CN106681094A - 一种荧光激发装置、投影光源及投影设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光激发装置。荧光激发装置包括：激光光源，发出激发光束；激发光束透过反射型聚光装置并经光导管入射至荧光晶体，激发荧光晶体发光；荧光晶体发出的荧光经变形反射镜反射至反射型聚光装置进行准直反射，其中，变形反射镜的驱动部件变形反射镜受驱动部件控制发生变化，使得被反射光束的传输角度多样化，从而使光束的光斑分布均匀化。本发明还公开了一种投影光源及投影设备。

Description

一种荧光激发装置、投影光源及投影设备

技术领域

本发明涉及光束照明领域，尤其涉及一种荧光激发装置、投影光源及投影设备。

背景技术

目前行业中主要有两种提供光源照明的方式：如图1A所示的架构示意图，包括01激光器BANK，发出的平行或近似平行的激光经02反光碗反射会聚至03荧光轮表面，对荧光材料进行激发。在本示意图中，03荧光轮为透射式荧光轮，受激的荧光从03荧光轮背面射出，并经过04准直透镜组会聚后出射。图1A所示的是通过反光碗收集激光并照射旋转荧光轮的方式提供照明，这种方式下，由于反光碗的面型和镀膜工艺原因，很难做到从反光碗反射的光束聚焦到旋转荧光轮上形成的激发光斑均匀，因此会导致激发旋转荧光轮产生的的荧光分布也不均匀，荧光经过收光后这种不均匀的情况也同样存在。

另一种方式提供光源照明的方式如图1B所示，该架构中包括：激光器101、缩束系统102、二向色镜104、聚焦准直透镜组105、荧光轮103。

激光在图1B所示的光学架构中的传输路径如下所述：从激光器101发出的激光经过缩束系统102出射后到达二向色镜104，从二向色镜103透射后激光光束到达聚焦准直透镜组105，经聚焦准直透镜组105出射的光束打到荧光轮103上激发荧光轮发出荧光，此处示例的荧光轮103可以是反射型荧光轮，因此荧光轮103将荧光反射，反射的荧光经过聚焦准直透镜组105收光，进行会聚准直，将朗伯体（指辐射源各方向上的辐射亮度不变，辐射强度随观察方向与面光源法线之间的夹角θ的变化遵守余弦规律）分布的大角度光束压缩为近似平行光束出射至二向色镜104，二向色镜104将该荧光反射出去从而提供照明。此示例中，荧光被反射后镜准直透镜组进行会聚收光的过程与图1A中，荧光透射后被准直透镜组04进行会聚收光的原理是相同的。

在该照明方式中，由于光路架构中设置了多片透镜，尤其是位于荧光轮正面的准直透镜组105，一方面对激光激发光进行再次会聚，使之形成预设大小的光斑照射到荧光轮上，同时，还对荧光轮反射的荧光进行会聚准直。

无论在上述图1A或图1B所示的照明方式中，一方面由于激光器BANK本身存在快轴和慢轴的会聚速度差别，激光光斑本身存在一定的不均匀性，而当使用如图1B所示的方式时，尤其是经过多片透镜组成的透镜组对激光进行透射时，由于镜片加工工艺，多片镜片像差累积原因，以及镜片受高能量密度的激光光斑照射，本身产生温度梯度差，使得镜片的折射率也发生变化，这些原因均会再次加重激光光斑的不均匀性。而不均匀的激光光斑照射到荧光体上时，必然也导致受激的荧光也存在不均匀的问题。

以及，在图1A和1B所示的方式中，由于荧光的发散角度范围很大，即使收集光的透镜较为靠近旋转荧光轮设置，但大发散角度的光束仍然不可能避免的无法被透镜收集，从而形成光损，导致荧光的收集效率也较低。

综上，目前的荧光激发照明方式中，存在荧光激发光斑不均匀性以及光收集效率低的技术缺陷。

发明内容

本发明提供一种荧光激发装置、投影光源及投影设备，提高光束的均匀性。

本发明实施例提供的一种荧光激发装置，包括：激发光源，激发光源发出激发光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，激发光束透过通光孔，反射型聚光装置的反射面将从光导管出射的光束进行准直反射；

光导管，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将变形反射镜反射的光束引导至反射型聚光装置；

荧光晶体，荧光晶体与光导管紧贴设置，并受光导管引导的光束激发产生荧光；

变形反射镜，设置于荧光晶体远离光导管的一侧，用于将荧光晶体受激产生的荧光反射至光导管，其中，变形反射镜的表面能够受驱动部件驱动发生变形；

进一步地，光导管包括第一端面和第二端面，激发光束从第一端面入射至光导管，从第二端面出射至荧光晶体，第一端面的面积大于第二端面的面积；

进一步地，变形反射镜的驱动部件的驱动算法为随机函数算法；

进一步地，荧光激发装置还包括分光装置，用于对反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射；

探测装置，用于探测从分光装置透射的荧光的光斑分布，形成反馈信号，并将反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件；

