CN111208698B - 一种波长转换装置及光源*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种反射式波长转换装置，包括：第一功能部、第二功能部；所述第一功能部包括波长转换层，所述波长转换层用于吸收激发光并产生受激光；所述第二功能部包括反射部或散射部，所述反射部用于对激发光进行反射，所述散射部用于对激发光进行散射或漫反射；所述第一功能部和所述第二功能部同心设置或平行设置，所述第一功能部接收所述激发光的第一部分并对其进行波长转换，所述第二功能部接收所述激发光的第二部分并对其进行反射、散射或漫反射。上述设置能够实现激发光和受激光同一光路出光，结构简单，不需要单独设置两者的耦合***，光源体积可以很小，成本也大幅降低。

Description

一种波长转换装置及光源***

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种多基色激光与波长转换光耦合的波长转换装置。

背景技术

激光是一种高亮度，方向性强，发出单色相干光束的光源，由于激光的诸多优点，近年来被逐渐作为光源应用于投影显示技术领域。目前市场上的激光光源有纯激光光源、激光荧光光源、激光荧光混合光源等几种。纯激光光源因其是采用三基色激光未经过波长转换而直接出光，且激光的半波宽较窄，故该类光源色域相对好，但其成本一直居高不下，且其散斑处理较难。激光荧光光源是采用蓝色激光激发波长转换材料从而获得白光的光源，该类型光源成本低、消散斑效果好，但其相对色域比较难做好。激光荧光混合光源其兼顾了纯激光光源和激光荧光光源的优点，但其消散斑也遇到纯激光光源类似的问题，通常消散斑的方式是采用静态扩散片或者动态扩散片(扩散片制作的转轮)等方式来消散斑。

本发明提出一种多基色与波长转换光耦合装置结构，该装置可以实现波长转换光和多种基色激光的耦合，同时可以同步实现很好的消散斑的作用。本发明可以实现激发光和受激光同一光路出光，结构简单。还可以实现受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长转换光耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不需要单独设置两者的耦合***。在更优的实施例中，在实现前述优点的情况下，还可以很好的解决不需要波长转换的基色光的散斑问题，光源体积可以很小，成本也比现有技术更低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种波长转换装置，包括：第一功能部、第二功能部；所述第一功能部包括波长转换层，所述波长转换层用于吸收激发光并产生受激光；所述第二功能部包括反射部或散射部，所述反射部用于对激发光进行反射，所述散射部用于对激发光进行散射或漫反射；所述第一功能部和所述第二功能部同心设置或平行设置，所述第一功能部接收所述激发光的第一部分并对其进行波长转换，所述第二功能部接收所述激发光的第二部分并对其进行反射、散射或漫反射。

进一步地，所述第一功能部和所述第二功能部相邻设置，并具有交界线，所述激发光入射至所述交界线上。

进一步地，所述第二功能部是由散射材料用粘剂制成。

进一步地，所述第二功能部是在基板表面采用镀膜、喷砂、喷涂、点胶或印刷工艺制成的漫反射结构。

进一步地，散射材料为氧化铝，氧化硅，二氧化钛，氮化硼，氮化硅，氮化铝，硫酸钡之一或者其组合。

进一步地，所述激发光为一种以上的基色光。

进一步地，所述第一功能部包括黄色波长转换材料、红色波长转换材料、绿色波长转换材料或蓝色波长转换材料的至少一种。

进一步地，所述第一功能部和所述第二功能部为同心圆圈结构，其中，所述第一功能部位于外圈或内圈，所述第二功能部位于内圈或外圈。

进一步地，所述激发光光斑包括需要波长转换的激发光和不需要波长转换的激发光，其中，所述需要波长转换的激发光入射至所述第一功能部，所述不需要波长转换的激发光入射至所述第二功能部。

进一步地，所述波长转换装置为轮状结构、筒式结构、半球结构或直条式结构，其安装于电机上，所述电机驱动所述波长转换装置旋转，使得部分激发光入射至所述第一功能部，部分激发光入射至所述第二功能部。

