CN105353579B - 一种滤光装置及激光光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤光装置，周期性旋转，包括滤色区以及透射区，滤色区用于过滤输出对应颜色的荧光，透射区用于透射激光，以及，还包括传感器，传感器发出信号依次经过滤色区和所述透射区，其中，滤色区设置反射膜，该反射膜反射该信号，透射区透射该信号，从而不必设置额外的MARK标记与传感器配合工作，提高了工作可靠性，同时也提高了同步控制信号的准确性。本发明还公开了应用上述滤光装置的激光光源装置，能够提高光源中双色轮的同步性，提供高质量的照明光源。

Description

一种滤光装置及激光光源

技术领域

本发明涉及光源技术领域，尤其涉及一种滤光装置及激光光源。

背景技术

激光光源作为一种固态光源，具有高亮，高效，寿命常，色域佳，环保等一系列优点成为新兴的投影光源的选择。

目前行业内使用的激光光源中，会使用波长转换装置产生除激光颜色以外的荧光，共同形成三基色。在现有技术的一种实现方式中，波长转换装置上设置有至少一种荧光粉，通过周期性的旋转，将蓝色激光顺序打到荧光粉区域激发荧光粉产生对应颜色的荧光。由于荧光材料所产生的荧光光谱范围较宽，使相应颜色的基色光纯度不足，导致光源的色域不够大。在这种情况下，一般需要通过滤光片来对荧光进行过滤，以提高荧光的色纯度。在现有技术中，会将多个能够过滤不同颜色的滤光片组成滤光装置，通常为滤色轮，并与波长转换装置同步旋转，从而输出颜色纯度较高的三基色，进而形成色彩明亮的投影画面，上述架构一般称为双色轮光源架构。

现有技术中，如图1所示，滤色轮01通过马达02进行驱动轮面04旋转，并在马达02转轴表面上设置一个MARK标记块03，通常为黑色胶带，具有吸光作用，并在MARK标记块上方设置传感器05，通常为红外传感器，红外传感器发出探测光，由于MARK标记块的吸光作用，在马达旋转过程中，当探测光照射到MARK标记块上时，探测光被吸收，红外传感器无法接收到，而当探测光照射到马达表面其他位置时，探测光则被反射回去，使红外传感器接收到，从而红外传感器根据红外光吸收和反射的情况来形成波形图，以此进行滤色轮转速的测定，以及同步控制信号的产生，以便与前述的波长转换装置，以及后端光机光阀的同步控制。但这种设置方式，一方面黑色胶带是粘附在马达转轴表面的，而马达周围温度较高，黑色胶带作为有机物长期处于高温环境下容易脱落，导致需要拆卸产品进行维修更换，另一方面，黑色胶带在粘贴时也可能与设定的位置存在误差，通常将标记设置在颜色分界位置，并根据黑色胶带的信号反馈来判断颜色的起始及顺序，如果标记粘贴本身存在误差，那么必然给颜色的起始时刻和顺序判断带来延迟或提前，造成不准确的结果。

发明内容

本发明提供了一种滤光装置和激光光源，滤光装置的滤色区设置有反射膜，能够反射传感器的信号，透射区能够透射传感器的信号，解决现有技术中滤光装置的传感器工作可靠性低、准确性低的技术问题。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

滤光装置，周期性旋转，包括滤色区以及透射区，滤色区用于过滤输出对应颜色的荧光，透射区用于透射激光，以及，还包括传感器，传感器发出信号依次经过滤色区和所述透射区，其中，滤色区设置反射膜，该反射膜反射该信号，透射区透射该信号。

以及，提出一种激光光源，包括激光器，发出激光；波长转换装置，设置有荧光粉，用于受激光激发产生对应颜色的荧光，并包括上述技术方案的滤光装置，该滤光装置用于接收激光和荧光，并时序性输出三基色光。

