преобразования и использования повторно и неоднократно. Такая система повышает чистоту цвета выводимого света. Пленка 170 на фильтрующей пластине 180 может быть пленкой, усиливающей яркость, или дифракционной оптической пленкой. Или же, можно напрямую использовать пластину усиления яркости или поляризующую отражательную пластину вместо пленки 170 и фильтрующей пластины 180, чтобы усилить яркость света, выводимого из устройства источника света или генерировать поляризованный выводимый свет. Такие пленки и/или пластины также могут быть расположены на поверхности устройства для преобразования длин волн, в частности на материале для преобразования длин волн 153.
Световодный элемент, показанный на Фиг. 10, расположен под некоторым углом, чтобы вводимый свет и выводимый свет образовывали угол 90 градусов относительно друг друга. Он также может быть расположен под другими углами, чтобы вводимый свет и выводимый свет образовывали угол, не равный 90 градусам.
На Фиг. 10 световодный элемент расположен так, чтобы его отражающая поверхность и оптический путь света возбуждения образовывали угол больше 0 градусов и меньше 90 градусов. Если на световодном элементе есть зазоры (такие, как показанные на Фиг. 7, зазор в месте контакта трансфлективной пластины с покрытием и отражающей пластины и зазор в местах контакта отдельных пластин друг с другом), и если световодный элемент расположен перпендикулярно оптическому пути света возбуждения, свет возбуждения может проходить через эти зазоры и образовывать световое пятно, имеющее такую же форму как зазоры. Это световое пятно используется неэффективно, что нежелательно. Если световодный элемент расположен так, что его отражающая поверхность и оптический путь света возбуждения образуют угол больше 0 градусов и меньше 90 градусов, поскольку зазоры наклонные, световое пятно, образуемое светом возбуждения после прохождения через зазор, сужается, поэтому его эффект можно игнорировать.
Например, световодный элемент может быть расположен так, чтобы его отражающая поверхность и оптический путь света возбуждения образовывали угол 45 градусов. Поскольку проекция зазоров на плоскость, перпендикулярную оптической оси, является прямой линией, этот угол отражающей пластины может уменьшить влияние зазора на световой пучок, т.е., проекция продолжающегося направления зазора на горизонтальную плоскость будет параллельна световому пучку.
Форма отражающей пластины 131 может быть круглой, овальной, прямоугольной или даже неправильной. Кроме того, отражающую пластину 131 можно заменить отражающим зеркалом с изогнутой поверхностью или сплошной деталью определенной формы, имеющей отражающую поверхность, причем форма изогнутой поверхности может быть сферической, эллипсоидной, параболоидной или свободной.
Пятый вариант осуществления
Устройство источника света данного варианта осуществления показано на Фиг. 11. Подобно четвертому варианту осуществления, оно включает источник света возбуждения 110, линзовый растр 120, световодный элемент, группу линз 140, устройство для преобразования длин волн, фильтрующую пластину 180 и пленку 170 фильтрующей пластины 180. Световодный элемент сформирован из отражающей пластины 131 и трансфлективной пластины 132 с покрытием. Устройство для преобразования длин волн сформировано из подложки 151, устройства для рассеивания тепла 152 и материала для преобразования длин волн 153. Функции этих элементов подобны функциям в четвертом варианте осуществления и более подробно описаны здесь не будут. Фокусирующая линза 134 фокусирует возбуждения на апертуру световодного элемента.
В отличие от описанного выше варианта осуществления, в этом варианте осуществления отражающая пластина 131 имеет полуэллипсоидальную форму, и световой стержень 160 в форме квадратного конуса расположен так, что его канал входа света расположен приблизительно по центру в фокальной точке отражающей пластины 131. Устройство для преобразования длин волн расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн 153 расположено приблизительно в другой фокальной точке отражающей пластины 131. Таким образом, преобразованный свет, генерируемый материалом для преобразования длин волн 153 после поглощения света возбуждения, падает на внутреннюю поверхность отражающей пластины 131, отражается и фокусируется на канале входа света светового стержня 160 (т.е., в месте фильтрующей пластины 180 на чертеже).