进一步地，所述波长转换装置的前方设置有透镜，所述透镜对所述受激光和所述第二功能部产生的反射光、散射光或漫反射光进行收集。

进一步地，所述波长转换装置前方设置有反射杯结构，所述反射杯结构对所述受激光和所述第二功能部产生的反射光、散射光或漫反射光进行收集。

本发明另一方面提供一种光源***，包括：光源；反射式波长转换装置；所述反射式波长转换装置包括：第一功能部、第二功能部；所述第一功能部包括波长转换层，所述波长转换层用于吸收激发光并产生受激光；所述第二功能部用于对激发光进行反射、散射或漫反射；所述第一功能部和所述第二功能部同心设置或平行设置，所述第一功能部接收所述激发光的第一部分并对其进行波长转换，所述第二功能部接收所述激发光的第二部分并对其进行反射、散射或漫反射。

进一步地，所述光源***还包括整形透镜、二向色镜，所述整形透镜位于所述光源和所述二向色透镜之间，所述二向色镜位于所述光源和所述波长转换装置之间。

进一步地，所述光源***还包括匀光元件，所述匀光元件由扩散片、复眼透镜或光积分棒之一或其组合构成，所述匀光元件用于消除弱化基色光的散斑效应。

进一步地，所述光源***还包括光收集组件，所述光收集组件包括透镜和/或反射杯。

综上所述，本发明可以实现激发光和受激光同一光路出光，结构简单。还可以实现受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长转换光耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不需要单独设置两者的耦合***。在更优的实施例中，在实现前述优点的情况下，还可以很好的解决不需要波长转换的基色光的散斑问题，光源体积可以很小，成本也比现有技术更低。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

附图中：

图1A示出了目前激光投影机一种常用的光源结构的示意图；

图1B示出了目前激光投影机另一种常用的光源结构的示意图；

图2A示出了目前激光投影仪中一种波长转换装置的结构示意图；

图2B示出了目前激光投影仪中另一种波长转换装置的结构示意图；

图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的示意图；

图3B示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的示意图；

图4A示出了本发明的激光光斑、波长转换装置和散射部之间的位置示意图；

图4B示出了本发明的激光光斑的分布示意图；

图5示出了本发明的一实施例中的光源***的结构示意图；

图6示出了本发明的又一实施例中的光源***的结构示意图；

图7示出了本发明的再一实施例中的光源***的结构示意图。

附图标记说明：

101 光源

102 凸透镜

103 凹透镜

104，1041，1042 扩散片

105 二向色镜

106，109 透镜

107 荧光轮盘

108 荧光材料

120 反射杯体

110 光收集装置

111，112，113，114，115，116，117 光线

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发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明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，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下面提供详细的描述，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

激光投影机的一种光源结构如图1A所示，所述激光投影机包括激光光源101，以及在激光光源101的光路上依次设置的光路整形元件(例如凸透镜102、凹透镜103)，扩散片、二向色镜105和荧光轮，其中，所述荧光轮包括荧光轮盘107和设置于所述荧光轮盘107表面的荧光材料108，荧光材料108用于产生不同颜色的光，其中在所述光源结构中还包括多个反射组件，用于引导激光光源101发出的光经过荧光轮后再次投射往二向色镜105以形成部分出射光。

其中，下面结合附图1A以激光光源发射蓝色激光为例进行详尽的说明，在附图1A中实线表示的是蓝光激光的光路走向。光源101发出的蓝色激光经过光路整形元件中的凸透镜102、凹透镜103，进入扩散片1041，并通过扩散片1041后进一步进入二向色镜105，经过二向色镜105后，穿过荧光轮的缺口或透明部分直接出射，蓝色激光经所述多个反射组件绕一圈后又通过二向色镜105出射，形成部分出射光。荧光部分的光路走向见图中的虚线箭头所示，蓝色激光照射荧光轮上的荧光材料108产生受激光，受激光反射后形成光线并通过二向色镜105反射形成出射光，受激光的出射光与蓝光出射光合色，以得到输出白光。

