CN106597785A - 一种荧光轮及双色激光光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光轮，通过将透射区设置为扩散板，能够在对激光透射的同时对其进行扩散起到消散斑的作用，省去了单独的消散斑部件的使用，提高了荧光轮的光处理效率。同时本发明还公开了一种应用上述荧光轮的双色激光光源，能够通过荧光轮部件实现输出三基色光的同时，还能够对透射的双色激光进行消散斑。本发明应用于激光照明显示领域。

Description

一种荧光轮及双色激光光源

技术领域

本发明涉及激光照明显示领域，尤其涉及一种荧光轮及双色激光光源。

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。但纯激光光源的散斑问题严重且成本高，目前以荧光和激光混合的激光光源应用较为广泛。

其中，荧光是通过波长转换装置上涂覆荧光粉，以激光激发荧光粉的方式来产生的。比如，用蓝色激光激发绿色和红色荧光粉来产生三基色光，其中绿色荧光粉和红色荧光轮是涂覆在旋转的波长转换装置上，通常为荧光轮结构，通过旋转按照时序依次输出三基色光。或者红蓝双色激光光源，激发荧光轮上的绿色荧光粉产生绿色荧光形成三基色光。

目前荧光轮可以分为透射型和反射型两种。

在透射型荧光轮中，涂覆荧光粉部位的基板为透明材质，激发产生的荧光可以360度全方位发散，其中向外发散的部分光束可以通过镀在外层的反射膜反射回来，并穿过荧光轮透明基板形成透射，与激光激励光入射方向一致的方向射出，如图1所示的荧光粉轮外圆周剖面示意图，3b为荧光粉层，通常使用胶体混合荧光粉形成，通过前后两侧的两层玻璃3a夹持固定，前侧玻璃与荧光粉层相接触的内表面镀膜3c，用于透射激光并反射荧光，后侧玻璃用于透射经反射回来的荧光以及直接入射至玻璃表面的荧光。

在反射型荧光轮中，如图2所示，荧光粉通常设置在铝基板的外圆周，激光激发荧光后，由于荧光的发散方向是多方向的，一部分荧光被铝基板镜面反射以及一部分荧光可以直接以与激光入射方向相反的方向反射射出，透射后的激光由于与荧光方向相反，需要经过光轴转换的回路设计，最终与荧光进行合光。

在上述两种荧光轮类型中，均设置有激光透射区，根据荧光轮的旋转时序依次输出激光和荧光，经过透射输出后的激光还需要经过消散斑光路进行消散斑才能作为光源使用。

以及伴随着红蓝双色激光的应用，红色激光器代替了红色荧光，提高了激光光源的整体亮度，但激光器种类的增加，进一步加重了散斑现象，需要在光学设计中增加专门的消散斑器件，比如光纤，随机相位板和辅助部件进行消散斑光路设计，以满足投影照明光源的质量，但这也增加了光学架构的体积和复杂性，进而不利于激光设备的小型化。

发明内容

本发明提供了一种荧光轮和双色激光光源，通过在荧光轮的透射区设置扩散板，在荧光轮依次输出激光和荧光的同时，还能够对透射的激光进行扩散起到消散斑的作用，省略了单独的消散斑部件，提高了荧光轮的光处理效率，同时也解决了双色激光光源因为光学架构设计复杂导致光源体积大，不利于激光设备小型化的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种荧光轮，包括荧光区和非荧光区；荧光区包括荧光层，以及位于荧光层之上的镀膜；镀膜用于透射激光激励光和反射荧光；非荧光区包括透射区，用于透射激光，其中该透射区为扩散板，用于透射并扩散第一激光和第二激光。