В одном альтернативном варианте осуществления отражающая пластина 131 может иметь полусферическую форму, и канал входа света светового стержня 160 расположен рядом со сферическим центром отражающей пластины. Устройство для преобразования длин волн расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн 153 расположено в сферическом центре отражающей пластины в точке, напротив канала входа света. Конечно, специалисты в данной области техники смогут разработать отражающие пластины других подходящих форм и соответственно отрегулировать расположение оптических путей. Такие расположения включены в объем настоящего изобретения.
Шестой вариант осуществления
В устройстве источника света данного варианта осуществления световодный элемент сформирован из нескольких отдельных пластин, соединенных вместе. Более конкретно, как показано на Фиг. 12, световодный элемент подобен показанному на Фиг. 8 в том, что он сформирован путем соединения вместе четырех отдельных отражающих пластин, которые покрыты одинаковой многослойной пленочной системой. Трансфлективная пластина 132 с покрытием покрыта другой многослойной пленочной системой и расположена на другой стороне отражающей пластины, закрывая апертуру отражающей пластины. Специалисты в данной области техники смогут разработать другие способы соединения отдельных пластин для формирования световодного элемента, имеющего конструкцию, показанную на Фиг. 7. Световодный элемент имеет форму пластины, и его плоскость определена как ABCD, как показано на чертеже.
Небольшой зазор 300 может существовать между двумя отдельными пластинами там, где они соединены. Хотя такой зазор нежелателен, его трудно избежать. Описание данного варианта осуществления относится к случаю, когда небольшой зазор существует в световодном элементе отражающей пластины в устройстве источника света.
Различие между данным вариантом осуществления и четвертым вариантом осуществления состоит в том, что световодный элемент расположен так, что угол, образованный между его плоскостью и плоскостью, на которой расположен оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярна горизонтальной плоскости, больше 0 градусов и меньше 90 градусов. Новизна этого признака описана ниже.
На Фиг. 13 показан гипотетический случай, когда световодный элемент расположен так, что угол, образованный между его плоскостью ABCD и плоскостью abcd, на которой расположен оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярна горизонтальной плоскости, равен 90 градусов. Хотя свет возбуждения обычно считается прямой линией, пучок света возбуждения все же имеет определенную ширину, так что часть 2012 света возбуждения может падать на отражающую пластину. Часть 2011 света возбуждения, которая прямо проходит через апертуру, используется в обычном порядке и ниже не описана. Из-за наличие зазора 300 на отражающей пластине часть 2012 света возбуждения может проходить через зазор 300 и формировать световое пятно на плоскости A'B'C'D' группы линз. Ширина светового пятна обозначена как din высота как h1. Фиг. 13 приведена только для целей иллюстрации; плоскость A'B'C'D' группы линз может быть сферической поверхностью или дуговой поверхностью, и плоскость A'B'C'D' не находится в одной плоскости с плоскостью abcd.
Гипотетический случай, показанный на Фиг. 13, использован для сравнения расположения световодного элемента в данном варианте осуществления, в котором световодный элемент расположен так, что угол, образованный между его плоскостью ABCD и плоскостью abcd, на которой расположен оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярно горизонтальной плоскости, больше 0 градусов и меньше 90 градусов, как показано на Фиг. 14. Часть 2011 света возбуждения, которая прямо проходит через апертуру, также ниже не описана. Световое пятно, образованное на плоскости A'B'C'D' группы линз частью 2012 света возбуждения, которая проходит через зазор 300, имеет ширину 62 и высоту h2, причем 62 меньше d1 и h2 меньше h1. Световое пятно, образованное на группе линз частью света возбуждения, проходящей через зазор, может вызывать нежелательные эффекты, например, свет возбуждения, падающий на группу линз или материал для преобразования длин волн, не будет равномерным вообще, и направленный вниз преобразованный свет, падающий на отражающую пластину не будет равномерным и т.д. Чем больше световое пятно (т.е. чем больше света возбуждения проходит через зазор), тем более значительным будет этот нежелательный эффект. Таким образом, в данном варианте осуществления угол, образованный между плоскостью ABCD световодного элемента и плоскостью abcd, на которой расположен оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярна горизонтальной плоскости, должен регулироваться так, чтобы быть подходящим углом больше 0 градусов и меньше 90 градусов, чтобы можно было сделать световое пятно тоньше или даже его устранить. Это может уменьшать воздействие света возбуждения, проходящего через зазор. Другие аспекты данного варианта осуществления подобны аспектам четвертого варианта осуществления и более подробно описаны здесь не будут.