其中采用的荧光轮结构可参见附图2A所示，荧光轮的表面被划分为若干个区域，所述区域包括蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域，其中蓝光段区域为缺口或透明部分，当蓝色激光入射到所述蓝光段区域时，其通过所述蓝光段区域直接透射出射，并通过附图1A中所示的反射组件进行前进，当蓝色激光入射到黄色、红色、绿色波长转换区域时，所述蓝色激光被转换为黄色、红色或绿色的荧光，并被反射至附图1A所示的二向色镜105，通过所述二向色镜105的反射出射。

其中，蓝光光源101是基色光源，基色光源具有散斑效应，其不利于投影效果，导致光源质量不高，因此，需要在光路中加入消散斑的静态扩散片或动态扩散片，且如果在前述光路采用多基色光源，则需要再加一光路处理其他波长的基色光，对其进行消散斑处理，如此，将导致光路复杂化，提及增大且成本剧增。

激光投影机的另一种光源结构如图1B所示，所述激光投影机包括激光光源101，以及在激光光源的光路上依次设置的光路整形元件(例如凸透镜102、凹透镜103)，扩散片、二向色镜105和荧光轮，其中，所述荧光轮包括荧光轮盘107和设置于所述荧光轮盘107表面的荧光材料108，荧光材料108用于产生不同颜色的光，光源101发射的光和受激产生的荧光均被反射回二向色镜105，并通过二向色镜105反射输出。

其中，下面结合附图1B以激光光源发射蓝色激光为例进行详尽的说明，在附图1B中实线表示的是蓝光激光的光路走向。光源101发出的蓝色激光经过光路整形元件中的凸透镜102、凹透镜103，进入扩散片104，并通过扩散片104后进一步进入二向色镜105，经过二向色镜105后，入射到荧光轮的表面并被荧光轮反射，蓝色激光和被反射的荧光的光路走向如图中的虚线所示，蓝色激光照射荧光轮上的荧光材料108产生受激光，受激光反射后形成光线并通过二向色镜105反射形成出射光，受激光的出射光与蓝光反射后的得到的出射光合色，以得到输出白光。

其中采用的荧光轮结构可参见附图2B所示，荧光轮的表面被划分为若干个区域，所述区域包括蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域，其中蓝光段区域为反射表面，当蓝色激光入射到所述蓝光段区域时，其通过所述蓝光段区域直接反射出射，并通过附图1B中所示的二向色镜105进行反射，当蓝色激光入射到黄色、红色、绿色波长转换区域时，所述蓝色激光被转换为黄色、红色或绿色的荧光，并被反射至附图1B所示的二向色镜105，通过所述二向色镜105的反射出射。

其中，蓝光光源101是基色光源，基色光源具有散斑效应，其不利于投影效果，导致光源质量不高，因此，需要在光路中加入消散斑的静态扩散片或动态扩散片，且如果在前述光路采用多基色光源，则需要再加一光路处理其他波长的基色光，对其进行消散斑处理，如此，将导致光路复杂化，提及增大且成本剧增。

且现有纯激光的光源，其成本高、散斑的问题一直被人诟病，且其半波宽窄，较不符合太阳光光谱的特性(太阳光最适应于人眼)。

而现有荧光和激光混合光源的，其为消除激光在显示过程中的散斑问题，一般都是采用扩散片(动态或静态)来进行消散斑，该消散斑的方式存在效率低、结构复杂、成本高的问题。且现有荧光激光混合光源中，其荧光和激光的光路一般都是各自独立的光路，从而导致光路结构复杂、光源体积大、成本高等缺点。

针对现有激光光源的缺点，本发明提出一种多基色波长转换装置结构，可以很好的解决现有技术中的问题，

下面，参考图3至图7对本发明的波长转换装置以及光源***做详细说明。其中，图3A示出了本发明的一实施例中的波长转换装置的示意图；图3B示出了本发明的另一实施例中的波长转换装置的示意图；图4A示出了本发明的激光光斑、波长转换装置和散射部之间的位置示意图；图4B示出了本发明的激光光斑的分布示意图；图5示出了本发明的一实施例中的光源***的结构示意图；图6示出了本发明的又一实施例中的光源***的结构示意图；图7示出了本发明的再一实施例中的光源***的结构示意图。