本发明实施例技术方案，其具有的技术效果或者优点是：

本发明实施例提出的滤光装置，通过在滤色区设置反射膜，反射膜能够反射传感器发出的信号，透射区透射传感器发出的信号，使得传感器能够根据信号被反射或者被透射而获知滤光装置的转动情况，不需要再设置MARK标记块，因而避免了MARK标记块可能存在的脱落风险，工作可靠性高，以及由于利用滤光装置本身的结构能够反射和透射，能够准确反映在传感器的信号波形上，而滤光装置的结构分区就代表了颜色的分区，因此不存在标记装配时与颜色边界未对齐造成误差的问题，传感器的信号波形变化能够真实反映经过的颜色分区的情况，从而使生成的同步控制信号准确性更高。

本发明还提出了一种激光光源，应用上述技术方案的滤光装置，能够提高滤光装置传感器的工作可靠性，以及检测结果的准确性，从而能够准确与波长转换装置进行同步，时序性输出三基色，提供高质量的照明光源。

附图说明

图1为现有技术中一种滤色轮的结构示意图；

图2为本发明实施例1提出的滤光装置的结构示意图；

图3A，图3B分别为本发明实施例1提出的滤光装置的平面分区结构示意图；

图4为本发明实施例1提出的又一滤光装置的平面分区结构示意图；

图5为本发明实施例1提出的滤光装置的侧面结构示意图；

图6A，图6B分别为本发明实施例1中反射膜不同的结构示意图；

图7A，图7B，图7C分别为本发明实施例1中红外信号与激光或荧光光斑在滤光装置表面的位置分布示意图；

图8为本发明实施例1中滤光装置的旋转与传感器的波形变化时序对应图；

图9为本发明实施例1中一种传感器生成的波形信号示意图；

图10为本发明实施例2中滤光装置结构示意图；

图11为本发明实施例3中激光光源结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合附图，对本发明实施例提供的技术方案进行详细说明。

实施例一

本发明旨在提供一种滤光装置，如图2所示，滤光装置01，包括马达02，马达02驱动滤光装置轮面03做周期性旋转，其中，轮面03包括滤色区04，透射区05，通常均为扇形区域，拼接形成一个圆周面或轮面。以及传感器06，通常为红外传感器，能够发出红外探测信号，随着滤光装置01的旋转，红外信号依次经过滤色区04和透射区05。

滤色区04为滤光片材质，用于过滤输出对应颜色的荧光，通常滤光片是由通过在玻璃表面镀膜实现颜色波段的选择滤过作用，透射区05用于透射激光。需要说明的是，滤色区04和透射区05的设置，可以如图3A和图3B所示，滤色区04包括滤光片41，和滤光片42，滤光片41和滤光片42的颜色不同，比如分别为绿光滤光片和红光滤光片，透射区05为透明玻璃，用于透射蓝色激光。以及，也可以如图4所示，滤色区04包括滤光片41，比如为绿色滤光片，透射区05包括透射区51和透射区52，分别透射蓝色激光和红色激光。上述两种举例中。

其中，如图5所示的滤光装置侧面结构示意图，在滤色区04表面还设置反射膜07，反射膜07为红外反射膜，能够反射传感器06发出的红外信号，通常传感器发出的红外信号的波长在950nm左右，而红外反射膜可设置为反射范围在800nm以上的红外信号，因此可以认为红外反射膜07能够完全反射上述红外信号。而透射区05通常为玻璃材质制成，玻璃对于红外信号的透过率在0.99以上，因此可以认为，透射区05能够完全透射该红外信号。

在本发明实施例中，如图2所示，传感器06为收发一体传感器，位于滤光装置01的入光侧，即沿着与入射的荧光和激光相同的方向照射到滤光装置表面。前述提到，滤光片的基材通常也为玻璃，因此如果不进行反射膜的设置，由于玻璃对红外波段光的高透射作用，相当于红外信号完全可以透射过整个滤光装置，从而收发一体传感器将无法接收到红外信号，传感器将反馈回来没接收到红外信号的波形。