进一步地，扩散板包括第一激光扩散区和第二激光扩散区，第一激光扩散区的发散角度大于第二激光扩散区的发散角度。

进一步地，扩散板表面涂覆有漫射体或进行喷砂处理或加工有微结构。

进一步地，荧光层由荧光粉和无机材料混合固化形成。

进一步地，无机材料包括陶瓷、石英或者玻璃。

进一步地，荧光轮外圆周上设置圆弧状缺口或者荧光轮上设置扇形缺口，扩散板嵌入缺口处。

进一步地，激光激励光为第二激光，镀膜为二向色膜，用于透射第二激光和反射荧光。

以及，一种双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器，以及荧光轮，荧光轮通过马达马达驱动旋转，呈圆盘状，包括荧光区和非荧光区；荧光区包括绿色荧光层，以及位于绿色荧光层之上的镀膜；镀膜用于透射激光激励光和反射荧光；非荧光区包括透射区，用于透射激光，其中透射区为扩散板，用于透射并扩散蓝色激光和红色激光；激光激励光为蓝色激光，荧光为绿色荧光；所述红色激光、蓝色激光和绿色荧光经所述荧光轮按时序依次输出形成三基色光。

所述扩散板包括红色激光扩散区和蓝色激光扩散区，所述红色激光扩散区对光的发散角度大于所述蓝色激光扩散区对光的发散角度。

进一步地，扩散板表面涂覆有漫射体或进行喷砂处理或加工有微结构。

进一步地，荧光层由荧光粉和无机材料混合固化形成。

进一步地，无机材料包括陶瓷、石英或者玻璃。

进一步地，荧光轮外圆周上设置圆弧状缺口或者荧光轮上设置扇形缺口，扩散板嵌入缺口处。

进一步地，红色激光和蓝色激光入射荧光轮之前还经过第一聚焦光路系统，用于将红色激光和蓝色激光的光斑聚焦缩小至设定尺寸。

进一步地，第一聚焦光路系统包括第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜，其中第一聚焦透镜组为两片第一凸透镜，分别设置于蓝色激光和红色激光的出射光路上；

第二聚焦透镜为一片第二凸透镜，靠近荧光轮正面设置，用于二次聚焦蓝色激光和红色激光光束并入射至荧光轮正面。

进一步地，荧光轮正面和第二聚焦透镜之间还固定设置有第二扩散片。

本发明技术方案，至少具有如下有益技术效果或者优点：

本发明技术方案提供的荧光轮，能够透射荧光和激光，通过将透射区设置为扩散板，利用荧光轮本身旋转的工作特点，透射区的扩散板就形成一片运动的扩散片，从而能够在对激光透射的同时对其进行扩散起到消散斑的作用，省去了单独的消散斑部件。将第一激光、第二激光和荧光沿同一方向的合路输出，与对第一激光、第二激光的消散斑均由一个荧光轮部件完成，提高了荧光轮的光处理效率。

以及，本发明技术方案提供的双色激光光源，不仅能够利用一个荧光轮部件实现红色激光，蓝色激光和绿色荧光沿同一方向的合路输出，而且通过将荧光轮的透射区设置为扩散板，利用荧光轮本身旋转的工作特点，透射区的扩散板就形成一片运动的扩散片，在对双色激光透射的同时对其进行扩散起到消散斑的作用，省去了单独的消散斑部件，简化了光学架构中消散斑光路的设计，并能够为光机提供高质量的照明。由于荧光轮部件的消散斑和合路的双重作用，减少了光源架构中光学部件的使用，降低了双色激光光源的光学架构复杂度，进而利于投影设备的小型化。