示例性地，波长转换装置结构包含：电机(未示出)、第一功能部、第二功能部、基板(未示出)等结构，其第一功能部、第二功能部均置于所述基板上，分别形成内外两圈结构，如果第一功能部在基板内圈，则第二功能部位于基板外圈；第一功能部如果位于基板外圈，则第二功能部则位于基板内圈。基板为具有良好导热性能的材料，可以是金属、陶瓷等，所述基板安装在所述电机上面，电机带动基板、第一功能部、第二功能部进行运动，示例性地，运动方式为旋转，使激光光斑不停的扫描波长转换材料、散射部，示例性地，第一功能部包括波长转换材料，第二功能部包括反射部或散射部。其中光斑可以由单一波长构成，也可以由一种以上的不同波长激发光组成，光斑位于第一功能部和第二功能部的交界线上，使得部分激发光位于第一功能部上，示例性地，其位于波长转换层从而进行波长转换，部分激发光位于第二功能部，示例性地，其位于发射部或散射部上从而进行反射、散射或漫反射，示例性地，扫描在波长转换材料上的激发光其波长是短于波长转换材料的波长。波长转换层的高度可以和反射部或散射部的高度一致，也可以不一致，优选两者高度一致。该多基色波长转换装置的关键点是第一功能部和第二功能部是两圈同心圆布置于基板上，光源光斑位于第一功能部和第二功能部的交界线上，需要进行波长转换的激发光组成的光斑的区域扫描在第一功能部上，不需要进行波长转换的光斑区域照射在第二功能部上，不管是经过波长转换材料进行波长转换的光还是经散射部散射的光都被多基色波长转换装置前面的收集组件收集，然后进入其他光路中。

当第一功能部和第二功能部的位置调换时，组成大光斑的激发光的需要波长转换的激发光和不需波长转换的激发光的位置也需要进行调换，原则是需要转换的激发光的光斑需要照射在第一功能部上，不需波长转换的激发光的光斑需要照射在第二功能部上。即第一功能部可以位于两圈同心圆的外侧或内侧，相应的，第二功能部可以位于两圈同心圆的内侧或外侧，这取决于大光斑的激发光中需要转换波长的部分位于外侧或内侧。

激发光光斑的组成成分，包括需要被波长转换的激发光，和不需要被波长转换的激发光，其中不需要被波长转换的激发光可以是单色或者是两种颜色及以上的激发光。

作为示例，图3A示出了本发明的一种波长转换装置，以光源101发射蓝光为例进行说明，波长转换装置的表面被划分为若干个区域，所述区域包括蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域和散射部区域，其中蓝光段区域为缺口或透明部分，呈扇形分布。所述蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域构成波长转换层，该波长转换层沿着波长转换装置的外周设置，当蓝色激光入射到所述蓝光段区域时，其通过所述蓝光段区域直接透射出射，当蓝色激光入射到黄色、红色、绿色波长转换区域时，所述蓝色激光被转换为黄色、红色或绿色的荧光，优选地，扫描在波长转换材料上的激发光，其波长短于波长转换材料的波长；当蓝色激光入射到所述散射部区域时，该部分蓝色激光被散射或者漫反射，经过散射或者漫反射的蓝色激光，其散斑效应被弱化，使得最终出射的激光满足投影仪对于光源的需求，该光路中不需要额外添加消散斑的光路，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。在其他实施例中，附图3A所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

以光源发射多基色光为例对附图3A进行说明，多基色光构成大光斑，光斑位于波长转换层和散射部的交界线上，使得部分激发光入射位置位于波长转换层从而进行波长转换产生受激光，示例性地，入射光入射到黄色波长转换材料、红色波长转换材料、绿色波长转换材料产生相应的荧光，部分激发光入射位置位于散射部从而进行散射或漫反射，优选地，扫描在波长转换材料上的激发光其波长是短于波长转换材料的波长。该光路中不需要额外添加消散斑的光路，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。在其他实施例中，附图3A所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

单色或多基色光构成的光斑入射至所述波长转换装置，其中，所述波长转换层的高度可以和反射部或散射部的高度一致，也可以不一致，优选地，两者高度一致。该多基色波长转换装置的关键点是波长转换层和反射部或散射部是两圈同心圆布置于基板上，光源光斑位于波长转换层和反射部或散射部的交界线上，需要进行波长转换的激发光组成的光斑的区域扫描在波长转换层上，不需要进行波长转换的光斑区域照射在反射部或散射部上，不管是波长转换材料的光还是经反射部或散射部反射或散射的光都被多基色波长转换装置前面的收集组件收集，然后进入其他光路中。