进一步地，分光装置透射的光占总接收光能量的比例不大于5%；

进一步地，探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

本发明以上一个或多个实施例提供的荧光激发装置方案中，激发光源发出激发光束，透过反射型聚光装置并经过光导管匀化输出，使得激发光束光斑得到一定的匀化，荧光晶体受光导管透过的激发光受激进行发光后，被设置于荧光晶体远离光导管一侧的变形反射镜反射至反射型聚光装置，并由反射型聚光装置进行准直反射。一方面，变形反射镜能够根据驱动部件的控制使其表面发生变形，从而可以改变入射光束的反射角度，荧光光束经过变形反射镜反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使光束能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了荧光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了荧光光斑不同区域光强的强弱对比度，使荧光光束的光斑能量分布也呈现均匀化。

另一方面，由于荧光晶体受激面一侧紧贴光导管设置，从而受激产生的荧光基本都被光导管收集，且荧光光束进入光导管后，经过了光导管的多次反射后再出射，能够对荧光光束起到一定的匀化作用，同时相比于现有技术中通过透镜收集而容易损失大发散角度的光束，减小了光损，提高了荧光的收集效率。

进一步地，由于在荧光激发装置中还设置了分光装置，一部分荧光被分光装置透射，并被探测装置探测得到荧光的光斑分布，探测装置根据光斑分布情况形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，能够使得变形反射镜的变形具有目的性和可控性，及时改善荧光光斑分布不均匀的情况。

本发明实施例还提供了一种投影光源，应用上述技术方案的荧光激发装置，其中，荧光晶体固定设置于光导管和变形反射镜之间，荧光晶体受反射型聚光装置透过的光束激发产生第一颜色的荧光，该投影光源还包括：

第二激光光源，用于发出第二颜色的激光光束；第一二向色镜，用于透射第一颜色的荧光，反射第二颜色的激光光束；第三激光光源，用于发出第三颜色的激光光束；第二二向色镜，用于透射第一颜色的荧光和第二颜色的激光光束，反射第三颜色的激光光束；第一二向色镜、第二二向色镜设置在分光装置入射光束的传输路径上；或者，第一二向色镜、第二二向色镜设置在分光装置反射光束的传输路径上；或者，第一二向色镜，第二二向色镜之一设置在分光装置入射光束的传输路径上，另一设置在分光装置反射光束的传输路径上；

以及，一种投影光源，应用上述技术方案的荧光激发装置，其中，荧光晶体设置在旋转轮上，旋转轮上沿圆周设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，则投影光源还包括：

第三激光光源，用于发出第三颜色的激光光束；第三二向色镜，用于透射第一颜色的荧光和第二颜色的荧光，反射第三颜色的激光光束；第三二向色镜设置在分光装置入射光束的传输路径上；或者，第三二向色镜设置在分光装置反射光束的传输路径上；

以及，一种投影光源，应用上述技术方案的荧光激发装置，其中，荧光晶体设置在旋转轮上，旋转轮原圆周方向上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体，其中，激发光源为紫外光源；

上述投影光源方案中，第一颜色为绿色，第二颜色为红色，第三颜色为蓝色。

本发明上述一个或多个实施例提供的投影光源，应用了上述技术方案的荧光激发装置，因而能够提高荧光的均匀性，并提高荧光的收光效率，提高了光源的照明质量以及整体亮度。

本发明实施例还提供了一种投影设备，包括光机、镜头，以及应用上述技术方案的投影光源，其中，投影光源为光机提供照明，光机对光源光束进行调制，并输出至镜头进行成像，并投射至投影介质形成投影画面。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A，图1B为现有技术提供的两种提供荧光激发照明的光学架构示意图；

图2A为本发明实施例提供的一种荧光激发装置的光学架构示意图；

图2B为本发明实施例提供的又一种荧光激发装置的光学架构示意图；

图2C为本发明实施例基于图2B所示的一种投影光源的光学架构示意图；

图3A为一种荧光光斑能量分布示意图；

图3B为另一种荧光光斑能量分布示意图；

图4A为经调制前光斑光强分布示意图；

图4B为经调制后光斑光强分布示意图；

图4C为实施例提供的探测装置探测到的光束的相位分布和光束的强度分布示意图；

图5为本发明实施例基于图2C提供的另一种投影光源的光学架构示意图；

图6为本发明实施例基于图2B所示的投影光源光学架构提供的另一种光学架构；

图7为本发明实施例基于图6所示的投影光源的光学架构提供的另一种光学架构示意图；

图8为本发明实施例基于图5所示的投影光源提供的一种投影设备的光学架构示意图；

图9为本发明实施例提供的激光投影设备示意图。

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份实施例，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。