附图说明

图1为现有技术中荧光轮透射荧光光路示意图；

图2为现有技术中荧光轮反射荧光光路示意图；

图3为本发明实施例1提供的荧光轮平面分布示意图；

图4为本发明实施例1提供的又一荧光轮平面分布示意图；

图5为本发明实施例1提供的再一荧光轮平面分布示意图；

图6为本发明实施例1提供的再一荧光轮平面分布示意图；

图7为本发明实施例1提供的荧光轮结构的剖面示意图；

图8本发明实施例1中图7的局部放大示意图；

图9为本发明实施例2激光光源光学架构示意图；

图10为本发明实施例2双色激光光源结构示意图；

图11为本发明实施例2光源工作时序图；

图12为本发明实施例3激光光源结构示意图；

图13为激光光束高斯分布示意图。

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。

实施例1

本发明实施例1提供了一种荧光轮，通过马达驱动旋转，如图3所示，该荧光轮3，呈圆盘状，包括荧光区31，非荧光区，其中非荧光区包括中央马达转轴区域和透射区32。其中，如图7所示，荧光区31包括绿色荧光层311，以及位于绿色荧光层311之上的镀膜层312。其中，荧光区31的绿色荧光层311用于接受入射的激光激励光的激发产生荧光，透射区32不设置荧光粉，用于为激光的传输提供独立的通道，使得在激光光源在荧光轮旋转的非荧光激发时间段通过该位置透射，该激光包括激光激励光源，也可以包括激光非激励光源。镀膜312位于荧光层311的外表面即激光入射侧，为一二向色膜，用于以较高的透射率透射激光激励光，并反射由激光激发的入射该膜层的荧光。参见图8所示的激光激发荧光，并反射荧光的光路示意图。

如图3所示，荧光轮3的透射区32为扩散板，需要说明的是，透射区为扩散板是指透射区由扩散板材质制成，也可以为毛玻璃，该扩散板材质的透射区用于透射并扩散穿过该扩散板结构的第一激光和第二激光，其中第一激光为激光非激励光源，第二激光为激光激励光源。

扩散板表面涂覆有漫射体或进行喷砂处理或加工有微结构，目的是增大对透光光束的漫反射程度，增加光束的发散角，实现扩散作用。具体地，可以在荧光轮外圆周上设置圆弧状缺口，将扩散板部件嵌入该缺口位置处。如图3中，32位置处先开设缺口，然后将扩散板结构卡嵌入内，与荧光层31拼接形成完整的圆周形状。或者如图5所述的阴影区域（不同的两块阴影区域之和），是在荧光轮上设置扇形缺口，再将扩散板结构设置成相同大小嵌入此处，形成扇形区域的扩散区。在此仅举例说明扩散板的形状和安装位置，并不做具体限定。

相比于现有技术中，透射区采用镂空或者玻璃材质，而镂空设置容易在荧光轮旋转时对气流产生切力而发出噪音，以及玻璃材质只能实现激光的透射。在本发明实施例中，透射区采用了扩散板材质，该扩散板的作用一方面可以实现蓝色激光和红色激光的透射，使激光穿过荧光轮射出，同时由于扩散板作为荧光轮的一部分，根据荧光轮的工作特点，做周期性的旋转运动，从而相当于一片运动的扩散片，运动的扩散片能够对于高相干的激光光束产生较多的空间上的随机相位，从而破坏激光光束的相干性，减轻激光作为光源形成投影图像时的散斑现象。

由于人眼对不同颜色激光形成的散斑图像敏感程度不同，比如人眼对红色激光散斑的敏感程度要大于对于蓝色激光的，因此要到达两者一致的显示效果，通常需要加大对红色激光的消散斑程度。

在本发明实施例举例中，第一激光可以是红色激光，第二激光可以是蓝色激光，蓝色激光作为激光激励光源，荧光层中包括绿色荧光粉，受激可以发出绿色荧光。为了能够增强对红色激光的扩散程度，优选地，本发明实施例中，将扩散板划分为两个扩散区，第一激光扩散区和第二激光扩散区。其中，第一激光扩散区即红色激光扩散区的发散角度大于第二激光扩散区即蓝色激光扩散区的发散角度。可以通过半导体光刻工艺，通过模板和光刻步骤形成不同颗粒度、排布、尺寸的微结构实现对激光的不同的发散角度。

扩散板对激光的扩散可以是散射，也可以是衍射，在此并不具体限定。

具体地，如图4所示，透射区32的扩散板设置有蓝色激光扩散区322和红色激光扩散区321，以下简称蓝光扩散区和红光扩散区，分别用于透射扩散蓝色激光和红色激光，具体地，蓝光扩散区322，和红光扩散区321上涂覆有漫射体，比如是毛玻璃或者二元器件，目的是对方向性较强的激光光束进行漫反射，增大激光光束的发散角，破坏光束空间相位差的稳定性，从而破坏产生干涉的条件。其中，红光扩散区对激光光束的发散角度大于蓝光扩散区的，目的是增大对红色激光的发散程度，使人眼观察到红光和蓝光的投影效果相当。

