一种激光光源装置的制作方法

本实用新型涉及光学领域，具体而言涉及一种激光光源装置。

背景技术：

激光光源作为投影显示光源使用具有高色域、高亮度等优点，随着激光技术的发展，激光投影显示装置被越来越广泛的应用。目前的激光投影显示装置中，激光光源系统大部分采用激光激发荧光体发光方式实现投影系统的照明，具体实现方式为：光源系统主要是通过荧光体色轮和二向色镜片来处理来自发光单元的光线，以出射包含有理想的波长的光束，例如包含有红、绿、蓝色光的光束。

然而，由二向色镜片阻挡的光线并没有被充分利用，使得光引擎的光效率低。此外，为了产生一束或多束具有三色光，即红、绿、蓝色的光源光线，现有的激光投影装置由于使用了复杂的光源结构，例如为了产生一束具有三色光的光线需要至少使用四个二向色元件，因此光引擎的体积较大，使得激光投影显示装置的体积也较大。

因此，有必要提出一种新的激光光源装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本实用新型提供一种激光光源装置，包括：

激光光源，配置为产生激发光；

波长转换装置，包括波长转换分区和反射分区，所述波长转换分区配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光，所述反射分区配置为对所述激发光进行反射以形成经反射的激发光；

二向色元件，设置于所述激光光源与所述波长转换装置之间，所述二向色元件包括第一区域和第二区域，所述第一区域配置为透过所述激发光并反射所述受激光，所述第二区域配置为反射所述受激光和所述经反射的激发光；

光路引导单元，设置于所述二向色元件与所述波长转换装置之间，配置为引导所述激发光和所述经反射的激发光的方向。

进一步，所述第一区域配置为透过波长较短的光并反射波长较长的光，所述第二区域配置为反射所述波长较短的光和所述波长较长的光。

进一步，所述第一区域位于所述二向色元件的中心部分，所述第二区域位于所述二向色元件的边缘部分。

进一步，所述反射分区的表面为三角形阶梯反射层，以将所述激发光与所述经反射的激发光分离。

进一步，所述激发光的入射方向与所述激发光的出射方向之间的夹角为120°至150°。

进一步，所述光路引导单元配置为使所述经反射的激发光入射到所述二向色元件的第二区域。

进一步，所述光路引导单元包括全内反射透镜，所述全内反射透镜的中心区域为凸透镜，所述全内反射透镜的边缘区域呈碗形状，所述全内反射透镜开口较宽的一端靠近所述二向色元件，另一端靠近所述波长转换装置。

进一步，所述激光光源装置还包括：

透镜单元，配置为对所述经反射的激发光和所述受激光进行会聚。

进一步，所述波长转换装置包括旋转式的基体以及带动所述基体旋转的驱动元件，所述基体为桶式转轮结构或盘式转轮结构。

根据本实用新型提供的激光光源装置，在波长转换装置上设置波长转换分区和反射分区以对所述激发光进行波长转换和反射，利用光路引导单元引导所述经反射的激发光的方向，进而将受激光和经反射的激发光合束射出，提高了激光光源装置的效率，减小了激光光源装置的体积。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的装置及原理。在附图中，

图1为本实用新型的激光光源装置的示意图；

图2为本实用新型的二向色元件的示意图；

图3为本实用新型的波长转换装置的示意图；

图4为本实用新型的波长转换装置的反射分区的剖面图。

附图标记

1、激光光源2、二向色元件

3、光路引导单元4、波长转换装置

5、透镜单元

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本实用新型提出的激光光源装置。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

针对由二向色镜片阻挡的光线没有被充分利用，使得光引擎的光效率低的问题以及为了产生一束或多束具有三色光，现有的激光投影装置使用了复杂的光源结构导致激光投影显示装置的体积较大的问题，本实用新型提出了一种新的激光光源装置，如图1和图2所示，包括：

激光光源1，配置为产生激发光；

波长转换装置4，包括波长转换分区和反射分区，所述波长转换分区配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光，所述反射分区配置为对所述激发光进行反射以形成经反射的激发光；

二向色元件2，设置于所述激光光源1与所述波长转换装置4之间，所述二向色元件2包括第一区域21和第二区域22，所述第一区域21配置为透过所述激发光并反射所述受激光，所述第二区域22配置为反射所述受激光和所述经反射的激发光；