其中，散射部可以由散射材料用粘剂或其他工艺制程，也可以是在基板表面采用镀膜和/或喷砂等工艺制成的漫反射结构。

散射材料可以为氧化铝，氧化硅，二氧化钛等氧化物，氮化硼，氮化硅，氮化铝等氮化物，硫酸钡等盐类粉末，也可以是上述氧化物，氮化物以及盐粉末的混合物。

作为示例，图3B示出了本发明的另一种波长转换装置，以光源101发射蓝光为例进行说明，波长转换装置的表面被划分为若干个区域，所述区域包括蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域和散射部区域，其中蓝光段区域为缺口或透明部分，其与其他波长转换材料共同构成环状结构。所述蓝光段区域、黄色波长转换材料区域、红色波长转换材料区域、绿色波长转换材料区域构成波长转换层，该波长转换层沿着波长转换装置的外周呈环状设置，当蓝色激光入射到所述蓝光段区域时，其通过所述蓝光段区域直接透射出射，当蓝色激光入射到黄色、红色、绿色波长转换区域时，所述蓝色激光被转换为黄色、红色或绿色的荧光，优选地，扫描在波长转换材料上的激发光其波长是短于波长转换材料的波长；当蓝色激光入射到所述散射部区域时，该部分蓝色激光被散射或者漫反射，经过散射或者漫反射的蓝色激光，其散斑效应被弱化，使得最终出射的激光满足投影仪对于光源的需求，该光路中不需要额外添加消散斑的光路，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。在其他实施例中，附图3B所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

以光源发射多基色光为例对附图3B进行说明，多基色光构成大光斑，光斑位于波长转换层和散射部的交界线上，使得部分激发光入射位置位于波长转换层，从而进行波长转换产生受激光，示例性地，入射光入射到黄色波长转换材料、红色波长转换材料、绿色波长转换材料产生相应的荧光，部分激发光入射位置位于散射部从而进行散射或漫反射，扫描在波长转换材料上的激发光其波长是短于波长转换材料的波长。该光路中不需要额外添加消散斑的光路，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。在其他实施例中，附图3B所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

单色或多基色光构成的光斑入射至所述波长转换装置，其中，所述波长转换层的高度可以和反射部或散射部的高度一致，也可以不一致，优选地，两者高度一致。该多基色波长转换装置的关键点是波长转换层和反射部或散射部是两圈同心圆布置于基板上，光源光斑位于波长转换层和反射部或散射部的交界线上，需要进行波长转换的激发光组成的光斑的区域扫描在波长转换层上，不需要进行波长转换的光斑区域照射在反射部或散射部上，不管是波长转换材料的光还是反射部或经散射部反射或散射的光都被多基色波长转换装置前面的收集组件收集，然后进入其他光路中。

其中，散射部可以由散射材料用粘剂或其他工艺制程，也可以是在基板表面采用镀膜和/或喷砂等工艺制成的漫反射结构。

散射材料可以为氧化铝，氧化硅，二氧化钛等氧化物，氮化硼，氮化硅，氮化铝等氮化物，硫酸钡等盐类粉末，也可以是上述氧化物，氮化物以及盐粉末的混合物。

虽然图3A，3B是以波长转换层和反射部或散射部具有交界线的实施方式进行描述的，然而，可选择地，波长转换层与反射部或散射部并不相接设置，两层之间具有一定的距离，光源光斑的一部分区域扫描在波长转换层上，光源光斑还有一部分扫描在反射部或散射部上，其中扫描在波长转换层上的光源光斑进行波长转换，扫描在反射部或散射部上的光源光斑被反射、散射或漫反射，从而实现反射或减弱该部分光源光斑的散斑效应。光源光斑中有部分光斑既没有扫描到波长转换层上，也没有扫描到反射部或散射部上，该部分光斑既没有进行波长转换，也没有进行散射或漫反射，即便如此，所述波长转换装置仍然部分减弱光源光斑的散斑效应，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，并且还可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积。