或者，如图5所示，321为红光扩散区，322为蓝光扩散区，红光扩散区对透过光的发散程度大于蓝光扩散区的。

以及，进一步地，考虑到激光的能量分布为高斯型，如图13所示，处于0度光轴附近的光能量较为集中，入射角度相同，相位或者相位差稳定，容易产生干涉，从而造成光源形成投影图像时散斑现象严重。因此，为了提高对红色激光的消散斑效果，对于红光扩散区321，可以设置包括多个子扩散区，多个子扩散区对红色激光的发散角度设置为不同，可以是多个子扩散区中位于中间区域的子扩散区对红色激光的发散角度大于位于两侧区域的子扩散区对红色激光的发散角度，且所占的面积也大于两侧区域的子扩散区的面积，这样设置可以将激光光束中间能量较为集中的区域，以较大的发散角且较大面积的该类型的扩散区进行扩散，提高对红色激光光束的消散斑程度。

如图6所示，红光扩散区划分为3个红色激光子扩散区，321a，321b，321c，三者所占的角度比例中，321b所占的角度大于等于321a和321c之和，321a和321c的角度比例相当。以红色扩散区占圆心角为108度为例，321b占54度，321a和321c分别为27度，在此仅举例定性说明三个子扩散区不同的扩散角度分配，并不限定具体数值。以及，321b部分对光的发散角度也大于321a和321c部分对光的发散角度。例如，321b部分的发散角可以设置为5度~5.5度，321a处的发散角可以设置为2度~2.5度，321c的发散角可以设置为2.5度~3度，如此，红色激光扩散区各子扩散区渐进式的排列可以针对激光高斯型光束的特点有效的进行消相干，将处于0度光轴附近的大部分光束进行打散，降低相干程度。

以及，在本发明实施例中，荧光轮3为透射型荧光轮，但与现有技术中透射型荧光轮结构不同，如图1所示，现有技术中的透射型荧光轮由两层玻璃板中间夹持固定荧光层实现，并在前侧玻璃的内侧镀二向色膜，但是由于玻璃的热传导系数低，散热慢，伴随着荧光激发产生的大量热量容易聚积使荧光粉层温度急剧升高，整个荧光轮温度也随之升高，造成荧光转换效率的降低，同时由于胶体为有机材料，具有一定的穿透率，并对光能具有一定程度的吸收，所以无论是入射的激光还是经反射的荧光经过该胶体层（即上述荧光粉层）时都会产生一部分光能的损失，从而降低荧光的激发效率，同时也会在吸收光能过程中发热。

而本发明实施例中，荧光轮基板为透明基板，由无机材料组成，无机材料可以选用陶瓷，石英或者玻璃。而荧光层可以由荧光粉和无机材料混合并固化形成，比如通过烧结工艺，将荧光粉固化到陶瓷、石英或者玻璃中，而不是通过胶体粘合。通过选用无机材料与荧光粉混合形成基板形状，无机材料的散热效率相对较高，不容易产生热量聚积，从而降低热量对荧光转换效率的影响，并且无机材料对光能几乎没有吸收作用，以及荧光经过一个基板厚度的反射从荧光轮背面沿着与激光入射方向一致的方向射出，也不会存在被吸收造成的光损耗，从而荧光的出光效率也得到了提高。

如图7所示，311为荧光层，荧光层为透明无机材料基板和荧光粉的混合层，312为位于荧光层外侧的二向色膜镀膜层，蓝色激光先经过二向色膜透射入射至荧光层，然后激发转换为荧光，一部分荧光经过二向色膜312的反射，和一部分荧光直接穿过311荧光层（透明基板）从荧光轮背面射出。