光路引导单元3，设置于所述二向色元件2与所述波长转换装置4之间，配置为引导所述激发光和所述经反射的激发光的方向。

下面结合附图1-附图4对本实用新型的激光光源装置做详细的说明。

参照附图1，本实用新型的激光光源1配置为产生激发光。示例性地，所述激光光源可以为窄波段光源，也可以为包含多个窄波段的光源。

作为一个实例，所述激光光源为由特定的激光光源装置发射为窄波段光源，目前使用较多的是日本日亚公司的445nm/30w的激光光源，当然也可以使用其他激光光源。所述激发光可以为蓝色激光、紫色激光或紫外激光等，但并不以上述为限，激发光可以为任意颜色，作为一个实例，激发光为蓝色激光。

参照附图1，本实用新型的激光光源装置还包括二向色元件2，所述二向色元件2设置于所述激光光源1与所述波长转换装置4之间。

示例性地，所述二向色元件2选用镀有选择性透过膜的分光片或是偏振分光片或其他可以实现所述目的光学元件，在此不再赘述。作为一个实例，镀有选择性透过膜的二向色元件2与激发光的夹角为45°，例如所述二向色元件相对于水平面倾斜45度设置。

参照附图2，所述二向色元件2包括第一区域21和第二区域22，所述第一区域21配置为透过所述激发光并反射所述受激光，所述第二区域22配置为反射所述经反射的激发光和所述受激光。

进一步，所述第一区域21配置为透过波长较短的光并反射波长较长的光，所述第二区域22配置为反射所述波长较短的光和所述波长较长的光。

示例性地，所述第一区域21位于所述二向色元件2的中心部分，所述第二区域22位于所述二向色元件2的边缘部分。

进一步，所述激光光源1和所述二向色元件2之间还可以设置透镜组，以使激发光入射到所述二向色元件2的第一区域21。

进一步，所述波长转换装置4和所述二向色元件2之间设置有光路引导单元3，以使经反射的激发光入射到所述二向色元件2的第二区域22。

在一个实施例中，激光光源1产生的激发光波长较短(例如蓝色光)，其入射到二向色元件2中心部分的第一区域21，由于第一区域21配置为透过波长较短的光且反射波长较长的光，因此，第一区域21透过波长较短的激发光，并反射波长较长的受激光(例如红色光、绿色光)；在光路引导单元3的作用下，经反射的激发光入射到二向色元件2边缘部分的第二区域22，由于第二区域22配置为对波长较短的光和波长较长的光均反射，因此，第二区域反射波长较短的经反射的激发光和波长较长的受激光。

本实用新型的激光光源装置还包括波长转换装置4，如图3所示，波长转换装置4包括波长转换分区和反射分区，所述波长转换分区配置为对所述激发光进行波长转换以产生受激光，所述反射分区配置为对所述激发光进行反射以形成经反射的激发光。

示例性地，所述波长转换装置4包括旋转式的基体以及带动所述基体旋转的驱动元件，所述基体为桶式转轮结构或盘式转轮结构。

示例性地，所述基体设置为可以旋转的轮式结构，如图1和图3所示，所述轮式装置包括桶式转轮结构。此外，除了桶式转轮结构，盘式转轮结构可以应用本申请，其他能够实现上述波长转换功能的形状也可以应用于本申请，并不局限于该示例。

进一步，所述波长转换装置4还包括驱动元件，用于驱动所述基体按照预定的周期旋转。可选地，所述驱动装置包括马达，其中所述基体紧贴所述马达设置，由所述马达带动所述基体转动。例如所述基体为桶式转轮，中心部由马达的旋转轴固定且能旋转。作为一种实施方式，在所述基体的中心设置有轴孔，在轴孔处设置固定环，旋转马达以转轴穿入该轴孔与固定环紧固，使该旋转马达能以转轴带动基体，当激发光打在基体的不同分区时进行相应的处理。可选择的，驱动元件带动所述基体进行匀速或非匀速的旋转，如此设置可以更加灵活的控制受激光的输出时序。

示例性地，所述波长转换装置4包括若干分区，所述若干分区包括一个反射分区以及一个或多个波长转换分区，反射分区对激发光进行反射形成经反射的激发光，波长转换分区对入射到波长转换装置4上的激发光进行波长转换以产生受激光。