在本发明实施例中，反射膜07的面积等于滤色区04面积，即制作与滤色区04面积大小的膜通过镀膜工艺附在滤色区04的表面。

当然，在另一具体实施中，反射膜07的面积小于滤色区04的面积，由于传感器06发出的红外信号在滤光装置表面上的路径可看成一个圆周，或者宽度较小的圆环，因此反射膜07的面积优选地可仅在红外信号在滤色区04上经过的路径区域进行设置，如图6A所示，为部分圆环形状，或者如图6B所示，为部分圆形。

在本发明实施例中，虽然红外信号与荧光和激光的入射方向相同，但是为了能够减少荧光和激光对红外信号的影响，比如激光和荧光照射的位置温度可能较高，会产生一定的热辐射，产生干扰，因此，具体地，荧光与传感器06发出的信号到达滤色区04上的位置不同，以及，激光与传感器06发出的信号到达透射区05上的位置不同，如图7A，7B，7C所示，给出了同一时刻红外信号在滤光装置表面的位置与激光或荧光光斑在滤光装置表面位置的区别示意图。

图7A中，红外信号的光斑a在滤光装置表面形成的圆周轨迹与激光或荧光形成的光斑b在滤光装置表面经过的圆周轨迹相同，但是在同一时刻具有圆周位置前后的差异，即若以滤光装置01的旋转中心为圆心，当滤光装置入射光为荧光时，荧光光斑b到达滤色区04的位置所在的圆的半径与传感器06发出的信号光斑a到达滤色区04的位置所在的圆的半径相同，以及，当滤光装置入射光为激光时，激光光斑b到达透射区05的位置所在的圆的半径与传感器06发出的信号光斑a到达透射区05的位置所在的圆的半径相同，这种情况下，需要将传感器06设置远离波长转换装置的出光光路中。

图7B中，示出了一种红外信号在滤光装置表面形成的圆周轨迹与激光或荧光在滤光装置表面经过的圆周轨迹不同的情况，具体地，红外信号的光斑a在滤光装置01表面形成的圆周轨迹2的半径，小于激光或荧光形成的光斑b在滤光装置01表面经过的圆周轨迹1的半径，即以滤光装置01的旋转中心为圆心，当滤光装置入射光为荧光时，荧光光斑b到达滤色区04的位置所在的圆的半径，大于传感器06发出的信号光斑a到达滤色区04的位置所在的圆的半径，以及，激光光斑b到达透射区05的位置所在的圆的半径大于传感器06发出的信号光斑a到达透射区05的位置所在的圆的半径。

图7C中，示出了另一种红外信号在滤光装置表面形成的圆周轨迹与激光或荧光在滤光装置表面经过的圆周轨迹不同的情况，具体地，红外信号光斑a在滤光装置01表面形成的圆周轨迹半径，大于激光或荧光形成的光斑b在滤光装置01表面经过的圆周轨迹半径，即以滤光装置01的旋转中心为圆心，当滤光装置入射光为荧光时，荧光光斑b到达滤色区04的位置所在的圆的半径，小于传感器06发出的信号光斑a到达滤色区04的位置所在的圆的半径，以及，当滤光装置入射光为荧光时，激光光斑b到达透射区05的位置所在的圆的半径小于传感器06发出的信号到达透射区05的位置所在的圆的半径。

上述三种情况示例性给出了红外信号光斑在滤光装置表面与激光或荧光光斑在滤光装置表面的位置差异情况，用以说明红外信号不在同一时刻与激光或荧光照射至同一位置。需要说明的是，上述示例中，滤色区04表面的反射膜07满足能够覆盖红外信号的运动轨迹范围的要求，从而能够对红外信号形成有效的持续反射。

下面将给出一个滤光装置的具体工作过程。

如图8所示，当收发一体传感器06发出红外信号时，当滤光装置01旋转至透射区05，红外信号能够透射穿过透射区05，从而在整个透射区范围时段，红外信号无法反射至收发一体传感器06，传感器也就无法接收到红外信号。当滤光装置01旋转至滤色区04，为方便说明，本示例中的滤色区04比如采用图3A所示的两个滤色分区的情况，红外反射膜07在两个滤色分区均进行设置。红外信号依次照射至绿光滤光片41和红光滤光片42上的红外反射膜07，在整个滤色区范围时段，红外反射膜07能够将红外信号反射至收发一体传感器06，传感器能够接收到红外信号。