综上，本发明技术方案提供的荧光轮，能够透射荧光和激光，通过将透射区设置为扩散板，利用荧光轮本身旋转的工作特点，透射区的扩散板就形成一片运动的扩散片，从而能够在对激光透射的同时对其进行扩散起到消散斑的作用，省去了单独的消散斑部件。同时，将第一激光、第二激光和荧光沿同一方向的合路输出，与对第一激光、第二激光的消散斑均由一个荧光轮部件完成，提高了荧光轮的光处理效率，使荧光轮多功能化。

实施例2

本发明实施例2提供了一种双色激光光源，如图9所示，包括激光光源部1，包括蓝色激光器和红色激光器，分别发出蓝色激光和红色激光；荧光轮3，以及第一聚焦光路系统2，用于将蓝色激光器和红色激光器发出的较大的激光光斑进行聚焦，缩小至设定尺寸的小光斑入射至荧光轮3。

其中，荧光轮3为实施例1中所述的荧光轮，荧光轮3包括绿色荧光粉区，因为蓝色激光波长短，根据能量跃迁和波长转换原理，选用波长较短的蓝色激光作为激发光，激发绿色荧光粉产生绿色荧光；其中，荧光轮3上绿色荧光粉区的基板为透明基板，在该透明基板的蓝色激光入光侧镀膜，该镀膜具有波长选择作用，为高透蓝反绿涂层，用于透射蓝色激光和反射受激产生的绿色荧光；以及，经镀膜反射后的绿色荧光还经透明基板的透射并沿与蓝色激光的入射方向一致的方向射出。以及，荧光轮3包括透射区，其中透射区为一扩散板，为扩散板材质制成，用于透射并扩散穿过该扩散板结构的红色激光和蓝色激光。并根据对光的发散角度的不同，扩散板上设置有红光扩散区和蓝光扩散区，其中红光扩散区对光的发散角度大于蓝光扩散区对光的发散角度。具体仍可参见图4和图5以及图6中，321红光扩散区和322蓝光扩散区的设置示意。扩散板上可以通过涂覆不同密度的漫射体或者加工不同密度或凸起程度的微结构实现不同发散角度的设置。

红色激光、蓝色激光和绿色荧光经荧光轮3依次输出后，还经准直聚焦进入光棒，为光机提供照明。具体地，红色激光、蓝色激光和绿色荧光从荧光轮背面出射后还经过准直透镜组进行准直。由于荧光相比激光的方向性要差，具有较大的发散角度，并且激光经过聚焦达到荧光轮，根据光沿直线传播的原理，经出射后，激光会呈发散的状态射出，因此需要对发散的光束进行准直。

以及，由于光棒具有一定的入射角要求，大于光棒入射角度的光束将无法进入光棒，从而造成光损，所以为了提高光源入射光棒的效率，在合光光束进入光棒之前会经过聚焦，缩小光束的角度，以使得尽可能多的光能进入光棒导光装置，为后面的光机部件提高高亮度的照明。

下面将结合图10示例，详细说明该双色激光光源的结构和工作过程。

如图10所示，激光光源部1包括蓝色激光器11，红色激光器12。激光的方向性较好，但是仍存在一定的发散角度，并不是绝对意义上的平行光束。目前由激光器发出的激光光斑直径约在60mm左右，由于荧光的激发需要光束面积较小、高能量的激光光斑，以及如果光斑能量密度太大则容易造成荧光粉灼伤，所以需要对激光器发出的激光光束进行整形，包括缩束，匀化等处理之后才能达到荧光激发的技术要求。在本发明实施例中，用于荧光激发的激光光斑直径控制在0.8mm左右，因此，蓝色激光器11和红色激光器12发出的蓝色激光和红色激光需要经过光斑缩小的整形处理。

一种具体实施例中，可利用望远镜系统，即一片大的凸透镜和一片凹透镜（两者焦点重合）进行缩束整形，再在入射荧光轮之前放置一片凸透镜，对缩束后的光束进行聚焦，形成较小的光斑入射至荧光轮表面。