Специалистам в данной области техники будет очевидно, что в устройство источника света и способ настоящего изобретения могут быть внесены разные изменения, но без нарушения сущности или объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и изменения, которые подпадают под объем пунктов прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентов.
1. Световодный элемент, включающий:
отражающую пластину, имеющую апертуру, причем отражающая пластина отражает свет и апертура пропускает свет; и
трансфлективную пластину с покрытием, которая пропускает свет в первом диапазоне длин волн и отражает свет в других диапазонах длин волн, указанная трансфлективная пластина с покрытием соединена с отражающей пластиной и по меньшей мере частично закрывает апертуру,
причем трансфлективная пластина с покрытием уложена стопой с отражающей пластиной и закрывает апертуру; или
отражающая пластина включает по меньшей мере две отдельные отражающие пластины, причем каждая отдельная отражающая пластина имеет прорезь на одном крае, которая проходит через и между двумя противоположными поверхностями отражающей пластины, и причем эти по меньшей мере две отдельные отражающие пластины соединены между собой на тех сторонах, где расположены прорези, формирующие апертуру; или
отражающая пластина включает по меньшей мере две отдельные отражающие пластины, которые соединены между собой так, чтобы окружать апертуру.
2. Световодный элемент по п. 1, отличающийся тем, что геометрический фактор апертуры меньше или равен 1/4 геометрического фактора отражающей пластины.
3. Устройство источника света, включающее:
источник света возбуждения для генерации света возбуждения;
световодный элемент по любому из пп. 1 или 2, расположенный на оптическом пути света возбуждения;
устройство для генерации цветного света, расположенное на оптическом пути света возбуждения после того, как свет возбуждения прошел через трансфлективную пластину с покрытием, для приема света возбуждения и использования света возбуждения для того, чтобы генерировать преобразованный свет, который проходит к световодному элементу отражающей пластины.
4. Устройство источника света по п. 3, отличающееся тем, что световодный элемент расположен так, чтобы угол, образованный между его отражающей плоскостью и плоскостью, на которой расположен оптический путь света возбуждения и которая перпендикулярна горизонтальной плоскости, был больше 0 градусов и меньше 90 градусов.
5. Устройство источника света по п. 3, отличающееся тем, что устройство для генерации цветного света также отражает неиспользованный свет возбуждения на световодный элемент.
6. Устройство источника света по п. 3, отличающееся тем, что свет в первом диапазоне длин волн является светом возбуждения.
7. Устройство источника света по любому из пп. 3-6, отличающееся тем, что отражающая пластина имеет полусферическую или полуэллипсоидальную форму, причем ее внутренняя поверхность является отражающей;
тем, что устройство для генерации цветного света включает материал для преобразования длин волн, который преобразует свет возбуждения в преобразованный свет, и светособирающее устройство для получения света возбуждения;
тем, что, когда отражающая пластина имеет полуэллипсоидальную форму, канал входа света светособирающего устройства расположен приблизительно по центру в фокальной точке отражающей пластины, и устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено приблизительно в другой фокальной точке отражающей пластины; и
тем, что, когда отражающая пластина имеет полусферическую форму, канал входа света светособирающего устройства расположен рядом со сферическим центром отражающей пластины, и устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено в сферическом центре отражающей пластины напротив канала входа света, или устройство для генерации цветного света расположено так, что световое пятно на материале для преобразования длин волн расположено рядом со сферическим центром отражающей пластины в точке, симметричной каналу входа света по отношению к сферическому центру.