如背景技术所述，现有技术提供的荧光激发光源照明方式提供的光分布不均匀且对光的收集效率不高，为解决上述提到的问题，本发明实施例提出了一种荧光激发装置，投影光源及投影设备。

实施例一、

参见图2A，为本发明实施例提供的一种荧光激发装置的光学架构示意图。

如图2A所示，荧光激发装置的光学架构中包括：

激发光源201，在具体实施例中可以为蓝色激光器，也可以是紫外激光器，在本示例中以蓝色激光器为例。

反射型聚光装置203，在具体实施中，可以为抛物面型反光碗，其中抛物面凹面镀有高反射膜，为反射面，光导管204、荧光晶体205、变形反射镜206。以及，由于反射型聚光装置203的通光孔为了减轻反射光逸出，即减少荧光反射光的损失，通常设置为一定的尺寸，尽可能开的比较小。为了使激光光束全部透过通过孔，在光路中还设置有透镜202，目的是对激发光束进行聚焦会聚。

上述的光学架构中，荧光受激过程如下所述：

蓝色激光器201：用于发出蓝色激光，蓝色激光器201可以分别为一个或多个激光器（图中仅示例性的示出了3个），多个激光器可调整整个画面的亮度，本发明实施例对激光器的数量不做具体的限制。

蓝色激光器201发出的激光经过透镜202，透镜202对激光光束进行会聚，优选地，在光束聚焦点处设置有反射型聚光装置203，该反射型聚光装置203上具有通光孔，该通光孔用于透过经透镜202会聚的激光光束。经透镜202会聚的激光光束尽可能以会聚的状态入射至该反射型聚光装置203凸起曲面的通光孔中，在具体实施时，可以将该通光孔的位置设置在激光光束会聚的聚焦点处，或者聚焦点附近。

激光光束通过反射型聚光装置203的通光孔后，以发散状态进入光导管204，光导管204包括第一端面和第二端面，激发光束从第一端面入射至光导管，从第二端面出射至荧光晶体，第一端面的面积大于第二端面的面积。在本示例中，激光光束从光导管204的大端面入射，光导管204用于将激光光束引导至荧光晶体205，并将激发产生的荧光从光导管的小端面出射。这样设置光导管的目的是，由于激发光束经过通光孔后是以会聚后又发散的状态进行传输，以及，荧光晶体的发光面积较小，且贴近光导管设置，为了提高激发光束的收光效率和保证荧光的收光，将激发光束入光面的端面设置为大于荧光收光的端面的面积。同时，这种锥形的光导管还可以将使得激光光束在光导管内传输后出射的光斑面积被压缩，从而能够保证对荧光晶体激发的光功率密度。

光导管204可以是锥形导光管，该锥形导光管可以是实心光棒，也可以是空心光棒，在光导管204的内表面涂覆有高反射率膜层，以减少光束从光导管由内向外的漏光损失，或者在内表面不容易镀高反射膜层的情况下，也可在外表面镀高反射膜层，保证光不会从光导管204的内部漏出。

荧光晶体205紧贴光导管204的设置，具体地，荧光晶体205的受激面紧贴光导管204的激发光出光面设置。光导管204将激发光束引导入射至荧光晶体205，激发荧光晶体发出绿色的荧光。该荧光晶体上设置有绿色荧光晶体，当然也可以设置黄色的荧光晶体，目前市面上的荧光晶体主要是绿色荧光晶体和黄色荧光晶体，因为它们的转化效率高，当然也可以是其他颜色的荧光晶体，比如红色、紫色等，本发明实施例对此不做具体的限制。荧光晶体相比于传统的荧光粉不同之处在于，荧光晶体可以不依附支撑装置，而作为一个单独的受激部件，且荧光晶体的耐温性能更好。

受激产生的荧光经荧光晶体205后面紧贴的变形反射镜206的反射后，在光导管204内部经过多次反射并从光导管的大端面处出射，并到达反射型聚光装置203。反射型聚光装置203将从光导管204出射的具有一定发散角度范围的荧光进行准直变成平行光束，并使该荧光的整体光路偏转90度，然后入射至分光装置207。其中，反射型聚光装置203的反射面通常是抛物线面形，该抛物线的曲率可以依据光导管204的端口尺寸，以及反射型聚光装置203和光导管204之间的距离进行优化设计。