以及，一种具体实施中，如本发明实施例图10所示，利用第一聚焦光路系统2的聚焦处理将大的激光光斑变成高能量的小的光斑。其中，第一聚焦光路系统2包括第一聚焦透镜组21和第二聚焦透镜22，其中第一聚焦透镜组为两片第一凸透镜，分别设置于蓝色激光器11和所述红色激光器12的出射光路上，由于要对激光器出射的较大的光束或光斑进行第一次聚焦处理，第一聚焦透镜的面型较大，从而能够接收大面积的光束或者光斑。经过第一聚焦透镜21聚焦后，蓝色激光或红色激光光束已经进行了一定程度的会聚，如果要达到荧光激发的要求，则需要将荧光轮设置在第一聚焦透镜的一倍焦距位置，而这无法满足系统体积设计的要求，因此，还设置有第二聚焦透镜，可以为一片第二凸透镜，靠近荧光轮3正面设置，用于二次聚焦蓝色激光和红色激光光束并入射至所述荧光轮正面，起到加快激光光束聚焦进程的作用。

以及，由于在本发明实施例中红色激光器12和蓝色激光器11成垂直排列，需要将光轴垂直的两个光路进行合光，沿一个方向入射至荧光轮，所以第一聚焦光路系统还包括第一合光部件，比如可以是二向色镜，设置于蓝色激光和红色激光聚焦的光路中，具有透蓝反红的波长选择效果，用于将垂直排列的红色激光和蓝色激光进行合束，输出方向一致的激光光束。

当蓝色激光和红色激光进行聚焦形成小的入射光斑后，会根据点亮时序依次入射荧光轮。本发明实施例中，双色激光光源还包括控制单元（图中未示出），用于根据时序控制点亮蓝色激光器11入射荧光轮3的绿色荧光粉区31和蓝光扩散区322，以及控制点亮红色激光器12入射红光扩散区321。

在具体实施中，考虑到显示系统白平衡和光源亮度要求，在一个周期内，红光，蓝光和绿光分别具有一定的点亮周期时间。以显示频率为120HZ为例，一个周期为T=8.3ms，这是荧光轮旋转一周所需的时间，也是整组激光光源顺序点亮的一个时间周期。在T=8.3ms时间段内，控制单元控制蓝色激光器的点亮时间约占整个周期70%的时间，在蓝色激光器点亮的这段时间内，其中50%T的时间用于激发绿色荧光，剩余20%T的时间用于透射出去，以及控制单元控制红色激光器的点亮时间约占整个周期30%的时间，对应地，荧光轮上红色扩散区321，蓝色扩散区322，绿色荧光区31所占的圆心角度比例约为30%，20%，50%，圆心角度值分别为108度，72度，180度。其中，绿色荧光的比例大，有助于提高整体光源亮度。

如图11所示，当蓝色激光器处于点亮状态时，此时间段内红色激光器处于关闭状态，当荧光轮旋转至绿色荧光区时，蓝色激光激发荧光粉产生荧光，于是在50%T的时间段内荧光轮输出绿色荧光；当荧光轮旋转至蓝光扩散区时，蓝色激光透过扩散板进行透射，于是在这20%T时间段内荧光轮输出蓝色激光；当关闭蓝色激光器，点亮红色激光器时，此时荧光轮旋转至红光扩散区，同理，红色激光透过扩散板进行透射，在30%T时间段内荧光轮输出红色激光，从而通过一个荧光轮部件，实现种颜色的光沿一致方向的输出，不需要再在外围进行光路转换和合路的光学设计。