于是，收发一体传感器06就仅在滤光装置旋转至滤色区的时段接收到反射回来的信号，如果以接收到信号为高电平，那么就形成如图8所示的波形信号，当然，如果以未接收到信号为高电平，则波形信号就会与前述波形信号为反相的信号，本领域技术人员能够根据实际需要选择添加反相器进行波形相位或者进行逻辑判断的转换。

传感器获得该波形信号后，可以根据波形出现频率来判断滤光装置的转速，并且由于高电平或者低电平的开始时刻（上升沿或下降沿）就表明了激光和一种颜色的荧光的分界，根据前端波长转换装置的初始信息或者系统初始信息，就可以根据高电平或者低电平的开始时刻（上升沿或下降沿）判断出目前输出颜色的种类以及三基色的颜色输出顺序。

再比如，如前面图4的示例，当滤色区分为绿光滤光片，透射区为蓝色激光透射区51和红色激光透射区52时，且设定旋转过程中三种颜色的顺序方向依次是蓝、红、绿时，当系统中出现如图9所示的波形信号时，由于滤光装置的传感器输出的波形信号完全与各颜色的输出时段相互对应，不存在时间偏差，我们就可以判断，高电平起始时刻表示从红光透射区进入绿光滤光区，且下一个输出颜色是蓝光。而低电平时段表示滤光装置旋转至透射区区域。由于信号输出真实反映了颜色的分区情况，从而以此为基础，能够有效控制滤光装置的转速以及滤光装置与前端波长转换装置，以及与后端光机光阀的同步情况。

由上述举例可知，本发明实施例技术方案通过在滤光装置的滤色区设置反射膜，反射膜能够反射传感器发出的信号，透射区透射传感器发出的信号，使得传感器能够根据信号被反射或者被透射而获知滤光装置的转动情况，不需要再设置MARK标记块，因而避免了MARK标记块可能存在的脱落风险，工作可靠性高，以及由于利用滤光装置本身的结构能够反射和透射，能够准确反映在传感器的信号波形上，而滤光装置的结构分区就代表了颜色的分区，因此不存在标记装配时与颜色边界未对齐造成误差的问题，传感器的信号波形变化能够真实反映经过的颜色分区的情况，也就是传感器输出的波形信号完全与各颜色的输出时段相互对应，从而使生成的同步控制信号准确性更高。

实施例二

本发明实施例二提出一种滤光装置11，如图10所示，与实施例一种不同的是，本发明实施例中传感器06为一组传感器，包括一个发送传感器61和一个接收传感器62，分别位于滤光装置的两侧，具体地，参见图10，发送传感器61位于滤光装置11的入光侧，接收传感器62位于滤光装置11的出光侧。

基于上述设置，该滤光装置的工作过程则如下：

当发送传感器61发出红外信号时，此时滤光装置11旋转至滤色区14，红外信号照射至滤色区14上的红外反射膜（图中未示出），在整个滤色区范围时段，红外反射膜将红外信号反射回来，此时位于滤光装置11出光侧的接收传感器62就无法接收到红外信号。

当滤光装置11旋转至透射区15，红外信号能够透射穿过透射区15，从而到达接收传感器62，接收传感器62此时能够收到红外信号，从而接收传感器就仅在滤光装置旋转至透射区的时段范围内接收到透射过来的信号。接下来的信号处理和判断过程同理可参照实施例一，以及，本实施二中滤色区14相当于实施例一中的滤色区04，透射区15相当于实施例一中的透射区05，反射膜相当于实施例一中的反射膜07，因此与实施例一中相同的部分，在此不再赘述。