其中，荧光晶体205与变形反射镜206之间具有微小的间隙，该间隙用于为变形反射镜206表面的面形变化时预留空间，变形反射镜206的表面呈凸凹结构，并镀有高反射膜，变形反射镜凸凹结构的分布能够受驱动部件的控制发生变化，针对同一入射角的光束，反射时反射角不同，从而达到光束的传输角度变得多样化，从而改变经变形反射镜206表面反射的光束的波前相位分布，从而使光束的分布均匀。

在一种具体实施中，变形反射镜206驱动部件的驱动算法为随机函数算法，随机函数算法可以通过现有技术的软件编程进行实现，在此不再详述，目的在于通过随机的凸凹结构分布对光束的反射角度产生随机性。即在该荧光激发装置中，通过使用随机函数驱动变形反射镜206，使其表面发生随机的凸凹分布变化，被反射的光束的发散角度也产生多样化，多样化的发散角度可以均衡光斑集中能量分布的情况，最终使的光斑的整体分布趋于匀化。

在另一具体实施中，如图2B所示，荧光激发装置还包括分光装置207，以及探测装置208，在具体实施中，探测装置可以具体为波前传感器208。

其中，分光装置207反射大部分从反射型聚光装置203反射的光束，透过极少部分从反射型聚光装置203反射的光束，其中，透射的光束仅用于探测装置探测使用，因此为了减少透射部分的能量损失，分光装置207透射的光占总接收光能量的比例不大于5%。具体地，该分光装置207可以是45度放置的反射镜，可以通过镀膜工艺，使该分光装置具有超过98%以上的反射率，并具有1%的透射率，使得极少部分的光束从分光装置透射出去。

分光装置207背面设置有波前传感器208，波前传感器208对从分光装置207 透射的极少部分进行收光，该波前探测器208用于探测透射的光束光斑的分布强度，得到光斑的均匀性情况。波前传感器208根据检测的均匀性的情况形成反馈信号，输出给变形反射镜206的驱动部件，变形反射镜的驱动部件根据到该反馈信号调整变形反射镜206的凸凹结构发生变化。

也就是在该具体实施中，整个变形反射镜206的工作过程由反馈控制完成，该反馈控制的反馈信号由波前传感器208提供。通过设置波前传感器对荧光光斑的分布探测，建立反馈回路，使得变形反射镜206表面的凸凹分布变形具有目的性和可控性，能够及时的改善荧光光斑分布不均匀的情况。

图2A或图2B所示的光导管204的端面的形状可以根据产品的实际需要设计为圆形、椭圆、矩形或者不规则四边形，本发明实施例对此不做具体的限制，但光导管的两端面均为一大一小的形式，即大端面与小端面的面积比大于1。

图2A或图2B所示的波前传感器是在电荷耦合器件传感器（Charge CoupledDevice，简称CCD）前加入了一个微透镜阵列，通过微透镜数组，可以得到波前局部斜率，根据波前局部斜率可以实时测量光束的光强、位相、像差等参数。当然波前传感器也可以是具有相同功能的别的探测装置，本发明实施例对此不做具体的限制。

图2A或图2B所示的激光器可以是半导体激光器、固体激光器、气体激光器等，本发明实施例对此不做具体的限制，当然蓝色激光器201还可以其它的照明光源，比如发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）等，也可以是它们之间混合发出，只要这些光源发出的波长小于受激荧光的波长，从而能够起到激发作用即可，本发明实施例对比也不做具体的限制。

下面根据附图对荧光光斑均匀性的调整过程进行说明。在本实施中，以图2B提供的光学架构示例进行说明。

参见图3A、3B为荧光光束能量的分布图。图3A、图3B 的横坐标代表光束的发散角度，纵坐标为光束的能量密度（W/cm²）。

其中，图3A为未被调制前的一种荧光光束能量的分布示意图。当然在实际应用中，还可能存在光斑非中心区域局部过亮或过暗的分布情况，该图仅用于示意一种荧光光斑光束的能量分布情况。图3B为调制后荧光光斑能量匀化后荧光光束的能量分布示意图。图3B不同曲线表示经变形反射镜调制后不同角度的荧光光斑光强能量的分布，从整个光斑光强的能量分布的趋势可以看出，经变形反射镜调制后光斑的能量分布较均匀。

参见图4A，为经变形反射镜调制前光斑光强的分布示意图，图4B为经变形反射镜调制后光斑光强的分布示意图。从图4A和4B可以看出，起始不均匀的光斑光强分布经过变形反射镜调制后变成了平顶的矩形光斑光强分布。