如前所述，经荧光轮输出的蓝色激光、红色激光和绿色荧光，需要经过准直和聚焦才能入射进光棒，为与光源连接的光机部件提供照明。

如图10所示，依次射出的蓝色激光、红色激光和绿色荧光先经过设置于荧光轮3背面的第一准直透镜组41，对这些具有发散角度的光束进行准直。其中，第一反射镜41，为平面反射镜，用于转换所述蓝色激光、红色激光和绿色荧光的光路方向，使最终三基色光输出方向能够朝向光棒导光装置，当不需要光路转换时，不必要设置，以及经第一反射镜41反射后的三色光束到达第三聚焦透镜43，用于在进入光棒之前最后一次聚焦蓝色激光、红色激光和绿色荧光；光棒是常用的导光装置或者光收集装置，用于接收经第三聚焦透镜聚焦后的蓝色激光、红色激光和绿色荧光的光束，并导出用于照明。在本发明实施例中，大于偏离光轴25度发散角度的光束无法进入光棒，在25度范围内发散角度的光束可以全部进入光棒，进入光棒的光量决定了照明光源的亮度，因此为了让光束尽可能多的进入光棒，需要将从荧光轮输出的各种颜色的光束再次进行聚焦以缩小并满足光棒的入射角度角度，提供高亮度的照明光源。

综上，本发明实施例提供的双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器分别发出蓝色激光和红色激光，还包括荧光轮，通过在透射区设置扩散板，由于扩散板作为荧光轮的一部分，随荧光轮旋转而周期运动，该扩散板结构相当于一片运动的扩散片，从而仅通过一个荧光轮部件就可以实现在对双色激光透射的同时对其进行扩散起到消散斑的作用，省去了单独的消散斑部件，比如光纤，随机相位板以及驱动电路等的设计，简化了光学架构中消散斑光路的设计，并能够为光机提供高质量的照明。

由于该荧光轮对荧光进行透射，而不是如图2所示的反射型荧光轮对荧光进行反射，并在荧光轮一侧设置多个光学镜片构成激光回路以便使得激光和经荧光轮反射回的荧光进行合光，因此可以简化荧光轮外围的合路光路设计。

本发明实施例方案在应用于双色激光光源时，不需要在单色激光光源基础上单独为红色激光设置合光回路和消散斑光路，而是通过扩散板分别透射红色和蓝色激光，在蓝色激光和红色激光、绿色荧光传输光程较短的情况下，实现了双色激光和荧光的沿同一方向的合路输出。将双色激光消散斑光路和三基色光的合路设计通过一个部件完成，既提高了荧光轮的光处理效率，也简化了外围辅助光路的设计，减少了光学部件的使用，从而有利于降低双色激光光源的光学架构复杂度和缩小光学架构体积，进而利于投影设备的小型化。

实施例3

本发明实施例3是在实施例2基础上的变型或改进，与实施例2的相同部分及有益效果在此不再赘述。

与实施例2中不同的是，如图12所示，本发明实施例中的激光光源部1中蓝色激光器11和红色激光器12的为并列排列，而不是垂直排列，需要说明的是，蓝色激光器和红色激光器的排列方式并不影响本发明技术方案的实质目的，区别在于实施例1中两者垂直排列时，对激光光源的散热部件可以设置在两者垂直形成的直角夹角空间内，分别两种颜色的激光器进行散热，而并列排列时，散热部件需要设置在两种激光器的上方或者下方，散热部件同时为两种颜色的激光器进行散热；以及，在并列排列时，由于要进入合光部件22，红色激光器12需要在第一聚焦透镜后设置一片反射镜24，转换一下光路方向，使红色激光输出至合光部件22，与蓝色激光进行合路。

以及，由于激光光斑在经过第一聚焦光路系统中的两片凸透镜进行聚焦后，光斑面积小，且能量密度较大，如果激光器本身出射的光斑能量分布不均，也会在形成小的光斑后造成局部光能量密度过大，如果直接照射至荧光轮表面，可能造成荧光轮表面的灼伤，不利于荧光的转化。因此，优选地，在荧光轮和第二聚焦透镜之间还设置有一第二扩散片25，该扩散片可以固定设置，主要用于对蓝色激光光斑扩散匀化，达到光斑光密度均匀分布的目的，使蓝色激光光斑入射至荧光轮表面时，避免造成局部过热灼伤。

以及，红色激光光源也可以通过该固定设置的扩散片，该固定设置的扩散片和荧光轮上旋转的扩散板还为蓝色激光和红色激光提供了一静一动配合、双重的扩散作用，能够在固定设置的扩散板增加激光空间相位的基础上，由运动的扩散板在其基础上进一步增多随机的空间相位，增强破坏干涉条件的程度，能够提高消散斑的效果。