示例性地，图4A示出了前述实施例中激发光光斑与第一功能部和第二功能部之间的两种位置关系，示例性地，第一功能部包括波长转换层，第二功能部包括反射部或散射部，其中图4A上侧的图示出了第一功能部和第二功能部为曲线形的情况，图4A下侧的图示出了第一功能部和第二功能部为直线形的情况，图4A示出两种的实施方式均可引用于附图3A，3B示出的实施例中。

具体地，在图4A上图中，第一功能部位于外圈，第二功能部位于内圈，光斑入射至第一功能部和第二功能部的交界线上，在图4A下图中，第一功能部位于上侧，第二功能部位于下侧，光斑入射至第一功能部和第二功能部的交界线上。当然，第一功能也可以位于内圈或下侧，相应的，第二功能部位于外圈或上侧。

可选择地，在图4A上图中示出的第一功能部和第二功能部，可以同心圆设置，在另一个实施例中，第一功能部和第二功能部也可以不同心设置。

图4B示出了激发光光斑组成，其中光斑的上部分为需要波长转换的激发光，下部分为不需要波长转换的激发光，两部分之间的线对应于第一功能部和第二功能部的交界线，该光斑入射到如图4A所示的波长转换装置上时，需要波长转换的激发光入射到第一功能部，不需要波长转换的激发光入射到第二功能部，上部分光斑进行波长转换产生荧光，下部分光斑进行反射、散射或漫反射，从而实现反射或减弱散斑效应。当然，光斑的上部分可以是不需要波长转换的激发光，下部分可以是需要波长转换的激发光，其对应于其它的波长转换装置实施例。

将附图3，4所示出的波长转换装置应用于光源***，即可获得本发明。关于光源***的实施例，示例性地，以附图5，6，7为例进行详细说明。

以多基色光为例对图5进行说明，比如，三基色。光源101出射三基色光，在图中分别以实线、虚线和点划线表示，通过光路整形元件中的凸透镜102、凹透镜103，进入扩散片104，并通过扩散片104后进一步进入二向色镜105，经过二向色镜105后，形成波长转换装置的入射光，入射至例如附图3A或3B中的波长转换装置，光斑与波长转换层、散射部之间的位置关系如图4A上侧的图所示，光斑入射至波长转换层与散射部的交界线上，其中入射至波长转换装置上部的激光中的基色光穿过荧光轮的缺口或透明部分直接出射，该部分基色光经所述多个反射组件绕一圈后又通过二向色镜105出射，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的蓝色激光通过波长转换材料层产生荧光并返回至二向色镜105，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的红光和/或绿光也返回至二向色镜105，形成部分出射光，该部分红光和/或绿光可以通过波长转换层产生荧光，也可以被直接反射回光路，在其他实施例中，光斑上部分也可以不包含红光和/或绿光，在包含红光和/或绿光的实施例中，所述红光和/或绿光也可以通过波长转换材料层进行波长转换，并返回至二向色镜105进行输出，形成部分出射光；入射至波长转换装置下部的激光中的红光、绿光和蓝光被散射部散射或漫反射后，返回二向色镜105，形成部分出射光，该部分激光为不需要波长转换的多基色光。在图5所示的实施例中，被荧光轮反射的光均被光收集组件收集，并传递至二向色镜105，其中光收集组件为透镜106。

以上以红绿蓝三基色为例对本发明的实施例进行了说明，然而，本发明并不限于此，三基色可以其他颜色的组合，且光斑中三种颜色的分布也可以进行变化。并且激光源101可以发出多色光，并不限于三种颜色。