参见图4C，为本发明实施例提供的波前传感器探测到的一种光束的相位分布图和光束的强度分布图。光束的强度分布图中用灰色的深浅表明强度的高低，其中，边缘部分的浅灰色表明该部分的光束的强度较低，中间部分的深灰色表明该部分的光束的强度较高。光束的相位分布图中用灰色的深浅表明相位超前的程度，其中灰色越深表明相位分布越超前，根据该相位分布和强度分布，生成用于控制变形反射镜的电压信号，通过电压信号的高低控制变形反射镜的凸凹变化。其中，变形反射镜由多个促动单元组成，通常由压电陶瓷或者音圈电机驱动，根据本实施中需要的小尺寸、高频振动要求，具体采用压电陶瓷的变形镜。变形反射镜表面可以是连续的可发生形变的膜结构，也可以是无数个各自独立的小反射镜。具体实施时，可将探测到的用于反映相位分布和强度分布的波前分布数据作为SPGD算法或退火算法的输入参数，利用该算法生成用于控制变形反射镜的电压信号。所述SPGD算法或退火算法的原理为：根据相位分布和强度分布确定波像差（波像差是指实际波面与理想波面之间的光程差），并根据确定出的波像差生成符号相反的波像差，根据该符号相反的波像差生成用于控制变形反射镜的电压信号，作用于凸凹结构（即反射面单元），并经过多次迭代运算，就可以将波前传感器测得的光斑的不平整的波前分布优化为近似平面的理想波前分布，从而实现光斑的均匀分布。

从图2B所示的光学架构中看出，波前传感器对从分光装置透射出来的极少部分光束进行收光，探测透射的光束光斑的分布强度，从而得到光斑的均匀性情况，根据检测得到的均匀性情况形成反馈信号，输出给变形反射镜的驱动部件，该驱动部件控制变形反射镜表面的凸凹结构发生变化，光束经过变形反射镜凸凹结构的表面反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，通过人眼的积分作用散斑效果减弱，进而减轻了光源散斑、投影图像质量劣化的问题，同时还能降低光斑光强的强弱对比度，达到光斑分布均匀化的效果。

另外，在图2A和图2B所示的光学架构中，受激产生的荧光基本都被与荧光晶体紧贴的光导管收集，因此荧光的损失较少，与现有技术相比，提高了荧光的利用率，匀化的荧光使得出射光斑的热点减少，而在由激光和荧光组成的光源中，热点主要是由荧光光斑造成的，即为光强较大的点，热点减少，提高了各个光源器件长期光照的可靠性。进一步地，由于光能的利用率提高，使得光能转化为热能的比例减小，因此散热结构也得以极大地简化，使得整个投影光源的体积相比与现有投影光源的结构体积下降。

同时，由于使用了光导管部件，激发光束首先经过光导管的匀化再对荧光晶体进行激发，可以从根本上减轻因为激发光源本身的不均匀性而间接造成受激产生的荧光的不均匀性程度，以及，受激产生的荧光也通过光导管的匀化后再出射，也对荧光光束本身起到了一定的匀化作用。

实施例二、

如图2C所示，基于图2B的荧光激发装置提供了一种投影光源光学架构示意图，对于荧光激发装置的描述可参见实施例一内容，在此不再赘述。

在图2C所示的投影光源架构示意图中，荧光晶体205固定设置于光导管204和变形反射镜206之间，荧光晶体205受反射型聚光装置203透过的光束激发产生第一颜色的荧光，该投影光源还包括：第二激光光源210，具体为蓝色激光器，第三激光光源211，具体为红色激光器，以及，第一二向色镜209a，第二二向色镜209b。

具体地，在图2B提供的架构基础上，在分光装置207的后设置二向色镜209a，二向色镜209a透过从分光装置207反射的绿色荧光，并反射蓝色激光器210发出的激光。

二向色镜209a透过的绿色荧光和反射的蓝色激光到达二向色镜209b，二向色镜209b透过绿色荧光和蓝色激光，其中，二向色镜209b设置为具有高透功能的二向色镜。

在二向色镜209b的后面设置有红色激光器211，二向色镜209b反射红色激光器211发出的激光，从二向色镜透过的绿色荧光和蓝色激光，以及二向色镜反射的红色激光器211发出的红色激光混合，形成投影用的白光，当然也可以将三种颜色的光耦合进入光纤（图中未示出），本发明实施例对此不做具体的限制。

上述举例中，二向色镜作为合光元件均设置在分光装置的反射光束的传输路径上。本领域技术人员能够理解，只要能够实现合光目的，可以将另外两种激光光源的摆放位置，以及二向色镜合光部件的位置进行变换，比如设置于分光装置中的入射光束的传输路径上，或者分别位于分光装置的入射光束传输路径或者反射光束的传输路径中，只要能够实现最终的合光目的即可。