本发明实施例2除了具有上述实施例1的有益效果外，由于增设了第二扩散片25，能够匀化入射荧光轮的激光光束，一方面可以提高荧光转换的安全性，另一方面与荧光轮上旋转的扩散板组成双重的消散斑系统，提高了蓝色激光和红色激光的消散斑效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (16)

1.一种荧光轮，包括荧光区和非荧光区；所述荧光区包括荧光层，以及位于荧光层之上的镀膜；所述镀膜用于透射激光激励光和反射荧光；所述非荧光区包括透射区，用于透射激光，其特征在于，

所述透射区为扩散板，所述扩散板用于透射并扩散第一激光和第二激光。

2.根据权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述扩散板包括第一激光扩散区和第二激光扩散区，所述第一激光扩散区的发散角度大于所述第二激光扩散区的发散角度。

3.根据权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述扩散板表面涂覆有漫射体或进行喷砂处理或加工有微结构。

4.根据权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述荧光层由所述荧光粉和无机材料混合固化形成。

5.根据权利要求4所述的荧光轮，其特征在于，所述无机材料包括陶瓷、石英或者玻璃。

6.根据权利要求1或2所述的荧光轮，其特征在于，所述荧光轮外圆周上设置圆弧状缺口或者所述荧光轮上设置扇形缺口，所述扩散板嵌入所述缺口处。

7.根据权利要求1所述的荧光轮，其特征在于，所述激光激励光为第二激光，所述镀膜为二向色膜，用于透射所述第二激光和反射所述荧光。

8.一种双色激光光源，包括蓝色激光器和红色激光器分别发出蓝色激光和红色激光，以及荧光轮，所述荧光轮通过马达马达驱动旋转，呈圆盘状，包括荧光区和非荧光区；所述荧光区包括绿色荧光层，以及位于绿色荧光层之上的镀膜；所述镀膜用于透射激光激励光和反射荧光；所述非荧光区包括透射区，用于透射激光，其特征在于，

所述透射区为扩散板，所述扩散板用于透射并扩散蓝色激光和红色激光；

所述激光激励光为蓝色激光，用于激发所述绿色荧光层发出绿色荧光；

所述红色激光、蓝色激光和绿色荧光经所述荧光轮按时序依次输出形成三基色光。

9.根据权利要求8所述的激光光源，其特征在于，所述扩散板包括红色激光扩散区和蓝色激光扩散区，所述红色激光扩散区对光的发散角度大于所述蓝色激光扩散区对光的发散角度。

10.根据权利要求8所述的激光光源，其特征在于，所述扩散板表面涂覆有漫射体或进行喷砂处理或加工有微结构。

11.根据权利要求8所述的激光光源，其特征在于，所述荧光层由所述荧光粉和无机材料混合固化形成。

12.根据权利要求11所述的激光光源，其特征在于，所述无机材料包括陶瓷、石英或者玻璃。

13.根据权利要求10所述的激光光源，其特征在于，所述荧光轮外圆周上设置圆弧状缺口或者所述荧光轮上设置扇形缺口，所述扩散板嵌入所述缺口处。

14.根据权利要求8所述的激光光源，其特征在于，所述红色激光和蓝色激光入射所述荧光轮之前还经过第一聚焦光路系统，用于将所述红色激光和蓝色激光的光斑聚焦缩小至设定尺寸。

15.根据权利要求14所述的激光光源，其特征在于，

所述第一聚焦光路系统包括第一聚焦透镜组和第二聚焦透镜，其中第一聚焦透镜组为两片第一凸透镜，分别设置于所述蓝色激光和所述红色激光的出射光路上；

所述第二聚焦透镜为一片第二凸透镜，靠近所述荧光轮正面设置，用于二次聚焦所述蓝色激光和所述红色激光光束并入射至所述荧光轮正面。

16.根据权利要求15所述的激光光源，其特征在于，在所述荧光轮正面和所述第二聚焦透镜之间还固定设置有第二扩散片。