激光波长转换与滤光装置及激光光源系统的制作方法

本发明涉及激光投影显示领域，特别涉及激光波长转换与滤光装置及激光光源系统。

背景技术：

激光光源作为投影光源使用具有高亮度、高效率、长寿命和高色域等优点，正在被越来越多的应用的投影显示产品中。

目前的激光投影显示产品中，激光光源系统大部分采用激光激发荧光粉发光方式实现投影系统的照明，具体实现方式为：激光器发出激光，经光学组件的聚光作用，照射到高速旋转的荧光轮上，荧光轮上涂布不同颜色的荧光粉，在激光照射下发出不同颜色的光，再经过同步旋转的滤色轮滤出红绿蓝三色光，经过合光系统合成白光输出。

现有技术方案中，荧光轮基板多采用铝板材质，分为透射区和反射区两个区域，激光照射到透射区时，光线可直接透过进入透射光路系统，激光照射到反射区的荧光粉时，荧光粉发出的光线在基板表面被反射进入反射光路系统，这两个光路系统的存在使光源系统复杂化，使用的元件较多，难以实现投影显示的小型化、微型化。另外，这种技术方案使用两个马达分别驱动荧光轮和滤色轮，需要在软件与电路上设计同步控制，存在同步控制准确度低的缺点，在一定程度上影响激光显示的色彩表现。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种激光波长转换与滤光装置及激光光源系统，简化照明光源系统，提高光利用效率。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：激光波长转换与滤光装置，包括波长转换组件、收光组件、滤光组件、同轴连接组件和旋转驱动装置；

所述波长转换组件包括基板；基板的中心开孔；基板表面的区域包括一个直透区，一个或多个波长转换区；

所述收光组件为一个透镜组，包含两片及以上透镜；所述收光组件位于波长转换组件与滤光组件之间，且靠近波长转换组件安装；

所述滤光组件的中心开孔，包含一个或多个直透区，一个或多个滤光区；

所述同轴连接装置为一筒状结构件，一端固定波长转换组件，另一端固定滤光组件；

所述旋转驱动装置与同轴连接装置配合，并带动所述波长转换与滤光装置同轴转动。

进一步的，所述基板的形状为圆片形。

进一步的，所述基板的材质为无色透光材料，且在所述基板的入光面镀增透膜，出光面镀二向色膜。

进一步的，所述基板的直透区表面为漫透射表面。

进一步的，所述漫透射表面为喷砂面。

进一步的，所述基板的出光面涂覆一种或多种波长转换材料。

进一步的，所述波长转换材料为荧光粉。

进一步的，所述滤光组件为圆片形。

激光光源系统，包括激光光源阵列、聚光组件、匀光组件以及上述的激光波长转换与滤光装置；所述激光波长转换与滤光装置设置在聚光组件、匀光组件之间。

本发明的有益效果是：采用透射方式设计波长转换组件，可简化光源系统结构，提高光利用效率，减小投影系统体积，实现激光投影显示小型化设计；波长转换组件与滤光组件的同轴连接可实现精准化同步控制，提升色彩显示效果。

附图说明

图1是激光光源系统图；

图2是图1中激光光源系统的波长转换装置的A-A剖面图；

图3是波长转换组件正视图；

图4是滤光组件正视图；

图5是二向色膜的光谱曲线图；

图6是激发光沿光轴方向传播时，荧光粉受激发光图；

图7是激发光逆光轴方向传播时，荧光粉受激发光图

图中编号：10为激光光源阵列，20为聚光组件，30为波长转换组件，40为收光组件，50为同轴连接装置，60为滤光组件，70为旋转驱动装置，301为增透膜层，302为透光基板，303为二向色膜，304为波长转换涂层，601为滤光膜层，602为透光基板，603为增透膜层，30a为直透区，30b为波长转换区一，30c为波长转换区二，60a为直透区一，60b为直透区二，60c为滤光区一，60d为滤光区二，70为旋转驱动装置，80为匀光组件，S为激光束。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。

如图1所示，本发明的激光光源系统包括：激光光源阵列10、聚光组件20、波长转换组件30，收光组件40、同轴连接装置50、滤光组件60和匀光组件80。

激光光源阵列10发出激光光束，聚光组件20将激光光束聚焦到波长转换组件30上，波长转换涂层304，如荧光粉涂层受激发光，收光组件40紧靠波长转换组件30放置，用于收集荧光粉发光并压缩发光角度，使光束通过滤光组件60，进入匀光组件80。

其中，波长转换组件30与滤光组件60通过同轴连接装置50连接，实现同轴转动，同步控制。

其中，如图2、图3所示，波长转换组件的技术方案如下：

波长转换组件包括透光基板302；透光基板302为圆片形，中心开孔，固定于同轴连接装置50的左端，左侧面为入光面，镀增透膜301，右侧面镀二向色膜303，二向色膜303表面涂覆波长转换材料304。

进一步的，波长转换组件分为波长转换区和直透区，且波长转换区可为一个或多个，直透区只有一个，且表面为漫透射表面，如做喷砂处理，其作用在于散射激光光束，扩大激光发光角度。

优选的，如图3所示，波长转换组件分为两个波长转换区和一个直透区，直透区30a的角度为62度，可透过蓝色激光；波长转换区一30b的角度为190度，表面涂覆黄色荧光粉；波长转换区二30c的角度为108度，表面涂覆绿色荧光粉。

进一步的，二向色膜303的光谱曲线图如图5所示，横轴为波长，纵轴为透过率，波长小于480nm时为高透射，波长在500nm-700nm时高反射，其作用为，当蓝色激光入射到波长转换组件30的直透区30a时，可透射穿过；当蓝色激光入射到波长转换组件30的波长转换区30b、30c时，激发荧光粉发出500nm-700nm波长范围的光。如图6所示，当该激发光沿光轴方向传播时，被收光组件40接收并压缩发光角度；如图7所示，当该激发光逆光轴方向传播时，会被二向色膜反射，重新沿光轴方向传播，被收光组件40接收并压缩发光角度。

其中，如图2、图4所示，滤光组件的技术方案如下

透光基板602为圆片形，直径大于透光基板302，中心开孔，固定于同轴连接装置50的右端，左侧面为入光面，镀滤光膜601，右侧面镀增透膜603；

进一步的，滤光组件分为滤光区和直透区，分区的数量及角度与波长转换组件30相对应；

优选的，如图4所示，滤光组件60分为两个直透区和两个滤光区，直透区60a的角度为62度，与波长转换组件的直透区30a对应，可直接透过蓝光；直透区60b的角度为72度，可直透黄色光，滤光区一60c的角度为118度，可透过红色光，二者合计角度190度，与波长转换区一30b对应；滤光区二的角度为108度，可透过绿色光，与波长转换区二30c对应。

其中，如图1所示，所述收光组件40位于波长转换组件30与滤光组件60之间，且靠近波长转换涂层304放置，以获得对朗伯型发光体最佳的收光效果，根据结构设计需要，收光组件40可安装在同轴连接装置的上方、下方、左侧或右侧。本例中收光组件40能够对朗伯型发光体进行高效收光，并把光束角度压缩到+/-15°以内。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。