实施例三

本发明实施例三提出一种激光光源，具体地为一种双色激光光源，如图11所示，包括蓝色激光器11，红色激光器12，其中蓝色激光器经过光束整形形成较小的满足荧光激发要求的光斑，入射至波长转换装置20的表面，具体地，波长转换装置20做周期性旋转，蓝色激光依次入射至波长转换装置20的绿色荧光粉区域和透射区域（图中未示出），波长转换装置20对受激产生的绿色荧光进行透射，从而绿色荧光和蓝色激光依次从波长转换装置20背面出射，红色激光经过消散斑部件，比如运动的扩散片（图中未示出），入射至合光部件，二向色片40，其中红色激光被二向色片40反射，蓝色激光和绿色荧光被二向色片40透射，形成混合白光。需要说明的是，蓝色激光器和红色激光器是分时点亮的，绿色荧光和蓝色激光也是依次输出的，在同一时刻，仅有一种颜色输出。三种颜色的光合光后输入滤光装置30，本实施例中的滤光装置30可以是本发明实施例一中的滤光装置01，也可以是实施例二中的滤光装置02，滤光装置依次接收入射光，并根据前端波长转换装置的时序，同步的旋转至对应颜色的分区，包括滤色区和透射区，绿色荧光经过绿光滤光片滤色，输出纯度较高的绿光，红色激光和蓝色激光依次经过透射区输出形成红光和蓝光，从而形成时序性输出的三基色。

在本发明实施例三中，由于滤光装置采用实施例一或实施例二中的滤光装置，通过在滤光装置的滤色区设置反射膜，反射膜能够反射传感器发出的信号，透射区透射传感器发出的信号，使得传感器能够根据信号被反射或者被透射而获知滤光装置的转动情况，不需要再设置MARK标记块，因而避免了MARK标记块可能存在的脱落风险，工作可靠性高，以及由于利用滤光装置本身的结构能够反射和透射，能够准确反映在传感器的信号波形上，而滤光装置的结构分区就代表了颜色的分区，因此不存在标记装配时与颜色边界未对齐造成误差的问题，传感器的信号波形变化能够真实反映经过的颜色分区的情况，也就是传感器输出的波形信号完全与各颜色的输出时段相互对应，从而使生成的同步控制信号准确性更高，对于采用双色轮结构的光源来说，实现滤光装置与前端波长转换装置的同步控制能够更加准确，快速，最终能够实现时序性的输出三基色，而无混色杂色的存在，能够提供高质量的照明光源。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种滤光装置，周期性旋转，包括滤色区以及透射区，所述滤色区用于过滤输出对应颜色的荧光，所述透射区用于透射激光，其特征在于：

还包括传感器，所述传感器发出信号依次经过所述滤色区和所述透射区，其中，所述滤色区设置反射膜，所述反射膜反射所述信号，所述透射区透射所述信号；

所述荧光与所述传感器发出的信号到达所述滤色区上的位置不同，以及，所述激光与所述传感器发出的信号到达所述透射区上的位置不同；

以所述滤光装置的旋转中心为圆心，所述荧光到达所述滤色区的位置所在的圆的半径与所述传感器发出的信号到达所述滤色区的位置所在的圆的半径不同，以及，所述激光到达所述透射区的位置所在的圆的半径与所述传感器发出的信号到达所述透射区的位置所在的圆的半径不同。

2.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述反射膜面积小于等于所述滤色区面积。

3.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述反射膜为红外反射膜。

4.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述传感器位于所述滤光装置的入光侧，为收发一体传感器，所述传感器用于接收所述反射膜反射的所述信号。

5.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述传感器包括一个发送传感器和一个接收传感器，分别位于所述滤光装置两侧，所述接收传感器用于接收所述透射区透射的所述信号。

6.根据权利要求1所述的滤光装置，其特征在于，所述透射区为透明玻璃。

7.根据权利要求1或6所述的滤光装置，其特征在于，所述滤色区为两种颜色的滤色片，所述透射区用于透射一种颜色的激光。

8.根据权利要求1或6所述的滤光装置，其特征在于，所述滤色区为一种颜色的滤色片，所述透射区用于透射两种颜色的激光。

9.一种激光光源，包括激光器，发出激光；波长转换装置，设置有荧光粉，用于受激光激发产生对应颜色的荧光，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项权利要求所述的滤光装置，所述滤光装置用于接收所述激光和荧光，并时序性输出三基色光。