图2B示例中只设置了一种颜色的荧光晶体，当然也可以设置两种颜色的荧光晶体，此时这两种颜色的荧光晶体设置在旋转轮上，该旋转轮按照设定的时序旋转，此时在投影光源中设置发出光束的颜色不同于这两种荧光的光源，该光源激发该旋转轮产生两种颜色的荧光，只设置一个二向色镜，该二向色镜透过受激产生的两种荧光，反射该光源发出的光束，其中，该旋转轮可以设置为圆形，旋转轮上沿圆周设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体；当然还可以设置三种颜色的荧光晶体，此时三种颜色的荧光晶体设置在旋转轮上，该旋转轮按照设定的时序旋转，投影光源中的光源激发该旋转荧光轮产生三种颜色的荧光，在该投影光源中也不需要再设置另外的光源，其中，该旋转轮可以设置为圆形，旋转轮上设置的三种荧光晶体沿圆周方向设置在该旋转轮上，当旋转轮上设置为三种荧光晶体时，此时激发光源可选择紫外光源。

本发明实施例对在旋转轮上设置荧光晶体的形式、以及对荧光晶体的颜色和数量不做具体的限制。

本实施例提供的投影光源，由激光光源和荧光光源组成，在荧光光源形成过程中，激发光源发出激发光束，透过反射型聚光装置并经过光导管匀化输出，使得激发光束光斑先得到一定的匀化，荧光晶体受光导管透过的激发光受激进行发光后，被设置于荧光晶体远离光导管一侧的变形反射镜反射至反射型聚光装置，并由反射型聚光装置进行准直反射。一方面，变形反射镜能够根据驱动部件的控制使其表面发生变形，从而可以改变入射光束的反射角度，荧光光束经过变形反射镜反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使光束能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了荧光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了荧光光斑不同区域光强的强弱对比度，使荧光光束的光斑能量分布也呈现均匀化。

另一方面，由于荧光晶体受激面一侧紧贴光导管设置，从而受激产生的荧光基本都被光导管收集，且荧光光束进入光导管后，经过了光导管的多次反射后再出射，能够对荧光光束起到一定的匀化作用，同时相比于现有技术中通过透镜收集而容易损失大发散角度的光束，减小了光损，提高了荧光的收集效率。

以及在另一方案中，由于在荧光激发装置中还设置了分光装置，一部分荧光被分光装置透射，并被探测装置探测得到荧光的光斑分布，探测装置根据光斑分布情况形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，能够使得变形反射镜的变形具有目的性和可控性，及时改善荧光光斑分布不均匀的情况。

本发明实施例提供的投影光源能够提高荧光部分的均匀性，并提高荧光的收光效率，从而提高了投影光源的照明质量和整体亮度。

实施例三、

参见图5，为基于图2C提供的另一种投影光源的光学架构示意图。图5所示的光学架构的示意图与图2C所示的架构图相似，不同之处在于，红色激光器和蓝色激光器的放置位置不一样，图5中光束的传输路径与图2C所示的架构图一样，在此不做具体的说明，具体可参见上述对图2C的具体描述。

图5所示的投影光源的光学架构图中，相比图2C，二向色镜209、蓝色激光器210以及红色激光器211设置在分光装置207的前面，二向色镜209透过从反射型聚光装置203反射过来的绿色荧光到分光装置207，反射蓝色激光器210发出的蓝色激光和红色激光器211发出的红色激光到分光装置207，其中，通过镀膜工艺，分光装置207透射极小部分光束，该透射部分的光束为探测荧光光斑均匀性的部分光束，并反射大部分从二向色镜透射和反射的大部分光束，反射的光束包括绿色荧光、蓝色激光以及红色激光，这三种光束混合形成投影用的白光。

本实施例提供的投影光源的有益效果可参见图2C的方案说明，在此不再赘述。

实施例四、

在实施例一基础上，在图2B所示的另一种实施例中，也可以不使用波前传感器，而是采用CCD传感器测量光束的光斑分布情况，具体可参见图6。

参见图6，为本发明实施例基于图2B所示的投影光源光学架构提供的另一种光学架构，图6所示的光学架构示意图与图2B所示的架构图相似，不同之处在于，图2B采用波前传感器而图6中使用CCD传感器，CCD传感器使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。

图6所示的光学架构中，光束的传输路径与图2B相同，只是控制变形反射镜发生变化的反馈控制过程与图2B中的不一样，在此对激光的传输路径不做具体的说明，可参见上述对图2B的描述。图6中，从分光装置207透过的极少部分荧光照射到CCD传感器208a上，在CCD传感器208a上光强分布不均匀时，会形成不均匀灰度的光斑图像，随机并行梯度下降算法（stochastic parallel gradient descent algorithm，简称SPGD）就可以根据荧光在照射面上的灰度值作为能量集中度的量度，形成反馈信号控制变形反射镜，使被照射面的灰度迅速集中，形成能量利用率高的均匀能量光斑。整个过程即结合SPGD算法调整变形反射镜表面的凸凹结构分布规律，改变反射荧光的匀化程度，进而提高荧光光束的匀化程度。其中，SPGD算法不需要进行波前测量，系统中不需要采用波前传感器，也无需进行波前重构，而是以成像清晰度和接受光能量为性能指标直接作为算法优化的目标函数，降低了系统和算法的复杂性。