进一步，所述激发光与受激光的波长不同，即激发光与受激光为不同颜色的光。例如，所述波长转换分区表面设置有波长转换材料，所述波长转换材料包括但不限于红色光转换材料、绿色光转换材料、蓝色光转换材料以及黄光转换材料。

在一个实施例中，如图3所示，所述波长转换装置4包括分区一、分区二和分区三，其中，分区一为反射分区，分区二和分区三为波长转换分区，分区二的表面为红色光转换材料，分区三的表面为绿色光转换材料。当蓝色的激发光入射到分区一的表面时，反射产生蓝色的经反射的激发光；当蓝色的激发光入射到分区二的表面时，波长转换生成红色的受激光；当蓝色的激发光入射到分区三的表面时，波长转换生成绿色的受激光。

在一个实施例中，激发光入射到波长转换材料表面产生受激光，受激光的出射方向为任意方向，即，受激光的出射方向与激发光的入射方向之间的夹角θ的范围为90°＜θ≤180°，因此，受激光可以入射到二向色元件2的第一区域21和第二区域22，并在第一区域21和第二区域22上均发生反射。此外，为了提高效率，减少光损耗，波长转换装置4的基体是由铜、铝等形成的金属基材，通过银蒸镀等对该基体的激发光照射装置侧的表面进行镜面加工，以使受激光反射出波长转换装置4，即，使受激光的出射方向与激发光的入射方向之间的夹角θ接近180°。进一步，光路引导单元3可以对受激光进行会聚，以使受激光入射到二向色元件2上。

反射分区对激发光进行反射形成经反射的激发光而不进行波长转换，由于经反射的激发光与激发光为波长相同的短波激光，当经反射的激发光入射到二向色元件2的第一区域21时，则会透过第一区域21，导致出射光中缺少激发光的蓝色光或仅有少量蓝色光，降低光效率，因此，应避免发生镜面反射使经反射的激发光入射到二向色元件2的第一区域21，而应调整光路以使经反射的激发光入射到二向色元件2的第二区域22上。

参照图4，所述反射分区的表面为三角形阶梯反射层，以将激发光与经反射的激发光分离。进一步，所述激发光的出射方向与所述激发光的入射方向之间的夹角θ’的范围优选120°至150°。

本实用新型的激光光源装置还包括光路引导单元3，配置为引导所述激发光和所述经反射的激发光的方向。

示例性地，所述光路引导单元3将激发光会聚到所述波长转换装置4的波长转换分区表面。所述光路引导单元3将发散的经反射的激发光准直，以使所述经反射的激发光入射到所述二向色元件2的第二区域22。

示例性地，所述光路引导单元3包括全内反射(tir)透镜。具体地，所述tir透镜的中心区域为凸透镜，所述tir透镜的边缘区域呈碗形状，其开口较宽的一端靠近所述二向色元件2，另一端靠近所述波长转换装置4，所述中心区域的凸透镜配置使所述激发光会聚，所述碗形状的边缘区域提供全内反射，以使发散的所述经反射的激发光准直。

进一步，所述tir透镜采用透明材料制成，包括但不限于玻璃、聚碳酸酯(pc)或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

在一个实施例中，激光光源1发出的激发光透过所述二向色元件2的第一区域21入射到所述tir透镜的中心区域，由于tir透镜的中心区域为凸透镜，可以将激发光会聚到所述波长转换装置4的波长转换分区表面；随着波长转换装置的转动，当激发光入射到反射分区的表面时，三角形阶梯反射层使激发光与经反射的激发光分离，发散的经反射的激发光射到tir透镜碗形状的边缘区域上，将经反射的激发光准直，然后入射到二向色元件2的第二区域22。

本实用新型的激光光源装置还包括透镜单元5，以将经二向色元件2反射的受激光与发射光会聚，形成出射光。

示例性地，所述透镜单元5包括一个凸透镜或能够实现光线会聚效果的透镜组。

在一个实施例中，经反射的激发光(蓝色光)与受激光(绿色光和红色光)将经二向色单元2反射，然后经透镜单元5会聚，形成具有红、绿、蓝三色光的光束作为出射光。

根据本实用新型提供的激光光源装置，在波长转换装置上设置波长转换分区和反射分区以对所述激发光进行波长转换和反射，利用光路引导单元引导所述经反射的激发光的方向，进而将受激光和经反射的激发光合束射出，提高了激光光源装置的效率，减小了激光光源装置的体积。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。