在其他实施例中，附图5所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

优选地，当第二功能部为散射部时，其同时还可以很好的解决不需要波长转换的基色光的散斑问题，光源体积可以很小，成本也大幅降低。

以多基色光为例对图6进行说明，比如，三基色。在图中分别以实线、虚线和点划线表示，光源101出射三基色光，通过光路整形元件中的凸透镜102、凹透镜103，进入扩散片104，并通过扩散片104后进一步进入二向色镜105，经过二向色镜105后，形成波长转换装置的入射光，入射至例如附图3A或3B中的波长转换装置，光斑与波长转换层、散射部之间的位置关系如图4A上侧的图所示，光斑入射至波长转换层与散射部的交界线上，其中入射至波长转换装置上部的激光中的蓝色激光被反射后又通过二向色镜105出射，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的蓝色激光通过波长转换材料层产生荧光并返回至二向色镜105，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的红光和/或绿光也返回至二向色镜105，形成部分出射光，该部分红光和/或绿光可以通过波长转换层产生荧光，也可以被直接反射回光路，在其他实施例中，光斑上部分也可以不包含红光和/或绿光，在包含红光和/或绿光的实施例中，所述红光和/或绿光也可以通过波长转换材料层进行波长转换，并返回至二向色镜105进行输出，形成部分出射光；入射至波长转换装置下部的激光中的红光、绿光和蓝光被散射部散射或漫反射后，返回二向色镜105，形成部分出射光，该部分激光为不需要波长转换的多基色光。在图6所示的实施例中，被荧光轮反射的光均被光收集组件收集，并传递至二向色镜105，其中光收集组件为透镜106。

以上以红绿蓝三基色为例对本发明的实施例进行了说明，然而，本发明并不限于此，三基色可以其他颜色的组合，且光斑中三种颜色的分布也可以进行变化。并且激光源可以发出多色光，并不限于三种颜色。

在其他实施例中，附图6所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

优选地，当第二功能部为散射部时，其同时还可以很好的解决不需要波长转换的基色光的散斑问题，光源体积可以很小，成本也大幅降低。

以多基色光为例对图7进行说明，比如，三基色。在图中分别以实线、虚线和点划线表示，光源101出射三基色光，通过光路整形元件中的凸透镜102、凹透镜103，进入扩散片104，形成波长转换装置的入射光，入射至例如附图3A或3B中的波长转换装置，光斑与波长转换层、散射部之间的位置关系如图4A上侧的图所示，光斑入射至波长转换层与散射部的交界线上，其中入射至波长转换装置上部的激光中的蓝色激光被反射后通过反射杯体120出射，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的蓝色激光通过波长转换材料层产生荧光并返回至反射杯体120，形成部分出射光；入射至波长转换装置上部的激光中的红光和/或绿光也返回至反射杯体120，形成部分出射光，该部分红光和/或绿光可以通过波长转换层产生荧光，也可以被直接反射回光路，在其他实施例中，光斑上部分也可以不包含红光和/或绿光，在包含红光和/或绿光的实施例中，所述红光和/或绿光也可以通过波长转换材料层进行波长转换，并返回至反射杯体120进行输出，形成部分出射光；入射至波长转换装置下部的激光中的红光、绿光和蓝光被散射部散射或漫反射后，返回反射杯体120，形成部分出射光，该部分激光为不需要波长转换的多基色光。所有返回到反射杯体120的光线均被光收集装置110收集，其中，由于反射杯体120形状的设置，可以保证所有从荧光轮反射回的光线均通过反射杯体汇集到光收集装置110。可选择地，光轴方向可以垂直于荧光轮表面，也可以倾斜于荧光轮表面，也就是说，基色光的可以垂直入射到荧光轮上，也可以倾斜入射到荧光轮上。在图7所示的实施例中，被荧光轮反射的光均被光收集组件收集，其中光收集组件为反射杯体120和光收集装置110。

以上以红绿蓝三基色为例对本发明的实施例进行了说明，然而，本发明并不限于此，三基色可以其他颜色的组合，且光斑中三种颜色的分布也可以进行变化。并且激光源可以发出多色光，并不限于三种颜色。

在其他实施例中，附图7所示的散射部可以替换为反射部，所述反射部用于对入射至其表面的光进行反射，在上述实施例中，波长转换后的光和反射后的光共同进入光路***，能够实现激发光和受激光同一光路输出，结构简单，而且受激光和不需要波长转换的多基色光只利用多色激光和波长耦合装置就可以耦合到同一光路***里，不仅可以减小简化光路结构复杂、减小光源体积，还能降低整个***的成本。