实施例五、

参见图7，为本发明实施例基于图6所示的投影光源的光学架构提供的另一种光学架构示意图。

图7所示的光学架构的示意图与图6所示的架构图相似，不同之处在于，红色激光器和蓝色激光器的放置位置不一样，图7中光束的传输路径与图6所示的架构图一样，在此不做具体的说明，具体可参见上述对图6的具体描述。

图7所示的投影光源的光学架构图中，相比图6，将二向色镜209、蓝色激光器210以及红色激光器211设置在分光装置207的前面，二向色镜209透过从反射型聚光装置203反射过来的绿色荧光到分光装置207，反射蓝色激光器210发出的蓝色激光和红色激光器211发出的红色激光到分光装置207，分光装置207透过极少部分用于探测光斑均匀性的荧光，并反射大部分从二向色镜透射和反射的大部分光束，反射的光束包括绿色荧光、蓝色激光以及红色激光，这三种光束混合形成投影用的白光。

实施例六、

参见图8，为本发明实施例基于图5所示的投影光源提供的一种投影设备的光学架构示意图。相比图5，图8中包括激发光源501，聚焦透镜502，反射型聚光装置503，光导管504，荧光晶体505，反射部件506，变形反射镜507，波前传感器208，第二激光光源510，第三激光光源511，二向色镜509分布相当于图5中所示的激发光源201，聚焦透镜202，反射型聚光装置203，光导管204，荧光晶体205，变形反射镜206，分光装置207，波前传感器208，第二激光光源210，第三激光光源211，二向色镜209，其荧光激发及光斑匀化过程也可参见图5的描述，在此不再赘述。

其中，图8所示的光学架构增设了匀光部件511、数字微镜元件（DigitalMicromirror Device，简称DMD）芯片512、投影镜头513以及投影屏幕514。

具体地，三色光源光束在匀光部件511之前的器件中的传输路径与图5所示的传输路径一样，在此不做具体的说明。从变形反射镜509反射的光束混合形成投影用的白光进入匀光部件511，匀光部件511对该光束进行匀光后射到DMD芯片512上。DMD芯片前端的照明系统（未在图中示出）将光束引导至DMD表面，DMD由成千上万的小反射镜组成，这些小反射镜将光束反射入投影镜头513成像，并投射至投影屏幕514，形成投影图像。

当然在图2C、图6、图7所示的投影光源的光学结构示意图的后面同样的设置匀光部件511、DMD芯片512、投影镜头513以及投影屏幕514，也能构成投影设备，对此不做具体的描述。

从上述的实施例可以看出，本发明实施例提供的方案中，一种实施中，变形反射镜对部分荧光进行透射至探测装置，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜表面的凸凹结构根据驱动部件控制发生变化，光束经过变形反射镜表面的凸凹结构反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化。在另一实现方式中，变形反射镜不设置探测装置及接收反馈信号，而是随机改变表面的凸凹分布变化，也能够在一定程度上随时间推移改善荧光光斑的匀化程度。

实施例七、

基于相同的技术构思，本发明实施例还提供一种激光投影设备，该激光投影设备可以包括本发明上述实施例所提供的投影光源，该激光投影设备具体可以是激光影院或者激光电视，或者其他激光投影仪器等。

图9示出了本发明实施例提供的激光投影设备示意图。

如图9所示，所述激光投影设备包括：投影光源601，光机602，镜头603、投影介质604。

其中，投影光源601是本发明上述实施例所提供的投影光源，具体可参见前述实施例，在此将不再赘述。

具体地，投影光源601为光机602提供照明，光机602对光源光束进行调制，并输出至镜头603进行成像，投射至投影介质604（比如屏幕或者墙体等）形成投影画面。其中，所述的光机602是上述基于激光光源光学架构中的DMD芯片。

本实施例提供的投影设备，应用了前述实施例的投影光源，一方面，利用光导管对激发光进行多次反射匀化后引导至荧光晶体进行激发，以及受激产生的荧光基本都被与荧光晶体紧贴的光导管收集，减小了光损，且荧光光束也经过光导管匀化输出，利于提高匀化程度；另一方面，在一种实现方式中，分光装置对部分荧光进行透射至探测装置，探测装置探测该透过的荧光的光斑分布，并形成反馈信号提供给变形反射镜的驱动部件，变形反射镜根据驱动部件的控制改变入射光束的反射角度，光束经过变形反射镜反射后，光束的传输角度变得多样化，光束角度的多样化也使能量分布变得均匀，这种反馈的控制方式能够使得变形反射镜的变形具有目的性和可控性，能够及时改善荧光光斑分布不均匀的情况。且光束角度的多样化，避免了激光光束长期照射到光学镜片的同一位置，这样不同时间点形成的光斑进行叠加匀化，降低了光斑光强的强弱对比度，使光束的光斑分布均匀化。以及，在另一实现方式中，变形反射镜随机改变表面的凸凹分布变化，也能够在一定程度上随时间推移改善荧光光斑的匀化程度。

与现有技术相比，匀化的荧光使得出射光斑的热点减少，而在由激光和荧光组成的光源中，热点主要是由荧光光斑造成的，即为光强较大的点，热点减少，提高了各个光源器件长期光照的可靠性，也有利提高投影画面的亮度均匀性和图像显示质量。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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 (11)

1.一种荧光激发装置，其特征在于，包括：激发光源，所述激发光源发出激发光束；

具有通光孔和反射面的反射型聚光装置，所述激发光束透过所述通光孔，所述反射型聚光装置的反射面将从光导管出射的光束进行准直反射；

光导管，用于将反射型聚光装置透过的光束引导至荧光晶体，并将变形反射镜反射的光束引导至所述反射型聚光装置；

荧光晶体，所述荧光晶体与所述光导管紧贴设置，并受所述光导管引导的光束激发产生荧光；

变形反射镜，设置于所述荧光晶体远离所述光导管的一侧，用于将所述荧光晶体受激产生的荧光反射至所述光导管，其中，所述变形反射镜的表面能够受驱动部件驱动发生变形。

2.如权利要求1所述的荧光激发装置，其特征在于，

所述光导管包括第一端面和第二端面，所述激发光束从所述第一端面入射至光导管，从所述第二端面出射至所述荧光晶体，所述第一端面的面积大于所述第二端面的面积。

3.如权利要求1或2所述的荧光激发装置，其特征在于，

所述变形反射镜的驱动部件的驱动算法为随机函数算法。

4.如权利要求1或2所述的荧光激发装置，其特征在于，

所述荧光激发装置还包括分光装置，用于对所述反射型聚光装置反射的荧光中的部分荧光进行反射，对另外部分荧光进行透射；

探测装置，用于探测从所述分光装置透射的荧光的光斑分布，形成反馈信号，并将所述反馈信号提供给所述变形反射镜的驱动部件。

5.如权利要求4所述的荧光激发装置，其特征在于，所述分光装置透射的光占总接收光能量的比例不大于5%。

6.如权利要求4所述的荧光激发装置，其特征在于，所述探测装置是波前传感器；或者，

所述探测装置是电荷耦合器件CCD传感器。

7.一种投影光源，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的荧光激发装置，其中，所述荧光晶体固定设置于所述光导管和所述变形反射镜之间，所述荧光晶体受所述反射型聚光装置透过的光束激发产生第一颜色的荧光，所述投影光源还包括：

第二激光光源，用于发出第二颜色的激光光束；

第一二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光，反射所述第二颜色的激光光束；

第三激光光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第二二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的激光光束，反射第三颜色的激光光束；

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜、所述第二二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上；或者，

所述第一二向色镜，所述第二二向色镜之一设置在所述分光装置入射光束的传输路径上，另一设置在所述变形反射镜反射光束的传输路径上。

8.一种投影光源，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的荧光激发装置，其中，所述荧光晶体设置在旋转轮上，所述旋转轮上沿圆周设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体和受激产生第二颜色荧光的荧光晶体，则所述投影光源还包括：

第三激光光源，用于发出第三颜色的激光光束；

第三二向色镜，用于透射所述第一颜色的荧光和第二颜色的荧光，反射第三颜色的激光光束；

所述第三二向色镜设置在所述分光装置入射光束的传输路径上；或者，

所述第三二向色镜设置在所述分光装置反射光束的传输路径上。

9.一种投影光源，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的荧光激发装置，其中，所述荧光晶体设置在旋转轮上，所述旋转轮原圆周方向上设置有受激产生第一颜色荧光的荧光晶体、受激产生第二颜色荧光的晶体、受激产生第三颜色荧光的荧光晶体，其中，所述激发光源为紫外光源。

10.如权利要求7或8或9中所述的投影光源，其特征在于，所述第一颜色为绿色，第二颜色为红色，第三颜色为蓝色。

11.一种投影设备，其特征在于，包括光机、镜头、以及如权利要求1至9中任一项所述的投影光源；

所述的投影光源为所述光机提供照明，所述光机对光源光束进行调制，并输出至所述镜头进行成像，投射至投影介质形成投影画面。