优选地，当第二功能部为散射部时，其同时还可以很好的解决不需要波长转换的基色光的散斑问题，光源体积可以很小，成本也大幅降低。

至此完成了对本发明的光源***的解释和说明，对于完整的光源***还可以包括其他的元件，在此不做赘述。

本发明的光源***可以应用于任何需要合成光的应用场景中，包括但不限于应用于激光投影机，例如单片式激光投影机。本发明的光源***能够实现时序的多色光的输出，得到激光投影机所需要的时序光。

本发明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，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明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发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (15)

1.一种反射式波长转换装置，其特征在于，包括：第一功能部、第二功能部；

所述第一功能部包括波长转换层，所述波长转换层用于吸收激发光并产生受激光；

所述第二功能部包括反射部或散射部，所述反射部用于对激发光进行反射，所述散射部用于对激发光进行散射或漫反射；

所述第一功能部和所述第二功能部同心设置或平行设置，所述第一功能部接收所述激发光的第一部分并对其进行波长转换，所述第二功能部接收所述激发光的第二部分并对其进行反射、散射或漫反射；

所述激发光的光斑包括需要波长转换的激发光和不需要波长转换的激发光，其中，所述需要波长转换的激发光入射至所述第一功能部，所述不需要波长转换的激发光入射至所述第二功能部。

2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，

所述第一功能部和所述第二功能部相邻设置，并具有交界线，所述激发光入射至所述交界线上。

3.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第二功能部是由散射材料用粘剂制成。

4.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第二功能部是在基板表面采用镀膜、喷砂、喷涂、点胶或印刷工艺制成的漫反射结构。

5.如权利要求3所述的波长转换装置，其特征在于，散射材料为氧化铝，氧化硅，二氧化钛，氮化硼，氮化硅，氮化铝，硫酸钡之一或者其组合。

6.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，

所述激发光为一种以上的基色光。

7.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，

所述第一功能部包括黄色波长转换材料、红色波长转换材料、绿色波长转换材料或蓝色波长转换材料的至少一种。

8.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，

所述第一功能部和所述第二功能部为同心圆圈结构，其中，所述第一功能部位于外圈或内圈，所述第二功能部位于内圈或外圈。

9.如权利要求1-8任一项所述的波长转换装置，其特征在于，

所述波长转换装置为轮状结构、筒式结构、半球结构或直条式结构，其安装于电机上，所述电机驱动所述波长转换装置旋转，使得部分激发光入射至所述第一功能部，部分激发光入射至所述第二功能部。

10.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，

所述波长转换装置的前方设置有透镜，所述透镜对所述受激光和所述第二功能部产生的反射光、散射光或漫反射光进行收集。

11.如权利要求9的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置前方设置有反射杯结构，所述反射杯结构对所述受激光和所述第二功能部产生的反射光、散射光或漫反射光进行收集。

12.一种光源***，其特征在于，包括：光源；

反射式波长转换装置；

所述反射式波长转换装置包括：第一功能部、第二功能部；

所述第一功能部包括波长转换层，所述波长转换层用于吸收激发光并产生受激光；

所述第二功能部用于对激发光进行反射、散射或漫反射；

所述第一功能部和所述第二功能部同心设置或平行设置，所述第一功能部接收所述激发光的第一部分并对其进行波长转换，所述第二功能部接收所述激发光的第二部分并对其进行反射、散射或漫反射；

所述激发光的光斑包括需要波长转换的激发光和不需要波长转换的激发光，其中，所述需要波长转换的激发光入射至所述第一功能部，所述不需要波长转换的激发光入射至所述第二功能部。

13.如权利要求12所述的光源***，其特征在于，

所述光源***还包括整形透镜、二向色镜，

所述整形透镜位于所述光源和所述二向色透镜之间，

所述二向色镜位于所述光源和所述波长转换装置之间。

14.如权利要求12所述的光源***，其特征在于，

所述光源***还包括匀光元件，所述匀光元件由扩散片、复眼透镜或光积分棒之一或其组合构成，所述匀光元件用于消除弱化基色光的散斑效应。

15.如权利要求12所述的光源***，其特征在于，

所述光源***还包括光收集组件，所述光收集组件包括透镜和/或反射杯。

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